DE3321782C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage für gekühlte, an der Schwimmwasserlinie (CWL) eines Wasserfahrzeugs in Wasser ableitbare Abgase von gruppenweise mit einem gemeinsamen trocken arbeitenden Schalldämpfer verbundenen Verbrennungskraftmaschinen und einer hinter dem Schalldämpfer im Abgasrohrleitungszug angeordneten motorisch angetriebenen, wasserdicht abschließenden Ventilklappenanordnung zur bedarfsweisen Abgasweiterleitung entweder zu einem Überwasser-Notaustrittskanal oder einem in der Schwimmwasserlinie in einer Austrittsöffnung mündenden Hauptabgaskanal mit einer dem Hauptabgaskanal vorgeschalteten Abgaskühlvorrichtung.

Es ist bereits eine Abgasanlage der genannten Art bekannt (DE-Z Hansa, Nr. 7, 1981, S. 505-507) in der die Ableitbarkeit von Abgasen einer mehrteiligen Motorenanlage zusammen mit Abgasklappensteuereinrichtungen für einen Überwasser-Abgasaustritt oder einen Unterwasser-Abgasaustritt gezeigt ist. Es ist weiterhin bekannt, (DE-Z Hansa, Nr. 8, 1982, S. 540-541) die Verwendung einer mehrstufig ausgeführten Abgas-Schalldämpferanlage auf einem Fahrgastschiff zur Absenkung des Lärmpegels um mindestens 60 dB.

Die US 27 08 824 zeigt einen wassergekühlten Rohrkrümmer in einer mantelförmigen Umhüllung mit einem Kühlwassereinlaß und einem Verlängerungsrohr, das das Kühlwasser-Abgas-Gemisch zu einem Auslaß im Unterwasserbereich leitet.

In der US 18 16 371, die dem Anmeldungsgegenstand am nächsten kommt, wird ein wassergekühlter Auspuffkrümmer im Innenraum einer kühlwasserdurchfluteten Abgaskühlvorrichtung nahe an der Bordwand beschrieben. Das aus einem ringförmigen Spalt unter Druck ausströmende Kühlwasser bildet im Außenbereich der Bordwand unter gleichzeitiger Ablenkung des Seewassers einen Schutzschirm um die Abgasaustrittsöffnung, wobei das Abgas direkt und frei in das Seewasser abgelassen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Abgasanlagen dahingehend zu verbessern, daß eine beschleunigte Vermischung der Abgase mit dem Seewasser stattfindet und zwar derart, daß diese Verbesserung sowohl im Vor- als auch im Rückwärtsbetrieb des Wasserfahrzeugs gleichermaßen nutzbar gemacht wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs wiedergegebenen Merkmale gelöst. Keine der bekannten Abgasanlagen zeigt eine Abgasanlage mit mondsichelförmiger Ausgestaltung des dem Gasaustritt vorgelagerten Raumes mit in der Bordwand symmetrisch zur Mitte positionierten Eintritts- und Austrittsöffnungen, wobei zwecks thermischer Abschirmung nach außen die Bordwand doppelwandig ausgeführt und von Seewasser durchflutet ist.

Die erfinderische Lösung ist durch die Unteransprüche 2-6 im einzelnen ergänzt und anhand einiger zeichnerisch dargestellter Beispiele erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein perspektivisch dargestelltes Schema der Abgasanlage mit Gasaustritt in der CWL des Hauptabgaskanales,

Fig. 2-4 konstruktive Einzelheiten des Gasaustrittes in der CWL, Fig. 5 konstruktive Einzelheiten des Mischkanales in der CWL.

Die nachfolgend beschriebene Abgasanlage ist beispielhaft herausgegriffen und bildet einen Teil einer Viermotorenantriebsanlage mit vier zusätzlichen E-Dieselaggregaten. Entsprechend der räumlichen Aufteilung und Koordinierung im Schiff, werden in der Regel in einem E-Wert zwei E-Diesel und in einem Maschinenraum zwei Antriebsmotoren untergebracht. Es sollen deshalb je Abgaskanal ein E-Diesel und ein Antriebsdiesel zusammengefaßt werden; jedoch können auch mehr Komponenten in einem Strang zusammengefaßt werden, ohne daß hierdurch der Schutzanspruch beeinträchtigt werden soll. Im wesentlichen kommt es auf das technische Prinzip und die Art der Anordnung an.

Die Anlage besteht dann aus den nachfolgend aufgeführten Komponenten:

• 1) Abgaserzeuger (Antriebsdiesel und E-Diesel)
• 2) Schalldämpfer (trocken je 1 × für beide Diesel)
• 3) gesteuerte Umlenkklappe (wasserdicht) mit Antrieb 3′)
• 4) Überwassernotaustrittskanal
• 5) Misch- und Kühlvorrichtung der Abgase im Hauptabgaskanal 6 und
• 7) Abgasaustrittsöffnung- und Mischkanal in der CWL.

Diese Komponenten sind durch entsprechende Rohrleitungen verbunden.

