Ein dem vorstehenden entsprechender elektrischer Gondelan- trieb für ein Schiff ist aus der Druckschrift der Anmelder, Titel: Siemens-Schottel-Propulsor (SSP) "The Podded Electric Drive with Permanently Excited Motor", vorgelegt zur AES 97 - All Electric Ship 13.-14.03.97, Paris zu entnehmen. Die Schrift über den Siemens-Schottel-Propulsor (SSP) zeigt einen elektrischen Gondelantrieb für ein Schiff mit einem einfach oberflächengekühlten Motor in Form eines permanenterregten Synchronmotors. Dieser Motor, dessen nähere Einzelheiten aus FIG 2 der Druckschrift zu entnehmen sind, ist vollständig ge- kapselt und wartungsfrei.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Lösung anzugeben, die eine sichere Kühlung des Motors auch bei einem Einsatz des elek- trischen Gondelantriebs in tropischen Gewässern mit hohen Wassertemperaturen bei überlast ermöglicht. Darüber hinaus soll die Arbeitstemperatur des elektrischen Motors abgesenkt und eine Vergleichsmä igung der Temperatur der einzelnen Kom- ponenten des Motors, z.B der Wickelköpfe, erreicht werden.

Die Aufgabe wird im Prinzip dadurch gelöst, da die Wärme über Wärmeabgabeflächen im Wasser sowohl von der Antriebsgon- del als auch über den Schaft abgegeben wird, wobei Mittel zur Verbesserung der Wärmeleitung und -abgabe verwendet werden.

Durch die Einbeziehung des Schaftes in die Wärmeabgabe des

Motors wird sehr vorteilhaft erreicht, da die Kühlung des Motors nicht nur auf die Oberfläche der Antriebsgondel be- schränkt bleibt. Dies kann erfindungsgemä vorteilhaft ge- schehen, ohne da die einfache Oberflächenkühlung als Kühl- prinzip verlassen wird.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, da ein Mittel zur Verbesserung der Wärmeabgabe eine Vergrö erung der wirk- samen Wärmeabgabefläche ist. Bei dem aus der Stand der Tech- nik bekannten elektrischen Gondelantrieb ist als wirksame Wärmeabgabefläche nur die Au enwand der Antriebsgondel im Wicklungsbereich des Elektromotors vorgesehen. Hier findet eine direkte Wärmeabgabe von dem eingeschrumpften Innenteil an die Au enwand statt. Durch die erfindungsgemä e Ma nahme wird diese wirksame Wärmeabgabefläche erheblich vergrö ert.

Ein vorteilhaft besseres thermisches Verhalten des Gondelan- triebs ist die Folge.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, da ein Mittel zur Verbesserung der Wärmeabgabe eine Erhöhung der Temperatur der wirksamen Wärmeabgabefläche ist. Durch eine Erhöhung der Temperatur der wirksamen Wärmeabgabefläche wird vorteilhaft die Temperaturdifferenz zu dem umgebenden Seewas- ser erhöht und auch bei einem Einsatz des Antriebs in tropi- schen Gewässern mit Wassertemperaturen von 30"C bis 35"C ist eine zufriedenstellende Kühlung des Antriebs gewährleistet.

Dies ist insbesondere für Kreuzfahrtschiffe wesentlich, die z.B. das Rote Meer durchfahren.

Zur Verbesserung der Wärmeleitung, insbesondere zur Verbesse- rung der Wärmeleitung aus dem Wicklungsbereich des Elektromo- tors heraus ist vorgesehen, da ein Material höherer Wärme- leitfähigkeit als Stahl verwendet wird. Hierfür ist ein Mate- rial aus einer gut wärmeleitenden NE-Legierung besonders vor- teilhaft. Insbesondere kupferhaltige NE-Legierungen weisen eine höhere Wärmeleitfähigkeit als Stahl auf. Bei der Verwen- dung spezieller Kupferbronzen ergibt sich dabei noch der we-

sentliche Vorteil, da kein Oberflächenbewuchs erfolgt. So kann auf den Einsatz einer Antifouling-Farbe auf der Oberflä- che der Gondel und des Gondel-Schaftübergangs verzichtet wer- den. Dieser Verzicht auf einen Anstrich führt zu einer nicht unerheblichen Erhöhung der Oberflächentemperatur der Wärmeab- gabefläche, da Antifouling-Anstriche eine um mehr als eine Zehnerpotenz niedrigere Wärmeleitfähigkeit als Metalle haben.

