Fahranlage für Schiffe, insbesondere für Kreuzfahrtschiffe

Abstract

 Zur Vermeidung einer hohen Dauerbelastung der um die Vertikalachse drehbaren Haupt- und Steuerantriebe bei Schiffen bei Kursfahrt durch eine eigens dafür vorgesehene kleine und kompakte Kurshalteruderanlage ist bei einer Fahranlage (10) für Schiffe, insbesondere für Kreuzfahrtschiffe (100), mit kombinierten Haupt- und Steuerantrieben (20), insbesondere mit mindestens einem Pod-Propellerantrieb (Podded propulsors) (25; 25'), wobei der Antrieb und mindestens ein Propeller (26; 26') in einem drehbaren, gondelartigen, außerhalb des eigentlichen Schiffskörpers (110) im Heckbereich (115) angeordneten Aggregat bzw. gondelartigen Gehäuse (27) zusammengefasst sind, außerhalb des Schwenkbereiches des Pod-Propellerantriebes (25) bzw. der Pod-Propellerantriebe (25; 25') im Heckbereich (115) des Schiffskörpers (110) mindestens eine Kurshalteruderanlage (30; 30') als unabhängiges, separates, kleines und elektrohydraulisch betriebenes und mit einem strömungsgünstigen Profil ausgebildetes Ruder (35) angeordnet, das während der Geradeausfahrt, vorzugsweise bei Kursreglerbetrieb (Selbststeuerbetrieb) bei während der Geradeausfahrt unbenutzten, nicht mehr eingesetzten und in Ruhestellung verbleibenden Haupt- und Steuerantrieben (20), ausschließlich die für das Schiff notwendigen Steuermomente bereitstellt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Fahranlage für Schiffe, insbesondere Kreuzfahrtschiffe gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

[0002] Es ist bekannt, für Schiffe, vorzugsweise für Kreuzfahrt-/Passagierschiffe, Propelleranordnungen zu wählen, die sowohl die für die Vorausfahrt notwendigen Kräfte bereitstellen, als auch die zum Steuern der Schiffe bei Manövern und/ oder zum Kurshalten erforderlichen Querkräfte im Heckbereich zur Steuermomentbildung um die Hochachse durch entsprechende Steuer- oder Regelsignale, die auf die entsprechende elektrohydraulische RudermaschineNerstelleinheit für die Propelleranordnung einwirken, über eine entsprechende Verdrehung um die jeweilige Anlagenvertikalachse bereitstellen.

[0003] Dabei ist es zur Aufrechterhaltung eines möglichst gradlinigen Kurses von Schiffen bei Kursfahrt nötig, den gesamten Hauptantrieb oder bei Zwei-Propeller-Schiffen mindestens einen der beiden Antriebe um die Hochachse so zu verstellen, dass möglichst in kurzer Zeit ein sehr kleiner Winkel erreicht wird. Nur so werden die zur Aufrechterhaltung erforderlichen Querkräfte für die Geradeausfahrt des Schiffes wirtschaftlich für den Gesamtbetrieb erzeugbar. Insbesondere bei Kreuzfahrtschiffen kommen unter der Bezeichnung "Podded propulsors" Schiffsantriebsorgane zum Einsatz, bei denen der Antrieb, wie z. B. der E-Motor, der Propeller und die Gondel als drehbare Aufhängung in einem Aggregat zusammengefasst sind, das außerhalb des eigentlichen Schiffskörpers angeordnet ist. Das Einsatzgebiet dieser Pod-Propellerantriebe liegt dabei vornehmlich bei Schiffstypen, die besonders für den diesel-elektrischen Antrieb geeignet sind, wie z. B. Passagier- oder eisbrechende Schiffe, und dort insbesondere, wo eine besonders hohe Manövrierfähigkeit erforderlich ist. Bei diesen Pod-Propellerantrieben werden z. Zt. zwei Systeme eingesetzt. Einmal der Einzelpropeller mit fremderregtem Elektromotor und Luftkühlung und zum anderen Tandempropeller mit permanent erregtem Elektromotor und Kühlung über das Gehäuse. Bei Einzelpropellern wird nach Schubanordnung, bei der der Propeller hinter der Drehachse angeordnet ist, und der Zuganordnung (Propeller vor der Drehachse), unterschieden. Alle Pod-Propellerantriebe haben gemeinsam, dass mindestens ein Propeller und sein Antrieb in einem drehbaren gondelartigen Aggregat angeordnet sind.

