DE10000667A1 - Kostengünstige, redundante und energiesparende Anlage für die Leistungsübertragung beim Antrieb von Schiffen und sonstigen maritimen Objekten - Google Patents
Kostengünstige, redundante und energiesparende Anlage für die Leistungsübertragung beim Antrieb von Schiffen und sonstigen maritimen ObjektenInfo
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- B63H23/02—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with mechanical gearing
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- B63H23/12—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with mechanical gearing for transmitting drive from more than one propulsion power unit allowing combined use of the propulsion power units
- B63H23/14—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with mechanical gearing for transmitting drive from more than one propulsion power unit allowing combined use of the propulsion power units with unidirectional drive or where reversal is immaterial
Abstract
In der Schifffahrt und in der Meerestechnik wird gegenwärtig, aus verständlichen Gründen, der Betriebssicherheit (Redundanz) und Betriebsanpassungsfähigkeit (Wirtschaftlichkeit) der Antriebsanlagen große Bedeutung bemessen. Zum Beispiel Zweischraubenschiffe, von zwei oder vier Hauptmotoren angetrieben, mit elektrischer Übertragung der Antriebsleistung sind deswegen für bestimmte Schiffstypen im Trend. DOLLAR A Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, einen ähnlich redundanten und wirtschaftlichen Betrieb zu ermöglichen, jedoch bei niedrigeren Anschaffungskosten und höherem Wirkungsgrad der Leistungsübertragung. Vorgeschlagen wird dabei, zwischen zwei Wellenleitungen eines Zwei- oder Mehrschraubenschiffes eine mechanische Querverbindung zu schaffen. DOLLAR A Zu dem Stand der Technik gehören bereits derartige Vorschläge, aber unter Anwendung von Winkelgetrieben. Diese sind bekanntlich kompliziert in der Herstellung und beschränkt in der Leistung. Andere, bereits vorhandene Vorschläge, die Stirnräder benutzen, bilden steife Querverbindungen sowohl in der Leistungsübertragung als auch bezüglich der Anordnung im Schiff. Sie sind für Schiffspropeller mit verstellbaren Schrauben konzipiert. DOLLAR A Demgegenüber stellt die Erfindung eine einfache, leistungsübertragende, nachgiebige und biegsame Querverbindung aus Paaren von für die Schiffsantriebe übliche und in der Praxis bewährte Stirnzahnräder sowie verschiedene Arten von Kupplungen vor. Diese werden auf die Weise angeordnet, dass sie ...
Description
Die Erfindung betrifft den Antrieb von Schiffen oder sonstigen maritimen Objekten,
die mit zwei oder mehreren Schrauben ausgerüstet sind, wobei jede Schraube feste
oder verstellbare Flügel haben kann und unabhängig von der anderen, jeweils von
einer oder mehreren Antriebsmaschinen (Diesel- oder Elektromotor, Dampf- oder
Gasturbine) angetrieben wird.
Antriebsanlagen mit zwei oder sogar mehreren Schrauben haben sich im Laufe der
Zeit für bestimmte Schiffstypen stark durchgesetzt. Diese Schiffstypen sind:
Fahrgastschiffe und Fähren, Roll-on/Roll-off Frachter, Schlepper und Eisbrecher,
Versorger und Forschungsschiffe, Arbeits- und Vergnügungsboote sowie
Binnenschiffe.
Diese Entwicklung hat stattgefunden, weil Zwei- oder Mehrschraubenschiffe wichtige
Vorteile bieten. Zum Beispiel kann man bei einem Zweischraubenschiff, im Falle
einer Beschädigung eines Antriebsmotors oder der Wellenleitung, einschließlich des
Propellers, mit dem anderen Motor die Fahrt bei geringerer Schiffsgeschwindigkeit
fortsetzen. Diese Art von Betriebssicherheit ist allerdings unter Vorbehalt zu
betrachten, denn bei einem Zweischraubenschiff, das nur durch einen Propeller
angetrieben ist, um den Fahrtkurs einhalten zu können, Ruder gelegt werden muss.
Unter solchen Umständen entsteht ein zusätzlicher Fahrtwiderstand durch das
gelegte Ruder und durch den stillliegenden Propeller des Schiffes, was mehr
Antriebsleistung bzw. Brennstoffverbrauch und gleichzeitig schlechtere Steuer
fähigkeit bedeutet. Die beschriebene Antriebsmöglichkeit ist daher nur für
Notsituationen und nicht für den regelmäßigen Betrieb geeignet.
