DE19623914C2 - Schiffsantrieb mit einer Antriebsmaschine und direkt angetriebener Propellerwelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schiffsantrieb bestehend aus einer Antriebsmaschine und einer damit direkt verbundenen mit einem Propeller versehenen Propellerwelle gemäß dem Gattungsbegriff des Hauptanspruches.

Schiffsantriebe mit nur einer Antriebsmaschine können bei Störungen an dieser oder gar bei deren Ausfall zu einem erheblichen Risiko für die Sicherheit des Schiffes werden. Schlechtestenfalls führt dies zur Manövrierunfähigkeit des Schiffes bis hin zum möglichen Totalverlust. Insbesondere bei Schiffen, die gefährliche bzw. die Umwelt stark in Mitleidenschaft ziehende Güter transportieren, hat daher die permanente Manövrierfähigkeit des Schiffes auch in Notsituationen höchste Priorität.

Als einfachste Lösung bietet sich der Einbau eines Zusatzantriebes in der Propellerwelle an. Dieser Zusatzantrieb besteht aus einem Elektromotor, der über ein Getriebe die Propellerwelle bzw. den Propeller antreibt, wobei in diesem Fall die Propellerwelle von der defekten Antriebsmaschine mittels einer Trennvorrichtung abgekoppelt werden muß. Andererseits muß aber der bei diesem Hilfs- oder Notbetrieb vorhandene geringere Propellerschub im Vergleich zum Normalbetrieb trotzdem in den Schiffskörper eingeleitet werden.

Eine solche Lösung ist dem Prospekt der Firma Lohmann & Stolterfoht "FLESALUS" (Flexibles Sicherheits-Antriebssystem für Schiffe) RDE 75153 von 12. 93 zu entnehmen. Bei dieser Konstruktion übernimmt eine pneumatisch schaltbare Zahnkupplung die Trennung von der hier nicht dargestellten Antriebsmaschine und dem hier ebenfalls nicht dargestellten Propeller. Gleichzeitig ist diese Zahnkupplung auch das Drucklager für die Übertragung des Propellerschubes. Nachteilig bei dieser Lösung ist, daß die Zahnkupplung ein Spiel aufweist und insofern die Gefahr besteht, daß auftretende Schwingungen schwer zu beherrschen sind. Nachteilig ist auch, daß für die Zahnkupplung in Verbindung mit dem Drucklager ein eigenes Fundament benötigt wird, um die Kräfte in den Schiffsrumpf einleiten zu können.

Aus der DE 39 04 719 A1 ist ein Drucklagersystem für contra-rotierende Propellerwellen für sichere Schubübertragung für Voraus- und Zurückschub von Schiffen bekannt, wobei die beiden erforderlichen Drucklager für die beiden Schiffspropellerwellen in einer Baueinheit enthalten sind. Die bekannte Ausführung erlaubt zwar eine sichere Schubübertragung für Voraus- und Zurückschub, aber eine spielfreie Übertragung der Kräfte ist damit noch nicht gewährleistet.

Weiterhin ist aus der DE-PS 3 83 515 ein Wellendrucklager für Schiffsschraubenwellen mit auf Spindeln kippbar gelagerten Druckbacken bekannt, wobei die Druckspindeln mit ihrem den Druckbacken abgewendeten Ende mittels Gewinde, mit ihrem anderen Ende lose angepaßt in besonderen, im Lagergehäuse eingepaßten Büchsen gelagert sind. Das bekannte Wellendrucklager erzielt zwar einen dauernd gleichmäßigen Reibungsdruck zwischen Backen und Ring aufgrund von konstruktiven Maßnahmen, um die Lagerung der Backen unabhängig von zusätzlichen Spannungen zu machen, die durch verschiedene hohe Erwärmung einzelner Lagerstellen und Teile des Lagergehäuses hervorgerufen werden, aber eine spielfreie Arbeitsweise wird mit der bekannten Vorrichtung noch nicht erreicht.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schiffsantrieb mit einer Antriebsmaschine und direkt angetriebener Propellerwelle sowie einem Zusatzantrieb für den Hilfs- oder Notbetrieb anzugeben, dessen geringerer Propellerschub spielfrei für die Komponenten der Trennvorrichtung in den Schiffskörper eingeleitet werden kann und dafür kein separates Fundament erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Bestandteil von Unteransprüchen.

