Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ruderpropellerantrieb nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und ein Ruderpropellerantriebsverfahren damit.

US 3 407 600 zeigt einen Ruderpropellerantrieb mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Z.B. aus der DE 200 21 466 U1 ist ein Ruderpropellerantrieb mit einem Antriebsmotor bekannt, insbesondere wie im Oberbegriff des Anspruches 1 angegeben ist. Aus der Praxis bekannt ist weiterhin die Verwendung von hydrodynamischen Kupplungen im Zusammenhang mit Schiffsantrieben, d.h. eingebaut im Antriebsstrang eines Antriebs. Dabei ist die hydrodynamische Kupplung jedoch ein eigenständiges Element mit geschlossenem Gehäuse und eigener Fluidfüllung, wie vorzugsweise Öl.

Die vorliegende Erfindung hat und erreicht das Ziel, einen bekannten Ruderpropellerantrieb derart weiter auszugestalten, dass er besonders günstig herzustellen und zu betreiben ist.

Dieses Ziel wird mit einem Ruderpropellerantrieb mit einem Antriebsmotor erreicht, dessen Abtriebswelle über einen Antriebsstrang mit einer Propellerwelle eines Propellers in Wirkverbindung bringbar ist, wobei die Propellerwelle in einem Ruderpropellergehäuse untergebracht ist, das außerhalb eines Schiffsrumpfes anbringbar ist, und der Propeller an der Propellerwelle außerhalb des Ruderpropellergehäuses liegt, wobei für die Propellerwelle und/oder für dieser vorgelagerte Bereiche des Antriebsstranges eine Schmier- und/oder Kühleinrichtung enthalten ist, wobei weiterhin der Antriebsstrang eine hydrodynamische Kupplung oder einen hydrodynamischen Drehmomentwandler enthält, die/der derart mit der Schmier- und/oder Kühleinrichtung kombiniert oder in die Schmier- und/oder Kühleinrichtung integriert ist, dass die hydrodynamische Kupplung oder der hydrodynamische Drehmomentwandler und die Schmier- und/oder Kühleinrichtung eine gemeinsame Betriebsfluidmenge nutzen.

Damit kann in vorteilhafter Weise das Betriebsfluid der Schmier- und/oder Kühleinrichtung und das Betriebsfluid der hydrodynamischen Kupplung oder des hydrodynamischen Drehmomentwandlers mit ein und demselben Fluidvorrat realisiert werden.

Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass die Schmier- und/oder Kühleinrichtung den Innenraum des Ruderpropellergehäuses enthält, wobei weiter bevorzugt Betriebsfluid im Innenraum des Ruderpropellergehäuses enthalten ist und/oder die hydrodynamische Kupplung oder der hydrodynamische Drehmomentwandler mit dem Innenraum des Ruderpropellergehäuses in Fluidverbindung steht. Letzteres kann mit Vorteil dadurch realisiert werden, dass die hydrodynamische Kupplung oder der hydrodynamische Drehmomentwandler im Innenraum des Ruderpropellergehäuses oder in einer Erweiterung des Innenraums des Ruderpropellergehäuses innerhalb des Schiffsrumpfes liegt. Eine solche Erweiterung wird strukturell beispielsweise als Kegeltragrohr oder Tragkegel bezeichnet.

Noch eine andere vorzugsweise Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die hydrodynamische Kupplung oder der hydrodynamische Drehmomentwandler derart mit der Schmier- und/oder Kühleinrichtung kombiniert oder in die Schmier- und/oder Kühleinrichtung integriert ist, dass die hydrodynamische Kupplung oder der hydrodynamische Drehmomentwandler für eine Förderung des Betriebsfluides in der Schmier- und/oder Kühleinrichtung sorgt.

Es kann ferner vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die hydrodynamische Kupplung mehrere hydrodynamische Kupplungseinheiten enthält oder der hydrodynamische Drehmomentwandler mehrere hydrodynamische Wandlereinheiten enthält. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass zusätzlich eine Elastik-Kupplung und/oder eine Schalt-Kupplung im Antriebsstrang eingebaut ist.

Weiterhin kann mit Vorzug der Antriebsmotor innerhalb des Schiffsrumpfes liegen.

