CH632963A5

CH632963A5 - Antriebsanlage fuer schiffe.

Info

Publication number: CH632963A5
Application number: CH1064478A
Authority: CH
Inventors: Otto Staedeli
Original assignee: Maag Zahnraeder & Maschinen Ag
Priority date: 1978-10-13
Filing date: 1978-10-13
Publication date: 1982-11-15
Also published as: JPS5554748A; IT1123788B; NL177904C; GB2032373A; NL7907431A; GB2032373B; SE438487B; IT7926378A0; FR2438581B1; NL177904B; JPS5825899B2; DE2850963C2; US4351635A; SE7908370L; DE2850963B1; FR2438581A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanlage für Schiffe mit zwei oder mehr Antriebsmaschinen, z.B. Gasturbinen, zwei oder mehr Propellern und einem Zahnradgetriebe, das die Propeller miteinander verbindet und Antriebsritzel aufweist, die durch je eine schaltbare Kupplung mit je einer der Antriebsmaschinen kuppelbar sind.

Küstenwachboote und bestimmte Kriegsschiffe wie Fregatten, die mit zwei oder mehr Antriebsmaschinen und zwei oder mehr Propellern ausgerüstet sind, müssen imstande sein, einerseits bei Marschfahrt mit nur einer Antriebsmaschine beide Propeller anzutreiben und andererseits bei besonderen Einsätzen, beispielsweise im Gefecht, die volle Antriebsleistung beider bzw. sämtlicher Antriebsmaschinen auszunutzen, wobei die Möglichkeit bestehen muss, für rasche Änderung der Fahrtrichtung die Blätter eines Propellers so einzustellen, dass dessen Leistungsaufnahme nahezu Null ist und die gesamte verfügbare Antriebsleistung auf den bzw. einen anderen Propeller übertragen wird, dessen Blätter auf eine entsprechend grosse Steigung eingestellt sind.

Bei einer bekannten Antriebsanlage der eingangs beschriebenen Gattung (GB-PS 1 120 941, insbesondere Fig. 3 und 4) sind zwei Hauptantriebsmaschinen über je eine schaltbare Kupplung mit je einem Antriebsritzel kuppelbar. Die Antriebsritzel treiben über je ein Rad erster Stufe und je ein damit fest verbundenes Ritzel zweiter Stufe je ein Rad zweiter Stufe. Die Räder zweiter Stufe sind einerseits mit je einem Propeller verbunden und andererseits über ein Zwischenrad und ein damit kämmendes Zwischenritzel miteinander verbunden. Das Zwischenritzel ist über eine dritte schaltbare Kupplung mit einer Hilfsantriebsmaschine kuppelbar. Wenn beide Hauptantriebsmaschinen arbeiten, kann es vorkommen, dass eine von ihnen über das ihr nächstgelegene Rad zweiter Stufe nur an den damit verbundenen Propeller Leistung abgibt, während die andere Hauptantriebsmaschine ebenfalls über das ihr nächstgelegene Rad zweiter Stufe ausschliesslich an den zugehörigen zweiten Propeller Leistung abgibt, während bei ausgekuppelter Hilfsantriebsmaschine Zwischenritzel und Zwischenrad nicht an der Übertragung einer Antriebsleistung beteiligt sondern nur durch Drehmomentschwankungen belastet sind, die an den Propellern zufällig auftreten. Infolge des unvermeidlichen Spiels zwischen den unbelasteten Zahnflanken können bei der bekannten Antriebsanlage Schwingungen auftreten, die nicht mehr beherrschbar sind und zur Zerstörung von Getriebeteilen führen können. Belastungen, denen einzelne Getriebeteile nur dann standhalten können, wenn sie weit kräftiger bemessen sind als für normalen Betrieb erforderlich, können bei der bekannten Antriebsanlage auch dann auftreten, wenn ein plötzlicher Kurswechsel mit der vollen Leistung beider Hauptantriebsmaschinen dadurch vollzogen wird, dass ein Propeller auf möglichst geringe und der andere auf möglichst grosse Leistungsaufnahme eingestellt ist.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsanlage der eingangs beschriebenen Gattung derart zu gestalten, dass gefährliche Schwingungen im Zahnradgetriebe und Überlastungen einzelner Getriebeteile bei allen vorkommenden Fahrzuständen und Manövern vermeidbar sind.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass jedes Antriebsritzel zwischen der ihm für die Verbindung mit der zugehörigen Antriebsmaschinen zugeordneten schaltbaren Kupplung und einer zweiten schaltbaren Kupplung angeordnet ist, und dass die Getriebeverbindung zwischen den beiden Propellern von zwei paralellen Getriebebrücken gebildet ist, von denen jede mit einer der Antriebsmaschinen ständig verbunden ist und mit dem Antriebsritzel der anderen Antriebsmaschine über dessen zweite schaltbare Kupplung kuppelbar ist.

