Verfahren und Einrichtung zum Betrieb von Schiffsgasturbinenanlagen D:e Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Ein richtung zum allmählicher. Übergang von Vorwärts zu Rückwärtsfahrt, oder umgekehrt von Rückwärts zu Vorwärtsfahrt, besonders während -der Hafen manöver bei Schiffsantrieben mit Vorwärts- und Rückwärts-Gasturbine.
Bei der Anwendung von Gasturbinen für den Schiffsantrieb ist es üblich, die Rückwärtsfahrt des Schiffes :durch eine besondere, von der Vorwärts turbine verschiedene Rückwärtsturbine zu bewirken, wobei diese Rückwärtsturbine im Gehäuse der Vor wärtsturbine eingebaut sein kann.
Es ist bekannt, den Antrieb dies Schiffes durch Speisung der Vorwärtsturbine oder der Rückwärts turbine mit Gas zu bewerkstelligen, wobei die Rege lung der Turbinen entweder :durch kontinuierliche Be tätigung des entsprechenden Einlassvenbils oder durch Änderung des Gaszustandes vor den Turbinen bei unveränderter Offenstellung des entsprechenden Ein lassventils erfolgt. Im allgemeinen wählt man das zu letzt genannte Regelverfahren, da dieses den Vorteil door Vermeidung zusätzlicher Drosselverluste bietet.
Für die Hafenmanöver, die eine sehr geringe Pro pellerdrehung in der einen oder anderen Drehrich tung bedingen, wobei auch ein sofortiger Wechsel der Drehrichtung möglich sein muss, ist es bekannt, beide Turbinen gleichzeitig mit Gas zu speisen und die Regeleinrichtung jedes Einlassventils zu betätigen, was überdies gestattet, jederzeit über ein Speisesystem mit erhöhter Leistung zu verfügen und, wenn nötig, sofort von einem auf den Propeller wirkenden gerin gen Drehmoment auf das maximale Drehmoment für Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt überzugehen.
Bei diesen notwendigen Manöverbedingungen müssen, um den Durchsatz jedes Einlassventils auf eine genaue und stabile Weise regeln zu können, ver wickelte Regeleinrichtungen mit Rückführung vor- gesehen werden, die die Einstellung der Einlassorgane bei irgendeiner beliebigen Zwischenstellung zwischen Schliessen und vollem Öffnen erlauben. Da überdies die Bemessung der Organe allgemein sehr reichlich sein mass, sobald es sich um Gas handelt, ergibt sich, dass die Verwirklichung dieser Regeleinrichtungen ver wickelte Aufgaben .stellt,
besonders im Hinblick auf Raumbedarf und Gestehungskosten.
Die vorliegende Erfindung dient dem Zweck, diese Nachteile durch ein Verfahren. zu beheben, das auf einfache Weise die gleichzeitige Regelung der Vor- wärtsturbine .und der Rückwärtsturbine zu verwirk lichen erlaubt und keine kostspielige und viel Raum beanspruchende Apparatur verlangt.
Sie zeichnet sich diadurch aus, d@ass der allmähliche Übergang von Vor wärts- zu Rückwärtsfahrt oder umgekehrt :durch Um führung eines regelbaren Teiles des Betriebsmittels um wenigstens eine Turbine bewirkt wird, so dass dieser Teil in der betreffenden Turbine keine Arbeit leistet und somit deren Leistung verringert wird, woraus sich eine Verschiebung des resultierenden Drehmomentes ergibt,
das zum Zwecke der Um- steuerung in weiten Grenzen verändert werden kann. Eine Einrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens ist gekennzeichnet durch mindestens eine mit einem verstellbaren Abschlussorgan versehene Umgehungs leitung, die zwischen dem Einlass und dem Auslass mindestens der Vorwärtsturbine angeordnet ist und durch die ein regelbarer Teil der der betreffenden Turbine zuströmenden Gasmenge abgeleitet wird.
Die nachstehende Beschreibung und die beigefügte Zeichnung, die mehrere Beispiele der erfindungsge mässen Einrichtung zeigt, soll diese und das erfin dungsgemässe Verfahren näher erläutern.
Die Fig. 1, 2, 3 zeigen die zur Ausübung des Ver fahrens verwendeten Mittel im Falle einer einzigen gemeinsamen Speiseleitung für zwei Turbinen; die Regeleinrichtungen sind entsprechend den Abbildun gen verschieden.
Die Fig. 4 und 5 stellen Ausführungsvarianten im Falle von zwei gemeinsamen Speiseleitungen für die zwei Turbinen dar.
