WO2005105571A1 - Schiff mit einem antrieb durch innenbordmotoren und waterjets - Google Patents

Schiff mit einem antrieb durch innenbordmotoren und waterjets Download PDF

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WO2005105571A1
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Siemens Corp
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    • B63H5/16—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers characterised by being mounted in recesses; with stationary water-guiding elements; Means to prevent fouling of the propeller, e.g. guards, cages or screens

Definitions

  • the waterjet jets in the flow channel according to the invention cooperate synergistically with the propellers of the inboard engines, so that there is a higher overall thrust of the combination propeller and waterjets than can be expected from the individual thrusts.
  • a ship in particular a fast, seagoing ship, with water jets arranged under the bottom of the ship and electric rudder propellers for propelling the ship is known from WO 02/057132 AI, in particular from FIG. 2.
  • WO 02/057132 AI in particular from FIG. 2.
  • the flow channel behind the waterjets in the area of the ship's bottom increases approximately between half and a third of the length of the ship from the stern, in a steady course towards the stern of the ship.
  • This design of the flow channel results in an advantageous rise in the waterjet jets across the plane in which the propellers run. This results in a separation of the waterjet jets from the area of the water in which the propellers of the inboard engines run. Nevertheless, the propellers benefit from the accelerated flow in the flow channel.
  • the flow channel has a guide wedge for the water, the tip of which is directed towards the stern of the ship and which has an approximately triangular cross section.
  • This configuration of the front part of the flow channel ensures that the waterjet jets are concentrated in the middle of the flow channel.
  • the waterjet jets are very advantageously raised both above the plane in which the propellers of the inboard motors run and also concentrated between the propellers of the inboard motors. The propulsion efficiency of the propellers is therefore not adversely affected by the waterjet jets, but rather surprisingly increased.
  • the cross-section of the skegs is approximately teardrop-shaped, in particular inclined outwards, the inner sides of the skegs being approximately perpendicular to the bottom of the ship.
  • the flow guide elements arranged at the stern such as the guide wedge in the flow channel or the skegs, there is a low stern resistance for the ship according to the invention.
  • the e-motors can be designed as tandem drives in order to increase the redundancy and to make them smaller.
  • the inboard engines are designed using HTS technology. Then it is possible to arrange the respective HTS motor in the back of the skegs, so that no space in the ship is required for the motors. This is particularly the case if the HTS motors are arranged in the area of the necessary shaft tunnels located in the skegs.
  • the use of HTS engines results in a particularly light rear end, although the engines are arranged very far astern. The rear weight is significantly lower when using HTS engines than when using direct diesel engines.
  • the HTS motor has a stator-rotor arrangement which can be avoided as a unit under shock loading and is mounted in the motor housing in a shock-absorbing manner.
  • a stator-rotor arrangement that can be evaded as a unit, electric motors, even if they are not designed in HTS technology, but in normal technology, can withstand high shock loads.
  • the motor housing is also arranged to be elastically evasive when subjected to shock. This results in a double evasiveness of the individual engine parts, which leads to a very high level of insensitivity.
  • Such Suspended and trained electrical machines can withstand accelerations of well over 10 g.
  • the electric motor in particular in the HTS motor version, is arranged in a motor cassette which is elastically mounted, in particular suspended.
  • a motor cassette can be exchanged relatively easily in port, so that a ship with this motor arrangement can also e.g. after a mine hit under the stern can be made operational again relatively quickly.
  • the electric motor, the short shaft and the propeller advantageously form an interchangeable unit.
  • electric motors in the skegs are designed as tandem motors, in particular as tandem shaft motors. In this way, the operational safety of the drive can advantageously be further improved.
  • the ship has fuel cell modules and internal combustion engines distributed in the ship's hull, which have the power of the drive components, i.e. of the electric inboard engines and the
  • the ship according to the invention not only has distributed propulsion devices, but also distributed energy generation devices which make it particularly insensitive to damage from external influences. Furthermore, it advantageously results that a central machine room is dispensed with, so that more valuable space inside the ship, in particular for luxury yachts, and around the middle of the ship or in the front stern area. This advantage also applies to ro-ro ferries or container ships. There is more usable interior space available here.
  • the ship has an AC normal supply network and a DC waterjet supply network, between which a clutch with a converter is arranged in order to be able to transmit energy from one network to the other. So there is an overall
