DE10020434A1 - Schiffantriebsanlage für sicheren, wirkungsvollen und anpassungsfähigen Betrieb - Google Patents

Abstract

Trotz vielseitiger, technischer Fortschritte passieren noch immer Schiffsunfälle mit Verlust von Menschenleben, Schiff und Ladung sowei schweren Schäden an der Umwelt als Folge. Dabei kann ein Schiff nur mit Hilfe seiner Antriebsanlage stoppen, somit ist diese ausschlaggebend für seine Fahrsicherheit. DOLLAR A Aber auch aufgrund der Wirtschaftlichkeit werden an die Antriebsanlage eines Schiffes harte Anforderungen gestellt. Aus Konkurrenzgründen müssen Handelsschiffe stets höhere Dienstgeschwindigkeiten aufweisen bzw. über mehr Antriebsleistung verfügen. Dies betrifft nicht nur neue, sondern auch bereits gebaute Schiffe. DOLLAR A In einer Antriebsanlage laut Erfindung übernimmt eine dynamische Kupplung, zentral angeordnet, wichtige Aufgaben. DOLLAR A Hydrodynamische Kupplungen werden bei Straßen- und Schienenfahrzeugen sowie Industrieanlagen sehr oft verwendet. In Handelsschiffen jedoch werden sie nur für Hilfsmaschinen vorgesehen und - mit seltenen Ausnahmen - für den Hauptantrieb. Die Ursachen dafür sind in einer gewissen Inkompatibilität der Drehzahl-Leistungs-Verhältnisse einer hydrodynamischen Kupplung und denen eines Hauptantriebes von gängigen Handelsschiffen und vielleicht auch in einer bereits vorgefassten, allgemeinen Meinung in der Schiffbauwelt zu suchen. DOLLAR A In der Antriebsanlage laut der vorliegenden Erfindung werden die Drehzahlunterschiede ausgeglichen und die Anlage selbst durch die hydrodynamische Kupplung in zwei Hauptgruppen von Komponenten geteilt: die der Energieerzeuger ...

Description

Ungeachtet des technischen Fortschrittes auf vielen Gebieten, finden noch immer Schiffsunfälle statt, bei denen Menschenleben, wertvolle Schiffe und Ladungen verlo­ ren gehen und die Umwelt schwer geschädigt wird. Die Medien berichten oft darüber, die öffentliche Meinung ist wach geworden und die Behörden und Regierungen be­ mühen sich, geeignete Maßnahmen zu ergreifen.

Nach dem heutigen Stand der Technik verfügt ein Schiff über nichts anderes als sei­ ne Antriebsanlage, um im Notfall einen Bremsvorgang einzuleiten und auszuführen. Die Sicherheit eines Schiffes im Kollisionsfall hängt daher stark von der Zuverlässig­ keit und Wirkungsweise seiner Antriebsanlage ab. Dazu kommt, dass ein Schiff ohne Antrieb kann in den meisten Fällen auch nicht steuern, weil dadurch ein Ruder wir­ kungslos wird.

Aber auch von dem Standpunkt der Wirtschaftlichkeit muss die Antriebsanlage eines Schiffes immer verfügbar und anpassungsfähig sein.

Zum Beispiel die aus Konkurrenzgründen entstehende Forderung des Marktes nach stets höheren Dienstgeschwindigkeiten von Fracht- und Fährschiffen ist ein anderes Problem in der Schifffahrt. Ein Reeder, der ein relativ neues Schiff besitzt und be­ treibt muss unter Umständen nach relativ kurzer Zeit feststellen, dass sein Schiff den Marktanforderungen nicht mehr entspricht. Die Antriebsanlage sollte dementspre­ chend umgebaut werden, um mehr Leistung abzugeben, was bei einem bereits exis­ tierenden Schiff nicht immer leicht durchzuführen ist.

Mit der vorliegenden Erfindung hat sich der Erfinder die Aufgabe gestellt, einen Bei­ trag zur Erhöhung der Sicherheit und der betrieblichen Anpassungsfähigkeit eines Schiffes zu leisten.

