DK145589B - Aggregat til kombination af energien fra flere kraftmaskiner til drift af en skibspropel - Google Patents

Description

i 145589

Opfindelsen angår et aggregat til kombination af kraften fra flere kraftmaskiner til drift af en skibspropel, omfattende en elektromagnetisk kobling med to rotorer, der er drejelige i forhold til hinanden, og af 5 hvilke den ene har en ankervikling og den anden en feltvikling, en roterende, elektrisk vekselstrømsmotor med en stator, en rotor og en ankervikling, hvori der går vekselstrøm, afbryderorganer til parallelkobling af den elektromagnetiske koblings ankervikling med vekselstrøms-10 motorens ankervikling, hvormed der kan føres energi fra førstnævnte til sidstnævnte ankervikling, en første kraftmaskine, der er indrettet til at drive en aksel for en af de to rotorer i den elektromagnetiske kobling, en anden kraftmaskine, der er indrettet til at drive en 15 vekselstrømsgenerator med en ankervikling, afbryderorganer til parallelkobling af denne vekselstrømsgenerator med den elektromagnetiske koblings ankervikling, en skibspropel, der er indrettet til at drives af en aksel for den rotor i den elektromagnetiske kobling, der ikke 20 drives af den første kraftmaskine, i hvilket aggregat den rotor, der er indrettet til at drive propellen og har en del, der indgår i en magnetkreds for den elektromagnetiske kobling, og en del, der indgår i en magnetkreds for vekselstrømsmotoren, udgør en for den elektro-25 magnetiske kobling og vekselstrømsmotoren fælles rotor, der roterer i et rum mellem vekselstrømsmotorens stator og den elektromagnetiske koblings anden rotor.

Et sådant aggregat kendes f.eks. fra US-PS nr.

2.465.006. I dette kendte aggregat har parallelkoblingen 30 af vekselstrømsgeneratorens ankervikling og den elektromagnetiske koblings ankervikling alene til formål at muliggøre anvendelsen af kombinationen af den elektromagnetiske kobling og vekselstrømsmotoren som startmotor for den første kraftmaskine, idet den nødvendige effekt 35 leveres af den af den anden kraftmaskine drevne vekselstrømsgenerator. Skibspropellen drives alene af den første kraftmaskine over den elektromagnetiske kobling og vekselstrømsmotoren. Når der er tale om skibsfrem- 145589 2 drivningsanlæg med stor kapacitet, er det tidligere foreslåede arrangement ikke gunstigt, fordi der er en grænse for den energi, der kan afgives af en enkelt kraftmaskine, som det er muligt at fremstille. F.eks. er det 5 for tiden muligt at fremstille dieselmotorer på 40.000 PS, men ikke på 70.000 PS. Hvis der derfor kræves 70.000 PS til en skibspropel, kan fremdrivningsmaskineriet ikke være indrettet som det nævnte kendte arrangement. I et sådant tilfælde er det nødvendigt at overføre den kombi-10 nerede energi fra flere kraftmaskiner til en enkelt skibs-propel. Hvis der kræves stor effekt til en skibspropel, er det vanskeligt at kombinere energien fra flere kraftmaskiner ved hjælp af sædvanlige gear, fordi det er vanskeligt at fremstille gear til så store effekter. Des-15 uden er det vanskeligt at anbringe fremdrivningsmaski-neri til store effekter kompakt i skibe.

Den foreliggende opfindelse tager sigte på at tilvejebringe et kraftoverføringsaggregat, hvorved der sker en kombination af energien fra flere kraftmaskiner til 20 drift af en skibspropel for stor effekt på enkel måde og under tilvejebringelse af et kompakt maskinanlæg.

Dette opnås ifølge opfindelsen ved, at vekselstrømsgeneratorens effekt yderligere tilføres vekselstrømsmotorens ankervikling. Hermed er det muligt på enkel må-25 de og uden anvendelsen af et omfangsrigt mekanisk gear at forsyne en enkelt skibspropel med energi fra to kraftmaskiner. Da energitilførslen fra vekselstrømsgeneratoren sker over elektriske ledninger, er man frit stillet med hensyn til anbringelsen af denne generator 30 og den tilhørende kraftmaskine, hvilket er særdeles fordelagtigt med hensyn til den konstruktive opbygning af skibes maskinrum.

