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Title:
MARINE-(NAVY) SHIP-TYPE EQUIPMENT SYSTEM FOR ELECTRICALLY DRIVEN MARINE-(NAVY) SHIPS HAVING DIFFERENT SIZES AND DRIVING POWER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/026685
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a marine-(navy) or commercial or yacht ship-type equipment system for electrically driven ships having different sizes and driving power, whereby the ships, as well as coast guard boats and customs boats, comprise standardised equipment segments for the propulsion and operation thereof. The individual equipment system for ship types consists of hulls, which are embodied according to the type of ship, i.e. are made according to size and specific task requirements and the equipment segments for propulsion, such as electrical oar propellers and waterjets, and for the operation of the ship such as the energy generator, the energy distributor and automation elements, are embodied according to type and according to driving power and function of the individual ships. The equipment segments are embodied in a prefabricated manner and can be installed on different areas in the hull of the ship.

Inventors:
SCHULZE MATTHIAS (DE)
RZADKI WOLFGANG (DE)
SADLER KARL-OTTO (DE)
SCHULZE HORN HANNES (DE)
Application Number:
PCT/DE2003/003035
Publication Date:
April 01, 2004
Filing Date:
September 12, 2003
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
SCHULZE MATTHIAS (DE)
RZADKI WOLFGANG (DE)
SADLER KARL-OTTO (DE)
SCHULZE HORN HANNES (DE)
International Classes:
B60L50/10; B60L50/30; B63G13/00; B63G13/02; B63H23/24; B63J3/02; B63H5/125; B63H21/30; B63H21/32; (IPC1-7): B63H21/20; B63B3/08
Domestic Patent References:
WO2002057132A12002-07-25
Foreign References:
GB1467871A1977-03-23
US0873539A1907-12-10
FR2616967A11988-12-23
Other References:
DREGER W: "ENTWICKLUNGSTENDENZEN BEIM BAU ZUKUENFTIGER KORVETTEN UND FREGATTEN" SCHIFF UND HAFEN, SEEHAFEN-VERLAG ERIK BLUMENFELD. HAMBURG, DE, Bd. 53, Nr. 4, April 2001 (2001-04), Seiten 47-52, XP001112254 ISSN: 0938-1643
GAMBLE B. AND GOLDMAN J.: "High temperature superconducting motors and generators for submarines and surface ships" PROCEEDINGS NAVAL SYMPOSIUM ON ELECTRIC MACHINES, 28. - 28. Juli 1997, Seiten 275-282, XP008000614 newport, USA.
SHARKE P: "THE HUNT FOR COMPACT POWER" GEOPHYSICS, SOCIETY OF EXPLORATION GEOPHYSICISTS.THE AMERICAN SOCIETY OF MECHANICAL ENGINEERING., April 2000 (2000-04), Seite COMPLETE XP008000664 Tulsa , USA ISSN: 0016-8033
EHRENBERG H D: "GEBAUTE EINHEITEN UND NEUESTE ENTWICKLUNGEN" SCHIFF UND HAFEN, SEEHAFEN-VERLAG ERIK BLUMENFELD. HAMBURG, DE, Bd. 48, Nr. 12, 1. Dezember 1996 (1996-12-01), Seiten 37-38, XP000641578 ISSN: 0938-1643
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Marine (Navy) SchiffstypenAusrüstungssystem für elektrisch angetriebene Marine (Navy) Schiffe unterschiedlicher Größe und Antriebsleistung, bei dem die Marine (Navy) Schiffe, z. B. Fre gatten, Korvetten, Schnellboote, unbemannte Kampfboote oder Versorger (AusrüstungssystemSchiffe) einheitliche Ausrüs tungssegmente für Propulsion und Schiffsbetrieb aufweisen und wobei die einzelnen Marineschiffstypen Schiffskörper aufwei sen, die typabhängig, d. h. größenund aufgabenspezifisch ausgebildet sind, während die Ausrüstungssegmente für Propul sion, wie elektrische Ruderpropeller und Waterjets und Schiffsbetrieb unter Einschluss der Energieerzeugung, der E nergieverteilung und Automation typunabhängig ausgestaltet und je nach Antriebsleistung und Aufgabe der einzelnen Mari ne (Navy) Schiffe kombinierbar sind, wobei die Ausrüstungsseg mente vorgefertigt an unterschiedlichen Orten im Schiffskör per installierbar ausgebildet sind.
2. Marine (Navy) SchiffstypenAusrüstungssystem nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Aus rüstungssegmente im Verhältnis zu ihrer Leistung kleine und leichte Propulsionsausrüstungssegmente umfassen, die elektri sche Motoren in HochTemperaturSupraleitungs (HTS)Technik aufweisen, insbesondere Motoren, die mit Flüssigneon oder Flüssigstickstoff direkt oder indirekt gekühlte Läuferwick lungen aufweisen.
3. Marine (Navy) SchiffstypenAusrüstungssystem nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Aus rüstungssegmente im Verhältnis zu ihrer Leistung kleine und leichte Energieerzeugungseinheiten aufweisen, die als VerbrennungskraftmaschinenGeneratorsätze auf Einheitsfunda menten ausgebildet sind.
4. Marine (Navy) SchiffstypenAusrüstungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die VerbrennungskraftmaschinenGeneratorsätze mit Generatoren in HTSTechnik versehen sind, die insbesondere Wicklungen auf weisen, die mit Flüssigneon oder Flüssigstickstoff direkt o der indirekt gekühlt sind.
5. Marine (Navy) SchiffstypenAusrüstungssystem nach Anspruch 2,3 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Mo toren und Generatoren schockfest mit einer äußeren und einer inneren Schockdämpfung ausgebildet sind.
6. Marine (Navy) SchiffstypenAusrüstungssystem nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Mo toren und Generatoren elastisch aufgestellt sind, insbesonde re auf Einheitsfundamenten und zusätzlich ein elastisch mit dem Maschinengehäuse verbundenes StänderLäufersystem aufwei sen, das sich unabhängig von dem Gehäuse bewegen kann, d. h., eine im Gehäuse unabhängig bewegliche Einheit mit eigenen Schockdämpfungselementen bildet.
7. Marine (Navy) SchiffstypenAusrüstungssystem nach Anspruch 1, 2,3, 4,5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ständer der Motoren und Generatoren Luftspaltwicklungen auf weisen.
8. Marine (Navy) SchiffstypenAusrüstungssystem nach einem o der mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiffskörper ein Leitungssystem für flüssigen Stickstoff o der für flüssiges Neon aufweisen, an das HTSKomponenten, wie Motoren, Generatoren und gegebenenfalls Strombegrenzer, ins besondere über Schnellkupplungen, anschließbar sind.
9. Marine (Navy) SchiffstypenAusrüstungssystem nach einem o der mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schiffskörper zumindest eine Luftzerlegungseinheit zur Erzeu gung von flüssigem Stickstoff angeordnet ist, die über Rohr leitungen mit den einzelnen HTSKomponenten im Schiffskörper verbunden ist.
10. Marine (Navy) SchiffstypenAusrüstungssystem nach einem o der mehreren der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die ein zelnen AusrüstungssystemTypschiffe emissionsarm arbeitende, dezentral installierbare, Elektroenergieerzeugungseinheiten aufweisen.
11. Marine (Navy) SchiffstypenAusrüstungssystem nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die ein zelnen AusrüstungssystemSchiffe Verbrennungskraftmaschinen mit einer Abgaseinführung in das Umgebungswasser der Schiffs rümpfe aufweisen.
12. Marine (Navy) SchiffstypenAusrüstungssystem nach einem o der mehreren der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Typ schiffe emissionslos arbeitende Energieversorgungseinheiten, insbesondere in Form von luftatmenden Brennstoffzellen auf weisen, die vorzugsweise ihre Energie in ein DCNetz ein speisen.