Das technische Gebiet, zu dem die Erfindung gehört, ist also der Antrieb von Schif­ fen. Es betrifft im Besonderen Ein- oder Mehrschraubenschiffe.

Bekanntlich ist der Dieselmotor die wirtschaftlichste Maschine überhaupt und daher werden die Antriebsanlagen von Handelsschiffen in der Regel mit derartigen Motoren ausgerüstet. Dieselmotoren können Zwei- oder Viertakter sein.

Die gegenwärtigen Zweitakt-Motoren für die Schifffahrt drehen langsam, 60 bis 150 1/min., sind daher groß und schwer; sie treiben in der Regel jeweils direkt einen Schiffspro­ peller an. Diese Antriebsart wird für fast alle großen Rohöltanker und Massengut­ schiffe gewählt.

Die Viertakt-Motoren wiederum, die für den Antrieb von Handelsschiffen gegenwärtig Anwendung finden, sind die sogenannten "mittelschnellen Läufer", die Nenndrehzah­ len im Bereich von 300 bis 900 1/min., und zwar oft gegenwärtig zwischen 500 und 750 1/min. haben. Sie treiben über elastische Kupplungen und Untersetzungsgetriebe jeweils einen Schiffspropeller im Bereich von 90 bis 150 1/min. an. Kleinere und mittelgroße Schiffe werden mit solchen Antriebsanlagen vorgese­ hen, darunter z. B. auch Produkten-, Chemikalien- und LPG-Tanker, d. h. Fahrzeuge, die für Mensch und Umwelt gefährliche Ladung befördern.

Schließlich werden auch schnell laufende, leichte Viertakt-Dieselmotoren mit Dreh­ zahlen von 1200 bis 2200 1/min. in der Schifffahrt gebraucht, insbesondere für Schiffe, bei denen das Gewicht eine sehr große Rolle spielt, wie das z. B. bei sehr schnellen Fähren, Marineschiffen, Jachten etc. der Fall ist.

Die vorliegende Erfindung ist für die Kategorie der Schiffantriebsanlagen, die mit mit­ telschnellen Dieselmotoren ausgerüstet sind, bestimmt. Ausnahmen für die anderen Kategorien von Antriebsanlagen sind jedoch nicht ausgeschlossen.

Ein Schiff benötigt je nach Größe und Völligkeitsgrad seines Unterwasserrumpfes sowie nach der Leistung seiner Antriebsanlage, zwischen dem Voll-Zurück-("Crash Stop Astern")-Befehl und dem Stillstand einen Bremsweg von ca. 3 bis 8mal seiner Länge.

Da die Länge von gewöhnlichen, mittelgroßen Frachtschiffen wie z. B. Produkten-, Chemikalien- oder LPG-Tankern zwischen 150 und 200 m oder mehr beträgt, es ist leider festzustellen, dass der Bremsweg derartiger Schiffe zwischen rund 0,5 und 1,5 km erreicht und somit im Falle der Kollisionsgefahr sehr "kritisch" sein kann.

Die Bremszeit für das gleiche Manöver und genannte Schiffstypen und -größen vari­ iert zwischen ca. 4 und 6 Minuten.

Dem gegenwärtigen Stand der Technik gehören die folgenden drei Typen von Schiffsantriebsanlagen mit mittelschnell laufenden Dieselmotoren:

• 1. Anlage bestehend aus einem oder mehreren nicht-umsteuerbaren Motoren, die - über Kupplungen und Getriebe - einen Schiffspropeller mit verstellbaren Flügeln, sogenannte "Verstellpropeller" antreiben.
• 2. Anlage mit einem oder mehreren steuerbaren Motoren, die - über Kupplungen und Getriebe - auf einen Schiffspropeller mit festen Flügeln sogenannte "Fest­ propeller" wirken.
• 3. Anlage mit einem oder mehreren nicht-umsteuerbaren Motoren und einem Fest­ propeller, der allerdings über Wendegetriebe angetrieben wird.

