CH622748A5

CH622748A5 -

Info

Publication number: CH622748A5
Application number: CH879077A
Authority: CH
Inventors: Hans Sigg
Original assignee: Maag Zahnraeder & Maschinen Ag
Priority date: 1977-07-15
Filing date: 1977-07-15
Publication date: 1981-04-30
Also published as: JPS6033716B2; US4255981A; DE2737534C2; NL175155C; NL7807534A; FR2397324B1; IT7825546A0; JPS5420592A; DE2737534B1; SE7807773L; GB2001020B; GB2001020A; FR2397324A1; CA1084305A; SE433834B; NL175155B; IT1097012B; ES471706A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Schiffswendegetriebe mit einer Antriebswelle, einer Vorwärtskupplung, die gleichachsig mit der Antriebswelle angeordnet ist, einem Ritzel einer ersten Stufe, das durch die Vorwärtskupplung mit der Antriebswelle kuppelbar ist, zwei parallel zueinander angeordneten Rädern der ersten Stufe, die ständig mit dem Ritzel der ersten Stufe kämmen, einer Abtriebswelle, die über zwei Ritzel einer zweiten Stufe antreibbar ist, einem Wenderadsatz aus mehreren Wenderädern, und mindestens einer Rückwärtskupplung, die ebenfalls gleichachsig mit der Antriebswelle angeordnet ist und bei ausgerückter Vorwärtskupplung eine den Wenderadsatz einschliessende Verbindung zwischen der Antriebswelle und den Rädern der ersten Stufe herstellt.

Bei einem bekannten Schiffswendegetriebe dieser Gattung (US-PS 2 741 351, Fig. 3-5) ist für Vorwärts- und Rückwärts-5 fahrt je ein eigenes Ritzel erster Stufe vorgesehen; diese bei-.den Ritzel kämmen jedes für sich mit zwei parallel zueinander gelagerten Rädern erster Stufe, die mit je einem-Ritzel zweiter Stufe fest verbunden sind. Mit den beiden Ritzeln zweiter Stufe kämmt ein gemeinsames Rad zweiter Stufe, das durch eine io Abtriebswelle fest mit einem Schiffspropeller verbunden ist. Das fur Vorwärtsfahrt vorgesehene Ritzel erster Stufe ist durch eine Vorwärtskupplung mit einer turbinengetriebenen Antriebswelle unmittelbar kuppelbar. Das für Rückwärtsfahrt vorgesehene Ritzel erster Stufe ist parallel zur Antriebswelle 15 gelagert und durch eine erste Rückwärtskupplung mit einem peripheren Wenderad kuppelbar, und dieses kämmt mit einem gleichachsig zur Antriebswelle gelagerten zentralen Wenderad, das seinerseits durch eine zweite Rückwärtskupplung mit der Antriebswelle kuppelbar ist. Die genannten 20 Kupplungen sind gemeinsam derart betätigbar, dass beim Ausrücken der Vorwärtskupplung die beiden Rückwärtskupplungen eingerückt werden und umgekehrt beim Ausrücken der beiden Rückwärtskupplungen die Vorwärtskupplung eingerückt wird. Dabei sind als Kupplungen einfache Klauen- bzw. 25 Zahnkupplungen vorgesehen, die mit Reiblamellen ausgerüstet sind oder selbstsynchronisierende Zahnkupplungen darstellen.

Als nachteilig erweist sich bei derartigen Anordnungen, dass bei Klauen- bzw. Zahnkupplungen die relative Zahnstel-30 lung der einzurückenden Kupplung oft so ist, dass Zahnlücke und einzurückender Zahn nicht übereinstimmen. Folglich kann die Kupplung erst eingerückt werden, wenn die Gegenkupplung—Vorwärts- oder Rückwärtskupplung- vollständig ausgerückt ist.

35 Dies führt aber dazu, dass die Antriebsturbine entkuppelt wird und damit in Drehrichtung beschleunigt. Bei schnellbeschleunigenden Gasturbinen besteht daher die Gefahr, dass entweder die einzurückende Kupplung zu wenig Zeit zum Einrücken hat oder aber die Zahnenden der einzurückenden Zäh-40 ne beschädigt werden.

Eine Anordnimg mit selbstsynchronisierenden Kupplungen (US-PS 2 741 351, Fig. 13) setzt ein absolutes Stillstehen des Wellensystems voraus, um Beschädigungen am Synchronies siermechanismus der einzurückenden Kupplung auszuschlies-sen. Dieser absolute Stillstand des ganzen Systems lässt sich nur schwer erreichen, und eine zuverlässige Kontrolle des Be-triebszustandes des Systems erfordert den Einsatz erheblicher konstruktiver Mittel. Die Automatisierung des Wendevorgan-50 ges ist somit sehr aufwendig.

