DE4244586C2 - Schiffsantrieb mit zwei gegenläufigen Schrauben - Google Patents
Schiffsantrieb mit zwei gegenläufigen SchraubenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Schiffsantrieb gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
Ein Schiffsantrieb dieser Art ist aus der GB 1269043 bekannt
(Fig. 4). Ein Langsamläufer treibt über eine Innenwelle direkt
die hintere Schiffsschraube an. Zwei oder mehrere Mittelschnelläufer
sind über schaltbare Kupplungen mit je einer Ritzelwelle verbunden,
die mit einem Großrad kämmen, das mit einer die vordere
Schiffsschraube antreibenden Hohlwelle verbunden ist. Nachteilig
bei diesem Schiffsantrieb ist, daß der direkt antreibende
Langsamläufer nicht abgeschaltet werden kann und keine
Vorkehrungen getroffen sind, um den Schub auch der leerlaufenden
Propeller abzufangen und diese stillsetzen zu können.
Gegeneinander rotierende Propeller sind bisher überwiegend
bei kleineren konventionellen Schiffsantrieben, bei Außenbordmotoren
sowie bei Sportbooten, vgl. dazu DE-GM 90 00 354, eingesetzt worden.
Auch bei größeren Handelsschiffen wurden sog. CRP (contra
rotating propeller) Antriebe eingesetzt. So ist aus der Schrift
DE 39 39 187 C2 ein Schiffsantrieb bekannt, bei dem mit einer
Hauptantriebsmaschine zwei Propeller bzw. Schiffsschrauben
auf der gleichen Achse angeordnet sind und eine koaxiale
Koppelachse aus Innen- und Außenwelle drehzahluntersetzt ist
und bei dem zur Aufnahme des Propellerschubs eine
Drucklageranordnung vorgesehen ist. Als Getriebe wird dem
aus dieser Schrift bekannten Schiffsantrieb ein Planetengetriebe
eingesetzt. Nachteil dieser Anordnung ist zum einen die große
Anzahl von Einzelelementen. Nachteilig wirkt sich hier insbesondere
die hohe Anzahl von Planetenrädern aus, die beispielsweise
bei der Übertragung eines Eingangsdrehmomentes von 10 000 kNm
die Anzahl 7 erreichen kann. Darüber hinaus ist ein Notbetrieb
bei Schwierigkeiten mit dem Antriebsaggregat nicht möglich.
Gleiches gilt bei Defekten von Bauteilen des Planetengetriebes.
Ein Versagen eines der Elemente des Planetengetriebes führt
in der Regel unweigerlich zur Zerstörung des Gesamtsystems.
Dies hätte zur Folge, daß das Schiff manövrierunfähig wird.
Ferner bedingt die Forderung nach hohen Propellerwirkungsgraden
ein genau definiertes Drehzahlverhältnis der gegenläufig
arbeitenden Schrauben. Günstige Wirkungsgradwerte erhält man,
wenn der innere Propeller etwa 10 bis 50% schneller dreht als
der äußere. Hierdurch ergeben sich aber Übersetzungsverhältnisse
für die üblicherweise eingesetzten Planetengetriebe, die technisch
in einer Stufe nur noch bei etwa 1 : 1,3 ausführbar sind, bedingt
durch den endlichen Durchmesser des Planetenrades. Dieses Problem
zwingt den Konstrukteur dann zum Einsatz von Stufenplaneten,
die die Anzahl der Getriebeteile in nachteiliger Weise noch
weiter erhöhen.
Durch die JP 60-80 997 (A) ist eine Drucklageranordnung bekannt,
bei der das Drucklager der Innenwelle als integriertes Drucklager
ausgebildet ist.
Die DE 33 32 135 C2 zeigt ein Schiffsgetriebe mit schaltbaren
Kupplungen und einer Wellenbremse.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen
Schiffsantrieb zu schaffen, der mit konstruktiv einfachen Mitteln
und einem Minimum an Bauteilen instandhaltungsgerecht und
leistungsverlustarm Handelsschiffe antreibt und der auch bei
Ausfall eines der Antriebsstränge die volle Manövrierfähigkeit
des Schiffes sicherstellt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kombination der
kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird ein nur wenige Bauteile aufweisendes
Stirnradgetriebe eingesetzt. Die Innenwelle der hinteren Schiffsschraube
ist durch das Getriebe durchgeführt und unmittelbar mit einem
Antriebsmotor verbunden. Die auf einer Hohlwelle angeordnete vordere
Schiffsschraube ist mit einer einstufigen Untersetzung mit einem zweiten
Motor verbunden.
