DE2748359C2

DE2748359C2 - Antriebseinrichtung für Schiffe oder Boote

Info

Publication number: DE2748359C2
Application number: DE2748359A
Authority: DE
Inventors: Erich 6050 Offenbach Aucktor; Anders Nynashahn Sandström
Original assignee: Loehr & Bromkamp 6050 Offenbach De GmbH
Current assignee: Loehr & Bromkamp 6050 Offenbach De GmbH
Priority date: 1977-10-28
Filing date: 1977-10-28
Publication date: 1984-01-19
Also published as: GB2007173A; DE2748359A1; IT7805253A0; IT7807076V0; US4293304A; SE442001B; SE7811133L; IT1103327B; ES472406A1; JPS5921836B2; FR2407126B1; FR2407126A1; CA1102631A; DK160473C; NL7807624A; NO783640L; DK481078A; GB2007173B; JPS5465994A; DK160473B

Description

Die Erfindung betrifft ei'ie Ant xbseinrichtung für Schiffe oder Boote mit ein;m 'Iastisch gelagerten Antriebsaggregat, welches aus einem I'vlotor oder einem Motor und einem diesem nachgeschalteten Getriebe besteht, einer zum Übertragen des Drehmomentes auf den Propeller dienenden, mit einer Propellerwelle verbundenen Gelenkwelle und gegebenenfalls mit einem getrennten Drucklager.

In der Zeitschrift »MTZ«. 1963. Seite 223 (Bild 3.2) wurde bereits für Binnenschiffe eine Antriebseinrichtung vorgeschlagen. Bei dieser i?'. der Antriebsmotor und das mit diesem verbundene Getriebe elastisch -»5 gelagert, während die dem Getriebe räumlich nachgeordnete Propellerwelle eine starre Lagerung aufweist Wie in der Schiffsantriebstechnik bisher allgemein übiich. hzndelt es sich bei der Getriebe und Propellerwelle verbindenden Gelenkwelle um eine Kreuzgelenkwelle. Diese ist dem Vorschlag zufolge so angeordnet, daß ihre An- und Abtriebswelle parallel zueinander liegen. Wegen der antriebstechnisch-konstruktiven Gegebenheiten ist bei dem bekannten Lösungsvorschlag eine andere bzw. andersartige An-Ordnung ohnehin nicht möglich. Durch die elastische Lage! ung des Motors werden Axialbewegungen des aus Motor und Getriebe bestehenden Antriebsaggregates hervorgerufen, welche bei starrer Anordnung der Propellerwelle mittels der Gelenkwelle aufgefangen to werden müssen. Aus der Darstellung de;> Bildes 3.2 ist indes nicht ersichtlich, nach welchem Prinzip die Gelenkwelle derartige Längenänderungen zu kompensieren in der Lage sein soll.

In der DE-AS 12 46 452 wurde ferner schon ein für die <>5 Wellenleitung von Motorschiffen bestimmtes Drucklager vorgeschlagen, in dessen Lagergehäuse zwei sogenannte Mitchell-Scheiben angeordnet sind. Diese Scheiben schließen zwischen sich einen Radialflansch der Wellenleitung ein und dienen als Gegendruckkörper für die Axialkräfte der Wellenleitung bei Vorwärtsoder Rückwärtsfahrt des mit einem derartigen Drucklager ausgerüsteten Schiffes. Durch entsprechendes Inbetriebsetzen dieser Dnicklager-Scheiben sollen, vor allem beim Umsteuern der Antriebsbewegung von Vorwärts- auf Rückwärtsfahrt des Schiffes, den Wirkungsgrad sowie die Lebensdauer der Propellerblätter mindernde Kavitationserscheinungen vermieden werden. Oi°, Benutzung bzw. Anordnung der Mitchell-Scheiben in einem Schiffsantriebswellen-Drucklager Hegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Kavitationserscheinungen zu einem gewissen Teil auf axiale Schwingungen in der Wellenleitung zurückzuführen sind, welche sich bis zum Propeller fortsetzen. Die axialen Schwingungen bewegen dabei den Propeller vor und zurück und erzeugen zugleich hohe Schubschwankungen. Eine weitere Erkenntnis besteht darin, daß derartige Axiaischwingungen ursächlich auf den Antriebsmotor zurückzuführen sind. Es liegt auf der Hand, daß derart mit Mitchell-Scheiben ausgerüstete Drucklager, vor allem hinsichtlich ihrer Herstellkosten, wesentlich teuerer sind als normale, handelsübliche Drucklager. Allerdings mögen bei großen, seegehenden Schiffen diese Kosten dadurch zu rechtfertigen sein, daß das Aufarbeiten oder aber der Ersatz von kavitationsgeschädigten Propellern noch kostenaufwendiger ist

