DE2939760A1

DE2939760A1 - Schiffspropellereinheit

Info

Publication number: DE2939760A1
Application number: DE19792939760
Authority: DE
Inventors: Lennart Anders Pehrsson
Original assignee: KARLSTAD MEKANISKA AB; Karlstads Mekaniska Werkstad AB
Current assignee: Kamewa AB
Priority date: 1978-10-02
Filing date: 1979-10-01
Publication date: 1980-04-10
Also published as: JPS5547991A; FI793015A; GB2033529B; NO793154L; NO145829B; FI65957B; DK411079A; US4273545A; FI65957C; SE412565B; FR2437980B1; NO145829C; FR2437980A1; NL7907227A; GB2033529A; CA1102630A

Description

Firma AKTIEBOLAGET KARLSTADS MEKANISKA WERKSTAD, Verkstadsgatan 20, 651 01 Karlstad, Schweden

Schiffspropellereinheit.

Die Erfindung betrifft eine Schiffspropellereinheit, die an der
Unterseite eines Wasserfahrzeuges montiert werden kann und die
mit Hilfe einer vertikalen Welle mit einer im Schiffskörper angeordneten Antriebsmaschine verbindbar ist. Propellereinheiten dieser Art werden mehr und mehr in Wasserfahrzeugen für spezielle Aufgaben verwendet, die einen hohen Grad an Manövrierfähigkeit und an Schubsteuerung erfordern, z.B. für solche Wasserfahrzeuge, wie Schlepper, Fährschiffe, Schwimmkrane, Bohrausrüstungen, Bohrschiffe, Rohrverlegungsschiffe, Kabellegerschiffe usw.

Eine solche Propellereinheit wird normalerweise "Thruster" genannt. Eine bekannte Ausführung enthält ein stromlinienförmiges Getriebegehäuse, in welchem eine im wesentlichen horizontale Propellerwelle gelagert ist, wobei der Propeller auf dieser Welle befestigt ist.
Das Getriebegehäuse enthält ein Kegelradgetriebe, bei dem das Zahnrad oder der Zahnring auf der Propellerwelle montiert ist, wobei
der Antrieb an dem unteren Ende einer im wesentlichen vertikalen
Antriebswelle montiert ist. Das Getriebegehäuse wird von einer
Hohlstrebe gehalten, die mit ihrem unteren Ende an dem Getriebegehäuse befestigt ist, während das obere Ende der Strebe an der

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Unterseite des Schiffskörpers montiert ist. Die Strebe ist oft so ausgebildet, daß sie in Bezug auf den Rumpf des Schiffes um eine Achse drehbar ist, die mit der im wesentlichen vertikalen Antriebswelle der Propellereinheit zusammenfällt. Das obere Ende der Antriebswelle ist für die Verbindung mit einer Antriebsmaschine für den Antrieb des Propellers ausgebildet. Wenn die Propellereinheit eine solche ist, in welcher die Strebe drehbar ausgebildet ist, ist das obere Ende der Strebe für die Verbindung mit einem Steuermechanismus für die Drehung der Propellereinheit ausgebildet.

Wenn es erwünscht ist, eine Propellereinheit dieser Art so auszubilden, daß sie eine hohe Abgabeleistung aufweist, ergibt sich ein besonderes Problem insofern, als zur Erfüllung dieser Forderung das Kegelradgetriebe zwischen der vertikalen Antriebswelle und der horizontalen Propellerwelle einrentsprechend größeren Durchmesser haben muß. Eine Vergrößerung des Durchmessers des Kegel-Zahnrades auf der Propellerwelle erfordert eine entsprechende Vergrößerung des Durchmessers des Getriebegehäuses. Das Getriebegehäuse, das normalerweise die Form eines rotationssymmetrischen, stromlinienförmigen Gehäuses hat, das koaxial zum Propeller angeordnet ist, beeinflußt die Propellerströmung und damit die Leistung bzw. den Wirkungsgrad des Propellers. Um in bestmöglicher Weise sicherzustellen, daß der vorhandene Propellerwirkungsgrad erhalten wird, muß die Störung des Propellerstromes so klein wie möglich sein, was bedeutet, daß der Durchmesser des Getriebegehäuses nicht übermäßig groß sein sollte. Das Problem, den Durchmesser des Getriebegehäuses in annehmbaren Grenzen beizubehalten, wird zu-

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nehmend schwieriger, je größer der Durchmesser des konischen Zahnrades wird bei dem Versuch, die Ausgangsleistung der Propellerwelle zu erhöhen.