[0004] Innerhalb eines derartig kombinierten Haupt- und Steuerantriebes, d. h. bei derartigen Pod-Propellerantrieben, sind bei der Kursfahrt die gesamten drehträgen Massen um die Drehachse zu beschleunigen und für den vorausberechneten kleinen Verstellwinkel auch wieder zielgenau abzubremsen, um den Regelkreis für das Geradeausfahrverhalten des Schiffes stabil betreiben zu können. Dies hat zur Folge, dass bei der Vielzahl der benötigten Kurskorrekturkräfte bzw. der Steuermomente für das Schiff erreicht werden muss, dass das zu steuernde Schiff für seinen wirtschaftlichen Betrieb zusätzliche Bewegungen um die Hochachse möglichst vermeidet. Die Lebensdauer der Lagerung der drehbar in das Schiff integrierten Haupt- und Steuerantriebe in dem vorzugsweise hochbelasteten kleinen Winkelbereich wird bei solcherartigen Betrieb um die Nulllage reduziert und die innerhalb des Systems für die krafthydraulische Verstellung um die Vertikalachse benötigten Ventile, Relais, Schalter, Bauteile und die schiffbaulichen Konstruktionen für die Integration der Pod-Propellerantriebe unterliegen einem hohen Verschleiß, der aus der Systemdynamik und der geringeren Dauerwechselfestigkeit herrührt. Die für die Sicherheit und die Wirtschaftlichkeit derart angetriebener und/oder gesteuerter Schiffe eingesetzten Systeme sind bei Pflege-, Wartungsund Reparaturmaßnahmen in der Regel sehr zeit- und kostenaufwendig, da die Bauteile und Komponenten schwer zugänglich sind und eine für den Betreiber des Schiffes unwirtschaftliche Dockung mit entsprechendem Nutzungsausfall in den meisten Fällen erforderlich wird.

[0005] Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fahranlage für Schiffe, insbesondere für Kreuzfahrtschiffe, mit kombinierten Haupt- und Steuerantrieben, insbesondere mit mindestens einem Pod-Propellerantrieb, zu schaffen, mit der eine hohe Dauerbelastung der um die Vertikalachse drehbaren Haupt- und Steuerantriebe bei Kursfahrt durch eine eigens dafür vorgesehene kleine und kompakte Kurshalteruderanlage vermieden und eine unwirtschaftliche Bereitstellung der Steuermomente sowie eine entsprechende Reduzierung des Sicherheitsniveaus vermieden werden.

[0006] Gelöst wird diese Aufgabe bei einer Fahranlage für Schiffe gemäß der eingangs angegebenen Art mit den im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen.

[0007] Hiernach besteht die Erfindung bei einer derartigen Fahranlage für Schiffe darin, dass außerhalb des Schwenkbereiches des Haupt- und Steuerantriebes bzw. des Pod-Propellerantriebes oder der Pod-Propellerantriebe im Heckbereich des Schiffskörpers mindestens eine Kurshalteruderanlage als unabhängiges, separates, kleines und bevorzugterweise elektrohydraulisch betriebenes und mit einem strömungsgünstigen Profil ausgebildetes Ruder angeordnet ist, das während der Geradeausfahrt, vorzugsweise bei Kursreglerbetrieb (bzw. Selbststeuerbetrieb), bei während der Geradeausfahrt unbenutzten, nicht mehr eingesetzten und in Ruhestellung verbleibenden Haupt- und Steuerantrieben ausschließlich die für das Schiff notwendigen Steuermomente bereitstellen.

[0008] Die mit einer derart erfindungsgemäß ausgebildeten Fahranlage erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass bei Kursfahrt des Schiffes die Haupt- und Steuerantriebe wirtschaftlich und sicher den Schub für die Geradeausfahrt erzeugen und stationär in das Schiff einleiten und davon völlig entkoppelt eine oder gegebenenfalls sogar mehrere ausschließlich für diesen Zweck optimierte, separate Kurshalteruderanlagen ihre Steuer- bzw. Regelsignale direkt vom Kursregler bzw. Sollwertgeber (Selbststeuer) für kleine Ruderwinkel erhalten und mittels des entsprechend betriebenen Kurshalteruders schnell, genau und wirtschaftlich die entsprechenden Steuermomente auf das Schiff einwirken lassen. Darüberhinaus ergeben sich weitere Vorteile:

