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EP 0 140 010 B1 |
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EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
(45) |
Hinweis auf die Patenterteilung: |
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20.04.1988 Patentblatt 1988/16 |
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Anmeldetag: 29.08.1984 |
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Schiffsantriebsanlage
Ship's propulsion plant
Ensemble de propulsion pour bateaux
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Benannte Vertragsstaaten: |
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CH FR GB IT LI NL |
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Priorität: |
01.09.1983 DE 3331480
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(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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08.05.1985 Patentblatt 1985/19 |
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Patentinhaber: RENK TACKE GmbH |
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D-86159 Augsburg (DE) |
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Erfinder: |
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- Terörde, Erwin
D-4440 Rheine (DE)
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Vertreter: Arendt, Helmut, Dipl.-Ing. |
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Patentanwalt
Bergiusstrasse 2 c 30655 Hannover 30655 Hannover (DE) |
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Entgegenhaltungen: :
DE-A- 2 422 639 FR-A- 2 499 504 GB-A- 2 098 561
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FR-A- 2 259 748 GB-A- 2 076 350 NL-C- 24 885
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft eine Schiffsantriebsanlage mit einer direkt wirkenden Hauptantriebsmaschine
und einer propellerseitig angeordneten Schiffshilfsmaschine, beispielsweise Bordgenerator
zur Stromerzeugung, welche von der Hauptantriebsmaschine bzw. von der Propellerwelle
über ein durch ein eigenes Fundament abgestütztes Übersetzungsgetriebe mit einem als
Hohlrad ausgebildeten Antriebsrad antreibbar ist (z.B. bekannt aus GB-A-2 076 350).
[0002] Zum Antneb von Hilfsmaschinen an Bord von Schiffen ist es bekannt, Energie von der
Hauptantriebsanlage abzuzweigen. So werden beispielsweise Wellengeneratoren verwendet,
deren Läufer unmittelbar auf einem Abschnitt der Propellerwelle angeordnet sind. Bei
variablen Wellendrehzahlen sorgen entsprechende elektronische Schaltungen mit Thyristorbausteinen
für eine konstante Bordnetzspannung und -frequenz. Nachteilig hierbei ist vor allem,
daß bei den üblichen Wellendrehzahlen durch die notwendige große Anzahl von Polen
ein Generator ganz erhebliche Ausmaße erreicht. Wellengeneratoren sind daher in vielen
Fällen nicht einsetzbar.
[0003] Eine andere Lösung bietet der Einsatz von Generatorgetrieben, die unmittelbar als
Reitergetriebe auf der Propellerwelle angeordnet sind und kein eigenes Fundament erfordern.
Solche Getriebe werden bis zu erheblichen Leistungsgrößen von etwa 3500 kW eingesetzt.
[0004] Bei beiden genannten Lösungen ist zu beachten, daß die Propellerwelle eines Schiffes
nicht nur das gewünschte Drehmoment von der Antriebsmaschine auf den Propeller überträgt,
sondern von Drehschwingungen und Wechselmomenten belastet wird und Verlagerungen aller
Art unterworfen ist. Deshalb müssen Wellengeneratoren zwischen dem Läufer und dem
Stator mit einem erheblichen 'Spalt ausgeführt werden, was zu Lasten des Wirkungsgrades
geht. Bei einem Getriebe zur Übersetzung der Drehzahlen von den Umdrehungen der Hauptantriebsmaschine
zur anzutreibenden Hilfsmaschine führen die genannten Störfaktoren zu einer erheblichen
Belastung mit der Gefahr von Schäden im Zahneingriff und damit für die Betriebssicherheit.
Der Einsatz flexibler Kupplungen zur Kompensation der Störbelastungen führt nicht
in jedem Fall zum gewünschten Erfolg. So zeigt beispielsweise die FR-A 2 499 504 eine
Schiffsantriebsanlage mit einem Abzweiggetriebe zum Antrieb einer Hilfsmaschine. Zur
Übertragung des Antriebsdrehmomentes von der Zwischenwelle auf die Getriebehohlwelle
ist eine Kupplung mit flexiblen Elementen zum Ausgleich von Winkelverlagerungen vorgesehen.