Demgegenüber hat sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt eine Antriebseinrichtung für Schiffe oder Boote so zu gestalten, daß auf recht einfache Art und Weise ein ruhiger und praktisch schwingungsfreier Lauf der Antriebswelle unter Einschluß ihres Propellers gewährleistet wird und die Antriebseinrichtung raum- bzw. platzsparend wird und ein normalerweise recht erheblicher Aufwand für das Ausrichten aller zur Antriebseinrichtung gehörenden Aggregate eingespart wird.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß die zum Antriebsaggregat gehörenden Bauteile einzeln im Schiffskörper elastisch gelagert sind, und daß die Gelenkwelle und bei einem aus Motor und davon unabhängig gelagertem Getriebe bestehenden Antriebsaggregat zusätzlich die beide verbindende Welle als an sich bekannte Gleichlaufgelenkwelle, bestehend aus zwei an deren Enden angeordneten Gleichlaufdrehgelenken und einer in der Länge unveränderlichen starren Welle, ausgebildet ist

In sinnvoller Ausgestaltung dieses die vorgeschlagene Erfindung tragenden Gedankens ist vorgesehen, daß mindestens ein Gleichlaufdrehgelenk einer Gleichlaufgelenkwelle als Verschiebungen aufnehmendes Gelenk ausgebildet ist.

In Realisierung des die Erfindung tragenden Gedankens ist schließlich auch vorgesehen, das Drucklager elastisch zu lagern.

Mit der vorgeschlagenen Erfindung geht eine Keine von Vorteilen einher: Die Antriebseinrichtung ist überaus einfach in Aufbau und Wirkungsweise. Sie besteht zudem aus vielfältig in der Praxis bewährten Bauteilen,Selbstverständlich erschöpfen sich die Vorteile nicht allein schon in den vorstehend erwähnten: Von besonderem Vorteil ist es, daß alle zum Antriebsaggregat gehörenden Bauteile im Schiffs- oder Bootskörper einzeln elastisch gelagert sind. Hierdurch werden sonst systemimmanente Schwingungserscheinungen weitgehend vermieden, so daß die Propellerwelle sowohl bei Vorwärts- als auch bei Rückwärtsfahrt einen ruhigen

Lauf hat und die Blätter des jeweils zur Welle gehörenden Propellers keinen schädlichen, beispielsweise auf Kavitation zurückgehenden Einflüssen mehr unterliegen.

Vorteilhaft ist weiterhin, daß jeglicher Aufwand für das Ausrichten der einzelnen, zur Antriebseinrichtung gehörenden Aggregate eingespart werden kann. Dieser Vorteil ergibt sich durch Verwendung an sich bekannter Gleichlaufdreh.^elenke, welche einen gleichförmigen Lauf auch bei ungleichen Beugewinkeln gewährleisten. "> Die einzelnen Bauteile bzw. -gruppen der Antriebseinrichtung lassen sich je nach den räumlichen und schiffbaulichen Gegebenheiten derart anordnen, daB die Antriebswelle keineswegs mit der LängL^hse des Schiffs- oder Bootsrumpfes, zu fluchten brr-cht Die vorgeschlagene Erfindung läßt es demhinjpsen ohne weiteres zu, daß die Antriebswelle zur Mittenachse des Schiffes (Bootes) in einem Winkei ν : luft

Von besonderem Vortei' tnveist sich bei der vorgeschlagenen Erfindung c'kH. daß die aus einer Zwischenwelle und zwei Gleichlaufdrehgelenken bestehende Antriebswelle Bewegungen in vier Freiheiisgraden auszugleichen vermag. Eine derartige Anrrdnung erlaubt es ohne weiteres, die einzelnen Aggregate unterschiedlich bzw. an unterschiedlichen Stellen im Schiff (Boot) zu lagern, so daß zusätzlicher Raum gewonnen wird, welcher im Endeffekt der schiffbaulichen Gesamtkonzeption zugute kommt.