Ein weiterer Nachteil vieler bekannter Wendegetriebe ist die Tatsache, dass diese nur kuppelbar sind, wenn das Turbinendrehmoment grösser ist als das negative Propellerdrehmoment. Dies bedingt, dass Antriebsaggregate zur Verfügung ste-55 hen, die auch rückwärts angetrieben werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein übersichtliches und auch bei hoher Antriebsdrehzahl und Antriebsleistung möglichst leise laufendes Schiffswendegetriebe mit Leistungsverzweigung in der ersten Stufe zu schaffen, das die vor-«o erwähnten Nachteile vermeidet.

Die Aufgabe ist bei einem Schiffswendegetriebe der eingangs beschriebenen Gattung erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Wenderadsatz mit dem Ritzel erster Stufe durch mindestens eine Rückwärtskupplung kuppelbar ist, wobei zum es Ein- und Ausrücken der Vorwärts- und Rückwärtskupplungen ein langsamdrehender Hilfsantrieb mit umkehrbarer Drehrichtung über eine Rücklaufsperre mit der Antriebswelle verbunden ist.

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Vorzugsweise ist ein erstes zentrales Wenderad über die mindestens eine Rückwärtskupplung mit dem Ritzel erster Stufe kuppelbar und über mehrere periphere Wenderäder ständig mit einem zweiten zentralen Wenderad verbunden.

Dieses Prinzip mit zwei zentralen Wenderädern ist bei 5 einer ersten Ausführungsform der Erfindung dadurch verwirklicht, dass das zweite zentrale Wenderad - wie das einzige zentrale Wenderad des beschriebenen bekannten Getriebes - mit der Antriebswelle durch eine zweite Rückwärtskupplung kuppelbar ist, und dass eines der beiden zentralen Wenderäder 10 mit zwei parallel zueinander ortsfest gelagerten Zwischenrädern kämmt, die mit je einem peripheren Wenderitzel kämmen, von denen jedes mit einem gleichachsig dazu angeordneten peripheren Wenderad fest verbunden ist, welches mit dem anderen zentralen Wenderad kämmt. Bei dieser Ausführungs- 15 form sind bei Vorwärtsfahrt, also bei ausgerückten Rückwärtskupplungen, sämtliche Wende- und Zwischenräder stillgesetzt.

Bei einer anderen Ausführungsform mit ebenfalls zwei zentralen Wenderädern und damit kämmenden peripheren Wenderädern sind die peripheren Wenderäder in einem Pia- 20 netenradträger gelagerte Planetenräder, von denen jedes mit beiden zentralen Wenderädern kämmt. Bei dieser Ausführungsform kann die Verbindung des zweiten zentralen Wenderades mit der Antriebswelle unlösbar sein. Auf eine zweite Rückwärtskupplung wird also verzichtet. In diesem Fall dreht 25 sich das erste und das zweite zentrale Wenderad, sowie auch die Planetenräder bei Vorwärtsfahrt, wenn sie nicht gebraucht werden. Der Planetenradträger ist dabei ortsfest.

Bei beiden beschriebenen Ausführungsformen sind die Vorwärts- und Rückwärtskupplungen als selbst-synchronisie- 30 rende und einrückende Synchron-Kupplungen ausgebildet. Es ist weiterhin vorgesehen, die Synchronisiereinrichtung von ausserhalb des Getriebes ausser Funktion setzen zu können und damit den freien Gegenlauf sicherzustellen.

Zudem ist es vorteilhaft, den langsamdrehenden Hilfsan- 35 trieb über ein selbsthemmendes Getriebe und über eine als selbst-synchronisierende und einrückende Rücklaufsperre mit steuerbarer Verriegelung mit der Antriebswelle zu verbinden.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausfuhrungsbeispielen anhand schematischer Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise im Axialschnitt gezeichnete Draufsicht einer ersten Ausfiihrungsform eines Schiffswendegetrie-bes;

Fig. 2 eine teilweise im Axialschnitt gezeichnete Draufsicht einer zweiten Ausführungsform eines Schiffswendegetriebes.

Beiden in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Ausführungsformen sind folgende Merkmale gemeinsam:

In einer Reihe miteinander fluchtender Lager 10 ist eine Antriebswelle 12 gelagert, die ständig mit einer Antriebsma- 50 schine 14, beispielsweise einer Gasturbine, gekuppelt ist. Die Antriebswelle 12 erstreckt sich durch eine erste Hohlwelle 16 und eine zweite Hohlwelle 18 hindurch. Mit dem von der Antriebsmaschine 14 entfernten Ende der Antriebswelle 12 ist durch eine Rücklaufsperre 20, eine Stirnradpaarung 22 und 55 ein selbsthemmendes Schneckengetriebe 24 ein Hilfsantrieb 26, beispielsweise ein Elektromotor, verbunden..

