Es ist Aufgabe der Erfindung, elektrische Maschinen in Supra- leitungs-Technik, insbesondere in Hochtemperatur-Supralei- tungs-Technik, anzugeben, die praxisgerecht ausgestaltet sind und ohne weiteres in Marine (Navy) -Schiffen verwendet werden können, wobei es insbesondere die Aufgabe ist, einen elektri- schen Antriebsmotor in supraleitender Technik für Ruderpro- peller anzugeben, bei dem die spezifischen Vorteile der Supraleitungs-Technik zu einem besonders leichten Antrieb führen können, der eine strömungsgünstige Heckform ermöglicht und zu einer schlanken Schiffsausbildung führt.

Das Prinzip eines schockgedämpften elektrischen Ruderpropel- lers ist in der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentan- meldung 101 43 713.7 (Teil 2 des Anmeldetextes) beschrieben, deren Offenbarung als Teil der Offenbarung dieser Patentan- meldung gelten soll.

Die Integration eines Hochtemperatur-Supraleitungs-systems in einen elektrischen Ruderpropeller in nicht schockgedämpfter

Ausführung ist aus der ebenfalls nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 102 24 014.0 (Teil 3 des Anmelde- textes) mit dem Titel"Elektrischer Ruderpropeller für ein Marine (Navy)-Schiffa zu ersehen, die insbesondere die elasti- sche Aufhängung eines elektrischen Ruderpropellers am Heck einer Fregatte, einer Korvette oder eines Schnellboots be- trifft. Auch hier ist jedoch die schockgedämpfte Ausführung eines Supraleitungs-Technik benutzenden elektrischen Motors nicht beschrieben. Auch diese Offenbarung soll Teil der An- meldung sein. Das gleiche gilt für die elektrischen Ruderpro- peller-Motoren, wie sie die WO 02/30742 AI und die DE 196 47 948 AI zeigen. Diese Motoren sind zwar in Bezug auf Vibratio- nen von ihrem Gehäuse entkoppelt, durch die vorgesehene übli- che Luftkühlung bauen sie jedoch groß und schwer.

Es ist eine besondere Aufgabe der Erfindung, die einzelnen Komponenten einer elektrischen Maschine in Supraleitungs- Technik anzugeben, die für ein Marine (Navy) -Schiff geeignet ist und Beschleunigungen des Schiffsteils, in dem sie ange- ordnet ist, bis über 100 g ertragen kann. So ist auch eine supraleitende Maschine uneingeschränkt für die Marine (Navy) nutzbar.

Die erfindungsgemäße elektrische Maschine, sei es ein Motor, z. B. ein elektrischer Motor für einen elektrischen Ruderpro- peller, oder ein Motor für einen herkömmlichen Propeller oder einen Waterjet, der zur Erhöhung der Gefechtsgeschwindigkeit in dem Marine-Schiff angeordnet ist, oder ein Generator zur Erzeugung von Elektroenergie für einen elektrischen Motor, zeigt stets die spezifischen Vorteile des hohen Wirkungs- grads, der geringen Abmessungen und des geringen Gewichts ei- nes supraleitenden elektrischen Motors oder Generators.

Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus dem Wortlaut des kenn- zeichnenden Teils des Hauptanspruchs sowie aus den Unteran- sprüchen, den Zeichnungen und der Zeichnungsbeschreibung.

Für die wesentlichen Elemente des supraleitenden Motors oder Generators, insbesondere in Hochtemperatur-Supraleitungs- Ausführung, liegen bereits detaillierte Informationen vor, so z. B. über den Kryoverteiler in der Schrift WO 00/13296 ; des- gleichen Informationen über die Kupplung zwischen kaltem Ro- torwellenteil und dem nach außen geführten Wellenteil aus der deutschen Patentanmeldung 101 10 674.2 sowie von Kaltköpfen aus der EP 0 865 595 Bl. Einzelheiten über Kompressoreinhei- ten und über Zubehör für Kryo-Refrigeratoren sind z. B. aus den Beschreibungen und Betriebsanleitungen der Firma Leybold für ihre Typen RGS oder Coolpak bekannt. Zusammenfassend läßt sich feststellen, dass aus den verschiedenen Gebieten der Technik, z. B. aus der Kernspintomographie, aus supraleitenden Magnetschaltern oder von ähnlichen Produkten bereits grund- sätzlich die Komponenten bekannt sind, die in neuer Kombina- tion und in erfindungswesentlicher Abwandlung für die Motoren und Generatoren für Marine (Navy) -Schiffe eingesetzt werden sollen.

Nähere Einzelheiten der Erfindung sind aus den Zeichnungen zu entnehmen, die, ebenso wie die Unteransprüche, auch weitere erfinderische Einzelheiten enthalten.

Im Einzelnen zeigen in beispielhafter Ausführung : FIGUR 1 einen Prinzipschnitt durch einen elektrischen Ruder- propeller in HTSL-Ausführung, FIGUR 2 einen Prinzipschnitt durch einen elektrischen Ruder- propeller mit vereinfachter Bewegungs-Entkoppelung und FIGUR 3 eine elastische Kühlmittelleitung im Motor.