Kern der Erfindung ist die Verknüpfung einer an sich bekannten spielfreien Kupplung (siehe L Mitteilung 84, IX/82) mit einem spielfreien Hilfsdrucklager, das beim Hilfs- oder Notbetrieb des Schiffes aktivierbar ist. Mittels dieses Hilfsdrucklagers wird der verringerte Propellerschub auf ein in der Antriebsmaschine angeordnetes Drucklager übertragen. Vorzugsweise ist die Kupplung als eine an sich bekannte hydraulisch wirkende konische Bolzenkupplung ausgebildet. Die besondere Ausgestaltung des Hilfsdrucklagers garantiert, daß die Komponenten der Kupplung von Einflüssen des Propellerschubes freigehalten werden, so daß eine spielfreie Positionierung aller Teile gewährleistet ist.

Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, daß Drehmoment- und Schubübertragung eindeutig getrennt sind, wobei in beiden Fällen die absolute Spielfreiheit der einzelnen Komponenten oberste Forderung ist wegen der großen Drehmoment- und Schubschwankungen beim üblichen Antrieb mit Zweitaktmotoren. Als weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist zu nennen, daß die Kupplung kein separates Fundament erfordert. Dies wiederum hat zur Folge, daß die beiden Drucklager, d. h. das in der Antriebsmaschine und das mit der Kupplung verknüpfte Hilfsdrucklager, sich gegenseitig nicht beeinflussen können.

In der Zeichnung wird anhand eines Ausführungsbeispiels das erfindungsgemäße Hilfsdrucklager näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen halbseitigen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Schiffsantrieb;

Fig. 2 einen Schnitt in Richtung A-A in Fig. 1

In Fig. 1 ist in einem halbseitigen Längsschnitt der erfindungsgemäß ausgebildete Teilbereich eines Schiffsantriebes dargestellt. Die hier nicht dargestellte Antriebsmaschine, im Regelfall ein Diesel-Langsamläufer ist über einen antriebsseitigen Flansch 1 und eine noch näher zu erläuternde schaltbare spielfreie Kupplung 2 mit einem integrierten Hilfsdrucklager 3 mit einer Propellerzwischenwelle 4 verbunden. Die Verbindung der Propellerzwischenwelle 4 mit der eigentlichen Propellerwelle einschließlich des daran befestigten Propellers sind hier nicht dargestellt. Wesentlich ist nur, daß es sich hier um einen sogenannten Direktantrieb handelt, bei dem die Einstellung der gewünschten Propellerdrehzahl über eine Regelung der Drehzahl der Antriebsmaschine erfolgt. Die Anordnung eines Getriebes zwischen Antriebsmaschine und Propeller ist hier nicht erforderlich. Damit das Schiff auch bei Ausfall der Antriebsmaschine weiterhin manövrierfähig bleibt, ist ein Zusatzantrieb vorgesehen. Dieser besteht aus einer wahlweise als Motor oder Generator zu betreibenden elektrischen Maschine 42, die über eine Kupplung 43 mit einem Getriebe 5 verbunden ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Getriebe 5 als Einganggetriebe ausgebildet und das große Zahnrad 6 ist auf einer Hülse 7 befestigt, die die Propellerzwischenwelle 4 umgreift. Die Verbindung des Getriebes 5 mit der Propellerzwischenwelle 4 erfolgt über eine hochelastische Kupplung 8, die mittels eines ringförmigen Flansches 9 mit der Propellerzwischenwelle 4 verbunden ist. Zur Befestigung der schaltbaren Kupplung 2 und des Hilfsdrucklagers 3 ist zwischen der Propellerzwischenwelle 4 und dem antriebsseitigen Flansch 1 eine Druckwelle 10 angeordnet.

