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2022 | OriginalPaper | Buchkapitel

5. Antriebsanlagen

verfasst von : Manfred Pfaff

Erschienen in: Schiffsbetriebstechnik

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

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Zusammenfassung

Bei seiner Fahrt durch das Wasser muss das Schiff gegen Wind und Wellen arbeiten. Das Wasser am Unterwasserschiff sowie die Luft am Überwasserschiff bewirken durch ihr Strömungsverhalten Reibungswiderstände am Schiffskörper, die letztlich durch die Antriebsanlage zu überbrücken sind. Die Dimensionierung und Auslegung dieser Anlage und insbesondere des Leistungserzeugers (s. a. Abb. 5.1) ist vom Schiffswiderstand abhängig.
Fußnoten
1
S. zum Folgenden auch: [27, S. 38 ff.].
 
2
Fregattenkapitän Sauerborn im Rahmen eines Vortrages an der Führungsakademie der Bundeswehr am 14.01.2010 in Hamburg.
 
3
Die Betriebskosten setzen sich neben den Treibstoffkosten u. a. aus Heuer für die Mannschaft, Abzahlung von Krediten, Reperatur- und Wartungskosten, Vertragsstrafen bei verspäteter Lieferung und vielem mehr zusammen; vertiefend hierzu [54].
 
4
Was im Einzelfall hierbei möglich ist, ist von vielen Faktoren abhängig, wie z. B. das vorgesehene Fahrtgebiet (so beschränkt allein ein Durchfahren des Panamakanals die Ausmaße eines Schiffes) aber auch letztlich der Investitionswille des Reeders.
 
5
Bei jeder Verbrennung entsteht u. a. das klimarelevante Gas CO2.
 
6
S. Abschn. 5.2.3.
 
7
Aus dem engl. resistance.
 
8
Allgemein auch Strömungswiderstand genannt.
 
9
Meier-Peter in [18, S. 354]; daneben gibt es häufig auch vereinfachte Ansätze, auf die hier nicht näher eingegangen werden soll.
 
10
Ebd., S. 356.
 
11
Ebd., S. 356.
 
12
Ebd., S. 356 f.
 
13
Ebd., S. 354.
 
14
Frischwasser bei 20 °C 1000, Seewasser bei 20 °C etwa 1026 kg/m3.
 
15
Turbulente Strömung = wirbelige Strömung; laminare Strömung = die Stromlinien verlaufen parallel zur Hauptbewegung.
 
16
Bei großen Schiffe liegen die Reynoldszahlen im Bereich bis zu 109.
 
17
Vertiefend dazu Eck in [6, Band I, S. 322, sowie S. 300 ff.].
 
18
Bei 10 °C etwa 1,3 × 10–6 m2/s.
 
19
Satz von der Erhaltung der Energie. Die B.-G. besagt, dass in einer stationären Strömung die Summe aus statischem und dynamischem Druck konstant ist und dem Gesamtdruck der ruhenden Flüssigkeit entspricht; näheres dazu [20, S. 108].
 
20
Meier-Peter in [18, S. 355].
 
21
Näheres dazu Eck in [6, Band I, S. 326]; sie liegt im Allgemeinen zw. 0,20 und 0,35.
 
22
In der Literatur wird als Gesamtwiderstandsbeiwert für heutige Schiffe ein C-Wert zwischen 0,03 und 0,05 angegeben (vgl. a. [27]).
 
23
Alle üblichen Schiffe der Großschifffahrt wie Passagierschiffe, Frachter etc.
 
24
1 kn = 1 Knoten entspricht 1,852 km/h.
 
25
1 sm = 1 Seemeile = 1,852 km.
 
26
Meier-Peter in [18, S. 354]; dieser liegt etwa zw. 0,65 und 0,75; s. auch [41].
 
27
Meier-Peter, H., in [18, S. 357].
 
28
Siehe auch [48].
 
29
Der niedrige Ansatz von RZ und RL beruht zum einen darauf, dass dieses Schiff keine Ruderblätter für Steuerbewegungen hat, sondern mit Propellern versehene um 360° drehbare Gondeln; zum anderen dürfte der geringe Luftwiderstand aufgrund der doch ziemlich strömungstechnisch optimal gestalteten Aufbauten gerechtfertigt sein; ferner Eck in [6, Band I, S. 326].
 
