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(11) | EP 2 226 245 A1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
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| (54) | Antriebssystem für ein Schiff |
| (57) Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem (1) für ein Schiff, das wenigstens eine
Antriebswelle (3) mit einem Propeller (2), eine auf der Antriebswelle (3) angeordnete
Anordnung von elektrischen Antrieben (4), eine Anordnung von Generatoren (9) zur Energieversorgung
der elektrischen Antriebe (4) sowie eine Steuereinheit (12) umfasst. Mittels der Steuereinheit
(12) ist die dem Propeller (2) über die elektrischen Antriebe (4) zugeführte Leistung
in Abhängigkeit der Kennlinie des Propellers (2), welche drehzahlabhängig den maximal
erreichbaren Schub des Propellers (2) definiert, steuerbar.
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[0002] Schiffe der in Rede stehenden Art sind insbesondere als Binnenschiffe, das heißt Frachtschiffe, die auf Binnengewässern fahren, ausgebildet.
[0003] Derartige Binnenschiffe weisen als Antriebsaggregat einen Dieselmotor auf, mit dem ein oder mehrere Antriebswellen mit jeweils einem Propeller angetrieben werden.
[0004] Diese Binnenschiffe werden in vier unterschiedlichen Modes betrieben, nämlich dem Mode der Bergfahrt bei voll beladenem Schiff, dem Mode der Talfahrt bei voll beladenem beziehungsweise leerem Schiff und dem Mode der Kanalfahrt.
[0005] Die Auslegung der Antriebsleistung erfolgt dabei stets so, dass diese nach dem größtmöglichen Lastfall, nämlich der Bergfahrt bei voll beladenem Schiff, ausgelegt wird, um stets eine Leistungsreserve zur Verfügung zu haben, die ein Manövrieren des Schiffs auch unter ungünstigsten Bedingungen gewährleistet.
[0006] Nachteilig hierbei ist, dass in den meisten Modes, insbesondere dem Mode der Talfahrt und dem Mode der Kanalfahrt nur ein geringer Bruchteil der erzeugten Leistung benötigt wird, so dass das Antriebsaggregat in einem energetisch ungünstigen Teilfahrtbetrieb betrieben wird.
[0007] Ein wesentlicher Nachteil besteht dabei darin, dass die konstante Leistungsvorgabe in den einzelnen Modes nicht an den Propeller angepasst ist. So kann durch eine zu hohe Leistungszufuhr am Propeller Kavitation auftreten. Eine derartige Kavitation reduziert nicht nur den Wirkungsgrad des Propellers. Vielmehr können bedingt durch Kavitationserosion gravierende Beschädigungen am Propeller, insbesondere an den Propellerblättern, auftreten.
[0008] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Antriebssystem für ein Schiff bereitzustellen, mittels dessen eine Verbesserung der Wirtschaftlichkeit des Betriebs des Schiffs erzielt wird.
[0009] Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
[0010] Das erfindungsgemäße Antriebssystem für ein Schiff umfasst wenigstens eine Antriebswelle mit einem Propeller, eine auf der Antriebswelle angeordnete Anordnung von elektrischen Antrieben, eine Anordnung von Generatoren zur Energieversorgung der elektrischen Antriebe sowie eine Steuereinheit. Mittels der Steuereinheit ist die dem Propeller über die elektrischen Antriebe zugeführte Leistung in Abhängigkeit der Kennlinie des Propellers, welcher drehzahlabhängig den maximal erreichbaren Schub des Propellers definiert, steuerbar.
[0011] Durch den Einsatz der von der Steuereinheit gesteuerten elektrischen Antriebe wird, in Abhängigkeit der aktuellen Schiffsgeschwindigkeit beziehungsweise der aktuellen Drehzahl der elektrischen Antriebe, dem Propeller angepasst an dessen Kennlinie gerade so viel Leistung zugeführt, wie der Propeller verarbeiten kann, das heißt in Schubkraft umsetzen kann. Wesentlich hierbei ist, dass von den Antriebskomponenten in Form von elektrischen Antrieben direkt oder indirekt nahezu verzögerungsfrei Kenngrößen als Maß für die aktuelle, drehzahlabhängige benötigte Leistung des Propellers abgeleitet werden können, die in der Steuereinheit als Rückmeldungen für eine exakte, bedarfsgerechte Leistungszufuhr zum Propeller verwendet werden können.