Bei einem erfindungsgemäßen Ruderpropellerantriebsverfahren ist vorgesehen, dass eine Abtriebswelle eines Antriebsmotors über einen Antriebsstrang mit einer Propellerwelle eines Propellers in Wirkverbindung steht, welche Propellerwelle in einem Ruderpropellergehäuse untergebracht ist, das außerhalb eines Schiffsrumpfes liegt, und welcher Propeller an der Propellerwelle außerhalb des Ruderpropellergehäuses liegt, wobei die Propellerwelle und/oder dieser vorgelagerte Bereiche des Antriebsstranges mit einem Betriebsfluid geschmiert und/oder gekühlt werden/wird, wobei der Antriebsstrang eine hydrodynamische Kupplung oder einen hydrodynamischen Drehmomentwandler enthält, die/der aus derselben Betriebsfluidmenge, die zum Schmieren und/oder Kühlen der Propellerwelle und/oder dieser vorgelagerter Bereiche des Antriebsstranges verwendet wird, mit Betriebsfluid versorgt wird.

In Weiterbildung davon kann mit Vorteil vorgesehen sein, dass die Schmier- und/oder Kühleinrichtung denn Innenraum des Ruderpropellergehäuses enthält, und dass die hydrodynamische Kupplung oder der hydrodynamische Drehmomentwandler mit dem Innenraum des Ruderpropellergehäuses in Fluidverbindung steht, wobei insbesondere Betriebsfluid im Innenraum des Ruderpropellergehäuses enthalten sein kann, wobei noch weiter bevorzugt die hydrodynamische Kupplung oder der hydrodynamische Drehmomentwandler im Innenraum des Ruderpropellergehäuses oder in einer Erweiterung des Innenraums des Ruderpropellergehäuses, wie beispielsweise ein Kegeltragrohr oder einen Tragkegel, innerhalb des Schiffsrumpfes liegt.

Mit Vorzug kann ferner vorgesehen sein, dass die hydrodynamische Kupplung oder der hydrodynamische Drehmomentwandler derart mit der Schmier- und/oder Kühleinrichtung kombiniert oder in die Schmier- und/oder Kühleinrichtung integriert ist, dass die hydrodynamische Kupplung oder der hydrodynamische Drehmomentwandler für eine Förderung des Betriebsfluides in der Schmier- und/oder Kühleinrichtung sorgt.

Durch die Erfindung wird gemäß einzelnen Ausgestaltungen insbesondere ein Schiffsantrieb in Form eines Ruderpropellers, beispielsweise mit integriertem senkrecht angeordnetem Antriebsmotor sowie besonders vorteilhaft mit in den Innenraum des Ruderpropellergehäuses, das Bestandteil von Schmier- und Kühleinrichtungen ist, oder in eine Erweiterung davon im Schiffsinneren integrierter hydrodynamischer Kupplung oder integrierterm hydrodynamischem Drehmomentwandler geschaffen. Die Integration der hydrodynamischen Kupplung oder des hydrodynamischen Drehmomentwandlers in den Innenraum des Ruderpropellergehäuses oder eine Erweiterung davon ergibt die Möglichkeit, ein kompaktes Antriebssystem zu bauen. Durch das Positionieren der hydrodynamischen Kupplung oder des hydrodynamischen Drehmomentwandlers innerhalb der Betriebsfluidfüllung, insbesondere Ölfüllung, des Ruderpropellergehäuses kann das Schmier- und Kühlmittel des Antriebsstranges des Ruderpropellers und die Füllung der hydrodynamischen Kupplung oder des hydrodynamischen Drehmomentwandlers mit ein und demselben Fluid realisiert werden. Dies macht eine Abdichtung der hydrodynamischen Kupplung oder des hydrodynamischen Drehmomentwandlers zur Umgebung, wie dies bei einer konventionell angeordneten hydrodynamischen Kupplung oder einem konventionell angeordneten hydrodynamischen Drehmomentwandler nötig ist, überflüssig. Bei der genannten Erweiterung wird strukturell beispielsweise von einem Kegeltragrohr oder Tragkegel gesprochen.

Hydrodynamische Kupplungen oder hydrodynamische Drehmomentwandler haben naturgemäß eine Förderwirkung von innen nach außen. Diese Förderwirkung lässt sich durch die Erfindung dazu verwenden, den Fluidaustausch, wie insbesondere Schmierstoffaustausch, zwischen dem durch das umgebende Fahrwasser, wie beispielsweise Meerwasser, sehr gut gekühlten Unterwasserteil und dem nicht oder schlechter gekühlten Oberteil des Ruderpropellerantriebes zu realisieren. Dazu sind in heute bekannten Konstruktionen separate Pumpen erforderlich.

