DE1246452B - Drucklager fuer die Wellenleitung von Motorschiffen - Google Patents

Description

• Drucklager für die Wellenleitung von Motorschiffen Gegenstand der Erfindung ist eine neuartige Ausbildung des Drucklagers für die Wellenleitung von Motorschiffen, in dessen Lagergehäuse zwei Mitchellscheiben od. dgl. angeordnet sind, die zwischen sich einen Radialflansch der Wellenleitung einschließen und somit Gegendruckkörper für die Axialkräfte der Wellenleitung bei Vorwärtsfahrt und bei Rückwärtsfahrt bilden. Bekannte Ausführungen des Drucklagers weichen allenfalls in unbedeutenden Einzelheiten der Konstruktion voneinander ab, am Grundprinzip der Drucklager von Motorschiffen hat sich jedoch nichts geändert.
• Dagegen ist es im allgemeinen Maschinenbau seit langem bekannt, Drucklager für Axialkräfte übertragende Wellen in einer den Mitchellagern ähnlichen Form auszubilden, und diejenige Lagerschale, die die zu übertragenden Axialkräfte unmittelbar aufnimmt, in einem Gehäuse beweglich zu lagern, so daß diese Lagerschale rückseitig unter Preßdruck gesetzt werden kann, der den Axialkräften entgegenwirkt. Der Zweck dieser Maßnahme ist es, einen Druckausgleich zu erzielen. Zuweilen will man lediglich eine Meßstelle für die Größe der Axialkräfte schaffen.
• Die Erfindung liegt auf einem anderen Gebiet. Ihr liegt eine Untersuchung über Kavitationserscheinungen zugrunde, die häufig an einzelnen Propellerblättern oder auch an allen Propellerblättern auftreten, wobei die dadurch verursachten Erosionen unterschiedlichste Erscheinungsformen aufweisen. Es wurde erkannt, daß die Kavitationserscheinungen zu einem nicht unerheblichen Teil auf axiale .Schwingungen in der Wellenleitung zurückzuführen sind, die sich bis zum Propeller fortsetzen und letzteren in der Strömung vor- und zurückbewegen und somit hohe Schubschwankungen erzeugen. Es wurde weiter erkannt, daß die erwähnten axialen Schwingungen ursächlich auf den Antriebsmotor zurückgeführt werden können. Letztlich infolge ständig steigender Zylinderleistungen und damit verbundener konstruktiver Maßnahmen erzeugt die Kurbelwelle im Hauptbetriebsdrehzahlbereich oder in diesem dicht benachbarten Bereichen resonante axiale Schwingungen, die durch Gaskräfte oder Zündfrequenzen angeregt werden, so daß die Kurbelwelle über-, unter- oder kritisch in axiale Schwingungen gerät. Nach der erfindungsgemäßen Erkenntnis zählt hierzu auch der zweite Grad der Drehschwingungen, die infolge ihres Wesens axialen Charakter haben. Die Fortpflanzung der genannten axialen Schwingungen über die Kurbelwelle bis in den Propeller wird durch das übliche Spiel im Drucklager ermöglicht, da sich der- Radialflansch der Wellenleitung nicht ohne Spiel zwischen den beiden Mitchelscheiben des Drucklagers anordnen läßt. Andererseits ermöglichen aber auch die Bewegungen der Drucklagerkonstruktion im Bereich elastischer Verformungen die Fortpflanzung der axialen Schwingungen.
• Die Erfindung setzt sich daher zum Ziel, die genannten axialen Bewegungen und die daraus erwachsenden Nachteile zu vermeiden, um zu erreichen, daß Schwingungen anregende axiale Kräfte sich nicht über die Wellenleitung bis in den Propeller fortsetzen können.