Zu 1.: Die Anlagen mit nicht-umsteuerbaren Motoren und Verstellpropellern können das Schiff durch Zurücknahme und Umkehrung der Propellersteigung bremsen, wo­ bei der Antriebsmotor seine Drehzahl bzw. kinetische Energie beibehält.

Derartige Antriebsanlagen werden sehr oft gebaut, obwohl sie nicht billig und ziem­ lich kompliziert sind.

Abgesehen davon ist bekanntlich die Schubkraft, die von einem Verstellpropeller rückwärts erzeugt wird, nur ein Bruchteil des normalen Vorwärtsschubes, da die Flü­ gelprofile nicht für rückwärts sondern für die Vorwärts-Richtung entworfen und opti­ miert sind. Daher zieht sich der Bremsvorgang eines Schiffes mit Verstellpropeller auch in die Länge.

Bei bestimmten Schiffstypen, wie z. B. Fischereifahrzeuge, die mit Propellerdüsen zur Erhöhung der Zugkraft für das Schleppnetz ausgerüstet werden, sind Verstell­ propeller weniger beliebt. Für den Fall, dass sich das Netz zwischen Propeller und Düse verfängt, kann man die Drehrichtung des Propellers nicht umkehren, um das Problem auf diese Weise zu lösen. Das Gleiche gilt auch für Eisbrecher, wenn der Propeller im Eis blockiert ist.

Zu 2.: Die Antriebsanlagen von Schiffen mit Festpropellern und umsteuerbaren Moto­ ren sind robuster gegenüber äußeren Einflüssen, einfach und preiswert. Ein großer Nachteil dieser ist, dass der Bremsvorgang relativ viel Zeit und eine lange Brems­ strecke des Schiffes benötigt. Nach dem Voll-Zurück(Crash Stop Astern)-Befehl muss erst der Antriebsmotor durch Unterbrechung der Treibstoffzufuhr zum Stillstand gebracht werden. In dieser Zeit fährt das Schiff weiter und das am Propeller und dem Schiffsrumpf entlangkommende Wasser bewirkt, wie bei einer Wassermühle, dass sich der Schiffspropeller in der gleichen Drehrichtung weiterdreht. Dagegen wirken nur die Masseträgheitsmomente des Motors und die Druckluft in den Zylindern, wenn der bereits umgesteuerte Motor gestartet wird. Es muss also abgewartet werden, bis mit langsam abnehmender Schiffsgeschwindigkeit, der Schiffspropeller langsamer dreht und ein gewisses Gleichgewicht entstehen kann. Erst dann darf die Motordreh­ zahl mit Hilfe der Treibstoffzufuhr vorsichtig erhöht werden.

Paradoxerweise, mit dem technischen Fortschritt, d. h. durch hoch aufgeladene Die­ selmotoren mit kleinen, eigenen Masseträgheitsmomenten und Kolbenflächen einer­ seits und immer größer werdenden Schiffen andererseits, wird die benötigte Zeit für die Umkehrung des Schiffspropellers länger und kritischer.

Es sind Fälle von neuen, modernen Schiffen bekannt, die mit derartigen Antriebsan­ lagen ausgerüstet, bei der Probefahrt gar nicht einigermaßen zufriedenstellend bremsen konnten. Unter großem Kostenaufwand müsste dann die Antriebsanlage gewechselt werden. Hauptsächlich bei diesem Bremsproblem greift die vorliegende Erfindung ein und bietet nebenbei auch andere betriebliche Vorteile.

Zu 3.: Schließlich wären noch die Antriebsanlagen mit Festpropellern und Wendege­ trieben zu nennen. Die Wendegetriebe sind jedoch relativ kompliziert und teuer. Die benötigten Kupplungen - sogenannte "Lamellenkupplungen" - sind dem Verschleiß unterworfen und mit dem Problem der Abfuhr der Wärme, die beim Bremsvorgang des Schiffes oder bei häufigem Manövrieren in den Kupplungen entsteht, konfron­ tiert.