Die hydrodynamische Kupplung oder der hydrodynamische Drehmomentwandler kann auch als so genannte Doppelkupplung bzw. als Doppelwandler ausgebildet sein, wodurch sich bei gleichem Kupplungs- oder Wandlerdurchmesser das doppelte übertragbare Moment ergibt. Durch den Einsatz einer hydrodynamischen Kupplung mit in tangentialer Richtung schräg gestellten Schaufeln im Pumpen- und Turbinenrad der hydrodynamischen Kupplung lässt sich das Drehmoment in einer Drehrichtung ebenfalls erhöhen. Dies geschieht vorzugsweise in Vorausdrehrichtung, die für einen Propellerschub vorwärts sorgt. Für die Rückwärtsdrehrichtung, d.h. bei einem Propellerschub rückwärts, ergibt sich durch die Schrägung der Schaufeln ein kleineres übertragbares Moment, das aber nur in beschränkten Betriebssituationen des Ruderpropellerantrieb benötigt wird.

Weitere Vorteile der Erfindung sind:

• Schwingungstechnische Entkopplung von Antriebs- und Arbeitsmaschine im Antriebsstrang bei kompaktem Bauraum,
• hervorragende akustische Isolation des Antriebsmotors von der mechanischen Struktur (Ruderpropeller und Schiff), wodurch ein besonders leiser Betrieb möglich ist,
• Verringerung des Anfahrmomentes des Antriebsmotors, d.h. Erzielung eines möglichst oder besonders kleinen Anfahrmomentes des Antriebsmotors,
• Schmierung/Kühlung des Ruderpropellers und Füllung der hydrodynamischen Kupplung oder des hydrodynamischen Drehmomentwandlers mit nur einem Fluid und somit Reduzierung der Vielfalt der Betriebsstoffe,
• Ausnutzung der Förderwirkung der hydrodynamischen Kupplung oder des hydrodynamischen Drehmomentwandlers für das Umwälzen des Schmier-/Kühlmittels oder -fluides und somit Wegfall einer entsprechenden Fördereinrichtung,
• Wegfall von Dichtungen und damit Verschleißteilen an der Kupplung und somit erhebliche Einsparung an Wartung und Service, und
• Schutz des Ruderpropellers vor Überlaststößen durch z.B. Grundberührung, Fremdkörper im Wasser, Eis und dergleichen.

Weitere bevorzugte und/oder vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und deren Kombinationen sowie den gesamten vorliegenden Anmeldungsunterlagen.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung lediglich exemplarisch näher erläutert, in der

Fig. 1

in einem schematischen Längsschnitt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Ruderpropellerantriebs zeigt,

Fig. 2

in einem schematischen Längsschnitt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Ruderpropellerantriebs zeigt,

Fig. 3

in einem schematischen Längsschnitt ein drittes Ausführungsbeispiel eines Ruderpropellerantriebs zeigt, und

Fig. 4

in einem schematischen Längsschnitt ein viertes Ausführungsbeispiel eines Ruderpropellerantriebs zeigt.

Anhand der nachfolgend beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten Ausführungs- und Anwendungsbeispiele wird die Erfindung lediglich exemplarisch näher erläutert, d.h. sie ist nicht auf diese Ausführungs- und Anwendungsbeispiele oder auf die Merkmalskombinationen innerhalb dieser Ausführungs- und Anwendungsbeispiele beschränkt. Verfahrens- und Vorrichtungsmerkmale ergeben sich jeweils analog auch aus Vorrichtungs- bzw. Verfahrensbeschreibungen.

Einzelne Merkmale, die im Zusammenhang mit einem konkreten Ausführungsbeispiel angeben und/oder dargestellt sind, sind nicht auf dieses Ausführungsbeispiel oder die Kombination mit den übrigen Merkmalen dieses Ausführungsbeispiels beschränkt, sondern können im Rahmen des technisch Möglichen, mit jeglichen anderen Varianten, auch wenn sie in den vorliegenden Unterlagen nicht gesondert behandelt sind, kombiniert werden.

