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Schiffsantriebskonzepte

CODODCODADCODOGCODAGCOGOGCOGAGCODLODCODLADCODLOGCODLAGCOGLAGCOGASCOGESCOSAGCONASIFEPCODAG WARPCODED

Um einen höheren Gesamtwirkungsgrad bei unterschiedlichen Lastzuständen (Teil-/Volllast) und eine höhere Ausfallsicherheit des Antriebsstrangs zu erreichen sind verschiedene Antriebskonzepte entwickelt worden, die unterschiedliche Antriebsarten so kombinieren, dass die Vorteile beider genutzt werden können.

Die Antriebskonzepte arbeiten dabei gemeinsame über Kupplungen (Clutches) und Getriebe (Gears) auf einer Schiffswelle, wobei die Kupplungen meist als selbstsynchronisierende Schaltkupplungen aufgebaut sind. Kombinierte Antriebsarten sind allerdings komplizierter, schwerer und kosten verglichen mit einfachen Antrieben deutlich mehr.

CODOD

Bei Combined Diesel or Diesel (kombiniert Diesel oder Diesel) werden mehrere Dieselmotoren verwendet.

Ein gleichzeitiger Betrieb der Motoren ist allerdings nicht möglich, denn das Getriebe (Gear) erlaubt nur den getrennten Betrieb an der Schiffswelle. Der Motor mit geringer Leistung und hohem Wirkungsgrad dient für die Marschfahrt (Reisegeschwindigkeit) und der Motor mit höheren Leistung für die Hochgeschwindigkeitsfahrt.

CODAD

Bei Combined Diesel and Diesel (kombiniert Diesel und Diesel) werden mehrere Dieselmotoren verwendet.

Entweder treibt ein Motor oder beide zusammen über ein spezielles Getriebe (Gear) die Schiffswelle an. Ein Motor dient für die Marschfahrt (Reisegeschwindigkeit) und der zweite Motor wird für die Hochgeschwindigkeitsfahrt zugeschaltet.

Zwei Vorteile gegenüber der Verwendung eines einzelnen, größeren Dieselmotors mit gleicher Gesamtleistung sind, dass Dieselmotoren bei 75 % bis 85 % maximaler Leistung einen etwas besseren spezifischen Kraftstoffverbrauch haben als bei nur 50 % Leistung, und dass die Verwendung von zwei Motoren mit höherer Drehzahl im Vergleich zu einem einzelnen Motor mit niedrigerer Drehzahl einen Gewichts- und Größenvorteil bietet, selbst mit dem etwas größeren Getriebesystem.

Beispiele
Korvetten: Sa'ar 6 KlasseStereguschiy KlasseKamorta KlasseKarakurt Klasse
Fregatten: Iver Huitfeldt KlasseType 054A Klasse

CODOG

Bei Combined Diesel or Gas (kombiniert Diesel oder Gas) werden Dieselmotoren und Gasturbinen verwendet.

Ein gleichzeitiger Betrieb des Dieselmotors und der Gasturbine ist nicht möglich, denn das Getriebe (Gear) erlaubt nur den getrennten Betrieb an der Schiffswelle. Der Dieselmotor dient für die Marschfahrt (Reisegeschwindigkeit) und die Gasturbine mit Untersetzungsgetriebe (Reduction Gearbox) wird zur Hochgeschwindigkeitsfahrt genutzt.

Der Vorteil dieses Systems ist das einfachere Getriebe im Vergleich zu CODAG, aber es werden entweder stärkere oder zusätzliche Gasturbinen benötigt, um die gleiche maximale Leistung zu erreichen. Der Nachteil von CODOG ist, dass der Kraftstoffverbrauch bei hohen Geschwindigkeiten im Vergleich zu CODAG sehr hoch ist.

Beispiele
Korvetten: Sa'ar 5 KlasseVisby Klasse
Fregatten: Alvaro de Bazan KlasseFridtjof Nansen KlasseShivalik Klasse
Zerstörer: Type 052D KlasseHorizon KlasseType 052C Klasse

CODAG

Bei Combined Diesel and Gas (kombiniert Diesel und Gas) werden Dieselmotoren und Gasturbinen verwendet.

Die Dieselmotoren dienen für die Marschfahrt (Reisegeschwindigkeit) und die Gasturbine mit Untersetzungsgetriebe (Reduction Gearbox) wird zur Hochgeschwindigkeitsfahrt über ein Querverbindungsgetriebe (Crossconnect Gearbox) zugeschaltet.

