EP0605072A1 - Schiffsantrieb mit zwei gegenläufigen Schrauben - Google Patents

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EP0605072A1 EP93250358A EP93250358A EP0605072A1 EP 0605072 A1 EP0605072 A1 EP 0605072A1 EP 93250358 A EP93250358 A EP 93250358A EP 93250358 A EP93250358 A EP 93250358A EP 0605072 A1 EP0605072 A1 EP 0605072A1
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    • B63H5/08—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers of more than one propeller
    • B63H5/10—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers of more than one propeller of coaxial type, e.g. of counter-rotative type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H23/00—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements
    • B63H23/02—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with mechanical gearing
    • B63H23/10—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with mechanical gearing for transmitting drive from more than one propulsion power unit

Definitions

  • the invention relates to a letter drive with two counter-rotating screws, the rear propeller on an inner shaft and the front propeller is attached at the head end to a hollow shaft guided concentrically to the inner shaft, the shafts being connected to a transmission, the input shaft of which is connected to a drive unit.
  • the invention has for its object to provide a generic ship propulsion that drives maintenance-friendly and low power loss merchant ships with the greatest possible saving of fuel with structurally simple means and a minimum of components for power transmission from the drive unit.
  • the gearwheel attached to the hollow shaft has a number of teeth to the gearwheel arranged on the inner shaft which, taking into account the different output speed of the motors and the required speed difference between the front and rear propeller, has a tooth ratio of the gearwheel to gearwheel of Z41 / 42 as 3.5 to 7.5
  • the hollow shaft has a pressure bearing arranged between the front screw and the gearbox, integrated in the housing of the gearbox, that a pressure bearing is provided on the inner shaft, which is between the gearbox and the first Motor is arranged that a switchable clutch is provided on the output shaft of the first motor, which is in communication with a braking device which enables the inner shaft and the output shaft connected to it to be stopped, and that the transmission has an output shaft which is connected to the second Motor is connected t, and on which a braking device is provided.
  • the thrust bearing is an integrated component of the engine or the transmission.
  • Both motors can be operated independently of one another and each act on a propeller. This applies in particular to emergency operation, so that if one drive train is damaged, the other can continue to be used without hindrance.
  • the engine speeds and the gear ratio can be set according to the desired ratio of the propellers.
  • Fuel savings of up to 10% are expected due to the precise design options for the shape of the propellers and the rotational ratio to one another, as well as the low loss of power transmission from the drive units to the bolts.
  • a coupling between the drive unit and the gearbox is not required to use only one of the CRP propellers. Stopping an engine is sufficient here.
  • the clear and uncluttered structure of the ship propulsion system also allows simple installation of standard thrust bearings for the propeller shafts.
  • FIG. 1 and 2 show the diagram of a ship's drive with the motors 11 and 12 of the drive assembly 10.
  • the motor 11 is connected via a coupling 21 to an output shaft 13, to which an inner shaft 53 is fastened, which has the rear propeller 51 at the head end Output 50 assembly.
  • the inner shaft 53 is guided through a hollow gear shaft 41 of a transmission assembly 40, a pressure bearing 31 and a brake 24 being arranged between the transmission 40 and the clutch 21.
  • the clutch 21 can be omitted.
  • a hollow shaft 54 is guided concentrically to the inner shaft 53 and has a front propeller 52 at one end and a gearwheel 41 at the other end.
  • a thrust bearing 32 is arranged between the front propeller 52 and the transmission 40.
  • a gear 42 with a smaller diameter meshes with the gear 41 and is connected via an input shaft 15 to an output shaft 14 connected to the motor 12, the shaft 14, 15 having a brake 23.
  • the output shaft 14 is connected to the motor 12 via a clutch 22 (only in FIG. 1).
  • the motor 11 is designed as a slow runner and the motor 12 as a medium speed runner.
  • the small-sized medium-speed rotor is arranged next to the propeller shafts, which leads to a very compact overall drive. It is conceivable, as is also customary in systems of this type, to connect a generator which generates the on-board current to the input-side half of the transmission. This could either work as a power take-off (PTO) or as a power take-in (PTI).
  • PTO power take-off
  • PPI power take-in

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen verbesserten 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 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 Motors verbindbare Eingangswelle befestigt ist. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Schriffsantrieb 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 Wellen mit einem Getriebe in Verbindung stehen, dessen Eingangswelle an ein Antriebaggregat angeschlossen ist.
  • Gegeneinander rotierende Propeller sind bisher überwiegend bei kleineren konventionellen Schiffsantrieben, bei Außenbordmotoren sowie bei Sportbooten, vgl. dazu GB 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 Doppelachse aus Innen- und Außenwelle drehzahluntersetzt 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 Planetenrändern 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.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Schiffsantrieb zu schaffen, der mit konstruktiv einfachen Mitteln und einem Minimum an Bauteilen zur Kraftübertragung vom Antriebsaggregatzur Schraube instandhaltungsgerecht und leistungsverlustarm Handelsschiffe antreibt bei größtmöglicher Einsparung von Brennstoff.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das an der Hohlwelle befestigte Zahnrad zu dem an der Innenwelle angeordnete Zahnrad eine Zähnezahl aufweist, die unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Ausgangsdrehzahl der Motore und des geforderten Drehzahlunterschieds zwischen vorderer und hinterer Schiffsschraube ein Zähneverhältnis des Zahnrades zu Zahnrad von Z41/42 wie 3,5 bis 7,5 ergibt, daß die Hohlwelle ein zwischen der vorderen Schraube und dem Getriebe angeordnetes, in das Gehäuse des Getriebes integriertes Drucklager aufweist, daß an der Innenwelle ein Drucklager vorgesehen ist, das zwischen dem Getriebe und dem ersten Motor angeordnet ist, daß an der Ausgangswelle des ersten Motors eine schaltbare Kupplung vorgesehen ist, die in Verbindung mit einer Bremseinrichtung steht, die ein Stillsetzen der Innenwelle und der mit ihr verbundenen Ausgangswelle ermöglicht, und daß das Getriebe eine Ausgangswelle aufweist, die mit dem zweiten Motor verbunden ist, und an der eine Bremseinrichtung vorgesehen ist.
  • In weiterer Ausbildung des Erfindungsgegenstandes ist das Drucklager ein integriertes Bauteil des Motors bzw. des Getriebes.
  • Mit der Erfindung sind nachstehende Vorteile 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.
  • 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 Schiffschraube 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 ein 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.

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 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 Motors verbindbare Eingangswelle befestigt ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das an der Hohlwelle (54) befestigte Zahnrad (41) zu dem an der Innenwelle (53) angeordneten Zahnrad (42) eine Zähnezahl (Z) aufweist, die unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Ausgangsdrehzahl (N) der Motore (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 7,5 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 Motor (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 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.
EP93250358A 1992-12-28 1993-12-22 Schiffsantrieb mit zwei gegenläufigen Schrauben Expired - Lifetime EP0605072B1 (de)

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