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Title:
RIVERBOAT AND METHOD FOR OPERATING A RIVERBOAT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/104658
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a riverboat (11) with at least one drive unit (1). The drive unit (1) has a propeller shaft (4), a drive internal combustion engine (2), at least one generator internal combustion engine (7), an electric generator, and a controllable electric motor (5). The drive internal combustion engine (2) can be brought into releasable engagement with the propeller shaft (4) in a first propeller shaft (4) engagement region. The controllable electric motor (5) can be operated with the electric energy generated by the generator internal combustion engine (7) and can drive the propeller shaft (4). The controllable electric motor (5) is in non-releasable engagement with the propeller shaft (4) in a second propeller shaft (4) engagement region which is spaced from the first engagement region. The invention also relates to a method for operating a riverboat (11) comprising a drive internal combustion engine (2) which can be brought into releasable engagement with a propeller shaft (4) in a first propeller shaft (4) engagement region and comprising a controllable electric motor (5) which can drive the propeller shaft (4). The controllable electric motor (5) is in permanent engagement with the propeller shaft (4) in a second propeller shaft (4) engagement region which is spaced from the first engagement region, and the controllable electric motor has approximately only 50% of the drive power of the drive internal combustion engine (2). The riverboat (11) is driven using the controllable electric motor (5) at least in a partial-load operating range.

Inventors:
BAUER RAINER (DE)
OSWALD JOHANNES (DE)
Application Number:
PCT/EP2013/050286
Publication Date:
July 18, 2013
Filing Date:
January 09, 2013
Export Citation:
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Assignee:
OSWALD ELEKTROMOTOREN GMBH (DE)
MSG EG (DE)
International Classes:
B63H23/24; B63H21/20
Domestic Patent References:
WO2002047974A12002-06-20
Foreign References:
EP2311727A12011-04-20
FR2938234A12010-05-14
DE102010009951A12011-09-08
FR2917129A12008-12-12
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
KATSCHER HABERMANN PATENTANWÄLTE (DE)
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Claims:
P A T E N T A N S P R Ü C H E

1. Binnenschiff (11) mit einer Antriebseinheit, die

Antriebseinheit bestehend aus einer Schiffswelle (4), welche einen Propeller (10) trägt, aus einer

Antriebsverbrennungskraftmaschine (2), wobei die

Antriebsverbrennungskraftmaschine (2) mit der

Schiffswelle (4) lösbar in Eingriff bringbar ist, und aus einer Generatorverbrennungskraftmaschine (7) mit einem zugehörigen elektrischen Generator und mit einem steuerbaren Elektromotor (5), wobei der Elektromotor

(5) mit der von dem elektrischen Generator erzeugten elektrischen Energie betreibbar ist und die

Schiffswelle (4) antreiben kann, dadurch

gekennzeichnet, dass der steuerbare Elektromotor (5) eine Abgabeleistung von weniger als die Hälfte der maximalen Leistungsabgabe der

Antriebsverbrennungskraftmaschine (2) hat.

2. Binnenschiff (11) gemäß Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, dass der steuerbare Elektromotor (5) eine Abgabeleistung in der Größenordnung von

betragsmäßig zwischen 15 %und 35 % der

Antriebsverbrennungskraftmaschine (2) hat. 3. Binnenschiff (11) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (5) mit der Schiffswelle (4) direkt oder nicht kuppelbar in

Eingriff steht.

Binnenschiff (11) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die

Antriebsverbrennungskraftmaschine (2) mit der

Schiffswelle (4) in einem ersten Eingriffsbereich der Schiffswelle (4) mit der Schiffswelle (4) lösbar in Eingriff steht und dass der Elektromotor (5) in einem zu dem ersten Eingriffsbereich beabstandeten zweiten Eingriffsbereich der Schiffswelle (4) mit der

Schiffswelle (4) in Eingriff steht.

Binnenschiff (11) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (5) in einem zu dem ersten Eingriffsbereich beabstandeten zweiten

Eingriffsbereich der Schiffswelle (4) für die

Schiffswelle (4) ein Wellenradiallager oder eine

Wellentraglagerung beinhaltet.

Binnenschiff (11) gemäß einem der voranstehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rotorachse des Elektromotors (5) in dem zweiten Eingriffsbereich der Schiffswelle (4) als ein Teil der Schiffswelle (4) dient .

Binnenschiff (11) gemäß einem der voranstehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der

Elektromotor (5) bei eingeschalteter

Antriebsverbrennungskraftmaschine (2) als Generator betreibbar ist und ein Bordnetz, einen Bugantrieb oder einen Energiespeicher mit Energie versorgt.