13. Marine (Navy) SchiffstypenAusrüstungssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffzellen als PEMBrennstoffzellen ausgebildet sind.
14. Marine (Navy) SchiffstypenAusrüstungssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffzellen als MethanolDirektFuelcells (MDFC) oder MoltenCarbonateFuelcells (MCFC) ausgebildet sind.
15. Marine (Navy) SchiffstypenAusrüstungssystem nach Anspruch 12,13 oder 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die PEM und die MDFCoder MCFCBrennstoffzellen sowie gegebenenfalls andere Brennstoffzellen mit höherer Betriebstemperatur als die PEMBrennstoffzellen einen Energieund Wärmeverbund bil den, in dem sie ihrer unterschiedlichen Dynamik entsprechend Energie bedarfsgerecht erzeugen.
16. Marine (Navy) SchiffstypenAusrüstungssystem nach Anspruch 12,13 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffzellen aus Wasserstoffspeichern versorgt werden, die durch Dieselreformer gefüllt werden.
17. Marine (Navy) SchiffstypenAusrüstungssystem nach einem o der mehreren der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die durch den Betrieb der MLFC oder MDFC und/oder der Dieselre former entstehenden Abgase dem Umgebungswasser der Schiffs rümpfe beigemischt werden.
18. Marine (Navy) SchiffstypenAusrüstungssystem nach einem o der mehreren der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Aus rüstungssystemSchiffe ruderblattlos ausgebildet sind.
19. Marine (Navy) SchiffstypenAusrüstungssystem nach Anspruch 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Aus rüstungssystemSchiffe zur Steuerung Ruderpropeller und/oder Querstrahleinrichtungen (Thruster) aufweisen.
20. Marine (Navy) SchiffstypenAusrüstungssystem nach Anspruch 18 oder 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Aus rüstungssystemSchiffe unabhängig voneinander steuerbare Wa terjets, insbesondere paarweise angeordnet, aufweisen, die eine Kursänderung der Schiffe bewirken können.
21. Marine (Navy) SchiffstypenAusrüstungssystem nach einem o der mehreren der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Aus rüstungssystemSchiffe ACund DCTeilnetze zur Verbindung der einzelnen Energieerzeugungsund Verbrauchereinheiten aufweisen.
22. Marine (Navy) SchiffstypenAusrüstungssystem nach Anspruch 21, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zwischen den Teilnetzen Stromrichter angeordnet sind, die die Teilnet ze miteinander verbinden.
23. Marine (Navy) SchiffstypenAusrüstungssystem nach Anspruch 21 oder 22, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das e lektrische Netzsystem derart aufgebaut ist, dass es DC Teilnetze mit unterschiedlichen Spannungen und/oder AC Teilnetze mit unterschiedlichen Frequenzen und Spannungen aufweist.
24. Marine (Navy) SchiffstypenAusrüstungssystem nach Anspruch 21 oder 22, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zwischen den Brennstoffzellen und den elektrischen Ruderpropellern ein DCNetz vorgesehen ist, das mit einem HTSStrombegrenzer aus gerüstet ist.
25. Marine (Navy) SchifftypenAusrüstungssystem nach Anspruch 21,22, 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Bordnetz in miteinander verbundene Teilnetze unterteilt ist, deren Verbindungen HTSStrombegrenzer und/oder schnelle Halb leiterschalter aufweisen.
26. Marine (Navy) SchiffstypenAusrüstungssystem nach Anspruch 25, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass im Bord netz schnelle Halbleiterschalter angeordnet sind, mit denen einzelne Netzteile oder einzelne Ausrüstungssegmente bei ei nem Treffer in das Versorgungsnetzwerk auf eine Versorgung durch nicht getroffene Teile des Versorgungsnetzwerkes so schnell umgeschaltet werden können, dass kein elektrischer Schaden in den Komponenten oder Ausrüstungssegmenten auf tritt.
27. Marine (Navy) SchiffstypenAusrüstungssystem nach Anspruch 21,22, 23,24, 25 oder 26, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zwischen dem, insbesondere durch eine Gasturbine angetriebenen Genera tor für die Waterjets ein Teilnetz höherer Frequenz angeord net ist, z. B. ein Teilnetz mit bis zu 400 Hz.
28. Marine (Navy) SchiffstypenAusrüstungssystem nach einem o der mehreren der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Aus rüstungssystemTypschiffe ein Automatisierungssystem aufwei sen, das eine Automationszentrale aufweist, die über ein, insbesondere redundant ausgeführtes Bussystem, insbesondere über Glasfaserbusse, mit den einzelnen Schiffsbereichen ver bunden ist.
29. Marine (Navy) SchiffstypenAusrüstungssystem nach Anspruch 28, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Bus system auf ein segmentiertes Netzwerk zugreift, wobei der Bus vorzugsweise redundant ausgelegt ist und das segmentierte Netzwerk der einzelnen Schiffssicherungsbereiche mit der Au tomationszentrale verbindet.
30. Marine (Navy) SchiffstypenAusrüstungssystem nach Anspruch 28 oder 29, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Au tomationszentrale automatisch systemgesteuerte Entscheidungen fällt, wenn schiffssicherungstechnisch zwingende Maßnahmen es erfordern.
31. Marine (Navy) SchiffstypenAusrüstungssystem nach Anspruch 28,29 oder 30, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Au tomationszentrale ein Expertensystem aufweist, das als über geordnete Ebene zur Automation ausgebildet ist und die Anzei ge aller Messwerte, die Darstellung der Anlagenstati und der Schaltungskonstellationen in zusammengefasster, übersichtli cher Form mit Entscheidungsvorschlägen erlaubt.
32. Marine (Navy) SchiffstypenAusrüstungssystem nach Anspruch 29,30 und 31, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Aus rüstungssystemSchiffe ein LifeCycleManagementsystem und Zustandsmonitoringsystem zur Steuerung der Logistik für die AusrüstungssystemSchiffe aufweist.
33. Marine (Navy) SchiffstypenAusrüstungssystem nach einem o der mehreren der Ansprüche 28 bis 32, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass es ein BattleDamageControlsystem aufweist, das in die Automations systeme eingearbeitet ist und eine Darstellung aller Innen räume und ihrer Zustände auf zumindest einem Monitor erlaubt.
34. SchiffstypenAusrüstungssystem für elektrisch angetriebe ne Schiffe unterschiedlicher Größe und Antriebsleistung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Aus rüstungssegmente für Propulsionund Schiffsbetrieb und die damit verbundenen Komponenten, insbesondere nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 32, für Schiffe der Handelsmari ne, für Küstenwachboote, für Zollboote etc. und für seegehen de Yachten einsetzbar ausgebildet sind.
Description:
Beschreibung Marine- (Navy) Schiffstypen-Ausrüstungssystem für elektrisch angetriebene Marine- (Navy) Schiffe unterschiedlicher Größe und Antriebsleistung Die Erfindung betrifft ein Marine- (Navy) Schiffstypen-Ausrüs- tungssystem für elektrisch angetriebene Marine- (Navy) Schiffe unterschiedlicher Größe und Antriebsleistung, bei dem die Ma- rine- (Navy) Schiffe, z. B. Fregatten, Korvetten, Schnellboote, unbemannte Kampfboote oder Versorgungsschiffe (Ausrüstungs- system-Schiffe) einheitliche Ausrüstungssegmente für Propul- sion und Schiffsbetrieb unter Einschluss der Energieerzeu- gung, der Energieverteilung und Automation aufweisen.