30
Aus [6, Band I, S. 324] für Re-empfindliche Körperform.
 
31
Das ist ein realistischer Wert – die TITANIC hatte einen Widerstandsbeiwert von C = 0,3; vielfach wird für überschlägige Berechnungen nur nach Gl. (5.1) mit der projizierten Unterwasser-Querschnittsfläche verfahren, ohne nach den einzelnen Widerstandsanteilen zu differenzieren, was für die Praxis hinreichend genaue Ergebnisse liefert [32, 38].
 
32
Annahme aufgrund des besonders effizienten „Gondelantriebs“.
 
33
Selten – eher im Sportbootbereich – auch Ottomotoren.
 
34
Erkennbarkeit für feindliche Detektionssysteme (z. B. Infrarotsignatur durch Wärmeabstrahlung, Geräuschsignatur durch akustische Kopplung).
 
35
Aus dem engl. pod = Gehäuse; Azi ist eine Anleihe aus dem Arabischen und soll ausdrücken, dass die Gondel in alle Winkel (360°) drehbar ist.
 
36
Um eine einheitliche Lebensdauer von Getriebe und Motor zu erreichen, müssen die erforderlichen Dreh-momente M um den jeweiligen Betriebsfaktor fB bei den verschiedenen Betriebslasten erhöht werden, um das maximal zulässige Getriebedrehmoment nicht zu überschreiten.
 
37
Siehe zum Folgenden auch Abschn. 5.3.1.
 
38
Siehe zum Folgenden [57].
 
39
Näher dazu auch [49].
 
40
Siehe auch eine zwar alte aber interessante Zusammenstellung in [5].
 
41
Ausführlich zu Schiffsdieseln s. a. Behrens, R., Boy, P., „Schiffsdieselmotoren“ in [23, S. 22 ff.].
 
42
Kraemer, „Dieselmaschinen“ in [6, Band II, S. 141 f.].
 
43
Zum Beispiel als Außenborder bei kleinen Sportbooten eingesetzt.
 
44
MaK = Maschinenbau Kiel, übernommen in die Caterpillar Motoren GmbH & Co. KG.
 
45
Zu den vorstehenden Verfahren s. a. Kraemer in [6, Band II, S. 142].
 
46
Kraemer in [6, Band II, S. 145].
 
47
Vertiefend auch [56].
 
48
Siehe auch [73].
 
49
Siehe dazu vertiefend wieder Kraemer in [6, Band II, S. 147 ff.], ferner [36].
 
50
Vgl. auch [69].
 
51
LNG, englisch: liquefied natural gas.
 
52
OT = oberer Totpunkt des Kolbens.
 
53
Wie bei den heute bereits außer Dienst gestellten Lenkwaffenzerstörern der Deutschen Marine LÜTJENS, MÖLDERS und ROMMEL.
 