8. Binnenschiff (11) gemäß einem der voranstehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem steuerbaren Elektromotor (5) um einen Synchronmotor oder um einen Asynchronmotor handelt.

Binnenschiff (11) gemäß einem der voranstehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Antriebsverbrennungskraftmaschine (2) und/oder bei der Generatorverbrennungskraftmaschine (7) um einen

Dieselmotor oder um einen Gasmotor handelt.

Binnenschiff (11) gemäß einem der voranstehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der steuerbare Elektromotor (5) direkt oder indirekt mit Flusswasser gekühlt wird.

Binnenschiff (11) gemäß einem der voranstehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein steuerbarer Bugelektromotor (15) mit einem Bugtriebwerk (14) in Eingriff steht und parallel mit dem steuerbaren

Elektromotor (5) von einer gemeinsamen

Generatorverbrennungskraftmaschine (7) mit Energie versorgt wird.

Binnenschiff (11) gemäß einem der voranstehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Generatorverbrennungskraftmaschine (7) um einen Bug- Dieselmotor (12) handelt, welcher in einem

Vorschiffbereich angebracht ist. Verfahren zum Betrieb eines Binnenschiffs (11) mit einer Antriebsverbrennungskraftmaschine (2) und mit einem steuerbaren Elektromotor (5), der die

Schiffswelle (4) antreiben kann, dadurch

gekennzeichnet, dass der steuerbare Elektromotor (5) in einem zu dem ersten Eingriffsbereich beabstandeten zweiten Eingriffsbereich der Schiffswelle (4) mit der Schiffswelle (4) dauerhaft in Eingriff steht und das Binnenschiff (11) in einem Teillastbetriebsbereich oder bei Betriebsfahrten stromabwärts oder bei Leerfahrten ausschließlich mit dem steuerbaren Elektromotor (5) angetrieben wird.

Verfahren gemäß dem voranstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (5) bei

eingeschalteter Antriebsverbrennungskraftmaschine (2) als Generator betrieben wird und ein Bordnetz, einen Bugantrieb oder einen Energiespeicher mit Energie versorgt .

Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Binnenschiff (11) mindestens zwei

Generatorverbrennungskraftmaschinen (7) aufweist, wobei die Generatorverbrennungskraftmaschinen (7) gemäß einer vorgebbaren Lastbedingung zur Erzeugung elektrischer Energie gestartet und einzeln zugeschaltet werden.

Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass von dem elektrischen Generator und/oder von dem steuerbaren Elektromotor (5)

überschüssige elektrische Energie erzeugt wird und die überschüssige elektrische Energie in einem

Energiespeicher gespeichert wird.

Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (5) nur max . 50 der Abgabeleistung der

Antriebsverbrennungskraftmaschine (2) hat.

Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der steuerbare Elektromotor (5) als Generator betrieben wird, wenn das Binnenschiff (11) festliegt und der Propeller (10) durch Strömung angetrieben wird und die so erzeugte elektrische

Energie in dem Energiespeicher gespeichert oder in das Bordnetz eingespeist wird.

Description:
Binnenschiff und Verfahren zum Betrieb eines Binnenschiffs

Die Erfindung betrifft ein Binnenschiff mit mindestens einer Antriebseinheit, wobei die Antriebseinheit eine

Schiffswelle, eine Antriebsverbrennungskraftmaschine, mindestens eine Generatorverbrennungskraftmaschine, einen elektrischen Generator und einen steuerbaren Elektromotor aufweist, wobei die Antriebsverbrennungskraftmaschine mit der Schiffswelle in einem ersten Eingriffsbereich der

Schiffswelle mit der Schiffswelle lösbar in Eingriff bringbar ist, wobei die Generatorverbrennungskraftmaschine mit dem elektrischen Generator in Wirkverbindung steht, wobei mit dem elektrischen Generator elektrische Energie erzeugbar ist und wobei der steuerbare Elektromotor mit der von dem elektrischen Generator erzeugten elektrischen

Energie betreibbar ist und die Schiffswelle antreiben kann.

Bei dem Binnenschiff kann es sich unter anderem um ein Frachtschiff wie beispielsweise ein Güterschiff, ein

Containerschiff, ein Tankschiff oder ein

Autotransportschiff handeln. Es ist auch möglich, dass es sich bei dem Binnenschiff um ein Motorschiff in einem

Koppel- oder Schubverband handelt. Bei dem Binnenschiff kann es sich auch um ein Passagierschiff oder um ein

Arbeitsschiff handeln.