Unter der Voraussetzung, ein Gleichlaufdrehgelenk als Verschiebegelenk auszubilden und anzuwenden, Jo ergibt sich der weitere Vorteil, daß bei elastisch aufgehängten Elementen und einer den Gleichlauf gewährleistenden Verbindungswelle die von der Antriebsmaschine erzeugten Geräusche als Körperschall nicht auf das gesamte Schiff (Boot) übertragen werden. Bedingt durch die elastische Lagerung der Antriebselemente wird die ständig oszillierende Bewegung ohne wesentliche Axialkraft rollend und praktisch ohne Abnutzung des Längena-JSgleiches durch das Gleichlaufverschie^egelenk aufgenommen. Damit zugleich wird eine optimale Geräuschminderung im Schiff bzw. Boot gewährleistet

In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Dabei zeigt

F i g. i ein schematisch dargesieiiien Schiff; - oder Bootsrumpf mit einem Antriebssiggregat. einem Untersetzungsgetriebe sowie einer Propellerwelle, wobei die Kraftübertragung mittels zweier Gelenkweilen erfoigi,

F i g. 2 eine Anordnung, welche im Prinzip derjenigen in F i g. 1 entspricht, wobei jedoch die Kraftübertragung mitteis einer Gelenkwelle vom Antriebsaggregat direkt auf die Propellerwelle erfolgt,

F i g. 3 ein federnd gelagertes Drucklager, etwa demjenigen in F i g. 2 entsprechend.

F i g. 4 das Drucklager nach F i g. 3 in Seitenansicht,

H1 g. S eine einzelne Geienkweiie emsprci-nciiü Fig.) und 2 im Vertikalschnitt und schließlich

F i g. 6 eine Gelenkwelle, welche im Prinzip der F i g. 5 entspricht, jedoch mit dem Unterschied der Anwendung zweier Verschiebegelenke.

In Fig. 1 ist ein schematisch dargestellter Schiffsrumpf 1 gezeigt, dessert Antriebseinrichtung aus einem Antriebsmotor 2, einem Antriebsaggregat-Untersetzungsgetriebe 3 und einem mit einer Propellerwelle 4 verbundenen Propc'ler 5 besteht. Der Motor 2 und das Untersetzungsgetriebe 3 sind über Lager 6 elastisch im Schiffsrumpf 1 aufgenommen. Sie können Bewegungen relativ zum Schiffsrumpf 1 ausführen, so daß diese Bewegungen zwischen Untersetzungsgetriebe 3 und dem Motor 2 durch eine Gelenkwelle 7 ausgeglichen werden massen. Diese Gelenkwelle 7 besteht aus einer starren Verbindungswelle 8 an deren Enden je ein Gleichlaufdrehgelenk 9 befestigt ist Diese Gleichlaufdrehgelenke 9 sind entweder als Verschiebegelenke ausgebildet oder es besteht die Möglichkeit der Kombination eines Festgelenkes mit einem Schiebegelenk, so daß axiale Bewegungen der beiden Aggregate zueinander und zusätzlich noch Winkelbewegungen ausgeführt werden können. Hierdurch ist eine Freiheit der Bewegung zwischen dem Untersetzungsgetriebe 3 und dem Antriebsmotor 2 in fünf Freiheitsgraden gewährleistet Ausgehend vom Untersetzungsgetriebe 3 ist wiederum eine Gelenkwelle 7 zur Verbindung mit einem Drucklager 10 vorgesehen. Das Drucklager tO ist mit dem Schiffsrumpf 1 starr verbunden. Bei der Gelenkwelle 7 handelt es sich wiederum um eine starre Verbindungswelle S, an deren Ende jeweils ein Gleichiaufdrehgelenk 9 befestigt ist Durch diese Maßnahme ist auch zwischen dem Untersetzungsgetriebe 3 und dem Drucklager 10 eine ι -.lativbtwegung möglich. Das Drucklager 10 dient zum Auffangen der Axialkräfte, die durch den Propeller 5 während des Fahrbetriebes hervorgerufen werden. Durch die Verwendung von Gelenkwellen 7. bestückt mit Gleichlaufdrehgeleruen 9, ist es nicht notwendig, daß die Achse 11 des Motors 2 und die Achsen 12 des Untersetzungsgetriebes 3 fluchten bzw. parallel zueinander angeordnet sind. Desgleichen ist eine solche genaue Ausrichtung bei der Achse 12 der Abtriebswelie des Untersetzungsgetriebes 3 und der Achse 13 der Propellerwelle 4 nicht notwendig, denn auch hier werden ungleichförmige Laufbewegungen während des Betriebes von der Gelenkwelle 7 aufgefangen, die auch in diesem Falle axiale Bewegungen durch mindestens ein Verschiebegelenk auffangen kann. Sonstige Verlagerungen des Untersetzungsgetriebes 3 werden durch die Abwinkelung der Gelenke aufgefangen.

