Aus der US 5,417,597 ist ein schnelles militärisches Überwas- serschiff bekannt, dass zwei Ruderpropellerantriebe aufweist.

Die Elektroenergie für die Antriebe werden durch Energieer- zeugungsmodule im Schiff erzeugt, die je eine Gasturbine, ei- nen Generator und einen Wechselrichter enthalten. Bei diesem bekannten Schiff ist es nachteilig, dass es nicht emissions- frei fahren kann. Des weiteren ist nachteilig, dass die elektrischen Ruderpropellerantriebe für die Gefechtsgeschwin- digkeit ausgelegt sein müssen, also bei Marschfahrt unwirt- schaftlich arbeiten. Des weiteren ist nachteilig, dass durch einen Treffer, z. B. einen Torpedotreffer in das Heck, das Schiff manövrierunfähig wird und liegen bleibt. Auch die Höchstgeschwindigkeit ist begrenzt, da Ruderpropeller, die zur Erreichung einer sehr hohen Geschwindigkeit notwendig sind, so groß und so schwer ausfallen, dass sie im Heck eines schlanken militärischen Überwasserschiffes nicht unterge- bracht werden können.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein schnelles militärisches Überwasserschiff anzugeben, das die vorstehenden Nachteile nicht aufweist. Insbesondere soll seine Überlebensfähigkeit gegenüber dem bekannten Schiff deutlich gesteigert werden.

Bis zum Erreichen der Marschgeschwindigkeit soll es emissi- onsfrei betrieben werden können.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die elektrischen Ruder- propellerantriebe auf Marschgeschwindigkeit ausgelegt sind, wobei die Elektroenergie für die Ruderpropeller der elektri- schen Ruderpropellerantriebe durch dezentral im Schiff ver-

teilte Brennstoffzelleneinheiten erzeugt wird und wobei für höhere Geschwindigkeiten mindestens zwei, vorzugsweise elekt- rische, Wasserstrahlantriebe mit Wasserstrahlaustrittsdüsen unter Wasser vorgesehen sind, deren Elektroenergie vorzugs- weise durch Generatoren erzeugt wird. Durch eine Integration von Wasserstrahlantrieben in das Schiff ergibt sich vorteil- haft die Möglichkeit, mit relativ klein ausgelegten elektri- schen Ruderpropellerantrieben, die emissionsfrei betrieben werden könne, eine hohe Gefechtsgeschwindigkeit zu erreichen.

Von weiterem Vorteil ist, dass die Wasserstrahlantriebe mit erheblicher Entfernung von den elektrischen Ruderpropellern angeordnet werden können, so dass ein einzelner, auch schwe- rer, Treffer nicht die gesamte Antriebsanlage des Schiffes außer Betrieb setzen kann. Von weiterem Vorteil ist dabei, dass mit Wasserstrahlantrieben hohe Geschwindigkeiten er- reichbar sind, ohne dass das Gewicht und der Platzbedarf der- artiger Antriebe zu hoch würde. Insgesamt ergibt sich durch die erfindungsgemäße Lösung eine Kampfwertsteigerung bei gleichzeitig erhöhter Überlebensfähigkeit.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ru- derpropeller unter dem Heck und die Wasserstrahlantriebe un- ter dem Schiffsbereich dicht hinter der Schiffsmitte angeord- net sind, z. B. im Bereich zwischen 60 % und 75 % der Schiffs- länge platziert sind. Hierdurch wird vorteilhaft erreicht, dass die Wasserstrahlantriebe bei Ausfall der elektrischen Ruderpropeller eine Steuerbarkeit des Schiffes ermöglichen.

Dies insbesondere, wenn die Wasserstrahlrichtungen horizontal von der Schiffslängsachse abweichen. Eine weitere Erhöhung der Manövrierfähigkeit mit Hilfe der Wasserstrahlantriebe er- gibt sich, wenn Strahlrichtungs-Einstellvorrichtungen vorge- sehen sind. Dann ist sogar eine Feinsteuerung möglich und in Verbindung mit den gegenüber der Schiffslängsachse schräg austretenden Wasserstrahlen, die wie bei einem Zweischrauben- schiff unterschiedlich stark schiebend eingestellt werden können, ergibt sich eine insgesamt noch ausreichende Manöv-

rierfähigkeit auch bei Ausfall der elektrischen Ruderpropel- ler.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wasserstrahlantriebe jeweils zugeordnet Elektromotore aufweisen, die von Gasturbinen-Generatorsätzen ersetzen mit elektrischer Energie versorgt werden. Hierdurch werden die Wasserstrahlantriebe unabhängig vom Bordnetz und können vor- teilhaft auch bei vollständigem Ausfall des Bordnetzes weiterbetrieben werden. Zur weiteren Erhöhung der Betriebssi- cherheit ist dabei vorgesehen, dass das Schiff zwei Doppel- Wasserstrahl-Einheiten mit jeweils zwei Elektromotoren, zwei Kreiselpumpeneinheiten und zwei Austrittsdüsen aufweist.