[0012] Besonders vorteilhaft sind Mittel zur Erfassung der Schiffsgeschwindigkeit und/oder der Drehzahl der elektrischen Antriebe vorgesehen, wobei in Abhängigkeit der dabei erhaltenen Messwerte die elektrischen Antriebe durch die Steuereinheit steuerbar sind.
[0013] Durch die fortlaufende Geschwindigkeits- oder Drehzahlbestimmung kann anhand der in der Steuereinheit vorgegebenen Kennlinie des Propellers für jede Propeller-Drehzahl der optimale Leistungswert für die elektrischen Antriebe zur Ansteuerung des Propellers vorgegeben werden.
[0014] Durch diese drehzahlabhängige Steuerung der Leistungszufuhr zum Propeller wird einerseits ein wirtschaftlicher Betrieb des Antriebssystems erzielt, da die zugeführte Leistung vom Propeller optimal in eine Schubkraft umgesetzt werden kann.
[0015] Weiterhin ist vorteilhaft, dass durch die erfindungsgemäße Steuerung Kavitationserscheinungen am Propeller vermieden werden können. Damit werden durch Kavitation bedingte Verschleißerscheinungen oder durch Kavitationserosion des Propellers bedingte Bèschädigungen vermieden.
[0016] Das erfindungsgemäße Antriebssystem kann für Schiffe unterschiedlicher Art eingesetzt werden, insbesondere für Schiffe, die in küstennahen Gewässern und Flüssen eingesetzt werden, wie zum Beispiel Arbeitsschiffe und Fähren. Der Einsatz des erfindungsgemäßen Antriebssystems ist dort besonders vorteilhaft, wo aufgrund gesetzlicher Bestimmungen neue Schiffe nicht mehr mit Dieselmotoren ausgestattet werden dürfen. Beispiele sind Neubauschiffe in norwegischen Fjorden.
[0017] Das erfindungsgemäße Antriebssystem wird auch besonders vorteilhaft für Binnenschiffe eingesetzt. Mit der erfindungsgemäßen Steuerung der elektrischen Antriebe wird gegenüber bekannten Antriebssystemen für Binnenschiffe, die ausschließlich Dieselmotoren einsetzen, eine besonders hohe Steigerung des Wirkungsgrads und damit der Wirtschaftlichkeit des Antriebssystems erhalten.
[0018] In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist bei einem Aufsetzen des Propellers auf Grund, welches durch Erfassen von Kenngrößen der elektrischen Antriebe detektierbar ist, mittels der Steuereinheit ein Notstopp durchführbar.
[0019] Das Auflaufen auf Grund stellt insbesondere bei Binnenschiffen, die als Frachtschiffe ausgebildet sind, ein gravierendes Problem dar. Erfahrungsgemäß ist im typischen Betrieb eines Binnenschiffs pro Jahr wenigstens ein Mal mit einem derartigen Auflaufen auf Grund zu rechnen. Bei bekannten Binnenschiffen, die mit Dieselmotoren als Antrieben arbeiten, kann auf ein solches Auflaufen auf Grund nicht rechtzeitig reagiert werden, was nicht nur zu erheblichen Beschädigungen des Propellers sowie auch der Antriebswelle und der Lagerungen der Antriebswelle führt.
[0020] Durch die erfindungsgemäße Steuerung des Antriebssystems kann durch die Auswertung der Kenngrößen der elektrischen Antriebe das Auflaufen auf Grund frühzeitig erkannt werden, so dass durch einen unmittelbar eingeleiteten Notstopp in Form eines kontrollierten Bremsvorgangs Beschädigungen des Propellers und der zugehörigen Antriebswelle vermieden oder zumindest in Grenzen gehalten werden können.