Beide Motoren können unabhängig voneinander betrieben werden und wirken
jeweils auf eine Schiffsschraube. Dieses gilt insbesondere beim
Notbetrieb, so daß bei Schäden eines Antriebsstranges der andere
unbehindert weiter eingesetzt werden kann.
Beim CRP-Betrieb lassen sich auslegegemäß die Drehzahlen der Motoren und
das Übersetzungsverhältnis des Getriebes entsprechend dem gewünschten
Drehverhältnis der Schiffsschrauben einstellen.
Durch die exakte Auslegemöglichkeit der Form der Schiffsschrauben und
des Drehverhältnisses zueinander sowie des geringen Verlustes der
Kraftübertragung von den Antriebsaggregaten zu den Schrauben werden
Brennstoffeinsparungen bis 10% erwartet.
Für die Verwendung nur eines der CRP-Propeller ist keine Kupplung
zwischen dem Antriebsaggregat und dem Getriebe erforderlich. Hier reicht
das Stillsetzen eines Motors.
Der klare und übersichtliche Aufbau der Schiffsantriebseinrichtung
erlaubt darüber hinaus einen einfachen Einbau von Standarddrucklagern
für die Propellerwellen. In vorteilhafter Weise läßt sich das Drucklager
für die Hohlwelle zwischen Propeller und Getriebe installieren. Das
Drucklager kann dabei in das Gehäuse des Getriebes integriert werden.
Das Drucklager für die Innenwelle wird erfindungsgemäß zwischen dem
Antriebsaggregat und dem Getriebe vorgesehen. Vorgeschlagen wird, das
Drucklager in das Antriebsaggregat zu integrieren. Eine andere
Ausgestaltungsform ist, das Drucklager am Gehäuse des Getriebes
anzuordnen.
Das Getriebe kann bei der Untersetzungsstufe zwei Ausgangswellen
aufweisen, so daß die Möglichkeit der Anordnung des zweiten Motors
sowohl auf der dem Propeller zu- wie abgewandten Seite des Getriebes
möglich ist.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß der mit der hinteren
Schiffsschraube verbundene Antriebsmotor ein Langsamläufer ist. Hier
kommen Zweitaktmotoren zum Einsatz.
Weiterhin wird vorgeschlagen, die vordere Schiffsschraube durch einen
Mittelschnelläufer anzutreiben, und zwar in Form eines Viertaktmotors.
Mittelschnelläufer, die in einem Drehzahlbereich von etwa 400 bis 800
Umdrehungen pro Minute arbeiten, haben sich bei vergleichbarer Leistung
aufgrund ihres sehr günstigen Preis-/Leistungsverhältnisses in weiten
Bereichen der Handelsschiffahrt durchgesetzt. In der erfindungsgemäßen
Kombination mit einem Langsamläufer, der im Drehzahlbereich von etwa 55
bis 200 Umdrehungen pro Minute arbeitet, ergibt sich aufgrund des sehr
einfachen Getriebeaufbaus eine besonders preisgünstige Alternative, die
zudem noch eine besonders hohe Verfügbarkeit garantiert. Durch die
Redundanz der Antriebsmaschinen und die Möglichkeit, auch wahlweise nur
einen Motor zu betreiben, ergeben sich für den Schiffbauer erhebliche
Vorteile.
Bei Verwendung z. B. eines Mittelschnelläufers mit 450 l/min und eines
direkt treibenden Langsamläufers mit etwa 100 l/min, ergibt sich im
günstigen Wirkungsgradbereich der gegenläufigen Propeller eine
Getriebeübersetzung von 5,6 bis 6,7. Dies erfordert einen besonders
einfachen Getriebeaufbau.
Ein Beispiel der Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung dargelegt.