Die erste Hohlwelle 16 ist mit der Antriebswelle 12 durch eine bei Vorwärtsfahrt eingerückte und deshalb im folgenden als Vorwärtskupplung 28 bezeichnete Kupplung verbunden; so auf dieser Hohlwelle ist ein Ritzel 30 erster Stufe befestigt, das ständig mit zwei Rädern 32 erster Stufe kämmt. Die Räder 32 ' sind parallel zueinander in je einem Paar Lager 34 gelagert und durch je eine Torsionswelle 36 mit je einem Ritzel 38 zweiter Stufe fest verbunden. Die beiden Ritzel 38 sind in je es einem Paar Lager 40 gelagert, durch je eine doppelte Scheibenbremse 42 abbremsbar und kämmen beide mit einem gemeinsamen Rad 44 zweiter Stufe, das auf einer in Lagern 46

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gelagerten Abtriebswelle 48 befestigt und über diese ständig mit einem Schiffspropeller 50 verbunden ist.

Das Rad 44 ist in Fig. 1 und 2 der Deutlichkeit halber seitlich versetzt gezeichnet, was nicht darüber hinweg täuschen darf, dass es ständig mit beiden Ritzeln 38 kämmt.

Die zweite Hohlwelle 18 ist mit der ersten Hohlwelle 16 durch eine zum Rückwärtsdrehen des Schiffspropellers 50 einrückbare und deshalb im folgenden als Rückwärtskupplung 52 bezeichnete Kupplung verbunden. An der zweiten Hohlwelle 18 ist ein erstes zentrales Wenderad 54 befestigt. In der Gestaltung und Anordnung dieses Wenderades 54 bestehen Unterschiede zwischen den Ausführungsformen gemäss Fig. 1 und 2, weshalb diese im folgenden getrennt weiter beschrieben werden.

Gemäss Fig. 1 ist das erste zentrale Wenderad 54 ein aus-senverzahntes Stirnrad, das mit zwei in Lagern 56 ortsfest gelagerten Zwischenrädern 58 kämmt. Jedes der beiden Zwischenräder 58 kämmt seinerseits mit einem peripheren Wenderitzel 60; diese Wenderitzel sind parallel zueinander in ortsfesten Lagern 62 gelagert und über je eine Torsionswelle 64 mit je einem in ebenfalls ortsfesten Lagern 66 gelagerten peripheren Wenderad 68 fest verbunden. Die beiden peripheren Wenderäder 68 kämmen mit einem zweiten zentralen Wenderad 70, das durch eine zweite Rückwärtskupplung 72 mit der Antriebswelle 12 kuppelbar ist.

Bei der Ausfuhrungsform gemäss Fig. 2 ist ein erstes zentrales Wenderad 54' innenverzahnt und kämmt unmittelbar mit einem Satz peripherer Wenderäder 68', die als Planetenräder in einem Planetenradträger 74 gelagert sind und mit einem zweiten zentralen Wenderad 70' kämmen, das auf der Antriebswelle 12 befestigt ist. Der Planetenradträger 74 ist dabei ortsfest.

Die Arbeitsweise beider in Fig. 1 und 2 dargestellten Aus-führungsformen eines erfindungsgemässen Schiffswendegetriebes wird im folgenden am Beispiel des Umsteuerns von voll voraus auf voll rückwärts beschrieben:

1. Die Antriebsmaschine 14 wird auf Leerlauf gestellt, der Hilfsantrieb 26 in Vorwärtsdrehrichtung angelassen und die Rücklaufsperre 20 für automatische Verriegelung vorbereitet.

2. Die Scheibenbremsen 42 werden eingerückt, sobald a) die Propellerdrehzahl auf einen vorbestimmten Wert gesunken ist, oder b) eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist.

3. Wenn die Drehzahl der Antriebswelle 12 unter die niedrige Drehzahl der Rücklaufsperre 20 absinkt, rückt diese ein und verriegelt automatisch.

4. Sobald die Rücklaufsperre 20 verriegelt ist, wird der Hilfsantrieb 26 von vorwärts auf rückwärts umgesteuert. Gleichzeitig wird der Synchronisiermechanismus der Vorwärtskupplung 28 ausser Funktion, derjenige der Rückwärtskupplung 52 (und wo vorhanden 72) in Funktion gesetzt.

