Mobility_2024

MOBILE ENERGY FREILÄUFE

MOBILE ENERGY FREILÄUFE IN DER MARITIMEN ANTRIEBSTECHNIK HYBRIDE SCHIFFSANTRIEBE AUF DER ÜBERHOLSPUR Moderne Schiffe und Yachten fahren mit hybriden Antriebssystemen: Diesel- oder Methanolaggregate und Elektromotoren teilen sich die Arbeit. Komplett- und Käfigfreiläufe ermöglichen dabei erst ein effizientes Zusammenspiel beider Einheiten. Auf See oder im Hafen können Schiffe so flexibler und umweltschonender manövriert werden. Welche speziellen Freilauf-Technologien in der Marinetechnik zum Einsatz kommen, erläutert der Beitrag. Forderungen nach deutlich geringeren Stickoxid-Emissionen und höherer Energieeffizienz treiben die Entwicklung hybrider Antriebssysteme im Schiffs- und Yachtenbau voran. Diesel- oder Methanolaggregaten und Elektromotoren sollen zu Hybridantrieben kombiniert werden, die seriell oder parallel arbeiten. Systemintegratoren, Eigner und Werften versprechen sich davon auch einen schonenderen Fahrbetrieb und eine Optimierung des Wirkungsgrads im laufenden Betrieb. Hinzu kommt: Antriebssysteme können dadurch kompakter und leichter ausgelegt werden. Freiläufe haben hierbei eine kinematische Schlüsselfunktion. Sie ermöglichen mit einer einfachen Konstruktion allererst ein zuverlässiges und präzises Wechselspiel zwischen den verschiedenen Leistungseinheiten des Hybridsystems. Der Einsatz der richtigen Freilauftechnik im Antriebsstrang von Diesel- und Elektromotor erlaubt sogar die Umsetzung von bis zu drei verschiedenen Betriebsmodi. Im ersten Fall dient der Dieselmotor als Hauptantrieb, dreht über einen Freilauf jedoch bedarfsorientiert einen Elektromotor im Generatorbetrieb mit. So kann der elektrische Energiespeicher des Schiffs geladen und die Bordelektrik versorgt werden. Bei langen Strecken und konstanter Fahrt in offenen Gewässern bietet dies große Vorteile. Der zweite Fall: Über den Freilauf kann der Elektromotor den Dieselmotor auch drehzahlabhängig unterstützen, um mehr Leistung bereitzustellen. Und im dritten Fall trennt der Freilauf den Dieselmotor vom Antriebsstrang und es arbeitet nur der Elektromotor. Dies hat sich beim Manövrieren in Häfen bewährt, wo strenge Umweltauflagen gelten. Außerdem ist der Dieselmotor hier weniger effizient als bei konstanter Fahrt auf offener See. SCHIFFSSCHRAUBE ALS GENERATOR Flexible Hybridsysteme, bei denen Freiläufe alle drei Betriebsmodi unterstützen, kommen zum Beispiel in Containerschiffen, Passagierschiffen und Autofähren zum Einsatz. Aber auch moderne Segelyachten und Katamarane verfügen längst über hybride Antriebssysteme mit Freiläufen für einen energieeffizienten und flexiblen Betrieb. „Hier setzt man einen Freilauf beispielsweise zwischen den Dieselmotor und den Antriebsstrang, sodass sich ein Elektromotor beim Segeln über die Schiffsschraube als Generator betreiben lässt“, erläutert Marco Sommer, Freilauf- Konstrukteur bei Ringspann. „So kann die Bordelektrik geladen werden – ohne dabei den Dieselmotor mitzuschleppen oder gar zu beschädigen.“ Ringspann ist führend auf dem Gebiet der Freilauftechnik und stattet viele namhafte Schiffs- und Bootsbauer mit verschiedenen Freilauftypen aus seinem umfassenden Sortiment aus. Derzeit sind es vor allem die Komplettfreiläufe der Baureihen FB und FBE sowie die Käfigfreiläufe der Baureihen SF und SFB, die von den Konstrukteuren der Marinetechnik bevorzugt eingesetzt werden. „Auf speziellen Wunsch haben wir für hybride Schiffsan- 20 MOBILITY 2024