54
Vertiefend dazu [9, S. 336 ff.].
 
55
Zur Kavitation siehe auch Abschn. 5.4.2.7.
 
56
Vgl. Abschn. 5.4.2.7.
 
57
Siehe zu den Anwendungsbereichen und zu speziellen Ausführungen auch [72].
 
58
Siehe z. B. [29].
 
59
Das Folgende aus [42]; zum Pulswechselrichter näher auch [40, 44].
 
60
Zu Funktion und Aufbau von Frequenzumrichtern siehe vertiefend [46].
 
61
Zum Polrad s. weiter unten.
 
62
Ferner z. B. auch [67].
 
63
Das Normvolumen wird bezogen auf den physikalischen Normzustand: 273,15 K = 0 °C und p = 1,01.325 bar.
 
64
Windgeschwindigkeiten nach der Beaufort-Skala s. Anhang 13.
 
65
Siehe z. B. Fa. Ketten-Fuchs [78].
 
66
Dazu vertiefend [19, 77].
 
67
So z. B. auch bei den Fregatten der Kl. F 124 der Deutschen Marine.
 
68
Vertiefend zum Folgenden s. a. Meier-Peter in [23, S. 260 ff.].
 
69
Lehmann in [23, S. 892 ff.].
 
70
Vgl. Abschn. 5.4.2.7.
 
71
Der Nachstrom wird als Prozentwert der Schiffsgeschwindigkeit angegeben.
 
72
Ausführlich zu Wellenberechnungen s. a. Böge et al. in [3].
 
73
Siehe Abschn. 5.3 und auch „Nutzleistung und einige Kenngrößen des Dieselmotors“, Abschn. 5.3.1.
 
74
Vgl. dazu auch: Böge et al. in [3, S. I 119 ff.].
 
75
Vertiefend zu Gleitlagern s. a. Böge et al. in [3, S. I 177 ff.].
 
76
Vertiefend zu Wälzlagern Böge et al. in [3, S. I 156 ff.].
 
77
Siehe beispielsweise [79].
 
78
Vertiefend dazu: „FAG – Montage von Wälzlagern“ [80].
 
79
Das Folgende aus [47].
 
80
Ausführlich dazu auch wieder Böge et al. in [3, I 181 ff.].
 
81
Werte für k s. a. [6, Band I, S. 739].
 
82
Siehe auch [58].
 
83
Vgl. vertiefend zum Folgenden auch [55].
 
84
Unter Mitarbeit v. Pfaff, R., B.Eng.
 
85
Zum Beispiel [17] oder auch [31].
 
86
Zum Folgenden näher auch [12].
 
87
Härte-Rockwell-Cone, ein Härteprüfverfahren, bei dem ein kegelförmiger Prüfkörper zur Messung der Eindringtiefe benutzt wird.
 
