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DE3300380A1 - UNDERWATER PROPELLER DRIVE - Google Patents

UNDERWATER PROPELLER DRIVE

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Publication number
DE3300380A1
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Authority
DE
Germany
Prior art keywords
tunnel
drive according
propeller
stator
housing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19833300380
Other languages
German (de)
Inventor
Wolfgang Dr.-Ing. Hars
Klaus Dr.-Ing. 2000 Hamburg Kranert
Konrad 2107 Rosengarten Wilke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Telefunken Systemtechnik AG
Original Assignee
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Licentia Patent Verwaltungs GmbH filed Critical Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority to DE19833300380 priority Critical patent/DE3300380A1/en
Priority to EP83112944A priority patent/EP0115045B1/en
Priority to JP58245619A priority patent/JPS59160699A/en
Priority to FI840026A priority patent/FI75777C/en
Priority to NO840040A priority patent/NO156892C/en
Publication of DE3300380A1 publication Critical patent/DE3300380A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Description

Licentia Patent-Veruialtungs-GmbH PTL-HH/Sa/marLicentia Patent-Veruialtungs-GmbH PTL-HH / Sa / mar

Theodor-Stern-Kai 1 HH 82/39Theodor-Stern-Kai 1 HH 82/39

D-6000 Frankfurt 70 05.01.1983D-6000 Frankfurt 70 January 5th, 1983

"Unteruasserpropellerantrieb""Underwater propeller drive"

Die Erfindung befasst sich mit einem Untertuasaerpropellerantrieb gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Hauptanspruches.The invention is concerned with an underwater propeller drive according to the features of the preamble of the main claim.

Schiffe, von denen eine besondere Manövrierfähigkeit erwartet uierden muß, werden häufig mit sogenannten Querstrahlrudern ausgestattet. In einem quer zur Schiffslängsachse im Bugbereich liegende Rohrtunnel ist ein Propeller angeordnet. Ein Antriebsmotor im Inneren des Schiffes treibt über eine senkrecht zum Querkanal liegende Welle und eine Getriebegondel den Propeller an. Die Getriebegondel, die die zur Übertragung der Drehmomente erforderlichen Stirn- und Kegelräder aufnehmen muß, meist daher entsprechend große radiale Abmessungen auf, die den Querschnitt des Rohrtunnels stark verengen. Der Ein- und Ausbau dieses Querstrahlantriebes erfordert ein Eindocken, zumindest aber ein entsprechendes Trimmen des Schiffes. Der elektrische und auch der hydrodynamische Wirkungsgrad solcher Antriebe sind verhältnismässig schlecht.Ships that are expected to be particularly manoeuvrable uierden must, are often with so-called transverse thrusters fitted. One at right angles to the ship's longitudinal axis in the bow area A propeller is arranged in the lying pipe tunnel. A drive motor inside the ship drives over a perpendicular to the Transverse channel lying shaft and a gear nacelle to the propeller. The transmission pod, which is used to transmit the torque required spur and bevel gears, usually therefore correspondingly large radial dimensions that the cross-section narrow the pipe tunnel. The installation and removal of this transverse thruster requires docking, at least but a corresponding trimming of the ship. The electric one and also the hydrodynamic efficiency of such drives relatively bad.

-Z- HH 82/39 -Z- HH 82/39

Unteruiasserpumpen, ζ. B. für den Tief seeeinsatz, arbeiten nach einem ähnlichen Prinzip. In die Förderleitung ist ebenfalls ein Schraubenpropeller eingebaut. Der Antrieb des Propellers kann mit einem. Unteruia3sermotor mit oder ohne Getriebe erfolgen. Mit einem gefluteten Motor sind derartige Pumpen auch für große Tiefen verwendbar. Motor und Getriebe liegen bei dieser Aueführung im Strahlbereich des Propellers. Auch hier wird der Strahlquerschnitt stark verringert. Schließlich iat aus der DE-PS 688 11** ein elektrisch angetriebener Propeller bekannt, bei dem die Flügelenden des Propellerblattea mit einem peripheren Ring verbunden sind, der den elektrisch passiven Teil (Rotor) eines Antriebsmotors aufnimmt. Der elektrisch aktive Teil (Stator) befindet sich in einer den Propeller aufnehmenden Düse.Submersible pumps, ζ. B. for deep sea use, work on a similar principle. In the delivery line is also a screw propeller installed. The drive of the propeller can with one. Unteruia3sermotor can be done with or without a gearbox. Such pumps are with a flooded motor can also be used for great depths. In this version, the motor and gearbox are in the jet area of the propeller. Even here the beam cross-section is greatly reduced. Finally, from DE-PS 688 11 ** an electrically driven propeller known, in which the wing tips of the Propellerblattea with a peripheral ring are connected, which receives the electrically passive part (rotor) of a drive motor. The electric one The active part (stator) is located in a nozzle that accommodates the propeller.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist darin zu sehen, einen Unterwasserpropellerantrieb zu schaffen, der in Rohrtunnel ein- und ausbaubar ist, einen maximalen Strömungsquerachnitt und damit einen guten Wirkungsgrad gewährleistet, und bei Nichtbetrieb und ungewollter Anströmung in technisch einfacher UJeise abbrennbar ist.The object on which the invention is based is to be seen in creating an underwater propeller drive that can be used in pipe tunnels can be installed and removed, a maximum flow cross section and thus a good degree of efficiency is guaranteed, and can be burned off in a technically simple way when not in operation and inadvertent flow.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäB durch die im Kennzeichen des HauptansprucheB angegebenen Merkmale gelöst. Uleiterbildungen der Erfindung sind in den Unterensprüchen gekennzeichnet.According to the invention, this object is achieved by the characteristics of the main claim B specified features solved. Uleiterbildung of the invention are identified in the sub-claims.