In FIGUR 1 bezeichnet 1 die Kontur eines Schiffsrumpfs, in dem ein Ruderpropellerschaft 2 drehbar und elastisch aus- weichfähig angeordnet ist. Der Propeller des elektrischen Ru- derpropellers ist mit 3 bezeichnet, in diesem Fall ein einfa- cher Zug-oder Druckpropeller. So bleibt vorteilhaft ein Wel-

lenende im Gehäuse für die Kühlmitteleinleitung frei. Das Ge- häuse des elektrischen Ruderpropellers ist mit 4 bezeichnet ; in ihm ist die Rotorwelle 12, die gleichzeitig die Propeller- welle ist, mit Lagern 5 und 7 mittig angeordnet.

In dem Ruderpropellerschaft 2 ist, etwa auf dem Oberteil des Motorgehäuses 23, der Kompressor eines Kälteaggregats 8 ange- ordnet, das mit einem nicht näher gezeigten Rückkühlsystem mit dem Kühlsystem des Schiffes oder des elektrischen Ruder- propellers verbunden ist. Zwischen dem Kompressor 8 und einem Kaltkopf 10 ist eine flexible Druckgashin-und-rückleitung 9 angeordnet, die den Kaltkopf 10 mit Druckgas speist. Der Kaltkopf 10 steht mit einer an sich bekannten Kryokupplung 11 in Verbindung, die das im Kaltkopf abgekühlte Kältemittel auf den rotierenden Kryoverteiler 20 weitergibt, von dem es über die flexible Leitung 21 in den Kryostaten 15 gelangt.

Im vakuumisolierten Rotorkryostaten 15 befindet sich die sup- raleitende Wicklung 14, insbesondere eine Hochtemperatur- Supraleitungs-Wicklung, die über eine Drehmomentübertragungs- Kupplung 16 mit geringer Wärmeleitfähigkeit mit dem warmen Rotorkryostat 15 verbunden ist. Das Rotorrohr 24 ist über Dämpfungselemente 17 mit der Welle 12 des elektrischen Ruder- propellers verbunden und stützt sich über Lager 19 auf dem Endflansch des Gehäuses 23 ab. Außen im Gehäuse 23 befindet sich der Stator 13, zwischen dem und dem Rotor 18 ein relativ großer Luftspalt 22 ausgebildet ist. Der Luftspalt ist so be- messen, dass elastische Verformungen des Rotors 18 und/oder des Stators 13 sowie das Lagerspiel des Lagers 19 in Summe kleiner bleiben als ihre Bewegung unter Schockbeeinflussung.

So ist auch eine einwandfreie Funktion bei einer Unterwasser- explosion, z. B. direkt unter dem elektrischen Ruderpropeller, gewährleistet.

Das Rotorror 24 ist über Dämpfer 17, hier werden vorteilhaft die gleichen Dämpfer wie zwischen dem Rotorrohr und dem Ge- häuse verwendet, mit der Rotorwelle 12 verbunden. Insgesamt

ergibt sich eine Lösung mit geringsten Kälteverlusten und gleichzeitig hoher Schockfestigkeit.

In FIGUR 2, in der eine vereinfachte Ausführung gezeigt wird, wobei einzelne Teile der Maschine denen aus FIGUR 1 entspre- chen und daher nicht extra bezeichnet sind, wird die hohe mögliche Ampere-Windungszahl supraleitender Wicklungen ausge- nutzt. Der Rotor benötigt nur eine geringe Leitermasse und kann mit wenig oder keinem Eisen ausgeführt werden. Stoßkräf- te auf die geringe Masse des Rotors sind dann klein oder ver- gleichbar mit betriebsmäßigen Kräften. Der Rotor ist unge- dämpft mit der Welle verbunden ; die Verbindung der Kryo- kupplung zum Kühlmittelraum erfolgt über starre vakuumiso- lierte Leistung. Der schwere Ständer und der Kryokühler sind über Dämpfer 25 aufgehängt, nur eine flexible Verbindung 26 Kaltkopf-Kryokupplung ist nötig. Der Luftspalt 27 zwischen dem Rotor und der Luftspaltständerwicklung ist dabei so groß gewählt bis 50 mm, dass auch bei maximaler Stoßbelastung kei- ne Berührung von Rotor und Stator 28,29 auftritt. So ergibt sich eine besonders leichte und einfache Ausführung der sup- raleitenden Maschine.

In FIGUR 3 ist eine flexible Kühlmittelleitung, wie sie z. B. für die Maschine benötigt wird, gezeigt. In einem doppelwan- digen Gehäuse 30 befindet sich ein Vakuum 31, das sich zwi- schen den beiden flexiblen Kühlmittelleitungsteilen 33 und 34 fortsetzt. Diese flexiblen Kühlmittelteile sind über Flansche 35,36 mit den Wandungen, die das Kühlmittel 32 umschließen, verbunden. Insgesamt ergibt sich eine einfache und nur gerin- ge Wärmeverluste zulassende Ausführung einer Kühlmittellei- tung.

Beschreibung Elektrische Antriebseinrichtung für ein Schiff Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Antriebseinrichtungen für Schiffe und ist bei der konstruktiven Ausgestaltung eines Elektromotors anzuwenden, der aus einem Stator und einem Ro- tor besteht und in einem an der Unterseite eines Schiffrump- fes gondelartig anzuordnen, strömungsgünstig gestalteten Ge- häuse angeordnet ist und bei dem der Rotor von einer in dem Gehäuse gelagerten Welle getragen ist, an die wenigstens ein Propeller angekoppelt ist.