Gleiche Bezugszeichen in den einzelnen Figuren und Abbildungen der Zeichnung bezeichnen gleiche oder ähnliche oder gleich oder ähnlich wirkende Komponenten. Anhand der Darstellungen in der Zeichnung werden auch solche Merkmale deutlich, die nicht mit Bezugszeichen versehen sind, unabhängig davon, ob solche Merkmale nachfolgend beschrieben sind oder nicht. Andererseits sind auch Merkmale, die in der vorliegenden Beschreibung enthalten, aber nicht in der Zeichnung sichtbar oder dargestellt sind, ohne weiteres für einen Fachmann verständlich.

In der Fig. 1 ist schematisch in einem Längsschnitt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Ruderpropellerantriebs R mit einem Antriebsmotor 1 und einem an einem Schiffsrumpf 2 montierten Ruderpropellergehäuse G gezeigt. Dargestellt ist ein Ruderpropellerantrieb R mit einer "einfachen" hydrodynamischen Kupplung 3, d.h. einem Pumpenrad 3a und einem Turbinenrad 3b. Die im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen angeführte und gezeigte hydrodynamische Kupplung ist lediglich exemplarische zu verstehen, und es kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung statt einer hydrodynamischen Kupplung auch ein hydrodynamischer Drehmomentwandler zum Einsatz kommen und dieselben Ergebnisse erzielen und Vorteile nutzen. Wann immer nachfolgend auf eine hydrodynamische Kupplung Bezug genommen wird, ist für den Fachmann ohne weiteres klar, dass jeweils technisch angepasst auch ein hydrodynamischer Drehmomentwandler vorgesehen werden oder sein kann, ohne dass dies an jeder einzelnen Stelle jeweils nochmals angegeben ist. Während bei der herkömmlichen hydrodynamischen Kupplung der Schlupf der Drehzahl konstant ist oder über die Menge des Betriebsfluids eingestellt wird, wird beim Drehmomentwandler die Übertragung des Drehmomentes eingestellt, dies wird jedoch nicht durch eine Änderung der Füllung mit Betriebsfluid sondern durch Verstellung von Leitschaufeln erreicht.

Auch die Darstellung eines Ruderpropellerantriebs R mit einem Propeller P in einer Düse D ist hier nur beispielhaft. Auch die Anwendung mit einem vertikal angeordneten Antriebsmotor 1, wie beispielsweise einem Elektromotor, ist exemplarisch zu verstehen. Genauso gut kann die hydrodynamische Kupplung 3 in einem anderweitig mechanisch angetriebenem Ruderpropellerantrieb R, beispielsweise unter Verwendung z.B. eines Kegelradgetriebes im Antriebsstrang A, eingesetzt werden.

Weitere Komponenten des sind ein ölgefüllter Innenraum 4 des Ruderpropellergehäuses G, eine Hochachse 5 eines Antriebsstranges A, ein um die Hochachse 5 steuerbarer Ruderpropellergehäusefuß, eine Vertikalwelle 7 des Antriebsstranges A, ein Unterwasserteil 8 des Ruderpropellergehäuses G mit einem Getriebe (nicht gezeigt), eine Propellerwelle 9, einem Azimutverstellantrieb 10 und einer Düse D.

Bei diesem Ausführungsbeispiel des Ruderpropellerantriebs R ist die hydrodynamische Kupplung 3 innerhalb des ölgefüllten Ruderpropellergehäuses G eingesetzt, das konkret eine Erweiterung E nach innerhalb des Schiffsrumpfes 2 hat, in welcher Erweiterung E die hydrodynamische Kupplung 3 aufgenommen ist. Dadurch stellt das Öl, das allgemein als Schmier- und Kühlfluid oder eben Betriebsfluid B bezeichnet werden kann, im Innenraum 4 des Ruderpropellergehäuses G gleichzeitig das Betriebsfluid B oder Medium für die hydrodynamische Kupplung 3 dar, da der Innenraum 4 des Ruderpropellergehäuses G in den Innenraum 4' der Erweiterung E übergeht. Genauer gesagt bedient sich die hydrodynamische Kupplung 3 aus derselben Betriebsfluidmenge wie eine Schmier- und/oder Kühleinrichtung SK, die im wesentlichen durch das Ruderpropellergehäuse G mit dem Vorrat an Betriebsfluid B gebildet ist. Bei einer solchen Erweiterung E handelt es sich beispielsweise um eine Struktur wie ein Kegeltragrohr oder einen Tragkegel.