• Die Erfindung sieht vor, daß die bei Rückwärtsfahrt wirksame Mitchellscheibe in an sich bekannter Weise in einer Führung des Lagergehäuses parallel zur Achse der Wellenleitung beweglich gelagert und in Richtung des Propellerschubes bei Vorwärtsfahrt unter Preßdruck setzbar ist; dessen Regelwerte auf die vom Antriebsmotor herrührenden Axialschwingungskräfte abgestimmt sind. Zur Ermittlung der Regelwerte für den Preßdruck eignen sich insbesondere bekannte Axialschubmeßgeräte, deren Meßprinzip darin besteht, daß die Axialverformung der Welle infolge der Belastung durch die zu übertragenden Axialkräfte im Bereich einer bestimmten Meßstrecke induktiv mit einer unbelasteten Meßstange gleicher Länge verglichen wird. Die Meßstange ist dabei mit dem Kern einer Induktionsspule verbunden, so daß durch die Verformung der Welle eine Kernverschiebung und somit eine Umsetzung der Verformung in proportionale elektrische Spannung erfolgt, die digital oder analog zur Anzeige gebracht werden und als Regelgröße für eine Handeinstellung .des Preßdruckes Verwendung finden. Es ist aber auch möglich, diese elektrische Spannung unmittelbar in den elektrischen Antrieb eines Preßdruckreglers zu speisen.
• - Der Zweck der erfindungsgemäßen Maßnahme ist es, das aus herstellungstechnischen Gründen nicht zu vermeidende Spiel des Radialflansches der Wellenleitung zwischen den beiden Mitchellscheiben des Drucklagers während des Betriebes nachträglich auszugleichen, indem die bei Rückwärtsfahrt wirksame Mitchellscheibe durch den Preßdruck achsparallel zur Wellenleitung gegen deren Radialflansch gedrückt wird, wobei die dazu nötige Kraft gleich oder größer als die zu bekämpfenden Axialschwingungskräfte sein muß. An Stelle der hier speziell erwähnten Mitchellscheibe kann selbstverständlich auch ein in der Wirkung gleichartiges Konstruktionselement vorgesehen sein, ohne daß der Grundgedanke der Erfindung verlassen wird. Die vorgeschlagene Maßnahme bezieht sich zwar nur auf.die Vorwärtsfahrt und wirkt sich auch nur dann vorteilhaft aus, aber die Vorwärtsfahrt ist im Hinblick auf die Kavitationserscheinungen an Propellerblättern von ausschlaggebender Bedeutung. Es ist aber nicht ausgeschlossen, die erfindungsgemäße Maßnahme auch bei der für die Vorwärtsfahrt wirksamen Mitchellscheibe vorzusehen, um die angestrebten Wirkungen auch bei Rückwärtsfahrt zu erzielen. Konstruktiv kann die Erfindung vorteilhaft weiter so ausgestaltet sein,- daß die bei Rückwärtsfahrt wirksame Mitchellscheibe in bekannter Weise nach Art eines hydraulischen Kolbens in einer hydraulisch unter Druck setzbaren Zylinderführung des Lagergehäuses angeordnet ist. Der hydraulische Druck kann durch eine ständig umlaufende Druckpumpe erzeugt werden, wobei ein auf die Größe der vom Antriebsmotor herrührenden Axialschwingungskräfte einregelbares überströmventil im Drucksystem der hydraulischen Zylinderführung angeordnet ist. Dieses überströmventil kann auf magnetischer Grundlage regelbar sein, so daß die Spannung aus dem Axialschubmesser unmittelbar an die Magnetsteuerung des überströmventils gelegt werden kann. Unter Berücksichtigung des bekannten Aufbaues der Mitchellscheiben ist es weiter möglich, die Drucksteine der bei Rückwärtsfahrt wirksamen Mitschellscheibe einzeln nach Art hydraulischer Kolben in. Zylinderführungen des Mitchellscheibenkörpers anzuordnen und gemeinsam unter Preßdruck zu setzen. Die hydraulische Erzeugung des Preßdruckes ergibt einfache Betriebsverhältnisse, so daß die gewünschte Wirkung durch Einschalten der hydraulischen Druckquelle, z. B. der Druckpumpe, erzielt werden kann.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichung im Zusammenhang mit der bisherigen Ausbildung in stark schematisierten Prinzipskizzen dargestellt.
