DE19524325A1 - Antriebsvorrichtung für Wasserfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für Wasserfahrzeuge, mit einem Getriebegehäuse zur Aufnahme eines Getriebes, das um die Achse einer zur Übertragung der Antriebsleistung dienenden Königswelle am Wasserfahrzeug schwenkbar gelagert ist, mit einer ersten einen Propeller tragenden Propellerwelle, und einer zweiten, koaxialen Propellerwelle, die einen zweiten, gegenläufig mit gleicher oder unterschiedlicher Drehzahl angetriebenen Propeller (Entdrallpropeller) trägt.

Als Antriebsmittel für Schiffe sind zwei- oder mehrfach hintereinander geschaltete Propeller - jeweils entgegengesetzter Drehrichtung - bekannt, deren Abströmung auf diese Art praktisch Restdrallfrei gestaltet wird und damit die aus dem Restdrall eines einfachen Propellers resultierenden Verluste größtenteils eliminiert werden. Hierbei sind sowohl Anordnungen mit axialer Krafteinleitung als auch Anlagen mit einer radialen Krafteinleitung, also senkrecht zur Propellerachse bekannt. Hierbei befinden sich beide Propeller auf einer Seite der Drehachse der senkrechten Antriebswelle.

Weiterhin sind Anlagen mit gegenläufigen Propellern beiderseits einer senkrecht zur Propellerachse integrierten Königswelle bekannt, deren Propellerantriebswellen jeweils in zwei Lagern jeweils auf einer Seite des jeweiligen Propellers gelagert sind.

Diese Lösungen ergeben wegen der für eine einwandfreie Führung der Propeller notwendigen und zu einer einwandfreien Lagerung der einzelnen Propellerwellen notwendigen Lagerabstände relativ große axiale Erstreckungen der Vortriebseinheit von der vertikalen Königswelle und damit von der Schwenkachse der Antriebseinheit.

Vornehmlich in engen Gewässern (Flüssen, Kanälen) werden wegen der dort benötigten Anforderungen an optimale Manövrierbarkeit die vorstehend beschriebenen Antriebseinheiten als Haupt- oder Nebenvortriebsmittel eingesetzt, deren Propeller mit waagerechter Rotationsachse um eine vertikale Achse in der Regel um 360° schwenkbar im Schiffskörper gelagert sind, so daß die Vortriebsrichtung frei wählbar ist.

Durch die Art der getrieblichen Ausbildung solcher Antriebseinheiten sind bisher lediglich relativ geringe Vortriebsleistungen realisierbar.

Es besteht aber Bedarf für Ruderpropeller größerer Vortriebsleistungen mit höherem Wirkungsgrad und gedrändter Bauweise. Diese Forderung steht aber in den bekannten Ausführungen der erforderliche Abstand der Wellenlager entgegen, der für eine gute Führung der Propellerwellen notwendig ist.

Es ist daher schwierig eine sichere Abstützung des Vortriebschubes der Antriebseinheit auf den Schwenkmechanismus mit geringstmöglicher Störung der An- und Abströmung beider Propeller zu erzielen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Antriebsvorrichtung für Wasserfahrzeuge zu schaffen, deren konstruktive und getriebliche Ausbildung auch größere Vortriebsleistungen mit quasi restdrallfreier Abströmung ermöglicht.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung nach den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Anordnung von zwei ineinanderlaufenden Propellerwellen gegenüber der Abtriebsseite der Königswelle angeordnet und die jeweils beidseitig der Königswelle gelagert sind, ermöglicht trotz gedrängter axialer Erstreckung für beide Propellerwellen den für eine gute Führung notwendige axialen Abstand der Lagerungen.

Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß durch die Einbeziehung einer Düse als tragendes Element diese zusätzlich zur Erhöhung des Gesamtwirkungsgrades des gegenläufigen Propellerpaares auch als Zwischenglied für eine Abstützung des Lagergehäuses genutzt wird, so daß sich diese Anordnung auch für die Realisierung größerer Leistungseinheiten eignet.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die den einen Propeller tragende Propellerwelle teilweise die den weiteren Propeller tragende Propellerwelle hülsenförmig. Hierbei ist die eine Propellerwelle in dem einen Gehäuseteil unmittelbar und im anderen Gehäuseteil unter Zwischenschaltung eines Lagerflansches über die Propellerwelle mittelbar gelagert, wodurch auf besonders einfache Weise die notwendige axiale Erstreckung realisierbar ist.

Vorteilhafterweise wird nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der von den Propellern erzeugte Axialschub vom Getriebegehäuse über drei oder mehr Streben auf die als tragendes Element ausgebildete Düse übertragen, die unmittelbar an der Schwenkvorrichtung angeordnet ist und in bekannter Weise den Propellervorschub auf den Schiffskörper überträgt. Dabei dient eine der Streben zur Aufnahme der Königswelle. Die Schmierölversorgung des Getriebes und der Lager kann über dieselbe Strebe oder eine der anderen Streben erfolgen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von vier mehr oder minder schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform einer Antriebsvorrichtung nach der Erfindung mit zwei gegenläufigen Schubpropellern gleicher Drehzahl,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung mit zwei gegenläufigen Zugpropellern gleicher Drehzahl,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine dritte Ausführungsform einer Antriebsvorrichtung nach der Erfindung, ausgestattet mit einer Düse und zwei gegenläufigen Schubpropellern gleicher Drehzahl und

Fig. 4 einen Schnitt durch eine vierte Ausführungsform nach der Erfindung, ausgestattet mit einer Düse und je einem Schub- und einem Zugpropeller gleicher Drehzahl.

Der grundsätzliche Aufbau der Antriebsvorrichtung 1 mit zwei kontrarotierenden Propellern sei nunmehr anhand der Fig. 1 beschrieben.

Die Antriebsvorrichtung 1 ist mittels eines Flansches 19 am nicht dargestellten Wasserfahrzeug um die Hochachse schwenkbar gelagert. Der Flansch 19 ist form- und/oder kraftschlüssig mit der Strebe 18 verbunden, die mit dem Getriebegehäuse 17 wiederum form- und/oder kraftschlüssig verbunden ist.

In dem Getriebegehäuse 17 sind über Lager 16 und 20 zwei Propellerwellen 11 und 7 gelagert, wobei die Propellerwelle 7 als Hohlwelle ausgebildet ist und die Propellerwelle 11 sich in einem Lager 21 gegenüber der Propellerwelle 7 radial abstützt. Am anderen Ende weist die Propellerwelle 7 ein Lager 14 auf, das sich in einem Zwischenflansch 10 abstützt, der sich seinerseits gegen einen Bund 15 der Propellerwelle 11 abstützt. Hierbei ist das die Welle 11 tragende Lager 16 dem Gehäuseteil 171 und das die Propellerwelle 7 tragende Lager 20 einem zweiten Gehäuseteil 172 zugeordnet. Die Propellerwellen 11 und 7 sind beidseits der Achse der Königswelle und gegenüber der Antriebsseite der Königswelle 3 angeordnet, wobei die die Propellerwellen abstützenden Lagerungen jeweils beiderseitig der Königswelle angeordnet sind. Hierbei ist der Propellerwelle 7 ein Zahnkranz 5 zugeordnet, der mit der Propellerwelle kraft- und/oder formschlüssig verbunden ist. Die Propellerwelle 11 ist an ihrem dem Gehäuseteil 171 zugeordneten Ende mit dem Bund 15 kraft- und/oder formschlüssig mit dem Lagerflansch 10 verbunden, der seinerseits mit dem Tellerrad 6 kraft- und/oder formschlüssig verbunden ist. Hierbei kann das Tellerrad 6 und der Zwischenflansch 10 einstückig ausgebildet sein.