Aus der WO 02/057132 A1 ist ein schnelles militärisches Über- wasserschiff bekannt, das den neuzeitlichen Anforderungen an Emissionsarmut und hoher Überlebensfähigkeit im Trefferfall entspricht. Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Schiffstypen- Ausrüstungssystem anzugeben, das auf der Technik des bekann- ten schnellen militärischen Überwasserschiffs aufbaut und da- bei insbesondere für neue Ausrüstungssystem-Schiffstypen eine erhebliche Kostensenkung erlaubt. Darüber hinaus soll auch die Einarbeitungszeit des technischen Personals bei diesen Ausrüstungssystem-Schiffstypen auf ein Minimum verkürzt und die Logistik vereinfacht werden.

Die Aufgabe wird im wesentlichen dadurch gelöst, dass die er- findungsgemäßen Schiffe über die Ausrüstungssystem-Typen "Fregatte und"KorvetteM hinaus auf kleinere Ausrüstungssys- tem-Schiffstypen erstreckt werden, wobei für die einzelnen Marineschiffstypen Schiffskörper vorgesehen sind, die typab- hängig, d. h. größen-und aufgabenspezifisch ausgebildet sind, während die Ausrüstungssegmente für Propulsion und Schiffsbe- trieb unter Einschluss der Energieerzeugung, der Energiever- teilung und Automation im Prinzip typunabhängig ausgestaltet und je nach Antriebsleistung und Aufgabe der einzelnen Mari-

ne- (Navy) Schiffe kombinierbar sind, wobei die Ausrüstungsseg- mente vorgefertigt an unterschiedlichen Orten im Schiffskör- per installierbar ausgebildet sind, gegebenenfalls in Anpas- sung an den speziellen Schiffstyp durch Vereinfachung oder Verkleinerung. So ist es möglich, in größeren Stückzahlen produzierte, modernste Ausrüstungssegmente für unterschiedli- che neue Schiffstypen einzusetzen. Die Serien in der Herstel- lung werden entsprechend vergrößert, der Entwicklungskosten- anteil verringert und auch die Wartung, Ersatzteilhaltung, Bereitstellung von Austauschausrüstungssegmenten etc. wird entsprechend kostengünstiger. Ermöglicht wird dies durch die erfindungsgemäße typunabhängige Ausbildung und Kombinierbar- keit der einzelnen Ausrüstungssegmente, um die erforderliche Gesamtantriebsleistung für die Fahrt bis zur Marschgeschwin- digkeit und für das Erreichen der Gefechtsgeschwindigkeit bzw. der Höchstgeschwindigkeit bereitzustellen.

Von besonderem Vorteil ist es für den Systemgedanken, wenn die Ausrüstungssegmente im Verhältnis zu ihrer Leistung klein und leicht ausgebildet sind und dafür elektrische Einrichtun- gen in Hoch-Temperatur-Supraleitungs-Technik aufweisen. Diese Einrichtungen können sowohl Motoren als auch Generatoren oder Strombegrenzer für das im Schiff notwendige Energieversor- gungsnetzwerk sein. Durch die sehr vorteilhafte Verwendung von Komponenten, die in HTS-Technik ausgebildet sind, werden die Gewichte und der Platzbedarf der einzelnen Ausrüstungs- segmente für die Energieerzeugung und die Propulsion sowie für die für eine sichere Energieversorgung notwendigen Schalteinrichtungen so weit verkleinert, dass eine sozusagen beliebige Kombinierbarkeit im Schiff und eine Installation an dem jeweils günstigsten Ort im Schiff möglich ist. Es ist da- bei vorteilhaft möglich, jeden gebildeten Schiffssicherungs- bereich sowohl mit autonom arbeitenden Propulsions-, als auch mit dazu passenden Energieerzeugungseinrichtungen auszurüs- ten, so dass sich Ausrüstungssystem-Typschiffe ergeben, die auch nach Treffern und den sich dadurch ergebenden Ausfällen in einem Schiffssicherungsbereich, auch Mittschiffs oder Ach-

tern, durch größere Flugkörper oder durch Torpedos, noch re- aktionsfähig sind und sich zumindest vom Ort der Trefferauf- nahme entfernen können.

Während es für die Waffensystemteile und die navigatorische Ausrüstung von Marine- (Navy) Schiffen schon lange üblich ist, schiffstypenunabhängige Ausrüstungssegmente einzusetzen, galt dies bisher als für die Propulsionsausrüstungssegmente und die Ausrüstungssegmente für den Schiffsbetrieb sowie für die Energieerzeugung, die Energieverteilung und zum Teil auch für die Automation als nicht möglich. Diese Segmente waren bisher so ausgebildet, dass sie speziell auf jede Schiffsgröße abge- stimmt wurden und dass das jeweilige Schiff auf diese Segmen- te hin ausgelegt wurde. Sonst stimmten der Trimm, das Manöv- rier-und das allgemeine Seeverhalten etc. nicht. Mit den er- findungsgemäßen modernen, neuen, kleinen und miteinander kom- binierbaren Ausrüstungssegmenten hat sich jedoch erstaunli- cherweise herausgestellt, dass auch die schlank gebauten Kriegsschiffe mit ihrem hohen Platzbedarf unter Deck mit ein- heitlichen Ausrüstungssegmenten für die Propulsion und den Schiffsbetrieb unter Einschluss der Energieerzeugung, der E- nergieverteilung und Automation vorteilhaft unter Sicher- heitserhöhung ausrüstbar sind, ohne dass Abstriche in Bezug auf die Seetüchtigkeit, die Manövrierbarkeit, die Einsatz- higkeit etc. gemacht werden müssen. Dabei ist insbesondere die Ausführung der entsprechenden Ausrüstungssegmente in HTS- Technik maßgeblich, die-wie sich bei genauer Betrachtung der auszurüstenden Schiffe gezeigt hat-eine Ausrüstung von Marine- (Navy) Schiffen mit einheitlichen Ausrüstungssegmenten auch bei unterschiedlichen Schiffsgrößen, für unterschiedli- che Aufgaben etc. ermöglichen.

