DE10063338B4 - Device for propelling a ship - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zum Antrieb eines Schiffes, die einen Elektromotor sowie einen Verbrennungsmotor aufweist, die wenigstens zeitweilig mit einer Schiffswelle koppelbar sind sowie bei der der Verbrennungsmotor über ein Getriebe mit der Schiffswelle koppelbar ist, das in einem abgekoppelten Zustand bei abgeschaltetem Verbrennungsmotor stillsteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (3) relativ zur Schiffsstruktur (14) elastisch gelagert ist, der Elektromotor (3) über eine elastische Kupplung (12) mit der Schiffswelle (1) verbunden ist und daß die Schiffswelle (1) durch das Getriebe (4) hindurchgeführt ist.contraption for propulsion of a ship, an electric motor and an internal combustion engine having, at least temporarily coupled with a ship's shaft are as well as in which the internal combustion engine via a transmission with the ship's shaft can be coupled, which in a disconnected state when switched off Engine is stationary, characterized in that the electric motor (3) is elastically mounted relative to the ship structure (14), the Electric motor (3) over an elastic coupling (12) connected to the ship's shaft (1) is and that the ship's shaft (1) is passed through the transmission (4).

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Antrieb eines Schiffes, die einen Elektromotor sowie einen Verbrennungsmotor aufweist, die wenigstens zeitweilig mit einer Schiffswelle koppelbar sind sowie bei der der Verbrennungsmotor über ein Getriebe mit der Schiffswelle koppelbar ist, das in einem abgekoppelten Zustand bei abgeschaltetem Verbrennungsmotor stillsteht.The Invention relates to a device for propulsion of a ship, which has an electric motor and an internal combustion engine, the at least temporarily be coupled with a ship's shaft and at the engine over a transmission is coupled to the ship's shaft, which is in a decoupled State is stationary when the internal combustion engine is switched off.

Insbesondere bei der Konstruktion von Marineschiffen besteht eine wesentliche Anforderung darin, eine Abstrahlung von Schall in das Wasser möglichst zu minimieren. Da der Betrieb von Verbrennungsmotoren in der Regel zu hohen Schallemissionen führt, sind derartige Schiffe sowohl mit Verbrennungsmotoren für hohe Geschwindigkeiten als auch mit elektrischen Motoren für einen Betrieb mit geringeren Geschwindigkeiten und erheblich reduzierter Schallabstrahlung ausgestattet. Insbesondere im Vergleich zu Dieselmotoren weisen Elek tromotoren den Vorteil auf, daß keine oszillierenden Massen vorhanden sind und daß deshalb das Auftreten von Schall und Vibrationen in einem hohen Umfang vermieden wird.Especially there is an essential in the construction of naval ships Requirement therein, a radiation of sound into the water as possible to minimize. As the operation of internal combustion engines usually leads to high noise emissions, Such ships are both high-speed internal combustion engines as well as with electric motors for operation with lower Speeds and significantly reduced noise emission equipped. In particular, in comparison to diesel engines have Elek tromotoren the Advantage on that no oscillating masses are present and that is why the occurrence of sound and vibration is avoided to a high degree.

Bekannt ist es ebenfalls bereits, für den Antrieb von Schiffen Gasturbinen einzusetzen, da hier bei relativ geringem Baugewicht eine hohe Leistung erzeugt werden kann, die zu einem Antrieb des Schiffes mit hoher Geschwindigkeit einsetzbar ist.Known it is also already, for to use the propulsion of ships gas turbines, since here at relative low construction weight high power can be generated, the can be used to propel the ship at high speed is.

Aus der DE-OS 197 23 611 ist es bekannt, unterschiedliche Antriebe bedarfsabhängig mit den vorgesehenen Antriebswellen zu koppeln. Insbesondere wird hier die Verwendung einer Gasturbine erläutert.Out DE-OS 197 23 611 it is known, different drives with demand to couple the intended drive shafts. In particular, here explains the use of a gas turbine.