Damit ergeben sich verschiedene Schaltungsmöglichkeiten, die im folgenden am Beispiel einer Antriebsanlage mit zwei Antriebsmaschinen und zwei Propellern erläutert werden. Zunächst einmal besteht bei der erfindungsgemässen Antriebsanlage ebenso wie bei der beschriebenen bekannten Antriebsanlage die Möglichkeit, dass eine der beiden Antriebsmaschinen gleichzeitig beide Propeller antreibt, während die andere Antriebsmaschine ausser Betrieb ist. Ausserdem besteht ebenso wie bei der bekannten Antriebsanlage die Möglichkeit,

dass beide Antriebsmaschinen beide Propeller antreiben, wobei aber erfindungsgemäss im Gegensatz zu der bekannten Antriebsanlage der Zustand, dass jede Antriebsmaschine Leistung nur an den ihr zugeordneten Propeller abgibt, plan-mässig eingestellt werden kann, indem durch entsprechende Schaltung der Kupplungen die Getriebeverbindung und somit auch die Gefahr einer Schwingungsübertragung zwischen den beiden Propellerwellen unterbrochen wird. Schliesslich besteht auch die Möglichkeit, wahlweise den einen oder anderen Propeller abzuschalten, wenn er infolge einer Havarie nicht mehr einsatzfähig ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Schrägansicht einer Antriebsanlage für Schiffe mit zwei Antriebsmaschinen und zwei Propellern und

Fig. 2a bis 2c teilweise im Axialschnitt gezeichnete Draufsichten der Antriebsanlage in verschiedenen Schaltzuständen.

Die dargestellte Antriebsanlage hat eine Steuerbord (Stb)-Antriebsmaschine 10a, die mit einer hinteren Getriebebrücke 12a ständig verbunden und durch eine steuerbordseitige erste Schaltkupplung 14a mit einem Stb-Untersetzungsgetriebe

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

16a kuppelbar ist, das seinerseits mit einem Stb-Propeller 18a ständig verbunden ist. In entsprechender Weise ist eine Backbord (Bb)-Antriebsmaschine 10b mit einer vorderen Getriebebrücke 12b ständig verbunden und durch eine backbordseitige erste schaltbare Kupplung 14b mit einem Bb-Untersetzungs-getriebe 16b kuppelbar, das seinerseits mit einem Bb-Propeller 18b ständig verbunden ist. Das Stb-Untersetzungsgetriebe 16a ist ausserdem mit der vorderen Getriebebrücke 12b über eine steuerbordseite zweite schaltbare Kupplung 20a kuppelbar, während das Bb-Untersetzungsgetriebe 16b über eine backbordseitige zweite schaltbare Kupplung 20b mit der hinteren Getriebebrücke 12a kuppelbar ist. Die genannten Baugruppen, die der Bb-Antriebsmaschine 10b zugeordnet sind, stimmen mit den entsprechenden, der Stb-Antriebsmaschine 10a zugeordneten Baugruppen überein, weshalb im folgenden nur die letztgenannten Baugruppen im einzelnen beschrieben werden.

Die hintere Getriebebrücke 12a hat eine erste Welle 22a, die mit der Stb-Antriebsmaschine 10a ständig verbunden ist. Auf der Welle 22a ist ein erstes Brückenritzel 24a befestigt, das über ein erstes Brückenrad 26a und ein zweites Brückenrad 28a mit einem zweiten Brückenritzel 30a in Eingriff steht. Das zweite Brückenritzel 30aist auf einer zweiten Welle 32a befestigt, die mit der ersten Welle 22b der vorderen Getriebebrücke 12b fluchtet.