Die Teilung der Antriebsleistung auf zwei Propeller ist ferner zu empfehlen, wenn der
Tiefgang des Schiffes, wie sehr oft in der Schifffahrt, begrenzt ist. Bei einem Schiff
mit nur einem einzigen, statt zwei Propeller und mit begrenztem Durchmesser,
müsste, zur Leistungsaufnahme, der Propeller schnell drehen, stark belastet sein und
deswegen einen niedrigen Wirkungsgrad haben, sowie von schädlichen Kavitations
erscheinungen begleitet sein.
Gegenüber den genannten Vorteilen der Zwei- oder Mehrschraubenschiffe müssen
die, zum Stand der Technik gehörenden, folgende Nachteile bedacht werden:
Die Anschaffungs- sowie Montagekosten der gesamten Antriebsanlage sind
wesentlich höher als die für ein Einschraubenschiff und der Leistungsbedarf, bzw. die
Brennstoffkosten, bei gleicher Fahrtgeschwindigkeit und Tragfähigkeit des Schiffes,
können 10 bis 12% mehr betragen.
Die Antriebsanlagen von Schiffen werden nicht selten nur mit Teillast gefahren, wenn
die Zeitplanung oder die Gegebenheiten der Route dies erfordern. Dieselmotoren,
die meistgebrauchten Antriebsmaschinen in der Schifffahrt, arbeiten bekanntlich bei
Teilauslastung unwirtschaftlich, d. h. mit höherem spezifischem Brennstoffverbrauch
sowie Ruß- und stärkeren Gasemissionen. Im Fall von Zweischraubenschiffen und
der langsamen Fahrt bzw. niedrigem Bedarf an Antriebsleistung, ist die Situation
noch ungünstiger, da die niedrige Leistung auf zwei oder vier Motoren verteilt wird.
Zu dem Stand der Technik der Zwei- und Mehrschraubenschiffe muss außerdem
erwähnt werden, dass im letzten Jahrzehnt eine deutliche Tendenz zu der Wahl von
dieselelektrischen, statt dieselmechanischen Antrieben festzustellen ist.
Die Vorteile eines dieselelektrischen Antriebes sind seit langem bekannt. Die
Erzeugung der Antriebsleistung ist auf mehreren Diesel- oder Turbogeneratoren
verteilt und dadurch ist die Redundanz der Antriebsanlage erhöht. Diese
Leistungserzeuger können beliebig im Schiffskörper angeordnet werden und dadurch
wird wertvoller Raum für die Ladung gewonnen.
Bei Teillast arbeitet nur ein Teil der Dieselgeneratoren und daher sind diese optimal
ausgelastet.
Die großen Nachteile der dieselelektrischen gegenüber den dieselmechanischen
Schiffsantrieben sind bekanntlich die bedeutsam höheren Anschaffungskosten und
der Verlust an Wirkungsgrad, der durch die doppelte Umwandlung von mechanischer
Energie in elektrische und umgekehrt entsteht.
Das zusätzliche Kapital, das für eine dieselelektrische Antriebsanlage, je nach
Schiffstyp und Größe, gebraucht wird, macht 30 bis 50% des Preises der
äquivalenten dieselmechanischen Anlage aus. Der Verlust an Wirkungsgrad eines
dieselelektrischen Schiffsantriebes beträgt, laut Hersteller solcher Anlagen, 6 bis
8%.
Wie wichtig die Redundanz der Antriebsanlagen und die Flexibilität des Betriebes für
die Reedereien sind, erkennt man an der Tatsache dass, ungeachtet der nicht
geringen Kostennachteile, für bestimmte Schiffstypen dieselelektrische Antriebe
bevorzugt werden. Bei der großen Investition die ein Schiff bedeutet und die vielen
Risiken die mit der Schifffahrt verbunden sind, ist diese Haltung des Reeders
durchaus verständlich.
Aus den beschriebenen Überlegungen heraus, hat sich der Erfinder mit der
vorliegenden Erfindung die Aufgabe gestellt, eine Antriebsanlage für Zwei- oder
Mehrschraubenschiffe vorzuschlagen die, die gezeigten Vorteile einer diesel- oder
turboelektrischen Antriebsanlage, d. h. erhöhter Redundanz und Anpassungsfähigkeit
des Schiffsbetriebes, so weit es möglich ist, aufweist, jedoch kostengünstig in der
Anschaffung und ohne nennenswerte Wirkunsgradverluste in der Leistungs
übertragung dies erreicht.