Hierdurch ergeben sich redundante Antriebseinheiten, die be- sonders standfest sind und auch bei Treffereinwirkung mit ho- her Wahrscheinlichkeit eine Mindestfunktion aufrechterhalten.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Gasturbinenabgasleitungen große Durchmesser und eine ge- ringe Leitungskrümmung aufweisen, die in Abgas-Wasser-Misch- kammern hinter den Wasserstrahlpumpen der Wasserstrahlan- triebe einmünden. Durch diese Anordnung ergibt sich ein ge- ringer Abgas-Austrittswiderstand aus den Gasturbinen, so dass sich gegenüber dem freien Austritt des Abgasstrahls der vor- teilhaft verwendeten Standard-Flugzeuggasturbinen, z. B. GE- Gasturbinen, nur ein geringer Wirkungsgradabfall ergibt.

Es ist dabei vorgesehen, dass die Mischkammern derart ausge- bildet sind, dass in ihnen ein Unterdruck herrscht. Hierdurch erfolgt sehr vorteilhaft eine Einleitung der Abgase in den Wasseraustrittsstrahl, wo sich die Temperatur der Abgase schnell an die Wassertemperatur angleicht. So wird die Detek- tion durch IR-Detektoren in Satelliten oder in Flugkörpern auch bei Einsatz der Wasserstrahlantriebe vermieden. Die Mischkammern sind vorteilhaft derart ausgebildet, dass Abgas- blasen entstehen, die mit dem Wasserstrahl ausgetragen wer- den. Durch die Bildung von Abgasblasen ergibt sich eine be-

sonders feine Verteilung der Abgase im Wasser. So erfolgt die Abkühlung der heißen Gasturbinenabgase besonders schnell und gleichmäßig. Wärmefahnen im Wasser, die das Schiff einem an- fliegenden Flugkörper oder einem Satelliten verraten würden, entstehen nicht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Richtung der Wasserstrahlen vertikal von der Schiffs- längsrichtung abweicht und insbesondere geneigt unter den Ru- derpropellern verläuft. Hierdurch werden sehr vorteilhaft die Ruderpropeller aus den mit relativ hoher Geschwindigkeit nach achtern strömenden Wasserstrahlen der Wasserstrahlantriebe herausgehalten. So ist ein guter Wirkungsgrad der Ruderpro- pellerantriebe auch bei Betrieb der Wasserstrahlantriebe und eine gute Steuerbarkeit möglich. Auch Kavitationsprobleme werden vermieden und die Drehzahl der Ruderpropeller kann niedriger gehalten werden.

Die Wasserstrahlantriebe sind vorteilhaft in vom Schiffsboden abstehenden Gehäusen angeordnet. So kann ein einfacher Was- sereinlauf für die Wasserstrahlpumpen erreicht werden und die Wasserstrahlantriebe können austrittsseitig leicht strömungs- günstig optimiert werden. Darüber hinaus ist im Dock eine einfachere Montage, Demontage und Wartung der Wasserstrahl- einrichtungen möglich.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Drehkreis der Ruderpropeller innerhalb des Rumpfquer- schnitts liegt, wobei die Gehäuse der Wasserstrahlantriebe den größten Rumpfquerschnitt bestimmen. So sind die Propeller der Ruderpropeller durch den Rumpfquerschnitt gegen eine Ver- formung bei einem möglichen Auflaufen des Schiffes geschützt.

Gleichzeitig sind sie so tief angeordnet, wie konstruktiv möglich, ohne die Schutzfunktion des größten Rumpfquer- schnitts zu verlieren.

Es ist weiterhin im Rahmen der Erfindung vorgesehen, dass die Ruderpropeller den engstmöglichen Abstand zueinander aufwei- sen, z. B. einen Abstand entsprechend dem 1, 2fach des Propel- lerdurchmessers und dass vorzugsweise vor oder hinter dem Ru- derpropellern ein Hilfsruderblatt angeordnet ist, das insbe- sondere bei Geradeausfahrt eingesetzt werden soll. So ergibt sich sehr vorteilhaft eine Geradeausfahrtruderanordnung, die einen guten Geradeauslauf des Schiffes ermöglicht,-wobei die Ruderpropeller bei Geradeausfahrt festgestellt bleiben kön- nen. So ergibt sich eine besonders geräuscharme Möglichkeit des Ruderlegens und der Energieverbrauch wird verringert.