Sie wirken also als Isolationsschicht und verschlechtern die Wärmeabgabe entsprechend. Durch die Verwendung einer speziel- len Kupferbronze, hier empfiehlt sich die sogenannte Propel- lerbronze G-CU Al 10 Ni, wird also ein unerwarteter Vorteil erhalten; es wird nicht nur die Wärmeleitung verbessert, da derartige Werkstoffe gegenüber Stahl bessere Wärmeleiter sind, sondern es wird auch eine erheblich erhöhte Wärmeabga- betemperatur erreicht.

Bei dem elektrischen Gondelantrieb ist weiterhin vorgesehen, da die Antriebsgondel in dem in den Schaft hineinweisenden Teil eine, gegenüber der im strömungsgünstig ausgestalteten Teil vorhandenen Wandstärke, verringerte Wandstärke aufweist.

So ergibt sich vorteilhaft eine besonders gute Wärmeabgabe von dem nicht direkt vom Seewasser gekühlten Teil der Gonde- loberfläche in den Schaft hinein. Die Wandstärke kann in dem in den Schaft hineinweisenden Teil der Antriebsgondel soweit verringert werden, wie es die Gie technik zulä t. So ergibt sich in diesem Bereich eine wesentlich höhere Oberflächentem- peratur als in dem übrigen Mittelbereich der Motorgondel, der strömungsgünstig ausgestaltet werden mu und daher in der Mitte eine relativ gro e Wandstärke aufweist.

Es ist weiterhin vorgesehen, da die Antriebsgondel auf dem in den Schaft hineinweisenden Teil eine vergrö erte Oberläche aufweist, z.B. eine durch Rippen, Sicken oder Wabenbleche vergrö erte Oberfläche. Hierdurch wird vorteilhaft erreicht, da die wärmeabgebende Oberfläche wesentlich vergrö ert wird, so da in diesem Bereich eine erhöhte Wärmeabgabe stattfinden kann. Die abgegebene Wärme wird konvektiv durch die in dem

hohlen Schaft befindliche Luft verteilt und gelangt so über die gro e Oberfläche des Schafts in das Seewasser.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, da Komponen- ten der vergrö erten Oberfläche Wärmeleiteinrichtungen (Heat Ducts) aufweisen, die mit dem Inneren des Elektromotors in Verbindung stehen. So kann die Oberflächentemperatur der ver- grö erten Oberfläche gesteigert und damit die Wärmeabgabe an die im Inneren des Schaftes zirkulierende Luft noch weiter erhöht werden. Dabei wird das erfindungsgemä e Prinzip der einfachen Kühlung nicht verlassen.

Zusätzlich oder alternativ kann der Schaft ein Unterteil auf- weisen, das zumindest teilweise doppelwandig ausgebildet ist, wobei das Innere des doppelwandigen Teils Wärmeleitmittel wie Luft oder Wasser aufweist. In dem Schaft werden ggf. auch Einrichtungen zur Umwälzung der Schaftluft z.B. Ventilatoren angeordnet, die zur Aufrechterhaltung einer stabilen Zirkula- tion verwendet werden. So kann die von der Gondel in den Schaft abgegebene Wärme gut an die Schaftwand heran und an dieser entlanggeführt und durch diese gut an das Seewasser abgegeben werden.

Die vorstehenden Einrichtungen befinden sich vorteilhaft nur im unteren Teil des Schaftes, der immer von Seewasser umspült ist. Der Übergang Schaft-Schiff befindet sich oberhalb der Wasserlinie und dies bedeutet, da der obere Teil des Schaf- tes nur teilweise von Seewasser umspült wird. Durch die An- ordnung der Einrichtungen zur Erhöhung der Wärmeabfuhr im un- teren Teil des Schaftes wird eine sichere Wärmeabfuhr er- reicht. Falls, wie ebenfalls vorgesehen, der Gondelantrieb an einem kurzen Schaft, der unterhalb der Wasserlinie in das Schiff übergeht, angeordnet ist, befinden sich die entspre- chenden Einrichtungen natürlich in dem gesamten Schaft. Da eine Anordnung des Übergangs Schaft-Schiff in der Wasserlinie prinzipiell nicht vorgesehen ist, kommen nur diese beiden Al-

ternativen für die Anordnung der Wärmeabgabekomponenten im Schacht in Frage.