Der Weg führte zu der preisgünstigeren, dieselmechanischen Schiffsantriebsanlage
zurück, aber dem Zweck entsprechend angepaßt.
Angenommen wird dabei dass, wie allgemein üblich, bei den genannten Schiffstypen
Viertaktmotoren mit Untersetzungsgetrieben zur Anwendung kommen. Bei einem
mit einer dieselmechanischen Anlage ausgerüsteten Zweischraubenschiff werden
bekanntlich die Schiffspropeller unabhängig voneinander jeweils durch ein oder zwei
Dieselmotoren über Kupplungen und durch ein einfaches bzw. doppeltes
Untersetzungsgetriebe sowie einer Propellerwelle, angetrieben.
Wenn es gelingt, eine leistungsübertragende, nachgiebeige und biegsame
Querverbindung zwischen den Wellenleitungen eines Zweischraubenschiffes zu
installieren, dann wäre das Problem gelöst.
Im Falle eines Betriebsausfalles oder während der Wartungszeit eines der beiden
Motoren, könnte die Leistung des anderen Motors, unter Einbeziehung der
Querverbindung auf beide Propeller verteilt werden und dadurch wird die Redundanz
der Anlage erhöht.
Auch sonst, unter normalen Arbeitsbedingungen, bei langsam fahrendem Schiff, mit
Teillast der Antriebsanlage, könnte dann nur ein Dieselmotor in Betrieb bleiben und
der andere stillgelegt werden. Bekanntermaßen arbeitet ein Dieselmotor optimal und
wirtschaftlich bei 85 bis 90% der nominellen Last und nicht bei der Hälfte. Bedingung
dafür ist, dass die Schiffspropeller verstellbare Flügel haben oder, dass das
Untersetzungsgetriebe mit zwei Stufen arbeiten kann. Propeller mit festen Flügeln,
die für den Zweimotoren-Betrieb optimal ausgelegt sind, können naturgemäß nicht die
volle Leistung nur eines der beiden Motoren aufnehmen.
Bereits in der Vergangenheit wurden für Querverbindungen Vorschläge gemacht
(siehe Referenzen 1 bis 6 in der Liste mit Literaturhinweisen). Den Ref. 1 bis 4
zufolge, sind beide Wellenleitungen eines Zweischraubenschiffes mit Hilfe von
Winkelgetrieben und einer in Querschiffsrichtung angeordneten Welle kraftmässig
verbunden. Solche Vorschläge konnten sich in der Schifffahrt jedoch nicht
durchsetzen. Der Grund dafür ist, dass Winkelgetriebe Kegelräder benötigen, die
anspruchsvoller als Stirnräder in der Herstellung und im Betrieb sind. Darüber
hinaus, mit den zur Herstellung von Kegelräder für Winkelgetriebe zur Verfügung
stehenden Werkzeugmaschinen, ist die zu übertragende Leistung je Getriebeeinheit
auf 7000-8000 kW begrenzt. Diese Begrenzung steht im direkten Widerspruch zu
dem Trend zu höheren Fahrtgeschwindigkeiten von Schiffen, die stets höhere
Antriebsleistungen erfordern. Dieser Trend ist insbesondere bei Fährschiffen und
Marinefahrzeugen zu beobachten.
Außerdem, wie bereits darauf hingewiesen wurde, ist die Schifffahrt mit großen
Investitionen und Risiken verbunden. Aus diesem Grund verhalten sich die Reeder
im allgemeinen zurückhaltend gegenüber unerprobter komplizierter technischer
Neuerungen.
Vorschläge für leistungsübertragende Querverbindungen zwischen den Wellen
leitungen von Zweischraubenschiffen, mit Hilfe von einer oder zwei strengen von
ineinander greifenden Stirnrädern gab es in der Vergangenheit auch (Ref. 5 und 6).
Sie waren jedoch von Anfang an zum Misserfolg verurteilt weil sie entscheidende
Gegebenheiten des Schiffsbetriebs nicht oder zu wenig beachtet haben.
Zum Beispiel, ein wichtiges Problem im Zusammenhang mit den kraftmässigen
Querverbindungen kann vorkommen, wenn ein Zwei- oder Mehrschraubenschiff
während der Fahrt eine plötzliche, starke Kursänderung vornehmen muss, was in der
Praxis durchaus geschiet. Bei einer starken Fahrtkurve wirken verschiedene
Zuströmungen und Eintrittgeschwindigkeiten des Wassers unterschiedlich auf die
beiden Propeller aus. Die Propellerdrehzahlen und -belastungen ändern sich
dementsprechend und werden ungleich. Es muss deswegen eine technische
Vorrichtung vorgesehen werden die, wie das Differential bei den Autos, diese
Erscheinung kompensiert.