Einige moderne Binnenschiffe weisen Diesel-elektrische Antriebseinheiten auf, bei denen die benötigte Antriebsenergie sowohl unmittelbar von einer

Antriebsverbrennungskraftmaschine an einer Schiffwelle bereitgestellt wird als auch von einem steuerbaren

Elektromotor auf die Schiffswelle übertragen wird, wobei die zum Betrieb des steuerbaren Elektromotors erforderliche elektrische Energie von einer Generatorverbrennungs ¬ kraftmaschine erzeugt wird. Des Weiteren besitzen solche Schiffe oft ein Bugtriebwerk, welches von einem

Dieselmotor, einer sonstigen Verbrennungskraftmaschine oder auch elektrisch angetrieben wird.

Durch die Verwendung solcher Antriebseinheiten ist es möglich, die Antriebsverbrennungskraftmaschine und die Generatorverbrennungskraftmaschine im Wesentlichen in Betriebsbereichen zu betreiben, die bezüglich der

jeweiligen Wirkungsgrade der Verbrennungskraftmaschinen besonders günstig sind. Auf diese Weise kann Kraftstoff eingespart und die laufenden Kosten reduziert werden. Um den steuerbaren Elektromotor bei Bedarf mit der

Schiffswelle in Eingriff bringen zu können bzw. wieder lösen zu können, sind üblicherweise aufwändige Getriebe mit entsprechenden Kupplungen zwischen dem steuerbaren

Elektromotor und der Schiffswelle vorgesehen. Diese

Getriebe und Kupplungen sind wartungsintensiv und

verursachen auch laufende Kosten.

Als Aufgabe der Erfindung wird es daher angesehen, ein Binnenschiff mit einer bekannten Antriebseinheit

dahingehend weiterzuentwickeln, dass ein Betrieb des

Binnenschiffs kostengünstiger möglich ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der steuerbare Elektromotor als ein direkter Bestandteil der Antriebswelle eingesetzt wird. Dies kann auch nachträglich geschehen, indem ein Teil aus der Welle herausgeschnitten wird, die offenstehenden Enden mit Flanschen versehen werden und der Elektro-Motor dort zwischenhinein gesetzt wird. Dies kann insbesondere auch nachträglich in

bestehende Schiffe eingebracht werden. Der Elektromotor wird also dann in einem zu dem ersten Eingriffsbereich beabstandeten zweiten Eingriffsbereich der Schiffswelle mit der Schiffswelle unlösbar in Eingriff gebracht. Auf diese Weise wird die Schiffswelle von dem steuerbaren

Elektromotor direkt angetrieben, so dass auf eine Kupplung und gegebenenfalls auf ein entsprechendes Getriebe

verzichtet werden kann.

An dieser Stelle der Schiffswelle kann der Elektromotor auch als Wellentraglager oder Radiallager dienen, und radial wirkende Kräfte der Welle aufnehmen.

Der Elektromotor kann insbesondere bei einem nachträglichen Einbau gegen ein solches Lager ausgetauscht werden.

Zudem können ältere und lediglich mit einer

Antriebsverbrennungskraftmaschine betriebene Binnenschiffe auf unterschiedlichste Weise mit dem steuerbaren

Elektromotor nachgerüstet werden, da die

Hauptverbrennungskraftmaschine und der steuerbare

Elektromotor an verschiedenen Stellen bzw.

unterschiedlichen Abschnitten der Schiffswelle mit der

Schiffswelle in Eingriff gebracht werden können bzw.

stehen . Insbesondere ist aber bei dem Einbau des Elektromotors vorgesehen, diesen von der Leistung erheblich reduziert auszulegen, und nur in Teillastbereichen das Schiff mit diesem Elektromotor anzutreiben, und die

Antriebsverbrennungskraftmaschine bei solchen Fahrten aus zuschalten .

Eine Antriebsverbrennungskraftmaschine ist in der

Leistungsauslegung so angelegt, dass sie bei starker

Strömung und voller Ladung immer noch stromaufwärts

Leistungsreserven für Notfälle hat.

So läuft ein solches Aggregat beispielsweise meist mit 80% seiner maximalen Leistung mit Ladung stromaufwärts.

Unter Berücksichtigung der hohen Wartungskosten eines solchen Aggregats und der Betrachtung hinsichtlich

Wirkungsgrad, Verbrauchskosten und Wartung ist die Fahrt eines solchen Schiffs im Teillastbereich, z.B. also stromabwärts - dann meist mit nur unter 50% oder sogar nur unter 20 % Last - äußerst unrentabel oder ineffizient.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, den Elektromotor nur für Teillastfahrten einzuschalten und in dieser Zeit das Antriebsverbrennungskraftmaschine auszuschalten,

aus zukuppeln .

