DE3208521A1

DE3208521A1 - Elektrischer antrieb fuer wasserfahrzeuge, insbesondere fuer unterwasserfahrzeuge

Info

Publication number: DE3208521A1
Application number: DE19823208521
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr Ing Hars; Manfred Dr Ing Lochmann; Ulrich Dipl Ing Ramsauer
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Telefunken Systemtechnik AG
Priority date: 1981-10-17
Filing date: 1982-03-10
Publication date: 1983-10-06
Also published as: DE3208521C2

Description

"Elektrischer Antrieb für Waaserfahrzeuge, insbesondere für
Unterwasserfahrzeuge" (Zusatz zu Patentsnm. P 31 41 339.0) Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Antrieb für Wasserfahrzeuge, insbesondere für Unterwasserfahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Zum Antrieb von Wasserfahrzeugen sind dieselelektrische bzw.
batterieelektrische Antriebsanlagen allgemein bekannt. 8ei allen diesen Anlagen erfolgt die Zuführung der Antriebsleistung mechanisch über eine Antriebswelle zu den Schraubenelementen. Hierbei muß - aufgrund der Anordnung des eigentlichen Antriebsaggregates im Innenraum des Wasserfahrzeuges und der Anordnung der Schrauben elemente außerhalb des Wasserfahrzeuges - die Antriebswelle zwangsläufig durch die Wandung des Wasserfahrzeuges geführt sein.
In der Hauptanmeldung wird ein Antrieb der eingangs genannten Art vorgeschlagen, bei dem eine Übertragung der Antriebsleistung auf die Schraubenelemente mittels einer Antriebswelle und somit eine Durchführung der Antriebswelle durch die Wandung des Wasserfahrzeuges entfgllt. Dieser Antrieb bezieht sich auf einen elektrischen Antrieb für Wasserfahrzeuge, insbesondere für Unterwaeserfahrzeuge, unter Verwendung eines elektrisch aktiven Statorteiles und eines elektrisch passiven Rotorteiles, das mit den Schraubenelementen in mechanisch fester Verbindung steht. Der Antrieb der Hauptanmeldung ist dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch aktive Statorteil mechanisch fest mit einem Teil des Wasserfahrzeuges verbunden ist, daß das elektrisch passive Rotorteil außerhalb des Wasserfahrzeuges gelagert ist und zur direkten Aufnahme der Schraubenelemente dient, und daß der Statorteil und Rotorteil trennende magnetische Spalt geflutet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Gegenstand der Hauptanmeldung weiter zu verbessern und einen elektrischen Antrieb zu schaffen, bei dem eine Übertragung der Antriebsleistung auf die Schraubenelemente mittels einer Antriebswelle und somit eine Durchführung der Antriebswelle durch die Wandung des Wasserfahrzeuges entfällt, und der vorzugsweise bei rotationssymmetrischen Wasserfahrzeugen Anwendung findet.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
Ausgestaltungen der Erfindung nach der Zusatzanmeldung sowie der Erfindung nach der Haupt anmeldung sind in den Unteransprüchen 2 bis 11 beschrieben.
Neben den in der Hauptanmeldung genannten Vorteilen, wie 1) bessere Volumen-Nutzung im Wasserfahrzeug durch Verlegung des Antriebes in die Außenhaut. Es wird eine optimale platzsparende Anordnung des Antriebes im Wasserfahrzeug erzielt. Bei Unterwasserfahrzeugen ist die Herausnahme des gesamten Antriebapaketes aus dem Druckteil in den hydrodynamisch optimalen Bereich der AuSenwandung möglich; 2) Vereinfachung der Konstruktion durch Vermeidung von wasserdruckfesten Lagern; 3) erhebliche Verringerung des Antriebsgewichtes, der Antriebsvolumen und der Antriebskosten; 4) Vergrößerung der Motorüberlaatbarkeit und Belastbarkeit durch direkte Kühlung des bzw. der Stator- und Motorteile; 5) Verbesserung des Vortriebswirkungsgrades und der Manövriereigenschaften des Wasserfahrzeuges. Es ist möglich, das Propulsionsorgan in Fahrtrichtung vor den Steuereinrichtungen anzuordnen und somit bessere Mandvriereigenschaften des Wasserfahrzeuges zu erreichen; 6) Steigerung der operationellen VerfUgbarkeit der Wasserfahrzeuge, insbesondere der Unterwasserfahrzeuge, da bei einem segmentierten Aufbau der Antriebe Montage, Demontage