DE2335237A1 - Ship diesel or gas turbine engine layout - with angle gearing to propeller shaft, to save space - Google Patents

Abstract

The space-saving arrangement of ship's diesel or gas turbine engines is as in the parent patent. The drive power of each engine is received by a gear with two or more angle gears (6) whose drive shafts act via a further angle gear (6b) on the propeller shaft. All the angle gears belonging to an engine lie in a common transverse plane. Preferably the angle gears, surrounded by a housing each have 2 bevel gears, which may be followed by bevel gears acting on the propeller shaft. An engine can be uncoupled and the ship can still be propelled.

Description

Prof. Dr.-Ing. Constantin Gallin, ,Prof. Dr.-Ing. Constantin Gallin,,

Anordnung einer Antriebsanlage für seegängige Wasserfahrzeuge Arrangement of a propulsion system for sea-going watercraft

Zusatz zum Patent (Aktz. P 23 05 767.2)Addition to the patent (file number P 23 05 767.2)

In dem Hauptpatent (Patentanmeldung Aktz.In the main patent (patent application Aktz.

P 23 05 767.2) ist eine raumsparende Queranordnung der zu einer Antriebsanlage eines Schiffes gehörenden mittelschnell laufenden Dieselmotoren bzw. Gasturbinen vorgeschlagen worden. Diese an sich vorteilhafte Queranordnung bedingt, daß ein Winkelgetriebe vorgesehen werden muß, damit eine Übertragung der Antriebsleistung auf die Propellerwelle erfolgen kann.P 23 05 767.2) is a space-saving transverse arrangement belonging to a propulsion system of a ship medium-speed diesel engines or gas turbines have been proposed. This transverse arrangement, which is advantageous in itself requires that an angular gear must be provided so that the drive power can be transmitted can be done on the propeller shaft.

Ein Winkelgetriebe ist indessen - unter anderem durch die Verwendung von Kegelrädern - bekanntlich in seiner Leistung begrenzt.An angular gear is, however, known in his - among other things through the use of bevel gears Limited performance.

Bei einem im Schiffbau üblicherweise infrage kommenden Übertragungsverhältnis von etwa 5 : 1 zwischen z.B. einem mittelschnell laufenden Dieselmotor und der Propellerwelle liegt diese Leistungsbegrenzung bei ca. 4000-6000 PS.In the case of a transmission ratio of around 5: 1, which is usually considered in shipbuilding, e.g. between a medium-speed diesel engine and the propeller shaft, this power limit is approx. 4000-6000 hp.

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Da jedoch die Antriebsleistungen der meisten heutigen · Handelsschiffe wesentlich höher liegen, bedarf es besonderer Vorkehrungen, um die gemäß Hauptpatent vorgeschlagene Queranordnung der zu einer Schiffsantriebsanlage gehörenden Dieselmotoren bzw. Gasturbinen verwirklichen zu können. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das die Antriebsleistung einer jeden Antriebsmaschine aufnehmende Getriebe zwei oder mehrere Winkelgetriebe aufweist, deren Abtriebswellen über je ein weiteres Winkelgetriebe auf die Propellerwelle einwirken, wobei alle zu einem Dieselmotor bzw. einer Gasturbine gehörenden Winkelgetriebe in einer gemeinsamen Querebene liegen. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die von der bzw. den Antriebsmaschinen erzeugte Leistung auch tatsächlich auf die Propellerwelle übertragbar ist.However, since the propulsion power of most of today's merchant ships is much higher, special ones are required Precautions to avoid the transverse arrangement proposed in accordance with the main patent to be able to realize the diesel engines or gas turbines belonging to a ship propulsion system. This object is achieved according to the invention in that the absorbing the drive power of each drive machine Gearbox has two or more angular gears, the output shafts of which each have a further angular gear act on the propeller shaft, with all angular gears belonging to a diesel engine or a gas turbine in a common transverse plane. In this way it is ensured that the drive machine (s) generated power can actually be transferred to the propeller shaft.

Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, daß die von einem Gehäuse umgebenen Winkelgetriebe je zwei Kegelräder aufweisen. In besonderen Fällen kann es indessen zweckmäßig sein, daß den Kegelrädern auf die Propellerwelle einwirkende Stirnräder nachgeschaltet sind.According to a preferred embodiment of the invention it is provided that the angular gear surrounded by a housing each have two bevel gears. In special cases, however, it can be useful that the bevel gears on the propeller shaft acting spur gears are connected downstream.

Die erfindungsgemäße Verteilung der Antriebsleistung über mehrere Winkelgetriebe ist - ähnlich wie die Anordnung mehrerer Antriebsmaschinen - insofern von besonderer Bedeutung, als dadurch die Betriebssicherheit des Schiffes maßgeblich erhöht wird, ohne daß durch diese Anordnung einThe inventive distribution of the drive power over Several angular gear units are - similar to the arrangement of several prime movers - in this respect special Significance, as thereby the operational safety of the ship is significantly increased without this arrangement

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Laderaumverlust entsteht. Die Betriebssicherheit wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch erhöht, daß bei Verwendung von zwei Antriebsmaschinen die unmittelbar auf die Propellerwelle einwirkenden Kegel- bzw. Stirnräder von der Welle abkuppelbar sind.Loss of cargo space occurs. The operational safety is increased according to a further feature of the invention, that when using two prime movers, the bevel gears or spur gears acting directly on the propeller shaft can be uncoupled from the shaft.

Auf diese Weise ist gewährleistet, daß durch Abkuppeln eines z.B. beschädigten Getriebes die Fahrt des Schiffes fortgesetzt werden kann, was insofern wichtig ist, als bekanntlich Schiffe große Investitionen mit hohen Tages- · kosten darstellen. Bei Störungen der Antriebsanlage und der damit verbundenen Fahrtunfähigkeit des Schiffes übersteigt häufig.der Verdienstausfall durch längere Liegezeit bei weitem die Reparaturkosten. Noch gravierender steigen diese Kosten dann, wenn das Schiff auf, See fahrtunfähig wird und gegebenenfalls mit Hilfe von Schleppern einer Bergungsgesellschaft in einen Nothafen gebracht werden muß.In this way it is ensured that the ship can move forward by uncoupling a damaged gearbox, for example can be continued, which is important because, as is well known, ships have large investments with high daily represent costs. In the event of malfunctions in the propulsion system and the associated inability to navigate the ship, exceeds Often the loss of earnings due to lengthy lay days by far the repair costs. These costs increase even more seriously if the ship is unable to navigate at sea will be brought to a port of emergency with the help of tugs from a salvage company, if necessary got to.

Somit erklärt sich, warum Reedereien im allgemeinen bemüht sind, Risiken zu vermeiden und bereit sind, für diese erhöhte Betriebssicherheit erhöhte Baukosten des Schiffes in Kauf zu nehmen. Abgesehen davon ist festzuhalten, daß die für eine geforderte Reisegeschwindigkeit notvrendige Antriebsleistung eines Schiffes im Mittel mit der dritten Potenz seiner Fahrtgeschwindigkeit ansteigen, dieses bedeutet, daß z.B. bei einem Schiff, dessen Antriebsanlage aus zwei gleich-This explains why shipping companies are generally keen to avoid risks and are ready for increased risks Operational safety to accept increased construction costs of the ship. Apart from that, it should be noted that the for a required cruising speed necessary propulsion power of a ship on average with the third power increase its speed, this means that, for example, in a ship whose propulsion system consists of two equal

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großen Motoren besteht, die dem Schiff eine Reisegeschwindigkeit von ca. 20 Knoten verleihen, ein einziger dieser beiden Motoren dem Schiff noch eine Geschwindigkeit von 16 Knoten verleiht. Diese Geschwindigkeit reicht aus, um die Fahrt des Schiffes fortzusetzen, bis sich günstige Bedingungen für eine etwaige Reparatur ergeben.large engines that give the ship a cruising speed of around 20 knots, just one of these two Motors still gives the ship a speed of 16 knots. This speed is enough to make the journey of the ship until conditions are favorable for any repairs.