[0021] Besonders vorteilhaft können dabei mittels der Steuereinheit nachlauffreie Bremsvorgänge des Propellers durchgeführt werden. Dies wird durch eine fortlaufend drehzahlabhängige Steuerung der elektrischen Antriebe durch die Steuereinheit erreicht. Die elektrischen Antriebe können dabei durch Vorgabe von Verzögerungsprofilen kontinuierlich bis zum Stillstand abgebremst werden, wobei die Propeller-Bewegung diesem Bremsvorgang nachlauffrei folgt, bis der Propeller zum Stillstand kommt. Danach kann bei Bedarf der Propeller ohne Verzögerung in die andere Bewegungsrichtung wieder beschleunigt werden.
[0022] Ein derartiger kontrollierter Bremsvorgang ist insbesondere bei Durchführen eines Notstopps vorteilhaft, da dort bei einem drohenden Auflaufen auf Grund eine unkontrollierte Propellerbewegung zu erheblichen Beschädigungen führen kann.
[0023] Als elektrische Antriebe für das erfindungsgemäße Antriebssystem eignen sich insbesondere elektrische Direktantriebe wie Torquemotoren, besonders vorteilhaft direkt auf die Antriebswelle aufsetzbare Hohlwellentorquemotoren. Diese Torquemotoren haben den Vorteil, dass diese bei sehr geringen Drehzahlen ein hohes Drehmoment liefern, so dass diese aus dem Stand heraus eine wirksame Kraftübertragung auf den Propeller liefern, um diesen im gesamten Drehzahlbereich exakt steuern zu können.
[0024] Vorteilhaft ist jedem elektrischen Antrieb ein Wechselrichter zugeordnet, mittels dessen der elektrische Antrieb in Abhängigkeit von Steuerbefehlen der Steuereinheit ansteuerbar ist. Zudem können in dem Wechselrichter Antriebskenngrößen wie die Drehzahl und das Drehmoment des elektrischen Antriebs erfasst werden, wobei diese Eingangsgrößen für die in der Steuereinheit durchgeführte Steuerung bilden.
[0025] Besonders vorteilhaft weist das erfindungsgemäße Antriebssystem eine redundante Anordnung von separat aktivierbaren und deaktivierbaren Generatoren sowie eine redundante Anordnung von separat aktivierbaren und deaktivierbaren elektrischen Antrieben auf.
[0026] Generell kann das Antriebssystem auch mehrere Antriebswellen mit einem Propeller aufweisen, wobei dann jede Antriebswelle eine redundante Anordnung von elektrischen Antrieben aufweist.
[0027] Durch die redundante Ausbildung der elektrischen Antriebe und Generatoren wird eine hohe Ausfallsicherheit des erfindungsgemäßen Antriebssystems erzielt.
[0028] Zur Erzielung dieser höheren Ausfallsicherheit erfolgt in der Steuereinheit eine Ausfall- und/oder Fehlerkontrolle von Komponenten des Antriebssystems, so dass in Abhängigkeit dieser Kontrolle die Generatoren und elektrischen Antriebe gesteuert, bevorzugt aktiviert oder deaktiviert werden. So kann bei Ausfall eines Generators das Antriebssystem mit der verbleibenden Anzahl aktivierter, noch intakter Generatoren mit reduzierter Leistung weiterbetrieben werden. Alternativ kann bei Ausfall eines Generators dieser deaktiviert werden und dafür ein intakter, bislang noch nicht aktiver Generator aktiviert werden. Entsprechendes gilt für die Aktivierung und Deaktivierung von elektrischen Antrieben. Zur Gewährleistung einer fehlersicheren Kontrollfunktion kann dabei die Steuereinheit selbst redundant, das heißt fehlersicher ausgelegt sein.
[0029] Besonders vorteilhaft erfolgt die Steuerung der Komponenten des Antriebssystems nicht nur derart, dass die Ausfallsicherheit des Antriebssystems gewährleistet ist. Vielmehr erfolgt die Steuerung auch derart, dass ein möglichst energieeffizienter Betrieb des Antriebssystems gewährleistet ist. Hierzu wird in Abhängigkeit der aktuell benötigten Antriebsleistung eine geeignete Anzahl von elektrischen Antrieben auf der oder jeder Antriebswelle aktiviert. Zudem wird entsprechend dem aktuellen Energiebedarf eine geeignete Anzahl von Generatoren aktiviert. Die vorzugsweise jeweils aus einem Dieselmotor und einem elektrischen Generator bestehenden Generatoren werden dabei derart selektiv aktiviert, dass diese in ihren optimalen Betriebspunkten betrieben werden können, so dass der Betrieb der Generatoren hinsichtlich deren Energieverbrauch und Leistungsabgabe optimiert ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
[0030]
- Figur 1:
- Ausführungsbeispiel eines Antriebssystems für ein Schiff.