Propeller- oder Motorschwingungen können mit einer solchen Kupplung nicht vom Getriebe
ferngehalten werden. Eine Kupplung mit das Drehmoment übertragenden elastischen Elementen
ist zwar der DE-A 2 422 639 zu entnehmen, die Kupplung selbst ist jedoch für Schiffsantriebsanlage
nach dem einleitend genannten Gattungsbegriff nicht geeignet. Die beiden Kupplungshälften
können radial nicht entfernt werden. Der GB-A 2 046 350 kann zwar ein geteilter Kupplungsring
entnommen werden, jedoch handelt es sich bei dieser Kupplung nicht um eine elastische,
sondern nur um eine bewegliche Kupplung im Sinne einer Verlagerungsfähigkeit. Die
erwähnten Drehschwingungen und Wechselmomente bei Schiffsantriebsanlagen können mit
Kupplungen dieser Art nicht beherrscht werden, da sie lediglich gegenseitige Verlagerungen
der miteinander zu kuppelnden Elemente ermöglichen. Die Folge davon ist, daß bei drehstarren
Verbindungsgliedern die notwendige Dämpfung fehlt, was insbesondere bei Zündaussetzern
zur Zerstörung sowohl der drehstarren Verbindungsglieder selbst als auch der Getriebe
und Generatoren führen kann.
[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Übersetzungsgetriebe für eine Schiffsantriebsanlage
der eingangs genannten Gattung so auszubilden, daß die von der Hauptantriebsanlage
und von dem Propeller ausgehenden Drehschwingungen und Wechseldrehmomente von dem
Übersetzungsgetriebe ferngehalten und dessen Kupplungselemente leicht an unterschiedliche
Motorcharakteristiken und Betriebsverhalten angepaßt werden können. Die Erfindung
zur Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich durch die Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruchs
1 aus.
[0006] Hierdurch wird ein rascher Austausch der elastischen Kupplungselemente zur Anpassung
an veränderte Betriebsverhältnisse ermöglicht. Durch die Modifizierungsmöglichkeit
der Kupplungselemente können diese den motor- und propellerseitigen Schwingungen und
Wechselmomenten angepasst und die Störfaktoren besser beherrscht werden. Alle in einem
derartigen Antriebssystem befindlichen Maschinenelemente sind dadurch vor den genannten
Schwingungen und Wechseldrehmomenten geschützt. Unvermeidliche Ausrichtungsfehler
der Hauptantriebsanlage, Fundamentbewegungen der Hauptantriebsmaschine sowie Propeller-
und Schwungradbewegungen werden vom Getriebe ferngehalten. Es bedarf keiner näheren
Erläuterung, daß diese Vorteile zu einer Erhöhung der Lebensdauer und Betriebssicherheit
führen.
[0007] Die erfindungsgemässe Ausbildung und Anordnung des Getriebes bietet zwei Möglichkeiten
des Drehmomentflusses von der Hauptantriebsmaschine über das Getriebe zur anzutreibenden
Arbeitsmaschine, indem entweder das Drehmoment direkt vom Schwungrad der Hauptantriebsmaschine
oder über einen auf der Propellerwelle aufgesetzten Flansch abgenommen wird.
[0008] Bei einer Verbindung des Getriebes direkt mit dem Motorschwungrad wird der Vorteil
erreicht, daß das Drehmoment nicht über die Propellerwelle in das Getriebe geht und
damit propellerseitige Drehschwingungen nicht voll zur Wirkung kommen. Die zweite
Alternative ermöglicht bei entsprechendem Raumangebot die Anordnung des Getriebes
auch weiter vom Motor entfernt.
[0009] In weiterer vorteilhafter Ausbildung des Erfindungsgegenstandes wird vorgeschlagen,
zur Lagerung des Hohlrades im Getriebegehäuse radial geteilte Lager zu verwenden.
Hierdurch wird eine Auswechselbarkeit des Hohlrades ohne einen Ausbau des Getriebes
ermöglicht.
[0010] Um die Bohrung des Getriebehohlrades so klein wie möglich zu halten, kann der das
Getriebehohlrad durchsetzende Propellerwellenabschnitt über aufsetzbare Verbindungselemente
mit dem benachbarten, zum Propeller führenden Propellerwellenabschnitt verbunden werden.
[0011] In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit zwei Möglichkeiten
der Drehmomentabnahme dargestellt und nachstehend erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 die Seitenansicht einer Anlage zum Teil im Radialschnitt,
Fig. 2 eine Teildarstellung der Anlage gem. Fig. 1 mit aufgesetzten Verbindungselementen
zur Verbindung zweier Propellerwellenabschnitte,
Fig. 3 die Verbindung des Getriebehohlrades über die Kupplung mit einem direkt auf
die Propellerwelle aufgesetzten Kupplungsflansch und
Fig. 4 die Stirnansicht der Gesamtanlage.
[0012] In dem gezeigten Beispiel dient als Hauptantriebsanlage eine Dieselmaschine 1, deren
Drehmoment über Propellerwellenabschnitte 2 und 3 in eine Schiffschraube 4 geleitet
wird. Mit 5 ist das Propellerwellenlager im Stevenrohr bezeichnet. Die übrigen zum
Teil notwendigen Wellenlager innerhalb des Schiffskörpers sind der Übersichtlichkeit
wegen nicht dargestellt.