Im allgemeinen wird die Leistung der aus zwei oder mehreren Antriebsmaschinen bestehenden Antriebsanlage eines Schiffes mittels eines Getriebes auf eine Propellerwelle übertragen werden, wobei zu berücksichtigen ist, daß der Einschrauben-Antrieb dem Mehrschrauben-Antrieb bezüglich des hydrodynamischen Wirkungsgrades weit überlegen ist. Die Handelsschifffahrt ist im übrigen schon in Anbetracht des harten Konkurrenzkampfes auf Wirtschaftlichkeit bedacht und bevorzugt im allgemeinen einen solchen Einschrauben-Antrieb, obwohl ein Defekt gewisser Teile in der Antriebsanlage in extremen Fällen das Schiff lahm legt.. Nicht zuletzt deswegen werden insbesondere die erforderlichen Getriebe in Schiffahrtskreisen als eine zusätzliche Störungsquelle angesehen. Die Notwendigkeit, bei insbesondere mittelschnell laufenden Dieselmotoren ein oder mehrere Getriebe zu verwenden, hat deswegen - trotz der Preis-, Raum- und Gewichtsvorteile dieser Art von Motoren deren Anwendung als Schiffsantrieb außerordentlich verzögert.In general, the power of the propulsion system of a ship, which consists of two or more propulsion engines be transmitted by means of a gear to a propeller shaft, taking into account that the screw drive is far superior to the multi-screw drive in terms of hydrodynamic efficiency. Merchant shipping Incidentally, considering the tough competition, is concerned with economic efficiency and generally preferred such a single screw drive, although a defect of certain parts in the drive system in extreme cases Ship paralyzes .. Not least because of this, especially the necessary gears in shipping circles as one viewed as an additional source of interference. The need, in particular with medium-speed diesel engines, one or Using several transmissions therefore has - despite the price, space and weight advantages of this type of engine Application as ship propulsion extraordinarily delayed.

Die Erfindung ist in mehreren Ausführungsbeispielen auf der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:The invention is shown in several embodiments in the drawing. Show it:

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Fig. ΐ eine rückwärtige Ansicht (Schiffsquerschnitt) mit zwei Paaren in der Schnittebene angeordneten Winkelgetrieben mit senkrecht liegenden Zwischenwellen; Fig. Ϊ́ a rear view (ship cross-section) with two pairs of angular gears arranged in the cutting plane with vertical intermediate shafts;

Fig. 2 den in Fig. 1 gezeigten Gegenstand in einer Seitenansicht (Schiffslängsschnitt);FIG. 2 shows the object shown in FIG. 1 in a side view (longitudinal section of the ship); FIG.

Fig. 3 die in Fig. 1 und 2 dargestellte Anordnung mit3 shows the arrangement shown in FIGS. 1 and 2

schräg angeordneten Antriebswellen; ·inclined drive shafts; ·

Fig. 4 eine Seitenansicht (Schiffslängsschnitt) mit zwei nebeneinander angeordneten Antriebsmaschinen;Fig. 4 is a side view (longitudinal section of the ship) with two drive machines arranged next to one another;

Fig. 5 die in Fig. 4 gezeigte Anordnung, jedoch mit zusätzlichen auf die Propellerwelle einwirkenden Stirnrädern;5 shows the arrangement shown in FIG. 4, but with additional spur gears acting on the propeller shaft;

Fig. 6 die in Fig. 5 gezeigte Anordnung in perspektivischer • Ansicht;6 shows the arrangement shown in FIG. 5 in a perspective view;

Fig.6a die in Fig. 4 gezeigte Anordnung in perspektivischer Ansicht. ■6a shows the arrangement shown in FIG. 4 in perspective Opinion. ■