In Fing. 1 ist der Schiffsantrieb verwirklicht mit Hilfe -einer Vorwärtsturbine 1 und einer Rückwärts- turbine 2, die durch eine gemeinsame Welle 3 ver bunden sind und überein nicht dargestelltes Getriebe die Schiffsschraube antreiben. Das Bebriebsm:i@ttel wird durch die Leitung 4 zugeführt und die Zuleitung zur Vorwärtsturbine wird durch ein Einlassorgan oder Ventil 5 geregelt, während die Zuleitung zur Rück wärtsturbine durch ein Einlassergan oder Ventil 6 geregelt wird.
Die Auslassleitunig 7 ist den zwei Tur binen gemeinsam.
Entsprechend der Erfindung ist eine Umgehungs leitung 8 zwischen Einlass und Auslass der Vorwärts turbine eingebaut -und diese enthält ein an sich be- kanntes verstellbares Abschlussorgan 9.
Üblicherweise haben beide Turbinen gleiches Schluckvermögen, doch hat die Vorwärtsturbine meist einen um etwa 10 bis 15 % besseren Wirkungsgrad als die Rückwärts- turbine, so dass bei gleicher Beaufschllagung die Leistung der Vorwärtsturbine überwiegt.
Die Um gehungsleitung 8 wird so ausgelegt, d@ass bei geöffne- tem Ventil 9 die Leistung der Rückwärtsturb'ane um etwa 10 bis 15 % überwiegt. Es muss daher zumindest bei der Vorwärtsturbine eine Umgehungsleitung ange ordnet sein.
Es kann sich aber als zweckmässig er weisen, zusätzlich auch bei der Rückwärtsturbine eine Umgehungsleitung 8' mit einem Abschlussorgan 9' vorzusehen, weil dadurch die Regelung elastischer gestaltet, der Umstleuervorgang beschleunigt und der Wirkungsgrad der Anlage erhöht werden kann.
Die verschiedenen Betriebsverfahren sind dem nach folgende: A) Bei normalem Vorwärtsbetrieb ist das Ventil 5 offen (was schematisch dargestellt ist durch die Ein stellung entsprechend dem oberen Einschnitt a des Rasters 11), während das Ventil 6 geschlossen ist (Einstellung entsprechend dem unteren Einschnitt b des Rasters 10).
B) Beim Rückwärtsbetrieb ist das Ventil 6 offen (Einstellung entsprechend dem oberen Einschnitt a des Rasters 10), währenddem das Ventil 5 geschlossen ist (Einstellung entsprechend dem unteren Einschnitt b des Rasters 11).
Bei diesen beiden Betriebsweisen<I>A</I> oder<I>B</I> wird die Regelung durch Änderung des Gaszustandes in der Spei.seleitu mg der Turbine bewerkstelligt, wobei die Ventile 5 und 6 in fester Stellung bleiben wie bei den bekannten Schiffsantrieben.
C) Im Falle von Hafenmanövern .sind die zwei Ventile 5 und 6 offen (Einstellung entsprechend den oberen Einschnitten a der Raster 10 und 11). Es sind also beide Turbinen mit Gas beaufschlagt. Der über gang vom Vorwärts- auf den, Rückwärtsgang und um gekehrt wird nun durch Änderung, des Durchl,assquer- schnittes im Abschhtssorgan 9 bewirkt,
womit ent- weder die Gleichheit der Drehmomente für Vorwärts- und für Rückwärtsfahrt oder das Überwiegen des einen über das andere erreicht wird. Will man mit vollem Drehmoment auf die Schiffsschraube arbeiten, sei es im Vorwärtsbetrieb, sei es im Rückwärtsbetrieb, so genügt es, entweder Ventil 5 oder Ventil 6 ganz zu schliessen. Das Abschlussorgan 9 ist hierbei ge schlossen.
Die Vorteile des beschriebenen Verfahrens sind offensichtlich die folgenden: Weil die Ventile 5 und 6 in unveränderten Stel lungen bleiben (offen oder geschlossen), sowohl wäh rend der Manöver wie auch im Dauerbetrieb, können sie einfacher und robuster Bauart sein; überdies sind verwickelte und viel Raum beanspruchende Regel einrichtungen unnötig. Das Abschlussorgan 9 ist von geringer Grösse im Verhältnis zu den Ventilen 5 und 6 und seine Konstruktion und Bedienung bieten keine Schwierigkeiten. Damit wird vollkommene Betriebs sicherheit und grosse Beweglichkeit erreicht.
