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