Es ist jedoch auch denkbar bei neuen Schiffen das

Hauptantriebsaggregat, die

Antriebsverbrennungskraftmaschine welche meistens als Hauptdieselaggregat bezeichnet wird so auszulegen, dass es bei 100% betrieben wird, und wohingegen eine

Leistungsreserve auf Anforderung vom Elektro

hinzugenommen werden kann.

Da der Elektromotor nur auf ca. 20% vom Hauptwirkungsgrad ausgelegt werden muss, kann dieser sehr klein und günstig sein .

Ebenfalls reduziert in der Leistung kann dann auch die Generatorverbrennungskraftmaschine sowie der Generator ausgelegt werden. Auch diese wird deutlich günstiger und kleiner, als wenn der gesamte Elektroantrieb wie üblich auf 100% der Hauptverbrennungskraftmaschine ausgelegt wird. Erfindungsgemäß hat deshalb der Elektromotor weniger als 50% der Abgabeleistung der Hauptverbrennungskraftmaschine, zum Beispiel auch etwa nur 20% der Abgabeleistung der

Hauptverbrennungskraftmaschine .

Um den steuerbaren Elektromotor drehzahlvariabel betreiben zu können ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der

steuerbare Elektromotor mit einem Frequenzumrichter

elektrisch leitend verbindbar ist. Der Frequenzumrichter bzw. ein entsprechender Wechselrichter kann beispielsweise in IGBT-Technik ausgeführt sein.

Zweckmäßigerweise kann der Frequenzumrichter mit dem steuerbaren Elektromotor elektrisch leitend verbunden werden, sobald Antriebsenergie von dem steuerbaren

Elektromotor auf die Schiffswelle übertragen werden soll. Es ist aber auch möglich, wie herkömmlich die

Antriebsenergie ausschließlich über die Antriebs ¬ verbrennungskraftmaschine an der Schiffswelle bereitzustellen. In diesem Fall kann die elektrische

Verbindung mit dem Frequenzumrichter getrennt werden, so dass beispielsweise ein Rotor des steuerbaren Elektromotors nahezu widerstandsfrei über die Schiffswelle angetrieben wird und rotiert. Alternativ kann der Elektro-Motor dann aber auch als Generator betrieben werden.

Um von der Antriebsverbrennungskraftmaschine oder der

Generatorverbrennungskraftmaschine erzeugte Energie, die für den Antrieb des Binnenschiffs momentan nicht benötigt wird Zwischenspeichern zu können ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Antriebseinheit eine Batterie oder einen sonstigen Energiespeicher aufweist. In diesem

Speicher kann von dem elektrischen Generator über die

Generatorverbrennungskraftmaschine erzeugte elektrische Energie gespeichert werden. Es ist aber auch möglich den steuerbaren Elektromotor als Generator zu betreiben und von der Antriebsverbrennungskraftmaschine erzeugte und auf die Schiffswelle übertragene Energie über den steuerbaren

Elektromotor im Generatorbetrieb in elektrische Energie zu transformieren und in der Batterie zu speichern. Es ist aber auch denkbar und zweckmäßigerweise vorgesehen,

elektrische Energie aus anderen Energiequellen in der

Batterie zu speichern.

Vorteilhafterweise handelt es sich bei dem steuerbaren Elektromotor um einen Synchronmotor oder um einen

Asynchronmotor. Synchronmotoren und Asynchronmotoren sind verhältnismäßig kostengünstig herzustellen und wartungsarm. Darüber hinaus können Synchronmotoren und Asynchronmotoren in dem für die Verwendung bei einer Antriebseinheit

erforderlichen Drehzahl- und Lastbereich betrieben werden. Um die Kosten für ein Binnenschiff mit der Antriebseinheit weiter zu senken ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass es sich bei der Antriebsverbrennungskraftmaschine und/oder bei der Generatorverbrennungskraftmaschine um einen Dieselmotor oder um einen Gasmotor handelt. Auf diese Weise ist es möglich, auf herkömmliche Verbrennungskraftmaschinen zurückzugreifen. Beispielsweise ist es möglich, als

Generatorverbrennungskraftmaschine einen handelsüblichen LKW-Dieselmotor einzusetzen und als Antriebsverbrennungs ¬ kraftmaschine einen aus dem Schiffsbau bekannten Gasmotor zu verwenden.