Erfindungsgemäß ergibt sich die Bereitstellung von elektri- schen Ausrüstungssegmenten für Propulsion und Schiffsbetrieb unter Einschluss der Energieerzeugung,-verteilung und Auto- mation, wie z. B. Brennstoffzellenanlagen, Gasturbinengenera- torsätzen, Dieselmotorgeneratorsätzen, Ruderpropelleran-

triebssystemen, Waterjet-Antriebssystemen, Inbord-Antriebs- systemen, Energieverteilungssystemen in Mittelspannung und/oder Niederspannung AC-und/oder DC-Ausführung sowie von Automationssystemen, die modular einsetzbar und dabei mitein- ander kombinierbar sind, damit sie in ein Schiffstypen-Aus- rüstungssystem für Schiffe von unterschiedlicher Größe und Leistung integrierbar sind und somit verschiedenen nationalen Marinen eine optimale Konfiguration ihrer Überwasser- (Navy) Marineschiffe ermöglichen. Diese Ausrüstungssegmente sind auch für zivile Schiffe verwendbar, insbesondere für Schiffe mit hoheitlichen Aufgaben oder für Superyachten er- gibt sich eine besondere Eignung.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Aus- rüstungssegmente im Verhältnis zu ihrer Leistung kleine und leichte Propulsionsausrüstungssegmente umfassen, die elektri- sche Motoren in Hoch-Temperatur-Supraleitungs- (HTS) Technik aufweisen, insbesondere elektrische Motoren mit mit Flüssig- neon oder Flüssigstickstoff direkt oder indirekt gekühlten Läuferwicklungen. Durch die Verwendung von Motoren in Hoch- Temperatur-Supraleitungs- (HTS) Technik können die bei Schiffs- antrieben auftretenden erheblichen Gewichts-und Volumenprob- leme elegant gelöst werden. So ist es beispielsweise möglich, elektrische Ruderpropeller im Leistungsbereich zwischen 5 und 8 Megawatt mit weniger als einem Drittel des Gewichts konven- tioneller Motoren bzw. kompletter Ruderpropeller auszuführen.

Gleichzeitig kann ein besseres elektromagnetisches und Ge- räuschverhalten erreicht werden. Dies bedeutet, dass die Aus- rüstungssystem-Schiffe, insoweit wie sie mit elektrischen Ru- derpropellerantrieben (PODS) ausgerüstet sind, von Unterwas- serfahrzeugen schlechter detektierbar sind als Marine- (Navy) Schiffe mit herkömmlichen Antrieben.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ausrüstungssegmente im Verhältnis zu ihrer Leistung klei- ne und leichte Energieerzeugungseinheiten aufweisen, die als Verbrennungskraftmaschinen-Generatorsätze auf Einheitsfunda-

menten ausgebildet sind, wobei die Verbrennungskraftmaschi- nen-Generatorsätze mit Generatoren in HTS-Technik versehen sind, die insbesondere Wicklungen aufweisen, die mit Flüssig- neon oder Flüssigstickstoff direkt oder indirekt gekühlt sind. Die Verbrennungskraftmaschinen-Generatorsätze werden bei den Ausrüstungssystem-Schiffen insbesondere für den An- trieb von Waterjets verwendet oder aber für Inbordmotoren.

Auch hier gilt, dass der Platzbedarf und die Gewichte beson- ders gering sind, so dass beispielsweise ein Waterjetantrieb in dem Doppelboden unmittelbar vor den Waterjets angeordnet werden kann. Gleichzeitig gilt auch hier, dass die Detektier- barkeit gegenüber herkömmlichen elektrischen Maschinen ver- ringert wird.

In Ausgestaltung der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, dass die Motoren und Generatoren schockfest mit einer äußeren und einer inneren Schockdämpfung ausgebildet sind, wobei die äu- ßere Schockdämpfung darin besteht, dass die Motoren und Gene- ratoren elastisch aufgestellt sind, insbesondere auf Stan- dardfundamenten und dass zusätzlich ein elastisch mit dem Ma- schinengehäuse verbundenes Ständer-Läufer-System vorhanden ist, das sich unabhängig von dem Gehäuse bewegen kann, d. h. eine im Gehäuse unabhängig bewegliche Einheit mit eigenen Schockdämpfungselementen bildet. Durch diese Ausbildung eines Schockdämpfungssystems für die rotierenden elektrischen Kom- ponenten der Ausrüstungssystem-Schiffe ergibt sich eine we- sentliche Erhöhung der Schockfestigkeit gegenüber nur auf schockgedämpften Fundamenten aufgestellten elektrischen Ma- schinen. Insbesondere das Ständer-Läufer-System, das sich un- abhängig von dem Gehäuse bewegen kann, erhöht die Schockfes- tigkeit ganz erheblich. Ein Anschlagen der rotierenden Teile an die feststehenden Teile auch bei Treffern in unmittelbarer Nähe erfolgt nicht mehr, so dass die elektrischen Maschinen auch nach einem Nahtreffer unbeschädigt weiterlaufen können.

Die Schockfestigkeit wird auch noch dadurch weiter erhöht, dass erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass die Ständer der Mo- toren und Generatoren Luftspaltwicklungen aufweisen. Luft-

spaltwicklungen erlauben sehr große Luftspalte bis zu 50 mm, so dass hier ein zusätzlicher Sicherheitsabstand zwischen den rotierenden und den feststehenden Teilen der elektrischen Mo- toren und Generatoren vorgesehen werden kann. Es ist dabei besonders vorteilhaft möglich, in dem gebildeten großen Luft- spalt das Gehäuse einen Kryostaten unterzubringen, so dass sich so erfindungsgemäß die Möglichkeit ergibt, einen Läufer in Hoch-Temperatur-Supraleitungstechnik schockgedämpft unter- zubringen. Da Luftspaltwicklungen es erlauben, Ständer und Läufer bei noch gutem Wirkungsgrad eisenzahnlos auszubilden, wird auch gleichzeitig das elektromagnetische Verhalten und Geräuschverhalten der elektrischen Maschinen verbessert. Ins- gesamt ergibt sich also eine für die Ausrüstungssystem- Schiffe besonders geeignete, vorteilhafte elektrische Moto- ren-oder Generatorenausführung.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schiffskörper ein Leitungssystem für flüssiges Neon oder flüssigen Stickstoff aufweisen, an das HTS-Komponenten, wie Motoren, Generatoren und Strombegrenzer, insbesondere über Schnellkupplungen, anschließbar sind und dass im Schiffskör- per zumindest eine Luftzerlegungseinheit für die Erzeugung von flüssigem Stickstoff oder eine Speichereinheit für flüs- siges Neon angeordnet ist, die über Rohrleitungen mit den einzelnen HTS-Komponenten im Schiffskörper verbunden ist. So ist es möglich, Kühlmittelverluste in oder an den einzelnen HTS-Komponenten auszugleichen und die einzelnen HTS-Komponen- ten sicher arbeitsfähig zu erhalten. Die Verwendung von Schnellkupplungen erlaubt dabei eine schnelle Auswechslung von getroffenen Komponenten durch Reserveeinheiten. Die bis- her nur schlecht mögliche Auswechselung auf hoher See ist ja durch die kleine und leichte Ausführung der HTS-Komponenten ohne weiteres möglich. Dies gilt auch, wenn eine dezentrale Kühlmittelversorgung gewählt wird.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die einzelnen Typschiffe emissionsarm arbeitende, dezentral

installierbare, Elektroenergieerzeugungseinheiten aufweisen, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die einzelnen Ausrüs- tungssystem-Schiffe Verbrennungskraftmaschinen mit einer Ab- gaseinführung in das Umgebungswasser der Schiffsrümpfe auf- weisen. So ergibt sich eine insgesamt emissionsarm arbeitende Ausführung eines Ausrüstungssystem-Schiffs, wobei vorteil- hafterweise auch weitere, leicht detektierbare Abgasströme, wie die warme Luft aus Klimaanlagen oder die Abgase von Re- formern zur Erzeugung von Wasserstoff mit in die Abgaseinfüh- rungssysteme für Abgase in das Umgebungswasser der Schiffs- rümpfe einbezogen werden.