Dieses System benötigt weniger Platz als entsprechende Dieselkraftwerke mit derselben Höchstleistung, da kleinere Motoren verwendet werden können und die Gasturbine und das Getriebe nicht so viel zusätzlichen Raum benötigen. Dennoch bleibt die hohe Kraftstoffeffizienz von Dieselmotoren bei Marschfahrt erhalten, was eine größere Reichweite und niedrigere Kraftstoffkosten als bei reinen Gasturbinen ermöglicht. Auf der anderen Seite ist ein komplexeres und schwereres Getriebe erforderlich.

Beispiele
Korvetten: Hetman Ivan Mazepa Klasse
Fregatten: Admiral Gorshkov Klasse

COGOG

Bei Combined Gas or Gas (kombiniert Gas oder Gas) werden mehrere Gasturbinen verwendet.

Ein gleichzeitiger Betrieb der Turbinen ist nicht möglich, denn das Getriebe (Gear) erlaubt nur den getrennten Betrieb an der Schiffswelle. Die Turbine mit geringer Leistung und hohem Wirkungsgrad dient für die Marschfahrt (Reisegeschwindigkeit) und der Turbine mit hoher Leistung für die Hochgeschwindigkeitsfahrt.

Der Grund für die Verwendung einer kleineren Turbine für die Marschfahrt ist, dass eine kleine Turbine, die mit 100 % Leistung läuft, mehr Treibstoff verbraucht als eine größere Turbine, die mit 50 % Leistung läuft.

COGAG

Bei Combined Gas and Gas (kombiniert Gas und Gas) werden mehrere Gasturbinen verwendet.

Entweder treibt eine Turbine oder beide zusammen über ein spezielles Getriebe (Gear) die Schiffswelle an. Eine Turbine dient für die Marschfahrt (Reisegeschwindigkeit) und die zweite Turbine wird für die Hochgeschwindigkeitsfahrt zugeschaltet.

Der Einsatz von einer oder zwei Gasturbinen hat den Vorteil, dass zwei verschiedene Leistungsstufen möglich sind. Da der Wirkungsgrad einer Gasturbine in der Nähe ihrer maximalen Leistung am besten ist, kann eine kleine Gasturbine, die mit voller Leistung läuft, effizienter sein als eine doppelt so starke Turbine, die mit halber Leistung läuft, was wirtschaftlicherer bei Marschfahrt ist.

Im Vergleich zu CODAG oder CODOG, hat dieses System einen kleineren Platzbedarf, aber eine viel geringere Kraftstoffeffizienz bei Marschfahrt und bei CODAG ist sie auch bei hohen Geschwindigkeiten etwas geringer.

Beispiele
Korvetten: Skjold Klasse
Fregatten: Admiral Grigorovich Klasse
Zerstörer: Sejong the Great KlasseArleigh Burke KlasseKolkata KlasseAtago KlasseKongou KlasseAkizuki Klasse

CODLOD

Bei Combined Diesel-electric or Diesel (kombiniert Diesel-elektrisch oder Diesel) werden Elektro- und Dieselmotoren verwendet.

Der Elektromotor wird von Dieselgeneratoren angetrieben und ist direkt mit der Welle verbunden. Ein gleichzeitiger Betrieb des Elektromotors und Dieselmotors ist nicht möglich, denn das Getriebe (Gear) erlaubt nur den getrennten Betrieb an der Schiffswelle. Der Elektromotor dient für die Marschfahrt (Reisegeschwindigkeit) und der Dieselmotor für die Hochgeschwindigkeitsfahrt.

Auf diese Weise werden die Dieselmotoren für den Antrieb und die Stromerzeugung kombiniert, was die Betriebskosten erheblich senkt, da die Anzahl der verschiedenen Diesel- und Elektromotoren reduziert werden kann und deutlich weniger Wartung erforderlich ist. Außerdem arbeiten die Elektromotoren in einem breiten Drehzahlbereich effizient und können direkt an die Schiffswelle angeschlossen werden, so dass einfachere Getriebe verwendet werden können, um die mechanische Leistung von dieselelektrischen Systemen und Dieselmotor zu kombinieren.

Ein weiterer Vorteil des dieselelektrischen Antriebs besteht darin, dass die Dieselgeneratoren ohne mechanische Verbindung akustisch vom Schiffsrumpf entkoppelt werden können und somit weniger Lärm verursachen. Dies wurde bereits ausgiebig bei militärischen U-Booten genutzt, aber auch Überwasserschiffe wie U-Boot-Abwehrschiffe profitieren davon.