Infolgedessen ist es Ziel der vorliegenden Erfindung, eine neue Form einer Propellereinheit der genannten Art zu schaffen, die eine höhere Propellerleistung und einen hohen Propellerwirkungsgrad ergibt.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß bei einer Propellereinheit der vorgenannten Art erreicht, bei welcher das Winkelgetriebe zwischen Propellerwelle und vertikaler Antriebswellenanordnung wenigstens zwei Kegelradgetriebe enthält, die axial mit Abstand hintereinander auf der Propellerwelle angeordnet sind und mit den unteren Enden von wenigstens zwei zueinander parallelen, im wesentlichen vertikalen Getriebe-Antriebswellen in Antriebsverbindung stehen, die in der Hohlstrebe gelagert sind, wobei die oberen Enden der Getriebe-Antriebswellen über getrennte Räder jeweils mit den unteren Enden einer entsprechenden Zahl zueinander koaxialer, vertikaler Antriebswellen verbunden sind, deren obere Enden mit der Antriebsmaschine im Schiffskörper verbindbar sind.

Die oberen Enden der koaxialen Antriebswellen sind vorzugsweise miteinander gekuppelt, und zwar vorzugsweise mit Hilfe von nachgiebigen Kupplungen, so daß sie gemeinsam von der Antriebsmaschine im Schiffskörper angetrieben werden.

Da in der Propellereinheit nach der Erfindung die von der Antriebs-

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maschine zur Propellerwelle übertragene Leistung in der Propellereinheit auf zwei Getriebe-Antriebswellen aufgeteilt wird, die mit zwei Kegelradgetrieben verbunden sind, die mit axialem Abstand auf der Propellerwelle angeordnet sind, kann der Durchmesser der Zahnräder der beiden auf der Propellerwelle montierten Getriebe entsprechend kleiner gemacht werden, was bedeutet, daß der Durchmesser des Getriebegehäuses entsprechend kleiner gemacht werden kann. Da die beiden Getriebe-Antriebswellen der beiden Kegelradgetriebe mit Hilfe von Zylinderrädern mit zwei zueinander koaxialen, im wesentlichen vertikalen Antriebswellen gekuppelt sind, die ■ an ihren oberen Enden mit der Antriebsmaschine für die Propellereinheit verbunden sind und die koaxial zur Drehachse der Strebe angeordnet sind, ist es möglich, die Propellereinheit so zu drehen, daß die Schubrichtung des Propellers geändert wird.

Besondere Vorteile werden erreicht, wenn gemäß einer weiteren Entwicklung der Erfindung die koaxialen Antriebswellen eine innere Welle und eine äußere, rohrförmige Welle enthalten, welche die innere Welle einschließt, und wenn diese beiden Wellen mit ihren unteren Enden mit Hilfe von getrennten Zylinderrädern mit jeweils einer von mehreren Getriebe-Antriebswellen verbunden sind, die mit den Kegelradgetrieben in Verbindung stehen, während die oberen Enden der koaxialen Wellen mit Hilfe eines nachgiebigen Kupplungselementes miteinander verbunden sind, um es zu ermöglichen, daß die Wellen gemeinsam mit einer Ausgangswelle der Propeller-Antriebsmaschine verbunden werden, die in dem Schiffskörper angeordnet ist. Mit Hilfe einer solchen Anordnung wird in einer konstruktiv einfachen, wirksamen und raumsparenden Weise eine solche Nachgiebig-

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keit in der Ubertragungsanordnung für die Übertragung der Antriebskraft von der Propeller-Antriebsmaschine auf die Propellerwelle erreicht, so daß eine gleichmäßige Leistungsübertragung auf die Räder sichergestellt ist.

Die Erfindung wird im folgenden im einzelnen anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die Zeichnung zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Propellereinheit in einer Seitenansicht, wobei einzelne Teile weggeschnitten sind.

Die dargestellte Propellereinheit enthält einen Propeller 1, dessen Nabe auf einer horizontalen Propellerwelle 2 montiert ist. Die Propellerwelle 2 ist in einem Getriebegehäuse 3 gelagert, das die Form einer stromlinienförmigen Hülle hat. Obwohl der Propeller des dargestellten Ausführungsbeispiels verstellbare Flügel hat, so daß die Steigung verändert werden kann, können selbstverständlich die Propellerflügel auch fest sein. Zur Vereinfachung ist die für eine Steigungsänderung eines Propellers mit einstellbaren Flügeln erforderliche Vorrichtung in der Zeichnung nicht dargestellt, da diese in bekannter Weise verschieden ausgeführt werden kann und da sie nicht Gegenstand der Erfindung ist.