Darüber hinaus, ist es nicht ungewöhnlich, dass ein Schiff auf höher See mit
schlechtem Wetter und starken Seegang konfrontiert wird. Es entstehen plötzlich
große Kräfte bzw. Drehmomentschwankungen, ungleich auf den beiden Propellern
eines Zweischraubenschiffes verteilt. Durch schräg zu dem Kurs des Schiffes
kommenden Wellen wird die Situation noch schwieriger.
In den bis jetzt bekannten Vorschlägen für leistungsübertragenden Querver
bindungen, mit Stirnrädern aufgebaut, sind diese entweder steif konzipiert (Ref. 6)
oder bedürfen Verstellpropellern und komplizierte Vorrichtungen um mittels Änderung
der Propellersteigung einen Ausgleich anzustreben (Ref. 1 bis 5). Dabei muss
bedacht werden, dass steife Verbindungen unzulässige Spannungen verursachen
und somit zu Schäden oder sogar Brüchen führen können. Ferner, dass die Flügel
eines Verstellpropellers und die mitbewegten Wassermengen, sowie die
Vorrichtungen für die Steigungsänderung ihre eigene Trägheitsmomente haben. Ein
Verstellpropeller kann daher auf kurzfristige Veränderungen der Umgebung oder
plötzlich antretende Kräfte nicht schnell genug reagieren. Es sind Fälle bekannt, von
Schiffen, die mit Verstellpropellern ausgerüstet waren und trotzdem im Seegang
schwere Schäden in der Wellenleitungen und in den Getrieben erfahren haben.
Man kann also zu dem Schluss kommen, dass die bekannten, in der Vergangenheit
gemachten Vorschläge für Querverbindungen zwischen den Wellenleitungen eines
Zwei- oder Mehrschraubenschiffes keine richtige oder ausreichende Antwort oder
Lösung zu den oben aufgeführten Fahrtprobleme gebracht haben.
Mit der vorliegenden Erfindung hat sich der Erfinder die Aufgabe gestellt, eine
Antriebsanlage für Zwei- oder Mehrschraubenschiffe zu gestalten, die ausschließlich
aus kostengünstigen Komponenten besteht, mit denen die Reeder vertraut und die in
Schiffen üblich sind. Eine leistungsübertragende Querverbindung wird hier auch
angestrebt, jedoch eine, die die gezeigte Hindernisse der bis jetzt bekannten
Vorschläge überwinden sollte.
Bei der Antriebsanlage, laut Erfindung, sollten die guten Eigenschaften von Zwei-
oder Mehrschraubenschiffen beibehalten werden und, darüber hinaus, sollten die
gegenwärtigen geschätzten Vorteile der dieselelektrischen Anlagen -d. h. erhöhte
Redundanz und optimaler Betrieb der Leistungserzeuger- in Anspruch genommen
werden. Außerdem sollte die Antriebsanlage laut Erfindung kostengünstig und
energiesparend sein.
Anhand eines Zweischraubenschiffes als Ausführungsbeispiel und mit Hilfe der hier
folgenden kurzen Beschreibung, sowie der beiliegenden zwei Zeichnungen, sollte hier
die Erfindung weiter erläutert werden. Hier weiter versteht man unter dem Begriff
"dieselmechanisch" die Leistungserzeugung mit Hilfe von Dieselmotoren. Das Prinzip
und die Patentansprüche der Erfindung bleiben allerdings gültig, auch wenn statt
Dieselmotoren Gasturbinen oder andere Energieerzeuger verwendet werden.
Eine Querverbindung, bestehend aus zwei oder mehreren Stirnrädern (1), in einem
Gehäuse (2) untergebracht, wird aufgebaut und zwischen den zwei Wellenleitungen
des Schiffes angeordnet, wie in den Fig. 1 gezeigt wird.
Die Wellenleitung eines Schiffes wird normalerweise, wie aus Fig. 1 ersichtlich, aus
einem Viertaktmotor (3) gebildet, der über eine Schaltkupplung (4) und ein einfaches
Untersetzungsgetriebe (5) mittels einer Welle (6) den Propeller (7) antreibt, siehe
auch Ref. 7 und 8.
Das einfache Untersetzungsgetriebe (5) hat in der Regel ein großes Stirnrad (8) auf
der Abtriebs-(Propeller-)seite und ein kleines Stirnrad (9), auch Ritzel gennant, auf
der Antriebs-(Motor-)seite.