  • inboard motors provided according to the invention
  • electric rudder propellers which are arranged behind the skegs.
  • This also results in the advantageous separation of the waterjet streams from the area in which the propellers of the ship run, but, as already stated, the weight to be taken up by the stern is higher.
  • Ships of this type will therefore have a so-called delta shape in order to be able to carry the high stern weight.
  • This also applies to the combination of inboard engines with electric rudder propellers (PODs).
  • the invention can be used both on naval ships and on fast motor yachts, in particular luxury yachts. With such ships, low emissions and a large space available inside the ship are important.
  • the design of the ship according to the invention is particularly advantageous for both types of ship.
  • the comfort can be increased still further by providing the internal combustion engines and possibly reformers for the hydrogen production of the fuel cells with vacuum exhaust gas discharge devices, such as are already known for submarines, for example. In this way, extensive freedom from emissions is achieved and, at the same time, the comfort of passengers and crews is increased. The usual pollution caused by exhaust gases is eliminated.
  • the proposed drive and rear training concept is therefore also very suitable for fast ferries.
  • FIG. 1 shows the basic arrangement of the components in and under the stern of the ship;
  • FIGURE 2 shows the lines of the ship in a representation of aft common in shipbuilding;
  • FIGURE 3 shows the lines of the ship from the side in a representation customary in shipbuilding;
  • FIGURE 4 is a schematic diagram of the evasive rotor Stander arrangement of an electric motor on a short propeller shaft;
  • FIGURE 5 shows the design of a propeller drive in cassette form with an optional POD drive; and
  • FIGURE 6 shows the principle of the underbody formation in the area of the guide wedge.
  • 1 designates the water jets under the ship's bottom, 2 the inboard motors, which drive the propellers 3 via short propeller shafts 8.
  • the inboard motors 2 are arranged in skegs 10 which, together with the wedge-shaped displacement body 6 with its tip facing the stern and having a V-shaped cross section, form flow guide bodies for the waterjet jets 5, which initially flow out in an uncontrolled manner and are then concentrated.
  • the inflow of water into the water jets 1 is denoted by 4.
  • the outflowing water accelerated by the propellers is designated by 9.
  • the propellers are kept free from the centrally concentrated water jet streams 7, and the entire stern width of the ship is used for the water jets generated by the propulsion units 1 and 3.
  • Optionally provided electric motors in tandem arrangement are designated with 30 and the rudders behind the propellers with 31.
  • FIGURE 2 11 denotes the underbody of the ship and 12 the side wall, which runs into the bow in the course of the length of the ship in accordance with the frame cross sections 13 shown in the manner customary in shipbuilding technology.
  • 14 the skegs on the rear underside are designated, which run aft according to the drawn frame outline 15. All in all For the specialist, this results in the frame course in the stern and over the length of the ship.
  • FIG. 3 shows the course of the ship in the area of the skegs, with 16 representing the steady increase in the flow channel between the skegs 17.
  • Lines 18 and 19 show the course of the outside and inside of the skegs. Together with the stern lines from FIGURE 2, this gives the person skilled in the art a clear picture of the line course of the ship in the lower stern area.
  • 20 denotes the schematically illustrated propeller of the ship, which is arranged on the propeller shaft 21 and has a thrust bearing 22 between the engine and the propeller.
  • the stator and rotor of the motor 28, 29 are combined via rotary bearings 24 to form a unit that can be deflected overall on the elastic elements 26, 27.
  • the design of such a motor is not the subject of the invention and is already known.
  • the use of the known construction for the electric motors located in the skegs according to the invention is particularly favorable, since this provides a high level of shock resistance and thus operational capability for navy (Navy) ships.
  • FIGURE 5 which shows the cassette design of the drive unit, which is each arranged in a skeg, 32 denotes the so-called “cassette” in which the electric drive motor 33 is arranged via releasable spring elements 34.
  • the motor and its bearing 35 in the cassette 32 can be easily and easily removed, so that time-consuming dismantling of the motor from the ship's interior is eliminated. Repairing the propellers is also simplified in this way.
  • Cassette motors of this type will be relatively small, so that the installation of a POD drive 36 under the stern of the ship 37 can be required to increase the propulsive power. All in all, this creates a quickly exchangeable electric drive with high feed rates and good efficiency, especially when the propellers are in opposite directions.
  • 40 denotes the hull of the ship according to the invention and 41 the skegs on the underside of the ship in the stern area. Between the skegs 41, the guide wedge 38 is arranged, which tapers out towards the rear. Between the skegs 41 and the guide wedge 38 there are flow channels 39 which unite behind the end of the guide wedge 38. Since the flow follows the surface of the ship, the advantageous concentration of the water jet flow according to the invention thus occurs.

