Schiffsantrieb mit Wendegetriebe Die Erfindung betrifft einen Schiffsantrieb mit Wendegetriebe, der - eingesetzt zwischen einem Pro peller und einer Antriebmaschine bzw. Motor mit nur einer Drehrichtung - dahin wirken soll, die Propeller drehrichtung umzukehren, falls erforderlich.
Fährt ein Schiff mit seiner normalen Reisege schwindigkeit und wird die Leistungszufuhr beträcht lich vermindert, so fährt der Propeller fort, sich zu drehen, und zwar zufolge der Einwirkung des über den Propeller strömenden Wassers bzw. der Trägheit des Schiffes. Soll nun die vom Schiff nach Abstellen der Maschine bzw. des Motors zurückgelegte Strecke durch Antrieb des Propellers in der entgegengesetzten Richtung verringert werden, so muss eine beträcht liche Leistung an den Propeller abgegeben werden, nur um diesen gegen die Einwirkung des Wassers zum Stillstand zu bringen, bevor die Maschine bzw. der Motor ihn in der umgekehrten Richtung treiben kann.
Wird zum Antrieb des Schiffspropellers eine nur im einen Drehsinn arbeitende Maschine bzw. Motor benützt, und wird die Propeller-Drehrichtung ge wechselt, so muss ein beträchtlicher Betrag von Ener gie in der Maschine oder in der Transmission zwi schen der Maschine und dem Propeller abgeleitet werden, bis der Propeller zum Stillstand kommt und dann sich in der andern Richtung drehen kann.
Die vorliegende Erfindung zielt auf die Schaffung eines verbesserten Schiffsantriebes, der, wenn das Schiff in Fahrt ist, den Propeller-Drehsinn wirkungs voll ändern und die notwendige Energie während des anfänglichen Abstoppens des Propellers absorbieren bzw. übertragen kann.
Der erfindungsgemässe Schiffsantrieb ist gekenn zeichnet durch folgende Teile: eine mit dem Sonnen rad eines Umlaufgetriebes verbundene Eingangswelle, eine erste Haltebremse zum Verhindern der Drehung des Innenzahnradkranzes des Umlaufgetriebes, eine zweite Haltebremse zum Verhindern der Drehung des Planetenradträgers des Umlaufgetriebes, eine Hohl welle, gekuppelt mit einem treibenden Zahnrad, das seinerseits mit einem getriebenen, mit einer Ausgangs welle gekuppelten Zahnrad gekuppelt ist, eine erste hydraulische Kupplung mit einem, mit dem Innen zahnkranz gekuppelten Treibglied, und einem getrie benen, mit der Hohlwelle gekuppelten Glied, um die Hohlwelle in einer ersten Richtung zu drehen,
eine zweite hydraulische Kupplung mit einem mit dem Planetenradträger gekuppelten Treibglied und einem mit der Hohlwelle gekuppelten angetriebenen Glied, um diese Welle in der andern Richtung zu rotieren, und Mittel, um jede der beiden hydraulischen Kupp lungen im Betrieb einzeln zu füllen und zu entleeren, wodurch die Ausgangs- von der Eingangswelle durch diejenige hydraulische Kupplung gebremst werden kann, die normalerweise das Drehen der Ausgangs welle in der umgekehrten Richtung zu derjenigen, in der sie läuft, bewirkt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht, und zwar zeigt: Fig. 1 in schematischer Seitenansicht denjenigen Teil eines Schiffsantriebes, der eine von der Schiffs maschine bzw. dem Motor getriebene Welle mit einer Propellerwelle kuppelt; und Fig.2 einen Schnitt nach der Linie 11-II der Fig. 1.
Die Propellerwelle 1 ist gegenüber der Maschi nenwelle 3 versetzt und trägt ein grosses Zahnrad S, das mit einem relativ kleinen Treibritzel 7 im Ein griff ist. Letzteres ist auf einer Hohlwelle 9 gelagert, die einerends, ein getriebenes Glied 11A einer für die Vorwärtsfahrt bestimmten hydraulischen Kupplung 11, und andernends ein getriebenes Glied 13A einer für die Rückwärtsfahrt bestimmten hydraulischen Kupp lung 13 trägt.