Es ist weiterhin vorgesehen, dass die Ausrüstungssystem- Typschiffe emissionslos arbeitende Energieversorgungseinhei- ten, insbesondere in Form von luftatmenden Brennstoffzellen aufweisen, die vorzugsweise ihre Energie in ein DC-Netz ein- speisen. Durch die Verwendung von luftatmenden Brennstoffzel- len erübrigt sich die Mitführung von reinem Sauerstoff zum Betrieb der Brennstoffzellen, so dass sich eine erhebliche Vereinfachung in der Versorgung der Brennstoffzellen mit Re- aktionsgasen ergibt. An Bord der Ausrüstungssystem-Schiffe müssen sich lediglich Wasserstoffspeicher befinden oder Re- former, die aus einem flüssigen Kohlenwasserstoff Wasserstoff erzeugen. Da derartige Reformer in mannigfaltiger Ausgestal- tung bekannt sind, steht insgesamt ein emissionslos arbeiten- des Propulsionssystem für die Ausrüstungssystem-Typschiffe zur Verfügung, das ohne weiteres einsetzbar ist. Während bei den Propulsionskomponenten, wie Motoren und Generatoren, bis- her vorwiegend Prototypen existieren, die auch schon längere Erprobungszeiten hinter sich haben, handelt es sich bei den emissionslos arbeitenden Energieversorgungseinheiten um eine bereits erprobte Technik, die z. B. im Bereich der U-Boote zum Einsatz kommt.

In Ausgestaltung der Erfindung ist dabei vorgesehen, dass die Brennstoffzellen als PEM-Brennstoffzellen ausgebildet sind o- der dass'sie als Methanol-Direkt-Fuelcells (MDFC) oder Mol-

ten-Carbonate-Fuelcells (MCFC) ausgebildet sind. Besonders vorteilhaft ist dabei aus betriebstechnischen und aus Kosten- gründen, wenn PEM-Zellen und Brennstoffzellen mit höherer Betriebstemperatur einen Energie-und Wärmeverbund bilden, in dem sie ihrer unterschiedlichen Dynamik entsprechend Energie bedarfsgerecht erzeugen. Es ist dabei beispielsweise vorgese- hen, dass die PEM-Zellen den hochdynamischen Anteil des Ener- gieverbrauchs übernehmen und die Brennstoffzellen mit höherer Temperatur den Grundlastbetrieb. So ergeben sich erhebliche Kostenvorteile, da die PEM-Brennstoffzellen wegen ihres hohen Katalysatoranteils und ihrer ebenfalls kostenintensiven Memb- ranen und der damit verbundenen einzelnen Komponenten sehr kostspielig sind. Dies trifft für die Brennstoffzellen höhe- rer Temperatur nicht entsprechend zu, so dass sich ein insge- samt kostengünstigeres und nur relativ mehr Gewicht und Raum einnehmendes System bilden lässt. Erfindungsgemäß werden die durch den Betrieb der Brennstoffzellen höherer Temperatur und/oder der Dieselreformer entstehenden Abgase dem Umge- bungswasser der Schiffsrümpfe beigemischt. Durch Infrarotde- tektoren sind ja nicht nur Abgasfahnen, sondern auch russ- freie Abgasströme aufgrund der auftretenden Temperaturdiffe- renzen detektierbar. Durch die Einleitung aller Wärmeströme in das Umgebungswasser wird deren Detektierbarkeit erheblich erschwert, bzw. ist horizontal nicht mehr möglich. Lediglich eine Ortung des erwärmten Heckwassers eines erfindungsgemäßen Ausrüstungssystem-Typschiffes ist noch durch höchst empfind- liche Satelliten möglich. Deren Umlaufzeit ist jedoch nicht so gering, dass nicht zwischen einem Detektionsereignis und dem nächsten eine erhebliche Veränderung des Schiffsorts stattgefunden haben kann. Der Ort, an dem sich ein System- schiff aufhält, ist daher durch Infrarotdetektoren nur noch sehr sporadisch ermittelbar.

In weiterer Ausgestaltung der ruderblattlosen Ausbildung der Ausrüstungssystem-Schiffe ist vorgesehen, dass sie unabhängig voneinander steuerbare Waterjets, insbesondere paarweise an- geordnete Waterjets aufweisen. So ist eine Kursänderung der

Ausrüstungssystem-Schiffe auch noch möglich, wenn einmal un- wahrscheinlicherweise sowohl die Thruster als auch die Ruder- propeller ausfallen sollten. Die Ausrüstungssystem-Schiffe sind also noch manövrierfähig, wenn von den drei Schiffsiche- rungsbereichen Bug, Heck, Mittelschiff zwei getroffen sind.

Entsprechend werden auch die einzelnen Energieerzeugungsag- gregate im Schiff verteilt, damit die jeweils noch funktions- fähigen Vortriebs-und Steuerkomponenten mit Energie versorgt werden können.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ausrüstungssystem-Schiffe AC-und DC-Teilnetze zur Ver- bindung der einzelnen Energieerzeugungs-und-verbraucher- einheiten aufweisen. Durch die Verbindung von AC-und DC- Teilnetzen in den Ausrüstungssystem-Schiffen ist es möglich, die unterschiedlichen Energieerzeuger-und-verbraucher, die sich an Bord der Ausrüstungssystem-Schiffe befinden, jeweils anforderungsgerecht und somit optimiert elektrisch miteinan- der zu verbinden. Es ist dabei vorteilhaft vorgesehen, dass zwischen den Teilnetzen Stromrichter angeordnet sind, die die Teilnetze miteinander verbinden. So können die Teilnetze un- terschiedliche Spannungen und im Fall der AC-Teilnetze auch unterschiedliche Frequenzen aufweisen. Des weiteren ist es möglich, sie auf die unterschiedlichen Ströme auszulegen, die in ihnen zu den Verbrauchern fließen sollen.

In besonderer Ausgestaltung ist dabei vorgesehen, dass zwi- schen den Brennstoffzellen und den elektrischen Ruderpropel- lern ein DC-Netz vorgesehen ist, das mit einem HTS-Strombe- grenzer ausgerüstet ist. Die elektrischen Ruderpropeller sind erfindungsgemäß die Hauptverbraucher von DC-Energie, die Brennstoffzellen die Hauptenergieerzeuger für den normalen Betrieb. Durch einen HTS-Strombegrenzer können Kurzschlüsse, z. B. durch einen Treffer hervorgerufen, aber auch durch einen Isolationsfehler, sicher beherrscht werden, ohne dass es zu einem Lichtbogen im Schiff kommt, der nur durch große Schal- ter abgeschaltet werden kann. Bei dem Einsatz von mechani-

schen DC-Schaltern ist es nachteilig, dass diese einen Aus- blasraum benötigen, aus dem im Betätigungsfall giftige Gase ausströmen. Dies kann zu einer erheblichen gesundheitlichen Beeinträchtigung von in der Nähe befindlichen Personen führen und ist durch den Einsatz von HTS-Strombegrenzern mit Sicher- heit ausgeschlossen. HTS-Strombegrenzer sind ebenso wie die HTS-Motoren und-Generatoren in einem fortgeschrittenen Ent- wicklungsstadium und können bereits produziert und eingesetzt werden.

HTS-Strombegrenzer werden vorteilhaft auch zwischen den ein- zelnen Teilnetzen eingesetzt, insbesondere zwischen DC- Teilnetzen, um eine problemlose Trennung der einzelnen Netze voneinander zu ermöglichen. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass HTS-Strombegrenzer bereits in einer Ausführung mit Flüs- sigstickstoffkühlung zur Verfügung stehen, hier also auch schon jetzt nicht auf das teure und in Speichern mitzuführen- de flüssige Neon zurückzugreifen ist. Durch die Verwendung von HTS-Strombegrenzern kann erfindungsgemäß vorteilhaft ein Energieversorgungssystem für Ausrüstungssystem-Typschiffe ge- bildet werden, das in bisher unbekannter Weise sicher und da- bei variabel ausgestaltet werden kann.