Die besonderen Vorteile des Antriebes nach der Erfindung bestehen darin, daß er kleinvolumig ist, sich leicht austauschen und warten lässt und einen guten lilirkungagrad besitzt.The particular advantages of the drive according to the invention are that it has a small volume and is easy to exchange and lets wait and has a good lilirkungagrad.

In der Zeichnung ist ein Auaführungabesipiel nach der Erfindung schematisch dargeatellt. Es zeigtIn the drawing is an embodiment example according to the invention shown schematically. It shows

Figur 1 eine Propellereinheit,Figure 1 a propeller unit,

Figur 2 einen Doppelprapeller in einem Querkanal, Figur 3 eine senkrecht zum Querkanal einsetzbare Baueinheit.FIG. 2 a double prapeller in a transverse channel, FIG. 3 shows a structural unit that can be used perpendicular to the transverse channel.

— 3 —- 3 -

- / - HH 82/39- / - HH 82/39

Der Unterwasserpropellerantrieb gemäß Figur 1 ist für sich als Baueinheit in Rohrtunnel für Querstrahlantriebe von Schiffen oder in Förderleitungen für Tiefseepumpen einsetzbar. Die Baueinheit 1 besteht aus einem axial kurzen, zylindrischen Gehäuse 2, das an den Stirnseiten offen ist. Mit dem Gehäuse 2 sind Armkreuze 3, k verbunden, die Lager 5, 6 für die Idelle 7 eines Schraubenpropellers β aufnehmen. Die Flügelenden des Propellers θ sind mit einem Ring 9 verbunden, in welchem über den Umfang verteilt der Rotor 1G mit Permanentmagneten eines elektrischen Antriebsmotor eingesetzt ist. Der Ring 9 uiird von einer Aussparung 11 im Gehäuse 2 aufgenommen. In dem Gehäuse 2 ist, dem Rotor 1G gegenüber, ebenfalls über den Umfang de-s Gehäuses 2 verteilt, der Stator 12 angeordnet. An den Stator 12 ist ein Stromkabel angeschlossen, das zwecks vereinfachter Montage der Baueinheit in einer Nut 13 des Gehäuses liegt und am Einbauort durch eine Tunnelöffnung zu einem Anschlußkasten außerhalb des Uaaserberelchs geführt uiird.The underwater propeller drive according to FIG. 1 can be used as a structural unit in pipe tunnels for transverse thrusters for ships or in delivery lines for deep-sea pumps. The structural unit 1 consists of an axially short, cylindrical housing 2 which is open at the end faces. With the housing 2, spiders 3, k are connected, which accommodate bearings 5, 6 for the idle 7 of a screw propeller β. The blade ends of the propeller θ are connected to a ring 9 in which the rotor 1G with permanent magnets of an electric drive motor is inserted, distributed over the circumference. The ring 9 is received in a recess 11 in the housing 2. The stator 12 is arranged in the housing 2, opposite the rotor 1G, also distributed over the circumference of the housing 2. A power cable is connected to the stator 12 and, for the purpose of simplified assembly of the structural unit, lies in a groove 13 of the housing and at the installation site through a tunnel opening to a junction box outside the outside area.