Opfindelsen forklares nærmere i det følgende under henvisning til den skematiske tegning, hvor 35 fig. 1 viser en udførelsesform for et aggregat i-følge opfindelsen, og fig. 2 kombinationen af en elektromagnetisk kobling og en vekselstrømsmotor til brug i et sådant aggregat.

145589 3

Som vist i fig. 1 og 2 indeholder et aggregat ifølge opfindelsen til kombination af kraften fra flere kraftmaskiner til drift af en skibspropel en elektromagnetisk kobling 1 med to rotorer 2 og 3, der er drejelige 5 i forhold til hinanden, og af hvilke den ene har en ankervikling 29 og den anden en feltvikling 30, en roterende, elektrisk vekselstrømsmotor 7 med en stator 35, en rotor 2 og en ankervikling 24, hvori der går vekselstrøm, en første kraftmaskine 6, der er indret-10 tet til at drive en aksel 39 for den anden rotor 3 i den elektromagnetiske kobling 1, en anden kraftmaskine 23, der er indrettet til at drive en vekselstrømsgenerator 22 med en ankervikling, en skibspropel 8, der er indrettet til at drives af en aksel for den rotor 2 15 i den elektromagnetiske kobling, der ikke drives af den første kraftmaskine 6, i hvilket aggregat den rotor 2, der er indretttet til at drive propellen 8 og har en del, der indgår i magnetkredsen for den elektromagnetiske kobling 1, og en del, der indgår i magnetkredsen for 20 vekselstrømsmotoren 7, udgør en fælles rotor, der rotorer i et rum mellem vekselstrømsmotorens stator 35 ' og den elektromagnetiske koblings anden rotor 3. Ankerviklingen i vekselstrømsgeneratoren 22 er elektrisk parallelforbundet med den elektromagnetiske kobling l's 25 ankervikling 29 og med vekselstrømemotoren 7's ankervikling 24 til forsyning af vekselstrømsmotorens ankervikling med elektrisk energi både fra vekselstrømsgeneratoren og den elektromagnetiske kobling.

Eksempler på roterende, elektriske vekselstrømsmoto-30 rer er synkronmotorer eller -maskiner eller asynkronmotorer med eller uden viklet rotor.

I fig. 2 er rotoren 2 i den elektromagnetiske kobling 1, kombineret mekanisk med rotoren i vekselstrømsmotoren 7, indrettet til at drive skibspropel-35 len 8, og den anden rotor 3 i den elektromagnetiske kobling 1 er indrettet til at drives af kraftmaskinen 6. Som eksempler på kraftmaskiner kan f.eks. nævnes dieselmotorer, dampturbiner og gasturbiner. I fig. 1 er 145589 4 ankerviklingen i vekselstrømsgeneratoren 22, der drives af den anden kraftmaskine 23, ikke blot forbundet elektrisk med ankerviklingen i den første vekselstrømsmotor 7, men også med ankerviklingen i en anden vek-5 selstrømsmotor 17. Fig. 1 viser, at rotoren i den anden vekselstrømsmotor 17 er koblet mekanisk til en rotor 12 i en anden elektromagnetisk kobling 11, der er indrettet til at drive en anden propel 18 i skibet på samme måde som rotoren i den første vekselstrømsmotor 7, 10 der er koblet mekanisk til rotoren 2 i den første elektromagnetiske kobling 1, er indrettet til at drive den første propel i skibet. Den rotor 13, som ikke udgør rotoren 12 i den elektromagnetiske kobling 11, er indrettet til at drives af endnu en kraftmaskine 16.