CODLAD

Bei Combined Diesel-electric and Diesel (kombiniert Diesel-elektrisch und Diesel) werden Elektro- und Dieselmotoren verwendet.

Die Elektromotoren werden von Dieselgeneratoren angetrieben und sind direkt mit den Wellen verbunden. Entweder treibt der Elektromotor oder zusammen mit dem Dieselmotor über ein spezielles Getriebe (Gear) die Schiffswelle an. Der Elektromotor dient für die Marschfahrt (Reisegeschwindigkeit) und der Dieselmotor wird für die Hochgeschwindigkeitsfahrt zugeschaltet.

Auf diese Weise werden die Dieselmotoren für den Antrieb und die Stromerzeugung kombiniert, was die Betriebskosten erheblich senkt, da die Anzahl der verschiedenen Diesel- und Elektromotoren reduziert werden kann und deutlich weniger Wartung erforderlich ist. Außerdem arbeiten die Elektromotoren in einem breiten Drehzahlbereich effizient und können direkt an die Schiffswelle angeschlossen werden, so dass einfachere Getriebe verwendet werden können, um die mechanische Leistung von dieselelektrischen Systemen und Dieselmotor zu kombinieren.

Ein weiterer Vorteil des dieselelektrischen Antriebs besteht darin, dass die Dieselgeneratoren ohne mechanische Verbindung akustisch vom Schiffsrumpf entkoppelt werden können und somit weniger Lärm verursachen. Dies wurde bereits ausgiebig bei militärischen U-Booten genutzt, aber auch Überwasserschiffe wie U-Boot-Abwehrschiffe profitieren davon.

CODLOG

Bei Combined Diesel-electric or Gas (kombiniert Diesel-elektrisch oder Gas) werden Elektromotoren und Gasturbinen verwendet.

Der Elektromotor wird von Dieselgeneratoren angetrieben und ist direkt mit der Welle verbunden. Entweder treibt der Elektromotor oder die Gasturbine über ein spezielles Getriebe (Gear) die Schiffswelle an. Der Elektromotor mit geringer Leistung und hohem Wirkungsgrad dient für die Marschfahrt (Reisegeschwindigkeit) und die Gasturbine mit höheren Leistung für die Hochgeschwindigkeitsfahrt.

Auf diese Weise werden die Dieselmotoren für den Antrieb und die Stromerzeugung kombiniert, was die Betriebskosten erheblich senkt, da die Anzahl der verschiedenen Diesel- und Elektromotoren reduziert werden kann und deutlich weniger Wartung erforderlich ist. Außerdem arbeiten die Elektromotoren in einem breiten Drehzahlbereich effizient und können direkt an die Schiffswelle angeschlossen werden, so dass einfachere Getriebe verwendet werden können, um die mechanische Leistung von dieselelektrischen Systemen und Turbinen zu kombinieren.

Beispiele
Fregatten: Carlo Bergamini KlasseAquitaine Klasse

CODLAG

Bei Combined Diesel-electric and Gas (kombiniert Diesel-elektrisch und Gas) werden Elektromotoren und Gasturbinen verwendet.

Der Elektromotor wird von Dieselgeneratoren angetrieben und ist direkt mit der Welle verbunden. Entweder treibt der Elektromotor oder zusammen mit dem Gasturbine über ein spezielles Getriebe (Gear) die Schiffswelle an. Der Elektromotor mit geringer Leistung und hohem Wirkungsgrad dient für die Marschfahrt (Reisegeschwindigkeit) und die Gasturbine mit höheren Leistung wird für die Hochgeschwindigkeitsfahrt zugeschaltet.

Auf diese Weise werden die Dieselmotoren für den Antrieb und die Stromerzeugung kombiniert, was die Betriebskosten erheblich senkt, da die Anzahl der verschiedenen Diesel- und Elektromotoren reduziert werden kann und deutlich weniger Wartung erforderlich ist. Außerdem arbeiten die Elektromotoren in einem breiten Drehzahlbereich effizient und können direkt an die Schiffswelle angeschlossen werden, so dass einfachere Getriebe verwendet werden können, um die mechanische Leistung von dieselelektrischen Systemen und Turbinen zu kombinieren.

COGLAG

Bei Combined Gas-electric and Gas (kombiniert Gas-elektrisch und Gas) werden Elektromotoren und Gasturbinen verwendet.

Dieses System ist eine Modifikation von COGAG. Bei niedrigen Geschwindigkeiten und bei Marschfahrt (Reisegeschwindigkeit) wird der elektrische Antrieb durch ein turboelektrisches System mit einer Gasturbine angetrieben und bei Hochgeschwindigkeitsfahrten wird auch der mechanische Antrieb durch eine Gasturbine angetrieben.