- Figur 2:
- Blockschaltbild mit einer Steuereinheit zur Steuerung von Komponenten des Antriebssystems gemäß Figur 1.
[0031] Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Antriebssystems 1 für ein Schiff. Bei dem Schiff handelt es sich um ein Binnenschiff, das als Frachtschiff ausgebildet ist. Das Antriebssystem 1 weist im vorliegenden Fall zwei Propeller 2 auf, wobei jeder Propeller 2 am Ende einer Antriebswelle 3 angeordnet ist. Die Propeller 2 sind im vorliegenden Fall identisch ausgebildet und weisen eine Anordnung von in regelmäßigen Winkeln zueinander angeordneten Propellerblättern 2a auf.
[0032] Zum Antrieb der Propeller 2 sind auf jeder Antriebswelle 3 zwei elektrische Antriebe 4 vorgesehen. Generell können auch mehrere elektrische Antriebe 4 auf einer Antriebswelle 3 vorgesehen sein. Die elektrischen Antriebe 4 einer Antriebswelle 3 bilden für den zugeordneten anzutreibenden Propeller 2 eine redundante Antriebseinheit. Die einzelnen elektrischen Antriebe 4 können identisch oder unterschiedlich ausgebildet sein. Vorzugsweise werden als elektrische Antriebe 4 Torquemotoren eingesetzt, die bereits bei geringen Drehzahlen hohe Drehmomente erzeugen. Zweckmäßig sind die elektrischen Antriebe 4 als Hohlwellenmotoren ausgebildet, die als Direktantriebe auf der Antriebswelle 3 angeordnet werden können. Wie aus Figur 1 ersichtlich, ist an jeder Antriebswelle 3 zwischen dem elektrischen Antrieb 4 und dem Propeller 2 eine Kupplung 5 vorgesehen. Jedem elektrischen Antrieb 4 ist ein Wechselrichter 6 vorgeordnet. Zwischen dem Propeller 2 und dem daran anschließenden elektrischen Antrieb 4 einer Antriebswelle 3 kann ein nicht dargestelltes Drucklager vorgesehen sein. Die elektrischen Antriebe 4 sind zweckmäßig in Fundamenten gelagert.
[0033] Die Spannungsversorgung erfolgt über einen Gleichspannungszwischenkreis 7. Eine im Gleichspannungszwischenkreis 7 zur Verfügung gestellte Gleichspannung wird in den Wechselrichtern 6 in eine Wechselspannung mit einer für die elektrischen Antriebe 4 geeigneten Frequenz umgesetzt.
[0034] Die einzelnen elektrischen Antriebe 4 können über Schalter 8, einzeln durch An- oder Abkoppeln vom Gleichspannungszwischenkreis 7 aktiviert oder deaktiviert werden.
[0035] Zur Generierung der Zwischenspannung im Gleichspannungszwischenkreis 7 sind vier Generatoren 9 vorgesehen. Generell kann auch eine andere Anzahl von mehreren Generatoren 9 vorgesehen sein, wobei diese generell identisch oder unterschiedlich ausgebildet sein können. Im vorliegenden Fall ist ein Generator 9 mit einer kleinen Leistung vorgesehen. Die drei anderen Generatoren 9 weisen dieselbe Leistung auf, wobei diese größer ist als die Leistung des ersten Generators 9. Die einzelnen Generatoren 9 bilden eine redundante Energieversorgungseinheit. Die Generatoren 9 bestehen jeweils aus einem Dieselmotor und einem elektrischen Generator 9. Jedem Generator 9 ist ein Wechselrichter 10 nachgeordnet. Mit dem Wechselrichter 10 werden in dem Generator 9 generierte Wechselspannungen in eine Gleichspannung transformiert und in den Gleichspannungszwischenkreis 7 eingespeist. Die Generatoren 9 sind jeweils über einen Schalter 11 dem Gleichspannungszwischenkreis 7 selektiv zuschaltbar.