[0013] Ein Übersetzungsgetriebe 6 mit eigenem Fundament 7 ist antriebsseitig mit dem am
Schwungrad 8 befestigten Propellerwellenflansch 9 verbunden. Eine Verbindungskupplung
10 verbindet die Abtriebsseite des Getriebes 6 mit einer Schiffshilfsmaschine, im
gezeigten Beispiel ein Bordgenerator 11.
[0014] Das Getrieberad der ersten Hochtreiberstufe ist als Hohlrad 12 ausgeführt und umgibt
den Propellerwellenabschnitt 2. Sein Bohrungsdurchmesser ist aus Montagegründen größer
als der kleinste Propellerwellenflansch, das ist beim dargestellten Beispiel der Flansch
13.
[0015] Antriebsseitig ist das Getriebe 6 über eine Kupplung 14 mit dem unmittelbar am Schwungrad
8 der Hauptantriebsmaschine befestigten Propellerwellenflansch 9 verbunden. Die Kupplung
besteht aus radial montierbaren Teilen, nämlich dämpfungselastischen Gliedern 15,
die zwischen den Kupplungsflanschen 16 und 17 eingesetzt sind.
[0016] Das Antriebshohlrad 12 ist über Lager 18 im Getriebegehäuse gelagert, das auf dem
separaten Fundament 7 und damit unabhängig.von dem Fundament 19 der Hauptantriebsmaschine
1 abgestützt ist.
[0017] Das erforderliche Drehmoment für den Generator 11 wird direkt am schwungradseitigen
Propellerwellenflansch 9 von dem Kupplungsflansch 16 abgenommen und über die radial
montierbaren, dämpfungselastischen Kupplungsglieder 15 unter Reduzierung der Drehschwingungen
und Wechselmomente sowie sämtlicher Wellenverlagerungen auf den zweiten Kupplungsflansch
17 und von dort zum Antriebshohlrad des Übersetzungsgetriebes 6 übertragen. Bei dem
Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist der das Hohlrad 12 durchsetzende Propellerwel-.
lenabschnitt 2 mit Hilfe aufsetzbarer Verbindungselemente mit dem propellerseitigen
Wellenabschnitt 3 verbunden. Als Verbindungselement kann entweder ein auf das Wellenende
aufgeschobener Verbindungsflansch 20 (obere Figurhälfte) oder eine Kegelhülse mit
Druckölverband dienen. Durch die aufgesetzten Verbindungselemente kann die Bohrung
des Getriebehohlrades 12 kleiner gehalten werden, da sie lediglich größer sein muß
als der größte Propellerwellendurchmesser bis zum Bereich der Getriebeplazierung.
[0018] Gemäß Fig. 3 wurde das Drehmoment von der Hauptantriebsmaschine 1 zunächst über den
schwungradseitigen Propellerwellenflansch 9 in die Propellerwelle 2 geleitet. Das
Drehmoment für die Arbeitsmaschine wird über einen aufgesetzten Flansch 22 von der
Propellerwelle abgenommen und über die übrigen Kupplungselemente in das Getriebe geleitet.
Diese Anordnung erlaubt es, das Getriebe propellerseitig weiter entfernt von der Hauptmaschine
anzuordnen.
[0019] Sollten es die räumlichen Verhältnisse im Bereich zwischen der Hauptantriebsmaschine
und dem Stevenrohr erfordern, könnte die anzutreibende Arbeitsmaschine bei einem entsprechend
ausgebildeten Getriebegehäuse in unterschiedlichen Positionen um die Wellenachse unterhalb
eines Bereichs von 90° backbord bis 90° steuerbord gegen die Vertikale geschwenkt
angeordnet sein.
1. Schiffsantriebsanlage mit einer direkt wirkenden Hauptantriebsmaschine (1) und
einer propellerseitig angeordneten Schiffshilfsmaschine (11), beispielsweise Bordgenerator
zur Stromerzeugung, welche von der Hauptantriebsmaschine bzw. von der Propellerwelle
(2) über ein durch ein eigenes Fundament (7) abgestütztes Übersetzungsgetriebe (6)
mit einem als Hohlrad ausgebildeten Antriebsrad (12) antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß das Antriebsrad (12) des Übersetzungsgetriebes (6) zur Einleitung des Antriebsdrehmomentes
mit einer Kupplung (14) bestehend aus radial montierbaren dämpfungselastischen Kupplungsgliedern
(15) versehen ist.
2. Schiffsantriebsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung
(14) das Übersetzungsgetriebe (6) unmittelbar mit dem Schwungrad (8) der Hauptantriebsmaschine
(1) verbindet.
3. Schiffsantriebsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Übersetzungsgetriebe
(6) durch die Kupplung (14) mit einem auf der Propellerwelle (2) aufgesetzten Flansch
(22) verbunden ist.
4. Schiffsantriebsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Lager (18), mit welchen das Hohlrad (12) im Getriebegehäuse gelagert ist,
radial geteilt sind.
5. Schiffsantriebsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kupplungsflansche (16, 17, 22) radial geteilt sind.
6. Schiffsantriebsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen die Abtriebsseite des Getriebes (6) und die anzutreibende Schiffshilfsmaschine
(11) eine zusätzliche Verbindungskupplung (10) eingesetzt ist.
7. Schiffsantriebsanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der das Getriebehohlrad (12) durchsetzende Propellerwellenabschnitt (2) über aufsetzbare
Verbindungselemente (20, 21) mit dem benachbarten, zum Propeller führenden Propellerwellenabschnitt
(3) verbunden ist.
1. A marine propulsion unit with a main driving engine (1) with direct effect and
a marine auxiliary engine (11) installed at the propeller end, for instance a marine
generator for the generation of current, which can be driven by the main driving engine,
or propeller shaft (2) via a transmission gear (6) supported on its own bedplate (7)
with a driver (12) in the form of a hollow wheel, characterized in that the driver
(12) of the transmission gear (6) for initiating the driving torque is fitted with
a coupling (14) made up of radially mountable elastically absorbent coupling members
(15).
2. A marine propulsion unit in accordance with claim 1, characterized in that the
coupling (14) of the transmission gear (6) is directly joined to the flywheel (8)
of the main driving engine (1).
3. A marine propulsion unit in accordance with claim 1, characterized in that the
transmission gear (6) is connected via the coupling (14) to a flange (22) affixed
to the propeller shaft (2).
4. A marine propulsion unit in accordance with any one of claims 1 to 3, characterized
in that the bearings (18) on which the hollow wheel (12) is mounted in the transmission
housing are radially divided.
5. A marine propulsion unit in accordance with any one of claims 1 to 4, characterized
in that the coupling flanges (16, 17, 22) are radially divided.
6. A marine propulsion unit in accordance with any one of claims 1 to 5, characterized
in that an additional connecting coupling (10) is fitted between the back of the transmission
(6) and the marine auxiliary engine (11) to be driven.
7. A marine propulsion unit in accordance with any one or more than one of claims
1 to 6, characterized in that the propeller shaft section (2) going through the transmission
hollow wheel (12) is connected up via attachable elements (20, 21) with the adjacent
propeller shaft section (3) leading to the propeller.
1. Groupe propulseur pour navire avec un moteur d'entraînement principal (1) à action
directe et une machine auxiliaire (11) disposée du côté de l'hélice, par exemple un
alternateur de bord pour la production de courant électrique, qui peut être entraînée
par le moteur d'entraînement principal ou par l'arbre d'hélice (2) par l'intermédiaire
d'un engrenage de transmission (6) supporté par une base propre (7) et comportant
une roue menante (12) sous forme d'une roue à denture intérieure, caractérisé en ce
que la roue menante (12) de l'engrenage de transmission (6) pour la transmission du
couple moteur est munie d'un accouplement (14) constitué par des éléments d'accouplement
(15) et d'amortissement élastiques qui peuvent être montés radialement.
2. Groupe propulseur pour navire selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'accouplement
(14) relie directement l'engrenage de transmission (6) et le volant (8) du moteur
d'entraînement principal (1).
3. Groupe propulseur pour navire selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'engrenage
de transmission (6) est relié à une bride (22) disposée sur l'arbre d'hélice (2) par
l'intermédiaire de l'accouplement (14).
4. Groupe propulseur pour navire selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé
en ce que les paliers (18) grâce auxquels la roue à denture intérieure (12) est disposée
dans le carter d'engrenage sont divisés radialement.
5. Groupe propulseur pour navire selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé
en ce que les brides d'accouplement (16, 17, 22) sont divisées radialement.
6. Groupe propulseur pour navire selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé
en ce que, entre le côté de sortie de l'engrenage (6) et la machine auxiliaire (11)
du navire à entraîner, est disposé un accouplement de liaison (10) supplémentaire.
7. Groupe propulseur pour navire selon une ou plusieurs des revendications 1 à 6,
caractérisé en ce que le segment (2) de l'arbre d'hélice qui traverse la roue à denture
intérieure de l'engrenage (12) est relié au segment (3) de l'arbre d'hélice voisin
qui conduit jusqu'à l'hélice par l'intermédiaire d'éléments de liaison (20. 21) démontables.