Aus der CH-PS 165 701 ist die Verwendung eines Getriebes für eine Schiffswelle bekannt, bei der die Schiffswelle durch das Getriebe hindurchgeführt ist sowie bei der die Schiffswelle von einer Hohlwelle umgeben wird.Out CH-PS 165 701 is the use of a transmission for a ship's shaft known, in which the ship's shaft is passed through the transmission and in which the ship's shaft is surrounded by a hollow shaft.

Aus der DE 199 54 692 A1 sowie der US 4,978,320 ist eine elastische Lagerung von Antriebsmotoren im Bereich einer Schiffsstruktur bekannt.From the DE 199 54 692 A1 as well as the US 4,978,320 is an elastic storage of drive motors in the area of a ship structure known.

In der DE 44 32 483 A1 sowie der GB-PS 914 562 wird die Kopplung von Elektromotoren über elastische Kupplungen mit einer Schiffswelle beschrieben und die FR 1 153 131 zeigt die Verwendung von Elektromotoren bzw. Gasturbinen zum Antrieb eines Schiffes.In the DE 44 32 483 A1 and GB-PS 914 562 describes the coupling of electric motors via elastic couplings with a marine shaft and the FR 1 153 131 shows the use of electric motors or gas turbines for propulsion of a ship.

Aus der DE 44 41 604 C2 sowie der JP 59153690 A sind die Verwendung von Verbrennungsmotoren bzw. Elektromo toren in Kombination mit Hohlwellen zur Realisierung von Schiffsantrieben bekannt.From the DE 44 41 604 C2 as well as the JP 59153690 A are the use of internal combustion engines or electric motors in combination with hollow shafts for the realization of ship propulsion known.

Die bislang bekannten Antriebskonzepte sind noch nicht in ausreichender Weise dafür geeignet, sehr hohe Anforderungen an die Vermeidung einer Schallabstrahlung an das Wasser zu erfüllen.The previously known drive concepts are not yet sufficient Way for it suitable, very high demands on the prevention of sound radiation to meet the water.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart zu konstruieren, daß eine weitere Verminderung der Schallabstrahlung erreicht werden kann.task Therefore, it is the object of the present invention to provide a device of the mentioned type to construct such that a further reduction the sound radiation can be achieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Elektromotor relativ zur Schiffsstruktur elastisch gelagert ist, der Elektromotor über eine elastische Kupplung mit der Schiffswelle verbunden ist und daß die Schiffswelle durch das Getriebe hindurchgeführt ist.These Task is inventively characterized solved, that the Electric motor is mounted elastically relative to the ship structure, the electric motor via a elastic coupling is connected to the ship's shaft and that the ship's shaft passed through the transmission is.

Durch die elastische Aufstellung des Elektromotors wird eine starre Verbindung mit dem Schiffskörper vermieden. Insbesondere kann hierdurch der vom Elektromotor erzeugte Körperschall nicht durch die Schiffsstruktur an das umgebende Wasser übertragen und dabei in Wasserschall umgesetzt werden.By the elastic installation of the electric motor becomes a rigid connection with the hull avoided. In particular, this can be generated by the electric motor structure-borne sound not transmitted through the ship structure to the surrounding water and thereby be converted into waterborne sound.

Zur Vermeidung einer Weiterleitung von Körperschall des Elektromotors über die Schiffswelle wird vorgeschlagen, daß der Elektromotor über eine elastische Kupplung mit der Schiffswelle verbunden ist.to Avoiding a transmission of structure-borne noise of the electric motor over the Ship wave is proposed that the electric motor via an elastic Coupling is connected to the ship's shaft.

Zur Bereitstellung eines günstigen Installationsortes für den Elektromotor wird vorgeschlagen, daß die Schiffswelle durch das Getriebe hindurchgeführt ist.to Providing a cheap Installation location for the electric motor is proposed that the ship's shaft through the Transmission passed is.