In einer besonderen Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen dem, insbesondere durch eine Gasturbine ange- triebenen, Generator für die Waterjets ein Teilnetz höherer Frequenz, z. B. bis 400 Hz, angeordnet ist. Durch die Verwen- dung eines Teilnetzes höherer Frequenz zur Versorgung der Wa- terjets mit Elektroenergie können sehr vorteilhafterweise kleinere Generatoren als bisher üblich eingesetzt werden, wo- bei zwischen den Generatoren und den schnelllaufenden Gastur- binen auch kleinere Getriebe möglich sind. Insgesamt ergibt sich durch die höhere Frequenz eines Waterjet-Versorgungs- teilnetzes, dass die Gasturbinen-Generatoreinheit zur Versor- gung der Waterjets mit Elektroenergie auch in MW-Größe so klein ausgeführt werden kann, dass sich diese im Doppelboden eines Systemschiffs befinden kann. Von besonderem Vorteil ist

die Verwendung von Teilnetzen höherer Frequenz bei kleineren Schiffen, da hier das Gewichtsproblem und das Platzproblem noch gravierender ist als bei größeren Einheiten. Auch hier wird also vorteilhaft mit Teilnetzen unterschiedlicher Span- nungen und Frequenzen gearbeitet.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Typschiffe ein Automatisierungssystem aufweisen, das eine Automationszentrale aufweist, die über ein, insbesondere re- dundant ausgeführtes, Bussystem, insbesondere über Glasfaser- busse mit den einzelnen Schiffsbereichen verbunden ist. Das Bussystem ist vorteilhafterweise erfindungsgemäß als segmen- tiertes Netzwerk ausgebildet, wobei der Bus selbst vorzugs- weise redundant ausgelegt ist und das segmentierte Netzwerk die einzelnen Schiffssicherungsbereiche redundant mit der Zentrale verbindet. So ergibt sich ein Höchstmaß von Übertra- gungssicherheit, das der Zentrale auch nach schweren Treffern erlaubt, noch auf die einzelnen Schiffssicherungsbereiche zu- zugreifen.

Die Zentrale selbst ist vorteilhaft ganz oder teilautomatisch arbeitend ausgebildet und derart aufgebaut, dass in ihr auch systemgesteuerte Entscheidungen gefällt werden können. Übli- cherweise stellt die Zentrale lediglich der Schiffsführung Informationen für ihre Entscheidungen zur Verfügung. Bei Treffern in die Zentrale oder bei sonstigen schwerwiegenden Störungen des Schiffsbetriebs ist es jedoch manchmal erfor- derlich, dass das Schiff ohne menschliche Entscheidungen zu- nächst automatisiert weiterläuft. Dies ist erfindungsgemäß vorgesehen.

Für den üblichen Betrieb ist vorgesehen, dass die Zentrale ein Beratersystem aufweist, das als übergeordnete Ebene zur Automation ausgebildet ist und die Anzeige aller Messwerte, die Darstellung der Anlagenstati und der Schaltungskonstella- tionen erlaubt. So ist sichergestellt, dass üblicherweise ei- ne von einem menschlichen Bediener gefällte Entscheidung zur

Verfügung steht, dies ist besonders im Gefechtsfall wichtig, da auch das beste Expertensystem nicht alle Gefechtslagen vorhersehen kann. Der Regelfall wird also die bedienergeführ- te Schiffsführung sein, wobei das Automationssystem Entschei- dungshilfen bis hin zu Manövervorschlägen gibt.

Die Ausrüstungssystem-Schiffe sind vorteilhaft weiterhin mit einem LifeCycle-Managementsystem und Zustandsmonitoringsystem zur Steuerung der Logistik ausgerüstet. So kann von dem Sys- temgedanken besonders günstig Gebrauch gemacht werden. Durch die Einheitlichkeit der einzelnen im Schiff vorhandenen Kom- ponenten ist es möglich, einen schnellen Austausch von Kompo- nenten vorzusehen, die am Ende ihres Lebenszyklus angekommen sind oder die eine Beschädigung aufweisen. Die in großer Zahl hergestellten und zentral oder auch dezentral gelagerten Kom- ponenten können dann schnell zum Ausrüstungssystem-Schiff ge- bracht und dort ausgetauscht werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ausrüstungssystem-Schiffe ein einheitliches Battle- Damage-Controlsystem aufweisen, das in die Automatisierungs- systeme eingearbeitet ist und auch eine Darstellung aller In- nenräume und ihrer Zustände auf zumindest einem Monitor er- laubt. So kann vorteilhaft ein Betrieb der Ausrüstungssystem- Schiffe mit wesentlich verringerten Mannschaften erfolgen, da Lecksuchtrupps oder Schadenssuchtrupps weitestgehend über- flüssig werden. Das Battle-Damage-Controlsystem ist in der Lage, alle Schäden am Schiff und im Schiff zu melden und auf der Brücke darzustellen. Gegenmaßnahmen können automatisch eingeleitet oder nach Anweisung ausgeführt werden. Auch hier- bei kann vorteilhaft ein Expertensystem eingesetzt werden.

Die erfindungsgemäßen Ausrüstungssystem-Schiffe sind erfin- dungsgemäß in der Lage entweder automatisch systemgesteuerte Entscheidungen vorzunehmen, wenn die Sicherheitslage es er- fordert, oder zumindest Entscheidungsvorlagen für den Bedie- ner anzugeben, die er annehmen oder verwerfen kann. Die Auto-

mation als Basis für die Entscheidungen ermittelt Prozessda- tenmesswerte, Anlagenstati, Schaltungskonstellationen und kann sie darstellen und aus dieser Menge der Prozessdaten entwickelt ein Decision Support System/Expertensystem einen Entscheidungsvorschlag, der dem Bediener die aufbereitete La- ge präsentiert, so dass er auf der Basis des vorliegenden Schiffszustandes entscheiden kann. Er kann dabei die Ent- scheidungsvorlagen des Systems akzeptieren oder aufgrund der taktischen Lage z. B. verwerfen. So kann im Extremfall z. B. ein Verlust von Kühlmittel in den HTS-Komponenten akzeptiert werden, auch wenn nach einiger Zeit gravierende Schäden zu erwarten sind.

Im Rahmen des Battle-Damage-Controlsystems werden die Zustän- de der Innenräume und auch die Situation auf dem Oberdeck aufbereitet dargestellt und auch auf unterschiedliche Ein- gangskanäle im Schiff verteilt, so dass sich der Entscheider nicht auf der Brücke befinden muss. Er kann sich erfindungs- gemäß an unterschiedlichen Stellen des Systemschiffs in das Automations-und Battle-Damage-Controlsystem einklinken und auch, z. B. vom Heck aus, das Schiff führen.

Für die Ausrüstungssystem-Schiffe sind Energieerzeugungs-und Propulsionsausrüstungssegmente unterschiedlicher Leistung vorgesehen, so z. B. 7 Megawatt Leichtgewichtsruderpropeller mit HTS-Motoren sowie 7 Megawatt Waterjets mit HTS-Antriebs- motor für eine Verwendung in Fregatten, Korvetten und einem Schnellboot, sowie ein leicht gedrosselter Waterjet mit HTS- Antriebsmotor zur Verwendung in einem unbemannten Kampfboot.