Das Getriebegehäuse 3 ist am unteren Ende einer sich vertikal erstreckenden Hohlstrebe 4 befestigt. Der obere Teil der Strebe ist drehbar in einem Lagerblock 5 gelagert, der in einem Sitz in der Unterseite 6 eines Wasserfahrzeuges festmoniert ist. Mit Rücksicht

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auf die Propellerströmung besitzt die Strebe 4 einen stromlinienförmigen Querschnitt. Der obere Teil der drehbaren Strebe 4 ist mit einem Steuermechanismus gekuppelt, durch den die Strebe 4 und damit die vollständige Propellereinheit so drehbar ist, daß eine gewünschte Schubrichtung erreichbar ist. Die Art und Weise, in welcher die Strebe mit dem Steuermechanismus gekuppelt werden kann, ist bekannt. Sie wird deshalb nicht näher beschrieben.

Die Propellerwelle 2 ist so angeordnet, daß sie von einer im Wasserfahrzeug angeordneten Antriebsmaschine über ein übertragungssystem angetrieben wird, das im folgenden beschrieben wird. Dieses enthält Zahnräder und sich im wesentlichen vertikal erstreckende Wellen. Das übertragungssystem erstreckt sich von dem Getriebegehäuse 3 nach aufwärts durch die Strebe 4, und es ist mit einer Ausgangswelle 21 einer Antriebsmaschine verbunden.

Erfindungsgemäß wird die Propellerwelle 2 mit Hilfe zweier Kegelradgetriebe 7 und 8 angetrieben, die auf der Welle mit axialem Abstand fest angeordnet sind. An den unteren Enden von zwei im wesentlichen vertikalen und zueinander parallelen Getriebe-Antriebswellen 11 bzw. 12 sind zwei Kegelräder 9 und 10 montiert, die den Rädern 7 bzw. 8 entsprechen. Die Wellen 11 und 12 sind in Trennwänden oder Querwänden 13,14 und 15 in der Hohlstrebe 4 gelagert. Der Zweck dieser Anordnung ist es zu ermöglichen, die der Propellerwelle 2 zugeführte Leistung gleichmäßig auf zwei Kegelradgetriebe 7,9 bzw. 8,10 zu übertragen, die dann prinzipiell jeweils nur für die halbe Gesamtleistung auszulegen sind. In Bezug auf die gesamte Ausgangsleistung bedeutet dies, daß die Zahnräder 7 und 8 auf der

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Propellerwelle 2 nur einen kleinen Durchmesser haben müssen, wodurch die Verwendung eines verhältnismäßig kleinen Getriebegehäuses 3 ermöglicht wird.

Um die Propellereinheit mit einer Ausgangswelle der Antriebsmaschine im Schiffskörper verbinden zu können, sind die Getriebe-Antriebswellen 11 und 12 der beiden Kegelradgetriebe 7,9 und 8,10 miteinander derart gekuppelt, daß eine gleichmäßige Lastverteilung zwischen den beiden Kegelradgetrieben 7,9 und 8,10 erreicht wird, wodurch verhindert wird, daß eines der Getriebe überlastet wird.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in der Zeichnung dargestellt ist, ist dies in einfacher, raumsparender und wirksamer Weise mit Hilfe einer besonders ausgebildeten Ubertragungsanordnung in der Strebe 4 erreicht worden.

In dem oberen Teil der drehbaren Strebe 4 ist eine zentrale übertragung angeordnet, die parallel zur vertikalen Drehachse der Strebe 4 ist und die eine innere Welle 16 und eine äußere, rohrförmige Welle 17 enthält, die außerhalb der inneren Welle 16 angeordnet ist und zu dieser parallel ist. Die innere Welle 16 ist an ihrem unteren Ende in der Querwand 14 inder Strebe 4 gelagert, während das untere Ende der äußeren, rohrförmigen Welle 17 in der Querwand 15 gelagert ist. Die innere Welle 16 und die äußere, rohrförmige Welle 17 sind gegeneinander am unteren Ende der äußeren Welle 17 zentriert, und zwar mit Hilfe einer Hülse 18, die auf der inneren Welle 16 und der äußeren Welle 17 gelagert ist. Die innere Welle ist an ihrem unteren Ende mit einer Getriebeantriebswelle 11 für

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das Kegelradgetriebe 7,9 gekuppelt, und zwar mit Hilfe eines zylindrischen Rades 19. In entsprechender Weise ist die äußere, rohrförmige Welle 17 an ihrem unteren Ende mit der Getriebe-Antriebswelle 12 des anderen Kegelradgetriebes 8,10 gekuppelt, und zwar über ein Zylinderrad 20.

