DE19729046C2 - Schiffsantrieb mit einer Antriebsmaschine und direkt angetriebener Propellerwelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schiffsantrieb mit einer Antriebsmaschine und direkt angetriebe­ ner Propellerwelle gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein gattungsgemäßer Schiffsantrieb ist aus der DE 196 23 914 A1 bekannt. Dieser Schiffs­ antrieb besteht aus einer Antriebsmaschine und einer damit direkt verbundenen mit einem Propeller versehenen Propellerwelle, deren Schub von einem Drucklager aufgenommen wird. Für den Hilfs- und Notbetrieb weist der bekannte Schiffsantrieb einen Zusatzantrieb auf, bestehend aus einer wahlweise als Generator oder Motor zu betreibenden elektrischen Maschine, die über eine Kupplung mit einem Getriebe verbunden ist. Ein Zahnrad des Ge­ triebes umschließt die Propellerwelle, die über eine flexible Kupplung mit dem Zahnrad ver­ bunden ist. Zwischen Getriebe und Antriebsmaschine ist auf einem separaten Abschnitt der Propellerzwischenwelle eine spielfreie schaltbare Kupplung angeordnet, die mit einem den Propellerschub übertragenden spielfreien Hilfsdrucklager verknüpft ist. Bei Hilfs- oder Not­ betrieb des Schiffes ist dieses Hilfsdrucklager aktivierbar, wobei der entsprechend verrin­ gerte Propellerschub über das Hilfsdrucklager auf ein in der Antriebsmaschine angeordne­ tes Drucklager und somit in den Schiffsrumpf eingeleitet wird.

Nachteilig bei diesem bekannten Schiffsantrieb ist, daß eine konstruktiv aufwendige schalt­ bare Kupplung in Form einer hydraulisch wirkenden konischen Bolzenkupplung, die viel Platz beansprucht und den Schiffsantrieb nachhaltig verteuert, angeordnet ist und die ein­ zelnen Bauteile der drehmoment- und schubübertragenden Teile axial starr miteinander verbunden sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schiffsantrieb zu schaffen, der eine vollständige Tren­ nung zwischen Drehmoment und Schubübertragung sicherstellt und daher zu keinen axia­ len Verspannungen führt.

Ausgehend vom Schiffsantrieb gemäß dem Oberbegriff wird diese Aufgabe mit den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Bestandteil von Unteransprüchen.

Eine der wesentlichen konstruktiven Vereinfachungen beim erfindungsgemäßen Schiffsan­ trieb besteht darin, statt der aufwendigen schaltbaren Kupplung eine wirkungsvolle, dreh­ steife, aber axialweiche Membrankupplung vorzusehen. Dabei ist die Membrankupplung mit einem Element zwischen einem Flansch der Propellerzwischenwelle und einem gegen­ überliegenden Flansch der Druckwelle eingespannt. Das andere Element der Membran­ kupplung ist am Stützbund des Hilfsdrucklagers befestigt. Die beiden Elemente der Mem­ brankupplung werden über am Umfang verteilt angeordnete konische Schraubbolzen zu­ sammengehalten, die sich in einem Ring abstützen. Im Normalbetrieb werden die Druck­ steine des Hilfsdrucklagers gegen die Flansche der Antriebsseite und der Propellerzwi­ schenwelle verspannt, so daß der volle Propellerschub über dieses Lager in das Druckla­ ger der Antriebsmaschine übertragen wird und damit in den Schiffsrumpf eingeleitet werden kann. Die Drehmomentübertragung übernimmt die Membrankupplung. Die Verspannung der Drucksteine wird durch einen Gewindering bewirkt, der auf der Rückseite des Flan­ sches der Druckwelle auf dieser angeordnet ist und sich gegen die innenliegende Fläche eines glockenartig ausgebildeten Stützbundes abstützt. Der Stützbund ist seinerseits mit dem antriebsseitigen Flansch fest verbunden und auf der Druckwelle gelagert. Um den Ge­ windering betätigen zu können, sind im Mantelbereich des Stützbundes Ausnehmungen vorgesehen, die sich durch die Wand erstrecken.