• Für Kurshalteruderanlagen werden kleine Anlagen eingesetzt, die in großen Stückzahlen eine wirtschaftliche Herstellung und Einbau ermöglichen; wenig Energie und geringen Platzbedarf haben; einsetzbar als Kurshalteruderanlagen sind alle gebräuchlichen Systeme;
• sie sind leicht und einfach elektrisch ansteuerbar;
• ohne Dockung wart- und pflegbar;
• Vermeidung von schaltbedingten Stromspitzen im Bordnetz bei Kursfahrt wegen des viel kleineren Leistungsbedarfs bei Einsatz der Kurshalteruderanlagen;
• erhebliche Verringerung des manövrierbedingten Zusatzwiderstandes für das Gesamtsystem Schiff bei Kursfahrt;
• optimal einstellbare stationäre leichte Spreizung der Haupt- und Steuerantriebe zur bestmöglichen Nutzung der Energie für die Schubbereitstellung in Längsrichtung bei Kursfahrt für verschiedene Einsatzprofile der Schiffe nach erfolgter Probefahrt und abhängig von realen Einsatzbedingungen durch die Fachleute des Schiffsbetriebes an Bord;
• bei kleinen Schiffsgeschwindigkeiten im Manövrier- bzw. Flachwasser-, Hafen-, Kanalbetrieb werden die dann sehr leistungsfähigen Pod-Propellerantriebe als Haupt- und Steuerantriebe als wirtschaftliche Heckquerstrahler und/oder Längsschuberzeuger allein oder gemeinsam mit den Bugquerstrahlsteuern eingesetzt, während dann die Kurshalteruderanlage/n in ihrer Nulllage verbleiben;
• Schiffe mit einem oder mehreren Pod-Propellerantrieben sind jederzeit auch bei schon gebauten Schiffen nachrüstbar;
• die Anordnung der Kurshalteruderanlagen erfolgt im Nachstrom des jeweiligen Schiffes.

[0009] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

[0010] Die Anzahl der Kurshalteruderanlagen wird sich jeweils nach der Größe des Schiffes und der Anzahl der Pod-Propellerantriebe richten. Jede Kurshalteruderanlage ist gegenüber dem Pod-Propellerantrieb bzw. den Pod-Propellerantrieben bei Kursfahrt vorrangig eingesetzt, wobei es besonders vorteilhaft ist, wenn die dem Pod-Propellerantrieb nachgeordnete oder nachgeordneten Kurshalteruderanlagen seitlich versetzt zu dem oder den Pod-Propellerantrieben am Hinterschiff des Schiffskörpers integriert sind.

[0011] Die Kurshalteruderanlagen werden während der Kursfahrt des Schiffes eingesetzt. Dazu erhalten sie ihre Stellsignale entweder durch manuelle Vorgabe seitens der Schiffsführung über den Kursregler (Selbststeueranlage) oder alternativ von der Zeit- oder Wegsteuerung vom Brückenfahrpult (Steuerständen). Nach einer weiteren Ausgestaltung ist es aber durchaus auch möglich, die Ansteuerung der Kurshalterudermaschinen automatisch über die Messung der Schiffsgeschwindigkeit ab einer vorzuwählenden und/oder einzustellenden Geschwindigkeit mit den oben angegebenen Sollwertgebern zu erreichen. Immer dann, wenn die Kurshalterudermaschinen eingesetzt werden, - wie bei der Geradeausfahrt mit höheren Geschwindigkeiten oder auch in den Fällen der Bahnregelung - werden die Haupt- und Steuerantriebe zunächst in ihre vorherbestimmten "Nulllagen" gedreht und verbleiben dort solange stationär, bis die Schiffsführung gewollt "Manöverbetrieb" oder aber z. B. auch "Not-manöver" mit Prioritätsvorrang (Override) ordert, was unverzüglich durch die Schiffsführung gewollt "Manöverbetrieb" oder aber z. B. auch "Not-manöver" mit Prioritätsvorrang (Override) ordert, was unverzüglich durch die Verstellung der Haupt- und Steuerantriebe zu den notwendigen Winkeln mit entsprechender Steuerwirkung für das Schiff führt.