Eine Welle 15 durchsetzt die Hohlwelle 9 und trägt einerends ein Treibglied 13B der hydrau lischen Kupplung 13 und anderends den Planeten träger<I>17PC</I> eines Umlaufgetriebes 17. Letzteres weist ein auf der Maschinenwelle 3 gelagertes Sonnenrad 17S auf, das mit der Welle 15 koaxial ist, nebst einem reit den Wellen 3 und 15 koaxialen Innenzahnkranz 17A, und Planetenrädern 17P, die auf vom Träger <I>17PC</I> getragenen Achsen 19 montiert sind.
Das Son nenrad 17S, das Planetenrad 17P und der Zahnkranz 17A kämmen miteinander in der für ein Umlaufge triebe üblichen Art und Weise, wie aus Fig. 2 her vorgeht. Der Innenzahnkranz 17A ist an der Innen seite eines Gehäuses 21 montiert, das einen Teil einer Hohlwelle 23 bildet, die koaxial zur Welle 15 ist und am einen Ende das Treibglied 11B der Kupplung 11. trägt.
Das andere Ende der Welle 15 trägt eine Brems platte 25, die zusammen mit einer festen Bremsplatte 27 und einem Reibungsbelag 29 eine Haltebremse 31 für Vorwärtsfahrt bildet. Das Aussenende der Hohlwelle 23 weist eine Bremsscheibe 33 auf, die zu sammen mit einer festen Bremsplatte 35 und einem Reibungsbelag 37 eine Haltebremse 39 für Rück wärtsfahrt bildet.
Auf der Aussenseite des getriebe nen Gliedes 11A der Kupplung 11 ist ein Friktions- belag 41 aufgebracht, bestimmt zur Zusammenarbeit mit einer axialbeweglichen, vom Treibglied 11B ge tragenen Kupplungsscheibe 43, um so eine Friktions- kupplung 45 zu bilden, die - wenn eingerückt - das Treibglied 11B mit dem getriebenen Glied 11A kup pelt zwecks schlupfloser Kraftübertragung in der Vorwärts -Richtung,
und folglich ohne Verluste bei Vorwärtsfahrt für lange Zeitperioden.
Die beiden hydraulischen Kupplungen 13, 11 weisen Mittel auf zum Auffüllen mit dem das Dreh moment übertragenden Öl und Entleeren des Öls während des Betriebes der Transmissionseinrichtung, nebst Mitteln zum Betätigen der Vorwärts -Halte- bremse 31, der Rückwärts -Haltebremse 39 und der Friktionskupplung 45.
Bei normaler Fahrt ist die Friktionskupplung 45 eingerückt, die Vorwärts -Haltebremse 31 im und die Rückwärts -Haltebremse 39 ausser Betrieb, und wenigstens die Kupplung 13 ist ölleer.
Der Antrieb von der Maschine geht von der Welle 3 aus und läuft über das Sonnenrad 17S, das Planetenrad 17P (der Träger<I>17PC</I> ist ortsfest), den Zahnkranz 17A, die Hohlwelle 23, das Treibglied 11B, die Kupplungs scheibe 43, das getriebene Glied 11A, die Hohlwelle 9, das Ritzel 7 und das Zahnrad 5 zur Propellerwelle 1.
Passenderweise wird die Vorwärts -Kupplung 11 gefüllt gehalten, um das Umschalten des Propellers zu erleichtern, falls ein solches notwendig wird, und diese Kupplung wird fest umlaufen, d. h. ohne Schlupf.
Befindet sich das Schiff auf Fahrt, und soll die Drehrichtung der Propellerwelle 1 geändert werden, so wird die Reibungskupplung 45 freigegeben, aber die Umdrehungen der Maschine anfänglich aufrecht erhalten, während die Rüclcwärts -Kupplung 13 mit Öl gefüllt wird. Die fortgesetzte Drehung des getrie benen Gliedes 13A dieser Kupplung unterwirft das Treibglied 13B und damit die Welle 15 einem Dreh moment, dessen Sinn dem von der Vorwärts Bremse 31 verlangten entspricht.