Beim Hilfs- und Notbetrieb des Schiffes werden die Schraubbolzen aus der Membrankupp­ lung herausgenommen, so daß zwischen Propellerzwischenwelle und Druckwelle und da­ mit der Antriebsseite keine direkte Verbindung mehr besteht. Je nachdem, ob es sich beim Notbetrieb um eine Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt handelt, kommen die entsprechenden Drucksteine des Hilfsdrucklagers zur Anlage. Dieses Anliegen ermöglicht die Übertragung des verringerten Propellerschubes auf das in der Antriebsmaschine angeordnete Druckla­ ger. Je nach Höhe der im Notbetrieb zu übertragenden Leistung ist eine Druckölschmierung erforderlich oder eine Vollfüllung des Lagers ausreichend. Im ersteren Falle weisen die entsprechenden Bauelemente Kanäle auf, damit das zugeführte Öl in den Bereich der Drucksteine gelangen und von dort die Reibwärme abführen kann. Bei geringer Leistung reicht die Wärmeabstrahlung über das Gehäuse. Damit in der ein- als auch in der ausgeschalteten Stellung der Gewindering sich nicht unbeabsichtigt drehen kann, wird er durch entsprechende Mittei, z. B. Bolzen, Schnappfeder gesichert. Ausgeschaltete Stellung bedeutet dabei eine vorherige Verdrehung des Gewinderinges, so dass die Verspannung aufgehoben wird und die Drucksteine das erforderliche Spiel haben.

Die vorgeschlagene Lösung hat den Vorteil, dass wie beim bekannten Schiffsantrieb Drehmoment- und Schubübertragung eindeutig getrennt sind. Wegen der großen Drehmoment- und Schubschwankungen beim üblichen Antrieb mit Zweitaktmotoren ist die absolute Spielfreiheit der einzelnen Komponenten oberste Forderung. Als weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Schiffsantriebes ist zu nennen, dass die spielfreie Verbindung kein separates Fundament erfordert. Dies wiederum hat zur Folge, dass die beiden Drucklager, d. h. das in der Antriebsmaschine und das im Hilfsdrucklager sich gegenseitig nicht beeinflussen können. Im Unterschied zur bekannten Lösung ist die vorgeschlagene Konstruktion stark vereinfacht, was sich auch kostenmäßig auswirkt.

In der Zeichnung wird anhand eines Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäß ausgebildete Schiffsantrieb näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen halbseitigen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Schiffsantrieb im eingeschalteten Zustand

Fig. 2 einen halbseitigen Schnitt in Richtung A-A in Fig. 1

Die in Fig. 1 nicht dargestellte Antriebsmaschine, im Regelfall ein Diesel- Langsamläufer ist über einen antriebsseitigen Flansch 1 und durch eine erfindungsgemäß angeordnete Membrankupplung 4 mit einer Propellerzwischenwelle 22 verbunden. Die Verbindung der Propellerzwischenwelle 22 mit der eigentlichen Propellerwelle einschließlich des daran befestigten Propellers ist hier nicht dargestellt. Wesentlich ist nur, dass es sich hier um einen sogenannten Direktantrieb handelt, bei dem die Einstellung der gewünschten Propellerdrehzahl über eine Regelung der Drehzahl der Antriebsmaschine erfolgt. Die Anordnung eines Getriebes zwischen Antriebsmaschine und Propeller ist hier nicht erforderlich. Damit das Schiff auch bei Ausfall der Antriebsmaschine weiterhin manövrierfähig bleibt, ist ein Zusatzantrieb vorgesehen. Dieser besteht aus einer wahlweise als Motor oder Generator zu betreibenden elektrischen Maschine 40, die über eine Kupplung 33 mit einem Getriebe 32 verbunden ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Getriebe 32 als zweistufiges Einganggetriebe ausgebildet und das große Zahnrad 31 ist auf einer Hohlwelle 30 befestigt, die die Propellerzwischenwelle 22 umgreift. Die Verbindung des Getriebes 32 mit der Propellerzwischenwelle 22 erfolgt über eine hochelastische Kupplung 20, die mittels eines ringförmigen geteilten Flansches 21 mit der Propellerzwischenwelle 22 verbunden ist. Dazu weist die Propellerzwischenwelle 22 ebenfalls einen Flansch 23 auf.

