In so gut wie jedem Schiffs-Motorisierungsgespräch ist die Leistung das Thema Nummer 1. Die überwiegende Meinung ist: Viel kW = hohe Geschwindigkeit! Doch sind die kW das allein seligmachende?
JA und NEIN kann man dazu nur sagen – denn Leistung ist im Grunde erst mal ein rein theoretischer Wert und wenn man weiß wie die Leistung entsteht, weiß man auch, dass sie alleine betrachtet, nur sehr wenig über die mögliche Dynamik eines Motors aussagt.
Leistung „P“ (P=Power) ist ein Resultat aus dem Drehmoment „T“ (T=Torque) und der Drehzahl „n“.
Das Drehmoment „T“ ist auch ein Resultat: nämlich aus der Kraft „F“ und der Länge des Hebelarmes „l“. Kraft die an einem Hebelarm ansetzt, bewirkt eine Drehbewegung. Je länger der Hebelarm „l“ (Abstand von Kurbelwellenmitte zur Pleuelzapfenmitte) und / oder je größer die Kraft „F“ (Verbrennungsdruck auf den Kolben), umso größer ist die Drehkraft also das Drehmoment „T“. Daraus ergibt sich auch, dass ein Motor mit größerem Hub auch ein höheres Drehmoment hat.
Für die Drehbewegung spielt das Drehmoment dieselbe Rolle wie die Kraft für die lineare Bewegung (Kolbenhub); es wird durch die zeitliche Änderung der Drehzahl „n“ bestimmt. Die “Leistung” eines Motors ist als “relativ” anzusehen weil sie ein Ergebnis von Variablen ist und sie rein gar nichts über den Charakter eines Motors aussagt.
Aufgrund dieser physikalischen Tatsache kann man eines schon mal mit Sicherheit sagen – Leistung ist ein kontinuierlich ansteigender Wert dessen Maximum folgerichtig erst ganz zum “Schluss” zur Verfügung steht. Die Leistung wächst stetig mit zunehmender Drehzahl an – bis zu ihrem „konstruierten“ Maximalpunkt. Also ist demzufolge die Kraft neben der Leistung ein ganz entscheidender Faktor und diese Kraft entscheidet wie „durchzugsstark“ der Motor ist.
Leistung „P“- das Resultat aus Kraft „T“ mal Zeit (Drehzahl) „n“ und wie sie im Motor entsteht
Aus der Kraft die auf den Hebelarm wirkt, entsteht das Drehmoment welches in Abhängigkeit mit der Drehzahl dann die theoretische Leistung ergibt. Die größte Kraft im Motor entsteht folgerichtig im Bereich der maximalen Zylinderfüllung. Diese Kraft wirkt auf den Kolben der über den Pleuel an der Kurbelwelle das Drehmoment erzeugt.
Das Übersetzungsverhältnis und der Hebelarm entscheiden über die Höhe der Drehmomententwicklung. Je höher das maximale Drehmoment und je niedriger die Motordrehzahl, bei der es erreicht wird, umso mehr Zugkraft hat ein Motor. Der Motor fährt sich “elastischer”. Denn für das Vorwärtskommen des Schiffes ist das Drehmoment wichtiger als die Leistung. Drehmoment braucht man zum anfahren und beschleunigen, die kW braucht man für die Höchstgeschwindigkeit.
Leider benötigt der Dieselmotor eine bestimmte niedrige Drehzahl um eigenständig laufen zu können. Unterhalb dieser niedrigsten Drehzahl hat der Motor keine Drehkraft: er stirbt ab! Bei dieser so genannten Leerlauf-Drehzahl leistet der Motor aber noch kein Drehmoment. Niedrige Motor- beziehungsweise Propeller-Drehzahlen sind aber für bestimmte Fahrtbedingungen eminent wichtig. Auch der überwiegend anzutreffende Einsatz von Untersetzungsgetrieben hilft hier wenig bis gar nicht. Das gezeigte Leistungs-Drehmoment-Diagramm eines modernen Schiffs-Dieselmotors zeigt sehr deutlich, dass erst ab einer Motor-Drehzahl von etwa 40% der Nenndrehzahl ein merkbarer Drehmomentaufbau besteht. Für viele Fahrtbedingungen wie zum Beispiel: häufige Schleusenfahrten, lange Kanalfahrten, Manövrier-Unterstützung von Schleppern sind aber hohe Drehmomente bei niedrigsten Drehzahlen wünschenswert.
Kleine Drehzahl, hohes Drehmoment
Hier kommt nun das dieselelektrische Antriebskonzept ins Spiel. Mit dem dieselelektrischen Antrieb, Generatoren und elektrische Fahrmotoren, werden genau die niedrigen Propellerdrehzahlen erreicht die benötigt werden. Der Grund für die extrem niedrigen Propeller-Drehzahlen liegt in dem hohen Drehmoment der permanent erregten Fahrmotoren. Der Fahr-(Torque) Motor liefert sein volles Drehmoment ab der 1. Umdrehung über den gesamten Drehzahlbereich (siehe gezeigtes Diagramm). Sein hohes Drehmoment erzeugt der Torque-Motor direkt; es entsteht aus einer Wechselwirkung zwischen den Magneten und dem durch die Statorwicklung fließenden Strom. Dieses Antriebssystem bietet einen nahezu verschleiß- und wartungsfreien Betrieb. Und als besonderes „Schmankerl“ gibt es Kraftstoff- und Emissionsreduzierung obendrauf.