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Abstract

Schiff mit einem Antrieb durch Innenbordmotoren mit Propellern (3) und durch Waterjets (1), die Wasserstrahlen (7) erzeugen, wobei die Innenbordmotoren (2) als Elektromotoren ausgebildet sind und die Waterjets (1) unter dem Schiffsboden angeordnet werden und wobei die elektrischen Innenbordmotoren in Skegs (10) an der Schiffsunterseite untergebracht sind, wobei zwischen den Skegs (10) ein Strömungskanal für die von den Waterjets (1) ausgestossenen Wasserstrahlen (7) ausgebildet ist.

Description

Beschreibung
Schiff mit einem Antrieb durch Innenbordmotoren und Waterjets
Schiff mit einem Antrieb durch Innenbordmotoren mit Propellern und durch Waterjets, die Wasserstrahlen erzeugen, wobei die Innenbordmotoren als Elektromotoren ausgebildet sind und die Waterjets unter dem Schiffsboden angeordnet sind.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Heck- und Unterbodenaus- bildung eines vorgenannten Schiffes anzugeben, die gegenüber bekannten Schiffen, die mit elektrischen Innenbordmotoren und Water ets ausgerüstet sind, einen höheren Propulsionswir- kungsgrad ergeben. Zur Lösung der Aufgabe ist vorgesehen, dass die elektrischen Innenbordmotoren in Skegs an der
Schiffsunterseite untergebracht sind, wobei zwischen den Skegs ein Strömungskanal für die von den Waterjets ausgestoßenen Wasserstrahlen ausgebildet ist. Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung des Unterbodens des Schiffes im achteren Bereich ergeben sich sehr gute Strömungsverhältnisse für die einzelnen Propulsionseinrichtungen mit einem insbesondere für die Propeller erhöhten Propulsionswirkungsgrad! Ermöglicht wird dies durch die KanalStrömung, die sich aufgrund der Führung der Waterjetstrahlen in einem Strömungskanal ergibt. In dem erfindungsgemäß gebildeten Strömungskanal wird die im
Heckbereich dicke Grenzschicht durch den Einfluss der schnellen Waterjetstrahlen dünner und es ergeben sich weniger instationäre Effekte am jeweiligen Propeller. Des weiteren gleicht sich die Strömungsgeschwindigkeit auf den beiden Sei- ten des jeweiligen Skegs an. Es ergibt sich ein verbesserter Propulsionswirkungsgrad für die Propeller bei verringerter Kavitationsneigung. Weiterhin ergibt sich eine verminderte Vibrationsneigung und überraschenderweise auch eine verbesserte Geradeausfahrt.
Die Waterjetstrahlen im erfindungsgemäßen Strömungskanal wir- ken mit den Propellern der Innenbordmotoren in synergetischer Weise zusammen, so dass sich ein höherer Gesamtschub der Kombination Propeller und Waterjets ergibt, als es die Einzelschübe erwarten lassen.
Ein Schiff, insbesondere ein schnelles, seegehendes Schiff, mit unter dem Boden des Schiffes angeordneten Waterjets und elektrischen Ruderpropellern zum Antrieb des Schiffes ist aus der WO 02/057132 AI, insbesondere aus Figur 2, bekannt. Bei einer derartigen Anordnung und Heckgestaltung kommt es jedoch nicht zu einer Trennung der von den Waterjets erzeugten Wasserströmen von dem Wasserbereich, in dem die Propeller laufen. Dies wird jedoch durch den erfindungsgemäß verwendeten Strömungskanal zwischen Skegs auf der Schiffsunterseite erreicht.
Aus dem Aufsatz: „Korvetten von Blohm und Voss" in der Zeitschrift „Schiff + Hafen", 12/96, Seiten 37 und 38, ist ein Schiff bekannt, das zwei Dieseldirektantriebe für Propeller und einen Water et aufweist, die zusammen im Heck des Schif- fes angeordnet sind. Bei derartigen Anordnungen ist es jedoch insbesondere für Marineschiffe nachteilig, dass alle An- triebseinheiten im Heck angeordnet sind und bei einem Hecktreffer gleichzeitig ausfallen. Weiterhin ergibt sich durch den bekannten Waterj et eine Geräuschentwicklung, die uner- wünscht ist. Ein synergetischer Effekt, der den Gesamtschub erhöht, kann sich nicht einstellen. In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Strömungskanal hinter den Waterjets im Bereich des Schiffsbodens etwa zwischen der Hälfte und einem Drittel der Schiffslänge vom Heck beginnend, in einem stetigen Verlauf zum Heck des Schiffes hin ansteigt. Durch diese Ausbildung des Strömungskanals ergibt sich ein vorteilhaftes Ansteigen der Waterjetstrahlen über die Ebene, in denen die Propeller laufen. So ergibt sich eine Trennung der Waterjetstrahlen von dem Bereich des Wassers, in dem die Propeller der Innenbordmotore laufen. Gleichwohl profitieren die Propeller von der beschleunigten Strömung im Strömungskanal .