Bei einer bekannten Antriebseinrichtung dieser Art ist der Rotor als permanenterregter Rotor ausgebildet und besteht aus einer Tragkonstruktion mit rohrartigem Tragkörper und einem magnetisch aktiven Teil. Der Rotor ist auf einer wenigstens einen Propeller tragenden und im Gehäuse der Antriebseinrich- tung gelagerten Antriebswelle angeordnet. Der Stator als e- lektrisch und magnetisch aktives Teil ist in das Gehäuse der Antriebseinrichtung kraftschlüssig eingepasst. Die Kühlung des Elektromotors erfolgt dabei durch Wärmeabfuhr über das Gehäuse an das umgebende Wasser. Zur Kühlung der Wickelköpfe des Stators kann im Inneren des Gehäuses Luft oder ein Iso- lieröl umgewälzt werden (WO 97/49605). Alternativ kommt die Verwendung einer speziellen Wärmebrücke in Betracht (DE 199 02 837 A1). Zusätzliche Kühlmaßnahmen können in der Verwendung von im schachtartigen Tragteil der Antriebsein- richtung angeordneten Rückkühlern bestehen (DE 198 26 226 A1).

Bei einer anderen bekannten Antriebseinrichtung mit gondelar- tig angeordnetem Elektromotor ist der Stator mit radialem Ab-

stand in dem Gehäuse angeordnet, um Stator und Rotor mit ei- nem aus dem Schiffsrumpf über spezielle Kühlkanäle zugeführ- ten gasförmigen Kühlmittel kühlen zu können (US 5,403, 216 A).

Ausgehend von einer Antriebseinrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Antriebseinrichtung so auszubilden, dass sie Schockbelastungen standhalten kann und damit auch für Anwendungen in Einsatzgebieten geeignet ist, in denen starke Unterwasser-Druckwellen auftreten können.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass der Stator über Drehlager am Rotor fixiert ist und dass sich die aus Stator und Rotor gebildete Baueinheit sowohl am Gehäuse als auch auf der Antriebswelle elastisch abstützt.

Bei einer derartigen Ausgestaltung der Antriebseinrichtung bilden die mit einer großen Masse ausgestatteten elektrisch und magnetisch aktiven Teile des Antriebsmotors eine Einheit, die innerhalb des Gehäuses sowie auf der Antriebswelle"ge- dämpft"gelagert ist. Bei plötzlichen Druckeinwirkungen von außen auf das Gehäuse und die Antriebswelle der Antriebsein- richtung wirken sich diese zeitlich verzögert und damit schockreduziert auf die elektrisch und magnetisch aktiven Teile des Motors aus. Die über die Aufhängung der gondelartig angeordneten Antriebseinrichtung am Schiffsrumpf angreifenden mechanischen Kräfte, insbesondere Biegemomente, werden da- durch reduziert. -Die elastische bzw. gedämpfte Anordnung der elektrisch und magnetisch aktiven Teile des elektrischen An- triebmotors bewirkt weiterhin eine Reduzierung des von der Antriebseinrichtung ausgehenden Körperschalls, wodurch die akustische Ortung eines mit einer derartigen Antriebseinrich-

tung ausgestatteten Schiffes erschwert ist.-Die starre me- chanische Kopplung zwischen dem Rotor und dem Stator des e- lektrischen Antriebsmotors hat bei Motoren, bei denen der Ro- tor für die Zwecke der Erregung mit Permanentmagneten be- stückt ist, den weiteren Vorteil, dass der Luftspalt zwischen Rotor und Stator auch bei Schockbeanspruchungen der An- triebseinrichtung konstant bleibt und daher sehr klein ge- wählt werden kann.

In Ausgestaltung der Erfindung besteht der Rotor aus einem rohrartigen Tragkörper und einem auf den Tragkörper aufge- setzten Aktivteil, welches auf der Antriebswelle elastisch abgestützt ist, während der Stator auf dem Tragkörper des Ro- tors gelagert ist und sich am Gehäuse elastisch abstützt.

Zweckmäßig ist dabei die Lagerung des Rotors auf der An- triebswelle sowohl in axialer als auch in radialer Richtung weich, aber in Umfangsrichtung drehmomentsteif ausgelegt.

Die radial starre Lagerung des Stators auf dem Tragkörper des Rotors erfolgt zweckmäßig mit handelsüblichen Radial-und Axiallagern, die bevorzugt als Wälzlager ausgebildet sind.- Für die Lagerung der Rotorwelle werden dagegen zweckmäßig Gleitlager verwendet, vorzugsweise solche mit hydrostatischem Ölumlauf.

Zur elastischen Abstützung des Rotors auf der Welle können handelsübliche Dämpfungselemente verwendet werden, wie sie beispielsweise für elastische Kupplungen in einem Wellstrang gebräuchlich sind. Für derartige Dämpfungselemente ist es we- sentlich, dass sie in radialer und axialer Richtung des Ro- tors elastisch und in Umfangsrichtung des Rotors drehmoment- steif ausgelegt sind.

Für die elastische Abstützung des Stators am Gehäuse der An- triebseinrichtung können gleichartige Dämpfungselemente wie zur Abstützung des Rotors auf der Welle verwendet werden.