Ein Zweischraubenschiff kann auch mit vier Antriebsmotoren ausgestattet sein, wobei
dann, paarweise, jeweils zwei auf einen Propeller wirken. Das Getriebe hat dann
zwei Eingänge und einen Ausgang. Es handelt sich um ein s. g. Doppelgetriebe oder
Sammelgetriebe (siehe Ref. 7).
Sowohl das einfache (5) als auch das doppelte Untersetzungsgetriebe erhalten, laut
Erfindung, beim Großrad (8) auf der Austrittseite noch ein zusätzliches Stirnrad (10),
das in das Großrad (8) greift und kleiner im Durchmesser als dieses ist.
Jedes Stirnrad (10) ist koaxial mit dem äußersten Stirnrad (1) das auf der Seite des
entsprechenden Untersetzungsgetriebes (5) in der Querverbindung (2) liegt.
Das genannte zusätzliche Stirnrad (10) des Untersetzungsgetriebes (5) ist mit dem
äußeren Stirnrad (1) der Querverbindung (2) jeweils mittels einer biegeelastischen
drehsteifen Kupplung (12) verbunden. Diese Kupplung (12) übernimmt geringfügige
Achsversetzungen und Winkeländerungen in der Achse (siehe Ref. 8).
Auf einer der beiden kurzen Wellen, die das zusätzliche Stirnrad (10) des Unter
setzungsgetriebes (5) mit dem (äußeren) Stirnrad (1) der leistungsübertragenden,
nachgiebiegen und biegsamen Querverbindung (2) bindet, wird laut Erfindung eine
s. g. Schlupfkupplung (12) eingebaut, wie in Fig. 1 gezeigt. Diese kann eine
Flüssigkeitskupplung oder eine elektrische Kupplung sein, die mit einem Schlupf zum
Ausgleich von unterschiedlichen Drehzahlen und damit Belastungen der
Propellerwellen und zur Dämpfung von Drehmomentschwankungen arbeitet. Damit
wird die gewünschte Nachgiebigkeit in der Leistungsübertragung erreicht. Diese
Nachgiebigkeit macht die Anlage auch für Schiffe, deren Propeller feste Flügel haben,
geeignet. Es gibt gegenwärtig viele Schiffe mit Festpropellern, insbesondere kleine
Fahrzeuge.
Mit der Schlupfkupplung kann, je nach Bedarf, die Leistungsübertragung auch
unterbrochen werden.
Der Rumpf eines Schiffes wird gewöhnlich schmäler, je näher man zu den Propellern
kommt. Um zu bewirken, dass das Gehäuse (2) der leistungsübertragenden,
nachgiebigen und biegsamen Querverbindungen ausreichenden Platz im Hinterschiff
hat, besteht noch die Möglichkeit, die Schlupfkupplung (11) auf der Propellerseite der
Gehäuses (2) der Querverbindung, mit Hilfe eine Hohlwelle (Quillshaft-Anordung),
wie in Fig. 2 gezeigt ist, zu montieren.
Die Vorteile der Antriebsanlage laut Erfindung liegen damit in ihrer erhöhten
Redundanz und in der Fähigkeit, den verschiedenen äußeren Betriebszuständen
eines Schiffes angepasst werden zu können.
Ähnlich wie bei dieselelektrisch angetriebenen Zwei- oder Mehrschraubenschiffen,
kann das Schiff unter normalen Bedingungen seine Reise fortsetzen, wenn eine der
Antriebsmaschinen ausfällt oder aus bestimmten Gründen, wie z. B. Wartung,
abgeschaltet werden muss. Wegen des exponentiellen Verlaufs der Funktion, die die
Schiffsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der dafür notwendigen Antriebsleistung
darstellt, erreicht ein Zweischraubenschiff mit nur der Hälfte der nominellen
Antriebsleistung ca. 80% der Fahrgeschwindigkeit, die das Schiff mit voller Leistung
erzielen würde.
Im Falle einer langsamen Fahrt reicht es aus, wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, wenn
nur einer der beiden Motoren (3) gleichzeitig die beiden Propeller (7) antreibt und
dann, wegen der besseren Auslastung des Motors, wird der Betrieb wirtschaftlich
und nur von - wenn überhaupt - geringem Ruß oder sonstigen Emissionen begleitet.