In Ergänzung zum Anheben der Wasserstrahlen der Waterjets zum Heck hin ist vorgesehen, dass der Strömungskanal einen Füh- rungskeil für das Wasser aufweist, dessen Spitze zum Heck des Schiffes gerichtet ist und der einen etwa dreieckigen Querschnitt besitzt. Durch diese Ausbildung des Vorderteils des Strömungskanals wird erreicht, dass sich die Waterjetstrahlen in der Mitte des Strömungskanals konzentrieren. Dabei werden die Waterjetstrahlen sehr vorteilhaft sowohl über die Ebene, in denen die Propeller der Innenbordmotore laufen, angehoben, als auch zwischen den Propellern der Innenbordmotore konzentriert. Der Propulsionswirkungsgrad der Propeller wird daher durch die Waterjetstrahlen nicht negativ beeinflusst, sondern vielmehr überraschenderweise erhöht.
Es ist weiterhin vorgesehen, dass die Skegs im Querschnitt etwa Tropfenform, insbesondere nach außen geneigt, aufweisen, wobei die Innenseiten der Skegs etwa senkrecht zum Schiffsbo- den verlaufen. So ergibt sich ein widerstandsarmer Strömungskanal, der durch strömungsgünstig ausgestaltete seitliche Strömungsleitelemente, nämlich die tropfenförmigen Skegs be- grenzt wird. Insgesamt ergibt sich so trotz der am Heck angeordneten Strömungsleitelemente, etwa der Führungskeil im Strömungskanal oder die Skegs, ein geringer Heckwiderstand für das erfindungsgemäße Schiff. Die E-Motore können, um die Redundanz zu erhöhen und um kleiner zu bauen, als Tandem- Antriebe ausgebildet werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Innenbordmotore in HTS-Technik ausgebildet werden. Dann ist es möglich, den je- weiligen HTS-Motor hinten in den Skegs anzuordnen, so dass kein Raum im Schiff für die Motoren benötigt wird. Dies ist insbesondere der Fall, wenn die HTS-Motoren etwa im Bereich der notwendigen, in den Skegs befindlichen, Wellentunneln angeordnet werden. Durch die Verwendung von HTS-Motoren ergibt sich dabei ein besonders leichtes Heck, obwohl die Motoren sehr weit achtern angeordnet sind. Das Heckgewicht ist bei der Verwendung von HTS-Motoren wesentlich geringer als bei der Verwendung von Dieseldirektantrieben.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der HTS-Motor eine unter Schockbeanspruchung als Einheit ausweichfähige Ständer-Läufer-Anordnung aufweist, die schockgedämpft im Motorengehäuse gelagert ist. Durch die Verwendung einer als Einheit ausweichfähigen Ständer-Läufer-Anordnung können E-Motoren, auch falls sie nicht in HTS-Technik ausgeführt sind, sondern in Normaltechnik, hohe Schockbeanspruchungen ertragen werden. Um dies zu verstärken ist vorgesehen, dass darüber hinaus das Motorgehäuse unter Schockbeanspruchung elastisch ausweichend angeordnet ist. So ergibt sich eine doppelte Ausweichfähigkeit der einzelnen Motorteile, die zu einer sehr hohen Unempfindlichkeit führt. Derartig aufgehängte und ausgebildete elektrische Maschinen können Beschleunigungen von deutlich über 10 g aushalten.
Da die Reparaturmöglichkeiten im Inneren von Skegs unter dem Heck eines Schiffes nicht optimal sind, ist vorgesehen, dass der Elektromotor, insbesondere in der HTS-Motorausführung, in einer Motorkassette angeordnet ist, die elastisch gelagert, insbesondere aufgehängt, ist. Eine derartige Motorkassette kann im Hafen relativ leicht ausgewechselt werden, so dass ein Schiff mit dieser Motoranordnung auch z.B. nach einem Minentreffer unter dem Heck relativ schnell wieder einsatzfähig gemacht werden kann. Der Elektromotor, die kurze Welle und der Propeller bilden dabei vorteilhaft eine auswechselungsfähige Einheit .
Es ist in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass E- Motoren in den Skegs als Tandem-Motoren ausgebildet sind, insbesondere als Tandem-Wellenmotoren. Hierdurch kann die Betriebssicherheit des Antriebs vorteilhaft noch weiter verbes- sert werden.