COGAS

Bei Combined Gas and Steam (kombiniert Gas und Dampf) werden Gas- und Dampfturbinen verwendet.

Die Dampfturbinen werden durch Dampf angetrieben, der mit der Abgaswärme der Gasturbinen erzeugt wird. Auf diese Weise kann ein Teil der ansonsten verlorenen Energie zurückgewonnen und der spezifische Brennstoffverbrauch der Anlage gesenkt werden.

COGAS unterscheidet sich von vielen anderen kombinierten Schiffsantriebssystemen dadurch, dass es nicht für den Betrieb mit nur einem System vorgesehen ist. Dies ist zwar möglich, wird aber nicht so effizient sein wie bei kombinierten Diesel- und Gassystemen, die nur mit Dieselmotoren betrieben werden. Insbesondere sollte es nicht mit COSAG verwechselt werden.

COGES

Bei Combined Gas and Steam + Electric drive (kombiniert Gas und Dampf + elektrisches Getriebe) werden Gas- und Dampfturbinen verwendet.

Es ist eine andere Art des COGAS Systems, bei dem die Turbinen die Schiffswellen nicht direkt antreiben, sondern über ein turbo-elektrisches Getriebe angeschlossen sind.

COSAG

Bei Combined Steam and Gas (kombiniert Dampf und Gas) werden Dampf- und Gasturbinen verwendet.

Dieses System hat den Vorteil, dass die Dampfturbine effizienter und zuverlässiger arbeitet, während die Gasturbine schneller anläuft und eine höhere Beschleunigung ermöglicht.

CONAS

Bei Combined Nuclear and Steam (kombiniert Nuklear und Dampfturbine) können die Dampfturbinen sowohl von Kernreaktoren als auch von Heizölkesseln angetrieben werden.

IFEP

Bei Integrated Full Electric Propulsion (integrierter vollelektrischer Antrieb) werden Dieselgeneratoren, Gasturbinen oder beides zusammen verwendet.

Mit den Dieselgeneratoren, Gasturbinen oder beides zusammen, wird dreiphasiger Strom erzeugt, der zum Antrieb von Elektromotoren verwendet wird, die entweder die Schiffswelle oder einen Wasserstrahlantrieb antreiben.

Es handelt sich dabei um eine Abwandlung von CODLAG, bei dem Kupplungen überflüssig sind und der Bedarf an Getrieben reduziert oder ganz beseitigt wird, da die Energie nicht mechanisch, sondern elektrisch übertragen wird, so dass es sich um einen seriellen Hybrid-Elektroantrieb handelt und nicht um einen Parallelantrieb.

Die Beseitigung der mechanischen Verbindung zwischen den Motoren und dem Antrieb hat mehrere Vorteile, u. a. eine größere Freiheit bei der Platzierung der Motoren, eine akustische Entkopplung der Motoren vom Schiffsrumpf, sowie eine Verringerung von Gewicht und Volumen.

Beispiele
Fregatten: Ulsan Klasse
Zerstörer: Daring Klasse • Zumwalt Klasse
Flugzeugträger: Queen Elizabeth Klasse
Offshore-Patrouillenfahrzeug: Harry DeWolf Klasse • Thetis Klasse

CODAG WARP

CODAG Water jet And Refined Propeller (CODAG Wasserstrahl und verfeinerter Propeller) ist ein von Blohm+Voss als Option für die MEKO-Schiffsreihe entwickeltes Antriebskonzept.

Das Konzept verwendet zwei Dieselmotoren zum Antrieb von zwei Wellen in einer kombinierten Diesel-und-Diesel-Anordnung (CODAD) und einen von einer Gasturbine angetriebenen Wasserstrahl in der Mitte. Im Leerlauf verursacht der Wasserstrahl keinen Luftwiderstand und da seine Düse weiter achtern und höher angebracht werden kann, hat er keinen Einfluss auf die Größe der Propeller.

CODED

Bei Combined Diesel-electric and Diesel (kombiniert diesel-elektrisch und Diesel) werden zwei Arten von Dieselmotoren für unterschiedliche Antriebswellen verwendet.

Das von der Wärtsilä Corporation entwickelte Antriebs- und Maschinenkonzept umfasst einen dieselmechanischen Teil, der einen konventionellen Propeller antreibt, und ein dieselelektrisches Kraftwerk, das eine oder mehrere elektrische Gondeln versorgt.

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