Da wegen der elastischen Abstützung des Stators am Gehäuse der Antriebseinrichtung zwischen dem Stator und dem Gehäuse ein Zwischenraum entsteht, kann die Kühlung des Stators nicht allein durch Wärmeabfuhr über das Gehäuse an das umgebende Wasser erfolgen. Es müssen daher zusätzliche Kühlmaßnahmen ergriffen werden. Hierzu kann mit Rückkühlern gearbeitet wer- den, die im Bereich der Wand des die Antriebseinrichtung mit dem Schiffsrumpf verbindenden Tragschachtes oder im Schiffs- rumpf angeordnet sind, wobei ein flüssiges Kühlmittel, insbe- sondere Wasser, diese Rückkühler sowie entsprechende Bohrun- gen im Blechpaket des Stators bzw. in einem das Blechpaket umgebenden Kühlring durchströmt. Eine solche Kühlung kann auch den Wickelköpfen des Stators zugeordnet werden. Im übri- gen kann auch eine zirkulierende Luftströmung erzeugt werden, die die Wickelköpfe des Stators umströmt und im Bereich des Tragschachtes der Antriebseinrichtung rückgekühlt wird. Gege- benenfalls können auch die Bilgenräume der Antriebseinrich- tung, d. h. die an den Enden der Antriebswelle angeordneten Gehäuseteile, für Rückkühlzwecke verwendet werden.

Ein Ausführungsbeispiel der neuen Antriebseinrichtung ist in den Figuren 1 bis 3 dargestellt.

Dabei zeigt Figur 1 eine Antriebseinrichtung in schematischer Darstellung im Längsschnitt und die Figuren 2 und 3 eine konstruktive Ausgestaltung für die Anordnung gemäß Figur 1.

Figur 1 zeigt die Antriebswelle 1 einer elektromotorischen Antriebseinrichtung 100 für ein Schiff, wobei die Antriebs- welle an jedem Ende einen Propeller 2 bzw. 3 trägt. Von dem die Antriebswelle 1 antreibenden Elektromotor ist nur die obere Hälfte im Schnitt dargestellt. Dieser Elektromotor be- steht aus einem Rotor 4 und einem Stator 5, wobei der Rotor eine elektrisch aktive Schicht 6 in Form von Permanentmagne- ten aufweist und auf einem rohrartigen Tragkörper 7 angeord- net ist. -Der Stator 5 weist ein mehrteiliges Traggehäuse 8 auf, welches über Drehlager 9 am Tragkörper 7 des Rotors fi- xiert ist.

Die aus Rotor 5 und Stator 6 bestehende Baueinheit stützt sich mittels elastischer Dämpfungselemente 10 und 11 zum ei- nen an der Antriebswelle 1 und zum anderen an einem den Elektromotor und die Antriebswelle aufnehmenden Gehäuse 12 ab. Die Antriebswelle 1 ist dabei über Drehlager 13 in dem Gehäuse 12 gelagert.

Dem Gehäuse 12 ist ein Tragschacht. 14 zur Befestigung der An- triebseinrichtung 100 am Rumpf eines Schiffes zugeordnet. Der Tragschacht 14 kann doppelwandig ausgebildet oder mit verti- kal umlaufenden Kühlkanälen 16 versehen sein, beispielsweise zur Führung von Kühlluft.

Zur Kühlung des Stators 5, insbesondere der Wickelköpfe 15, kann beispielsweise an dem einen Ende des Elektromotors Kühl- luft aus dem Tragschacht 14 in den Innenraum zwischen Tragge- häuse 8 und Tragkörper 7 eingespeist und am anderen Ende des Elektromotors abgeführt werden. Die Kühlluft könnte innerhalb des Elektromotors zwischen der elektrisch aktiven Schicht 6 des Rotors und dem Tragkörper 7 in Achsrichtung strömen.- Zur Kühlung des Stators bzw. der Statorwicklungen könnte das

Statorgehäuse 8 Strömungskanäle aufweisen, die von aus dem Tragschacht 14 zugeführtem Kühlwasser durchströmt werden.

Gemäß Figur 2 und dem etwas vergrößerten Ausschnitt gemäß Fi- gur 3 ist der aus Rotor 24 und Stator 25 bestehende Elektro- motor in einem strömungsgünstig gestalteten Gehäuse 32 ange- ordnet, welches mittels des Tragschachtes 39 gondelartig un- terhalb eines Schiffsrumpfes positionierbar ist. Das Tragge- häuse 28 des Stators ist über Drehlager 29, die als Schräg- Wälz-Lager ausgebildet sind, am Tragkörper 27 des Rotors 24 fixiert. Dieser Tragkörper stützt sich über Dämpfungselemente 30 elastisch an der Antriebswelle 21 ab. Die Dämpfungselemen- te 30 sind dabei an Ringflanschen 18 und 19 axial fixiert.

Das Traggehäuse 28 des Stators stützt sich über Dämpfungsele- mente 31 am Gehäuse 32 ab. Diese Dämpfungselemente bestehen jeweils aus einem Gummikörper 17, der über Bolzen 35/36 me- chanisch mit dem Tragkörper 28 und dem Gehäuse 32 gekoppelt ist.

Die den Rotor tragende Antriebswelle 21 ist mittels Gleitla- gern 33 und 34 im Gehäuse 32 gelagert. Die Gleitlager sind dabei mittels Dichteinrichtungen 37/38 gegen das umgebende Wasser abgedichtet.