Für das erfindungsgemäße Schiff ist vorgesehen, dass es im Schiffsrumpf verteilte Brennstoffzellenmodule und Verbrennungskraftmaschinen aufweist, die die von den Antriebskompo- nenten, d.h. von den elektrischen Innenbordmotoren und den
Waterjets, benötigte Energie erzeugen. So hat das erfindungsgemäße Schiff nicht nur verteilte Propulsionseinrichtungen, sondern auch verteilte Energieerzeugungseinrichtungen, die es besonders unempfindlich gegen Schäden durch äußere Einwirkun- gen macht. Des weiteren ergibt sich vorteilhaft, dass ein zentraler Maschinenraum entfällt, so dass insbesondere für Luxusyachten mehr wertvoller Raum im Inneren des Schiffs, und zwar etwa in der Schiffsmitte oder im vorderen Heckbereich, zur Verfügung steht. Dieser Vorteil ergibt sich auch für Ro- Ro-Fähren oder Containerschiffe. Hier steht mehr nutzbarer Innenraum zur Verfügung.
Es ist weiterhin erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Schiff ein AC-Normalversorgungsnetz und ein DC-Waterjetversorgungs- netz aufweist, zwischen denen eine Schaltkupplung mit Stromrichter angeordnet ist, um Energie von einem Netz in das an- dere Netz übertragen zu können. So ergibt sich ein Gesamt-
Schiffsnetz, in dem die Vorteile eines DC-Netzes, das besonders geeignet ist, im Schiff verteilte Energieerzeugungseinrichtungen miteinander zu verbinden, mit den Vorteilen eines AC-Netzes zur günstigen Versorgung eines Großverbrauchers, wie etwa den Waterjets, kombiniert sind. Als Energieversorgungseinrichtungen kommen dabei nicht nur Dieselmotore oder Brennstoffzellen, sondern auch Gasturbinen in Frage. Insbesondere das DC-WaterJetversorgungsnetz kann so besonders günstig betrieben werden.
Anstelle der erfindungsgemäß vorgesehenen Innenbordmotore können natürlich auch elektrische Ruderpropeller (PODs) verwendet werden, die hinter den Skegs angeordnet sind. Dabei ergibt sich auch die erfindungsgemäß vorteilhafte Trennung der Waterjetströme von dem Bereich, in dem die Propeller des Schiffes laufen, aber, wie bereits ausgeführt, ist das von dem Heck aufzunehmende Gewicht höher. Derartige Schiffe werden daher eine so genannte Delta-Form aufweisen, um das hohe Heckgewicht tragen zu können. Dies gilt auch bei der Kombina- tion von Innenbordmotoren mit elektrischen Ruderpropellern (PODs) . Die Erfindung kann sowohl bei Marineschiffen als auch bei schnellen Motoryachten, insbesondere Luxusyachten, angewendet werden. Bei derartigen Schiffen kommt es auf geringe Emissionen und auf einen großen, im Schiffsinneren verfügbaren, Raum an. Gleichzeitig soll eine hohe Endgeschwindigkeit erreicht werden, so dass die erfindungsgemäße Ausführung des Schiffs für beide Schiffstypen besonders vorteilhaft ist. Dabei kann der Komfort noch weiter dadurch erhöht werden, dass die Verbrennungskraftmaschinen und ggf. Reformer für die Wasser- Stofferzeugung der Brennstoffzellen mit Unterdruck- Abgasausleitungseinrichtungen, wie sie für U-Boote z.B. bereits bekannt sind, versehen werden. So wird eine weitgehende Emissionsfreiheit erreicht und gleichzeitig der Komfort der Passagiere bzw. Mannschaften erhöht. Die sonst übliche Beläs- tigung durch Abgase entfällt. Auch für schnelle Fähren ist daher das vorgesehene Antriebs- und Heckausbildungskonzept sehr geeignet .
Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert, aus denen, ebenso wie aus den Unteransprüchen und der Beschreibung, auch weitere erfinderische Vorteile entnehmbar sind.
Es zeigen: FIGUR 1 die prinzipielle Anordnung der Komponenten im und unter dem Heck des Schiffes; FIGUR 2 die Linien des Schiffs in einer im Schiffbau üblichen Darstellung von Achtern; FIGUR 3 die Linien des Schiffs in einer im Schiffbau üblichen Darstellung von der Seite;
FIGUR 4 eine Prinzipdarstellung der ausweichfähigen Läufer- Stander-Anordnung eines Elektromotors auf einer kurzen Propellerwelle; FIGUR 5 die Ausbildung eines Propellerantriebs in Kassetten- Form mit optionalem POD-Antrieb; und FIGUR 6 das Prinzip der Unterbodenausbildung im Bereich des Führungskeils .