Dazu kommen z. B. Gasturbinen/Dieselmotor-HTS-Generatoren- aggregate unterschiedlicher Leistung und mit Fundamenten für unterschiedliche Einsatzorte in den Ausrüstungssystem- Schiffen mit Leistungen von 1 Megawatt, 2 Megawatt, 4 Mega- watt und 16 Megawatt. Diese Ausrüstungssegmente können sowohl in Fregatten als auch in Korvetten, Schnellbooten und im un- bemannten Kampfboot eingesetzt werden. Die Brennstoffzellen- module für die Brennstoffzellenanlagen können aufgrund ihrer

prinzipiellen Modularität unterschiedliche Größen haben, so dass lediglich die einzelnen Module z. B. 30 bis 40 KW oder 120 bis 150 KW standardisiert sind. Des weiteren werden stan- dardisierte Energieverteilungs-und Bordstromversorgungsseg- mente verwendet, die in ihren Grundteilen für Fregatten, Kor- vetten, Schnellboote und Kampfboote gleich sind. Lediglich ihre Leitungslängen etc. sind unterschiedlich. Die Automation für die Ausrüstungssystem-Schiffe ist im Prinzip für alle Schiffe gleich, es versteht sich jedoch, dass aufgabengerecht andere Sensoriken gewählt und andere Darstellungen verwendet werden können.

Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert, aus denen, ebenso wie aus den Unteransprüchen, weitere Ein- zelheiten, auch erfinderischer Natur, zu ersehen sind.

Im Einzelnen zeigen : FIGUR 1 Ausrüstungssystem-Typschiffe unterschiedlicher Grö- ße und Ausführung ; FIGUR 2 ein Größenvergleich zwischen einem konventionellen Generator und einem HTS-Generator ; FIGUR 3 einen Anordnungsvergleich für einen Waterjet mit HTS-Motor und einem konventionellen Motor ; FIGUR 4 eine schematische Schnittdarstellung eines HTS- Strombegrenzers mit Hilfsaggregaten für eine dezen- trale Kältemittelerzeugung ; FIGUR 5 den prinzipiellen Aufbau einer luftatmenden Brenn- stoffzellenanlage ; FIGUR 6 den prinzipiellen Aufbau eines Ausrüstungssystem- Schiff-Fahrnetzes ; FIGUR 7 den prinzipiellen Aufbau eines Automationssystems für eine Fregatte ; FIGUR 8 den prinzipiellen Aufbau eines Automationssystems für eine Korvette ; FIGUR 9 den prinzipiellen Aufbau eines Automationssystems für ein Schnellboot ;

FIGUR 10 den prinzipiellen Aufbau eines Automationssystems für ein großes unbemanntes Kampfboot und FIGUR 11 den prinzipiellen Aufbau eines Automationssystems für ein kleines unbemanntes Kampfboot.

In FIGUR 1 bezeichnet 1 eine Fregatte in Ausrüstungssystem- Schiffausführung. Eine derartige Fregatte hat beispielsweise eine Typverdrängung von 5000 bis 6000 t, ihre Geschwindigkeit ist größer als 30 kn und sie besitzt als Antrieb zwei 7 Mega- watt elektrische Ruderpropeller und zwei Twin-Waterjets von je 14 Megawatt, dazu gegebenenfalls einen Thruster im Bug.

Die elektrische Energie wird beispielsweise durch zwei 16 Me- gawatt Generatoren und vier 4,5 Megawatt Brennstoffzellenan- lagen erzeugt.

Mit 2 ist eine Korvette als Ausrüstungssystem-Schiff gezeigt.

Diese hat beispielsweise eine Typverdrängung von ca. 2000 t, ihre Geschwindigkeit ist größer als 36 kn. Sie wird z. B. an- getrieben durch einen 7 Megawatt elektrischen Ruderpropeller und zwei 14 Megawatt Twin-Waterjets. Sie hat zwei Generatoren von je 16 Megawatt sowie eine Brennstoffzellenanlage von zweimal 4,5 Megawatt.

3 bezeichnet ein Schnellboot als Ausrüstungssystem-Schiff.

Dieses hat eine Wasserverdrängung von ca. 400 t, seine Ge- schwindigkeit ist größer als 40 kn. Es besitzt z. B. einen Ru- derthruster von 0,25 Megawatt und einen Twin-Waterjet von 14 Megawatt. Die Generatorleistung beträgt 16 Megawatt. Die Leistung der Brennstoffzellenanlage beträgt zweimal 0,5 Mega- watt.

Mit 4 ist ein unbemanntes Kampfboot bezeichnet, das eine Typ- verdrängung zwischen 75 und 200 t aufweist und dessen Ge- schwindigkeit größer als die Geschwindigkeit des Schnellboo- tes ist. Es besitzt z. B. im Heck einen Pumpjet als Ruder- thruster und weist einen Waterjet von einer Leistung zwischen 5 und 10 Megawatt auf. Die Generatorleistung beträgt zwischen

4 und 8 Megawatt. Die Brennstoffzellenanlage leistet zwischen 2 und 4 Megawatt. Derartige unbemannte Kampfboote werden die Kriegführung der Zukunft mehr und mehr beeinflussen, da sie sowohl mit Raketen als auch mit Torpedos ausgerüstet Angriffe fahren können, ohne dass eigene Verluste an Menschenleben zu befürchten sind. Da sie unbemannt sind, können sie auch län- gere Zeit versteckt liegend als Beobachter dienen, die erst aktiv werden, wenn sich eine Gefahrenlage abzeichnet. Insge- samt ergibt sich durch die neuen Ausrüstungssystem-Schiffe die Möglichkeit einer deutlich besseren, moderneren See- kriegsführung als bisher.

In FIGUR 2 bezeichnet 5 die Größe eines herkömmlichen Genera- tors mit einer Leistung von 16 Megawatt und 3600 Umdrehun- gen/min. Mit 6 ist die Größe eines HTS-Generators gleicher Leistung und gleicher Umdrehungszahl bezeichnet. Zusätzlich sind in FIGUR 2 die Außenmaße der jeweiligen Aggregate einge- zeichnet. Wie sich ergibt ist es möglich, den HTS-Generator erheblich kleiner und leichter zu bauen als den konventionel- len Generator. Entsprechende Generatoren befinden sich in der Langzeit-Erprobung.

In FIGUR 3 bezeichnet 7 einen Waterjet und 8 einen HTS-Motor, der als Direktantrieb eingesetzt wird. Im Vergleich bezeich- net 9 die Größe eines konventionellen Motors als Direktan- trieb und 10 einen konventionellen Motor mit einem regelmäßig benötigten Getriebe. Mit 11 ist die Außenhaut des Schiffes bezeichnet und wie sich ergibt, ist es durch den kleinbauen- den HTS-Motor möglich, diesen wesentlich näher an den Water- jet heranzurücken, so dass sich auch eine kurze Antriebswelle ergibt. Insgesamt baut die Einheit Motor-Waterjet um we- sentlich kleiner, so dass eine Anordnung in dem Doppelboden einer Fregatte oder einer Korvette möglich ist. Dies eröffnet völlig neue, vorteilhafte Möglichkeiten für die Gestaltung des Mittelteils einer Fregatte oder einer Korvette.