Die schaltbare spielfreie Kupplung 2 ist in bekannter Weise als Bolzenkupplung ausgebildet. Sie besteht aus einem äußeren Ringflansch 11, einem inneren Ringflansch 12, einem Gegenhalterflanschring 13 und konischen Bolzen 14. Ein Ringhalterflansch 15 übernimmt die Halterung und die Führung für die konischen Bolzen 14, wobei die konischen Bolzen 14 mittels spezieller Haltermuttern 16 gegen den Ringhalterflansch 15 verspannt sind. Die Endstellung für den geöffneten Zustand der Bolzenkupplung 2 wird durch einen mit einem Anschlag 17 versehenen Bolzen 18 festgelegt. Die Einzelheiten der Darstellung der hydraulischen Verschiebung der konischen Bolzen 14 wurde hier weggelassen, da sie nicht erfindungswesentlich sind. Die Drehmomentübertragung der eingerückten Bolzenkupplung 2 auf die Druckwelle 10 bzw. die Propellerzwischenwelle 4 erfolgt über einen im Querschnitt U-förmig ausgebildeten Flansch 19, der über eine Schraubverbindung 20 mit der Druckwelle 10 verbunden ist.

Erfindungsgemäß ist in der an sich bekannten Bolzenkupplung 2 ein spielfreies Hilfsdrucklager 3 integriert. Dieses weist folgende Elemente auf. Über eine Schraubverbindung 21 ist der antriebsseitige Flansch 1 der hier nicht dargestellten Antriebsmaschine mit einem ringförmig ausgebildeten Flansch 22 verbunden, der wiederum über eine Schraubverbindung 23 mit dem bereits erwähnten äußeren Ringflansch 11 der Bolzenkupplung 2 verbunden ist. Der Ringflansch 22 des Hilfsdrucklagers 3 stützt sich über ein Lager 24 auf der Druckwelle 10 ab. An diesem Ringflansch 22 ist auf der Innenseite ein Druckbund 25 spielfrei anpreßbar. Die axiale Verschiebungsmöglichkeit erfolgt über einen konischen Anzug sowohl auf der Druckwelle 10 als auch in der Bohrung des Druckbundes 25. Die axiale Positionierung des Druckbundes 25 erfolgt über eine Kontermutter 35, die auf einem Gewindeabschnitt der Druckwelle 10 angeordnet ist. Auf der anderen Seite wird der Druckbund 25 gehalten durch einen abgewinkelten Flansch 26, der sich über ein Lager 27 auf der Druckwelle 10 abstützt. Zwischen dem zuletzt erwähnten Flansch 26 und dem Druckbund 25 einerseits sowie dem Druckbund 25 und dem Ringflansch 22 andererseits ist je eine Ringscheibe 28, 29 angeordnet, die mit Drucksteinen versehen sind. Der abgewinkelte Flansch 26 ist über Schrauben 30 mit dem Ringflansch 22 verbunden. Diese Schraubverbindung ist mittels einer Mutter 31 gesichert, wobei zwischen der Mutter 31 und dem Ringflansch 22 ein Vorspannring 32 angeordnet ist. Dieser Vorspannring 32 wirkt mit einer Konterringmutter 33 zusammen. Die Konterringmutter 33 kann mittels eines hier nicht näher dargestellten Verstellmechanismus 34 gelöst und verspannt werden. Eine mögliche Ausführungsform ist als Einzelheit in Fig. 2 dargestellt.

Die Schmierung der bereits erwähnten Lagerstellen 24, 27 erfolgt in der Weise, daß bei ausgerückter Bolzenkupplung 2 und stillstehendem antriebsseitigem Flansch 1 durch einen im Flansch 1 radial verlaufenden Kanal 36 einer in der Druckwelle 10 verlaufenden Zentralbohrung 37 und davon abzweigenden radial verlaufenden Kanälen 38, 39 den bereits genannten Lagerstellen 24, 27 Schmiermittel zugeführt wird. Im antriebsseitigen Flansch 1 ist darüber hinaus noch ein weiterer radial verlaufender Kanal 40 vorgesehen, der im Zwischenraum 41 zwischen dem antriebsseitigen Flansch 1 und der Druckwelle 10 mündet. In diesem Zwischenraum 41 wird bei Trennung des Hilfsdrucklagers 3 ein Fluid gepumpt, um das Trennen zu unterstützen.