In Fig. 1 ist ein Schiffsquerschnitt 1 dargestellt, der ein erstes» einfachstes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. Ein Maschinenraum 8 mit Doppelboden 8a nimmt als Antriebsmaschine einen z.B. mittelschnell laufenden Dieselmotor 2 auf, dem sich schaltbare bzw. flexible Kupplungen und ein Getriebe 21 mit Gehäuse 4 anschließen. Letzteres nimmt zwei aus Kegelrädern 6 bestehende Winkelgetriebe auf, zu denen je eine Abtriebswelle 17 gehört.In Fig. 1, a ship cross section 1 is shown, the shows a first »simplest embodiment of the invention. A machine room 8 with a double floor 8a takes as The drive machine has, for example, a medium-speed diesel engine 2, to which switchable or flexible couplings and connect a gear 21 with housing 4. The latter accommodates two bevel gears 6 consisting of bevel gears, each of which has an output shaft 17.

Die wiederum mit schaltbaren bzw. flexiblen Kupplungen 3The turn with switchable or flexible couplings 3

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versehenen, senkrecht angeordneten Abtriebswellen 17 münden in ein Propeller- bzw. Getriebegehäuse 4a, das auf dem Doppelboden 8a befestigt ist. Das Getriebegehäuse 4a nimmt zwei aus Kegelrädern 6a, 6b bestehende Winkelgetriebe auf. Den Kegelrädern 6b schließt sich je ein Stirnrad 7 an, das mit einem gemeinsamen, auf einer Propellerwelle 9 aufgekeilten Stirnrad 7a kämmt (s. auch Fig. 2). Auf der Propellerwelle 9 ist an dem dem Gehäuse 4a abgekehrten Ende ein Propeller 10 befestigt.provided, vertically arranged output shafts 17 open in a propeller or gear housing 4a, which is attached to the double floor 8a. The gear case 4a takes two from bevel gears 6a, 6b existing angular gear. The bevel gears 6b are each followed by a spur gear 7, which with meshes with a common spur gear 7a wedged on a propeller shaft 9 (see also FIG. 2). On the propeller shaft 9 is a propeller 10 is attached to the end remote from the housing 4a.

Die vorstehend beschriebene Anordnung läßt erkennen, daß der normalerweise einem Winkelgetriebe anhaftendenBegrenzung in der Leistungsübertragung erfindungsgemäß dadurch entgegengewirkt wird, daß die Antriebsleistung auf mehrere Winkelgetriebe verteilt wird. Die Leistungsaufteilung kann in an sich bekannter Weise mittels Stirnräder 7, 7a vervollkommnet werden, die auch die Drehzahlübersetzung im wesentlichen übernehmen. The arrangement described above shows that the limitation normally associated with a bevel gear in the power transmission is counteracted according to the invention is that the drive power is distributed to several angular gear. The division of services can be in can be perfected in a known manner by means of spur gears 7, 7a, which also essentially take over the speed ratio.

Wichtig ist bei dieser Anordnung, daß alle vier Winkelgetriebe in einer Ebene in Querrichtung zur Schiffslängsachse angeordnet sind. Dadurch kann eine für die heutige Mehrzahl der Handelsschiffe ausreichende Antriebsleistung übertragen werden, ohne daß - abgesehen von dem Platzbedarf für die Stirnräder die Länge des Maschinenraumes 8 vergrößert zu werden braucht.It is important with this arrangement that all four angular gears are arranged in a plane in the transverse direction to the longitudinal axis of the ship are. As a result, a propulsion power sufficient for the majority of merchant ships today can be transmitted without that - apart from the space required for the spur gears, the length of the machine room 8 needs to be increased.

