[0001] Die Erfindung betrifft eine Schiffsantriebseinrichtung mit wenigstens zwei Motoren
zum Antrieb zweier Verstellpropeller und wenigstens zweier Hilfsmaschinen, wobei jedem
Propeller ein Getriebeblock zugeordnet ist.
[0002] Bei Schiffen mit sehr unterschiedlichen Fahrprofilen bezüglich Schiffsgeschwindigkeit,
Manövrierfähigkeit und zugehörigem, sehr unterschiedlichen Elektroenergiebedarf ist
eine optimale Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Brennstoffes für die Antriebsmotoren
sowie deren Betriebsstunden je Fahrroute von größter Wichtigkeit.
[0003] Schiffe, die über kurze Zeiten größte Antriebsleistungen erfordern, während langer
Einsatzzeiten jedoch mit weniger als 50% Leistung oder weniger als 70% der möglichen
Schiffsgeschwindigkeit betrieben werden, sind vorwiegend mit zwei oder vier Motoren
ausgerüstet. Zu Schiffstypen dieser Art zählen beispielsweise Versorgungsschiffe,
Kreuzfahrt-, Passagierschiffe und Schlepper. Von allen Motoren sind überwiegend nur
zwei Motoren im Betrieb.
[0004] Kennzeichnend für diese Anlagen ist, daß die Hälfte der installierten Motoren jeweils
einem Propellerstrang zugeordnet sind, so daß voneinander unabhängige Backbord- und
Steuerbordanlagen vorhanden sind.
[0005] Auch Nebenabtriebe, beispielsweise für Generatoren, sind nur von der ihnen zugeordneten
Steuer- und Backbordmaschine antreibbar.
[0006] Durch die Anmelderin wurde auch die Installation von mehr als zwei Motoren mit gleichen
oder unterschiedlichen Leistungen vorgeschlagen, von welchen jeweils eine Hälfte einem
Propeller zugeordnet ist. Dabei können beide Propeller von dem oder den Motoren einer
Propellerseite angetrieben werden, auch bei der jeweiligen betriebsbedingten Propellerdrehzahl.
Unter dieser Voraussetzung kann dann das Fahrprofil in mehrere Bereiche unterteilt
werden. Ein Parallelbetrieb der je Propellerseite installierten Generatoren (Hilfsmaschinen)
durch einen oder beide der Steuerbord- oder Backbordmotoren war bisher nicht mögich.
Es war auch nicht möglich, trotz dieser Anordnung ohne eine Schaltkupplung im Verbindungsstrang
der Getriebeblöcke auszukommen.
[0007] Es ist lediglich durch die niederländische Patentanmeldung 17 79 04 bei Kriegsschiffen
mit Doppelschrauben und zwei Antriebsmotoren bekannt, eine der Antriebsmaschinen
stillzusetzen und die andere zum Antrieb beider Schrauben zu verwenden oder beide
Antriebsmaschinen auf beide oder eine der Schrauben arbeiten zu lassen, un die Manövrierfähigkeit
zu erhöhen. Erreicht werden diese Möglichkeiten durch die Verwendung von Verbindungsgetrieben
zwischen den Antriebswellen der Antriebsmaschinen. Die Verbindungsgetriebe sind über
Schaltkupplungen zu- oder abschaltbar. Diese Lösung läßt sich jedoch für Antriebsanlagen
bei Doppelschraubern mit wenigstens zwei Antriebsmaschinen nicht verwenden.
[0008] Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Schiffsantriebsanlage nach dem Gattungsbegriff
des Patentanspruchs 1 so zu gestalten, daß eine optimale Ausnutzung der gesamten installierten,
sich auf die einzelnen Antriebsmotoren verteilenden Leistungen unter Berücksichtigung
des sehr unterschiedlichen Fahrprofils des Schiffes, der Motor- und Propellerkennfelder
und des unterschiedlichen Einsatzes von Generatoren gewährleistet wird. Insbesondere
soll es möglich sein, unabhängig von der Zuordnung der Einrichtungsteile, die von
der Schiffskonstruktion und den Platzverhältnissen im Maschinenraum bestimmt wird,
von jedem Getriebeblock die Generatoren parallel anzutreiben.
Die Erfindung als Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich dadurch aus, daß zwischen den
Getriebeblöcken ein Generatoren-Getriebeblock, bestehend aus Generatoren, die durch
Wellen über Zahnräder parallel geschaltet und schlupffrei verbunden sind, angeordnet
ist, wobei der Generatoren-Getriebeblock wahlweise jeweils mit einem der Motoren-Propeller-Getriebeblöcke,
mit beiden Motor-Propeller-Getriebeblöcken bei einem oder zwei treibenden Motoren
oder mit beiden Motor-Properller-Getriebeblöcken bei einem oder zwei treibenden Motoren
und abgeschalteten Propellern verbindbar ist.