Auf diese Weise können lediglich durch eine

Verbrennungskraftmaschine angetriebene Binnenschiffe einfach nachgerüstet werden, da die bereits vorhandene Verbrennungskraftmaschine weiterhin als Antriebs ¬ verbrennungskraftmaschine verwendet werden kann,

insbesondere wenn das Schiff unter Volllast, z.B.

stromaufwärts fährt.

Insbesondere kann auf diese Weise auf sämtliche wartungs- und kostenintensiven Getriebeverbindungen des steuerbaren Elektromotors mit der Schiffswelle verzichtet werden.

Vorteilhafterweise ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine Kühlvorrichtung des steuerbaren Elektromotors mit Flusswasser betreibbar ist. Dies kann indirekt über

Wärmetauscher, aber auch direkt mit dem Flusswasser

geschehen, wenn Ansaugfilter verwendet werden. Auf diese Weise können die Herstellungskosten der Antriebseinheit weiter gesenkt werden, da auf den Einsatz geeigneter Wärmetauscher zur Ableitung der von dem steuerbaren

Elektromotor erzeugten und auf das Flusswasser übertragenen thermischen Energie verzichtet werden kann. Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Binnenschiffs ist vorgesehen, dass ein Bugtriebwerk mit einem steuerbaren Bugelektromotor in Eingriff steht. Auf diese Weise kann auch das unter anderem für das Steuermanöver eingesetzte Bugtriebwerk elektrisch betrieben werden, und von einer gemeinsamen Schiffs

Generatorverbrennungskraftmaschine auf Anforderung

mitversorgt werden.

Um die Anschaffungskosten weiter zu senken ist

vorteilhafterweise vorgesehen, dass es sich bei der

Generatorverbrennungskraftmaschine um einen Bugdieselmotor handelt .

Wenn das Schiff vorher z.B. ein dieselbetriebenes

Bugtriebwerk hatte, ist also denkbar, diesen Diesel an Ort und Stelle vom Bugtriebwerk zu trennen, und stattdessen mit einem Generator zu versehen und mit diesem den Elektromotor auf der Schiffswelle mit Strom zu versorgen, oder

alternativ ein neues elektrisches Bugtriebwerk damit anzusteuern.

Auf diese Weise ist eine Nachrüstung herkömmlicher Diesel ¬ betriebener Binnenschiffe einfach möglich. Der ursprünglich für den Antrieb des Bugtriebwerks eingesetzte

Bugdieselmotor kann dann auch in einem bezüglich des

Wirkungsgrads des Bugdieselmotors günstigen Betriebsbereich als Generatorverbrennungskraftmaschine betrieben werden. Die von dem Bugdieselmotor generierte elektrische Energie kann sowohl zum Betrieb des elektrisch betriebenen

Bugtriebwerks als auch zum Antrieb eines oder mehrerer mit einer oder mehreren Schiffswellen in Eingriff stehender steuerbarer Elektromotoren verwendet werden.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betrieb eines Binnenschiffs mit einer Antriebskraftmaschine, die in einem ersten Eingriffsbereich einer Schiffwelle mit der

Schiffswelle lösbar in Eingriff bringbar ist und mit einem steuerbaren Elektromotor, der die Schiffswelle antreiben kann .

Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, dass der steuerbare Elektromotor an einem zu dem ersten Eingriffsbereich beabstandeten zweiten Eingriffsbereich der Schiffswelle mit der Schiffswelle dauerhaft in Eingriff steht und das

Binnenschiff mindestens in einem Teillastbetriebsbereich mit dem steuerbaren Elektromotor angetrieben wird. Wie vorbenannt sind dies beispielsweise Leerfahrten oder beispielsweise auch Stromabwärtsfahrten, Kanalfahrten auf Binnengewässern, Flüssen. Auf diese Weise kann Kraftstoff eingespart werden, da in den für die Antriebskraftmaschine ungünstigen Drehzahl- und Lastbereichen die Antriebs- Verbrennungskraftmaschine abgeschaltet und von der

Schiffswelle getrennt werden kann und die gesamte in dem Teillastbetriebsbereich benötigte Antriebsenergie über den steuerbaren Elektromotor auf die Schiffswelle übertragen werden kann.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass eine elektrisch leitende Verbindung des steuerbaren Elektromotors mit einer elektrischen Energieversorgungsvorrichtung in einem

Volllastbetriebsbereich getrennt wird, oder nur bei

Anforderung von Zusatzantriebskraft zugeschaltet wird Bei der elektrischen Energieversorgungsvorrichtung kann es sich beispielsweise um einen Wechselrichter handeln.