Beschreibung Elektrischer Ruderpropeller für ein Marine (Navy)-Schiff Die Erfindung betrifft einen elektrischen Ruderpropeller für ein Marine (Navy) -Schiff, z. B. eine Fregatte, eine Korvette o- der ein Schnellboot, der zumindest einen Elektromotor mit zu- mindest einem Propeller an einem Energieversorgungsleitungen aufnehmenden Schaft aufweist, der mittels einer drehbewegli- chen Schiffsheck-Schaftverbindung unter dem Heck des Schiffes angeordnet ist.

Aus dem kanadischen Patent 1.311. 657 ist ein drehbeweglicher elektrischer Ruderpropeller bekannt. Dieser Ruderpropeller ist unter dem Heck eines Eisbrechers angeordnet. Der Schaft und seine Verbindung mit dem Schiffsheck ist speziell für Eisbrechaufgaben ausgebildet.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen elektrischen Ruderpropel- ler anzugeben, der ebenfalls speziell für seine Aufgabe, näm- lich den Antrieb eines Marine- (Navy) Schiffes ausgebildet ist.

Für diese Aufgabe ist es notwenig, dass der elektrische Ru- derpropeller hohen Beschleunigungen durch Unterwasserexplosi- onen widerstehen kann. Dabei muß er leicht ausgebildet sein, um der schlanken Heckausbildung von Marine-Schiffen Rechnung zu tragen.

Die Hauptaufgabe wird dadurch gelöst, dass die Schiffsheck- Schaftverbindung, der Schaft und der Motor derart ausgebildet sind, dass das Schiffsheck, der Schaft und der Motor unbe- schädigt Unterwasser-Explosionsdruckwellen überstehen können, wozu der Schaft selbst elastisch verformbar ausgebildet ist, die Schiffsheck-Schaftverbindung Bewegungen des Schaftes ge- genüber dem Schiffsheck zulassend ausgebildet ist und der E- lektromotor zur Aufnahme von Beschleunigungen von mehr als 10 g ausgelegt ist. Durch die lösungsgemäßen Merkmale ist der e- lektrische Ruderpropeller aufgabengerecht ausgebildet und

kann für Marine-Schiffe, die im Einsatz der Gefahr eines Tor- pedotreffers oder eines unter dem Schiff explodierenden Tor- pedos oder einer Mine ausgesetzt sind, eingesetzt werden. Die Standfestigkeit herkömmlicher Ruder wird übertroffen.

Aus der Zeitschrift"Marineforum>, Heft 6,1999, Seiten 8 bis 29, ist aus dem Aufsatz von Karl Otto Sadler,"Trends im U- berwasser-Marineschiffbau', die Ausbildung eines neuzeitli- chen Marine-Schiffes zu entnehmen. Der erfindungsgemäße e- lektrische Ruderpropeller soll insbesondere dazu geeignet sein, derartige neuzeitliche Marine-Schiffe anzutreiben.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schaft des elektrischen Ruderpropellers zumindest eine elas- tisch ausgebildete Gelenkstelle, z. B. eine Fuge, zwischen einzelnen Teilen des Schaftes aufweist. Die Fuge weist vor- teilhaft Flansche mit einer Verschraubung auf, die elastisch nachgebend ausgebildet ist und z. B. Tellerfedern aufweist. In der Fuge wird vorteilhaft eine elastische Fugenzwischen- schicht aus einem Elastomermaterial, vorzugsweise in mehrla- giger und verstärkter Form, z. B. Silikonkautschuk, angeord- net. Durch diese erfindungsgemäß vorgesehenen Fugen ergeben sich Gelenkstellen für den Schaft, so dass sich dieser elas- tisch verhalten kann. Hierdurch ist ein Abbau von Explosions- druckwellen-Kräften, die auf den Motor am unteren Ende des Schafts und die Schaft-Heckübergangsstelle wirken, möglich.

Die erfindungsgemäße Lösung ist dabei anforderungsgerecht ro- bust und sehr vorteilhaft für einen Explosionsdruckwellenab- bau wirksam.

Außen um die Fugen herum ist vorteilhaft eine Fugenmanschette vorgesehen, die aus elastischem, insbesondere aus elastomerem Material besteht und einen Wassereintritt bei einer Bewegung der Schaftteile in der Fuge verhindert.

Es ist weiterhin vorteilhaft vorgesehen, dass sowohl das Ge- häuse des elektrischen Motors mehrteilig ausgebildet ist, wo-

bei einzelne Teile des Gehäuses vorzugsweise aus Aluminium bestehen, als auch, dass der Schaft mehr als zweiteilig aus- gebildet ist, wobei auch hier vorzugsweise Aluminium, aber auch faserverstärkte Kunststoffe, zum Teil auch mit Stahl-o- der Aluminiumflanschen, vorgesehen sind. So ergibt sich eine erhebliche Gewichtseinsparung, aber auch die Elastizität des Schaftes wird erhöht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Elektromotor eine elastische Läuferlagerung und einen großen Luftspalt aufweist, der z. B. zwischen 5 und 50 mm be- trägt. So kann ein Anschlagen des Läufers an den Ständerteil des Elektromotors auch bei sehr großen Beschleunigungen (die Beschleunigungen können bis über 100 g gehen) mit Sicherheit verhindert werden. Durch den großen Luftspalt in Verbindung mit einer elastischen Läuferlagerung und die Verwendung von Gleitlagern anstelle von Wälzlagern wird die erfindungsgemä- ße, überraschend hohe ertragbare Beschleunigung für den E- lektromotor erreicht.