Das von den Motoren produzierte heiße Abgas wird durch den jeweiligen Schalldämpfer geleitet, welcher je nach gewähltem Absorptionsgrad die Lärmemission absorbiert. Hinter dem Austritt des Schalldämpfers 2 befindet sich eine gesteuerte Umlenkklappe 3 (z. B. elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigt). Diese Umlenkklappe 3 soll im Notbetriebsfall die Abgase über den Notaustrittskanal 4 nach außen leiten und dabei den Hauptabgaskanal 6 wasserdicht verschließen. Dieser Betriebszustand tritt ein im Leckagefall, wenn durch Absinken des getroffenen Schiffes die Schwimmwasserlinie (CWL) erheblich nach oben (bis unter das Schottendeck) verlagert wird. Hierbei wird es notwendig, den Hauptabgaskanal 6 zu verschließen, um die Gefahr der inneren Überflutung auszuschalten. Die Abgase werden ungekühlt über den Notaustrittskanal 4 geleitet. Im Normalfall ist der Hauptabgaskanal 6 geöffnet und der Notaustrittskanl 4 verschlossen. Die Abgase werden nach unten geleitet bis ca. auf Höhe der Schwimmwasserlinie. Sie werden dann über eine Kühlvorrichtung 5 in den Mischkanal 7 geleitet, der unmittelbar an der Bordwand 9 liegt und über Ein- und Austrittsöffnungen 11 von Umgebungsseewasser durchflossen ist. In der Kühlvorrichtung 5 werden die heißen Abgase (ca. 350°-500°C) durch Einspritzen von Seekühlwasser auf ca. 80°-90°C herabgekühlt. Das hierbei anfallende Wassergemisch wird dann im Mischkanal 7 mit umgebendem Seewasser gemischt, wobei eine nochmalige Temperaturabsenkung eintritt. Wichtig ist, daß erfindungsgemäß die Abgasaustrittsöffnung und der Mischkanal 7 doppelseitig wirkend gestaltet ist und seine Mittellinie etwa in Höhe CWL liegt. Der Kanal sollte zur besseren Wirkung eine gekrümmte Form 8 aufweisen.

Die Ein- bzw. Austrittsöffnungen 11 weisen Scoop-contura (Scoop = Aufnehmer, Schöpf- bzw. Löffelschaufel, Wasserfänger; scooping = ausschöpfen, aufnehmen) auf.

Der Kanal 7 ist symmetrisch gestaltet, damit die Wirkungsweise sowohl bei Vorwärts- als auch Rückwärtsfahrt gegeben ist. Der Kanal 7 ist direkt an der Innenseite der Bordwand 9 gelegen. Die Gestaltung des Kanales in seinen geometrischen Abmessungen (Querschnitt, Länge, Krümmung) wird in erster Näherung durch die Parameter-Abgasvolumen/h, Abgastemperatur-Kühlwasserdurchsatz, Tauchung abhängig vom Landezustand, Schiffsgeschwindigkeit, gewünschten Austrittstemperatur - bestimmt. Eine endgültige Optimierung wird zusammen mit Schiffsmodellversuchen vorgenommen.

Bezugszeichenliste

 1 Abgaserzeuger
 2 Schalldämpfer
 3 Umlenkklappe, 3′ Antrieb für 3
 4 Überwasser-Notaustrittskanal
 5 Abgas-Kühlvorrichtung
 6 Hauptabgaskanal
 7 Abgasaustrittsöffnung und Mischkanal in der CWL
 8 Röhre
 9 Außenhaut, Bordwand vom Wasserfahrzeug 10
10 Wasserfahrzeug
11, 11a Enden, Öffnungen der Röhre 8
12 Schutzgitter
13 Absperrschieber
14 Leitblech
15 Verstärkung, Außenhautabdeckung
G Generator
PW Propellerwelle
FL Frischluft-Zufuhr
M Mitte
CWL Schwimmwasserlinie

Claims (6)

1. Abgasanlage für gekühlte, an der Schwimmwasserlinie (CWL) eines Wasserfahrzeugs in Wasser ableitbare Abgase von gruppenweise mit einem gemeinsamen trocken arbeitenden Schalldämpfer verbundenen Verbrennungskraftmaschinen und einer hinter dem Schalldämpfer im Abgasrohrleitungszug angeordneten motorisch angetriebenen, wasserdicht abschließenden Ventilklappenanordnung zur bedarfsweisen Abgasweiterleitung entweder zu einem Überwasser-Notaustrittskanal (4) oder einem in der Schwimmwasserlinie in einer Abgasaustrittsöffnung (7) mündenden Hauptabgaskanal (6) mit einer dem Hauptgaskanal vorgeschalteten Abgaskühlvorrichtung (5), dadurch gekennzeichnet, daß sich an die Abgasaustrittsöffnung (7) eine Abgasaustrittsanordnung anschließt und daß die Abgasaustrittsanordnung aus einer eine geschlossene Raumform bildenden, etwa parallel zur Längsschiffsrichtung verlaufenden, mondsichel- bzw. bananenförmig gekrümmten, symmetrisch zur Mitte (M) der Abgasaustrittsöffnung (7) gestalteten Röhre (8) besteht, deren beide Enden (11) in der Außenhaut (9) des Wasserfahrzeugs (10) münden und in der Außenfläche plan verlaufende näherungsweise elliptische Öffnungen (11a) bilden, zwischen denen auf der den Öffnungen (11) gegenüberliegenden Schiffsraumseite der Röhre (8) und symmetrisch zur Mitte (M) die Öffnung (7) des Hauptabgaskanals (6) liegt.

2. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel der Fläche jeder der elliptischen Öffnungen (11) der Röhre (8) in Längsschiffsrichtung ca. 3°-7° zur Ebene der Außenhaut (9) des Wasserfahrzeugs (10) beträgt.

3. Abgasanlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (11) der Röhre (8) Schutzgitter (12) aufweisen.

4. Abgasanlage nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Abgaskühlvorrrichtung (5) und der Röhre (8) ein Absperrschieber (13) vorgesehen ist.

5. Abgasanlage nach den Ansprüchen 2-4, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Röhre (8) Leitbleche (14) vorgesehen sind.

6. Abgasanlage nach den Ansprüchen 2-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenhautabdeckung (15) der Röhre (8) zur Verstärkung doppelwandig ausgeführt und von Seewasser zur Kühlung durchströmt ist.