MOBILE MASCHINEN 01 Beim Segeln kann ein Elektromotor über die Schiffsschraube als Generator betrieben werden. Möglich macht dies ein Freilauf zwischen dem Dieselmotor und dem Antriebsstrang. Marco Sommer, Freilauf-Konstrukteur bei Ringspann triebe auch schon zahlreiche Sonderlösungen realisiert – so etwa auf der Basis der bewährten Basisfreiläufe unserer FBO-Serie“, berichtet Sommer. SCHNELL UND EINBAUFERTIG VERFÜGBAR Bei den Komplettfreiläufen der Baureihe FB handelt es sich um einbaufertig bereitgestellte Klemmstück-Freiläufe für Nenndrehmomente von bis zu 160.000 Nm. Sie können für Vorschub- und Überholfunktionen sowie als Rücklaufsperren eingesetzt werden. Sie sind kugelgelagert und abgedichtet und werden von Ringspann einbaufertig mit Öl gefüllt geliefert. Für zahlreiche Anwendungen sind die Freiläufe schnell verfügbar, da der Hersteller sie ab Werk mit diversen Bohrungsdurchmessern bis 300 mm anbietet. Über die Standardausführungen hinaus bietet die Baureihe FB aber auch drei weitere Bautypen mit besonders hoher Lebensdauer an. „Die Standzeit-Maximierung erreichen wir durch spezielle Klemmstückbeschichtungen oder verschiedene Arten der Klemmstückabhebung, die den Verschleiß der Klemmstücke erheblich reduzieren“, sagt Sommer. In der Variante FBE verfügen die Komplettfreiläufe zusätzlich über eine Kupplung. Damit können sie einfach im Antriebsstrang integriert werden – und zwar ohne zusätzlichen Montageaufwand. Die Käfigfreiläufe der Baureihen SF und SFB sind ebenfalls Klemmstück-Freiläufe. Sie haben jedoch keine eigene Lagerung und werden vorzugsweise zwischen kundenseitigen Innen- und Außenringen eingebaut. Sie eignen sich für Nenndrehmomente von bis zu 93.000 Nm und stehen in einer Standardausführung und zwei Varianten für Anwendungen mit höheren Ansprüchen an die Lebensdauer zur Verfügung. Ringspann liefert sie vor allem für Fälle, in denen die Funktion einer Überholkupplung oder einer Rücklaufsperre direkt in einem Getriebe integriert werden soll. Bei hybriden Schiffsantrieben kommt das immer dann vor, wenn die Kopplung von Verbrennungs- und Elektromotor über ein Getriebe gelöst wird. Die Antriebe sind also parallel und nicht in Reihe angeordnet. Durch den Einbau im Getriebe ist der Freilauf zudem besser vor Umwelteinflüssen geschützt. FAZIT 02 UNTERNEHMEN Ringspann GmbH Schaberweg 30-38, 61348 Bad Homburg Tel. 06172 275-411 E-Mail: sales.freewheels@ringspann.de AUTOR Mirco von Stein, Freier Fachjournalist, Darmstadt, im Auftrag der Ringspann GmbH, Bad Homburg 01 Dieser Komplettfreiläufer der Baureihe FBE und weitere Freilauftypen werden im Schiffs- und Bootsbau eingesetzt 02 Käfigfreiläufe der Baureihe SF zur Integration einer Überholkupplung oder Rücklaufsperre in einem Getriebe, wie bei der Kopplung von Verbrennungsund Elektromotor in der hybriden Antriebstechnik Ringspann unterstützt den Schiffs- und Bootsbau mit hochwertigen und langlebigen Freiläufen für hybride Antriebssysteme. Neben einbaufertigen Komplettfreiläufen – mit oder ohne Kupplung – bietet der Hersteller auch Sonderlösungen an. Konstrukteuren gibt dies viel Freiraum, um innovative und nachhaltige Antriebslösungen zu entwickeln, sei es für Handels-, Berufs-, Sport- oder auch Marine-Schiffe. Bilder: Ringspann; Aufmacherbild: Andrea – stock.adobe.com www.ringspann.de MOBILITY 2024 21