[0009] Weitere, die Erfindung vorteilhaft gestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen
angegeben.
[0010] Die Erfindung bietet die Möglichkeit, durch einen Motor beide Propeller mit ökonomischer
Drehzahl anzutreiben und zwar unter Ausnutzung des Propellerkennfeldes und somit
mit bestem Wirkungsgrad. Dabei kann die erforderliche Teilleistung des nicht mit dem
Generatoren-Getriebeblock verbundenen Motors über die Motorkennlinie brennstoffgünstig
gefahren werden.
[0011] In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung rein schematisch dargestellt
und nachstehend erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 die Einrichtungsanordnung für die Übertragung der Antriebsleistungen von zwei
Motoren (jeweils 1 Motor achsversetzt zu einem Propeller) mit einem Generatoren-Getriebeblock
auf zwei Propeller,
Fig. 1A die Anordnung gemäß Fig. 1, jedoch mit einer anderen Plazierung der Zuschaltkupplungen
für den Generatoren-Getriebeblock,
Fig. 2 tabellarische Übersichten für Fahrmöglichkeiten mit einer Antriebsanlage gemäß
Figuren 1 und 1A,
Fig. 3 eine Antriebsanordnung wie Fig 1, jedoch mit einem zusätzlichen Antriebsmotor
für jede Getriebeblockseite,
Fig. 3A die Anordnung gemäß Fig. 3, jedoch mit einer anderen Plazierung der Zuschaltkupplungen
für den Generatoren-Getriebeblock,
Fig. 4 tabellarische Übersichten für Fahrmöglichkeiten einer Antriebsanordnung gemäß
Fig 3 und 3A.
[0012] Die in den Figuren der Zeichnungen verwendeten Bezugszeichen bedeuten im Einzelnen:
M
I, M
II Antriebsmotoren der Backbordseite
M
III, M
IV Antriebsmotoren der Steuerbordseite
K₁ Zuschaltkupplungen für den Generatoren-Getriebeblock
K₂, K₃ Schaltkupplungen der Getriebeschaltstufen
K₄ Schaltkupplungen zusätzlicher Antriebsmotoren
W₁, W₂ Getriebeantriebswellen
W₃ Propellerwellen
W₄, W₅, W₆ Kupplungshohlwellen
W₇ Hilfsmaschinenabtriebswelle
W₈ Zwischenwelle
W₉ Kegelradwelle
S₁ Getriebestufe der Propellerwelle
S₂ Verbindungsstufe zwischen den Kupplungen K₂, K₃
S₃ Verbindungsstufe zwischen den Getriebeantriebswellen W₁, W₂
S₄ Kegelradstufe zur Verbindung der Getriebeblöcke miteinander
G₁ Stromgeneratoren als Hilfsmaschinen im Nebenantrieb
K₆ nichtschaltbare Ausgleichskupplungen
K₇ nichtschaltbare Ausgleichskupplungen an den Antriebsmaschinen M
I bis M
IV
[0013] Bei den Ausführungsbeispielen gemäß Figuren 1, 1A, 3 und 3A besteht die gesamte Antriebsanlage
aus zwei spiegelbildlich angeordneten Getriebeblöcken. Die gesamte installierte Leistung
ist auf zwei bzw. vier Antriebsmotoren M
I - M
IV verteilt.
[0014] Die Getriebeblöcke sind miteinander durch einen Generatoren-Getriebeblock G₁, W₂,
S₄, W₈, W₉ verbunden. Die Kupplungen K₁ können auch gemäß Figur 1A, 3A indie Getriebeantriebswellen
W₂ der Verbindungsstufen gesetzt werden.
Die Zuschaltung des Generatoren-Getriebeblocks zu dem jeweiligen Motor-Propeller-Getriebeblock
erfolgt über die Schaltkupplung K₁, Verbindungsstufen S₃ und die Wellen W₁. Sobald
ein Motor einen Propeller antreiben soll, wird seine Leistung über die Kupplung K₁
in den Generatoren-Getriebeblock geleitet und zusätzlich über die Kupplung K₂ in den
zugehörigen Propeller. In diesem Falle treibt der andere Motor über die zugeschaltete
Kupplung K₂ nur den zugeordneten Propeller an. Diese Schaltmöglichkeiten sind wechselweise
möglich.
[0015] Falls einer der Motoren, beispielsweise der Backbordmotor sowohl beide Propeller
als auch die Generatoren antreibt, muß der Steuerbordmotor vom System getrennt werden.