Der große Luftspalt kann ohne Wirkungsgradminderung besonders vorteilhaft mit HTSL (Hochtemperatursupraleiter) Läufern er- reicht werden. Besonders vorteilhaft ist dabei eine Luft- spalt-Drehstromwicklung. Die Verwendung eines HTSL-Läufers hat dabei den besonderen Vorteil, dass dieser besonders klein ausgeführt werden kann und auch die Ständerwicklungen ent- sprechend klein ausfallen. So ergibt sich insgesamt eine sehr kleine elektrische Maschine, die explosions-und schocksicher ausgeführt werden kann, ohne dabei an Wirkungsgrad gegenüber herkömmlichen Maschinen zu verlieren. Durch die vorstehend geschilderten Maßnahmen (Verwendung eines Motors mit HTSL- Technik, Verwendung von Aluminium oder Kunststoff anstelle von Stahl) und die weiteren in der Folge genannten Maßnahmen kann z. B. das Gewicht eines 7MW-Ruderpropellers sehr vorteil- haft von ca. 120 t auf ca. 65 t reduziert werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Schiffsheck-Schaftverbindung im Schiffsheck elastisch verformbare Strukturelemente aufweist, z. B. biege- weiche Bleche, die elastisch verformbare Tragzellen bilden.

So können sowohl die Explosionsdruckkräfte, die über den Schaft auf das Schiffsheck wirken, abgebaut werden, als auch die Explosionsdruckwellen, die direkt auf das Schiffsheck einwirken.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Energieversorgungsleitungen des Elektromotors schleif- ringlos ausgebildet sind, z. B. in Form einer drehelastischen Kabelschleppe oder eines schraubenförmigen gespreizten Ka- bels. Durch den Verzicht auf einen Schleifringkörper wird am Ruderpropeller erhebliches Gewicht eingespart, zudem entfällt eine nicht außer Acht zu lassende mögliche Fehlerquelle bei heftigen Bewegungen, z. B. bei einer Explosionsdruckwelle.

Zwar wird durch den Verzicht auf einen Schleifringkörper die Möglichkeit, den elektrischen Ruderpropeller zu drehen, auf 120 bis 180 Grad eingeschränkt, dies ist aber hinnehmbar, da die elektrischen Ruderpropeller aus Extrempositionen wieder zurückgedreht werden können und nicht im gleichen Drehsinn weitergedreht werden müssen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der elektrische Ruderpropeller ein Hilfsruder aufweist, das unabhängig von der Stellung des Schafts beweglich ist. So kann der Schaft unter Normalbedingungen festgesetzt werden und geringe Richtungsänderungen des Schiffs werden durch das Hilfsruder veranlaßt.

Das Hilfsruder kann in bekannter Weise wie das Höhenruder ei- nes Flugzeughöhenleitwerks an der Hinterkante des Schafts an- geordnet sein. Hier ist jedoch seine Wirkung eingeschränkt, da es sich in der Wirbelschleppe des Schafts befindet. Von besonderem Vorteil ist, wenn das Hilfsruder die Form eines Seiten-oder Vorflügels aufweist, dies insbesondere in Ver-

bindung mit einem asymmetrischen Profil, das insbesondere ei- nem Tragflügelprofil entspricht. Dann wird eine besonders gu- te Wirkung des Seiten-oder Vorflügels erreicht.

In einer besonders standfesten Ausführung des Elektromotors ist es vorgesehen, dass der Elektromotor zweiteilig ausgebil- det ist und zwei unabhängig voneinander betreibbare Teile aufweist, die insbesondere unabhängig voneinander mit Energie versorgt werden und unabhängig voneinander steuer-und regel- bar sind. Jeder dieser beiden Elektromotorteile kann einen Propeller antreiben, so dass sich redundant arbeitende Elekt- romotore ergeben und kontrarotierende Propeller einfach ver- wirklicht werden können. Dies führt zu einer Wirkungsgrader- höhung des Antriebs. Eine derartige Ausbildung des Elektromo- tors ist insbesondere für kleinere Marine-Schiffe, wie z. B.

Schnellboote, von Vorteil.

Zur weiteren Gewichtseinsparung ist vorgesehen, dass die Schaftdrehung und/oder die Bewegung des Hilfsruders durch e- lektrische Stellmotore bewirkbar ist. Dabei ergibt sich be- sonders vorteilhaft nicht nur ein geringes Gewicht der Schaft-Drehvorrichtung, sondern auch eine besonders leise Schaftdrehvorrichtung, da die sonst ständig laufenden Hydrau- likmotore entfallen. Dabei ist besonders vorteilhaft, dass sich durch die elektrischen Stellmotore spezielle Rampenfor- men beim Hochlauf und beim Einschwenken auf die gewünschte Sollposition einfach verwirklichen lassen. So kann die Dreh- bewegung des Schiffes besonders schnell und in geeigneter Weise gesteuert vollzogen werden.