Die Maschinendrehzahl wird dann auf Leerlauf abgebaut. Da die relative Drehung zwischen den Tei len der Rückwärts -Kupplung 13 derjenigen der Leistungsübertragung entspricht, wird ein beträcht liches Drehmoment in Bremsrichtung auf die Propel lerwelle ausgeübt. Die vom Propeller abgenommene Kraft wird teilweise in der Kupplung 13 und teilweise im Antrieb der Schiffsmaschine aufgebraucht.
Da die Relativdrehung zwischen den Teilen der Vorwärts - Kupplung 11 der Relativdrehung beim überrennen entspricht, ist das zwischen den beiden auftretende Drehmoment relativ klein. Somit wirkt die Maschine bei immer noch angelegter Vorwärts -Bremse 31 dahin, den Propeller zu bremsen. Aus der Vor wärts -Kupplung wird dann das Öl abgezogen.
Die Rückwärts -Kupplung kann den Propeller nicht so fort stoppen, aber wenn die Propellerdrehzahl ge nügend gefallen ist, wird die Rückwärts -Halte- bremse 39 angelegt. Dadurch kommen der Innen zahnkranz 17A und das Kupplungstreibglied 11B, zum Stillstand, welcher Vorgang nur eine unbeträcht liche Energiemenge zu absorbieren braucht, während die Rückwärts -Kupplung ihre Funktion als hydro dynamische Bremse fortsetzt.
Die Vorwärts -Haltebremse 31 wird jetzt frei gesetzt, und die Schiffsmaschine wieder auf die ge wünschte Drehzahl gebracht. Dadurch gelangt der Propeller aus dem Stillstand auf seine entsprechende Umkehrgeschwindigkeit. Während dieser Rückwärts- aktion ist die Kupplung 11 leer, die Friktionskupp- lung 45 wird ausgerückt, die Vorwärts -Haltebremse 31 freigesetzt, die Kupplung 13 gefüllt, und die Rückwärts -Haltebremse 39 in Tätigkeit versetzt.
Wie ersichtlich werden die Friktionskupplung 45 und die Vorwärts -Haltebremse während der Um schaltung nur als Haltevorrichtungen benützt, und unter der Annahme eines Schlupfes null wird darin keine Wärme erzeugt. Dies bedeutet, dass verhältnis mässig einfache, kompakte und billige Vorrichtungen verwendet werden können. Die Rückwärts -Halte- bremse 39 muss einige kinetische Energie zerstreuen, deren Höhe aber im Vergleich mit der totalen, beim Stillsetzen des Propellers und der Transmissionsein- richtung zerstreuten Energie klein ist.
Ein weiterer Vorteil des gezeigten und beschrie benen Schiffsantriebes beruht in deren leichten An wendbarkeit bei zwei installierten -Schiffsmaschinen, von denen die eine oder andere, oder auch beide mit der Propellerwelle 1 kuppelbar sein sollen. Bei einer solchen Anordnung würden gleiche wie in Fig. 1 ober halb des Zahnrades 5 gezeigten Teile auch auf der entgegengesetzten Seite des Zahnrades angebracht, wobei die zweite Maschinenwelle von der zweiten Maschine ausgeht.
Durch Ausrücken ihrer Vor wärts -Friktionskupplung 45 und Entleeren der bei den hydraulischen Kupplungen 11, 13 kann die eine oder andere der beiden Maschinen vom Zahnrad 5 getrennt werden. Zwischen den stationären Treib- gliedern und den rotierenden getriebenen Gliedern dieser Kupplungen wird zufolge des Einschlusses von Luft ein Widerstand vorhanden sein, der aber unbe deutend sein wird.
Zum Wiederanfahren der leerlaufenden Maschine wird die erforderliche Vorwärts -Haltebremse in Tätigkeit gesetzt und die Maschine auf Touren ge bracht. Dann wird Öl an die Vorwärts -Kupplung abgegeben, und Kraft von der Maschine auf die Pro pellerwelle übertragen. Die Drehzahlen der beiden Maschinen brauchen offensichtlich nicht synchroni siert zu werden, um irgendein Getriebe einzurücken.
