Schiffsantriebsanlage

Abstract

 Zum Antrieb von Hilfsmaschinen an Bord von Schiffen ist es bekannt, unmittelbar auf der Propellerwelle sitzende Übersetzungsgetriebe, sogenannte Reitergetriebe, zu verwenden. Sie sind durch Drehschwingungen der Propellerwelle und der Hauptantriebsmaschine, Wechseldrehmomente, unvermeidliche Ausrichtungsfehler der Hauptantriebsanlage, Fundamentbewegungen der Hauptantriebsmaschine sowie Propeller- und Schwungradbewegungen störend belastet. Diese Störfaktoren sind mit einer Gefahr von Schäden im Zahneingriff und mit mangelnder Betriebssicherheit verbunden. Der Einsatz flexibler Kupplungen zur Kompensation der unerwünschten Belastungen führt nicht in jedem Fall zum gewünschten Erfolg.
Ein Übersetzungsgetriebe, das mit einem eigenen Fundament ausgerüstet ist, ein Hohlrad für die erste Hochtreiberstufe zur Durchführung der Propellerwelle aufweist und zur Einleitung der Antriebskraft mit einer radial montierbaren Kupplung mit elastischen Dämpfungselementen versehen ist, bietet hierfür die gewünschte Abhilfe. Alle in einem derartigen Antriebsystem befindlichen Maschinenelemente sind durch die erfindungsgemäße Lösung vor den genannten Störfaktoren geschützt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Schiffsantriebsanlage mit einer direkt auf den Schiffspropeller wirkenden Hauptantriebsmaschine und einer von dieser über ein Übersetzungsgetriebe antreibbaren, propellerseitig angeordneten Schiffshilfsmaschine, beispielsweise Bordgenerator zur Stromerzeugung, wobei das Übersetzungsgetriebe mit einem eigenen, von der Propellerwelle unabhängigen Fundament ausgerüstet und sein Antriebsrad als Hohlrad zur Durchführung der Propellerwelle ausgebildet ist.

[0002] Zum Antrieb 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.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsanlage der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß die von der Hauptantriebsanlage ausgehenden und auf das Übersetzungsgetriebe für eine Hilfsmaschine einwirkenden Störfaktoren, wie extrem hohe Wechselmomente und Drehschwingungen, von dieser ferngehalten werden, so daß die Betriebssicherheit erheblich verbessert werden kann. Dabei soll es möglich sein, die Kupplungsteile zur Anpassung an unterschiedliche Motorcharakteristiken und Betriebsverhalten leicht auszuwechseln. Zur Erfüllung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß zur Übertragung des Antriebsdrehmomentes in das Antriebsrad des Übersetzungsgetriebes eine radial montierbare Kupplung mit elastischen Dämpfungselementen vorgesehen ist.

[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.

[0012] 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,

Fig. 4 die Stirnansicht der Gesamtanlage.

[0013] In dem gezeigten Beispiel dient als Hauptantriebsanlage eine Dieselmaschine 1, deren Drehmoment über Propellerwellenabschnitte 2 und 3 in eine Schiffsschraube 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.

[0014] Ein Übersetzungsgetriebe 6 mit eigenem Fundament 7 ist antriebsseitig mit dem am Schwungrad 8 befestigten Propellerwellenflansch 9 verbunden. Eine Verhindungskupplung 10 verbindet die Abtriebsseite des Getriebes 6_'nit einer Schiffshilfsmaschine, im gezeigten Beispiel ein Bordgenerator 11.

[0015] 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.

[0016] 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.

[0017] 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.

[0018] 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 gem. Fig. 2 ist der das Hohlrad 12 durchsetzende Propellerwellenabschnitt 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,dä sie lediglich größer sein muß als der größte Propellerwellendurchmesser bis zum Bereich der Getriebeplazierung.

[0019] Gem. Figur 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.

[0020] 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.

Ansprüche

1. Schiffsantriebsanlage bestehend aus einer direkt auf den Schiffspropeller wirkenden Hauptantriebsmaschine und einer von dieser über ein Übersetzungsgetriebe antreibbaren, propellerseitig angeordneten Schiffshilfsmaschine, beispielsweise Bordgenerator zur Stromerzeugung, wobei das Übersetzungsgetriebe mit einem eigenen, von der Propellerwelle unabhängigen Fundament ausgerüstet ist und sein Antriebsrad als Hohlrad zur Durchführung der Propellerwelle ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung des Antriebsdrehmomentes in das Antriebsrad des Übersetzungsgetriebes (6) eine radial montierbare Kupplung (14) mit elastischen Dämpfungselementen (15) vorgesehen 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 - 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 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsflansche (16, 17, 22) radial geteilt sind.

6. Schiffsantriebsanlage nach einem der Ansprüche 1 - 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 - 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.

Zeichnung