[0001] Bei Wasserfahrzeugen, die zum Verkehr in flachen Gewässern bestimmt sind, ist es
bekannt, die Schiffsschraube vertikal verstellbar anzuordnen. Während der Fahrt in
Wasser ausreichender Tiefe arbeitet die Schiffsschraube in einer von der Gesamtsituation
her optimalen Wassertiefe, bei der Fahrt in entsprechend flachem Wasser, wird die
Schiffsschraube so weit nach oben verstellt, daß sie noch einen Vortrieb bewirken
kann, Grundberührung jedoch ausgeschlossen ist und beim Aufenthalt in extrem flachen
Gewässern wird die Schiffsschraube sogar soweit nach oben verstellt, daß sie sich
oberhalb des tiefsten Punktes des Schiffsrumpfes befindet.
[0002] Eine besondere Art des Schiffsantriebes sind die sogenannten Ruderpropeller. Bei
ihnen dient der Schiffspropeller nicht nur der Aufbringung der für die Schiffsbewegung
notwendigen Vortriebskraft, sondern der Propeller ist auch so verschwenkbar, daß die
Richtung der Wirkung der Vortriebskraft, also nicht nur die Fahrtgeschwindigkeit,
sondern auch die Fahrtrichtung bestimmbar sind.
[0003] Kommt eine Ruderpropelleranlage bei einem Wasserfahrzeug zur Anwendung, das zum Verkehr
in flachen Gewässern bestimmt ist, so ist folgende Bauweise bekannt. Mit Rücksicht
auf die geringe Wassertiefe hat der Schiffsrumpf einen flachen, ebenen Boden. In der
Ebene dieses flachen Schiffsbodens mündet ein aus dem Schiffsinneren herangeführtes
schachtförmiges Gehäuse ("Container") und in diesem Gehäuse ist der Schiffspropeller
axial (in Längsrichtung des Gehäuses) verstellbar gelagert. Um das Schiff in einer
bestimmten Richtung Fahrt machen zu lassen, liegt der Propeller außerhalb des schachtartigen
Gehäuses unterhalb der Schiffsbodenebene und er wird von einem Antriebswellenstrang
angetrieben, auf dessen oberes Ende ein Antriebsmotor einwirkt, dessen unteres Ende
auf den Propeller einwirkt und der gleichachsig zum schachtartigen Gehäuse durch dieses
Gehäuse hindurchgeführt ist. Hält sich das Schiff in extrem flachem Gewässer auf,
so wird der Propeller gegenüber dem schachtartigen Gehäuse nach oben verstellt, gegebenenfalls
in das Gehäuse eingezogen. Durch Drehen des Propellers um die Längsachse des Antriebswellenstranges
ist eine Fahrtrichtungsvorgabe für die Schiffsbewegung möglich.
[0004] Mit einem solchen Antrieb befaßt sich die vorliegende Erfindung zwar nicht ausschließlich,
aber vorzugsweise und bei der Erörterung der Erfindung ist auf Probleme eines solchen
Antriebes vorzugsweise eingegangen.
[0005] Bilden bei einer Ruderpropelleranlage mit in Längsrichtung des Antriebswellenstranges
verstellbarem Propeller der Ruderpropeller, der Antriebswellenstrang und der Antriebsmotor
am oberen Ende des Antriebswellenstranges eine in ihrer Gesamtheit gegenüber dem schachtartigen
Gehäuse verstellbare Baugruppe, so treten alle Probleme auf, die sich einstellen,
wenn große Massen verstellbar sein sollen: es sind hohe Verstellkräfte aufzubringen
und die zu fordernde Verstellgenauigkeit ist nur mit erheblichem Aufwand zu erzielen.
Bei Ruderpropelleranlagen kommt noch die Notwendigkeit eines relativ großen Freiraums
im Schiffsrumpf hinzu, der oberhalb des Motors dann vorhanden sein muß, wenn sich
die Anlage in ihrer unteren Endstellung befindet, in den die Anlage insbesondere mit
dem Motor hinein verstellt wird, wenn die Anlage von ihrer unteren Endstellung nach
oben verstellt werden soll und der als Nutzraum für Schiffsfracht u. dgl. verlorengeht.
