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Schiffsschrallbenalltrieb mittels Verbrennungskraftmaschinen.
Die Schraubenwellen von Schiffen, die mittels Verbrennungskraftmaschinen angetrieben werden, sind gefährlichen Drehschwingungserscheinungen unterworfen, die ihre Ursache grösstenteils in der langen
Wellenleitung und der grossen Masse der Antriebsmaschine haben, durch die die Eigenschwingungszahlen des ganzen Systems so herabgemindert werden, dass sie leicht mit den verhältnismässig hohen Drehzahlen der Verbrennungskraftmaschine zusammenfallen. Da nun die Drehzahlen von Schiffsmaschinen in weiten
Grenzen veränderlich sein müssen, so ist es in vielen Fällen nicht möglich, den Regelbereich aus dem
Bereich der gefährlichen Schwingungsgebiete heraus zu verlegen.
Durch Anwendung stärkerer Schraubenwellen können zwar die kritischen Drehzahlen etwas hinaufgeschoben werden ; dies gilt jedoch nur für die kritischen Drehzahlen ersten Grades, während sich die kritischen Drehzahlen zweiten Grades, die oft besonders störend empfunden werden, hiedurch nur unwesentlich beeinflussen lassen.
Die Erfindung bezweckt nun, die kritische Drehzahl zweiten Grades aus dem zwischen zwei kritischen Drehzahlen ersten Grades liegenden Regelbereich der Maschine zu entfernen. Dieser Zweck wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass das Schwungrad der Antriebsmaschine von dem Kupplung- flansch der Maschine weg auf der Schraubenwelle so weit nach hinten, d. h. nach dem Schraubenwellen- ende zu, angeordnet wird, dass die innerhalb des Regelbereiches der Maschine liegenden Eigenschwingungs- zahlen zweiten Grades des Systems zu einem ganzzahligen Vielfachen der Eigenschwingungszahl ersten
Grades des Systems werden.
Das folgende Zahlenbeispiel, das den tatsächlichen Verhältnissen möglichst genau entspricht, möge den Vorgang näher erläutern.
Ein Sechszylinderschiffsmotor, der normal mit 110 Umdrehungen in der Minute betrieben werden soll, soll ohne Gefahr zwischen den Grenzen n = 120 und n = 70 regelbar sein. Dieser Motor habe eine
Eigenschwingungszahl ersten Grades nI = 390 und eine Eigenschwingungszahl weiten Grades ni = 570, was einer gebräuchlichen Ausführung entspricht. Erfahrungsgemäss treten nun bei dieser Zylinderzahl, insbesondere die Schwingungszahlen 3. und 6. Ordnung stark in die Erscheinung. Für die Anlage würden also die Gebiete in der Nähe der Drehzahlen n = 65, n = 130 und n = 95 eine Gefahr darstellen, denen die Eigenschwingungszahlen ersten Grades 6. und 3. Ordnung und zweiten Grades 6. Ordnung entsprechen, während die Schwingungszahl zweiten Grades 3. Ordnung (n = 190) bereits ausserhalb des Regelbereiches der Maschine liegt.
In der Fig. 1 der Zeichnung sind diese Gebiete, die eine Gefahrzone für die Anlage bedeuten, durch Auftragung der Schwingungsausschläge über den Drehzahlen veranschaulicht, und es geht aus dieser Zeichnung ohne weiteres hervor, dass sich die Drehzahlen des Motors beim Manövrieren zwischen n = 70 und n = 120 ständig durch die Gefahrzone (n = 95) hindurchbewegen, die durch die Schwingung- zahl zweiten Grades 6. Ordnung gegeben ist.
Man sieht ferner aus der Zeichnung, dass der schwingungsfreie Drehzahlbereich am grössten wird, wenn die beiden kritischen Drehzahlen nI3 und M6 zusammenfallen. Dieses Zusammenfallen der beiden kritischen Drehzahlen nI3 und nif 6 wird nun erfindungsgemäss durch Verlegung der Schwungmasse oder auch durch eine Verlegung der Schwungmasse in Verbindung mit einer Unterteilung derselben erreicht.
Dieser Weg ist bisher nicht begangen worden, offenbar weil sich beim Verschieben der Schwung- masse in dem angedeuteten Sinne die beiden kritischen Drehzahlen nI3 und nI'6 zunächst voneinander
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entfernen, wodurch nichts erreicht wird, Verschiebt man jedoch gemäss der Erfindung das Schwungrad weiter, so beginnen die beiden Drehzahlen sehr bald sich wieder zu nähern, um sich schliesslich zu über- decken.
Dieses ist der Fall, wenn die Schwingungszahl isII 6 den Wert der Schwingungszahl nI3 an- nimmt (Fig. 2), was-bei gebräuchlichen Anlagen ungefähr dann eintritt, wenn die Schwungmasse bis in das hintere Ende des Wellentunnels in unmittelbare Nähe der Sternbüchse gerückt ist, wie die ? Fig. 3 veranschaulicht, in der A den Motor, B die Schraubenwelle, C das Drucklager und D die Schwungmasse bezeichnet.
Um die mit der Unterbringung der grossen Schwungmasse im Wellentunnel verbundenen Unzu- trägliehkeiten zu umgehen, lässt sich der angestiebte Zweck auch dadurch erreichen, dass die Schwung- masse, wie aus der Fig. 4 hervorgeht in zwei Teile di, d2 zerlegt wird, von denen der eine. in üblicher Weise unmittelbar neben dem Motor und der andere neben oder auf dem letzten Kupplungsflansch der Schrauben- welle angeordnet wird. Diese-beiden Teile sind dann naturgemäss in ein solches Verhältnis zuinander zu bringen, dass die Bedingung M6 == 3 ebenfalls erfüllt wird.
Je nach'der Zylinderzahl treten naturgemäss andere Schwingungen als solche. 3. und 6. Ordnung besonders in die Erscheinung. Da diese jedoch stets in einem ganzzahligen Verhältnis zueinander stehen, so kann der Erfindungsgedanke ohne weiteres sinngemäss auf sie übertragen werden. Das gleiche gilt auch für aussergewöhnliche Anlagen, z. B. Anlagen mit mittschiffs aufgestellten und schnellaufenden
Motoren, bei denen die Schwingungszahlen dritten oder vierten Grades gegenüber denjenigen ersten und zweiten Grades mehr in die Erscheinung treten.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schiffsschraubenantrieb mittels Verbrennungskraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwungrad der Antriebsmaschine auf der Schraubenwelle so weit vom Kupplungsflansch der Maschine weg nach dem Schraubenwellenende hin angeordnet ist, dass die innerhalb des Regelbereichs der Maschine liegenden Eigenschwingungszahlen höheren (zweiten) Grades des ganzen Systems ein ganzzahliges Viel- faches der niedrigsten Eigensehwingungszahl ersten Grades des Systems darstellen.