Gleichzeitig erlaubt der geringe Abstand der elektrischen Ru- derpropeller voneinander, dass die gesamte Heckkonstruktion leicht ausgeführt werden kann.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die elektrischen Ruderpropeller je einen Zugpropeller aufwei- sen. Hierdurch ergibt sich ein vorteilhafter hoher Wirkungs- grad der Propeller. Die elektrischen Ruderpropeller können auch gleichläufige Propeller an jedem Ende des Elektromotors aufweisen, dann ergibt sich der Vorteil, dass kleinere Pro- peller eingesetzt werden können. Dies ist von Vorteil, wenn der Tiefgang des Schiffes gering gehalten werden soll, wobei vorgesehen ist, dass der Tiefgang des Schiffes nicht über 8 m liegt. So können speziell in Europa viele Häfen angelaufen und auch Küstengewässer befahren werden, die Schiffen mit größerem Tiefgang nicht zugänglich sind.

Zur Erhöhung der Überlebensfähigkeit des Schiffes ist vorge- sehen, dass alle Antriebsmotoren und Energieerzeugungseinhei- ten zumindest doppelt vorhanden sind und dass die rotierenden Energieerzeugungseinheiten und die Elektromotore der Ruder- propeller und der Wasserstrahlpumpen schockgedämpft gelagert sind.

Zur Erhöhung der Überlebungsfähigkeit ist auch vorgesehen, dass das Schiff ein Gleichstromnetzwerk mit Strombegrenzern

aufweist, die aufgrund physikalischer Vorgänge Lichtbögen im Entstehen erlöschen lassen, insbesondere Hochtemperatursupra- leitungs-Strombegrenzer. So wird vorteilhaft die Ausbildung von Lichtbögen mit ihren sehr negativen Folgen verhindert.

Das Entstehen eines Lichtbogens hat in der Regel den elektri- schen Ausfall ganzer Schiffsbereiche als Folge. In der Regel muss zum Löschen größerer Lichtbögen die Hauptschaltanlage betätigt werden, dann ist das ganze Schiff vorübergehend ohne elektrische Energie. Durch den Einsatz von Hochtemperatur- supraleitungs-Strombegrenzern lässt sich das Entstehen von Lichtbögen sicher verhindern. Es wird vermieden, dass die Hauptschaltanlage zum Abschalten von Lichtbögen betätigt wer- den muss. Damit ist ein wesentlicher Ausfallgrund für die elektrische Anlage von militärischen Schiffen beseitigt und bei dem erfindungsgemäßen Schiff insbesondere sichergestellt, dass die über das Bordnetz gespeisten elektrischen Ruderpro- peller auch nach einem Treffer in einen anderen Schiffsbe- reich in Betrieb bleiben können. Hierzu weisen die Ruderpro- peller vorteilhaft einen Notfahrstand, z. B. im Heck, auf.

Zur Erhöhung des Wirkungsgrads der Ruderpropeller bei Einsatz der Wasserstrahlantriebe ist vorgesehen, dass die Ruderpro- peller Verstellpropeller aufweisen, deren Drehzahl und Stei- gung der Schiffsgeschwindigkeit anpassbar ist. Weiterhin ist vorgesehen, dass das Schiff in den letzten 25 % bis 30 % der Schiffslänge einen hochgezogen, ggf. flachen, Unterwasser- schiffsverlauf aufweist. So ergibt sich ein besonders gutes Abströmverhalten im Heckbereich, was die Schiffsgeschwindig- keit ohne Erhöhung der Antriebsleistung nicht unerheblich steigert. Die Verwendung von Verstellpropellern und die spe- zielle Ausbildung des Schiffshecks ergeben eine Geschwindig- keitssteigerung, die den Einsatz eines von Brennstoffzellen gespeisten Ruderpropellerantriebssystems mit seiner gegenüber Gasturbinen-Generatorsätzen geringeren Energieerzeugung be- sonders vorteilhaft macht. Zur Erhöhung der Kursstabilität trotz des hochgezogenen Heckteils ist vorgesehen, dass das Schiff vor den Ruderpropellern einen Mittelskeg aufweist, der

zirka eine Ruderpropellerlänge vor den Ruderpropellern endet.