Diese Vorteile können, laut Erfindung, tatsächlich kostengünstig in der Anschaffung
und ohne oder nur mit sehr geringen Wirkungsgradverlusten zwischen den
Stirnrädern (1) erzielt werden. Die bis zum jetzigen Zeitpunkt, in der Verwirklichung
von Querverbindungen zwischen den Wellenleitungen von Zwei- oder Mehr
schraubenschiffen, im Wege stehenden Hindernisse sind beseitigt worden. Die
benötigte Komponente der Antriebsanlage sind konventionell, relativ einfach in der
Herstellung und bei einem unvorhergesehenen Bedarfsfall leicht ersetzbar.
Der Abstand zwischen den Wellenleitungen eines Zwei- oder Mehrschraubenschiffes
hängt von den für die Inspektion und Wartung notwendigen minimalen Abstand
zwischen den Leistungserzeugern (Dieselmotor oder Gasturbine) ab. Eine von dem
Erfinder weltweit bei den Herstellern von Dieselmotoren durchgeführte Umfrage hat
ergeben, dass der minimale Achsenabstand zwischen zwei gleichen Viertaktmotoren,
je nach Fabrikat und Leistung, zwischen 2,0 und 4,0 m liegt, wobei der am meisten
vorkommende Bereich 2,5 bis 3,5 m beträgt. Weil aus diesem Abstand noch zwei
Mal der Radius des Großrades (8) des Untersetzungsgetriebes abgezogen werden
kann, verbleibt für die Querverbindung eine relativ kurze Länge, die mit nur zwei oder
vier Stirnrädern überbrückt werden kann.
Die Stirnräder (1) in dem Querverbindungsgehäuse (2) drehen relativ schnell und
sind dadurch klein und kostengünstig in der Herstellung. Zum Beispiel, wenn der
Antriebsmotor (3) bei der Vollfast mit 500 1/min und der Propeller (7) mit 100 1/min
drehen, könnte die Drehzahl der leistungsübertragenden, nachgiebigen und
biegsamen Querverbindung mit rund 1000 1/min gewählt werden. Die Stirnräder (1)
sind leicht begehbar in dem Gehäuse (2) und der Gedanke, diese Stirnräder (1)
gleich zu gestalten und ein Stück davon als Reserve an Bord mitzunehmen, ähnlich
wie mit den Schiffspropellern gehandelt wird, kann nützlich sein und ist nicht
praxisfremd.
Außerdem der Schub, der von einem Propeller erzeugt wird, ist bekanntlich nicht
absolut konzentrisch sondern geringfügig versetzt. Um mit den zwei Propellern beim
Manövrieren den größtmöglichen Hebelarm zu bekommen, müssen die Propeller
einen entgegengesetzten Drehsinn haben. Bei den Festpropellern sollte die
Drehrichtung von Mitte unten nach oben außen gerichtet sein und bei den
Verstellpropellern umgekehrt. Durch die ausschließlich paarweise Anordnung von
Stirnrädern (1) in dem Querverbindungsgehäuse (2) kann diese Forderung erfüllt
werden.
Die Antriebsanlage, laut Erfindung, mit getrennten Gehäusen für die
Untersetzungsgetriebe (5) und die leistungsübertragende, nachgiebeige und
biegsame Querverbindung (2), bei der die Wellen zwischen den Gehäusen mit
biegeelastischen dresteifen Kupplungen (12) ausgerüstet sind, hält Rechnung mit den
Verformungen, die als elastisch bekannten Stahlkonstruktion eines Schiffes in
Seegang oder unter stets wechselnden Traglasten aufweist.
Damit wird auch die angekündigte Biegsamkeit der Querverbindung realisiert. Die
Drehsteifigkeit der beiden biegeelastischen Kupplungen (12) wir in erste Instanz
empfohlen, um mit einem optimalen Betrieb der Schlupfkupplung (11) nicht zu
interferieren. Drehschwingungsrechnungen müssen ohnehin, wie üblich im Schiffbau,
für die ganze Anlage durchgeführt werden.
Kostengünstige, redundante und energiesparende Anlage für die Leistungsüber
tragung beim Antrieb von Schiffen und sonstigen maritimen Objekten
1. Patentschrift DE 36 17 425 C2, Anmeldetag
23.5.86
,
"Schiffsantriebsanlage mit Verstellpropellern
2. Patentschrift DE 36 19 545 C2, Anmeldetag
2. Patentschrift DE 36 19 545 C2, Anmeldetag
13.6.86
,
"Schiffsantriebsanlage mit Verstellpropellern".