[0036] Figur 2 zeigt ein Blockschaltbild mit einer Steuereinheit 12 zur Komponenten des Antriebssystems 1 gemäß Figur 1. Die Steuereinheit 12 kann als zentrale Steuerung bestehend aus einer SPS-Steuerung oder einer Anordnung von SPS-Steuerungen ausgebildet sein. Alternativ können auch einzelne Funktionen der Steuereinheit 12 von dezentralen Steuerungen, die beispielsweise in den Wechselrichtern 6 der elektrischen Antriebe 4 integriert sind, übernommen werden.
[0037] Wie aus Figur 1 ersichtlich, werden mit der Steuereinheit 12 die Schalter 8, 11 sowie die Wechselrichter 6 der elektrischen Antriebe 4 gesteuert. Zur Durchführung der Steuerung werden vorzugsweise fortlaufend Kenngrößen des Antriebssystems 1, insbesondere der elektrischen Antriebe 4 ermittelt und in die Steuereinheit 12 eingelesen. Zur Ermittlung derartiger Kenngrößen können geeignete Sensoren vorgesehen sein. Beispielsweise können Sensoren zur Bestimmung der Schiffsgeschwindigkeit vorgesehen sein. Weiterhin können durch Sensoren Kenngrößen der elektrischen Antriebe 4, insbesondere deren aktuelle Drehzahlen und Drehmomente bestimmt werden. Besonders vorteilhaft sind an dem Wechselrichter 10 Mittel zur Erfassung von Kenngrößen der elektrischen Antriebe 4 wie deren Drehzahlen und Motorströme integriert, wobei die Motorströme ein Maß für die Drehmomente der elektrischen Antriebe 4 bilden.
[0038] Das Binnenschiff wird im vorliegenden Fall in vier unterschiedlichen Modes betrieben. Der erste Mode bildet die sogenannte Bergfahrt des Schiffs bei voller Beladung. In diesem Fall beträgt der Leistungsbedarf etwa 80 % der von den Generatoren 9 bereitstellbaren Leistung. In diesem Mode werden mittels der Steuereinheit 12 die drei Generatoren 9 mit hoher Leistung aktiviert, während der Generator 9 mit kleiner Leistung deaktiviert ist.
[0039] Bei dem zweiten und dritten Mode (Talfahrt mit oder ohne Beladung) beträgt der Leistungsbedarf etwa 50 % beziehungsweise 35 % der maximal verfügbaren Leistung. Um diese Leistungen zur Verfügung zu stellen, werden zweckmäßig zwei der Generatoren 9 mit der größeren Leistung aktiviert, während die restlichen Generatoren 9 deaktiviert sind.
[0040] Schließlich wird bei dem vierten Mode (Kanalfahrt), bei dem nur etwa 10 % der maximalen Leistung benötigt wird, nur der Generator 9 mit der kleineren Leistung aktiviert, während die übrigen Generatoren 9 deaktiviert sind.
[0041] Durch die selektive Zuschaltung einzelner Generatoren 9 in den einzelnen Modes kann die Generatorleistung an die aktuell benötigte Leistung angepasst werden. Durch diese Leistungsanpassung können die jeweils aktivierten Generatoren 9 in ihren optimalen Arbeitspunkten betrieben werden. Durch die Ausnutzung der optimalen Arbeifspunkteinstellung der Generatoren 9 ergibt sich eine signifikante Energieeinsparung gegenüber Schiffen, deren Generatoren 9 nicht im optimalen Arbeitspunkt betrieben werden können.
[0042] Anstelle des Betriebs in diskreten Modes ist generell auch ein stufenloser Betrieb des Antriebssystems 1 möglich. Auch in diesem Fall kann durch eine selektive Aktivierung von Generatoren 9 eine Leistungsanpassung an den aktuellen Energiebedarf erfolgen.