Figur 2 zeigt einen Ausschnitt aus einem Querkanal in einem Schiff mit einer Baueinheit, hier in Form eines Doppelpropellers, die gegenläufig drehen, um die Drallenergie des einen Propellers besser ausnutzen zu können und die Schubuiirkung zu erhöhen. Mit 15 ist die eine Seitenwand des Schiffes bezeichnet, die eine Öffnung 16 unterhalb der gestrichelt dargestellten Schiffswasserlinie aufweist. Von dieser Öffnung 16 zu einer entsprechenden Öffnung in ,der gegenüberliegenden Schiffswand ist ein Rohrtunnel 17 verlegt. Die Propellereinheit 1Θ kann nun, wie dargestellt, in einer Werkstatt in einem Rahrabschnitt 19 fertig montiert werden. Das Rohr mit der Baueinheit 1Θ wird danach zum Schiff transportiert und durch die Seitenöffnung 16 in den Rohrtunnel 17 eingeschoben, bis zu einem ringförmigen Absatz 20 im Rohr 17. Der Rohrabschnitt 19 wird dann fest mit der Schiffswand 15 verbunden und das in einer Nut oder einer Doppelwandung des Rohrabschnittes liegende Stromkabel in einem Steigrohr 22 zu einem Anschlußkasten 23 geführt, der oberhalb der Schiffswasserlinie liegt. Won diesem AnschlußkastenFigure 2 shows a section of a transverse channel in one Ship with one structural unit, here in the form of a double propeller, which rotate in opposite directions in order to be able to better utilize the swirl energy of one propeller and to increase the thrust raise. With 15 one side wall of the ship is referred to, which has an opening 16 below that shown in dashed lines Has ship's waterline. From this opening 16 to one corresponding opening in, the opposite ship wall a pipe tunnel 17 is laid. The propeller unit 1Θ can now, as shown, in a workshop in a Rahrabschnitt 19 can be fully assembled. The tube with the assembly 1Θ is then transported to the ship and pushed through the side opening 16 into the pipe tunnel 17, up to an annular one Paragraph 20 in the pipe 17. The pipe section 19 is then solid connected to the ship wall 15 and the power cable lying in a groove or a double wall of the pipe section guided in a riser pipe 22 to a junction box 23 which is above the ship's waterline. Won this junction box

(d.(d.

- j/ - HH 82/39- j / - HH 82/39

führt wahlweise der Anschluß zur Einspeisestelle ader zu einer Kurzschlußschaltung Ober Widerstände. Hierdurch wird bei IMichtbetrieb des Querstrahlantriebes oder der Unterwasserpumpe verhindert, daß durch generatorisches Bremsen des Motors ein unkontrollierter Lauf des Propellers infolge Anströmung stattfindet und dadurch verursachte Störgeräusche entstehen.optionally the connection to the feed point leads to a Short circuit above resistors. This means that when I is not in operation the transverse thruster or the underwater pump prevents that by regenerative braking of the motor an uncontrolled run of the propeller takes place due to the flow and the resulting noises arise.

Eine andere Möglichkeit der Montage der Baueinheit 18 besteht darin, nur diese Baueinheit durch die Seitenöffnung 16 in einen Rohrtunnel einzuschieben und in der vorbestimmten Position zu befestigen. Das Steigrohr für den Kabelanschluß kann in diesem Falle direkt über der Baueinheit angeordnet sein. Der l/erlauf des Steigrohres uiird dabei jeweils an die Schiffsräumlichkeiten anzupassen sein.There is another possibility of assembling the structural unit 18 therein, only this unit through the side opening 16 in one Insert the pipe tunnel and secure it in the predetermined position. The riser pipe for the cable connection can be in this Trap can be arranged directly above the structural unit. The l / erlauf of the riser pipe is connected to the ship's premises to be adapted.

Schließlich ist es möglich, wie Figur 3 zeigt, die Baueinheit 25 mit Flanschen 26, 27 zu versehen und mit Flanschen 28, 29 an den Enden der fest verlegten Querkanalabschnitte 30, 31 unter Einfügung von Dichtungsringen 32 fest zu verbinden. Bei dieser senkrecht zur Tunnelachse eingeführten Baueinheit 25 ist der besondere Vorteil festzustellen, daß die Baueinheit in der Werkstatt mit Kabelanschluß am Stator, Steigrohr 33 und Anschlußkasten 3h fertig montiert werden kann. Bei der Montage an Bord ist dann lediglich noch der Anschluß an den Stromerzeuger oder eine Kurzschlußachaltung vorzunehmen.Finally, as FIG. 3 shows, it is possible to provide the structural unit 25 with flanges 26, 27 and to firmly connect it with flanges 28, 29 at the ends of the fixed transverse channel sections 30, 31 with the insertion of sealing rings 32. With this unit 25 introduced perpendicular to the tunnel axis, the particular advantage is that the unit can be fully assembled in the workshop with a cable connection on the stator, riser pipe 33 and junction box 3h. When installing on board, all you have to do is connect to the generator or short-circuit.