15 Som eksempler på kraftmaskiner er vist dieselmotorer 6, 16 og 23. De elektromagnetiske koblinger 1 og 11 har polomkoblingsviklinger, selv om viklingerne ikke er vist i fig. 1. Symbolerne 10 og 20 angiver omskifterne til polomkobling af de elektromagnetiske koblin-20 ger 1 og 11. Ankerviklingen i den elektromagnetiske kobling 11 er parallelt med ankerviklingen i den elektromagnetiske kobling 1 forbundet med ankerviklingen i vekselstrømsgeneratoren 22. 21 og 36 betegner afbrydere. En omskifter 19 er elektrisk forbundet mel-25 lem ankerviklingen i den anden vekselstrømsmotor 17 og ankerviklingen i den anden elektromagnetiske kobling 11 på samme måde som en omskifter 9 er elektrisk forbundet mellem ankerviklingen i den første vekselstrømsmotor 7 og ankerviklingen i den første elektromagne-30 tiske kobling 1. De to propeller 8 og 18 kan derfor drives af den kombinerede energi fra de tre kraftmaskiner 6, 16 og 23.

Ensrettere kan være forbundet elektrisk med slæberinge 5 for rotorerne 3 og 13. Den elektromagne-35 tiske koblings rotor 2 er vist forsynet med seks slæberinge, der kan forbindes elektrisk med en polomkoble-lig vikling, selv om dette ikke er vist i figuren. Ankerviklingen 24 i vekselstrømsmotoren 7 kan være en pol- 145589 5 omkoblelig vikling. Rotoren 3, der er koblet mekanisk til akslen for kraftmaskinen 6, kan være forsynet med ankerviklingen 29 i den elektromagnetiske kobling 1 i en anden udformning end den viste* 5 Som eksempel på en vekselstrømsmotor kan angives en synkronmaskine, hvor et magnetisk organ, der udgør en del af en magnetkreds for synkronmaskinen 7, og et magnetisk organ 25, der udgør en del af en magnetkreds for den elektromagnetiske kobling 1, er anbragt over 10 for de magnetiske organer henholdsvis 28 og 27. Rotoren 3 forsynet med feltviklingen 30 for den elektromagnetiske kobling 1, rotoren 2 forsynet med ankerviklingen 29 for den elektromagnetiske kobling 1 og med feltviklingen 21 for synkronmaskinen 7, 15 samt statoren 35 forsynet med ankerviklingen 24 for synkronmaskinen 7, der er koblet til den elektromagnetiske kobling 1, er indeholdt i et statorhus 15.

Ikke blot den elektromagnetiske kobling 1 har slæberinge 5, der er forbundet elektrisk med feltviklingen 20 30 i rotoren 3, og slæberinge 4, der er forbundet med ankerviklingen 29 for den elektromagnetiske kobling 1 i rotoren 2. Også synkronmaskinen 7 har slæberinge 41 forbundet elektrisk med feltviklingen 21 i rotoren 2.

25 Ved 31, 32, 33 og 34 er angivet lejer. Ud gangsakslen 38 for rotoren 2 er understøttet af lejet 34, der er fastholdt i statorhuset 15, og indgangsakslen 39 for rotoren 3 er understøttet af lejet 33, der også er fastholdt i statorhuset 15. Ro-30 toren 3, hvis indgangsaksel 39 er mekanisk koblet til kraftmaskinen 6, og som er understøttet af lejet 33 ved indgangsakslen 39, er desuden på den anden side med en aksel 40 understøttet i lejet 31. Rotoren 3 kan altså rotere i mekanisk ligevægt og med pålide-35 lighed af konstruktionen, selv når kraftoverføringen benyttes til skibsfremføringssystemer med stor kapacitet, f.eks. på 10.000 PS, 20.000 PS osv.

145589 6 Når vekselstrømsmotoren 7 er en synkronmaskine, kan luftspalten mellem statorens og rotorens magnetiske organer 26 og 28 konstrueres og fremstilles forholdsvis stor, f.eks. på 10 mm, når kraftoverføringen skal be-5 nyttes til skibsfremføringssystemer med stor kapacitet, f.eks. på 10.000 PS, 20.000 PS osv. Der kan derfor konstrueres og fremstilles skibsfremdriftsanlæg med stor kapacitet og med en pålidelig konstruktion.

Mindst én af ankerviklingerne i den elektromagnetiske 10 kobling 1 og vekselstrømsmotoren 7 kan være en pol-omkoblelig vikling, der kan skiftes mellem en stjerneforbindelse og en trekantforbindelse.