In besonders vorteilhafter Ausführung der Erfindung ist vor- gesehen, dass die Schiffsheck-Schaftverbindung in spezieller Weise elastisch ausgeführt wird. Dazu ist eine halbkardani- sche Aufhängung für den Schaft oder eine Abstützung des Schafts über Kugelkalotten, insbesondere gefederte Kugelka- lotten, vorteilhaft. Die Lagerung des Schaftoberteils in Ku- gelkalotten hat dabei den besonderen Vorteil, dass sie sowohl

robust ist als auch große Ausweichwege für den Schaft zuläßt.

Sowohl die halbkardanische Aufhängung als auch die Abstützung des Schafts über Kugelkalotten erfolgt dabei unter Zurhilfe- nahme von Federelementen, z. B. Elastomer-oder Hydraulik- Kissen. Diese stützen sich vorteilhaft horizontal und verti- kal auf einer beweglichen Tragstruktur ab, die auch vorteil- haft Lenkelemente aufweist. So kann eine definierte Bewegung mit großen Ausweichwegen für den Schaft erreicht werden.

In Ausgestaltung der Erfindung ist schließlich noch vorgese- hen, dass der Elektromotor mit im Motorgehäuse eingeschrumpf- ten Wicklungen und einer Außenwandkühlung versehen ist. So ergibt sich ein besonders kleines Volumen der Motorgondel mit kleiner Angriffsfläche für Schockwellen. In Verbindung mit der elastischen Beweglichkeit des Schaftes ergibt sich so ei- ne optimale Ausbildung des elektrischen Ruderpropellers, die in bisher unerreichter Weise den Erfordernissen eines elekt- rischen Ruderpropellers-leicht, klein, schocksicher-ent- spricht.

Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert, aus denen, ebenso wie aus den Unteransprüchen, weitere auch erfindungswesentliche, Einzelheiten zu entnehmen sind.

Im Einzelnen zeigen, jeweils in beispielhaft schematischer Ausführung : FIG 1 eine Gesamtansicht eines elektrischen Ruderpropellers für ein Marine- (Navy) Schiff von der Seite ; FIG 2 zwei der in FIGUR 1 gezeigten Ruderpropeller von ach- tern ; FIG 3 das Prinzip einer Kugelkalotten-Aufhängung für den e- lektrischen Ruderpropeller ; FIG 4 das Prinzip einer kardanischen Aufhängung des elekt- rischen Ruderpropellers ; FIG 5 die Ausbildung einer Teilfuge zwischen zwei Schaft- teilen und

FIG 6 die Ausbildung des Elektromotors als HTSL-Motor.

In FIGUR l bezeichnen 1, 2 und 3 das Propellerende, das Mit- telteil und das Heckende der Motorgondel, die das Gehäuse des Elektromotors bildet. Der Propeller ist mit 4 bezeichnet, er ist vorzugsweise als Zugpropeller ausgebildet. In der Motor- gondel befindet sich, vorzugsweise zur direkten Wärmeabfuhr über die Oberfläche ausgebildet, die Statorwicklung 5 sowie die Läuferwicklung 6. Diese ist vorzugsweise aus HTSL-Mate- rial. Zwischen der Ständerwicklung 5 und der Läuferwicklung 6 ist ein großer Luftspalt 7 vorhanden. Die für die Rotorwelle vorhandenen Lager, vorzugsweise Gleitlager, die die radialen und axialen Kräfte des Läufers sowie des Propellers aufneh- men, sind der Einfachheit halber nicht eingezeichnet ; des- gleichen weitere in der Motorgondel vorhandene Komponenten.

Die Unterbodensektion des Schiffes ist mit 8 und 9 bezeich- net. In den Bereichen 8 und 9 ist die Unterbodenstruktur in herkömmlicher Weise ausgeführt. Zwischen den Teilen 8 und 9 befindet sich eine elastisch nachgebend ausgebildete Struktur 11,12, in deren Mitte sich ein Hohlkörper 10 befindet, der die Verlängerung des obersten Schaftteils 15 bildet. Der Hohlkörper 10 ist gegenüber den elastisch ausgebildeten Strukturteilen 11,12 über Federn, z. B. Gummipuffer 15, elas- tisch und beweglich gelagert. An seiner Oberseite ist eine federnde Struktur 13 angeordnet, die vorzugsweise aus Metall besteht und einen großen Federweg erlaubt. So kann sich bei einem, unter dem elektrischen Ruderpropeller explodierenden Torpedo der Ruderpropeller in erheblicher Weise vertikal be- wegen und die Beschleunigung durch die Explosionsdruckwellen abbauen. Durch die gezeigte Konstruktion ist sowohl ein ver- tikales als auch ein horizontal-vertikales Ausweichen mit er- heblichen Ausweichwegen möglich.

Der Tragschaft der Motorgondel ist zumindest zweiteilig aus- gebildet und weist die Teile 16 und 17 auf. Dazwischen ist eine elastische Flanschverbindung 18 angeordnet, die eine Ge-

lenkfunktion wahrnehmen kann. Der Schaft aus den Teilen 16 und 17 ist in diesem Beispiel nur zweiteilig gezeichnet. Er kann ebenso aber auch noch aus weiteren Teilen bestehen. Vor- zugsweise besteht der Schaftteil 16, an dem auch noch ein Hilfsruder 19 befestigt werden kann, aus einem faserverstärk- ten Kunststoffmaterial, während der Schaftteil 17 z. B. ebenso wie das Mittelteil 2 der Motorgondel aus Aluminium besteht.