Wie aus obiger Darstellung hervorgeht, erlaubt der neuartige, oben beschriebene Schiffsantrieb ein einfaches Umschalten, ermöglicht den Betrieb mit mehreren Maschinen; und doch brauchen seine Brems- und Kupplungsglieder nur eine verhältnis- mässig niedrige Wärmekapazität aufzuweisen.
Ship propulsion with reversing gear The invention relates to a ship propulsion with reversing gear, which - used between a propeller and a drive machine or motor with only one direction of rotation - should act to reverse the direction of rotation of the propeller, if necessary.
If a ship is traveling at its normal speed and the power supply is reduced considerably, the propeller continues to turn due to the action of the water flowing over the propeller or the inertia of the ship. If the distance covered by the ship after turning off the engine or the engine is to be reduced by driving the propeller in the opposite direction, a considerable amount of power has to be delivered to the propeller just to bring it to a standstill against the action of the water before the machine or motor can drive it in the reverse direction.
If a machine or motor that only works in one direction of rotation is used to drive the ship's propeller and the direction of rotation of the propeller is changed, a considerable amount of energy must be diverted in the machine or in the transmission between the machine and the propeller until the propeller comes to a stop and then can turn in the other direction.
The present invention aims to create an improved ship propulsion system which, when the ship is in motion, can effectively change the direction of rotation of the propeller and absorb or transmit the necessary energy during the initial stopping of the propeller.
The marine drive according to the invention is characterized by the following parts: an input shaft connected to the sun wheel of an epicyclic gear, a first holding brake to prevent the rotation of the internal gear of the epicyclic gear, a second holding brake to prevent the planetary gear carrier of the epicyclic gear from rotating, a hollow shaft coupled with a driving gear, which in turn is coupled to a driven gear coupled to an output shaft, a first hydraulic clutch with a drive member coupled to the inner ring gear, and a driven member coupled to the hollow shaft to the hollow shaft in a first Turn direction
a second hydraulic coupling with a drive member coupled to the planetary gear carrier and a driven member coupled to the hollow shaft to rotate this shaft in the other direction, and means to individually fill and empty each of the two hydraulic couplings during operation, whereby the output from the input shaft can be braked by the hydraulic clutch which normally causes the output shaft to rotate in the opposite direction to that in which it is running.
An embodiment of the invention is illustrated in the drawing, namely: Fig. 1 is a schematic side view of that part of a ship's drive which couples a shaft driven by the ship's engine or the engine with a propeller shaft; and FIG. 2 shows a section along the line 11-II of FIG.
The propeller shaft 1 is offset from the Maschi nenwelle 3 and carries a large gear S, which is handled with a relatively small drive pinion 7 in a. The latter is mounted on a hollow shaft 9, one end, a driven member 11A of a hydraulic clutch 11 intended for forward travel, and on the other end a driven member 13A of a hydraulic coupling 13 intended for reverse travel.
A shaft 15 passes through the hollow shaft 9 and carries a drive member 13B of the hydraulic clutch 13 at one end and the planet carrier <I> 17PC </I> of an epicyclic gear 17 at the other end. The latter has a sun gear 17S mounted on the machine shaft 3, which is connected to the Shaft 15 is coaxial, along with an internal ring gear 17A coaxial with the shafts 3 and 15, and planetary gears 17P which are mounted on axles 19 carried by the carrier <I> 17PC </I>.
The sun gear 17S, the planet gear 17P and the ring gear 17A mesh with each other in the usual manner for a Umlaufge gear, as shown in FIG. The internal ring gear 17A is mounted on the inside of a housing 21 which forms part of a hollow shaft 23 which is coaxial with the shaft 15 and at one end the drive member 11B of the coupling 11 bears.
The other end of the shaft 15 carries a brake plate 25 which, together with a fixed brake plate 27 and a friction lining 29, forms a holding brake 31 for forward travel. The outer end of the hollow shaft 23 has a brake disc 33, which together with a fixed brake plate 35 and a friction lining 37 forms a holding brake 39 for backward travel.