Diese Problematik ist zwar gemindert, wenn der Motor fest im Schiffsrumpf installiert
ist und der Antriebswellenstrang in sich längenveränderlich ausgebildet wird, indem
beispielsweise ein motorseitiger Antriebswellenteil und ein propellerseitiger Antriebswellenteil
über eine Keilwellenverzahnung drehfest miteinander verbunden sind. Aber auch bei
dieser Lösung ist ein relativ langes und entsprechend schweres schachtartiges Gehäuse
notwendig, dessen Länge sich aus der maximalen Länge des in seiner Länge veränderbaren
Antriebswellenstranges ergibt, wenn nämlich der Propeller weitestmöglich aus dem Gehäuse
herausgefahren worden ist, d.h. maximaler Abstand zwischen Motor und Propeller vorliegt.
[0006] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, insoweit eine Abhilfemöglichkeit aufzuzeigen,
d.h. mit einem schachtartigen Gehäuse auskommen zu können, das kürzer als bei bisherigen
Lösungen sein kann.
[0007] Die Lösung dieser Aufgabe, d.h. also die Erfindung ergibt sich aus den Patentansprüchen,
und sie ist nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. In der Zeichnung sind:
- Fig. 1
- ein Mittellängsschnitt durch eine Antriebseinheit gemäß der Erfindung,
- Fig. 2
- eine Draufsicht auf die in Fig. 1 dargestellte Antriebseinheit und
- Fig. 3
- ein Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 1.
[0008] Hauptbaugruppen der Ruderpropelleranlage, soweit sie im Zusammenhang mit der Erfindung
wesentlich sind, sind der Ruderpropeller 1, der Antriebsmotor 2 und der vertikale
Antriebswellenstrang 3 zwischen dem Antriebsmotor 2 am oberen und dem Ruderpropeller
1 am unteren Ende des Antriebswellenstranges 3. Der Propeller 4 ist in einem Düsengehäuse
5 angeordnet. Die Vortriebskraft für ein Schiff, dem die Anlage zugeordnet ist, wird
durch Drehen des Propellers 4 um seine Längsachse 6 bewirkt. Die Fahrtrichtung eines
solchen Schiffes kann dadurch verändert werden, daß der Ruderpropeller 1 um die Längsachse
7 des Antriebswellenstranges 3 geschwenkt wird, weshalb der Ruderpropeller 1 um diese
Längsachse um 360° schwenkbar ist. Hierzu ist das Gehäuse 8 des Unterwassergetriebes
9 des Ruderpropellers 1 mit einem Rohr 10 verbunden, das den Antriebswellenstrang
3 umgibt und um die Längsachse 7 zwangsweise schwenkbar in einem Hüllrohr 11 angeordnet
ist, das seinerseits unverdrehbar und ortsunveränderbar in dem schachtartigen Gehäuse
12 gehalten ist. Dieses Gehäuse ist Teil des Schiffsrumpfes, fest in diesen integriert
und derart positioniert, daß sein unteres, ruderpropellerseitiges Ende in der Ebene
des Bodens 13 des Schiffsrumpfes 14 liegt, dem die Antriebseinheit zugeordnet ist.
Das Hüllrohr 11 ist in dem Gehäuse 12 durch mehrere Arme 15,16 gehalten, von denen
Arme 15 zu einem fluiddichten Ring zusammengefaßt sind, der am Innenumfang fluiddicht
das Hüllrohr 11 umschließt und am Außenumfang fluiddicht in dem Gehäuse 12 gehalten
ist und der so den Innenraum des Gehäuses in eine obere "trockene" Gehäusekammer 17
und in eine untere "nasse" Kammer 18 unterteilt, die mit dem Wasser in Verbindung
steht, in dem der Propeller 4 arbeitet.
