lange hats gedauert und alles ist ein bisschen anders geworden als geplant. Die Thematik ist für einen Schiffbaustudenten etwas zu weit gefächert, und so habe ich nach meist erfolgloser Suche nach Quellen ein anderes Thema bearbeitet. Trotz Allem habe ich ein paar Sachen rausgefunden und diese Ergebnisse möchte ich euch nicht vorenthalten. Hier nun ohne Anspruch auf Vollständigkeit und Richtigkeit eine kurze Auflistung:
Funktionsweise der elektrischen Regelung von Querstrahlrudern bei Seeschiffen
Nahezu jedes größere Schiff verfügt neben dem Hauptantrieb, der das Schiff in Längsrichtung bewegt, auch über Querstrahlruder. Diese Bug- oder Heckstrahler sind für Manöver in Querrichtung, bei langsamer Fahrt (<5kn) eine unerlässliche Unterstützung der Steuerung. Anlegevorgänge und Wende-Manöver werden durch diese Einrichtungen erheblich vereinfacht und beschleunigt, zudem wird der Platz in den Häfen mit der wachsenden Größe der Schiffe zusehends knapper. Theoretisch ist mit Querstrahlrudern ein Verzicht auf Schlepper möglich, praktisch können sie nur unterstützend wirken. Vorschriften, geologische Widrigkeiten und Platzmangel sind nur einige Gründe, die trotz Allem Schlepper erforderlich machen.
In dieser Arbeit soll es vor Allem um die elektrische Steuerung von Querstrahler bei Seeschiffen gehen. Die technische Entwicklung hat auch hier Fortschritte gemacht, daher in chronologischer Reihenfolge.
Da es stets um einen kurzen Einsatz in einem relativ kleinem System (Schiff) geht, ist es allen technischen Möglichkeiten gemeinsam, den Blindstromanteil möglichst gering zu halten. Diese Einsparung macht sich sowohl bei der Auslegung der elektrischen Leitungen bemerkbar, als auch im laufenden Betrieb, da schlicht weniger Energie benötigt wird.
Vorteile des elektrischen Bugstrahlruders gegenüber hydraulischen SystemenEinfache Installation Im Vergleich zu einem hydraulischen System nimmt die Installation eines Elektro-Motors nur einen Bruchteil des Aufwandes in Anspruch.
Sehr einfache Bedienung Die Ansteuerung eines hydraulischen Systems erfolgt über Magnetventile. Bei einem Elektromotor sind handelsübliche Schalter oder Potentiometer für die Umschaltung vor und zurück geeignet.
Stufenlose Regelung der Drehzahl durch extrem preisgünstige Schalter Die Drehzahlregelung erfolgt auf einfachste Weise durch handelsübliche Schaltelemente und kann stufenlos reguliert werden
Schutz vor Überlast des Bugstrahlruders Da die elektrische Steuerung das Antriebsmoment sehr genau begrenzt, ist ein Bruch des Antriebes durch Blockieren des Propellers (z.B. Treibgut) praktisch ausgeschlossen.
Schutz vor Überlast des Antriebsmotors Da die elektrische Steuerung das Antriebsmoment sehr genau begrenzt, ist eine Überlastung des Antriebsmotors (z.B. beim blockieren des Propellers) (z.B. Treibgut) praktisch ausgeschlossen.
Beliebig viele parallele Bedienstellen möglich Verschiedene Drehzahlregler und Eingabeschalter können parallel geschaltet werden. Dadurch kann die Bedienung des Antriebes auf mehrere Stationen verteilt werden.
Keine Verunreinigung durch Leckage an der Hydraulikleitung Bei einem hydraulischen System besteht immer die Gefahr, dass an den Verbindungstellen und an den Ventilen Undichtigkeiten auftreten können, über die dann Öl ins Schiff gelangt. Es kann sehr schwierig sein, diese Undichtigkeiten zu beseitigen, wenn sie an schlecht zugänglichen Stellen auftreten und es ist auch sehr schwierig, ausgetretenes Öl zu beseitigen.
Bis zu 100% effizienter als ein hydraulisches System Die Effizienz des elektrischen Antriebes ist fast immer um mehr als 100% besser als bei einem hydraulische System. Das bedeutet, dass man mit einem 30 kW Generator bei einem guten Bugstrahlruder leicht eine Schubkraft von 350 kp realisieren kann.
Versorgung durch den Bordstromgenerator Ein Bordstromgenerator wird in einem modern ausgestatteten Schiff in der Regel ohnehin gebraucht. Der Generator wird während der An- und Ablegemanöver nicht dringend für den Bordbetrieb gebraucht und steht damit für den Antrieb zur Verfügung.
Sehr hohe Betriebssicherheit Wenn die Pumpe für ein hydraulisches Bugstrahlruder durch den Antriebsmotor des Schiffes angetrieben werden soll, muss der Dieselmotor mindestens 40 kW bereitstellen können, wenn 20 kW am Bugstrahler gebraucht werden. Um diese Leistung zu erreichen, muss der Dieselmotor mit stark erhöhter Leerlaufdrehzahl laufen. Das bedeutet, dass beim Manöverieren eine sehr große Routine erforderlich ist, wenn man gleichzeitg den Fahrantrieb benutzen und dabei auch mehrfach auf vor“ und zurück“ umschalten muss.
Durch den elektrischen Antrieb arbeitet das Bugstrahlruder völlig unabhängig von der Hauptmaschine. Dadurch wird die Handhabung wesentlich einfacher.
Schleifringläufer und FrequenzumrichterDie ersten Querstrahler wurden an Drehstrommotoren mit fallweise kurzgeschlossenen Läufer betrieben. Die Regelung der Drehzahl erfolgte über einen Frequenzumrichter. Mit Frequenzumrichtern können extreme Stromspitzen vermieden werden, zudem ist ein anlaufen des Motors mit hohem Drehmoment oder hoher Drehzahl möglich. Der Nachteil dieser Technik ist der mechanische Verschleiß des Frequenzumrichters, da dieser hohen Belastungen ausgesetzt ist. Es droht die Gefahr von Eisenverlust durch die elektrischen Wechselfelder. Dies wird auch als Ummagnetisierung bezeichnet.
ImpulssteuerungEnergiesparende, ruckfreie und stufenlos arbeitende Regelung des Antriebs bei elektrisch betriebenen Motoren. Das Prinzip der Impulssteuerung besteht darin, dass die Energie den Motoren nur in periodischen Impulsen über Thyristoren zugeführt wird. Die Spannung wird dadurch nicht mehr durch Widerstände, sondern elektronisch begrenzt.
Die Regelung geschieht somit kontaktlos und verschleißfrei. Die Impulssteuerung ermöglicht völlig ruckfreies Anfahren unter jeder Belastung und stufenloses Beschleunigen bis zur Höchstgeschwindigkeit. Dabei wird weitaus weniger Energie als bei der Widerstandschaltung benötigt.
Frequenz- und RichtertechnikDurch die Digitalisierung bietet sich inzwischen günstigere Technik als Thyristoren.
Die zeitgemäße Steuerung von Querstrahlern über die Frequenz und Richtertechnik wird von führenden Unternehmen der Branche angeboten (s. z.B.
www.jastram.net )
Interessiere mich immer noch für die Thematik, vielleicht findet sich ja ein Schiffsbetriebstechniker/Ingenieur, der die Informationen verifizieren oder erweitern kann.
edit: habs zwecks Lesbarkeit nochmal editiert, war jasehr undankbar zu lesen..