• F i g. 1 zeigt die bekannte Ausführung des Drucklagers; F i g. 2 zeigt die erfindungsgemäße Ausbildung des Drucklagers.
• Zur Übertragung der in die Wellenleitung 1 eingeleiteten axialen Kräfte dient der auf ihr befestigte Radialflansch 2, der innerhalb des Lagergehäuses 3 zwischen zwei im Lagergehäuse angeordnete Mitchellscheiben 4 und 5 eingreift, .die in bekannter Weise mit Drucksteinen 6 und 7 ausgerüstet sind, so daß sich der Radialflansch 2 im angenommenen Fall des Beispieles bei Vorwärtsfahrt gegen die Drucksteine 6 der Mitchellscheibe 4 und bei Rückwärtsfahrt gegen die Drucksteine 7 der Mitchellscheibe 5 anlegt. Das Beispiel zeigt die Verhältnisse unter Annahme einer Vorwärtsfahrt, so daß zwischen dem Radialffansch 2 und den Drucksteinen 7 ein .Spielraum sichtbar ist, dessen Größe gleichzeitig auch das Maß für die möglichen Axialbewegungen der Wellenleitung 1 durch den Propellerschub S bei schwankenden Schubkräften d S bestimmt. Entsprechend -dem Beispiel nach F i g. 2 und der Erfindung ist die bei Rückwärtsfahrt wirksame Mitchellscheibe 5 parallel zur Achse der Wellenleitung 1 beweglich im Lagergehäuse 3 geführt, und auf ihrer Rückseite ist ein Druckraum 8 ausgebildet, der durch die Anschlußleitung 9 hydraulisch unter Preßdruck setzbar ist, wobei diese Unterdruck-Setzung nach Inbetriebnahme des Antriebes erfolgen soll und dann die Mitchellscheibe 5 gegen den Radialflansch bewegt, so daß der in F i g. 1 noch erkennbare Spielraum aufgehoben wird. Eine Bewegung des Radialflansches 2 und damit eine Axialbewegung der Wellenleitung 1 ist nicht mehr möglich.

Claims (4)

1. ' Patentansprüche: 1. Drucklager für die Wellenleitung von Motorschiffen, in dessen Lagergehäuse zwei Mitchellscheiben od. dgl. angeordnet sind, die zwischen sich einen kadialflansch der Wellenleitung einschließen und somit Gegendruckkörper für die Axialkräfte der Wellenleitung bei Vorwärtsfahrt und bei Rückwärtsfahrt bilden, d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß die bei Rückwärtsfahrt wirksame Mitchellscheibe in an sich bekannter Weise in einer Führung des Lagergehäuses parallel zur Achse der Wellenleitung beweglich gelagert und in Richtung des Propellerschubes bei Vorwärtsfahrt unter Preßdruck setzbar ist, dessen Regelwerte auf die vom Antriebsmotor herrührenden Axialschwingungskräfte abgestimmt sind.
2. 2. Drucklager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bei Rückwärtsfahrt wirksame Mitchellscheibe in bekannter Weise nach Art eines hydraulischen Kolbens in einer hydraulisch unter Druck setzbaren Zylinderführung des Lagergehäuses angeordnet ist.
3. 3. Drucklager nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucksteine der bei Rückwärtsfahrt wirksamen Mitchellscheibe einzeln nach Art hydraulischer Kolben in Zylinderführungen des Mitchellscheibenkörpers angeordnet und gemeinsam unter gleichen Preßdruck setzbar ist.
4. 4. Drucklager nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine ständig umlaufende Druckpumpe zur Erzeugung des hydraulischen Preßdruckes und durch Anordnung eines auf die Größe der vom Antriebsmotor des Schiffes herrührenden Axialschwingungskräfte einregelbaren Überströmventils für die hydraulische Zylinderführung. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 339 330; deutsche Auslegeschrift Nr.1191183; britische Patentschrift Nr. 784 238; USA.-Patentschrift Nr. 1425 979.