[0043] Bei sämtlichen Modes des Schiffes oder allgemein während des gesamten Betriebs des Schiffs ist zumindest ein Generator 9 deaktiviert. Vorteilhaft ist auch immer ein elektrischer Antrieb 4 pro Antriebswelle 3 deaktiviert.
[0044] Diese im regulären Betrieb des Schiffes nicht genutzten Einheiten werden für eine mittels der Steuereinheit 12 durchgeführte Überwachung zur Ausfallsicherung des Antriebssystems 1 genutzt. Bei dieser Überwachung überprüft die Steuereinheit 12 fortlaufend die Funktion der angeschlossenen Einheiten, insbesondere aller elektrischen Antriebskomponenten. Wird ein Fehler oder ein Ausfall wenigstens einer dieser Komponenten registriert, wird ein Alarmsignal generiert. Vorteilhaft wird bei Auftreten des Alarmsignals das Antriebssystem 1 durch die Steuereinheit 12 selbsttätig in einen sicheren Zustand überführt.
[0045] Ist beispielsweise auf einer Antriebswelle 3 ein elektrischer Antrieb 4 ausgefallen, wird dies von der Steuereinheit 12 detektiert, worauf durch Betätigen der Schalter 8 der defekte elektrische Antrieb 4 vom Gleichspannungszwischenkreis 7 abgekoppelt und ein intakter elektrischer Antrieb 4 auf dieser Antriebswelle 3 dadurch aktiviert wird, dass der zugeordnete Schalter 8 geschlossen ist. Das Antriebssystem 1 ist damit wieder voll funktionsfähig.
[0046] Ist einer der im Betrieb befindlichen Generatoren 9 ausgefallen, so wird auch dies von der Steuereinheit 12 detektiert und durch Betätigen der Schalter 11 wird der defekte Generator 9 vom Gleichspannungszwischenkreis 7 abgekoppelt und ein intakter, bisher nicht aktivierter Generator 9 an den Gleichspannungszwischenkreis 7 angekoppelt.
[0047] Hierbei ist vorteilhaft, dass in allen vier Betriebsmodes des Binnenschiffs immer zumindest ein Generator 9 nicht aktiviert ist. Damit kann, unabhängig davon, welcher Typ von Generator 9 in welchem Betriebsmode ausfällt, der bislang deaktivierte Generator 9 den jeweils ausgefallenen Generator 9 ersetzen, so dass das Antriebssystem 1 wieder voll funktionsfähig ist.
[0048] Während der gesamten Betriebszeit des Schiffes, insbesondere während sämtlicher Modes des Schiffes erfolgt mittels der Steuereinheit 12 eine Steuerung der über die elektrischen Antriebe 4 der Propeller 2 zugeführten Leistung in Abhängigkeit der Kennlinien der Propeller 2.
[0049] Die Kennlinie eines Propellers 2 definiert in Abhängigkeit der Propellerdrehzahl die mit dem Propeller 2 erzielbare Schubkraft. Die Steuerung eines Propellers 2 erfolgt dann über die Steuereinheit 12 derart, dass mit den aktivierten elektrischen Antrieben 4 auf der Antriebswelle 3 des Propellers 2 eine Leistungsabgabe erfolgt, die an die maximale Schubkraft angepasst ist, das heißt mit den elektrischen Antrieben 4 wird eine Leistung generiert, die so groß gewählt ist, dass sie vom Propeller 2 verarbeitet werden kann, das heißt in eine Schubkraft umgesetzt werden kann.
[0050] Da somit für jede Drehzahl eine an die Propeller-Kennlinie angepasste Leistungsabgabe an den Propeller 2 erfolgt, ist ein wirtschaftlicher, energieeffizienter Betrieb des Antriebssystems 1 gewährleistet. Zudem werden dadurch auch Kavitationserscheinungen an den Propellern 2 vermieden, die gerade dann auftreten, wenn die Leistungsabgabe der elektrischen Antriebe 4 an die Propeller 2 zu hoch ist.
[0051] Zur Durchführung dieser Steuerung werden in der Steuereinheit 12 die aktuellen Messwerte für die Schiffsgeschwindigkeit und/oder für die Drehzahlen der elektrischen Antriebe 4 ausgewertet, so dass eine drehzahlabhängige Propellersteuerung ermöglicht wird.