Claims (8)

Licentia Patent-Uerwaltungs-GmbH PTL-HH/Sa/mar Theodor-Stern-Kai 1 HH 82/39 D-6000 Frankfurt 70 G5.01.1983 PATENTANSPRÜCHELicentia Patent-Uerwaltungs-GmbH PTL-HH / Sa / mar Theodor-Stern-Kai 1 HH 82/39 D-6000 Frankfurt 70 G5.01.1983 PATENT CLAIMS 1. UnteruiasserprDpellerantrieb mit mindestens einem Schraubenpropeller, dessen Flügelenden über einen peripheren Ring miteinander verbunden sind, der den permanent erregten Rotor eines elektrischen Antriebsmotor aufnimmt, dessen Stator1. UnteruiasserprDpellerantrieb with at least one screw propeller, the wing ends of which are connected to one another via a peripheral ring, which forms the permanently excited rotor an electric drive motor, whose stator im ortfesten Teil untergebracht ist, ujobei der Spalt zwischen Rotor und Stator geflutet ist, dadurch gekennzeichnet, daB der Schraubenpropeller (8) mit seiner Lagerung (3 bis 7) in ein zylindrisches, an den Stirnflächen offenes Gehäuse (2) eingebaut ist, ujelches als Baueinheit in einen bestehenden Rohr-is housed in the fixed part, ujobei the gap between The rotor and stator are flooded, characterized in that the Screw propeller (8) with its bearing (3 to 7) is installed in a cylindrical housing (2) open at the end faces, and as a structural unit in an existing pipe tunnel (17) einschiebbar und in der Einbaulage befestigbar ist, wobei der Stator (12) über ein Stromkabel (21) an einen AnschluBkasten (23) außerhalb des üJasserbereichs und der Anschlußkasten (23) wahlweise an ein speisendes Netz oder an einen KurzschluSachalter angeschlossen sind.tunnel (17) can be pushed in and fastened in the installation position, the stator (12) via a power cable (21) to a connection box (23) outside the water area and the connection box (23) optionally to a feeding network or to a Short-circuit switches are connected. - 2 - HH 82/39- 2 - HH 82/39 2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB die lilelle (7) des Propellers (ß) in Armkreuzen (3, k) gelagert ist, die feat mit dem zylindrischen Gehäuse (2) verbunden sind.2. Drive according to claim 1, characterized in that the lilelle (7) of the propeller (ß) is mounted in cross braces (3, k) which are connected to the cylindrical housing (2). 3. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB das Gehäuse (2) an dem Rohrtunnel lösbar befestigt ist.3. Drive according to claim 1, characterized in that the housing (2) is releasably attached to the pipe tunnel. i». Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB das 1G Gehäuse (2) an den Stirnflächen mit Flanschen (26, 27) versehen ist und quer zur Längsrichtung des Tunnels in den für den Einbau vorgesehenen Tunnelabschnitt einsetzbar ist, und daß die benachbarten Tunnelenden (3d, 31) ebenfalls Flansche (28, 29) aufweisen.
15i ». Drive according to Claim 1, characterized in that the 1G housing (2) is provided with flanges (26, 27) on the end faces and can be inserted transversely to the longitudinal direction of the tunnel into the tunnel section intended for installation, and that the adjacent tunnel ends (3d , 31) also have flanges (28, 29).
15th 5. Antrieb nach Anspruch 1 in der Verwendung als Queratrahlruder, dadurch gekennzeichnet, daB der Propeller mit Lagerung und elektrischem Antrieb in das Ende eines Querkanalabschnittes (19) lösbar eingebaut ist, der als Einheit in eine Seitenuiandöffnung (16) eines Schiffes bis zum Anschlag (20) gegen den fest eingebauten Querkanalabschnitt (17) einschiebbar ist.5. Drive according to claim 1 in use as a transverse thruster, characterized in that the propeller with bearing and electrical drive is in the end of a transverse channel section (19) is detachably built in as a unit in a side opening (16) of a ship can be pushed in as far as the stop (20) against the permanently installed transverse channel section (17). 6. Antrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der einschiebbare Querkanalabschnitt (19) um die Gehäusebreite länger ist als der feste Querkanalabschnitt (17).6. Drive according to claim 5, characterized in that the retractable transverse channel section (19) around the housing width is longer than the fixed transverse channel section (17). 7. Antrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daB bei einem Querstrahlruder das an den Stator angeschlossene Stromkabel (21) zwischen der Innenwand des Rahrtunnels (17) und der Rahreinheit (19) und durch ein Steigrohr (22) zu dem oberhalb der Wasserlinie angeordneten Kabelanschlußkasten (23) verlegt ist.7. Drive according to claim 5, characterized in that, in the case of a transverse thruster, the power cable connected to the stator (21) between the inner wall of the tunnel tunnel (17) and the conveyor unit (19) and through a riser pipe (22) to the one above the waterline arranged cable junction box (23) is laid. 8. Antrieb nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch die Verwendung der Baueinheit als Unterwasserpumpe in einer Pumpenleitung.8. Drive according to claim 1, characterized by the use the unit as an underwater pump in a pump line.
DE19833300380 1983-01-07 1983-01-07 UNDERWATER PROPELLER DRIVE Withdrawn DE3300380A1 (en)

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