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Bei einer vorstehend beschriebenen Anordnung von mehreren Winkelgetrieben in einer Ebene in Querrichtung zur Schiffslängsachse kann insbesondere wegen der noch eventuell erforderlichen schaltbaren Kupplung 3 und der bzw. den nach dem Hauptpatent querliegend angeordneten Antriebsmaschinen vielleicht die Schiffsbreite nicht mehr ausreichend sein oder es können unerwünschte Krängungsmomente entstehen, die aufgrund der außermittig auf dem Deck angeordneten Antriebsmaschine nicht auszuschließen sind. In diesem Falle empfiehlt es sich, eine Anordnung gemäß Fig. 3 vorzusehen, bei der mit bezug auf die Schiffsquerschnittsebene schräg nach unten verlaufende Abtriebswellen vorgesehen sind.In the above-described arrangement of several angular gears in a plane in the transverse direction to the longitudinal axis of the ship, in particular because of the possibly required switchable clutch 3 and the drive machines arranged transversely according to the main patent maybe the width of the ship is no longer sufficient or undesirable heeling moments can arise cannot be ruled out due to the drive engine being arranged eccentrically on the deck. In this case recommends it is to provide an arrangement according to FIG. 3, in which obliquely downward with respect to the ship's cross-sectional plane extending output shafts are provided.

In den Fig. 4 und 5 bzw. 6 und 6a sind Anordnungen dargestellt, die zusätzlich der Erhöhung der Betriebssicherheit des Schiffes dienen., indem unabhängig von dem Ausfallen des einen oder anderen Winkelgetriebes seine Reise fortgesetzt werden kann. -In Figs. 4 and 5 or 6 and 6a arrangements are shown, which also serve to increase the operational safety of the ship, by being independent of the failure of one or the other bevel gear continued its journey can be. -

Gemäß Fig. 4 und 5 bzw. 6 und 6a sind zwei üblicherweise vorgesehene Antriebsmaschinen 2, 2a dargestellt, die über hier nicht veranschaulichte, sich unmittelbar einer jeden Antriebsmaschine 2, 2a anschließende Winkelgetriebe und Abtriebswellen 17 auf je zwei in den hintereinander liegenden Gehäusen 4a vorgesehene, als Winkelgetriebe ausgebildete Propellergetriebe einwirken.According to Fig. 4 and 5 or 6 and 6a, two usually provided drive machines 2, 2a are shown, which over not illustrated here, directly to each drive machine 2, 2a subsequent angular gear and Output shafts 17 on two each provided in the housings 4a one behind the other and designed as angular gears Act on propeller gear.

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— O ~- O ~

Gemäß Fig. 4 bzw. Fig. 6a bestehen die beiden von je einem der Gehäuse 4a aufzunehmenden Winkelgetriebe aus den Kegelrädern 6a, 6b, wobei sämtliche Getriebe auf die grundsätzlich mit einem Drucklager 5 (hier nicht gezeigt) versehene Propellerwelle 9 kraftschlüssig angreifen. Sofern· nun das eine oder andere Getriebe bzw. eine der Antriebsmaschinen aus welchem Grunde auch immer - ausfällt, besteht erfindungsgemäß die Möglichkeit, über in den Gehäusen 4a vorgesehene Schaltkupplungen 12 das betreffende Winkelgetriebe stillzusetzen, indem jeweils das zugehörige Kegelrad 6b außer Eingriff stellung gebracht wird. Die Kupplung könnte z.B. aus einer nicht näher bezeichneten Gleithülse bestehen, die bei einer Leistungsübertragung nut- und federartig mit der Propellerwelle 9 kraftschlüssig in Verbindung steht. Es ist aber auch denkbar, diese Kupplung so auszubilden, wie es bei •Schiffsantrieben gang und gäbe ist. 'According to FIG. 4 and FIG. 6a, the two angular gears to be accommodated by one of the housings 4a each consist of the bevel gears 6a, 6b, all of the gears being provided with a thrust bearing 5 (not shown here) Grip the propeller shaft 9 with a force fit. Provided that one or the other gear or one of the prime movers is now off for whatever reason - fails, according to the invention there is the possibility of using Clutches 12 shut down the angular gear in question by disengaging the respective bevel gear 6b position is brought. The coupling could, for example, consist of a sliding sleeve, which is not specified in more detail a power transmission is in a tongue-and-groove manner with the propeller shaft 9 in a force-locking connection. It is but it is also conceivable to design this coupling as it is common in • ship propulsion systems. '

Diese Anordnung mehrerer Kupplungen 12 verbürgt, daß bei Ausfall eines der Winkelgetriebe oder einer Antriebsmaschine zumindest ein Teil der Antriebsleistung über das oder die anderen Winkelgetriebe übertragen werden kann, so daß die Fahrt des Schiffes bei reduzierter Leistung weiter aufrechterhalten bleibt.This arrangement of several clutches 12 guarantees that if one of the angular gears or a prime mover fails at least part of the drive power can be transmitted via the other angular gear or the other angular gear, so that the Voyage of the ship is maintained at reduced power.