In FIGUR 1 bezeichnet 1 die Waterjets unter dem Schiffsboden, 2 die Innenbordmotoren, die über kurze Propellerwellen 8 die Propeller 3 antreiben. Die Innenbordmotoren 2 sind in Skegs 10 angeordnet, die zusammen mit dem keilförmigen, mit seiner Spitze zum Heck weisenden Verdrängungskörper 6 mit V-förmigem Querschnitt Strömungsleitkörper für die Waterjetstrahlen 5 bilden, die zunächst ungelenkt ausströmen und dann konzent- riert werden. Die Einströmung des Wassers in die Waterjets 1 ist mit 4 bezeichnet. Das von den Propellern beschleunigte abströmende Wasser ist mit 9 bezeichnet. Wie sich aus FIGUR 1 vorteilhaft ergibt, werden sowohl die Propeller von den mittig konzentrierten Waterjetströmen 7 freigehalten, als auch erreicht, dass die gesamte Heckbreite des Schiffes für die von den Propulsionseinheiten 1 und 3 erzeugten Wasserstrahlen gebraucht wird. Optional vorgesehene E-Motoren in Tandem- Anordnung sind mit 30 bezeichnet und die Ruder hinter den Propellern mit 31.
In FIGUR 2 bezeichnet 11 den Unterboden des Schiffes und 12 die Bordwand, die im Verlauf der Länge des Schiffs entsprechend der in schiffbautechnisch üblicher Weise dargestellten Spantquerschnitte 13 in den Bug einläuft. Mit 14 sind die Skegs auf der Heckunterseite bezeichnet, die gemäß der eingezeichneten Spantumrisse 15 nach achtern verlaufen. Insgesamt ergibt sich für den Fachmann der Spantverlauf im Heck und ü- ber die Schiffslänge.
In FIGUR 3 ist der Schiffslinienverlauf im Bereich der Skegs ersichtlich, wobei 16 den stetigen Anstieg des Strömungskanals zwischen den Skegs 17 wiedergibt. Der Verlauf der Außen- und der Innenseite der Skegs ist aus den Linien 18 und 19 ersichtlich. Zusammen mit den Hecklinien aus FIGUR 2 ergibt sich so für den Fachmann ein eindeutiges Bild des Linienver- laufs des Schiffes im unteren Heckbereich.
In FIGUR 4 bezeichnet 20 den schematisch dargestellten Propeller des Schiffes, der auf der Propellerwelle 21 angeordnet ist und ein Drucklager 22 zwischen Motor und Propeller auf- weist. Ständer und Rotor des Motors 28, 29 sind über Drehlager 24 zu einer insgesamt auf den elastischen Elementen 26, 27 ausweichfähigen Einheit zusammengefasst . So ergibt sich eine Anordnung, die ein Anschlagen der gegeneinander rotierenden, nur durch einen Luftspalt getrennten, Motorteile un- ter hoher Querbeschleunigung verhindert. Die Ausbildung eines derartigen Motors ist nicht Gegenstand der Erfindung und bereits bekannt . Die Verwendung der bekannten Konstruktion für die erfindungsgemäß in den Skegs befindlichen Elektromotoren ist jedoch besonders günstig, da so eine hohe Schocksicher- heit und damit Einsatzfähigkeit für Marine (Navy) Schiffe gegeben ist.
In FIGUR 5, die die Kassettenausbildung der Antriebseinheit, die jeweils in einem Skeg angeordnet ist, zeigt, bezeichnet 32 die so genannte „Kassette", in der der elektrische Antriebsmotor 33 über lösbare Federelemente 34 angeordnet ist. So ergibt sich eine gegenüber einer festen Aufstellung erhöh- te weitere Schocksicherheit und nach Lösen der Federelemente 34 ist der Motor mitsamt seiner Lagerung 35 in der Kassette 32 leicht und einfach demontierbar, so dass ein zeitaufwendiges Ausbauen des Motors aus dem Schiffsinneren entfällt. Auch eine Reparatur der Propeller ist so vereinfacht.
Derartige Kassettenmotoren werden relativ klein sein, so dass die Montage eines POD-Antriebs 36 unter dem Heck der Schiffes 37 zur Erhöhung der Vortriebsleistung geboten sein kann. Ins- gesamt entsteht so ein schnell wechselbarer E-Antrieb hoher Vorschubleistung und mit gutem Wirkungsgrad, insbesondere wenn die Propeller gegenläufig sind.
In FIGUR 6 bezeichnet 40 den Rumpf des erfindungsgemäßen Schiffes und 41 die Skegs an der Schiffsunterseite im Heckbereich. Zwischen den Skegs 41 ist der Führungskeil 38 angeordnet, der zum Heck klein ausläuft. Zwischen den Skegs 41 und dem Führungskeil 38 befinden sich Strömungskanäle 39, die sich hinter dem Ende des Führungskeils 38 vereinen. Da die Strömung der Schiffsoberfläche folgt, kommt es so zu der erfindungsgemäßen, vorteilhaften Konzentration der Waterjetströmung.