Claims (9)

1. Schiffsantrieb bestehend aus einer Antriebsmaschine und einer damit direkt verbundenen mit einem Propeller versehenen Propellerwelle, deren Schub von einem Drucklager aufgenommen wird, einem Zusatzantrieb, bestehend aus einer wahlweise als Generator oder Motor zu betreibenden elektrischen Maschine, die über eine schaltbare Kupplung mit einem Getriebe verbunden ist, wobei ein Zahnrad des Getriebes die Propellerwelle umschließt und mit ihr über eine flexible Kupplung verbunden ist, sowie einer zwischen Getriebe und Antriebsmaschine auf einem Abschnitt der Propellerwelle angeordneten den Propellerschub übertragenden schaltbaren Kupplung, dadurch gekennzeichnet, daß die auf einem separaten Abschnitt (10) der Propellerwelle angeordnete schaltbare Kupplung (2) spielfrei ist und mit einem spielfreien Hilfsdrucklager (3) verbunden ist, das bei Hilfs- oder Notbetrieb des Schiffes aktivierbar ist, wobei der entsprechend verringerte Propellerschub über das Hilfsdruck­ lager (3) und ein in der Antriebsmaschine angeordnetes Drucklager in den Schiffsrumpf eingeleitet wird.

2. Schiffsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Normalbetrieb der antriebsseitige Flansch (1) der Antriebsmaschine über eine Schraubverbindung (21) mit einem ringscheibenförmigen Flansch (22) verbunden ist, der wiederum über eine Schraubverbindung (23) mit der an sich bekannten drehmomentübertragenden Kupplung (2) verbunden ist.

3. Schiffsantrieb nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorwärtsfahrt des Schiffes zur Übertragung des verringerten Propellerschubes auf der zwischen Propellerwelle (4) und antriebsseitigem Flansch (1) angeordneten Druckwelle (10) ein aufgezogener Druckbund (25) angeordnet ist, der über eine mit Vorwärtsdrucksteinen versehene Ringscheibe (29) mit dem ringscheibenförmigen Flansch (22) zusammenwirkt.

4. Schiffsantrieb nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Rückwärtsfahrt des Schiffes zur Übertragung des verringerten Propellerschubes auf der zwischen Propellerwelle (4) und antriebsseitigem Flansch (1) angeordneten Druckwelle (10) ein aufgezogener Druckbund (25) angeordnet ist, der über eine mit Rückwärtsdrucksteinen versehene Ringscheibe (28) mit einem abgewinkelten Halteflansch (26) zusammenwirkt, wobei der Halteflansch (26) über eine Schraubverbindung (30) mit dem ringscheibenförmigen Flansch (22) verbunden ist.

5. Schiffsantrieb nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckbund (25) mittels einer Kontermutter (35) positionierbar ist.

6. Schiffsantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubverbindung (30) mit einer Mutter (31) gesichert ist, die über einen Axialvorspannring (32) und einer damit zusammenwirkenden Konterringmutter (33) mit dem ringscheibenförmigen Flansch (22) verbunden ist.

7. Schiffsantrieb nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmierung der Lagerstellen der Druckwelle (10) über einen im antriebsseitigen stillstehenden Flansch (1) angeordneten radial verlaufenden Kanal (36) erfolgt, der mit einem durch die Druckwelle (10) führenden in der Mittelachse liegenden Kanal (37) verbunden ist, wobei der Zentralkanal (37) wiederum radial verlaufende Abzweige (38, 39) zu den Lagerstellen (24, 27) aufweist.

8. Schiffsantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Antriebsflansch (1) zugewandte Lagerstelle (24) der Druckwelle (10) als zentrierendes Lager ausgebildet ist.

9. Schiffsantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß im antriebsseitigen stillstehenden Flansch (1) ein radial verlaufender Kanal (40) angeordnet ist, der im Zwischenraum zwischen Druckwelle (10) und antriebsseitigem Flansch (1) mündet.