Literatur
1.
Zurück zum Zitat Becker, T.: Fregatte Klasse F 125, Neue Wege für die nächste Fregattengeneration der Marine. MarineForum 11/2005, Deutsches Maritimes Institut (DMI), Mittler-Report-Verlag, Bonn (2005) Becker, T.: Fregatte Klasse F 125, Neue Wege für die nächste Fregattengeneration der Marine. MarineForum 11/2005, Deutsches Maritimes Institut (DMI), Mittler-Report-Verlag, Bonn (2005)
2.
Zurück zum Zitat Binsau, A.: Schaltbare Kupplungen. Hochschule Magdeburg-Stendal (2004) Binsau, A.: Schaltbare Kupplungen. Hochschule Magdeburg-Stendal (2004)
3.
Zurück zum Zitat Böge, A., Böge, W.: Handbuch Maschinenbau. Springer Vieweg, Wiesbaden (2017) CrossRef Böge, A., Böge, W.: Handbuch Maschinenbau. Springer Vieweg, Wiesbaden (2017) CrossRef
4.
Zurück zum Zitat Budig, P.-K.: Stromrichtergespeiste Synchronmaschine – Theorie und Anwendungen. VDE, Berlin (2003) Budig, P.-K.: Stromrichtergespeiste Synchronmaschine – Theorie und Anwendungen. VDE, Berlin (2003)
5.
Zurück zum Zitat Deutsche Verlagswerke Strauss: Deutsche Schiffs-Dieselmotoren. Vetter & Co., Berlin (1935) Deutsche Verlagswerke Strauss: Deutsche Schiffs-Dieselmotoren. Vetter & Co., Berlin (1935)
6.
Zurück zum Zitat DUBBEL: Band I und II, Springer, Berlin (1974) DUBBEL: Band I und II, Springer, Berlin (1974)
7.
Zurück zum Zitat FANAL Schaltungspraxis: 7. Aufl., Metzenauer & Jung GmbH, Wuppertal FANAL Schaltungspraxis: 7. Aufl., Metzenauer & Jung GmbH, Wuppertal
8.
Zurück zum Zitat Fischer, R.: Elektrische Maschinen, 14. Aufl. Hanser, München (2007) Fischer, R.: Elektrische Maschinen, 14. Aufl. Hanser, München (2007)
9.
10.
Zurück zum Zitat Fister, W.: Vorlesungsskript „Grundzüge der Fluidenergiemaschinen - Teil II“. Ruhruniversität Bochum, Bochum (1979) Fister, W.: Vorlesungsskript „Grundzüge der Fluidenergiemaschinen - Teil II“. Ruhruniversität Bochum, Bochum (1979)
11.
Zurück zum Zitat Giersch, H.-U.: Elektrische Maschinen, 5. Aufl. Teubner, Wiesbaden (2003) Giersch, H.-U.: Elektrische Maschinen, 5. Aufl. Teubner, Wiesbaden (2003)
13.
Zurück zum Zitat Hager, M.: Die Nase macht den Unterschied. In: BOOTE EXCLUSIV 3/06, Delius Klasing, Bielefeld (2006) Hager, M.: Die Nase macht den Unterschied. In: BOOTE EXCLUSIV 3/06, Delius Klasing, Bielefeld (2006)
14.
Zurück zum Zitat Heine, F., Lose, F.: Die großen Passagierschiffe der Welt. Koehlers Verlagsgesellschaft, Hamburg (2010) Heine, F., Lose, F.: Die großen Passagierschiffe der Welt. Koehlers Verlagsgesellschaft, Hamburg (2010)
15.
Zurück zum Zitat Heisel, U., Klocke, F., Uhlmann, E., Spur, G.: Handbuch Spanen. Hanser, München (2014) Heisel, U., Klocke, F., Uhlmann, E., Spur, G.: Handbuch Spanen. Hanser, München (2014)
16.
Zurück zum Zitat Hofbauer, B.-G.: TRUPPENDIENST-Handbuch ‚Moderne Seemacht‘. In: Bundesminister für Landesverteidigung und Sport (Hrsg.) Bd. 2. Wien (2016) Hofbauer, B.-G.: TRUPPENDIENST-Handbuch ‚Moderne Seemacht‘. In: Bundesminister für Landesverteidigung und Sport (Hrsg.) Bd. 2. Wien (2016)
17.
Zurück zum Zitat Holschemacher, K.: Entwurfs- und Berechnungstafeln für Bauingenieure, 5. Beuth-Verlag, Berlin, Auflg. (2012) Holschemacher, K.: Entwurfs- und Berechnungstafeln für Bauingenieure, 5. Beuth-Verlag, Berlin, Auflg. (2012)
18.
Zurück zum Zitat Illies, K.: Handbuch der Schiffsbetriebstechnik, Vieweg & Sohn, Braunschweig (1972) Illies, K.: Handbuch der Schiffsbetriebstechnik, Vieweg & Sohn, Braunschweig (1972)
19.
Zurück zum Zitat Kornev, N.: Propellertheorie. Universität Rostock, Fakultät für Maschinenbau und Schiffstechnik, Rostock (2009) Kornev, N.: Propellertheorie. Universität Rostock, Fakultät für Maschinenbau und Schiffstechnik, Rostock (2009)
20.
Zurück zum Zitat Lexikographisches Institut: Lexikon der Technik, Bd. 1 und 2. München (1986) Lexikographisches Institut: Lexikon der Technik, Bd. 1 und 2. München (1986)
21.
Zurück zum Zitat Magg, J.: Die Steuerungen der Verbrennungskraftmaschinen. Springer, Berlin (1914) CrossRef Magg, J.: Die Steuerungen der Verbrennungskraftmaschinen. Springer, Berlin (1914) CrossRef