Claims

Patentansprüche
1. Schiff mit einem Antrieb durch Innenbordmotoren mit Propellern (3) und durch Waterjets (1) , die Wasserstrahlen (5) erzeugen, wobei die Innenbordmotoren als Elektromotoren (2) ausgebildet sind und die Waterjets (1) unter dem Schiffsboden angeordnet werden und wobei die elektrischen Innenbordmotoren in Skegs (10) an der Schiffsunterseite untergebracht sind, wobei zwischen den Skegs (10) ein Strömungskanal für die von den Waterjets (1) ausgestoßenen Wasserstrahlen (7) ausgebildet ist.
2. Schiff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal hinter den Waterjets (1) im Bereich des Schiffsbodens beginnend in einem stetigen Verlauf zum Heck des Schiffes hin ansteigt.
3. Schiff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal einen Führungskeil (6) für das Wasser im Strömungskanal aufweist, dessen Spitze zum Heck des Schiffes gerichtet ist und der einen etwa dreieckigen Querschnitt besitzt.
4. Schiff nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Skegs (10) im Querschnitt etwa Tropfenform, die insbesondere nach außen geneigt ist, aufweisen, wobei die dem Strömungskanal zugewandte Seite der Skegs (10) etwa senkrecht zum Schiffsboden verläuft.
5. Schiff nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Propeller (3) außerhalb der Waterjetstrahlen (7) arbeiten, da die Waterjetstrahlen (7) durch die nach Ach- tern ansteigende Ausbildung des Strömungskanals und die Wirkung des Führungskeils (6) im oberen Mittelbereich des Strömungskanals verlaufen.
6. Schiff nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Innenbordmotoren (2) je Propeller (20) einen Motor in Hochtemperatur- supraleitungs (HTS) -Technik aufweisen und wobei der HTS-Motor mit dem Propeller (20) über eine kurze Welle verbunden und etwa im Bereich des Wellentunnels unter dem Schiff angeordnet ist.
7. Schiff nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der HTS-Motor eine unter Schockbeanspruchung als Einheit aus- weichfähige Ständer-Läufer-Anordnung aufweist, die schockgedämpft im Motorgehäuse gelagert ist.
8. Schiff nach Anspruch 6 der 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorgehäuse unter Schockbeanspruchung elastisch auswei- chend angeordnet ist.
9. Schiff nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der HTS-Motor, aber auch ein Motor in einer Normalausführung, in einer Motorkassette (32) angeordnet ist, die e- lastisch gelagert, insbesondere aufgehängt ist.
10. Schiff nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromotoren (2, 30) in den Skegs als Tandem-Motoren ausgebildet sind, insbe- sondere als Tandem-Propellerwellenmotoren.
11. Schiff nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es im Schiffsrumpf verteilte BrennstoffZeilenmodule und Verbrennungskraftmaschinen aufweist, die die von den Antriebskomponenten benötigte Ener- gie erzeugen.
12. Schiff nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschinen und ggf. Reformer für die Wasserstofferzeugung der Brennstoffzellenmodule Unterdruck-Abgas-Ausleitungseinrichtungen für ihre Abgase aufweisen.
13. Schiff nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es ein AC- Normalversorgungsnetz und ein DC-WaterJetversorgungsnetz aufweist, zwischen denen eine Schaltkupplung mit Stromrichter angeordnet ist, um Energie von einem Netz in das andere Netz übertragen zu können.
14. Schiff nach den vorhergehenden Ansprüchen 1 bis 5 und 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass es außer den Innenbordmotoren (33) elektrische Ruderpropeller (36) aufweist, die hinter den Skegs (10) angeordnet sind.
15. Schiff nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Marine (Navy) Schiff ist.
16. Schiff nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Schnellfähre oder eine Luxusyacht ist.
17. Schiff nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Containerschiff ist.
18. Schiff nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Führungskeils (6) für das Wasser in einem Strömungskanal im Bereich des Schiffsbodens zur horizontalen und vertikalen Beeinflussung von Waterjet- und/oder Propellerströmen.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009024925A1 (de) * 2009-06-15 2010-12-16 Landers Jun., Peter Schiff mit einer diesel-elektrischen Antriebsvorrichtung

