Optimierter Schiffsantrieb durch Doppeldreh-Elektromotoren
Dr. techn. Wiss. Prof. Alexander Rubinraut
Es ist allgemein bekannt, dass Schiffe mit einer Rudergondel ausgestattet sind, in der sich ein Elektromotor befindet, der die Schiffsschrauben antreibt. Allerdings haben bisherige Schiffsantriebskonstruktionen ihre Schwächen, insbesondere hinsichtlich ihres Wirkungsgrades, der oft 70% nicht übersteigt.
Herausforderungen bisheriger Schiffsantriebslösungen
Bekannte Schiffsantriebslösungen sind nicht nur durch einen suboptimalen Wirkungsgrad gekennzeichnet, sondern auch durch ihre Größe und das Gewicht des verbauten Elektromotors. Diese Aspekte erhöhen den Energiebedarf und verringern die Effizienz des Antriebs.
Der vorgeschlagene Doppeldreh-Elektromotor
Um diesen Nachteilen entgegenzuwirken, schlägt der Autor eine Innovation vor: die Montage von Triebwerken in Form von zwei koaxialen Schiffsschrauben mit entgegengesetzter Drehrichtung in der Rudergondel. Durch das Vermeiden des Energieaufwands für die Wasserstromdrehung und die Verringerung hydraulischer Verluste wird der Wirkungsgrad im Vergleich zu herkömmlichen Schiffsantrieben um bis zu 15% gesteigert.
Vorteile und Hauptmerkmale des Doppeldreh-Elektromotors
Ein zentrales Merkmal dieses Konzepts ist der Einsatz eines Elektromotors mit doppelter Drehrichtung. Dieser Motor, der koaxial zu den Schiffsschrauben positioniert ist, reduziert sowohl die Gesamtgröße als auch das Gewicht des Motors um die Hälfte im Vergleich zu traditionellen Konstruktionen. Ein weiterer Vorteil ist die erhebliche Kraftstoffeinsparung und die Steigerung der Leistung im Verhältnis zum Volumen der Rudergondel.
Die Anbindung des Elektromotors erfolgt über einen Frequenzwandler, der wiederum mit einem Generator im Heckbereich des Schiffes verbunden ist. Ein weiteres Kennzeichen des vorgeschlagenen Motors sind seine drei Rotoren – zwei äußere und ein innerer – die sich in entgegengesetzten Richtungen drehen.
Funktionsweise und Aufbau
Die Schiffsschrauben sind über eine innere Welle mit den Rotoren verbunden. Der innere Rotor steuert sowohl die vordere als auch die hintere Schiffsschraube. Der rechte äußere Rotor und der linke äußere Rotor treiben jeweils die vordere und hintere Schiffsschraube an den Enden der Gondel an.
Ein entscheidender Aspekt dieses Antriebskonzepts ist die Möglichkeit, die Bewegungsrichtung und die Drehfrequenz der Gondelantriebe mithilfe des Frequenzwandlers des Elektromobilsystems des Schiffes zu steuern.
Schlussfolgerung
Durch die Überarbeitung der Schiffsantriebskonstruktion, insbesondere durch die Implementierung des Doppeldreh-Elektromotors, können signifikante Verbesserungen in Bezug auf Effizienz, Kraftstoffverbrauch und Leistung erzielt werden. Mit diesem Ansatz wird der Weg für zukünftige Innovationen in der Schiffsbauindustrie geebnet.