DE4244586C2

DE4244586C2 - Schiffsantrieb mit zwei gegenläufigen Schrauben

Info

Publication number: DE4244586C2
Application number: DE4244586A
Authority: DE
Inventors: Guenter Berger
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: A Friedrich Flender AG
Priority date: 1992-12-28
Filing date: 1992-12-28
Publication date: 1996-09-05
Anticipated expiration: 2012-12-29
Also published as: DE59301732D1; EP0605072B1; EP0605072A1; JPH06278690A; DE4244586A1; US5441388A

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

Claims

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.

2. Schiffsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drucklager (31) ein integriertes Bauteil des Motors (11) bzw. des Getriebes (40) ist.