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USD791678S1 (en) * 2015-08-20 2017-07-11 Abb Schweiz Ag Propulsion unit for ships and boats
WO2018026080A1 (ko) * 2016-08-05 2018-02-08 주식회사 엑스팀오션 제트 드라이브
JP6246960B1 (ja) * 2017-01-25 2017-12-13 三菱重工業株式会社 船舶の推進装置及び船舶

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE31736C (de) * A. BEHNES in Osnabrück Neuerung in der Installirung von Schraubenpropellern
WO2002057132A1 (de) 2001-01-22 2002-07-25 Siemens Aktiengesellschaft Schnelles militärisches überwasserschiff
DE10224012A1 (de) * 2002-05-29 2003-12-11 Siemens Ag Antriebssystem für ein schnelles seegehendes Schiff, insbesondere ein Marine-(Navy)Schiff

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2692570A (en) * 1950-07-24 1954-10-26 Costa William Ship propulsion device combined with hull structure
US4548148A (en) * 1983-01-25 1985-10-22 Bloomfield Iii John W Glass bottom boat
US4550673A (en) * 1983-06-02 1985-11-05 Sigurdur Ingvason Hull construction for seagoing vessels
GB8401879D0 (en) * 1984-01-25 1984-02-29 Vickers Plc Vessel
DE3426333A1 (de) * 1984-07-17 1986-01-30 Blohm + Voss Ag, 2000 Hamburg Antriebsaggregat fuer schiffe
GB2236717A (en) 1989-10-11 1991-04-17 David Laurent Giles Monohull fast sealift or semi-planing monohull ship
DE19514878C2 (de) * 1995-04-22 1997-07-10 Blohm Voss Ag Propellerantrieb für Wasserfahrzeuge
US7061147B2 (en) * 2001-08-30 2006-06-13 Siemens Aktiengesellschaft Superconducting electrical machines for use in navy ships

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE31736C (de) * A. BEHNES in Osnabrück Neuerung in der Installirung von Schraubenpropellern
WO2002057132A1 (de) 2001-01-22 2002-07-25 Siemens Aktiengesellschaft Schnelles militärisches überwasserschiff
DE10224012A1 (de) * 2002-05-29 2003-12-11 Siemens Ag Antriebssystem für ein schnelles seegehendes Schiff, insbesondere ein Marine-(Navy)Schiff

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
""Korvetten von Blohm und Voss"", SCHIFF + HAFEN., December 1996 (1996-12-01), pages 37 - 38

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009024925A1 (de) * 2009-06-15 2010-12-16 Landers Jun., Peter Schiff mit einer diesel-elektrischen Antriebsvorrichtung

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