Es zeigt die
Fig. 1 das Schema einer Schiffsantriebsanlage mit der Anordnung
der Motoren auf einer Seite des Getriebes.
Fig. 2 das Schema einer Schiffsantriebsanlage mit der Anordnung
der Motoren zu beiden Seiten des Getriebes.
Die Fig. 1 und 2 zeigen das Schema eines Schiffsantriebs mit den Motoren
11 und 12 der Antriebsbaugruppe 10. Der Motor 11 ist über eine Kupplung
21 mit einer Ausgangswelle 13 verbunden, an der eine Innenwelle 53
befestigt ist, die kopfendig die hintere Schiffsschraube 51 der
Baugruppe Abtrieb 50 besitzt. Die Innenwelle 53 wird dabei durch eine
Zahnradhohlwelle 41 einer Getriebebaugruppe 40 geführt, wobei zwischen
dem Getriebe 40 und der Kupplung 21 ein Drucklager 31 sowie eine Bremse
24 angeordnet ist. In dem dargestellten Aufbau des Schiffsantriebs kann
die Kupplung 21 entfallen.
Konzentrisch zur Innenwelle 53 ist eine Hohlwelle 54 geführt, die
einenends eine vordere Schiffsschraube 52 und anderenends ein Zahnrad
41 aufweist.
Zwischen der vorderen Schiffsschraube 52 und dem Getriebe 40 ist ein
Drucklager 32 angeordnet.
Mit dem Zahnrad 41 kämmt ein im Durchmesser kleineres Zahnrad 42, das
über eine Eingangswelle 15 in eine mit dem Motor 12 verbundene
Ausgangswelle 14 verbunden ist, wobei die Welle 14, 15 eine Bremse 23
besitzt. Die Ausgangswelle 14 ist über eine Kupplung 22 (nur in Fig. 1)
mit dem Motor 12 verbunden.
Im vorliegenden Schema ist der Motor 11 als Langsamläufer und der Motor
12 als Mittelschnelläufer ausgebildet.
Die Fig. 2 zeigt bei gleicher Verwendung der Positionsziffern eine
mögliche Variante der beschriebenen Anlagenkonzeption. Hierbei wird der
kleiner bauende Mittelschnelläufer neben den Propellerwellen angeordnet,
was zu einem sehr kompakten Gesamtantrieb führt. Denkbar ist, wie bei
derartigen Anlagen auch üblich, der Anschluß eines den Bordstrom
erzeugenden Generators an der eingangsseitigen Hälfte des Getriebes.
Dies könnte wahlweise sowohl als Power-take-off (PTO) oder aber als
Power-take-in (PTI) arbeiten.
Darüber hinaus wurde auf die Kupplung 22 verzichtet.
Bezugszeichenliste
10 Antrieb
11 Motor 1
12 Motor 2
13 Ausgang Motor 11
14 Ausgang Motor 12
15 Eingangswelle
20 Bremse/Kupplung
21 Kupplung zu 53
22 Kupplung zu 15
23 Bremse zu 15
24 Bremse zu 53
30 Drucklager
31 Drucklager zu Welle 53
32 Drucklager zu Welle 54
40 Getriebe
41 Zahnrad zur Hohlwelle 54
42 Zahnrad zur Welle 15
50 Abtrieb
51 hintere Schiffsschraube
52 vordere Schiffsschraube
53 Innenwelle
54 Hohlwelle
11 Motor 1
12 Motor 2
13 Ausgang Motor 11
14 Ausgang Motor 12
15 Eingangswelle
20 Bremse/Kupplung
21 Kupplung zu 53
22 Kupplung zu 15
23 Bremse zu 15
24 Bremse zu 53
30 Drucklager
31 Drucklager zu Welle 53
32 Drucklager zu Welle 54
40 Getriebe
41 Zahnrad zur Hohlwelle 54
42 Zahnrad zur Welle 15
50 Abtrieb
51 hintere Schiffsschraube
52 vordere Schiffsschraube
53 Innenwelle
54 Hohlwelle
Claims (2)
1. Schiffsantrieb mit zwei gegenläufigen Schrauben, deren hintere Schiffsschraube an
einer Innenwelle und deren vordere Schiffsschraube an einer konzentrisch zur
Innenwelle geführten Hohlwelle kopfendig befestigt ist, wobei die Innenwelle durch
ein Getriebe geführt wird und fußendig an einer Ausgangswelle eines ersten als
Langsamläufer ausgelegten Motors befestigbar ist und wobei an der Hohlwelle
fußendig ein Zahnrad angeordnet ist, welches mit einem weiteren Zahnrad kämmt,