und Wartung der Antriebe von Tauchern ausgeführt werden können; sind Vorteile des Gegenstandes der Zusatzanmeldung darin zu sehen, daß die Wasserfahrzeuge momentenfrei gehalten werden, daß bei den Ausführungsformen mit einem oder mehreren Befestigungsringen die Bauteile des Motors unsegmentiert aufschiebbar sind, und daß bei der Formgebung des Fahrzeugkörpers, insbesondere bei Druckkdrpern, Kanten vermieden werden kennen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung dargestellt,und zwar zeigt: Figur 1 das Prinzip eines außerhalb eines Wasserfahrzeuges angeordneten kontrarotierenden Antriebes, und tL'r 2 das Prinzip einer beidseitigen Befestigung der Bauteile eines Motors mittels Befestigungsringen am Druckteil eines Wasserfahrzeuges.
In Figur 1 ist der Antriebsbereich eines rotationssymmetrischen Wasserfahrzeuges 1 teilweise gezeigt, dessen LYngsachse mit 2 und dessen teilweise dargestellte Außenwandung mit 3 bezeichnet sind. An der Stirnwandung 4, die den durch die Außenwandung 3 begrenzten Innenraum des Wasserfahrzeuges 1 verschließt und senkrecht zur Längsachse 2 verläuft, ist ein in Längsachse 2 liegender Zapfen 5 befestigt. Der Zapfen 5, der vorzugsweise zylinderförmig ausgebildet sein kann, kann mit der Stirnwandung 4 eine mechanische Einheit bilden. Auf dem Zapfen 5 sind ein Motorteil 6 und ein Motorteil 7 gegenüber dem Wasserfahrzeug 1 drehbeweglich gelagert, wobei das Motor- und Motorteil 6 bzw. 7 im Betriebszustand, d. h. beim Antrieb des Wasserfahrzeuges 1, gegenläufig rotieren. Eine Verschiebung der Motorteile 6 bzw. 7 in Richtung der Längsachse 2 wird einerseits durch die Stirnwandung 4, die als Gegenlager für das Motorteil 6 dient, und andererseits durch einen Befestigungsring 8 verhindert, der am Ende des Zapfens 5 auf diesem befestigt ist. Es ist möglich, anstelle der Stirnwandung 4 auch einen oder mehrere Befestigungsringe als Gegenlager zu verwenden. Das Motorteil 6 weist an seiner dem Motorteil 7 zugewandten Stirnseite (9) eine kreisringförmige Nut 10 auf. In dieser Nut ist ein kreisringförmiger Steg 11 gelagert, der an der dem Motorteil zugewandten Stirnseite des Motorteiles 7 mechanisch befestigt ist. Nut 10 und Steg 11 weisen vorzugsweise einen Rechteckquerschnitt auf.
An dem äußeren Umfang der Motorteile 6 bzw.
7 sind Schraubenelemente 12 bzw. 13 mechanisch fest angeordnet, die zum Antrieb des Wasserfahrzeuges 1 gegenläufige Rotationabewegungen ausführen. Die Schraubenelemente 12 bzw. 13 sind von einem Düsenring 14 umgeben, der an der Außenwandung 3 des Wasserfahrzeuges 1 befestigt ist.
In seinem Endbereich dient der Düsenring als Lager für ein oder mehrere Ruder 15, deren andere Lager im Befestigungsring 8 vorhanden sind. Die Stromübertragungaeinrich tungen sind durch 16 gekennzeichnet.
Das in Figur 1 dargestellte und oben beschriebene Prinzip für einen kontrarotierenden Antrieb läßt sich auch für einen Antrieb nach der Hauptanmeldung verwenden, bei dem lediglich das Rotorteil Schraubenelemente aufweist und drehbar gelagert ist, während das Statorteil mechanisch fest mit einem Teil des Wasserfahrzeuges verbunden ist.
Die mechanisch feste Verbindung zwischen Motorteil 7 und dem Wasserfahrzeug 1 würde bei dem in Figur 1 beschriebenen Beispiel zweckmässigerweise mit Hilfe des Zapfens 5 und der Stirnwandung 4 erfolgen.
Der DruckkOrper 20 des Wasserfahrzeuges 21 gemäß Figur 2 weist in seinem Antriebabereich einen Absatz 22 auf, der durch die Außenwandung 23 des Wasserfahrzeuges gebildet wird. Der Absatz 22 verläuft in Richtung der Längsachse 24 des Wasserfahrzeuges 21 und ist zweckmässigerweise zylindrisch ausgeführt. Auf dem Absatz 22 sind das Statorteil 25, das mit der Wandung 23 mechanisch fest verbunden ist, sowie das das Statorteil 25 ringförmig umgebende (durch den gefluteten magnetischen Spalt 31 getrennte) Rotorteil 26 mit zugehörenden Schraubenelementen 27 angeordnet. Eine Verschiebung des Stator- und/oder des Rotor- teiles 25 bzw. 26 in Richtung der Längsachse 24 wird durch einen äußeren und inneren Befestigungaring 28 bzw.