Bei dem in Fig.2 dargestellten Schiffsrumpf 1 ist ebrnfalls ein Antriebsmotor 2 über elastische Lager 6 aufgenommen. Die Kraftübertragung von Antriebsmotor 2 erfolgt über eine Gelenkwelle 7 direkt auf eine Propellerwelle 4.

Die Gelenkwelle 7 besteht analog fig.¹, aus einer starren Verbindungsweile 8, deren Enden jeweils ein Gleichlaufdrehgelenk 9 aufweisen. Die Propellerwelle 4 ist über e^;n zwischengeschaltetes Drucklager 10 mit dem Gleichlaufdrehgelenk 9 verbunden. Das Drucklager 10 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch elastische Lager !4 mit dem Schiffsrumpf 1 verbunden. Durch diese Maßnahme ist also keines der für einen solchen Antrieb benötigten Aggregate mit dem Schiffsrumpf 1 starr verbunden. Es wird dadurch eine Übertragung von Schallgeräuschen oder Vibrationen

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weitgehend vermieden. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist es nicht notwendig, daß die Achse 11 des Motors 2 mit der ichse 13 der Propellerwelle 4 fluchtet oder im parallelen Abstand zur Achse 11 angeordnet ist Die ausgleichenden Bewegungen zwischen den jeweils elastisch gelagerten Elementen werden auch in diesem Falle durch die Gelenkwelle 7 aufgefangen.

In den F i g. 3 und 4 ist ein Drucklager 10, wie es in der Antriebseinrichtung der F i g. 2 verwendet wird, gezeigt. Es ist zu erkennen, da2 die Propellerwelle 4 durch ein Lager 15 aufgenommen und geführt wird. Dieses Lager 15 ist mit seinem Außenumfang in einem Gehäuse 16

aufgenommen und über dieses Gehäuse 16 mit dem Schiffsrumpf 1 oder einer entsprechenden Halterung 17 elastisch über die Lager 18 befestigt Zur Befestigung des Gleichlaufdrehgelenkes 9 ist ein Flansch 19 vorgesehen. Bei Verwendung eines solchen Drucklagers 10 können Vibrationen oder sonstige axial verlaufende Kräfte, hervorgerufen durch den Bitrieb des Propellers 5 durch die elastischen Lager If. ^es Drucklagers 10 aufgefangen werden; der Bewegungsablauf erfolgt vjbrationsgemildert ohne Beeinträchtigung der Laufruhe des Bootes selbst. Um ein unzulässig hohes Drehmoment ohne Schaden für das System abfangen zu können, ist zwischen der Propellerwelle 4 und dem Flansch 19 ein Scherbolzen 29 vorgesehen.

Bei der in F i g. 5 gezeigten Gelenkwelle 7 handf.it es sich im einzelnen um eine starre Verbindungswellf. i, an deren Enden jeweils ein Gleichlaufdrehgelenk befestigt ist Das Gelenk 20 ist als Festgelenk ausgebildet, hierbei können der innere Gelenkkörper 21 und der äußere Gelenkkörper 22 relativ zueinander keine axiale Bewegung, jedoch Abwinkelungen ausführen. In der Außenfläche des inneren Gelenkkörpers 21 sind Rillen 23 umfangsverteilt angeordnet und eine entsprechende Anzah¹ Rillen 24 sind im inneren Hohlraum des äußeren Gelenkkörpers 22 zur Aufnahme von Kugeln 25 vorgesehen. Diese Kugeln 25 dienen der Drehmomentübertragung und sind in einem Käfig 26 gehalten und geführt. Die Abdichtung des Gelenkinnenraumes gegenüber der Atmosphäre wird durch einen Faltenbalg 27 sichergestellt

