Von TKMS (ThyssenKrupp Marine Systems) wurde eine Megayacht für die Untersuchungen ausgewählt. Die Betriebsparameter des Schiffes wurden durch Prognoseberechnungen (Widerstand, propulsion) und durch Berechnungen der Wellenbildung und Umströmung des Schiffes bestimmt. Die prognostizierten Werte für Drehzahl und Leistung wurden an Siemens weitergeleitet, um eine Grobauslegung des HTS-Motors zu ermöglichen. Yachten mit Podded Drives wurden hinsichtlich Anordnungskonzept und Leistungsdaten analysiert. Als Podded Drives kommen zur Zeit Compact Azipods von ABB zum Einsatz. Auf der Basis der von Siemens bereitgestellten Motorgeometrie wurde ein Ausgangsentwurf für den HTS Pod realisiert. Ein Gondeldurchmesser von etwa 40 % zum Propellerdurchmesser wurde realisiert. Zur Bestimmung der Entwurfsvorgaben für den Entwurf des Z-Dynamometers wurden Konzepte für den HTS Pod erarbeitet und analysiert. Der HTS Pod soll einen hohen Wirkungsgrad und ein geringes Gewicht aufweisen. Der Propeller wurde deshalb vor dem Podgehäuse angeordnet. Zur Verringerung des Gewichtes sollte ein geringer Nabendurchmesser realisiert werden. Systematische CFD-Berechnungen zum Podkonzept zeigten, dass ein relativ stumpfer Übergang zwischen Propellernabe und Gondel möglich ist. Die Übereinstimmung der Berechnungen mit Versuchsergebnissen war gut, so dass die weitere Optimierung mit CFD-Verfahren durchgeführt werden konnte. Der Ausgangsentwurf des HTS Pods wurde unter Einhaltung der Vorgaben zum Freischlag und zur Tauchung im Hinterschiff integriert. Auf der Basis der Schiffslinien von TKMS wurden die Modellbauunterlagen erstellt. Ein geteiltes Modell wurde aus Holz gefertigt. Es wurden zwei Hinterschiffe gefertigt, zum einen das Hinterschiff mit konventioneller Wellenanlage und zum anderen das Hinterschiff mit den Podded Drives. Mit den Modellvarianten wurden Widerstandsversuche ohne Anhänge, mit Ruder und mit Wellenleitung durchgeführt. Der Widerstand der Anhänge wurde aus den Messungen ermittelt. Weiterhin wurden Nachstrommessungen für das Schiff ohne Anhänge (Propellerebene des Pods) und das Schiff mit Wellenleitung durchgeführt. Zusätzlich wurde die Effektivität eines Ducktails (Heckverlängerung) untersucht. Der Widerstand des Schiffes wird durch einen Ducktail um 5 % verringert. Ein Pflichtenheft für den Entwurf von Z-Dynamometern wurde erarbeitet. Die Gondel mit Antriebswelle, Lager, Dichtungen, Getriebe, Schleifringabnehmer, Elektronik konnte maximal einen Durchmesser von 80 mm aufweisen. Die übertragbaren Drehmomente ergaben sich aus den verfügbaren Zahnrädern für die Winkelgetriebe. Auf der Basis des Pflichtenheftes wurden die Z-Dynamometer konstruiert und gefertigt. Auf der Basis der Widerstands- und Nachstrommessungen sowie von Umströmungsberechnungen wurden die Entwurfsparameter präzisiert. Die Wechselwirkung des Propellers mit dem Podgehäuse wurde prognostiziert. Es wurden zwei Propeller entworfen und rechnerisch verglichen. Im Ergebnis der Versuche werden die Entwürfe noch einmal überprüft. Es wurden Modelle der Podgehäuse und Zugpropeller gefertigt. Zusätzlich wurden für das Schiff mit Wellenleitung Propeller entworfen und gefertigt. Für die Freifahrt- und Kavitationsversuche wurden drei Propeller entworfen und gefertigt: Bronzepropeller, starrer CFK-Propelle, flexibler CFK-Propeller. Die Propeller für das Schiff mit Wellenleitung und die Podded Drives wurden freigefahren. Die Kennlinien wurden für die Auswertung der Versuche und zur Propulsionsprognose herangezogen. Die Untersuchungen der CFK-Propeller zeigten, dass der Entwurfspunkt nicht realisiert wurde.


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    Title :

    Antriebsplattform mit HTS-Synchronmaschine für Voll-Elektrische Schiffe. Teilvorhaben 4: Innovative Antriebssysteme. Hydrodynamische Untersuchungen für einen Podded Drive mit HTS-Synchronmaschine. Erfolgskontrollbericht zum FuE Vorhaben. Projektlaufzeit: 01/06 bis 03/09


    Contributors:


    Publication date :

    2009


    Size :

    40 Seiten, 34 Bilder, 12 Tabellen


    Type of media :

    Report


    Type of material :

    Print


    Language :

    German