?S verhindert, die auf dem Ansatz 22 angeordnet sind.
Dær Übergang vom Druckkörper 20 zum Absatz 22 kann so geformt werden, daß die mechanischen Eigenschaften des Druckkörpers nicht gefährdet werden z. 8. mit Hilfe der ringförmigen Stirnflächte 30, die senkrecht zur Längsachse 24 des Wasserfahrzeuges 21 verläuft.
Das in Figur 2 dargestellte Prinzip kann auch in Verbindung mit einem kontrarotierenden Antrieb, beispielsweise demjenigen aus Figur 1, verwendet werden. Auch ist es denkbar, das Prinzip für einen Axielfeldantrieb gemäß den Figuren 3 und 4 der Hauptenmeldung anzuwenden.
Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE 1. Elektrischer Antrieb für Wasserfahrzeuge, insbesondere für Unterwasserfahrzeuge, unter Verwendung eines elektrisch aktiven Motorteiles und eines elektrisch passiven Motorteiles, bei dem vorzugsweise nach Patentanmeldung P 31 41 339.0 das elektrisch passive Motorteil mit Schraubenelementen in mechanisch fester Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß das Motorteil (7) und das Motorteil (6) außerhalb der Wandung (3, 23) des Wasserfahrzeuges (1, 21) angeordnet sind, daß an dem Motorteil (7) Schraubenelemente (13) mechanisch befestigt sind, daß das Motorteil (7) zusammen mit seinen Schraubenelementen (13) gegenüber dem Wasserfahrzeug (1, 21) drehbar und gegenüber dem Motorteil (6) mit zugehörenden Schraubenelementen (12) kontrarotierend gelagert ist, und daß der Motorteil (7) und Motorteil (6) trennende magnetische Spalt geflutet ist.
2. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 1 der Patentanmeldung P 31 41 339.0, dadurch gekennzeichnet, daß das Motor- und Motorteil (6 bzw. 7) auf einem im Antriebsbereich des Wasserfahrzeuges (1) vorgesehenen Zapfen (5) angeordnet sind, der mit der Wandung des Wasserfahrzeuges (3) in fester mechanischer Verbindung steht und in der Längsachse (2) des Wasserfahrzeuges (1) verläuft.
3. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Zapfen (5), der gegenüber einer im Antriebsbereich des Wasserfahrzeuges (1) liegenden Stirnwandung (4) einen Lage-Winkel von 900 aufweist.
4. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnwandung (4) als Gegenlager für das Motor teil (6) bzw. Motorteil (7) dient.
5. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorteile (6 bzw. 7) durch einen oder mehrere auf bzw. an dem Zapfen (5) angeordnete Befestigungsringe (8) gegen Verschiebungen in Achsrichtung des Zapfens (5) gesichert sind.
6. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Motorteil (6) an seiner dem Motorteil (7) zugewandten Stirnseite (9) eine kreisringförmige Nut (10) aufweist, und daß in der Nut (10) ein kreisringförmiger Steg (11) gelagert ist, der an der dem Motorteil (6) zugewandten Stirnseite des Motorteiles (7) mechanisch befestigt ist.
7. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Rechteckquerschnitt der Nut (10) und des Steges (11).
8. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 1 der Patentanmeldung P 31 41 339.0, dadurch gekennzeichnt, daß der Druckkörper (23) des Wasserfahrzeuges (21) in seinem Antriebabereich einen Absatz (22) aufweist, der durch die Außenwandung (23) des Wasserfahrzeuges (21) gebildet wird, in Längsachse (24) des Wasserfahrzeuges (21) verlauft und auf dem das Rotor- und das Statorteil (26 und 25) angeordnet sind.
9. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen zylinderförmigen Absatz (22).

10. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang vom Druckkörper (20) zum Druckkdrperabsstz (22) über eine allmähliche Verjüngung (30) erfolgt und die mittelbar als Gegenlager für das Rotor- bzw. Statorteil (26 bzw. 25) dient.

11. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 8, 9 oder 10, gekennzeichnet durch einen oder mehrere Befestigungaringe (28, 29), die auf bzw. an dem Absatz (22) angeordnet sind und Verschiebungen des Rotor- und Statorteiles (26 bzw.

25) in Längsachse (24) des Wasserfahrzeuges (21) verhindern.