[0052] Weiterhin erfolgt mit der Steuereinheit 12 auch eine Überwachung ob ein Auflaufen des Schiffes auf Grund erfolgt. Hierzu wird in der Steuereinheit 12 vorteilhaft eine Überwachung der Drehmomente der elektrischen Antriebe 4 durchgeführt. Anhand der Drehmomente der elektrischen Antriebe 4 kann frühzeitig erkannt werden, wenn für den zugeordneten Propeller 2 eine Grundberühung auftritt, da durch den abrupt erhöhten Widerstand des Propellers 2 sich die Drehmomente der elektrischen Antriebe 4 diskontinuierlich ändern. Wird in der Steuereinheit 12 eine solche Grundberührung detektiert, wird in der Steuereinheit 12 selbsttätig ein Notstopp ausgelöst.
[0053] Bei diesem Notstopp erfolgt ein kontrolliertes, nachlauffreies Abbremsen des Propellers 2, indem die Drehzahl des Propellers 2 über die elektrischen Antriebe 4 kontinuierlich auf Null abgesenkt wird. Durch das Vermeiden eines Nachlaufs des Propellers 2 wird ein unkontrolliertes Einbohren des Propellers 2 in den Untergrund vermieden.
[0054] Ein derartiger kontrollierter, über die Steuereinheit 12 gesteuerter Bremsvorgang kann auch im regulären Betrieb des Schiffes durchgeführt werden. Hier kann der Propeller 2 nachlauffrei bis zum Stillstand abgebremst werden und dann, bei Bedarf, sofort in entgegengesetzter Richtung in Drehung versetzt werden.
Bezugszeichenliste
1. Antriebssystem (1) für ein Schiff, umfassend wenigstens eine Antriebswelle (3) mit
einem Propeller (2), eine auf der Antriebswelle (3) angeordnete Anordnung von elektrischen
Antrieben (4), eine Anordnung von Generatoren (9) zur Energieversorgung der elektrischen
Antriebe (4) sowie eine Steuereinheit (12), mittels derer die dem Propeller (2) über
die elektrischen Antriebe (4) zugeführte Leistung in Abhängigkeit der Kennlinie des
Propellers (2), welche drehzahlabhängig den maximal erreichbaren Schub des Propellers
(2) definiert, steuerbar ist.
2. Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schiff ein Binnenschiff, eine Fähre oder ein Arbeitsschiff ist.
3. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedem elektrischen Antrieb (4) ein Wechselrichter (6) zugeordnet ist, der mittels
der Steuereinheit (12) steuerbar ist.
4. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder elektrische Antrieb (4) einen Direktantrieb bildet.
5. Antriebssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Antrieb von einem Torquemotor gebildet ist.
6. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Erfassung der Schiffsgeschwindigkeit und/oder der Drehzahl der elektrischen
Antriebe (4) vorgesehen sind, wobei in Abhängigkeit der dabei erhaltenen Messwerte
die elektrischen Antriebe (4) durch die Steuereinheit (12) steuerbar sind.
7. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Aufsetzen des Propellers (2) auf Grund, welches durch Erfassen von Kenngrößen
der elektrischen Antriebe (4) detektierbar ist, mittels der Steuereinheit (12) ein
Notstopp durchführbar ist.
8. Antriebssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kenngrößen der elektrischen Antriebe (4) in den zugeordneten Wechselrichtern
(6, 10) erfassbar sind.
9. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuereinheit (12) ein nachlauffreier Bremsvorgang des Propellers (2)
durchführbar ist.
10. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dieses eine redundante Anordnung von separat aktivierbaren und deaktivierbaren Generatoren
(9) aufweist.
11. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass dieses eine redundante Anordnung von separat aktivierbaren und deaktivierbaren elektrischen
Antrieben (4) aufweist.
12. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuereinheit (12) durch eine selektive Aktivierung von Generatoren (9)
und/oder elektrischen Antrieben (4) eine Ausfallsicherung und/oder eine Leistungsanpassung
durchführbar ist.