[0012] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1

In einer schematischen Seitenansicht ein Schiff mit einem im Heckbereich angeordnetem Haupt- und Steuerantrieb in Form eines Pod-Propellerantriebes, und mit einer unabhängig angesteuerten und dahinter angeordneten Kurshalteruderanlage,

Fig. 2

eine vergrößerte Seitenansicht des Hinterschiffes mit dem Haupt- und Steuerantrieb und der dahinter angeordneten Kurshalteruderanlage,

Fig. 3

eine vergrößerte Wiedergabe eines Pod-Propellerantriebes mit einem Propeller,

Fig. 4

in einer schematischen Seitenansicht den Pod-Propellerantrieb mit einem Propeller und mit dahinter angeordneter Kurshalteruderanlage,

Fig. 5

eine schematische Seitenansicht der Anordnung eines Pod-Propellerantriebes mit zwei Propellern und einer dahinter angeordneten Kurshalteruderanlage,

Fig. 6

in einer schaubildlichen Ansicht das Hinterschiff eines Schiffes mit zwei Pod-Propellerantrieben und mittig dahinter angeordneter Kurshalteruderanlage,

Fig. 7

schematisch eine Ansicht von oben der Zuordnung einer Kurshalteruderanlage zu einem Pod-Propellerantrieb und

Fig. 8

eine schematische Ansicht einer Gesamtanlage aus zwei Pod-Propellerantrieben mit dahinter angeordneten Kurshalteruderanlagen.

[0013] Die in Fig. 1 und 2 dargestellte erfindungsgemäße Fahranlage 10 für Schiffe, insbesondere für Kreuzfahrtschiffe 100, weist beispielsweise im Heckbereich 115 des Schiffskörpers 110 zwei Haupt- und Steuerantriebe 20, 20' auf, die als Pod-Propellerantriebe (Podded propulsors) 25, 25' ausgebildet sind. Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform ist ein Propeller 26 an einem gondelartigen Gehäuse 27 vorgesehen, das den Propellerantrieb aufnimmt und das drehbar am Schiffskörper 110 des Heckbereiches 115 angeordnet ist. Dieser Pod-Propellerantrieb 25 ist in an sich bekannter Weise ausgebildet. Bugseitig sind im Schiffskörper 110 bevorzugterweise zwei Bug-Querstrahlruder 120, 120' vorgesehen.

[0014] Des weiteren weist die Fahranlage 10 mindestens eine Kurshalteruderanlage 30 auf, die außerhalb des Schwenkbereiches des Pod-Propellerantriebes 25 und von diesem unabhängig im Heckbereich 115 des Schiffskörpers 110 strömungsgünstig angeordnet ist. Bei dieser Kurshalteruderanlage 30 handelt es sich um ein unabhängig vom Pod-Propellerantrieb arbeitendes, separates, kleines und bevorzugterweise elektrohydraulisch betriebenes und mit einem strömungsgünstigen Profil ausgebildetes Ruder 35, das während der Geradeausfahrt, vorzugsweise bei Kursreglerbetrieb, bei während der Geradeausfahrt unbenutzten nicht mehr eingesetzten und in Ruhestellung verbleibenden Haupt- und Steuerantrieben 20, ausschließlich die für das Schiff notwendigen Steuermomente bereitstellt. Diese Kurshalteruderanlage 30 ist in an sich bekannter Weise ausgebildet. Hier können jede Art von Ruderanlagen eingesetzt werden, so u. a. auch Profilruder mit angelenkter Flosse. Auch Ruder, bestehend aus einem Hauptruder und einer an diesem angelenkten, durch das Hauptruder zwangsgeführten Flosse, können eingesetzt werden. Als elektrohydraulische Antriebe sind alle bekannten Rudermaschinen wie z. B. in Zylinder-, Tauchkolben- oder Drehflügelbauart geeignet, jedoch auch andersartig ausgebildete Antriebssysteme können zum Einsatz kommen.

[0015] Wie Fig. 4 zeigt, ist die Kurshalteruderanlage 30 hinter einem Pod-Propellerantrieb 25 mit einem Propeller 26 angeordnet. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 weist der Pod-Propellerantrieb 25 zwei Propeller 26, 26' auf. Auch bei dem Einsatz eines derart ausgebildeten Pod-Propellerantriebes ist die Kurshalteruderanlage 30 dahinter angeordnet.