[0009] Der fluiddichten Durchführung des Hüllrohres 11 durch den Ring 15 dient eine Stopfbuchse
50. Das Eindringen von Wasser in den Ringraum zwischen Hüllrohr 11 und Rohr 10 dient
die fluiddichte Ausbildung eines Drehlagers 51 am unteren Ende des Hüllrohres 11 zwischen
diesem und dem Rohr 10. Das Eindringen von Wasser in das Rohr 10 wird schließlich
dadurch verhindert, daß das untere Ende des an beiden Enden offenen, ansonsten aber
in sich fluiddichten Rohres 10 fluiddicht an das in sich fluiddichte Gehäuse 8 des
Unterwassergetriebes 9 angeschlossen ist, aus dem wiederum die Propellerwelle 6 in
einem fluiddichten Drehlager 52 herausgeführt ist. Zumindest der Ring 15, gegebenenfalls
aber auch die Arme 16 sind an der Innenwand des Gehäuses 12 über Führungsrollen 27
abgestützt, wobei deren Drehbarkeit blockiert ist, wenn Schnellverschlüsse 26 geschlossen
sind, wenn sich das Vortriebsmittel 1 in der unteren End- bzw. Arbeitsstellung befindet,
die jedoch lösbar sind, wenn das Vortriebsmittel in das Gehäuse 12 eingefahren werden
soll und hierzu die Gesamtheit aus Vortriebsmittel 1 und Antriebswellenstrang 3 einschließlich
Rohr 10, Hüllrohr 11 und zumindest Ring 15 bei in seine Nichtwirkstellung geschwenktem
Motor 2 (unterbrochener Linienzug in Fig. 1) nach oben verstellt werden soll.
[0010] Während das untere Ende des Antriebswellenstranges 3 und das untere Ende des Rohres
10 unterhalb des Ringes 15 aus dem unteren Ende des Hüllrohres 11 herausgeführt sind,
ist das obere Ende des Antriebswellenstranges 3 oberhalb des Ringes 15 aus dem oberen
Ende des Hüllrohres 11 herausgeführt, ohne daß dies jedoch fluiddicht erfolgen müßte.
Über eine lösbare Kupplung 19 ist der Antriebswellenstrang 3 mit der Abtriebswelle
20 des Motors 2 verbunden, so daß der Antriebswellenstrang insgesmat aus dem eigentlichen
Antriebswellenstrang 3 und der Abtriebswelle 20 des Motors 2 besteht und bei geschlossener
Kupplung 19 vom Motor 2 antreibbar ist. Zwischen der Kupplung 19 und dem Antriebswellenstrang
3 nimmt ein Gehäuse 21 eine Scheibenbremse auf.
[0011] Der Motor 2 ist ein Elektromotor, dessen Gehäuse auf einem Lagerzapfen 22 angeordnet
ist, der koaxial zum Gehäuse 12 an einem Gehäusedeckel 23 gehalten ist und in das
schachtartige Gehäuse 12 hineinragt. Der Deckel 23 ist eine vielfach durchbrochene
Scheibe, die mit ihrem Rand auf einem oberen, nach außen gerichteten Ringflansch 24
des Gehäuses 12 unter Zwischenschaltung eines elastischen Ringes abgestützt ist, wobei
eine lösbare Verbindung mit auf den Umfang verteilten Schraubverbindungen bewirkt
wird.
[0012] Der achsgleich zur Längsachse 25 des schachtartigen Gehäuses 12 angeordnete Lagerzapfen
22 und die Längsachse 7 der Motorabtriebswelle 20, des Antriebswellenstranges 3 sowie
die Längsachse des Motors 2, wenn sich dieser in der Betriebsstellung befindet, sind
um den Betrag "e" seitlich versetzt zur Längsachse 25 des Gehäuses 12 angeordnet.