Ergänzend oder ebenfalls alternativ ist vorgesehen, da die Antriebsgondel Einrichtungen aufweist, die Wärmeübertragungs- mittel enthalten (Heat Ducts), hierdurch kann die Wärme vor- teilhaft direkt abgeleitet werden, so da sich eine besonders gut wirkende, kostengünstige und einfache Lösung ergibt. Es ist weiterhin in Verfolgung dieses Prinzips vorgesehen, da der Elektromotor eine beidseitig offene Hohlwelle aufweist, die von Seewasser durchströmbar und gegebenenfalls konisch ausgebildet ist. So erfolgt eine Kühlung des Elektromotors auch von Innen.

In anderer Ausführung ist vorgesehen, da in der Welle des Elektromotors ein konvektiver Kühlkreislauf angeordnet ist, der Wärme von der Mitte des Elektromotors zu den kühlen Enden transportiert. So kann vorteilhaft auch die Fläche der Naben und sogar ein Teil der Propelleroberfläche zur Ableitung der Wärme genützt werden.

Es ist weiterhin vorgesehen, da die Wickelköpfe des Elektro- motors konvektiv arbeitende Heat Ducts zu den kühlen Au enen- den, zu Seitenflossen oder in das untere Schaftteil hinein aufweisen. Die Wickelköpfe stehen nicht in direktem Kontakt mit der Au enwand der Antriebsgondel, entwickeln jedoch wegen der in ihnen flie enden Ströme eine erhebliche Wärme. In ei- nigen Fällen ist daher eine zusätzliche Kühlung der Wickel- köpfe erforderlich, dies kann besonders einfach mit den vor- stehend beschriebenen Heat Ducts erfolgen. Dabei wird die Oberfläche der kühlen Au enenden, der Seitenflossen oder des unteren Schaftteils besonders günstig ausgenutzt.

Zur direkten Ableitung der von den Wickelköpfen entwickelten Wärme werden diese vorteilhaft auch mit Wärmebrücken zur Au- enwand der Antriebsgondel versehen. Für kleinere Antriebe können dann sogar Heat Ducts und weitere Kühlungskomponenten

entfallen. Dann reicht die Au enwandkühlung des Gondelan- triebs aus.

Diese Wärmeableitungsbrücken bestehen vorteilhaft aus wärme- leitendem Kunststoff mit Füllmaterial aus besonders gut wär- meleitendem Material. Als Kunststoff kommt z.B. Epoxyd-Harz in Frage, während als Füllmaterial Mineralien verwendet wer- den können. Die Wärmeableitungsbrücken können dabei grö er sein als die Wickelkopfabmessungen und z.B. als Wärmeablei- tungsringe, die vorteilhaft Trennfugen zwischen den einzelnen Wickelkopfabschnitten aufweisen, ausgebildet sein. So ergibt sich eine besonders gro volumige Ausführung der Wärmeablei- tungsbrücken mit einer guten Wärmeableitung aus den Wickel- köpfen zur Au enwand der Antriebsgondel.

Es ist weiterhin vorgesehen, da die Antriebsgondel und/oder das untere Schaftteil zur Verbesserung der Kühlung Oberflä- chenvergrö erungselemente, z.B. Au enrippen oder -Sicken auf- weisen. Hierdurch wird ebenfalls eine verbesserte Wärmeabfuhr aus dem Motor in das Seewasser erreicht, wobei besonders vor- teilhaft diese Au enrippen oder -Sicken auch Strömungsleit- funktionen übernehmen können, die die Wirkung von Flossen un- terstützen.

Am Übergang vom Schaft zur Antriebsgondel sind gegebenenfalls wasserdurchströmte gegen Verstopfungen durch Treibgut konisch ausgebildete Kühlkanäle vorgesehen, so ergibt sich für diesen Bereich eine besonders gute Kühlung. An den Kühlkanälen kön- nen vorteilhaft Heat Ducts enden, die aus dem Inneren des An- triebsmotors herausgeführt sind.