22.
Zurück zum Zitat Marinekommando Rostock (Hrsg.): Jahresbericht. (2015) Marinekommando Rostock (Hrsg.): Jahresbericht. (2015)
23.
Zurück zum Zitat Meier-Peter, H., Bernhardt, F. (Hrsg.): Handbuch Schiffsbetriebstechnik. Seehafen Verlag, Hamburg (2008) Meier-Peter, H., Bernhardt, F. (Hrsg.): Handbuch Schiffsbetriebstechnik. Seehafen Verlag, Hamburg (2008)
24.
Zurück zum Zitat Micknass, W.: Kupplungen. Antriebswellen, Verlag Vogel Business Media, Würzburg, Getriebe (2004) Micknass, W.: Kupplungen. Antriebswellen, Verlag Vogel Business Media, Würzburg, Getriebe (2004)
25.
Zurück zum Zitat Moeller, F., Vaske, P. (Hrsg.): Elektrische Maschinen und Umformer , Teil 1 Aufbau, Wirkungsweise und Betriebsverhalten, 11, überarbeitete B. G. Teubner, Stuttgart (1970) Moeller, F., Vaske, P. (Hrsg.): Elektrische Maschinen und Umformer , Teil 1 Aufbau, Wirkungsweise und Betriebsverhalten, 11, überarbeitete B. G. Teubner, Stuttgart (1970)
26.
Zurück zum Zitat Peeken, H.: Elastische Kupplungen. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg (1986) CrossRef Peeken, H.: Elastische Kupplungen. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg (1986) CrossRef
27.
Zurück zum Zitat Pfaff, M., Pfaff, R.: „Strömungsmechanische Grundlagen zum Widerstand von Schiffen“, Zeitschrift HANSA, Heft 6. Schifffahrts-Verlag HANSA, Hamburg (2011) Pfaff, M., Pfaff, R.: „Strömungsmechanische Grundlagen zum Widerstand von Schiffen“, Zeitschrift HANSA, Heft 6. Schifffahrts-Verlag HANSA, Hamburg (2011)
28.
Zurück zum Zitat Pinnekamp, W.: „Zur Auslegung von Antriebselementen. Eine Analyse des Betriebsfaktors (Stoßbeiwert) k“, Konstruktion 18 (1966) Nr. 2, Springer-VDI-Verlag, Düsseldorf (1966) Pinnekamp, W.: „Zur Auslegung von Antriebselementen. Eine Analyse des Betriebsfaktors (Stoßbeiwert) k“, Konstruktion 18 (1966) Nr. 2, Springer-VDI-Verlag, Düsseldorf (1966)
29.
Zurück zum Zitat Roseburg, D.: Elektrische Maschinen und Antriebe. Fachbuchverlag Leipzig, Carl Hanser Verlag (1999) Roseburg, D.: Elektrische Maschinen und Antriebe. Fachbuchverlag Leipzig, Carl Hanser Verlag (1999)
30.
Zurück zum Zitat Schmidt, E.: Technische Thermodynamik, Bd. 1. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg New York (1975) CrossRef Schmidt, E.: Technische Thermodynamik, Bd. 1. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg New York (1975) CrossRef
31.
Zurück zum Zitat Schneider, B.: für Ingenieure. Werner Verlag/Bundesanzeiger Verlag, Köln (2016) Schneider, B.: für Ingenieure. Werner Verlag/Bundesanzeiger Verlag, Köln (2016)
32.
Zurück zum Zitat Verband für Schiffbau und Meerestechnik e. V. (Hrsg.): „Schiffstechnik und Schiffbautechnologie“. Seehafen Verlag GmbH, Hamburg (2006) Verband für Schiffbau und Meerestechnik e. V. (Hrsg.): „Schiffstechnik und Schiffbautechnologie“. Seehafen Verlag GmbH, Hamburg (2006)
33.
Zurück zum Zitat Witthöft, H.-J.: „Schifffahrt“, in Köhlers Flottenkalender 2010. Koehler Verlagsgesellschaft, Hamburg (2010) Witthöft, H.-J.: „Schifffahrt“, in Köhlers Flottenkalender 2010. Koehler Verlagsgesellschaft, Hamburg (2010)
34.
Zurück zum Zitat Witthöft, H.-J.: „Erinnerungsdaten - Köhlers Flottenkalender 2014“. Koehler Verlagsgesellschaft, Hamburg (2014) Witthöft, H.-J.: „Erinnerungsdaten - Köhlers Flottenkalender 2014“. Koehler Verlagsgesellschaft, Hamburg (2014)
39.
Zurück zum Zitat Vorhölter, H.: Vereinfachte Bestimmung des effektiven Nachstroms in Manövrierzuständen. Institut für Entwerfen von Schiffen und Schiffssicherheit, Technische Universität Hamburg-Harburg, unter: www.​ssi.​tu-harburg.​de (2017). Zugegriffen: 26. Juli 2017 Vorhölter, H.: Vereinfachte Bestimmung des effektiven Nachstroms in Manövrierzuständen. Institut für Entwerfen von Schiffen und Schiffssicherheit, Technische Universität Hamburg-Harburg, unter: www.​ssi.​tu-harburg.​de (2017). Zugegriffen: 26. Juli 2017
Metadaten
Titel
Antriebsanlagen
verfasst von
Manfred Pfaff
Copyright-Jahr
2022
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-37178-4_5