[0013] Befindet sich der Motor 2 in der Betriebsstellung, in der er in Fig. 1 durch ausgezogene
Linien dargestellt ist, ist die Kupplung 19 eingerückt, der Motor 2 kann über den
Antriebswellenstrang 3 den Propeller 4 um seine Längsachse 6 drehen. In diesem Betriebszustand
befindet sich der Ruderpropeller 1 außerhalb des Gehäuses 12 und unterhalb des Schiffsbodens
13. In dieser Position ist der Ruderpropeller in Fig. 1 durch ausgezogene Linien dargestellt.
Er kann durch definiertes Drehen des Rohres 10 um dessen Längsachse 7 geschwenkt werden,
um dem Wasserfahrzeug eine gewollte Fahrtrichtung zu vermitteln.
[0014] Soll nun wegen zu geringer Wassertiefe unter dem Schiffsboden 13 der Ruderpropeller
1 nach oben verstellt und in das schachtartige Gehäuse 12 eingefahren werden, wie
es in Fig. 1 durch unterbrochene Linien dargestellt ist, so wird die Kupplung 19 geöffnet,
so daß die Antriebsverbindung zwischen Motor 2 und Antriebswellenstrang 3 unterbrochen
wird. Daraufhin kann der Motor 2 einschließlich des Wellenabschnittes 20 auf dem Lagerzapfen
22 um dessen Längsachse 25 in die Außerbetriebsstellung geschwenkt werden, wie es
in Fig. 1 durch unterbrochene Linien dargestellt ist. In dieser Position des Motors
2 kann der Antriebswellenstrang 3 am Motor 2 vorbei nach oben verstellt werden und
die Gesamtanordnung ist erfindungsgemäß so ausgelegt, daß sich der Ruderpropeller
1 vollständig oberhalb des Schiffsbodens 13 befindet (Fig. 1, unterbrochene Linien)
obwohl der Antriebswellenstrang 3 nach oben nicht über das Gehäuse 12 hinausragt,
der Antriebswellenstrang 3 und der Motor 2 sich innerhalb des schachtartigen Gehäuses
befinden, Motor 2 und Antriebswellenstrang 3 im Bereich des oberen Endes nebeneinanderliegend
sich im schachtartigen Gehäuse 12 befinden, bezüglich bekannten Lösungen also der
gesamte Verstell- bzw. Ruderpropellerantrieb und das schachtartige Gehäuse 12 um die
Höhe H des Motors 2 niedriger gebaut werden kann und kein zusätzlicher Raum oberhalb
des Ruderpropellerantriebes im Schiffsrumpf freigehalten werden muß.
[0015] Die Schwenkbewegung des Ruderpropellers 1 um die Längsachse 7 des Antriebswellenstranges
3 kann in üblicher Weise erfolgen, so daß hierauf nicht näher eingegangen werden muß.
[0016] Die Kupplung 19 kann jede zweckgerichtete Ausbildung haben, so daß hierauf auch nicht
näher eingegangen werden muß.
[0017] Auch kann die Schwenkbewegung des Motors 2 um den Lagerzapfen 22 bzw. mit dem dann
drehbar gelagteren Lagerzapfen 22 um dessen Längsachse 25 in jeder zweckmäßigen Weise
erfolgen, so daß auch hierauf nicht näher eingegangen werden muß.
[0018] Entsprechendes gilt für die vertikale Verstellung des Vortriebsmittels 1 zwischen
seinen beiden Endstellungen, in dem diese in jeder zweckmäßigen Weise bewirkt werden
kann. In Fig. 2 ist eine hydraulische Verstellvorrichtung 90 mit hydraulisch relativ
gegeneinander verstellbaren Kolben und Zylinder schematisch dargestellt, wobei jedoch
auch ein mechanisches Verstellmittel, beispielsweise ein Schneckentrieb oder ein Zahnstangengetriebe
möglich ist.
[0019] Der Motor 2 soll vorzugsweise ein Elektromotor sein, weil sich dessen Anschlüsse
als für den verschwenkbaren Motor besonders zweckmäßig erweisen. Er ist in seinen
beiden Endstellungen durch Verriegelungen 28 am Deckel 23 festlegbar.