Die innere Welle 16 und die äußere, rohrförmige Welle 17 sind beide an ihrön oberen Enden mit einer Eingangs-Antriebswelle 21 verbunden, die nur teilweise gezeigt ist. Diese Eingangs- Antriebswelle führt zu einer nicht gezeigten Antriebsmaschine im Schiffskörper. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die innere Welle 16 und die äußere, rohrförmige Welle 17 jeweils mit einem Kupplungsflansch 24 auf der Eingangs-Antriebswelle 21 gekuppelt, und zwar mit Hilfe von elastischen Wellenkupplungen 22 und 23 bekannter Art.

Es ist selbstverständlich, daß die innere Welle 16 und die äußere, rohrförmige Welle 17 über ihre Länge eine gewisse Torsion ermöglichen, die zusammen mit der Nachgiebigkeit der Kupplungen 22 und 23 eine gleichmäßige Verteilung der Last zwischen den beiden Kegelradgetrieben 7,8 und 8,1O und den zugeordneten Zylinderrädern 19 und 20 bewirkt.

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Claims

DIPL. ING. KLAUS BEHN DIPL PHYS ROBERT MÜNZHUBER PATENTANWÄLTE WIOENMAYERSTRASSE 6 D 8OOO MÜNCHEN 22 TEL (089) 22 25 3O 295192

1.10.1979

Unser Zeichen: A 194/195 79 Be/De

PATENTANSPRÜCHE

1. Schiffspropellereinheit für eine Anordnung an der Unterseite eines Schiffskörpers mit einem auf einer horizontalen, in einem Getriebegehäuse gelagerten Propellerwelle angeordneten Propeller, wobei die Propellerwelle am unteren Ende einer vertikalen Hohl strebe angeordnet ist, deren oberes Ende mit der Unterseite des Schiffskörpers verbindbar ist, wobei das Getriebegehäuse ein Winkelgetriebe enthält, das die Propellerwelle mit einer Antriebs welle verbindet, die sich vom Getriebegehäuse im wesentlichen vertikal aufwärts durch die Hohlstrebe erstreckt und mit einem im Schiffskörper angeordneten Antrieb verbindbar ist, und wobei das Winkelgetriebe und die Antriebswelle wenigstens zwei Kegelradgetriebe enthalten, die axial hintereinander auf der Propeller welle angeordnet sind und mit den unteren Enden von wenigstens zwei zueinander parallelen, im wesentlichen vertikalen Getriebe-Antriebswellen in Antriebsverbindung stehen, dadurch gekennzeich net, daß die oberen Enden der Getriebe-Antriebswellen (11,12) über getrennte Räder (19,20) jeweils mit den unteren Enden einer entsprechenden Zahl zueinander koaxialer, vertikaler Antriebs-

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Telegrammadresse: Patentsenior

ORIGINAL INSPECTED

wellen (16,17) verbunden sind, deren obere Enden mit dem Antrieb verbindbar sind.

2. Schiffspropellereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zueinander koaxialen Wellen eine erste Welle (16) umfassen, die mit ihrem unteren Ende über ein Zylinderrad (19) mit der Getriebe-Antriebswelle (11) eines Kegelradgetriebes (7,9) gekuppelt ist, und eine zweite, rohrförmige Welle (17) umfaßt, welche die erste Welle (16) koaxial umgibt und mit ihrem unteren Ende über ein zweites Zylinderrad (20) mit der Getriebe-Antriebswelle (12) des anderen Kegelradgetriebes (8,10) verbunden ist, und daß die beiden Wellen (16,17) an ihren oberen Enden derart miteinander verbunden sind, daß sie gemeinsam vom Antrieb im Schiffskörper antreibbar s ind.

3. Schiffspropellereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Enden der Antriebswellen (16,17) mit der Ausgangswelle (21) des Antriebes über nachgiebige Kupplungen (22, 23) gekuppelt sind.

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