Das Gehäuseteil 172 weist einen Durchbruch auf, durch den die Propellerwelle 7 tritt, die an ihrem äußeren Ende eine mit einem Propeller 8 verbundene Nabe 9 aufweist, die mit der Propellerwelle 7 kraft- und/oder formschlüssig verbunden ist. Die Propellerwelle 11 tritt im Bereich des Lagers 21 durch die hohle Propellerwelle 7 nach außen und trägt an ihrem äußeren Ende eine mit einem Propeller 12 verbundene Nabe 13.

Mit den Tellerrädern 5 und 6 kämmt ein der Königswelle 3 zugeordnetes Ritzel 4, so daß sich beim Antrieb der Königswelle 3 ein einen Schub erzeugender Antrieb ergibt, dessen Strömungsrichtung mit der Bezugsziffer 2 bezeichnet ist. Hierbei weisen die Propellerwellen 7 und 11 und somit auch die Propeller 8 und 12 entgegengesetzte Drehrichtung auf. Die von den Propellern 8 und 12 erzeugten Schubkräfte werden über die Lager 14 und 16 an das Gehäuseteil 171 und von dort über die Strebe 18 an den Flansch 19 und damit an das nicht dargestellte Wasserfahrzeug übertragen.

Über das Lager 20 ist das erforderliche Lagerspiel der in Betrieb stets nur entgegen der Strömungsrichtung 2 belasteten Lager 14 und 16 einstellbar. Das Lager 21 dient der Abstützung der Welle 11 in der hohlen Propellerwelle 7. Der ölbeaufschlagte Getrieberaum ist im Bereich der Lager 20 und 21 durch geeignete Abdichtungen (x,xx) gegen Ölverlust und Wassereintritt gesichert.

Zur Reduzierung des Strömungswiderstandes ist die Strebe 18 - wie die strichpunktierte Linie der Fig. 1 zeigt - stromlinienförmig ausgebildet.

Aus Fig. 2 ist die Anordnung der Lagerungen ersichtlich, durch die eine im wesentlichen der Ausführungsform nach Fig. 1 entsprechenden Antriebsvorrichtung als Zugpropeller ausgebildet ist. Im Gegensatz zu der Ausführungsform nach Fig. 1 erfolgt die Krafteinleitung der Zugkräfte beider Propellerwellen über das Gehäuseteil 172, in dem ein Lager 20a die Propellerwelle 7 radial und axial abstützt. Die Propellerwelle 11 ist im Bereich des Gehäuseteiles 171 mittels eines Lagers 16a in diesem radial gelagert und über den Bund 15 und Lagerflansch 10 über das Lager 14a auf der Welle 7 axial abgestützt.

Ansonsten weist die Ausführungsform nach Fig. 2 außer der baulichen Berücksichtigung der in der Fig. 1 entgegengesetzten Axialkrafteinrichtung gleichartigen Aufbau und für gleiche Bauteile gleiche Bezugsziffern auf.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, kann der Antriebsvorrichtung gemäß Fig. 1 eine Düse 22 zugeordnet werden, die mittels Streben 23 und 24 mit dem Getriebegehäuse 17 kraft- und/oder formschlüssig verbunden sind. Hierbei bildet die Schubdüse 22 ein die Antriebsvorrichtung 1 tragendes Teil, wobei die Düse mit dem Flansch 19 fest verbunden ist. Im übrigen sind für gleiche Bauteile gleiche Bezugsziffern verwendet.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform mit einem Zugpropeller 8a auf der einen Seite der Königswelle und einem Druckpropeller 12a auf der anderen Seite der Königswelle.

Das Getriebegehäuse 17 ist formschlüssig mit der Düse 22 über Streben 23 und 24 verbunden. Der Antrieb der Propellerwelle 7a und 11 erfolgt wie bei den anderen Ausführungen über die Königswelle 3. Die Propellerwelle 7a und 11 sind über Lager 16a und 20a in den Getriebegehäuseteilen 171 und 172 gelagert, wobei die Propellerwelle 7a teilweise derart als Hohlwelle ausgebildet ist, daß sich in diesem Hohlraum etwa im Bereich der Ebene des Lagers 20a die Propellerwelle 11 über das Lager 21 radial abstützt.