Das Gondelteil 1 ist vorzugsweise aus Stahl, um die dort auf- tretenden erheblichen Lagerkräfte aufnehmen zu können, wäh- rend das Endteil 3 zur Gewichtsersparnis ebenfalls vorteil- haft aus faserverstärktem Kunststoff bestehen kann. Dabei sind vorteilhaft in dieses Teil Kühlkanäle eingebaut, die von einer Kühlflüssigkeit durchströmt werden.

In FIGUR 2, die zwei nebeneinander angeordnete Ruderpropel- ler, also die Antriebseinheiten eines Zweischraubenschiffs, von achtern zeigt, bezeichnen 22 und 23 die Propeller der beiden Antriebe. Die Schäfte, an denen die beiden Antriebe aufgehängt sind, weisen zumindest eine, als Gelenk dienende Flanschanordnung 24 am oberen Teil auf. Die Aufhängung der e- lektrischen Ruderpropeller erfolgt im Prinzip wie in FIGUR 1, mit einem axial und horizontal zwischen Gummipuffern und ei- ner Stahlfederkonstruktion 20 beweglichen Hohlkörper 21 in der Mitte. Die elastisch bewegliche Struktureinheit 25 erhöht dabei die Beweglichkeit.

Die in den FIGUREN 1 und 2 gezeigte konstruktive Ausführung der horizontal-und vertikalbeweglichen, schockabsorbierend aufgehängten Ruderpropeller ist lediglich schematisch und beispielhaft. Es versteht sich, dass hier entsprechende, den speziellen Anforderungen angepaßte Variationen möglich sind.

Zwei weitere mögliche Lösungen zeigen die FIGUREN 3 und 4, wobei die FIGUR 3 eine Aufhängung des Oberteils des elektri- schen Ruderpropellerschaftes in Kugelkalotten zeigt und FIGUR 4 eine entsprechende Aufhängung in kardanischer Ausführung.

In FIGUR 3 bezeichnet 26 den angedeuteten Schaft des elektri- schen Ruderpropellers, der in einem Rahmen 27, der sich im Heck des Schiffes befindet und mit den Strukturelementen des Hecks verbunden ist, gelagert ist. Zwischen dem Rahmen 27 und dem Schaftkopf 26 sind Kugelkalottenteile 29 angeordnet, die in Federelementen 28, z. B. Tellerfedern, gelagert sind. Der Rahmen 27 ist ebenfalls vorteilhaft federnd in den Struktur- elementen des Hecks befestigt. So ergibt sich eine Schaftauf- hängung, die gleichmäßig nach allen Seiten ausweichen kann.

Die gleichmäßige Ausweichbarkeit nach allen Seiten ergibt sich auch bei der Konstruktion von FIGUR 4. Hier ist der Schaftkopf 32 über Bolzen 31,33 mit dem in den Strukturele- menten des Hecks gelagerten Rahmen 30 verbunden. Auch dies erfolgt vorteilhaft federnd. Zur Längs-und Querführung weist der Schaft der Ruderpropeller, die entsprechend dem Prinzip von FIGUR 3 und FIGUR 4 aufgehängt sind, noch Stützlenker auf, die nicht dargestellt sind.

FIGUR 5 zeigt das Prinzip einer elastischen, als Gelenk aus- gebildeten Fuge zwischen zwei Schaftteilen. Die beiden Flan- sche 36,37 weisen zwischen sich eine Schicht aus z. B. mehr- lagigem und faserverstärktem Elastomermaterial auf. Außen ist der Flanschbereich durch elastische Balgelemente 39 ge- schützt, die auch über die Schraubenköpfe 34 hinweggehen und vorteilhaft durch Umreifungen an dem Schaft, der nicht darge- stellt ist, befestigt werden. Unter den Schraubenköpfen 34 befinden sich noch z. B. Tellerfedern 35, so dass die Fuge beim Auftreten einer Schockwelle kurzzeitig"aufgehen"kann.

Dies erfolgt, da außen die Manschetten 39 angeordnet sind, ohne dass Wasser in das Innere des Schaftes eindringen kann.

Ebenso wie Manschetten 39 außen angeordnet sind, können sie auch innen angeordnet werden, so dass eine doppelte Dichtung entsteht.

FIGUR 6 zeigt die beispielmäßige Unterbringung eines HTSL- Motors in einem Ruderpropeller. 40 bezeichnet dabei die HTSL- Wicklung und 41 den Läuferkryostaten. 42 bezeichnet die Luft-

spaltwicklung und 43 das Eisenjoch. Mit 46'ist der Kältekom- pressor mit seinem Kühler bezeichnet. Von dem Kältekompressor 46 gelangt flüssiges Kühlmittel zu dem Kaltkopf 45. Von hier aus führt die sog."Kryo-Heatpipe"44 zu dem Läuferkryostaten 41. Die elektrischen Leitungen des Ständers 42 sind mit 47 bezeichnet.

Die in den FIGUREN 1 bis 4 gezeigten Aufhängungen sind nur eine Auswahl aus vielen möglichen Konstruktionen. Gemeinsam ist diesen Konstruktionen stets, dass der Schaft Explosions- druckwellen ausweichen kann, um so die erheblichen, durch ei- nen explodierenden Torpedo oder eine Mine entstehenden Druck- wellen, die Beschleunigungen bis über 100 g für Schiffsteile erzeugen, auszugleichen und die Druckwellen ohne Funktions- einbuße abzubauen.