Beim Gelenk 28 handelt es sich um ein Verschiebegelenk, bei dem der innere Gefenkkörper 21 relativ zum äußeren Gelenkkörper 22 axial verschiebbar angeordnet ist Dieses Verschiebegelenk kann mithin sowohl Winkelbewegungen als auch axiale Längenverschiebungen ausgleichen. Zur Drehmomentübertragung sind ebenfalls Kugeln 25, welche in einem Käfig 26 gehalten sind, vorgesehen. Die Kugeln 25 befinden sich in Rillen im jeweils äußeren und inneren Gelenkkörper. Im Unterschied zum Gelenk 20 ist der Hohlraum des Gelenkes 28 zylindrisch gestaltet In diesem zylindrischen Hohlraum kann der Käfig 26 über die Laufkugeln 25 samt dem inneren Gelenkkörper 21 axial verschoben werden.

F i g. 6 zeigt eine Gelenkwelle 7. weiche im Prinzip der der F i g. 5 entspricht, jedoch mit dem Unterschied.

daß beide Gelenke als Verschiebegelenke ausgebildet sind. Diese Verschiebegelenke sind in Fig.5 bereits näher beschrieben. Bei einer solchen Ausführung ist es möglich, daß der zu überbrückende Schiebeweg von

beiden Gelenken je zur Hälfte aufgenommen werden kann. Insgesamt ergibt sich damit eine Verdoppelung des gesamten Schiebeweges. Gelenkwellen, wie sie in den F i g. 5 und 6 gezeigt worden sind, können auch bei nichtfluchtenden oder nicht parallel angeordneten An-

bzw. Abtriebsachsen einen gleichförmigen Lauf erzeugen. Diese Gleichförmigkeit im Bewegungsabiauf wird dadurch erreicht, daß die Kugeln bei Abwinkelung jeweils auf den halben Winkel geführt werden, den die Achse des inneren Gelenkkörpers zur Achse des äußeren Gelenkkörpers einnimmt

Bezugszeichenliste

1 Schiffsrumpf

2 Antriebsmotor

3 Untersetzungsgetriebe

4 Propellerwelle

5 Propeller

6 elastische Lagerung

7 Gelenkwelle

8 starre Verbindungsweg
9 Gleichlaufgelenke

10 Drucklager

11 Achs»' des Antriebsaggregates

12 Achsen des Untersetzungsgetriebes
13 Achse der Propellerwelle

14 elastische Lager des Drucklagers

15 Lager

16 Gehäuse

17 Halterung

18 elastische Lager

19 Flansch

20 Gleichlauffestgelenk

21 innerer Gelenkkörper

22 äußerer Gelenkkörper
23 Rillen

24 Rillen

25 Kugeln

26 Käfig

27 Faltenbalg

28 Verschiebegelenk
29 Scherbolzen

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Antriebseinrichtung für Schiffe oder Boote mit einem elastisch gelagerten Antriebsaggregat wel- s ches aus einem Motor oder einem Motor und einem diesem nachgeschalteten Getriebe besteht, einer zum Obertragen des Drehmomentes auf den Propeller dienenden, mit einer Propellerwelle verbundenen Gelenkwelle und gegebenenfalls mit to einem getrennten Drucklager, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Antriebsaggregat gehörenden Bauteile einzeln im Schiffskörper (1) elastisch gelagert sind, und daß die Gelenkwelle (7) und bei einem aus Motor (2) und davon unabhängig is gelagertem Getriebe (3) bestehenden Antriebsaggregat zusätzlich die beide verbindende Welle als an sich bekannte Gleichlaufgelenkwelle (7), bestehend aus zwei an deren Enden angeordneten Gleichlaufdrehgelenken (9) und einer in der Länge unveränderliehen starren Welle (8), ausgebildet ist

2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadui
gekennzeichnet, daß mindestens ein Gieiehlaufdrehgelenk (9) einer Gleichlaufgelenkwelle (7) als Verschiebungen aufnehmendes Gelenk (28) ausgebildet ist.

3. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das Drucklager (10) elastisch gelagert ist.

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