Geeignete Abdichtungen x, xx sichern das ölbeaufschlagte Getriebegehäuse an den aus dem Getrieberaum herausragenden Enden der Propellerwellen 7a und 11 gegen Ölverlust und Wassereintritt ab. Die Propeller 8a und 12a sind über ihre Naben 9a und 13a mit den Wellenenden der Propellerwellen 7a und 11 kraft- und/oder formschlüssig verbunden.

Der Axialschub des Propellers 12a wird über dessen Nabe 13a auf die Propellerwelle 11, über deren Bund 15, den Zwischenflansch 10 und das Lager 14a auf die Welle 7a übertragen. Der Axialschub des Propellers 12a wird über dessen Nabe 13a auf die Propellerwelle 7a und zusammen mit dem Axialschub des Propellers 8a über das Lager 20a auf das Gehäuseteil 172 des Getriebegehäuses 17 und weiter über die Streben 23 und 24 und den als tragenden Teil 22a ausgebildeten Teil der Düse 22 über den Flansch 19 auf die nicht dargestellte Schwenkvorrichtung übertragen.

Der Lagerflansch 10 kann bei allen in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsformen auch einstückig mit dem Tellerrad 6 ausgeführt werden.

Ebenso kann auch der in Fig. 2 dargestellte Zugpropeller mit einer Düse ausgestattet werden, wie der in Fig. 3 dargestellte Schubpropeller.

Claims (12)

1. Antriebsvorrichtung für Wasserfahrzeuge, mit einem Getriebegehäuse zur Aufnahme eines Getriebes, das um die Achse einer zur Übertragung der Antriebsleistung dienenden Königswelle am Wasserfahrzeug schwenkbar gelagert ist, mit einer ersten, einen Propeller tragenden Propellerwelle, und einer zweiten koaxialen Propellerwelle, die einen zweiten gegenläufig angetriebenen Propeller (Entdrallpropeller) trägt, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Propellerwellen (7, 7a, 11) gegenüber der Antriebsseite der Königswelle (3) angeordnet sind, sich jeweils beidseitig der Achse der Königswelle (3) erstrecken und jeweils beiderseitig der Achse der Königswelle (3) gelagert sind.

2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine der Propellerwellen (7, 7a) teilweise oder ganz als Hohlwelle ausgebildet ist.

3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den einen Propeller (8a) tragende Propellerwelle (7a) die den weiteren Propeller (12a) tragende Propellerwelle (11) teilweise hülsenförmig umfaßt, daß die Propellerwelle (7a) in dem Gehäuseteil (172) unmittelbar und im anderen Gehäuseteil (171) unter Zwischenschaltung eines Lagerflansches (10) über die Propellerwelle (11) mittelbar gelagert ist.

4. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Axialschub des einen Propellers über dessen Propellerwelle und eines ihrer Lager (14, 14a) auf die andere Propellerwelle übertragen wird, die über ein geeignetes Lager (16, 20a) den gesamten Axialschub auf das Getriebegehäuse (17) überträgt.

5. Antriebsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß den Propellern eine Düse (22) zugeordnet ist.

6. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (22) über Streben (23, 24) mit dem Getriebegehäuse (17) verbunden ist.

7. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Streben (24) als Führung und Lagerung der Königswelle (3) ausgebildet ist.

8. Antriebsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Streben (23, 24) der Versorgung des Getriebes mit Schmieröl dienende Leitungen zugeordnet sind.

9. Antriebsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß den Streben, (23, 24) den Strömungswiderstand und die Schwingungserregung der Propeller vermindernde Formkörper zugeordnet sind.

10. Antriebsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden kontrarotierenden Propeller einseitig oder beidseitig der Königswelle (3) angeordnet sind.

11. Antriebsvorrichtung nach den Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (22) oder ein Teil derselben der Übertragung der Vortriebskräfte dient und als tragendes Element für die Antriebseinheit ausgebildet ist.

12. Antriebsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerflansch (10) und das Tellerrad (6) eine einstückige Einheit bildet.