Dieses Problem dürfte auch der Grund sein, warum Wendegetriebe hauptsächlich auf kleinen Schiffen Anwendung finden und die zu übertragende Leistung kaum mehr als 5 MW beträgt.

Aus den beschriebenen Überlegungen heraus hat sich der Erfinder mit der vorlie­ genden Erfindung die Aufgabe gestellt, eine Antriebsanlage mit wirkungsvoller Bremswirkung des Schiffes vorzuschlagen, die die gezeigten Vorteile einer Schiffan­ triebsanlage mit Festpropellern, d. h. mit einfacher sowie robuster Bauweise verei­ nigt. Außerdem sollte die Antriebsanlage - soweit wie nur möglich - unempfindlich sein gegenüber Einwirkungen von außen sowie gegen durch Seegang entstehende Kräfte, die vom Propeller aus in die Anlage als Drehmomentschwankungen gelan­ gen.

Der Erfinder hat es sich weiter vorgenommen, die beschriebenen Aufgaben mit Hilfe von hydrodynamischen Kupplungen zu lösen und das dahingehend, dass eine preiswerte dieselmechanische Schiffantriebsanlage - ähnlich wie eine teuere, die­ selelektrische - in zwei Hauptgruppen von Komponenten, und zwar

• 1. Erzeuger von mechanischer bzw. elektrischer Energie und
• 2. Schubkraft, d. h. Antriebserzeuger

geteilt wird.

Eine hydrodynamische Kupplung ist eine ideale Komponente zur Leistungsübertra­ gung. Sie kann als Brems- und Anlaufhilfe, zur Schwingungsdämpfung, als Überlast­ schutz (im Eis oder beim Schleppen) sowie als Schaltkupplung verschleißfrei dienen.

Die hydrodynamische Kupplung ist nicht neu, sie wurde bereits 1905 von Föttinger er­ funden. Sie wurde millionenfach gebaut und hat weltweit in Industrieanlagen und Straßen- sowie Schienenfahrzeugen breite Anwendung gefunden. In der maritimen Welt hat sich die hydrodynamische Kupplung für den Schiffsantrieb jedoch nicht durchsetzen können, sie wird nur gelegentlich für Wellengeneratoren oder andere Hilfsmaschinen an Bord vorgesehen. Die Gründe dafür dürften zuerst in den Leistungs- und Drehzahlverhältnissen der Schiffantriebsanlagen zu suchen sein. Die Antriebsleistung eines kleinen oder mittelgroßen Handelsschiffes, z. B. eines Produk­ ten-, Chemikalien- oder LPG-Tankers, liegt im Bereich von ca. 2 bis 10 MW.

Für solche Leistungen gab es früher keine hydrodynamischen Kupplungen auf dem Markt. Die heute verfügbaren müssen allerdings 1000 bis 1500 i/min. drehen, um die genannten Antriebsleistungen zu erreichen. Solche Verhältnisse sind auf Handelsschiffen mit mittelschnell laufenden Motoren nicht zu finden.

Gelegentliche Ausnahmen machen kleine Fahrgastschiffe oder Schlepper, s. g. "Wassertrecker", sowie Marineschiffe, die mit leichten, sehr schnell drehenden Die­ selmotoren ausgerüstet sind. Dort wird die hydrodynamische Kupplung direkt an der Kurbelwelle des Motors oder an einer Verlängerung davon angeschlossen.

Ein weiterer Grund, der zu dieser Meinung führen könnte, liegt in der Unkenntnis des Potentials von Eigenschaften, das in derartigen Kupplungen für den Schiffsbetrieb enthalten ist. Daher ist im Handelsschiffbau die Meinung verbreitet, dass hydrody­ namische Kupplungen dort nicht benötigt werden.

Gegen diese weit verbreitete allgemeine Meinung versucht sich der Erfinder mit der vorliegenden Erfindung durchzusetzen.

Anhand eines einmotorigen Einschraubenschiffes als Ausführungsbeispiel und mit Hilfe der hier folgenden kurzen Beschreibung sowie der beiliegenden drei Skizzen soll die Erfindung näher erläutert werden.