Omdrejningsretningen for propellen 8 kan ændres ved skiftning af fasefølgeomskifteren 9 under opret-15 holdelse af konstant omdrejningsretning for kraftmaskinen 6.

Det vil ses, at omdrejningsretningen for rotoren 2 i synkronmaskinen 7 kan være den samme som omdrejningsretningen for den rotor 3 i den elektromagnetiske 20 kobling 1, der drives af den første kraftmaskine 6, ved elektrisk forbindelse af ankerviklingen 24 i synkronmaskinen 7 med klemmerne svarende til den dobbelte stjerneforbindelse af den polomkoblelige vikling 1 den elektromagnetiske kobling 1 over fasefølgeom-25 skifteren 9, og at omdrejningsretningen for rotoren 2 i synkronmaskinen 7 kan være den modsatte af cmdrej-ningsretningen for den rotor 3 i den elektromagnetiske kobling,der drives af den første kraftmaskine 6, ved elektrisk forbindelse af ankerviklingen 24 i synkron- 30 maskinen 7 med klemmerne svarende til trekantforbindelsen af den polomkoblelige vikling i den elektromagnetiske kobling over fasefølgeomskifteren 9.

I dette tilfælde kan polantallet for den som dobbeltstjerne koblede vikling være det dobbelte af polan-35 tallet for den som trekant koblede vikling.

Det er endvidere klart, at omdrejningsretningen for rotoren i synkronmaskinen 7 kan være den samme som omdrejningsretningen for den rotor 3 i den elektro- 7 14 5 S β 9 magnetiske kobling 1, der drives af den første kraft- · maskine 6, ved elektrisk forbindelse af ankerviklingen 29 i den elektromagnetiske kobling 1 med klemmerne svarende til trekantforbindelsen af den polomkoblelige 5 vikling i synkronmaskinen 7 over fasefølgeomskifterén, og at omdrejningsretningen for rotoren i synkronmaskinen kan være modsat omdrejningsretningen for den rotor 3 i den elektromagnetiske kobling 1, der drives af den -første kraftmaskine 6, ved elektrisk forbindelse af 10 ankerviklingen i den elektromagnetiske kobling 1 med" klemmerne svarende til den dobbelte stjerneforbindelsé af den polomkoblelige vikling i synkronmaskinen 7 oveir fasefølgeomskifteren 9.

Hvis nQ er omdrejningshastigheden for kraftmaski-15 nen, n2 omdrejningshastigheden for propellen, og P]_ og P2 er polantallet for henholdsvis den elektro- " : magnetiske kobling 1 og vekselstrømsmotorén 7, fås, hvis motoren er en synkronmotor 20 n0 = n2 (P2/P1 ± D (!) ^ Når omdrejningsretningen for propellen 8 er den samme som eller modsat omdrejningsretningen for kraft-, -maskinen 6, bliver ligning (1) henholdsvis 25 n10 = n12 ^P2^P1 + ^ ^ n20 ~ n22 ^p2^pl " I visse tilfælde er det ønskeligt at opnå, at ^0^12 “ n20'/n22 30 Hvis f.eks. = 4 og = 8, fås n^o//n12 = 3 i ligning (2). I dette tilfælde kan fås, at også η2θ/η22 = 3 1 !i^ning (3), hvis polantallet p2 ændres fra 8 til 16.

Polomkobling i enten den elektromagnetiske kobling 35 eller vekselstrømsmotoren er altså væsentlig i dette tilfælde. Hvis det er polantallet for vekselstrømsmotoren, der ændres ved vending af omdrejningsretningen for propellen, et det ikke nødvendigt at ændre polantallet for generatoren 22, der drives af den anden kraft- 145589 8 maskine.