3. Patentschrift DE 36 23 980 C2, Anmeldetag
3. Patentschrift DE 36 23 980 C2, Anmeldetag
16.7.86
,
"Schiffsantriebsanlage mit Verstellpropellern".
4. Patentschrift CH-379 313, Anmeldetag
4. Patentschrift CH-379 313, Anmeldetag
4.6.60
,
"Getriebeanlage für ein Zweischraubenschiff".
5. Patentspecification GB 11 20 941, Anmeldetag
5. Patentspecification GB 11 20 941, Anmeldetag
8.4.64
,
"Improvements in and relating to Propulsion Units for Ships".
6. Auslegeschrift DE 28 50 693 (Aktenzeichen P 28 50 963.9-22), Anmeldetag
6. Auslegeschrift DE 28 50 693 (Aktenzeichen P 28 50 963.9-22), Anmeldetag
24.11.70
, "Antriebsanlage für Schiffe".
7. DE-B.: C. Gallin, H. Hiersig, O. Heiderich "Ships & their Propulsion Systems" Lohmann & Stolterfoht GmbH, Witten ISBN 3-9800624-0-6 Seiten 392 bis 400
8. Wie
7. DE-B.: C. Gallin, H. Hiersig, O. Heiderich "Ships & their Propulsion Systems" Lohmann & Stolterfoht GmbH, Witten ISBN 3-9800624-0-6 Seiten 392 bis 400
8. Wie
4
., Seiten 386 bis 390
Claims (11)
1. Kostengünstige, redundante und energiesparende Anlage für die Leistungs
übertragung beim Antrieb von Schiffen oder sonstigen maritimen Objekten,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwei oder mehrere Wellenleitungen eines Zwei- oder Mehrschrauben
schiffes ausschließlich mit Hilfe von den bei den Schiffsantrieben üblichen
Komponenten [Stirnräder (1), sowie Kupplungen (11) und (12)], eine in der
Leistungsübertragung nachgiebige und in der Anordnung biegsame Querver
bindung gebildet wird.
2. Kostengünstige, redundante und energiesparende Anlage für die Leistungs
übertragung laut Patentanspruch 1.,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Stirnräder (1) der leistungsübertragenden, nachgiebigen und biegsamen
Querverbindung parallel zu den Großrädern (8) der Untersetzungsgetriebe (5) in
einem zentralen Gehäuse (2) untergebracht sind und dass das Gehäuse (2) der
Querverbindung, zwischen den Wellenleitungen angeordnet und an die
vorhandenen Querabstände angepasst wird.
3. Kostengünstige, redundante und energiesparende Anlage für die
Leistungsübertragung laut Patentanspruch 1.,
dadurch gekennzeichnet,
dass jedes äußere Stirnrad (1) der leistungsübertragenden, nachgiebigen und
biegsamen Querverbindung zwischen den Wellenleitungen, mit einem Stirnrad
(10), das an das Großrad (8) des Untersetzungsgetriebes angreift, koaxial auf der
selben Welle angeordnet ist.
4. Kostengünstige, redundante und energiesparende Anlage für die
Leistungsübertragung laut Patentanspruch 1.,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Stirnräder (1) der leistungsübertragenden, nachgiebigen und biegsamen
Querverbindung zwischen den Wellenleitungen und die dazugehörigen
Kupplungen (11) und (12) schnelldrehend sein können und daher kostengünstig
sind.
5. Kostengünstige, redundante und energiesparende Anlage für die
Leistungsübertragung laut Patentanspruch 1.,
dadurch gekennzeichnet,
dass die leistungsübertragenden, nachgiebigen und biegsamen Querver
bindungen (2) zwischen den Wellenleitungen zwei oder mehrere Paare von
ineinandergreifenden Stirnrädern (1) beinhaltet, wodurch die äußeren, an beiden
Enden der Querverbindung liegenden Stirnräder (1) und damit auch die
Wellenleitungen mit den Propellern den Erfordernissen der Schiffshydrodynamik
und der Steuerfähigkeit des Schiffes entsprechend, in entgegengesetzten Dreh
sinn drehen.
6. Kostengünstige, redundante und energiesparende Anlage für die Leistungs
übertragung laut Patentanspruch 1.,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen dem Gehäuse (2), der leistungsübertragenden, nachgiebigen und
biegsamen Querverbindung und dem Gehäuse (5) des Untersetzungsgetriebes
jeweils biegeelastische drehsteife Kupplungen (12), zur Kompensation von
geringen axialen oder lateralen Achsversetzungen sowie Winkeländerungen,
angeordnet werden.