Die hier weiter genannten Drehzahlwerte geben nur Bereiche von üblichen Mittelwer­ ten. Drehzahlwerte, die außerhalb dieser Bereiche liegen, beeinträchtigen nicht das Prinzip und die Patentansprüche der Erfindung. Das gleiche gilt auch, wenn der Die­ selmotor durch eine andere Art von Leistungserzeuger ersetzt wird.

Als Hauptantriebsmaschine in dem Ausführungsbeispiel ist ein Dieselmotor (1) an­ genommen, der normalerweise, wie bereits erwähnt, bei einer Nenndrehzahl zwi­ schen 500 und 750 1/min. dreht und über eine Welle (2) ein Übersetzungsgetriebe (3) antreibt. Die zwei ineinander greifenden Stirnräder dieses Getriebes übertragen die Antriebsleistung auf eine andere Welle (4) und erhöhen ihre Drehzahl auf einen Bereich von ungefähr 1000 bis 1500 1/min. Das Übersetzungsverhältnis "i" hat dann einen Wert zwischen 2 und 3 und es ist mit nur zwei Stirnrädern leicht zu erreichen.

An die nun schnell drehende Welle (4) ist eine hydrodynamische Kupplung (5) ange­ schlossen, die - wenn sie mit Flüssigkeit gefüllt ist - die Antriebsleistung an eine zweite schnell drehende Welle (6) überträgt. Wenn die hydrodynamische Kupplung entleert wird, ist die Leistungsübertragung unterbrochen.

Mittels eines Untersetzungsgetriebes (7) wird die Antriebsleistung von der zweiten schnell drehenden Welle (6) auf die Propellerweile (8) übertragen, die den Schiffs­ propeller (9) antreibt. Auf der Propellerwelle (8) befindet sich wie üblich ein Druckla­ ger (10) zur Übernahme des Propellerschubes. Ferner kann auf der Propellerwelle eventuell noch eine Bremsvorrichtung (11) vorgesehen werden, die bekanntlich die Zeit der Stoppmanöver des Schiffes verkürzt. Auf einigen Schiffen mit konventionel­ len Antriebsanlagen sind tatsächlich Wellenbremsen zu finden, aber bei den An­ triebsanlagen laut Erfindung werden solche wahrscheinlich überflüssig sein.

Das Prinzip der Erfindung und die Patentansprüche bleiben auch dann gültig, wenn zur Über- oder Untersetzung der Drehzahlen statt Stirnrädern andere Vorrichtungen, wie z. B. Riemen angewendet werden.

Fast bei allen Handelsschiffen gehören heutzutage Wellengeneratoren zur Stan­ dardausrüstung. Sie werden von dem Hauptmotor über ein eigenes Übersetzungsge­ triebe (Step Up Gear) und eine elastische Kupplung angetrieben.

Zu der Antriebsanlage laut Erfindung ist in der ersten schnell drehenden Welle (4) ein Wellengenerator (12) (Power Take Off = PTO) angeschlossen. Der Wellengenerator kann auch als Elektromotor funktionieren und zusätzliche Leistung für den Schiffsan­ trieb liefern (Power Take In = PTI).

Vollständige Berechnungen von Drehschwingungen sind, wie üblich, für jede Schiffs­ antriebsanlage und selbstverständlich auch für die Antriebsanlage der vorliegenden Erfindung erforderlich. Sie werden zeigen, ob und in wie weit, eine elastische Kupp­ lung (13) zwischen dem Wellengenerator bzw. Elektromotor (12) und dem Überset­ zungsgetriebe (3) überhaupt notwendig ist. Das gleiche gilt für die sonst übliche elas­ tische Kupplung (14) auf der Welle (2) zwischen dem Dieselmotor (1) und dem zu ihm angeschlossenen Getriebe (3). Daher sind die beiden Positionsnummern, 13 und 14, der genannten elastischen Kupplungen in den beiliegenden drei Zeichnungen zwischen Klammem angegeben.