Für den Betrieb des Binnenschiffs ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Verbrennungskraftmaschine im

Teillastbetriebsbereich von der Schiffswelle getrennt wird und in einem Volllastbetriebsbereich mit der Schiffswelle in Eingriff gebracht wird. Auf diese Weise wird die

Antriebsverbrennungskraftmaschine nur in einem bezüglich des spezifischen Verbrauchs der Antriebsverbrennungs ¬ kraftmaschine günstigen Betriebsbereich betrieben. In anderen Teillast zuständen hingegen wird das Schiff dann elektromotorisch betrieben.

Um die für den Betrieb des steuerbaren Elektromotors erforderliche elektrische Energie bedarfsgerecht

bereitstellen zu können ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Binnenschiff mindestens eine Generatorverbrennungskraftmaschine aufweist, wobei die

Generatorverbrennungskraftmaschine mit vorzugsweise

konstanten Drehzahlen betrieben wird. Dies ist eine oder mehrere leistungsorientierte Drehzahlen, die von der

Wellendrahzahl unabhängig sind. Auf diese Weise kann die Generatorverbrennungskraftmaschine in einem bezüglich Ihres Kraftstoffverbrauchs günstigen Betriebsbereichen betrieben werden .

Zweckmäßigerweise wird in dem jeweiligen

Teillastbetriebsbereich nicht benötigte elektrische Energie in einem geeigneten Energiespeicher zwischengespeichert. Hierbei können auch andere Energiespeicher angewendet werden, wie z.B. WasserstoffSpeicher , wenn mit der

überschüssigen Energie z.B. Wasser in Sauerstoff und

Wasserstoff aufgespalten wird. Der steuerbare Elektromotor kann dann zu einem späteren Zeitpunkt wieder über den Speicher oder über die Batterie mit elektrischer Energie versorgt werden. Da bei Betrieb der Antriebsverbrennungskraftmaschine der Motor auch als Generator betrieben werden kann, kann auch diese Energie zur Versorgung des Bordspannungsnetzes, des Bugantriebs oder zum Füllen eines Energiespeichers

verwendet werden.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass das Binnenschiff in einer weiteren Ausgestaltung mindestens zwei oder mehrere Generatorverbrennungskraftmaschinen aufweist, wobei die Generatorverbrennungskraftmaschinen gemäß einer vorgebbaren Lastbedingung zur Erzeugung elektrischer Energie gestartet werden, und auf Anforderung auch parallel in Betrieb sind. Diese Kaskadierung kann je nach Leistungsbedarf auch automatisch aktiviert werden. Auf diese Weise können die

Generatorverbrennungskraftmaschinen je nach Bedarf

zugeschaltet werden und zur Erzeugung elektrischer Energie verwendet werden. Dadurch muss weniger elektrische Energie in einer Batterie zwischengespeichert werden, da die elektrische Energie bedarfsgerecht erzeugt werden kann. Gegebenenfalls kann auf den Einsatz einer zusätzlichen Batterie auch vollständig verzichtet werden. Der Kraftstoffverbrauch des Binnenschiffs kann dadurch weiter gesenkt werden, dass mit dem steuerbaren

Elektromotor generatorisch elektrische Energie erzeugt wird, wenn die Schiffswelle von der Antriebsverbrennungs ¬ kraftmaschine angetrieben wird, oder aber auch wenn das Schiff vor Anker liegt oder am Pier festgemacht wird, und die Strömung auf den Propeller eine Drehung der

Schiffswelle verursacht.

Erfindungsgemäß wird die Antriebsverbrennungskraftmaschine bei einer Fahrt des Binnenschiffs flussabwärts abgeschaltet und von der Schiffswelle getrennt. Die benötigte

Antriebsenergie in diesem Teillastbetriebsbereich wird dann über den steuerbaren Elektromotor direkt auf die

Schiffswelle übertragen.

Es ist aber auch möglich, dass der steuerbare Elektromotor als Anlasser für die Antriebsverbrennungskraftmaschine verwendet wird. Auf diese Weise kann auf die Verwendung eines zusätzlichen Anlassers für die

Antriebsverbrennungskraftmaschine verzichtet werden.