Die Übertragung des Propellerschubes auf ein in der Antriebsmaschine angeordnetes Drucklager (hier nicht dargestellt) erfolgt über Vorwärts- 8 und Rückwärtsdrucksteine 7. Die erstgenannten sind auf einer dem antriebsseitigen Flansch 1 gegenüberliegenden Stirnfläche des Flansches 13 einer Druckwelle 2 befestigt. Die Rückwärtsdrucksteine 7 sind auf einer dem Flansch 13 der Druckwelle 2 zugewandten Stirnfläche eines Flansches 15 eines Aufnahmebundes 5 befestigt. Der Aufnahmebund 5 ist auf einem auf der Druckwelle 2 befestigten Gleitlager 16 axial verschiebbar angeordnet. Der Aufnahmebund 5 ist auf dem zylindrischen Teil mit einem Gewindeabschnitt 17 versehen. Auf diesem ist ein Gewindering 6 drehbar angeordnet. Mit einer der Antriebsseite abgewandten Stirnfläche stützt sich der Gewindering 6 gegen die Innenfläche eines glockenartig ausgebildeten Stützbundes 3 ab. Der Stützbund 3 ist mittels Schrauben 18 mit dem antriebsseitigen Flansch 1 fest verbunden. Die axiale Verschiebung des Aufnahmebundes 5 erfolgt über eine Paßfeder 12, die in einer Ausnehmung des zylindrischen Teiles des Aufnahmebundes 5 eingelegt ist und in einer axial sich erstreckenden Nut des Stützbundes 3 eingreift. Der Stützbund 3 ist über den zylindrischen Teil des Aufnahmebundes 5 und über das Gleitlager 16 auf der Druckwelle 2 gelagert. Wie Fig. 2 zeigt, besteht der Stützbund 3 aus zwei Ringhälften, die über eine Teilfugenverschraubung 19 miteinander verbunden sind. Die Schmierung der Drucksteine 7, 8 erfolgt über im Stützbund 3, im Aufnahmebund 5 und in der Druckwelle 2 angeordnete Kanäle 11, die in Zwischenräumen münden, in denen die Drucksteine 7, 8 angeordnet sind.

Im Normalbetrieb sind die Drucksteine 7, 8 durch Drehung des Gewinderinges 6 gegen die Flansche 1, 13 verspannt, so dass der Propellerschub über diese Verbindung in das bereits erwähnte, in der Antriebsmaschine angeordnete Drucklager eingeleitet wird. Die Drehmomentübertragung übernimmt die Membrankupplung 4, die drehsteif aber axial nachgebend ausgebildet ist. In diesem Ausführungsbeispiel besteht die Membrankupplung 4 aus einer hochelastischen Scheibe 25, die zwischen dem Flansch 23 der Propellerzwischenwelle 22 einerseits und dem Flansch 26 der Druckwelle 2 andererseits eingespannt ist. Die Scheibe 25 wird auf der dem Hauptantrieb abgewandten Seite von einem Stützring 27 und auf der anderen Seite durch einen deckelartig ausgebildeten Flansch 28 abgedeckt. Die Verbindung zwischen Stützring 27, Scheibe 25 und Flansch 28 erfolgt über konische Schraubbolzen 14, die mit Muttern 29 gesichert werden. Die erforderliche Verbindung der Membrankupplung 4 mit dem Hilfsdrucklager erfolgt über Schrauben 34, die den Flansch 28 der Membrankupplung 4 mit dem Stützkörper 3 verbinden.

Für den Notbetrieb wird der eingangs beschriebene Zusatzantrieb aktiviert und der E- Motor 40 treibt über die eingeschaltete Kupplung 33 das Getriebe 32 und über die elastische Kupplung 20 die Propellerzwischenwelle 22 an. Da dieser Zusatzantrieb eine wesentlich geringere Leistung hat als die Antriebsmaschine, ist auch der Propellerschub entsprechend verringert. Trotzdem muß dieser aber abgefangen werden. Dies geschieht in der Weise, dass mittels einer im Mantelbereich des Stützbundes 3 eingelassenen Öffnung 9 die Verspannung gelöst wird, indem der Gewindering 6 entgegengesetzt gedreht wird. Zuvor muss die Schutzabdeckung 10 über der Öffnung 9 entfernt werden. Darüber hinaus müssen nach dem Lösen der Muttern 29 die konischen Schraubbolzen 14 der Membrankupplung 4 gezogen werden, damit kein Drehmoment zwischen Propellerzwischenwelle 22 und dem Stützbund 3 übertragen werden kann. Nach Wegfall der Verspannungen haben die Drucksteine 7, 8 Spiel. Im Falle einer Vorwärtsfahrt im Notbetrieb kommen die Vorwärtsdrucksteine 8 am stillstehenden antriebsseitigen Flansch 1 zur Anlage und übertragen statisch den verringerten Propellerschub. Die dabei entstehende Reibungswärme muß abgeführt werden. Je nach zu übertragender Leistung reicht eine Vollfüllung des Hilfsdrucklagers aus oder es ist eine Druckschmierung über die bereits erwähnten Kanäle 11 erforderlich. Bei einer Rückwärtsfahrt im Notbetrieb kommt der Flansch 13 der Druckwelle 2 an den Rückwärtsdrucksteinen 7 zur Anlage und der verringerte Propellerschub wird über den stillstehenden Aufnahmebund 5, Gewindering 6, Stützbund 3 und dem damit verbundenen antriebsseitigen Flansch 1 in das in der Antriebsmaschine angeordnete Drucklager geleitet.