Die Fig. 2 stellt eine Variante der Ausführungs form entsprechend Fig. 1 dar, die bei Schiffen an wendbar ist, bei welchen es nicht unbedingt notwendig ist, die Rückwärtsfahrt mit voller Kraft auszuführen, z. B. bei Handelsschiffen.
In diesem Falle braucht in Schliessstellung die Dichtheit des Abschlussorgans in der Zuleitung der Vorwärtsturbine nicht absolut zu sein. Das Ventil 5 für Vorwärtsfahrt nach Fig. 1 wird dann durch eine einfache Klappe 15 mit ebenfalls zwei Stellungen (offen und geschlossen) ersetzt.
Die Betriebsweise in den drei Anwendungsfällen <I>A, B</I> und C ist gleich derjenigen der Ausf'üh'rung ge mäss Fig. 1.
Die Fig. 3 zeigt eine Variante der Ausführung von Fig. 1, indem nur ein Ventil 12 in der Gaszuleitung vorgesehen ist. Dieses Ventil kann je nach den Um ständen eine der drei Einstellungen haben, die schema tisch durch die Einschnitte a, <I>b</I> und c des Rasters 13 dargestellt sind, nämlich: - die obere Einstellung a, bei Vorwärtsfahrt, - die untere Einstellung b, bei Rückwärtsfahrt, - die mittlere Einstellung c, bei Hafenmanövern.
Die Regelung wird wie bei den Ausführungen nach den Fig. 1 und 2 durch Änderung des Gaszustandes erreicht, und im Falle von Hafenmanövern durch Betätigung des Abschlussorgans 9 bzw. der Abschluss- organe 9 und 9'.
Die Ausführungen nach Fig. 4 und 5 besitzen zwei Speiseleitungen 4 und 4'. In Fig. 4 wurde nur ein ein ziges Enlassventil pro Leitung vorgesehen, nämlich 12 und 12', wie in. Fig. 3.
Die Regelung wird ebenfalls durch Änderung des Gaszustandes vorgenommen, nach folgender Betriebs weise: A) Vorwärtsfahrt - Das Ventil 12 ist in der Stel lung entsprechend dem oberen Einschnitt a des Rasters 14, und das Ventil 12' in der Stellung enit- sprechend dem unteren Einschnitt b des Rasters 14'; der Zufluss zur Rückwärtsturbine ist damit vollkom men geschlossen.
B) Rückwärtsfahrt - Das Ventil 12 ist in der Stel lung entsprechend dem unteren Einschnitt b des Rasters 14, und das Ventil 12' in -der Stellung entsprechend dem oberen Einschnitt a des Rasters 14'; der Zufluss zur Vorwärtsturbine ist damit vollkommen geschlos sen.
C) Hafenmanöver - Das Ventil 12 ist so ein gestellt, dass die Speisung der Rückwärtsturbine durch die erste Speiseleitung 4 erfolgt, und das Ventil 12' so, dass die Speisung der Vorwärtsturbine durch die zweite Speiseleitung 4' erfolgt (wie in Fig.4 dar gestellt). Die Stellungen der Ventile 12 und 12' könn ten ebensogu@t umgekehrt sein. Die Umgehungsleitung 8 mit ihrem Abschlussorgan 9 erlaubt, wie in den vor her beschriebenen Ausführungen, die Manöver mit unveränderter Stellung der Ventile 12 und 12' aus zuführen.
Selbstverständlich kann jede der beiden Speiselei tungen zwei Ventile, wie in Fig. 1, aufweisen, oder ein Venitil und eine Klappe wie in Fig. 2. - Die Aus führungsform mit zwei Speiseleitungen ergibt eine grosse Beweglichkeit beim Manövrieren, und es ist sogar möglich, sehr einfache Dreiweg-Abschlussorga e 16 und 16' vorzusehen, wie in Fig. 5 dargestellt.
Selbstverständlich sind die zur Erläuterung dies Verfahrens beschriebenen Ausführungsformen und die angeführten Mittel als nicht beschränkende Beispiele angegeben, vor allem hinsichtlich der Typen und der Anzahl der Abschlussorgane, der Anzahl der Speise leitungen usw. Die Vorwärts- und die Rückwärtstur- binen können ganz voneinander getrennt, mit je eigenen Gehäusen und eigenen Läufern und zwei ge trennten Wellen usw. gebaut sein.
Das Gas zur Speisung der Turbinen kann irgend einer Quelle entnommen werden: einer Brennkammer, dem Auspuff einer Kolbenbrennkraftmaschine, einem Freikolben-Gaserzeuger usw.