7. Kostengünstige, redundante und energiesparende Anlage für die Leistungs
übertragung laut Patentanspruch 1.,
dadurch gekennzeichnet,
dass in der der leistungsübertragenden, nachgiebigen und biegsamen
Querverbindung Verbindung zwischen den Wellenleitungen eine Schlupfkupplung
(12), d. h. eine Flüssigkeitskupplung oder eine elektrische Kupplung, zum
Ausgleich von Drehzahlschwankungen und damit von unterschiedlichen
Belastungen der Propellerwellen, sowie zur Dämpfung von Drehmoment
schwingungen eingebaut wird, wobei mit der Schlupfkupplung die Leistungs
übertragung, je nach Bedarf, auch unterbrochen werden kann.
8. Kostengünstige, redundante und energiesparende Anlage für die Leistungs
übertragung laut Patentanspruch 1.,
dadurch gekennzeichnet,
dass alternativerweise, die Schlupfkupplung (12) raumsparend, nicht zwischen
dem Gehäuse (2) der leistungsübertragenden, nachgiebigen und biegsamen
Querverbindung und den Gehäuse (5) eines Untersetzungsgetriebes angeordnet
wird, sondern an der Propellerseite des Querverdindungsgehäuses (2) mit Hilfe
eine Hohlwelle (Quillshaft), wie in Fig. 2 gezeigt montiert wird.
9. Kostengünstige, redundante und energiesparende Anlage für die Leistungs
übertragung laut Patentanspruch 1.,
dadurch gekennzeichnet,
dass die übliche Anordnung der Wellenleitungen und deren Komponenten
(Antriebsmotor oder -turbine, Kupplung, Untersetzungsgetriebe, Propellerwelle
und Propeller), mit Ausnahme der zuzätzlichen Stirnrädern (10) zu den
Großrädern (8) der Untersetzungsgetrieben (5), unangetastet bleibt.
10. Kostengünstige, redundante und energiesparende Anlage für die Leistungs
übertragung laut Patentanspruch 1.,
dadurch gekennzeichnet,
dass auch mehr als zwei Antriebsmotoren (3), z. B. vier, paarweise und mit Hilfe
jeweils eines Sammelgetriebes, jedoch nur mit einer leistungsübertragenden,
nachgiebigen und biegsamen Querverbindung laut der Erfindung, zur Anwendung
kommen können.
11. Kostengünstige, redundante und energiesparende Anlage für die Leistungs
übertragung laut Patentanspruch 1.,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Propeller (7) nicht nur mit verstellbaren sondern auch mit
kostengünstigen festen Flügeln ausgestattet werden können, wobei in dem
zweiten Fall die Untersetzungsgetriebe (5) zweistufig, d. h. jeweils zwei
Ausgangsdrehzahlen haben sollten.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000100667 DE10000667A1 (de) | 2000-01-11 | 2000-01-11 | Kostengünstige, redundante und energiesparende Anlage für die Leistungsübertragung beim Antrieb von Schiffen und sonstigen maritimen Objekten |
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DE2000100667 DE10000667A1 (de) | 2000-01-11 | 2000-01-11 | Kostengünstige, redundante und energiesparende Anlage für die Leistungsübertragung beim Antrieb von Schiffen und sonstigen maritimen Objekten |
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DE10000667A1 true DE10000667A1 (de) | 2001-07-12 |
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ID=7627077
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2000100667 Withdrawn DE10000667A1 (de) | 2000-01-11 | 2000-01-11 | Kostengünstige, redundante und energiesparende Anlage für die Leistungsübertragung beim Antrieb von Schiffen und sonstigen maritimen Objekten |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10000667A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2499726C2 (ru) * | 2008-11-18 | 2013-11-27 | ОАО "Центральное конструкторское бюро по судам на подводных крыльях им. Р.Е. Алексеева" | Скоростное судно с двумя режимами движения |
US10273019B2 (en) * | 2017-03-06 | 2019-04-30 | Rolls-Royce Corporation | Distributed propulsion system power unit control |
-
2000
- 2000-01-11 DE DE2000100667 patent/DE10000667A1/de not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2499726C2 (ru) * | 2008-11-18 | 2013-11-27 | ОАО "Центральное конструкторское бюро по судам на подводных крыльях им. Р.Е. Алексеева" | Скоростное судно с двумя режимами движения |
US10273019B2 (en) * | 2017-03-06 | 2019-04-30 | Rolls-Royce Corporation | Distributed propulsion system power unit control |
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