Sædvanligvis har alle skibe nutildags vekselstrømsgeneratorer, således som det f.eks. fremgår af fig. 9 i USA patentskrift 2.465.006. Det er derfor meget let 5 at føde feltviklingen 30 i den elektromagnetiske kobling 1 med aktiveringsstrøm over ensrettere fra en vilkårlig vekselstrømskilde, som vekselstrømsgeneratorer er et eksempel på, og som nutildags kan udgøres af selve den elektromagnetiske kobling 1. Det er derfor ikke 10 nødvendigt at tilvejebringe en jævnstrømsgenerator udelukkende til aktivering af feltviklingen 30 i den elektromagnetiske kobling 1. Hele aggregatet kan derfor konstrueres enkelt, kompakt og økonomisk. Virkningsgraden for aggregatet ifølge opfindelsen bliver stor, fordi 15 transmissionen kan tilføres aktiveringsstrøm over ensretterne fra en vilkårlig vekselstrømskilde.

Hvis kraftmaskinerne 6, 16 og 23 hver er diesel motorer på 40.000 PS, kan hver af propellerne 8 og 18 drives med en effekt på 60.000 PS. Hver propel 8 20 og 18 kan tilføres energi fra den tilhørende kraftmaskine, henholdsvis 6 og 16, samt yderligere energi fra den ekstra kraftmaskine 23. I aggregatet ifølge opfindelsen kan energien fra flere kraftmaskiner altså kombineres til drift af en eller flere skibspropeller 25 for stor effekt.

Selv om anbringelsesmåden for propellen og den første tilhørende kraftmaskine er mekanisk begrænset som følge af den transmission, der er sammensat af den elektromagnetiske kobling og synkronmaskinen, kan den anden 30 kraftmaskine anbringes uafhængigt af placeringen af den første kraftmaskine eller propellen, idet ankerviklingen for vekselstrømsgeneratoren kan forbindes elektrisk med ankerviklingen i synkronmaskinen, der er forbundet elektrisk med ankerviklingen i den elektromagnetiske 35 kobling. Da den anden kraftmaskine med tilhørende vekselstrømsgenerator f.eks. kan anbringes på et andet dæk i maskinrummet end den første kraftmaskine, bliver det totale volumen af den nødvendige plads i maskinrummet

Claims (2)

145589 reduceret ved opfindelsen. Ved den foreliggende opfindelse er det derfor opnået, at maskinerne i et skibs maskinrum kan anbringes kompakt. 5 PATENTKRAV

1. Aggregat til kombination af kraften fra flere kraftmaskiner til drift af en skibspropel, omfattende en elektromagnetisk kobling (1) med to rotorer (2 og 3), der er drejelige i forhold til hinanden, og af hvilke 10 den ene har en ankervikling (29) og den anden en feltvikling (30), en roterende, elektrisk vekselstrømsmotor (7) med en stator (35), en rotor (2) og en ankervikling (24), hvori der går vekselstrøm, afbryderorganer (9) til parallelkobling af den elektromagnetiske kob-15 lings ankervikling (29) med vekselstrømsmotorens ankervikling (24), hvormed der kan føres energi fra førstnævnte til sidstnævnte ankervikling, en første kraftmaskine (6), der er indrettet til at drive en aksel (39) for en af de to rotorer (2 og 3) i den elektromagnetiske 20 kobling (1), en anden kraftmaskine (23) , der er indrettet til at drive en vekselstrømsgenerator (22) med en ankervikling, afbryderorganer (36) til parallelkobling af denne vekselstrømsgenerator med den elektromagnetiske koblings ankervikling (29), en skibspropel (8), der er 25 indrettet til at drives af en aksel for den rotor (2) i den elektromagnetiske kobling, der ikke drives af den første kraftmaskine (6), i hvilket aggregat den rotor (2), der er indrettet til at drive propellen (8) og har en del, der indgår i en magnetkreds for den elektromag-30 netiske kobling (1), og en del, der indgår i en magnetkreds for vekselstrømsmotoren (7), udgør en for den elektromagnetiske kobling og vekselstrømsmotoren fælles rotor, der roterer i et rum mellem vekselstrømsmotorens stator (35) og den elektromagnetiske koblings anden rotor 35 (3), kendetegnet ved, at vekselstrømsgeneratorens (22) effekt yderligere tilføres vekselstrømsmotorens (7) ankervikling (24).

2. Aggregat ifølge krav 1, med en yderligere kraft-