das an einer parallel zur Innenwelle geführten mit dem Ausgang eines zweiten als
Mittelschnelläufer ausgelegten Motors verbindbare Eingangswelle befestigt ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das an der Hohlwelle (54) befestigte Zahnrad (41) zu dem an der Eingangswelle (15) angeordneten Zahnrad (42) eine Zähnezahl (Z) aufweist, die unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Ausgangsdrehzahl (N) der Motoren (11, 12) und des geforderten Drehzahlunterschieds zwischen vorderer (52) und hinterer (51) Schiffsschraube ein Zähneverhältnis des Zahnrades (41) zu Zahnrad (42) von Z41/42 wie 3,5 bis 6,5 ergibt,
daß die Hohlwelle (54) ein zwischen der vorderen Schraube (52) und dem Getriebe (40) angeordnetes, in das Gehäuse des Getriebes integriertes Drucklager (32) aufweist,
daß an der Innenwelle (53) ein Drucklager (31) vorgesehen ist, das zwischen dem Getriebe (40) und dem ersten in Form eines Zweitaktmotors ausgebildeten Motors (11) angeordnet ist,
daß an der Ausgangswelle (13) des ersten Motors (11) eine schaltbare Kupplung (21) vorgesehen ist, die in Verbindung mit einer Bremseinrichtung (24) steht, die ein Stillsetzen der Innenwelle (53) und der mit ihr verbundenen Ausgangswelle (13) ermöglicht, und
daß das Getriebe (40) eine Ausgangswelle (14) aufweist, die mit dem zweiten in Form eines Viertaktmotors ausgebildeten Motor (12) verbunden ist und an der eine Bremseinrichtung (23) vorgesehen ist.
daß das an der Hohlwelle (54) befestigte Zahnrad (41) zu dem an der Eingangswelle (15) angeordneten Zahnrad (42) eine Zähnezahl (Z) aufweist, die unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Ausgangsdrehzahl (N) der Motoren (11, 12) und des geforderten Drehzahlunterschieds zwischen vorderer (52) und hinterer (51) Schiffsschraube ein Zähneverhältnis des Zahnrades (41) zu Zahnrad (42) von Z41/42 wie 3,5 bis 6,5 ergibt,
daß die Hohlwelle (54) ein zwischen der vorderen Schraube (52) und dem Getriebe (40) angeordnetes, in das Gehäuse des Getriebes integriertes Drucklager (32) aufweist,
daß an der Innenwelle (53) ein Drucklager (31) vorgesehen ist, das zwischen dem Getriebe (40) und dem ersten in Form eines Zweitaktmotors ausgebildeten Motors (11) angeordnet ist,
daß an der Ausgangswelle (13) des ersten Motors (11) eine schaltbare Kupplung (21) vorgesehen ist, die in Verbindung mit einer Bremseinrichtung (24) steht, die ein Stillsetzen der Innenwelle (53) und der mit ihr verbundenen Ausgangswelle (13) ermöglicht, und
daß das Getriebe (40) eine Ausgangswelle (14) aufweist, die mit dem zweiten in Form eines Viertaktmotors ausgebildeten Motor (12) verbunden ist und an der eine Bremseinrichtung (23) vorgesehen ist.
2. Schiffsantrieb nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Drucklager (31) ein integriertes Bauteil des Motors (11) bzw. des
Getriebes (40) ist.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE4244586A DE4244586C2 (de) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | Schiffsantrieb mit zwei gegenläufigen Schrauben |
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Ipc: B63H 5/10 |
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D2 | Grant after examination | ||
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Owner name: A. FRIEDR. FLENDER AG, 46395 BOCHOLT, DE |
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