Da die Antriebsverbrennungskraftmaschine und die

Generatorverbrennungskraftmaschine nur in festgelegten Betriebsbereichen bzw. unter bestimmten Bedingungen zum Einsatz kommen, werden diese Verbrennungskraftmaschinen seltener betrieben als eine entsprechende

Antriebsverbrennungskraftmaschine bei einem herkömmlichen Binnenschiff, das ohne steuerbaren Elektromotor betrieben wird. Dadurch erhöhen sich die für die

Verbrennungskraftmaschine erforderlichen Wartungsintervalle, so dass weniger Stillstandszeiten für das Binnenschiff erforderlich sind, wodurch die

Betriebskosten weiter gesenkt werden können. Ältere Binnenschiffe, die ausschließlich mit einer

Antriebsverbrennungskraftmaschine betrieben werden, können einfach und kostengünstig mit einer Generatorverbrennungs ¬ kraftmaschine und einem steuerbaren Elektromotor

nachgerüstet werden. Als Generatorverbrennungskraftmaschine kann beispielsweise auch ein handelsüblicher LKW- Dieselmotor eingesetzt werden. Die Investitionskosten können dadurch gesenkt werden, dass der steuerbare

Elektromotor dauerhaft mit der Schiffswelle in Eingriff steht und der Rotor des steuerbaren Elektromotors

zweckmäßigerweise einen Teil der Schiffswelle bildet.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des

Erfindungsgedankens werden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 den Stand der Technik, ein herkömmliches

Binnenschiff,

Fig. 2 zwei schematisch dargestellte erfindungsgemäße

Antriebseinheiten,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform zweier Antriebseinheiten, Fig. 4 eine schematische Darstellung einer weiteren

Ausführungsform zweier Antriebseinheiten, wobei die

steuerbaren Elektromotoren über eine gemeinsame Generatorverbrennungskraftmaschine mit elektrischer Energie versorgt werden,

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Binnenschiffs mit einer Antriebseinheit, Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Binnenschiffs mit einer alternativen Ausführungsform einer

Antriebseinheit .

In Fig. 1 ist ein herkömmliches Binnenschiff 11 gezeigt, ausgestattet mit einer typischerweise mit Diesel

betriebenen Antriebsverbrennungskraftmaschine 2 und einem Bugantrieb 14 welcher ebenso herkömmlich über ein

Dieselaggregat betrieben wird. In Fig. 2 ist schematisch eine Antriebseinheit 1 mit einer Antriebsverbrennungskraftmaschine 2 dargestellt, wobei die die Antriebsverbrennungskraftmaschine 2 über ein

Wendegetriebe 3 mit einer Schiffswelle 4 verbunden ist. Mit der Schiffswelle 4 ist in einem zweiten Eingriffsabschnitt 4' ein steuerbarer Elektromotor 5 verbunden. Der steuerbare Elektromotor 5 wird über einen Wechselrichter 6 gesteuert und über eine Generatorverbrennungskraftmaschine 7 in

Verbindung mit einem Generatorteil 7' mit Strom versorgt. Eine elektrisch leitende Verbindung 8 des Wechselrichters 6 mit dem steuerbaren Elektromotor 5 kann bei Bedarf getrennt werden, falls über den steuerbaren Elektromotor 5 keine Antriebsenergie auf die Schiffswelle 4 übertragen werden soll .

In Fig. 2 ist auch eine weitere identisch aufgebaute

Antriebseinheit 1' dargestellt, da ein Binnenschiff

üblicherweise mit zwei Antriebseinheiten ausgestattet ist. Vorzugsweise ist der Elektromotor 5 jeweils direkt in den Wellenstrang eingebunden. Hierzu ist die Schiffswelle unterbrochen, und der Motor mittels Flanschen oder anderen Elementen zur Drehmomentübertragung in den Wellenstrang eingebunden. Dies können auch sogenannte „Kupplungen" sein, wobei hiermit aber nicht das ein- und auskuppelbare Kuppeln gemeint ist, sondern Kupplungselemente zur

Drehmomentübertragung. Diese greifen üblicherweise von 2 Seiten „gekuppelt" ineinander, und nehmen zwischen sich elastische Elemente zum Ausgleich des Wellenversatzes oder eines Winkelversatzes auf, da 2 montierte Wellen in den seltensten Fällen 100% fluchten. Ebenso können in solche Wellenkupplungen Dämpfungselemente zur Torsionsdämpfung eingebaut werden. In jedem Falle ist aber eine „direkte", nicht von außen kuppel- oder lösbare Verbindung

hergestellt, sondern eine dauerhafte.

Fig. 3 zeigt schematisch zwei identisch aufgebaute

Antriebseinheiten 1 mit jeweils einer

Antriebsverbrennungskraftmaschine 2, die über eine Kupplung 9 mit einer Antriebswelle 4' verbunden werden kann. Ein steuerbarer Elektromotor 5 ist dauerhaft direkt mit der Antriebswelle 4' verbunden. Zwischen dem steuerbaren

Elektromotor 5 und einem Schiffspropeller 10 ist ein

Wendegetriebe 3 vorgesehen, Welches die Schiffswelle 4 antreibt . Der steuerbare Elektromotor 5 wird über eine trennbare elektrisch leitende Verbindung 8 von dem Wechselrichter 6 gesteuert und von der Generatorverbrennungskraftmaschine 7 einschließlich zugehörigem Generator 7' mit Strom versorgt.