Claims (8)

1. Schiffsantrieb bestehend aus einer Antriebsmaschine und einer damit direkt verbunde­ nen mit einem Propeller versehenen Propellerwelle, deren Schub von einem Druckla­ ger aufgenommen wird, sowie einem Zusatzantrieb, bestehend aus einer wahlweise als Generator oder Motor zu betreibenden elektrischen Maschine, die über eine Kupplung mit einem Getriebe verbunden ist und ein Zahnrad des Getriebes die Propellerzwi­ schenwelle umschließt und mit ihr über eine flexible Kupplung verbunden ist, wobei zwischen Getriebe und der einen antriebsseitigen Flansch aufweisenden Antriebsma­ schine auf einer Druckwelle eine spielfreie, lösbare und formschlüssige Verbindung an­ geordnet und mit einem Vorwärts- und Rückwärtsdrucksteine aufweisenden Hilfsdruck­ lager verknüpft ist, das bei Hilfs- oder Notbetrieb des Schiffes aktivierbar ist, wobei der entsprechend verringerte Propellerschub über das Hilfsdrucklager auf ein in der An­ triebsmaschine angeordnetes Drucklager in den Schiffsrumpf eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit der Propellerzwischenwelle (22) und dem Hilfsdrucklager verbundene drehsteife, aber axialweiche Membrankupplung (4) die spielfreie formschlüssige Verbin­ dung ohne axiale Verspannungen bildet, daß im Normalbetrieb das Hilfsdrucklager mit­ tels der Drucksteine (7, 8) gegen die Flansche (1, 13) der Antriebsseite und der Druck­ welle (2) durch Drehung eines Gewinderinges (6) über die axial nachgebend ausgebil­ dete Membrankupplung (4) verspannt ist und daß der Gewindering (6) auf der Rücksei­ te des Flansches (13) der Druckwelle (2) auf dieser angeordnet ist und sich gegen die innenliegende Fläche eines Stützbundes (3) ohne Spiel abstützt.

2. Schiffsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Propellerzwischen­ welle (22) und die Druckwelle (2) je einen einander zugewandten Flansch (23, 26) auf­ weisen, zwischen denen ein Element (25) der Membrankupplung (4) eingespannt ist, und daß ein zweites Element (28) der Membrankupplung (49) mit dem Hilfsdrucklager mittels Schrauben (34) verbunden ist.

3. Schiffsantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß beide Elemente (25, 28) der Membran­ kupplung (4) über am Umfang verteilt angeordnete ko­ nische Schraubbolzen (14) verbunden sind, die sich in einem am ersten Element (25) der Membrankupplung (4) zur Anlage kommenden Stützring (27) abstützen.

4. Schiffsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vorwärtsdrucksteine (8) des Hilfs­ drucklagers auf einer dem antriebsseitigen Flansch (1) zugewandten Stirnfläche des Flansches (13) der Druck­ welle (2) und die Rückwärtsdrucksteine (7) auf einer dem Flansch (13) der Druckwelle (2) zugewandten Stirnfläche eines Flansches (15) eines auf der Druck­ welle (2) mittels eines auf der Druckwelle (2) angeord­ neten Gleitlagers (16) axial verschiebbar angeordneten Aufnahmebundes (5) befestigt sind und auf einem au­ ßenseitig liegenden Gewindeabschnitt (17) des zylin­ drischen Teiles des Aufnahmebundes (5) ein Gewindering (6) angeordnet ist, der sich mit einer der Antriebs­ seite abgewandten Stirnfläche gegen einen glockenar­ tig ausgebildeten Stützbund (3) abstützt, der mit dem antriebsseitigen Flansch (1) verbunden und über den zylindrischen Teil des Aufnahmebundes (5) auf der Druckwelle gelagert (2) ist.

5. Schiffsantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß auf einem gewindefreien Abschnitt des zylindrischen Teiles des Aufnahmebundes (5) außen­ seitig eine Paßfeder (12) angeordnet ist, die in eine axial sich erstreckende Nut des Stützbundes (3) ein­ greift.

6. Schiffsantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Betätigung des Gewinderinges (6) der Mantelbereich des Stützbundes (3) eine durch die Wand sich erstreckende Ausnehmung (9) aufweist.

7. Schiffsantrieb nach den Ansprüchen 4-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindering (6) sowohl in der ein- als auch in der ausgeschalteten Stellung des Hilfsdrucklagers lösbar drehgesichert ist.

8. Schiffsantrieb nach einem der Ansprüche 1-7, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Schmierung der Druck­ steine (7, 8) der Stützbund (3), der Aufnahmebund (5) und die Druckwelle (2) durch die Wandung sich er­ streckende Kanäle (11) aufweisen, die miteinander ver­ bunden sind und die in Zwischenräumen münden, in denen die Drucksteine (7, 8) sich befinden.