In der Fig. 1 ist ferner durch Pfeile F die Pumpwirkung der hydrodynamischen Kupplung 3 dargestellt. Diese Pumpwirkung wird ganz oder teilweise dafür verwendet, um das Betriebsfluid B, wie beispielsweise Öl, im Ruderpropellergehäuse G umzuwälzen, was normalerweise mit einem zusätzlichen Förderrad oder einer externen Pumpe geschieht.

Prinzipiell ist auch eine Anordnung der hydrodynamischen Kupplung 3 oder eines alternativ dazu verwendbaren hydrodynamischen Drehmomentwandlers auf der Propellerwelle 9 möglich.

Soweit in den Fig. 2 bis 4 Komponenten und Teile bezeichnet sind, wurden dieselben Bezugszeichen wie in der und für die Fig. 1 verwendet. Beschrieben und erläutert werden nur mehr Unterschiede der Ausführungsbeispiele gemäß den Fig. 2 bis 4 im Hinblick auf das Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 1, um bloße Wiederholungen zu vermeiden.

In der Fig. 2 ist in einem schematischen Längsschnitt analog zur Fig. 1 ein Ruderpropellerantrieb R mit einer doppelten hydrodynamischen Kupplung 3, d.h. mit zwei Pumpenrädern 3a und zwei Turbinenrädern 3b, als weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt. Genauso gut ist aber auch eine Kupplung mit mehr als zwei Pumpenrädern 3a und zwei Turbinenrädern 3b denkbar.

Noch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Ruderpropellerantriebs R ist in einem schematischen Längsschnitt analog zu den Fig. 1 und 2 in der Fig. 3 mit einer hydrodynamischen Kupplung 3 und mit einem freischlagenden Propeller P, d.h. ohne eine Düse D wie bei den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen, dargestellt.

Die Fig. 4 verdeutlicht in einem schematischen Längsschnitt analog zu den Fig. 1 bis 3 Ruderpropellerantrieb R mit einer hydrodynamischen Kupplung 3 in einer Twinpropellerausführung, d.h. mit zwei Propellern P.

Wie schon weiter oben erläutert wurde, wurde im Rahmen der Beschreibung von Ausführungsbeispielen konkret auf eine hydrodynamische Kupplung Bezug genommen, was aber nur exemplarische zu verstehen ist. Statt einer hydrodynamischen Kupplung kann auch ein hydrodynamischer Drehmomentwandler im Sinne der Erfindung Verwendung finden. Da ein hydrodynamischer Drehmomentwandler somit prinzipiell auch geeignet ist, in der vorliegenden Anmeldung verwendet zu werden, kann ein Fachmann ohne weiteres ggf. mit den erforderlichen apparativen und verfahrensmäßigen Adaptionen statt der beispielhaften hydrodynamischen Kupplung eben auch Vorrichtungen und Verfahren mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler versehen, ohne selbst erfinderisch tätig zu werden oder vom Umfang der vorliegenden erfindung abzuweichen.

Die Erfindung ist anhand der Ausführungsbeispiele in der Beschreibung und in der Zeichnung lediglich exemplarisch dargestellt und nicht darauf beschränkt, sondern umfasst alle Variationen, Modifikationen, Substitutionen und Kombinationen, die der Fachmann den vorliegenden Unterlagen insbesondere im Rahmen des Anspruchs und der allgemeinen Darstellungen in der Einleitung dieser Beschreibung sowie der Beschreibung der Ausführungsbeispiele entnehmen und mit seinem fachmännischen Wissen sowie dem Stand der Technik kombinieren kann. Insbesondere sind alle einzelnen Merkmale und Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung und ihrer Ausführungsbeispiele kombinierbar.

1

Antriebsmotor

2

Schiffsrumpf

3

hydrodynamische Kupplung

3a

Pumpenrad

3b

Turbinenrad

4

ölgefüllter Innenraum des Ruderpropellergehäuses

4'

Innenraum 4' der Erweiterung

5

Hochachse

6

um die Hochachse steuerbares Ruderpropellergehäuse

7

Vertikalwelle des Antriebsstranges

8

Unterwasserteil des Ruderpropellergehäuses mit Getriebe

9

Propellerwelle

10

Azimutverstellantrieb

A

Antriebsstrang

B

Betriebsfluid

D

Düse

E

Erweiterung

F

Pfeile

G

Ruderpropellergehäuse

P

Propeller

R

Ruderpropellerantrieb

SK

Schmier- und/oder Kühleinrichtung