5. Während des Rückwärtsdrehens der Antriebswelle 12 um ca. 30° rückt die Vorwärtskupplung 28 aus.

6. Sobald die Vorwärtskupplung ausgerückt ist, wird der Hilfsantrieb 26 erneut umgesteuert und dreht die Antriebswelle 12 vorwärts. Dabei rückt die Rückwärtskupplung 52 (und wo vorhanden 72) ein.

7. Sobald die Rückwärtskupplung 52 ganz eingerückt ist, überwindet der Hilfsantrieb 26 das Leerlaufmoment der Antriebsmaschine 14 und entlastet dadurch die Verriegelung der Rücklaufsperre 20, so dass diese leicht ausgerückt werden kann. Daraufhin wird der Hilfsantrieb 26 stillgesetzt.

8. Die Scheibenbremsen 42 werden gelöst. Für den Fall, dass das Schiff immer noch Vorwärtsfahrt macht, ist der Schiffspropeller 50 bestrebt, sich vorwärts zu drehen, und

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dadurch die Antriebsmaschine 14 rückwärts zu drehen. Dies wird durch den stillgesetzten Hilfsantrieb 26 in Verbindung mit dem selbsthemmenden Getriebe 24 und der Rücklaufsperre 20 verhindert.

9. Nun kann das Drehmoment der Antriebsmaschine 14 erhöht werden. Sobald es das Propellermoment überwiegt,

beginnt die Turbine vorwärts zu drehen, die Rücklaufsperre 20 löst sich und der Propeller 50 beginnt rückwärts zu drehen.

Das Umsteuern von rückwärts auf vorwärts erfolgt in den 5 genau gleichen Schritten, lediglich die Kupplungsfunktionen von Vorwärts- und Rückwärtskupplung sind dabei vertauscht.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Schiffswendegetriebe mit einer Antriebswelle (12), einer Vorwärtskupplung (28), die gleichachsig mit der Antriebswelle (12) angeordnet ist, einem Ritzel (30) einer ersten Stufe, das durch die Vorwärtskupplung mit der Antriebswelle kuppelbar ist, zwei parallel zueinander angeordneten Rädern (32) der ersten Stufe, die ständig mit dem Ritzel (30) der ersten Stufe kämmen, einer Abtriebswelle (48), die über zwei Ritzel (38) einer zweiten Stufe antreibbar ist, einem Wenderadsatz (54, 60, 68, 70) aus mehreren Wenderädern, und mindestens einer Rückwärtskupplung (52), die ebenfalls gleichachsig mit der Antriebswelle (12) angeordnet ist und bei ausgerückter Vorwärtskupplung (28) eine den Wenderadsatz (54,60,68,70) einschliessende Verbindung zwischen der Antriebswelle (12) und den Rädern (32) der ersten Stufe herstellt, dadurch gekennzeichnet, dass der Wenderadsatz (54, 60, 68,70) mit dem Ritzel (30) der ersten Stufe durch die mindestens eine Rückwärtskupplung (52) kuppelbar ist, wobei zum Ein- und Ausrücken der Vorwärts- und Rückwärtskupplungen (28,52) ein langsamdrehender Hilfsantrieb (26) mit umkehrbarer Drehrichtung über eine Rücklaufsperre (20) mit der Antriebswelle (12) verbunden ist.

2. Schiffswendegetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes zentrales Wenderad (54; 54')

über die mindestens eine Rückwärtskupplung (52) mit dem Ritzel (30) erster Stufe kuppelbar ist und über mehrere periphere Wenderäder (68; 68') mit einem zweiten zentralen Wenderad (70; 70') verbunden ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Schiffswendegetriebe nach Anspruch 2, bei dem das zweite zentrale Wenderad mit der Antriebswelle durch eine zweite Rückwärtskupplung kuppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eines der beiden zentralen Wenderäder (54,70) mit zwei parallel zueinander ortsfest gelagerten Zwischenrädern (58) kämmt, die mit je einem peripheren Wenderitzel (60) kämmen, von denen jedes mit einem gleichachsig dazu angeordneten peripheren Wenderad (68) fest verbunden ist, welches mit dem anderen zentralen Wenderad (70,54)

kämmt.

4. Schiffswendegetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die peripheren Wenderäder (68') in einem Planetenradträger (74) gelagerte Planetenräder sind, von denen jedes mit beiden zentralen Wenderädern (54', 70') kämmt.

5. Schiffswendegetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Vorwärts- und Rückwärtskupplungen (28, 52) selbst-einrückende Synchron-Kupplun-gen vorgesehen sind.

6. Schiffswendegetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsantrieb (26) über ein selbsthemmendes Getriebe (24) mit der Rücklaufsperre (20) verbunden ist.

7. Schiffswendegetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rücklaufsperre (20) synchronisierende und ein automatisches Einrücken bewirkende Steuermittel enthält.