In FIGUR 4 ist ein HTS-Strombegrenzersystem 12 gezeigt, das als stand alone-System ausgebildet ist. Das Strombegrenzer- system 12 enthält als wesentliche Komponenten den Kryostaten 13 mit den in den Kryostaten 13 eingehängten Strombegrenzer- modulen, auf denen in der Regel HTS-Leiter als flache Mäan- derleiter angeordnet sind. Zu den Strombegrenzermodulen, die hierdurch gebildet werden, führen die Sammelschienen 16, die jeweils mit den aufzutrennenden Teilnetzen verbunden sind.

Die Kühlung der Flüssigkeit im Kryostaten, z. B. flüssiger Stickstoff, erfolgt über den Kaltkopf 15, der aus dem Ver- dichter 17 mit Kältemittel versorgt wird. 18 bezeichnet eine Einheit mit Auswertegeräten, von denen auch Signale zu einem Schalter gehen, der nach dem Ansprechen des Strombegrenzers die einzelnen Stromkreise endgültig trennt. In den Verdichter führt eine Wasserleitung zur Rückkühlung. Anstelle des Ver- dichters kann der Kaltkopf auch an eine Sammelleitung ange- schlossen werden. Dann handelt es sich nicht mehr um ein stand alone-Gerät, sondern um ein in einen Kühlmittelkreis- lauf einbezogenes Gerät.

Ebenso wie die Strombegrenzermodule in dem Kryostaten werden im Prinzip auch mit HTS-Wicklungen Transformatoren betrieben, die zwischen AC-Netzen unterschiedlicher Spannung an Bord der Ausrüstungssystem-Schiffe eingesetzt werden können und beson- ders geringe Verluste aufweisen. Insgesamt ergibt sich durch den Einsatz von HTS-Komponenten, wie Motoren und Generatoren sowie gegebenenfalls Transformatoren eine erhebliche Verklei- nerung des Komponenten einer bestimmten zu installierenden Leistung. Ein weiterer wesentlicher Vorteil neben der Ge- wichts-und Platzreduktion durch die HTS-Ausrüstungssegmente ! In FIGUR 5 sind die Brennstoffzellenblöcke mit 19 bezeichnet.

Sie bestehen aus zeichnerisch angedeuteten einzelnen Modulen, die in Reihe geschaltet werden. Der Wasserstoff wird den Mo- dulen ohne Energieverbrauch zugeführt, während die Verdich- termotoren für die Oxidationsluft, es handelt sich ja erfin- dungsgemäß um luftatmende Brennstoffzellen, die mit 20 be-

zeichnet sind, Antriebsenergie benötigen. Die Verdichtermoto- ren weisen einen DC-/AC-Wandler auf. Sie werden von den Brennstoffzellen über ein DC-Netz mit Energie versorgt. Das DC-Netz wird über ein DC-/DC-Wandlermodul auf 3 kV gebracht, der üblichen DC-Bordnetzspannung für die Ausrüstungssystem- Schiffe. Da die Brennstoffzellen eine externe Startenergie benötigen, wird diese zugeführt 23 und über AC-/DC-Wandler umgewandelt. Die Brennstoffzellenanlage weist noch eine Ein- heit für die Steuerungstechnik mit Verbindungen zu den ver- fahrenstechnischen Komponenten der Anlage auf, so z. B. zu dem Wasserstofferzeuger oder-speicher.

In FIGUR 6, die das Prinzip eines Bordnetzes für die Ausrüs- tungssystem-Schiffe zeigt, ist mit 25 die Energieerzeugung mit Brennstoffzellenanlagen symbolisiert. 26 symbolisiert die Energieerzeugung mit Gasturbinengeneratoren und 27 bezeichnet das Netz der Brennstoffzellen. 28 bezeichnet das Fahrnetz des Gasturbinengenerators und 29 die Marschfahrtantriebe. 30 be- zieht sich auf die Höchstfahrtantriebe (Waterjets) und 31 auf einen Hilfsantrieb, z. B. einen Thruster. 32 symbolisiert die Energieversorgung der Waffensysteme und 33 die Einheiten für die Niederspannungsverteilung, ihre Schaltanlagen etc. (E- Werk). Die einzelnen Einheiten sind auf unterschiedliche Schiffssicherungsbereiche verteilt, symbolisiert durch SSB1, SSB2, SSB3 und SSB4. Es können noch weitere Schiffssiche- rungsbereiche dazukommen. Insgesamt ergibt sich ein Fahr-und Bordnetz, das auf eine erhebliche Kampfwertsteigerung gegen- über den bisherigen Ausführungen ausgerichtet ist und auch nach schweren Treffern, z. B. durch einen Flugkörper, das Schiff beherrschbar lässt und ihm die Möglichkeit gibt, sich vom Gefechtsfeld zu entfernen.

Die FIGUREN 7 bis 11, in denen die Automationszentralen der Ausrüstungssystem-Schiffe gezeigt sind, erklären sich durch die verwendeten Symbole und die Zeichnungen selbst. Auch hier ergibt sich die erfindungsgemäße Aufteilung in Schiffssiche- rungsbereiche und ihre Verbindung durch den Systembus, der

gegebenenfalls noch durch Punkt-zu-Punkt-Verbindungen zu be- sonders wichtigen Stellen ergänzt werden kann. Die Punkt-zu- Punkt-Verbindungen bilden dann ein Overlay-Netz, das eine zu- sätzliche Redundanz ergibt. Sowohl für den Systembus als auch für das Overlay-Netz werden Glasfaserkabel eingesetzt. Der Systembus besitzt verschiedene Einwählpunkte, aus denen auch über einen tragbaren Computer Darstellungen, die sonst im Mo- nitor auf der Brücke erscheinen, abgerufen und Steuerungsbe- fehle eingegeben werden können. Da der Systembus auch mit den Antriebskomponenten verbunden ist, kann so eine Hilfs- Schiffssteuerung erfolgen. Der Systembus ist vorteilhaft auch mit einem z. B. marineeigenen Intranet oder mit dem Internet verbunden. So können über ihn die Logistikaufgaben abgewi- ckelt werden, z. B. die Überwachung aller Antriebskomponenten, Schaltgeräte usw.

Über einen Terminalbus sind die einzelnen Monitore und die Recheneinheiten auf der Brücke miteinander verbunden. Hier erfolgt die Darstellungsauswahl und hier werden die Hilfs- funktionen, z. B. für die Entscheidungsfindung des Brückenper- sonals, generiert. Insgesamt ergibt sich für die Ausrüstungs- system-Schiffe eine bisher unbekannte Darstellungs-und Ent- scheidungshilfe, die es der Schiffsführung erlaubt, die Über- wachung der dezentralen Antriebs-, der Elektroenergie- Erzeugungseinheiten, der Waffensysteme, aber auch der Systeme zur Überwachung aller sonstigen Bordfunktionen, schnell und einfach zu beherrschen. Wegen des Fortfalls eines zentralen Maschinenraums und anderer zentraler Stellen im Ausrüstungs- system-Schiff ist dies besonders wichtig, damit die Schiffs- führung jederzeit die Kontrolle über das Schiff behält.

Es versteht sich, dass die Ausrüstungssegmente, soweit sie nicht marine (navy) -spezifisch sind, auch für zivile Schiffe oder für Schiffe, die hoheitliche Aufgaben wahrnehmen, einge- setzt werden können. Ihre spezifischen Vorteile bleiben dabei erhalten.