Dies ist eine Maßnahme, die in Zusammenhang mit dem Hilfsru- der eine dauernde Bewegung der elektrischen Ruderpropeller zum Kurshalten vermeidet. Entsprechend sinkt der Antriebsbe- darf der Drehmotore für die elektrischen Ruderpropeller und es entstehen auch eine verräterischen Geräusche bei der Betä- tigung der Ruderpropeller.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei Betrieb der Wasserstrahlantriebseinheiten ein leistungs- loses Mitdrehen der elektrischen Ruderpropeller vorgesehen ist. So wird vorteilhaft eine Bremsung durch die Propeller der Ruderpropeller bei einem Betrieb des Schiffes nur mit den Wasserstrahlantrieben vermieden. Falls die Geschwindigkeit über die Geschwindigkeit, die mit den Wasserstrahlantrieben erreicht werden kann, gesteigert werden soll, wird dann ent- sprechend der Leistungsanforderung der Ruderpropellerantrieb zugeschaltet, wobei vorteilhaft Drehzahl und Steigung der Propeller der elektrischen Ruderpropeller dem Betriebszustand angepasst wird. Bei gleichzeitigem Volllasteinsatz von Was- serstrahlantrieben und Ruderpropellern ergibt sich dann die Höchstgeschwindigkeit.

Es ist dabei vorgesehen, dass die elektrischen Ruderpropel- ler, die vorzugsweise als Drehstromantrieb ausgebildet sind, bei Überschreiten der Drehzahl nl im Feldschwächbereich be- trieben werden. So ist sichergestellt, dass die maximal mög- liche Leistung von den Ruderpropellern auch bei hohen Ge- schwindigkeiten abgegeben wird.

Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert, aus denen weitere, auch erfindungswesentliche, Einzelheiten entnehmbar sind.

Im einzelnen zeigen in Prinzipdarstellungen :

FIG 1 ein erfindungsgemäßes schnelles militärischen Über- wasserschiff, teilweise im Schnitt und FIG 2 eine Heckansicht des erfindungsgemäßen Schiffs.

In FIG 1 bezeichnet 1 den Schiffskörper und 2 einen, ggf. einfahrbaren, Radarturm. In diesem Turm werden auch weitere, für die Sicherheit und Leitung des Schiffes notwendige Senso- ren etc. angebracht. Unter dem Heck des Schiffes ist die Ru- derpropellereinrichtung 3 angeordnet, vor der sich ein, vor- zugsweise ausfahrbares, Hilfsruder befindet. Dieses Hilfsru- der wird insbesondere zur Steuerung bei Marschfahrt einge- setzt. Im Gefechtsfall wird es ggf. eingezogen und ist so be- sonders geschützt.

Im mittlere Teil des Schiffes befinden sich in einem geson- derten Gehäuse 5 die Wasserstrahlaustrittsdüsen 4 mit der darüber angeordneten Gaszumischanordnung sowie eine Gastur- bine 6 und ein Generator 7. Zwischen der Gasturbine 6 und der Wasserstrahleinrichtung 4 befindet sich die Abgasleitung 8, die so wenig gekrümmt wie möglich ausgeführt ist.

Im Bug des Schiffes befindet sich noch ein Querstrahlruder 9, dieses kann auch durch einen einziehbaren kleinen elektri- schen Ruderpropeller ersetzt werden, dann ergibt sich eine erhöhte Manövrierbarkeit des Schiffes, z. B. im Hafenbereich- hier kann durch das Zusammenwirken von den im Heck angeordne- ten Ruderpropellereinheiten 3 und dem Querstrahlruder-bzw. dem kleinen Ruderpropeller im Bug-auf eine Schlepperhilfe vollständig verzichtet werden. Der kleine Ruderpropeller im Bugbereich kann dabei auch als autark funktionierender"take home"-Antrieb ausgebildet sein.

In FIG 2 bezeichnet 11 die elektrischen Ruderpropeller und 12 die Propeller der elektrischen Ruderpropeller. Sowohl die elektrischen Ruderpropellergehäuse als auch die Propeller der elektrischen Ruderpropeller sind vorteilhaft aus Bronze und so ausgebildet, dass die Propeller 12 nicht tiefer als das

Gehäuse 14 der Wasserstrahlantriebe 13 reichen. Auf jeder Seite des Rumpfes 15 ist zur Vereinfachung nur je ein elekt- rischer Ruderpropeller und ein Wasserstrahlantrieb abgebil- det.

Die Wasserstrahlantriebe 13 können ebenso wie die elektri- schen Ruderpropeller 11 Aggregaten entsprechen, die aus der zivilen Schifffahrt bekannt sind. Elektrische Ruderpropeller baut beispielsweise das Siemens-Schottel-Konsortium (Handels- name für den Antrieb SSP) und entsprechende Wasserstrahlan- triebe die Firma Royce Rolls Navalmarine Inc., wobei hier be- sonders der Typ BJCO-120 vorteilhaft verwendet werden kann.

In Bezug auf die Geräuschentwicklung, die magnetische und elektrische Signatur und die Schockdämpfung werden die zivi- len Antriebe den Anforderungen an militärische Schiffe ange- passt.