Aus der Fig. 1 kann entnommen werden, dass die Antriebsanlage laut Erfindung aus zwei Hauptgruppen von Komponenten zusammengesetzt ist, wie folgt beschrieben:

• 1. Zur Motorseite, rechts von der hydrodynamischen Kupplung (5), sind die Kompo­ nenten für die Erzeugung der mechanischen und elektrischen Energie und
• 2. zur Propellerseite, links von der hydrodynamischen Kupplung (5), befinden sich die Komponenten zur Schuberzeugung.

Die Antriebsanlage - wie in Fig. 1 dargestellt - wird wahrscheinlich ziemlich lang sein und zu viel Raum im Inneren des Schiffes beanspruchen. In Fig. 2 und Fig. 3 sind Ausführungsbeispiele gezeigt, wie unter Anwendung von Hohlwellen, mittels einer sogenannten "Quillschaft"-Anordnung, die Länge der Antriebsanlage laut Erfindung erheblich verkürzt werden kann.

Wie in Fig. 2 gezeigt, kann mit Hilfe der "Quillschaft"-Anordnung die hydrodynami­ sche Kupplung (5) nicht zwischen den Getrieben (3) und (7), sondern links auf die Propellerseite des Getriebes (7) gelegt werden. Die beiden genannten Getriebe kön­ nen dann in einem Gehäuse gemeinsam untergebracht werden, das nicht mehr so groß, wie in Fig. 1 dargestellt, sein muss.

Die Fig. 3 zeigt ferner, dass auch der Wellengenerator bzw. Elektromotor (12) even­ tuell zusammen mit einer elastischen Kupplung (13) auf der Propellerseite des Ge­ triebes (7) untergebracht werden kann. Diese ist auch die übliche längesparende Anordnung auf Frachtschiffen.

Auch eine Kombination der in Fig. 2 und 3 gezeigten Anordnungen ist denkbar, die allerdings - ihre Funktionen betreffend - an dem Prinzip der vorher genannten Kom­ ponentengruppen nichts ändern darf.

Die durch die Erfindung erzielten Vorteile für die Sicherheit und den Betrieb eines Schiffes können zusammenfassend wie folgt formuliert werden:

• - Die Stoppmanöver eines Schiffes mit umsteuerbarem/en Hauptmotor/en und Festpropeller sowie einer Antriebsanlage, die der Erfindung entspricht, ausgerüstet, werden kürzere Bremsstrecken und -Zeit in Anspruch nehmen. Beim Anfahren mit Rückwärtsdrehsinn steht sofort das maximale Drehmoment des Motors zur Verfü­ gung. Der Motor kann durch den Propeller, der weiter mit Vorwärtsdrehsinn vom Wasser bewegt wird, nicht mehr abgewürgt werden. Die Wärmeabfuhr aus der Kupp­ lung kann bei einer hydrodynamischen Kupplung nach Bedarf systematisch gesteu­ ert werden, und es muss hierauf keine Rücksicht mehr darauf genommen werden. Außerdem ist eine derartige Kupplung verschleißfrei, was bei anderen Kupplungsty­ pen nicht der Fall ist.
• - Das Anfahren des Schiffes, die Fahrt durch Eis oder auf Flachwasser mit erhöh­ tem Widerstand, das Schleppen eines anderen Fahrzeuges oder die Schleichfahrt durch Kanäle können aus den selben Gründen und dank des Schlupfes in der Kupp­ lung besser und sicherer als bei den konventionellen Schiffantriebsanlagen ausge­ führt werden.
• - Durch die Teilung der Antriebsanlage in zwei Hauptgruppen von Komponenten, nämlich
  • 1. der Erzeuger von mechanischer bzw. elektrischer Energie und
  • 2. der Schub- bzw. Antriebserzeuger
  mit Hilfe der hydrodynamischen Kupplung werden die Komponenten der ersten ge­ nannten Gruppe, hauptsächlich der Wellengenerator (Power Take Off = PTO) bzw. der Elektromotor (Power Take In = PTI) von den Folgen der unbeherrschbaren Kräf­ te, denen der Schiffspropeller im Seegang bei schlechtem Wetter unterworfen ist, geschützt.
  Das ist ein wichtiger Faktor, besonders bei leistungsstarken PTI-Anlagen, die zur Er­ höhung der Schiffsgeschwindigkeit eingebaut und von den Dieselgeneratoren des Schiffes gespeist werden. Drehmomentschwankungen, vom Propeller kommend, können über das Getriebe und den Elektromotor der PTI-Anlage die Frequenz des elektrischen Netzes instabil machen und dadurch Schäden an allen Komponenten bis zu den Dieselgeneratoren des Schiffes verursachen. Dieser Effekt kann bei der Antriebsanlage laut Erfindung nicht auftreten.
• - Die Antriebsanlage laut Erfindung hat den Nachteil, dass ein Paar zusätzlicher Stirnräder (3) für die Übersetzung der Drehzahl von der Motorwelle (2) zu der schnell drehenden Welle (4) benötigt wird und zusammen mit der hydrodynamischen Kupp­ lung (5) Mehrkosten verursachen. Ein Teil dieser Mehrkosten wird kompensiert durch den eventuellen Wegfall der elastischen Kupplungen (13 und/oder 14) sowie durch die Eliminierung der sonst auf allen Schiffen notwendigen Übersetzungsgetriebe (Step Up Gear) für die PTO- bzw. PTI-Anlage.
  Im Übrigen benötigt eine Antriebsalternative mit Wendegetrieben auch zusätzliche Stirnräder und zwei Schaltkupplungen.
• - Schließlich sollte hier noch erwähnt werden, dass die Antriebsanlage laut Erfin­ dung nur aus bekannten und bewährten Komponenten zusammengesetzt ist. Dies ist ein wichtiges Argument für alle Reeder, die bekanntlich aufgrund ihres schon ohne­ hin risikoreichen Geschäftes kein zusätzliches Risiko eingehen wollen.

Literaturhinweise

1. Constantin Gallin, Heinz Hiersig, Otto Heiderich:
"Ships and their Propulsion Systems"
Buch herausgegeben von Lohmann und Stolterfoht GmbH
ISBN 3-9800624-0-6
Witten, 1982
2. Ohne Verfassername:
"Voith - Turbokupplungen für Verbrennungsmaschinen"
Prospekt der Firma Voith Turbo GmbH & Co. KG
Crailsheim, 1994
3. Fritz Kugel:
"Voith - Turbokupplungen zum Antrieb von Kraftfahrzeugen"
Sonderdruck aus ATZ
Jahrgang 53, Heft 3, 1951
4. R. Keller:
"Hydrodynamische Kupplungen - Anlaufvorgänge"
Sonderdruck aus "VDI-Bericht"
No. 73, 1963
5. Helmut Worsch:
"Drehschwingungsverhalten von hydrodynamischen Kupplungen"
Sonderdruck aus Voith Forschung und Konstruktion
Heft 33 (1989); Aufsatz 2

Claims (11)

1. Schiffantriebsanlage für sicheren, wirkungsvollen und anpassungsfähigen Betrieb, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Antriebsmotors (1) und der Welle (2) mit Hilfe von ineinander greifenden Stirnrädern (3) übersetzt wird und dass auf der dadurch schneller dre­ henden Welle (4) eine hydrodynamische Kupplung (5) montiert ist, die die Antriebs­ leistung über eine zweite schnell drehende Welle (6) weiter überträgt und von der aus, mittels zweier oder mehrerer auch ineinandergreifender Zahnräder (7) die Dreh­ zahl der Welle (8), die den Propeller (9) antreibt, untersetzt wird.

2. Schiffantriebsanfage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wellengenerator bzw. Elektromotor (12) zu der schnell drehenden Welle (4) auf der Motor(en)seite der Übersetzungsgetriebe (3) eventuell über eine elastische Kupplung (13) angeschlossen ist und daher keine eigenen Übersetzungsgetriebe, so­ genannte "Step Up Gear", mehr benötigt.

3. Schiffantriebsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrodynamische Kupplung (5) den antriebserzeugenden Teil der Anlage, bestehend aus der schnell drehenden Welle (6), dem Untersetzungsgetriebe (7), aus der Welle (8) mit Drucklager (10) und dem Propeller (9), von dem elektrischen bzw. mechanischen, energieerzeugenden Teil der Anlage, bestehend aus der schnell dre­ henden Welle (4), eventuell der elastischen Kupplung (13) und dem Wellengenerator bzw. Elektromotor (12) trennt und somit verhindert, dass vom Propeller ausgehende Stöße bzw. Drehmomentschwankungen bis in das elektrische Netz des Schiffes wir­ ken und Schäden verursachen können. Das gleiche gilt für Drehschwingungen, die über das Übersetzungsgetriebe (3), über die Welle (2) in den Motor (1) gelangen können.

4. Schiffantriebsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Anfahren mit Rückwärtsdrehsinn sofort das maximale Drehmoment des Motors zur Vertilgung steht. Der Motor kann durch den Propeller, der weiter mit Vor­ wärtsdrehsinn vom Wasser bewegt wird, nicht mehr abgewürgt werden.

5. Schiffantriebsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass insbesondere bei Schiffen, die mit einem oder mehreren Propellern mit festen Flügeln, sogenannten "Festpropellern" ausgerüstet sind, die benötigte Bremszeit und -strecke wesentlich verkürzt werden.

6. Schiffantriebsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Bremsvorrichtung (11) die zur Blockierung der Propellerwelle (8) zwecks Kürzung der Bremszeiten bei einigen Schiffen vorgesehen ist, verzichtet werden kann.

7. Schiffantriebsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dieselmotor, auch wenn er einen Festpropeller antreibt, beim Betrieb des Schiffes mit erhöhtem Fahrtwiderstand oder beim Schleppen eines anderen Objek­ tes, nicht überlastet werden kann.

8. Schiffantriebsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrodynamische Kupplung (5) mit Hilfe einer Hohlwelle (15) in einer soge­ nannten "Quillshaft"-Anordnung auch auf der Propellerseite des Untersetzungsge­ triebes (7) oder auf der Motorseite des Übersetzungsgetriebes (3) angeordnet wer­ den kann und somit die beiden Gehäuse des Übersetzungsgetriebes (3) und des Un­ tersetzungsgetriebes (7) vereinigt und vereinfacht werden, mit der Folge, dass die Abmessung der Antriebsanlage in Längsschiffsrichtung des Schiffes reduziert wird.

9. Schiffantriebsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie auch für zwei Antriebsmotoren (1), die gemeinsam einen Schiffspropeller (9) antreiben, geeignet ist, wobei jeweils eine Welle (2) und ein Übersetzungsgetriebe (3) sowie eine hydrodynamische Kupplung (5) vorgesehen werden, jedoch nur ein Sammeluntersetzungsgetriebe anstelle von zwei einzelnen benötigt wird, das nicht mehr "zweigängig" - wie bei derartigen zweimotorigen Anlagen üblich - sein muss.

10. Schiffantriebsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennungsaufgabe von Schaltkupplungen, die bei zwei Antriebsmotoren (1), die gemeinsam auf einen Schiffspropeller (9) wirken, von zwei hydraulischen Kupp­ lungen (5) übernommen werden kann.

11. Schiffantriebsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie sowohl für umsteuerbare als auch nicht-umsteuerbare Dieselmotoren an­ gewandt werden kann, wobei in dem zweiten Fall - wie auch üblich - ein Wendege­ triebe oder ein Verstellpropeller erforderlich ist, mit dem Endergebnis dabei, dass in allen Fällen durch die hydrodynamische Kupplung die Arbeitsbedingungen des/der Antriebsmotors/en erleichtert und deren Verschleiß reduziert wird.