Die schaltbaren Kupplungen 14a und 20a bilden zusammen eine Kupplungsanordnung, wie sie in dem Schweizer Patent Nr. 622 322 im einzelnen beschrieben sind. Entsprechendes gilt für die schaltbaren Kupplungen 14b und 20b.

Das Stb-Untersetzungsgetriebe 16a hat eine Antriebswelle 34a, die mit der ersten Welle 22a der hinteren Getriebebrücke 12a sowie mit der zweiten Welle 32b der vorderen Getriebebrücke 12b fluchtet und die beiden stuerbordseitigen schaltbaren Kupplungen 14a und 20a miteinander verbindet. Auf der Antriebswelle 34a ist ein Antriebsritzel 36a befestigt, das mit einem Rad 38a erster Stufe kämmt. Die Zahnbreite des Antriebsritzels 36a und des Rades 38a ist zumindest annähern doppelt so gross wie diejenige der Brückenritzel 24a und 30a sowie der zugehörigen Brückenräder 26a und 28a und ist so bemessen, dass das Antriebsritzel 36a imstande ist, zumindest die volle Leistung der Stb-Antriebsmaschine 10a auf das Rad 38a zu übertragen. Dagegen genügt es für die vorzugsweise vorgesehenen, weiter unten beschriebenen Betriebsweisen der erfindungsgemässen Antriebsanlage, wenn die Getriebebrücke 12a imstande ist, die halbe Leistung der Stb-Antriebsmaschine 10a zu übertragen und wenn entsprechendes für die Getriebebrücke 12b gilt.

Zum Stb-Untersetzungsgetriebe 16a gehört ferner ein Ritzel 40a zweiter Stufe, das mit dem Rad 38a erster Stufe fest verbunden ist und mit einem Rad 42a zweiter Stufe kämmt. Das Rad 42a ist auf einer Abtriebswelle 44a befestigt, die ständig mit dem Stb-Propeller 18 gekuppelt ist.

Jede der beiden Getriebebrücken 12a und 12b sowie jedes der beiden Untersetzungsgetriebe 16a und 16b hat, wie mit strichpunktierten Linien in Fig. 2a bis 2c angedeutet, ein eigenes Getriebegehäuse; jedes der genannten Getriebe kann deshalb am Ort der Herstellung vollständig zusammengebaut

632963

und dann unabhängig von den übrigen Getrieben in ein Schiff eingebaut werden. Beim folgenden Einbau der Getriebebrük-ken 12a und 12b werden diese auf die Untersetzungsgetriebe 16a und 16b, die Antriebsmaschinen 10a und 10b werden daran anschliessend auf die Getriebebrücken 12a und 12b ausgerichtet. Etwaige Fluchtungsfehler, die sich dabei zwischen den Wellen 22a und 34a bzw. 32a und 34b, bzw. 22b und 34b bzw. 32b und 34a, ergeben, werden durch die schaltbaren Kupplungen 14a bzw. 20b bzw. 14b bzw. 20a ausgeglichen, wobei verhältnismässig grosse Fluchtungsfehler vor allem dann zugelassen werden können, wenn diese Kupplungen als Zahnkupplungen ausgebildet sind.

Fig. 2a zeigt einen Schaltzustand, bei dem die erste steuer-bordseitige Kupplung 14a sowie die erste backbordseitige Kupplung 14b eingerückt, die zweiten Kupplungen 20a und 20b dagegen ausgerückt sind. Dieser Schaltzustand hat zur Folge, dass die Stb-Antriebsmaschine 10a nur den Stb-Propel-ler 18a antreibt, während die Bb-Antriebsmaschine 10b nur den Bb-Propeller 18b antreibt und zwischen den beiden Untersetzungsgetrieben 16a und 16b keinerlei Verbindung besteht. Infolgedessen können Schwingungen, von denen die gesamte Antriebsanlage betroffen wäre, weder von zufälligen Drehzahlschwankungen einer der beiden Antriebsmaschinen 10a oder 10b noch von zufälligen Schwankungen der Leistungsaufnahme eines der beiden Propeller 18a oder 18b angeregt werden. Beide Antriebsmaschinen 10a und 10b können unabhängig voneinander synchron oder asynchron gefahren werden und es ist möglich, die Propeller 18a und 18b zu verstellen, beispielsweise den einen auf minimale und den anderen auf maximale Leistungsaufnahme, ohne dass dies eine Überlastung eines der zu den Propellern führenden Getriebestränge zur Folge hätte. Bei dem in Fig. 2a dargestellten Schaltzustand laufen die Ritzel und Räder beider Getriebebrücken 12a und 12b leer mit, wodurch eine gewisse Verlustleistung entsteht, die jedoch belanglos ist, da mit diesem Schaltzustand erfahrungsgemäss nur während etwa 5% der gesamten Lebensdauer der Antriebsanlage gerechnet werden muss.