Es ist weiterhin vorgesehen, da gegebenfalls der Motorau en- bereich und/oder der Motor-Schaft-Übergangsbereich zumindest teilweise doppelwandig ausgeführt sind, wobei der Raum zwi- schen den beiden Wänden von einem Kühlmittel, insbesondere Wasser, durchströmbar ausgebildet ist. In derartigen doppel- wandigen Räumen ergibt sich durch die einseitig zugeführte

Wärme eine Zirkulation, so da diese Doppelwandbereiche als gute Wärmeabgabebereiche benutzt werden können. Darüber hin- aus haben sie den Vorteil, da sie z.B. den Unterteil des Schaftes verstärken können oder da sie zur Ausbildung einer besonders strömungsgünstigen Form beitragen können. Hier lä t sich also eine Kombinationswirkung erreichen.

Die Wärmeleiteinrichtungen werden vorteilhaft ebenso wie der Elektromotor wartungsfrei ausgebildet. Da sie ohne Umwälzpum- pen arbeiten, ist dies ohne weiteres möglich. Sie können da- her als mit dem Gondelantriebsmotor einen Block bildende Ein- heit ausgebildet sein, die im Fahrbetrieb nicht für Wartung oder gar für Reparaturen vorgesehen ist. Da sich die Wärme- leit- und Abgabeeinrichtungen vollständig im unteren Teil des Schafts befinden, stören sie die Demontage des unteren Schaftteils nicht, die durch Taucher erfolgt, wenn der Gon- delantrieb zur Reparatur bei im Wasser bleibenden Schiff aus- gewechsel wird. Gegenüber den bekannten Wärmetauscherlösungen mit Wärmetauschern im Schiff oder an Deck ergeben sich also erhebliche Handhabungs- und Kostenvorteile.

Die Erfindung wird anhand von Darstellungen näher erläutert, die bevorzugte Ausführungsbeispiele zeigen und aus denen, ebenso wie aus den Unteransprüchen und der Beschreibung, wei- tere erfinderische Einzelheiten entnehmbar sind.

Im einzelnen zeigen: FIG 1 einen Gondelantrieb entsprechend dem Stand der Technik (Veröffentlichung AES 97), FIG 2 einen erfindungsgemä gekühlten Gondelantrieb in sche- matischer Schnittdarstellung, FIG 3 eine Kühlflächenanordnung gemä FIG 2 in schematischer Darstellung, FIG 4 wasserdurchströmte Kühlkanäle am Übergang Antriebsgon- del-Schaft,

FIG 5 die Anordnung einer inneren Doppelwand im Schaftunter- teil und FIG 6 einen detaillierten Schnitt durch eine Seite der An- triebsgondel mit Wärmebrücken im Bereich der Wickelköp- fe.

In FIG 1, die den Stand der Technik zeigt von dem die Erfin- dung ausgeht, bezeichnet 1 den elektrischen Antriebsmotor. 2 bezeichnet die von dem Antriebsmotor 1 angetriebenen Propel- ler. 3 bezeichnet die Gondelau enwand, deren Kontur auch in dem in den Schaft hineinweisenden Teil beibehalten wurde. 4 bezeichnet den Flanschübergang zwischen dem Gondelantrieb und dem Unterteil des Schaftes und 5 einen Flansch in der Mitte des Schaftes. Durch den Schaft hindurch zieht sich nach unten der Kabelstrang 6 zur Stromversorgung des elektrischen Motors 1. In dem Schaft selbst ist eine Leiter 7 angeordnet, mit dem ein Inspekteur 8 leichten Zugang zu dem unteren Teil des Schaftes erhält. Da der Gondelantrieb wartungsfrei und nicht zugänglich ausgebildet ist, obliegt dem Inspekteur 8 ledig- lich die Überwachung der Flanschverbindungen 4 und 5. Da die- se auf eine gro e Lebensdauer ausgelegt sind, entfällt bei neueren Ausführungen, also auch bei der erfindungsgemä en Ausführung, der untere Teil der Leiter 7. Der untere Teil des Schaftes ist also frei für Einbauten; auch für Einbauten, die einen Zugang zur Au enwand des elektrischen Motors unmöglich machen.

Im oberen Teil des Schaftes sind nicht näher bezeichnete Hilfseinrichtungen angebracht, z.B. Bilgenpumpen, die Druck- luftversorgung der Dichtung am Übergang vom Schaft zum Schiff etc..