[0016] Sind im Heckbereich 115 des Schiffskörpers 110 zwei Pod-Propellerantriebe 25, 25' entsprechend Fig. 6 angeordnet, dann ist die Kurshalteruderanlage 30 mittig zu den beiden Pod-Propellerantrieben 25, 25' und hinter diesen angeordnet (Fig. 6 und 8).

[0017] Bei nur einem Pod-Propellerantrieb 25 ist die Kurshalteruderanlage 30 auch hinter dem Pod-Propellerantrieb angeordnet, jedoch seitlich zu diesem versetzt, wie dies in Fig. 7 bei A und B angedeutet ist.

[0018] Bei Kursfahrt eines Schiffes erzeugen die Haupt- und Steuerantriebe 20 den Schub für die Geradeausfahrt. Die von dem Haupt- und Steuerantrieb 20 bzw. den Haupt- und Steuerantrieben unabhängig arbeitende Kurshalteruderanlage 30 bzw. Kurshalteruderanlagen setzen die Steuer- bzw. Regelsignale, die direkt vom Kursregler bzw. Sollwertgeber (Selbststeueranlage) erhalten werden, direkt durch Ruderblattanstellung und dadurch bewirkte Querkräfte und die sich damit ergebenden Steuermomente für das Schiff um. Dadurch werden während dieser betrieblichen Nutzung bei Kursfahrt des Schiffes die Pod-Propellerantriebe entlastet und es wirken auf diese keine großen Änderungskräfte bzw. Momente um die Drehachsen ein.

Ansprüche

1. Fahranlage für Schiffe, insbesondere für Kreuzfahrtschiffe, mit kombinierten Haupt- und Steuerantrieben (20), insbesondere mit mindestens einem Pod-Propellerantrieb (Podded propulsors) (25; 25'), wobei der Antrieb und mindestens ein Propeller (26; 26') in einem drehbaren, gondelartigen, außerhalb des eigentlichen Schiffskörpers (110) im Heckbereich (115) angeordneten Aggregat bzw. gondelartigen Gehäuse (27) zusammengefasst sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass außerhalb des Schwenkbereiches des Pod-Propellerantriebes (25) bzw. der Pod-Propellerantriebe (25; 25') im Heckbereich (115) des Schiffskörpers (110) mindestens eine Kurshalteruderanlage (30) als unabhängiges, separates, kleines und bevorzugterweise elektrohydraulisch betriebenes und mit einem strömungsgünstigen Profil ausgebildetes Ruder (35) angeordnet ist, das während der Geradeausfahrt, vorzugsweise bei Kursreglerbetrieb (Selbststeuerbetrieb) bei während der Geradeausfahrt unbenutzten, nicht mehr eingesetzten und in Ruhestellung verbleibenden Haupt- und Steuerantrieben (20), ausschließlich die für das Schiff notwendigen Steuermomente bereitstellt.

2. Fahranlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Kurshalteruderanlage (30) hinter dem Pod-Propellerantrieb (25) angeordnet ist.

3. Fahranlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass jedem Pod-Propellerantrieb (25; 25') je eine Kurshalteruderanlage (30) zugeordnet ist.

4. Fahranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die hinter dem Pod-Propellerantrieb (25; 25') angeordnete oder angeordneten Kurshalteruderanlagen (30) seitlich versetzt zu dem oder den Pod-Propellerantrieben (25; 25') im Heckbereich (115) des Schiffskörpers (110) sind.

5. Fahranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kurshalteruderanlage bzw. die Kurshalteruderanlagen (30) außerhalb des Propellerstrahlbereiches des Pod-Propellerantriebes (25; 25') angeordnet ist.

6. Fahranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass bei zwei Pod-Propellerantrieben (25; 25') eine Kurshalteruderanlage (30) vorgesehen ist, die mittig zu den beiden Pod-Propellerantrieben (25, 25') angeordnet ist.

7. Fahranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass jede Kurshalteruderanlage (30; 30') aus einer in an sich bekannter Weise ausgebildeten Ruderanlage besteht.

8. Fahranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass jede Kurshalteruderanlage (30; 30') einzeln unabhängig und/oder gemeinsam gleichzeitig die zum Kurshalten des Schiffes notwendigen Stellsignale vom Kursregler (Selbststeuer) erhält und die Haupt- und Steuerantriebe ausschließlich den Vorausschub für das Schiff erzeugen.

Zeichnung