In Fig. 4 sind schematisch zwei der in Fig. 1 dargestellten Antriebseinheiten 1 dargestellt, wobei zur Versorgung der steuerbaren Elektromotoren 5 mit elektrischer Energie eine einzige Generatorverbrennungskraftmaschine 7 mit auch nur einem einzigen Generator 7' vorgesehen ist.

Es ist weiterhin denkbar dass auf die Verbindungspunkte 20 weitere Generatorverbrennungskraftmaschinen zugeschaltet oder installiert werden können, oder eine Maschine im Heck ergänzt wird durch eine im Bug.

In Fig. 5 ist schematisch ein Binnenschiff 11 mit einer Antriebseinheit 1 dargestellt. Das Binnenschiff 1 weist zudem eine zweite, in dieser Abbildung nicht dargestellte, Antriebseinheit 1 auf, welche wie auf den vorherigen

Zeichnungen einen zweiten Wellenstrang baugleich antreibt. Die Antriebseinheit 1 wird hierbei über eine

Bugdieselgeneratoreinheit 12, einen Generator 7'' und einen Wechselrichter 6'' mit elektrischer Energie versorgt. Die Antriebseinheit 1 weist eine Hauptverbrennungskraftmaschine 2 auf, die über ein Getriebe 13 mit der Schiffwelle 4 verbunden ist. Mit der Schiffswelle 4 ist zudem ein

steuerbarer Elektromotor 5 verbunden. Das Binnenschiff 11 weist zudem ein Bugtriebwerk 14 auf, das mit einem steuerbaren Bugelektromotor 15 angetrieben und von dem gemeinsamen Bugdieselmotor 12 mit elektrischer Energie versorgt wird. Der Bugdieselmotor 12 kann hierbei insbesondere eine ursprüngliche Dieselmaschine gewesen sein, welche vor einem Umbau das Bugtriebwerk angetrieben hat, wie in Fig. 1 gezeigt. In diesem Fall benötigt man an der Dieselmaschine nur einen Generatoranbau um die Antriebe mit Strom zu versorgen.

In Fig. 6 ist ein Binnenschiff 11 schematisch dargestellt, wobei das Binnenschiff 11 eine oder zwei Antriebseinheiten 1 mit einem Bugtriebwerk 14 aufweist, wobei lediglich eine Antriebseinheit 1 in der Abbildung dargestellt ist. Das Bugtriebwerk 14 steht mit dem steuerbaren Bugelektromotor 15 in Eingriff. Der steuerbare Bugelektromotor 15 wird über eine Generatorverbrennungskraftmaschine 7 einschließlich zugehörigem Generator 7' und einen Umrichter 6 mit

elektrischer Energie versorgt, welche ebenso den

Elektromotor 5 mit Strom versorgen kann.

Die Schiffswelle 4 steht mit dem steuerbaren Elektromotor 5 dauerhaft und unlösbar in Eingriff. Des Weiteren ist die Schiffswelle 4 über ein Getriebe 13 mit der

Antriebsverbrennungskraftmaschine 2 in Eingriff bringbar.

Es ist auch möglich, die Antriebseinheit 1 mit mehreren Generatorverbrennungskraftmaschinen 7 und Generatoren auszurüsten und mit elektrischer Energie zu versorgen.

Bei den in den Figuren dargestellten

Antriebsverbrennungskraftmaschinen 2 kann es sich sowohl um Dieselmotoren als auch um Gasmotoren mit je etwa 500 -

1000 kW handeln. Ein Bugtriebwerk hat typischerweise eine Leistung zwischen 250 und 350 kW, weshalb auch das Dieselaggregat als elektrische Quelle für den Motor 5 mit etwa 250 kW typischerweise von der Leistung sehr geeignet ist. Die in den Figuren dargestellten

Antriebsverbrennungskraftmaschinen 2 sind als Schnellläufer ausgestaltet und daher jeweils über ein Getriebe 3 mit der Schiffswelle 4 verbunden. Es ist allerdings auch denkbar, langsam laufende Verbrennungskraftmaschinen als

Antriebsverbrennungskraftmaschinen einzusetzen, so dass auf den Einsatz eines Getriebes verzichtet werden könnte.




 
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