Das in Fig. 5 bzw. Fig. 6 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der vorher beschriebenen Anordnung nur insofern, als den Kegelrädern wiederum Stirnräder 7, 7a nachgeschaltet sind, wobei in diesem Falle jeweils das Stirnrad 7a dank der Kupplung 12 außer Eingriff bringbar ist.The exemplary embodiment shown in FIG. 5 and FIG. 6 differs differs from the arrangement described above only in that the bevel gears are in turn followed by spur gears 7, 7a are, in which case the spur gear 7a can be disengaged thanks to the clutch 12.

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Claims (6)

PatentansprücheClaims 1^/Anordnung einer Antriebsanlage für seegängige Wasserfahrzeuge mit einem oder mehreren als Antriebsmaschine dienenden mittelschnell laufenden Dieselmotoren oder Gasturbinen nach Patent . ... ... ( Patentanmeldung Aktz. P 23 05 767.2), dadurch gekennzeichnet, daß das die Antriebsleistung einer jeden Antriebsmaschine aufnehmende Getriebe (21) zwei oder mehrere Winkelgetriebe (6-6) aufweist, deren Antriebswellen (17) über je ein weiteres Winkelgetriebe (6-6b) auf die Propellerwelle (9) einwirken, wobei alle zu einer Antriebsmaschine (2, 2a) gehörenden Winkelgetriebe (6-6b) in einer gemeinsamen Querebene liegen,1 ^ / Arrangement of a propulsion system for seagoing watercraft with one or more medium-speed diesel engines serving as prime movers or Gas turbines according to patent. ... ... (Patent application Aktz. P 23 05 767.2), characterized in that the Drive power of each drive machine receiving gear (21) has two or more angular gear (6-6), whose drive shafts (17) each act on the propeller shaft (9) via a further angular gear (6-6b), all angular gears (6-6b) belonging to a drive machine (2, 2a) lie in a common transverse plane, 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von einem Gehäuse (4, 4a) umgebenen Winkelgetriebe je zwei Kegelräder (6, 6a, 6b) aufweisen.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the angular gear surrounded by a housing (4, 4a) each have two bevel gears (6, 6a, 6b). 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß den Kegelrädern (6, 6a, 6b) auf die Propellerwelle (9) einwirkende Stirnräder (7, 7a) nachgeschaltet sind.3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the bevel gears (6, 6a, 6b) on the propeller shaft (9) acting spur gears (7, 7a) are connected downstream. 4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von zwei Antriebsmaschinen (2, 2a) die unmittelbar auf die Propellerwelle (9) einwirkenden Kegel- (6b) bzw. Stirnräder (7a) der Länge nach hintereinander angeordnet sind und von der Welle (9) abkuppelbar sind.4. Arrangement according to claims 1 to 3, characterized in that when using two drive machines (2, 2a) the length of the conical (6b) or spur gears (7a) acting directly on the propeller shaft (9) are arranged one behind the other and can be uncoupled from the shaft (9). -10--10- 50 9811/00 1450 9811/00 14 5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswellen (17). mit bezug auf die Querebene des Schiffes senkrecht angeordnet sind.5. Arrangement according to claims 1 to 4, characterized in that the output shafts (17). regarding the transverse plane of the ship are arranged vertically. 6. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswellen (17) mit bezug auf die Querebene des Schiffes schräg nach unten verlaufend angeordnet sind.6. Arrangement according to claims 1 to 4, characterized in that the output shafts (17) with respect to the Transverse plane of the ship are arranged sloping downwards. 508811/0014508811/0014 LeerseiteBlank page