In diesem Falle sind die zum Steuerbordmotor gehörenden Schaltkupplungen K₁ und
K₂ ausgeschaltet
Die Leistung des Backbordmotors wird in diesem Falle durch Einschalten der backbordseitigen
Kupplungen K₁, K₃ und der steuerbordseitigen Kupplung K₃ übertragen. Diese Schaltmöglichkeiten
sind auch in umgekehrter Richtung, d. h. Antrieb beider Propeller und der Generatoren
über den Steuerbordmotor und Trennen des Backboadmotors vom System möglich.
[0016] Sobald nur die Generatoren bei abgeschalteten Propellern be trieben werden sollen,
genügt der Einsatz eines Motors, der lediglich durch Zuschalten der ihm zugeordneten
Kupplung K₁ seine Leistung in den Generatoren-Getriebeblock gibt.
[0017] Die Schaltmöglichkeiten und entsprechenden Kraftverläufe für die Antriebsanlagen
mit Kupplungsanordnung gemäß Figuren 1 und 1A können den Tabellen der Figur 2 entnommen
werden.
[0018] In den Figuren 3 und 3A sind in Abweichung von der Einrichtung nach den Figuren
1 und 1A zwei zusätzliche Antriebsmotoren, für jede Schiffsseite einer, vorgesehen.
Es sind die Motoren M
II und M
III. Die zusätzlichen Motoren sind so angeordnet, daß sie ihre Leistungen unmittelbar
in die gleiche Untersetzungsstufe S₁ bringen, die bereits für die Motoren M
I bzw. M
IV vorhanden sind.
Die Schaltmöglichkeiten und entsprechenden Kraftverläufe für die Einrichtungen nach
den Figuren 3 und 3A sind der Tabelle gemäß Figur 4 zu entnehmen.
[0019] Mit den erfindungsgemäß ausgestalteten Antriebseinrichtungen können für verschiedene
Leistungsaufnahmen der beiden Verstellpropeller bzw. für unterschiedliche Fahrgeschwindigkeiten
die wirtschaftlichsten Maschinenkombinationen mit Leistungsaufteilungen unter Berücksichtigung
der Blattsteigungen der Propeller bestimmt werden, so daß die Anlage über das gesamte
Fahrprofil äußerste energiesparend gefahren werden kann.
[0020] Durch die erfindungsgemäße Einrichtung können größere Generatorleistungen für einen
Parallelbetrieb installiert werden. Ein Parallelbetrieb der Motoren beider Propellerseiten
oder ein doppeltes elektrisches Bordnetz können vermieden werden.
1. Schiffsantriebseinrichtung mit wenigstens zwei Motoren zum Antrieb zweier Verstellpropeller
und wenigstens zweier Hilfsmaschinen, wobei jedem Propeller ein Getriebeblock zugeordnet
ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Getriebeblöcken (W₁, W₃, S₁) ein Generatoren-Getriebeblock
(W₂, S₄, W₈, W₉), bestehend aus Generatoren (G₁), die durch Wellen (W₂, W₈, W₉) über
Zahnräder (S₄) parallel geschaltet und schlupffrei verbunden sind, angeordnet ist,
wobei der Generatoren-Getriebeblock wahlweise
a) mit einem der Motoren-Propeller-Getriebeblöcke (W₁, W₃, S₁),
b) mit beiden Motoren-Propeller-Getriebeblöcken bei einem oder zwei treibenden Motoren,
oder
c) mit beiden Motor-Propeller-Getriebeblöcken bei einem oder zwei treibenden Motoren
und abgeschalteten Propellern verbindbar ist.
2. Schiffsantriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Getriebeblöcke
innerhalb eines oder mehrerer Gehäuse über Verbindungswellen zu einer Einheit zusammengefaßt
sind.
3. Schiffsantriebseinrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verbindungswelle (W₈, W₉) allseits verlagerungsfähig und schaltkupplungsfrei
ausgebildet ist.
4. Schiffsantriebseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zuschaltkupplungen (K₁) für die Getriebeblöcke und die Schaltkupplungen
(K₂, K₃) der Getriebeschaltstufen als Lastschaltkupplungen ausgebildet sind.
5. Schiffsantriebseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß auf den Getriebeantriebswellen (W₁) Zuschaltkupplungen (K₁) für
die Generatoren-Getriebeblöcke und Schaltkupplungen (K₂) für die Getriebeschaltstufen
angeordnet sind.
6. Schiffsantriebseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß zusätzlich zu den auf den Getriebeantriebswellen (W₂) für die
Generatoren und Propeller angeordneten Schaltkupplungen (K₃) der Getriebeschaltstufen
Zuschaltkupplungen (K₁) für den Generatoren-Getriebeblock angeordnet sind.
7. Schiffsantriebseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß jedem Motor-Propeller-Getriebeblock ein weiterer Antriebsmotor
(MII, MIII) zugeordnet ist.