[0020] Ein nicht unwesentlicher Gesichtspunkt ist die Ausbaufähigkeit der Baugruppe aus
Vortriebsmittel 1, Antriebswellenstrang 3 und Motor 2 bei im Wasserfahrzeug verbleibendem
schachtartigen Gehäuse 12. Voraussetzung hierfür ist, daß die Innenwand des Gehäuses
12 von unten nach oben keine Verengung aufweist, daß Verbindungsmittel zwischen den
radialen Armen 15,16 lösbar sind, daß der Deckel 23 mit dem an ihm befestigten Lagerzapfen
22 nach oben vom Gehäuse 12 abnehmbar ist und daß schließlich der Innendurchmesser
des Gehäuses 12 größer ist als die horizontale Erstreckung des Vortriebsmittels 1,
wenn die Baugruppe 1-3 nach oben ausbaubar sein soll.
[0021] Für den Ausbau wird, wenn diese Voraussetzungen erfüllt sind, die Platte 2 mit dem
Lagerzapfen 22 nach oben abgebaut. Dann werden Verbindungsmittel zwischen den radialen
Armen 15,16 und dem Gehäuse 12 gelöst und die Baugruppe 1-3 kann nach oben ausgebaut
werden, wobei die Bewegung der Rollen 27 dazu beiträgt, daß die Baugruppe 1-3 bei
der Bewegung nach oben in dem Gehäuse 12 verkantet wird.
[0022] Der Ausbau nach unten ist grundsätzlich möglich und ist nur diese Möglichkeit vorgesehen,
muß nicht die Bedingung erfüllt sein, daß der Innendurchmesser des schachtartigen
Gehäuses 12 größer ist als die horizontale Erstreckung des Vortriebsmittels 1.
[0023] Ist das Vortriebsmittel 1 in das schachtartige Gehäuse 12 eingefahren, so kann das
schachtartige Gehäuse an seiner Unterseite in der Ebene des flachen Bodens 13 des
Wasserfahrzeuges durch einen Deckel bzw. eine Verschlußplatte 28 verschlossen werden,
so daß der flache Boden 13 des Wasserfahrzeugs keine Unterbrechung aufweist.
1. Antriebseinheit für Wasserfahrzeuge mit einem Antriebswellenstrang zwischen einem
Antriebsmotor und einem Vortriebsmittel, wobei diese Antriebseinheit mit vertikalem
Antriebswellenstrang in einem schachtartigen Gehäuse des Schiffskörpers derart angeordnet
ist, daß der Abstand zwischen Motor und Vortriebsmittel veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (2) auf den Antriebswellenstrang (3) über eine lösbare Kupplung (19)
einwirkt und bei gelöster Kupplung (19) in horizontaler Ebene zwischen zwei Endstellungen
verstellbar ist, wobei in der einen Endstellung Motor (2) und Antriebswellenstrang
(3) miteinander kuppelbar sind, in der anderen Endstellung des Motors (2) der Antriebswellenstrang
(3) mit dem ihm zugeordneten Vortriebsmittel (1) seitlich am Motor vorbeibewegbar
ist.
2. Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (2) innerhalb des Gehäuses (12) verstellbar angeordnet ist und in
der Endstellung, in der der Antriebswellenstrang (3) seitlich am Motor (2) vorbeibewegbar
ist, der seitliche Abstand zwischen Motor (2) und Antriebswellenstrang (3) größer
ist als der Außendurchmesser des Antriebswellenstranges, jedoch kleiner ist als die
horizontale Erstreckung des Vortriebsmittels (1), so daß der Antriebswellenstrang
(3), nicht aber das Vortriebsmittel (1) seitlich am Motor vorbeibewegbar ist.
3. Antriebseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (2) auf einem vertikalen Lagerzapfen (22) in horizontaler Richtung
verschwenkbar gelagert ist, wobei die Längsachsen (25,7) dieses Lagerzapfens (22)
und des Antriebswellenstranges (3) parallel zueinander seitlich gegeneinander versetzt
sind.
4. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Vortriebsmittel (1) in der einen Endstellung innerhalb des Gehäuses
(12) befindet, in der anderen Endstellung in einem vorgegebenen Abstand zum vortriebsmittelseitigen
Ende des Gehäuses (12) außerhalb des Gehäuses (12) befindet.
5. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das vortriebsmittelseitige Ende des Gehäuses (12) in der Ebene des Bodens (13)
des zum Verkehr in flachen Gewässern ausgebildeten Wasserfahrzeugs (14) liegt.
6. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch mechanische Mittel zum Schwenken des Motors (2).
7. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (19) in den Antriebswellenstrang (3) integriert ist.
8. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (2) ein Elektromotor ist.
9. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Vortriebsmittel (1) einen Propeller (4) einschließt.
10. Antriebseinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Propeller (4) eine horizontale Drehachse (6) hat und die Propellerwelle
über ein Winkelgetriebe (9) mit dem vertikalen Antriebswellenstrang (3) verbunden
ist.
11. Antriebseinheit nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Propeller (4) in einem Gehäuse (5) mit düsenförmiger Innenkontur angeordnet
ist.
12. Antriebseinheit nach den Ansprüchen 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Propellergehäuse (5) mit dem Getriebegehäuse (8) eine Baueinheit bildet,
die dem unteren Ende eines Rohres (10) zugeordnet ist, das den Antriebswellenstrang
(3) umgibt.
13. Antriebseinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (10) um seine Längsachse (7) drehbar in dem schachtartigen Gehäuse
(12) gelagert ist und das Vortriebsmittel dadurch ein Ruderpropeller ist, mit dem
die Fahrgeschwindigkeit und die Fahrtrichtung des Wasserfahrzeugs bestimmbar sind.
14. Antriebseinheit nach Anspruch 13, dadurch gekennezeichnet, daß die Lagerung des Rohres (10) in dem schachtartigen Gehäuse (12) über radiale
Arme (15,16) erfolgt, deren äußere Ende starr aber lösbar mit dem schachtartigen Gehäuse
(12) verbunden sind und die in Drehlagern (50) das Rohr (10) und den vom Rohr umschlossenen
Antriebswellenstrang (3) halten.
15. Antriebseinheit nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß untere Arme (16) Fluiddurchlässe zwischen dem Inneren des schachtartigen Gehäuses
(12) und dem Bereich unter dem Boden (13) des Wasserfahrzeuges begrenzen, während
weiter oben liegende Arme Teile einer fluidundurchlässigen Scheibe (15) sind, die
den unterhalb der Scheibe (15) liegenden, fluidfüllbaren Raum (18) von einem oberhalb
der Scheibe (15) liegenden, fluidfreien Raum (17) trennt.
16. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 3 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerzapfen (22) und das zumindest etwa zylindrische schachtartige Gehäuse
(12) mit ihren Längsachsen zumindest etwa gleichachsig angeordnet sind.
17. Antriebseinheit nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das schachtartige Gehäuse (12) zwischen seinen beiden Enden ohne Durchmesserverengung
von unten nach oben ausgeführt ist.
18. Antriebseinheit nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das schachtartige Gehäuse (12) am oberen Ende durch einen Deckel (23) verschlossen
ist, der parallel zu sich selbst nach oben vom schachtartigen Gehäuse abzuheben ist,
wobei die Baugruppe aus Motor (2), Antriebswellenstrang (3) und Vortriebsmittel (1),
nach Lösen der Verbindungen zwischen den radialen Armen (15,16) und dem schachtartigen
Gehäuse (12), nach oben aus dem schachtartigen Gehäuse (12) ausbaubar ist.
19. Antriebseinheit nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß den gehäuseseitigen Enden der radialen Arme (15,16) auf der Innenwand des schachtartigen
Gehäuses (12) sperrbare Rollen (27) zugeordnet sind.
20. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 19, gekennzeichnet durch eine Verschlußplatte am vortriebsmittelseitigen Ende des schachtartigen Gehäuses
(12), die dieses verschließt, wenn das Vortriebsmittel (1) in das Gehäuse (12) eingefahren
ist.