On the outside of the geared member 11A of the clutch 11, a friction lining 41 is applied, intended for cooperation with an axially movable clutch disc 43 carried by the drive member 11B in order to form a friction clutch 45 which - when engaged - the Drive link 11B with the driven link 11A kup pelt for the purpose of slip-free power transmission in the forward direction,
and consequently without losses when driving forward for long periods of time.
The two hydraulic clutches 13, 11 have means for filling with the torque-transmitting oil and emptying the oil during operation of the transmission device, as well as means for actuating the forward holding brake 31, the reverse holding brake 39 and the friction clutch 45 .
During normal travel, the friction clutch 45 is engaged, the forward holding brake 31 in and the reverse holding brake 39 out of operation, and at least the clutch 13 is empty of oil.
The drive from the machine comes from the shaft 3 and runs via the sun gear 17S, the planet gear 17P (the carrier <I> 17PC </I> is stationary), the ring gear 17A, the hollow shaft 23, the drive member 11B, the clutch washer 43, the driven member 11A, the hollow shaft 9, the pinion 7 and the gear 5 to the propeller shaft 1.
Conveniently, the forward clutch 11 is kept filled to facilitate switching of the propeller, if necessary, and this clutch will rotate tightly, i. H. without slip.
If the ship is on the move and the direction of rotation of the propeller shaft 1 is to be changed, the friction clutch 45 is released, but the engine revolutions are initially maintained while the reverse clutch 13 is filled with oil. The continued rotation of the driven member 13A of this clutch subjects the drive member 13B and thus the shaft 15 to a torque, the sense of which corresponds to that required by the forward brake 31.
The engine speed is then reduced to idle. Since the relative rotation between the parts of the reverse clutch 13 corresponds to that of the power transmission, a considerable amount of torque is exerted in the braking direction on the propeller shaft. The force taken from the propeller is partly used in the coupling 13 and partly in the propulsion of the ship's engine.
Since the relative rotation between the parts of the forward clutch 11 corresponds to the relative rotation when overrun, the torque occurring between the two is relatively small. Thus, when the forward brake 31 is still applied, the machine acts to brake the propeller. The oil is then withdrawn from the forward clutch.
The reverse clutch cannot stop the propeller immediately, but when the propeller speed has fallen enough, the reverse holding brake 39 is applied. As a result, the inner ring gear 17A and the clutch drive member 11B come to a standstill, which process only needs to absorb an insignificant amount of energy, while the reverse clutch continues its function as a hydrodynamic brake.
The forward holding brake 31 is now released, and the ship's engine is brought back to the desired speed. As a result, the propeller moves from standstill to its corresponding reverse speed. During this reverse action, the clutch 11 is empty, the friction clutch 45 is disengaged, the forward holding brake 31 is released, the clutch 13 is filled, and the reverse holding brake 39 is activated.
As can be seen, the friction clutch 45 and the forward holding brake are only used as holding devices during the order, and assuming zero slip, no heat is generated therein. This means that relatively simple, compact and inexpensive devices can be used. The reverse holding brake 39 has to dissipate some kinetic energy, but the amount of this energy is small in comparison with the total energy dissipated when the propeller and the transmission device are stopped.
Another advantage of the shown and described enclosed ship propulsion is based on its easy application to two installed marine engines, of which one or the other, or both of which should be able to be coupled to the propeller shaft 1. In such an arrangement, the same parts as shown in Fig. 1 above half of the gear 5 would also be mounted on the opposite side of the gear, the second machine shaft extending from the second machine.
By disengaging their forward friction clutch 45 and emptying the hydraulic clutches 11, 13, one or the other of the two machines can be separated from the gear 5. Between the stationary drive links and the rotating driven links of these clutches there will be resistance due to the inclusion of air, but this will be insignificant.
To restart the idling machine, the required forward holding brake is activated and the machine is brought up to speed. Then oil is delivered to the forward clutch and power is transferred from the machine to the propeller shaft. Obviously, the speeds of the two machines do not need to be synchronized to engage any gear.
As can be seen from the above illustration, the novel marine propulsion system described above allows simple switching, enables operation with several machines; and yet its brake and clutch members only need to have a relatively low thermal capacity.