FIG 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Antriebsgon- del mit dem elektrischen Motor 10, der über nicht dargestell- te Heat Ducts mit einem oder mehreren Kühlelementen 11 im Schaftunterteil, insbesondere an den Wänden des Schaftunter- teils, verbunden ist. Zur weiteren Kühlung besitzt der ge-

zeigte Gondelantrieb eine hohle Welle, die von Wasser durch- strömt wird. Der Strömungskanal in der Hohlwelle ist mit 12 bezeichnet und die Pfeile geben die Durchströmungsrichtung des Wassers an. Die nicht gezeigten Heat Ducts sind ebenso wie der Strömungskanal vorteilhaft einbaulos ausgebildet.

In FIG 3 werden, ebenfalls schematisch, im Unterteil des Schaftes angeordnete Kühlelemente 13 und 14 gezeigt. Ebenso wie bei der in FIG 2 schematisch gezeigten Ausführung eines Kühlelements können hier alle aus der Kühltechnik bekannten Kühlelemente eingesetzt werden. Die Anordnung der Kühlelemen- te ist beliebig, auch zusätzliche Kühlelemente im freien Raum des hohlen Schafts sind möglich. Der elektrische Motor braucht ja nicht zugänglich zu sein.

In FIG 4 sind Kühlmittelrohre 15 am Übergang des Schaftes 16 zum Gondelantrieb 17 gezeigt. Sie werden ebenso wie die in FIG 2 gezeigte Hohlwelle längsdurchströmt. Auch die Au ensei- ten der Kühlmittelrohre 15 können über Heat Ducts mit dem In- neren des Antriebsmotors in Verbindung stehen. Die Kühlmit- telrohre 15 können aber auch einer besonders intensiven Küh- lung des ihnen zugewandten Teils der Gondelau enwand dienen.

FIG 5 zeigt eine doppelwandige Ausführung des unteren Teils des Schaftes mit der Au enwand 18 und einer eingesetzten In- nenwand 19, wobei in den Zwischenraum zwischen der Au enwand 18 und dem inneren Teil 19 Heat Ducts 20 einmünden, die hier in einer Ausführung für die Durchströmung mit Wasser ausge- bildet sind. Der Strömungsquerschnitt für das Kühlmittel ist im Fall der Verwendung von Wasser vorzugsweie rund, falls Heat Ducts für Luft verwendet werden, werden vorzugsweise Einströmungsschlitze vorgesehen.

In FIG 6, die einen detaillierten Schnitt durch ein Ende des Antriebsgondelkörpers zeigt, bezeichnet 21 eine Wärmebrücke für die Wickelköpfe 22 der Ständerwicklungen 24. Die Ständer- wicklungen 24 befinden sich mittig in dem eigentlichen Gon-

delkörper 23, der bevorzugt aus dem gleichen Material wie die Propeller 29, d.h. aus Propellerbronze, ausgeführt ist. Zwi- schen Läufer- 25 und Ständerwicklung 24 befindet sich der Luftspalt 30. Der Läufer 25 ist auf einem Innenrohr 26 ange- ordnet, das wiederum auf der Welle 27 befestigt ist. Die Be- festigung erfolgt über eine Kupplung 31. Schaftseitig weist das Gondelgehäuse 23 noch Kühlkammern 28 auf, die als Ausgang für Heat Ducts in den Schaft dienen können. Dann kann hier auf eine Oberflächenvergrö erung durch Rippen o.ä. verzichtet werden. Die Kupplung, die Wellenlagerung etc. gehören nicht zur Erfindung und sind daher nicht weiter ausgeführt.

In der Nabe befindet sich noch ein Hohlraum 33, der gegebe- nenfalls durch eine strichliert gezeichnete gro e Mittelboh- rung 32 in der Welle 27 mit dem wärmebaufschlagten Mittelteil des Gondelantriebs in Verbindung steht. So ist eine wärme- technisch gute Ausnutzung der kühlen Enden des Gondelantriebs möglich.

Die erfindungsgemä en Kühlelemente nach der Erfindung lassen eine Vielzahl von Kühlkombinationen zu. Die einzelnen Ma nah- men werden je nach Fahrtgebiet des Schiffes und der Motorgrö- e ausgewählt. Gemeinsam ist ihnen der Verzicht auf lange Kühlmittelwege und auf Kühlmittelumwälz-Aggregate. So ergibt sich eine erhebliche Verbesserung auch gegenüber dem in der US-PS 5 403 216 und der US-PS 2 714 866 gezeigten Stand der Technik.