Fig. 2b zeigt einen Schaltzustand der Kupplungen 14a, 20a und 14b, 20b, bei dem die Stb-Antriebsmaschine 10a mit beiden Propellern 18a und 18b gekuppelt ist, und zwar mit dem Stb-Propeller 18a in der anhand von Fig. 2a beschriebenen Weise über das Untersetzungsgetriebe 16a, mit dem Bb-Propeller 18b dagegen über die hintere Getriebebrücke 12a, die ihrerseits mit dem Bb-Untersetzungsgetriebe 16b gekuppelt ist. Die Bb-Antriebsmaschine 10b und die vordere Getriebebrücke 12b stehen still; leer mitlaufende Ritzel oder Räder gibt es also in diesem Fall nicht. Die Leistung der Stb-Antriebsmaschine 10a verzweigt sich an der ersten Welle 22a der hinteren Getriebebrücke 12a; dies ist der Grund dafür,

dass die Ritzel und Räder dieser Getriebebrücke vorzugsweise nur halb so kräftig bemessen sind wie das Antriebsritzel 36a und das Rad 38a.

Entsprechendes gilt für den in Fig. 2c dargestellten Schaltzustand, bei dem die Bb-Antriebsmaschine 10b beide Propeller 18a und 18b antreibt, während die Stb-Antriebsmaschine 10a samt hinterer Getriebebrücke 12a stillsteht.

3

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

V

2 Blätter Zeichnungen

Claims

632963

1. Antriebsanlage für Schiffe, mit zwei oder mehr Antriebsmaschinen, zwei oder mehr Propellern und einem Zahnradgetriebe, das die Propeller miteinander verbindet und Antriebsritzel aufweist, die durch je eine schaltbare Kupplung mit je einer der Antriebsmaschinen kuppelbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Antriebsritzel (36a, 36b) zwischen der ihm für die Verbindung mit der zugehörigen Antriebsmaschine (10a und 10b) zugeordneten schaltbaren Kupplung (14a bzw. 14b) und einer zweiten schaltbaren Kupplung (20a bzw. 20b) angeordnet ist, und dass die Getriebeverbindung zwischen den beiden Propellern (18a, 18b) von zwei parallelen Getriebebrücken (12a, 12b) gebildet ist, von denen jede mit einer der Antriebsmaschinen (10a bzw. 10b) ständig verbunden ist und mit dem Antriebsritzel (36b bzw. 36a) der anderen Antriebsmaschine (10b bzw. 10a) über dessen zweite schaltbare Kupplung (20b bzw. 20a) kuppelbar ist.

2. Antriebsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede der zwei Getriebebrücken (12a, 12b) in einem eigenen Getriebegehäuse angeordnet ist und jedes Antriebsritzel (36a, 36b) zusammen mit den Getriebeelementen (38a bis 44a bzw. 38b bis 44b), die es mit der zugehörigen Propellerwelle verbinden, in je einem weiteren Getriebegehäuse gelagert sind.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Antriebsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebebrücken (12a, 12b) von Zahnrädern (24a bis 30a bzw. 24b bis 30b) gebildet sind, deren Zahnbreite etwa halb so gross wie diejenige der Antriebsritzel (36a, 36b) ist.

4. Antriebsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die schaltbaren Kupplungen (14a, 14b. 20a, 20b) Synchronkupplungen sind, die zur Synchronisierung je ein Klinkengesperre aufweisen, wobei zumindest die Klinkengesperre der zweiten Kupplungen (20a, 20b) sich willkürlich unwirksam machen lassen.