Zur Vermeidung von drehenden Zahnrädern im Getriebebereich bei abgeschaltetem Verbrennungsmotor wird vorgeschlagen, daß mindestens ein Zahnrad des Getriebes auf einer die Schiffswelle umgebenden Hohlwelle geführt ist.to Avoidance of rotating gears in the Transmission range when the internal combustion engine is switched off, it is proposed that at least a gear of the transmission on a surrounding the ship's shaft Hollow shaft out is.

Eine kompakte Anordnung bei gleichzeitiger Bereitstellung einer Möglichkeit zur Übertragung großer Antriebskräfte kann dadurch erreicht werden, daß die Hohlwelle über eine Kupplung mit der Schiffswelle verbindbar ist.A compact arrangement while providing a possibility for transmission greater driving forces can be achieved in that the hollow shaft via a Clutch is connectable to the ship's shaft.

Eine Verwendung- von schnelldrehenden Elektromotoren wird dadurch unterstützt, daß der Elektromotor über ein Vorgelege-Getriebe mit der elastischen Kupplung verbunden ist.A Use of fast-rotating electric motors is supported by the fact that the electric motor via a Countershaft transmission is connected to the elastic coupling.

Bei einer Verwendung von schnelldrehenden Elektromotoren kann eine hochwirksame Schallisolierung dadurch erfolgen, daß der Elektromotor gemeinsam mit dem Vorgelege-Getriebe auf einem Tragrahmen angeordnet ist, der relativ zur Schiffsstruktur elastisch gelagert ist.When using fast-rotating electric motors can be a highly effective Schalliso Lierung done by the fact that the electric motor is arranged together with the countershaft gear on a support frame which is mounted elastically relative to the ship structure.

Ebenfalls trägt es zu einer günstigen Anordnung des Elektromotors bei, daß der Elektromotor ausgehend von einem Antriebspropeller hinter dem Getriebe mit der Schiffswelle verbunden ist.Also wear it at a favorable price Arrangement of the electric motor in that the electric motor starting from a drive propeller behind the gearbox with the ship's shaft connected is.

Eine hohe Antriebsleistung bei kompakten Abmessungen des Antriebs kann dadurch bereitgestellt werden, daß der Verbrennungsmotor als eine Gasturbine ausgebildet ist.A high drive power with compact dimensions of the drive can be provided by the internal combustion engine as a gas turbine is formed.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:In the drawing are embodiments of Invention shown schematically. Show it:

1: eine schematische Darstellung eines Antriebskonzeptes mit Verbrennungsmotor und Elektromotor
und 1 : a schematic representation of a drive concept with internal combustion engine and electric motor
and

2: eine gegenüber 1 modifizierte Anordnung bei Verwendung eines schnelldrehenden Elektromotors mit Vorgelegegetriebe. 2 : one opposite 1 modified arrangement when using a high-speed electric motor with countershaft transmission.

1 zeigt eine Ausführungsform, bei der eine Schiffswelle (1) mit einem Verbrennungsmotor (2) sowie einem Elektromotor (3) koppelbar ist. Die Schiffswelle (1) ist durch ein Getriebe (4) hindurchgeführt, über das der Verbrennungsmotor (2) mit der Schiffswelle (1) koppelbar ist. 1 shows an embodiment in which a ship's shaft ( 1 ) with an internal combustion engine ( 2 ) and an electric motor ( 3 ) can be coupled. The ship's wave ( 1 ) is by a transmission ( 4 ) through which the internal combustion engine ( 2 ) with the ship's shaft ( 1 ) can be coupled.

Der Verbrennungsmotor (2) erstreckt sich mit einer Abtriebswelle (5) in ein Getriebegehäuse (6) hinein und wirkt durch Zahnräder (7, 8) auf eine Hohlwelle (9) ein, die bereichsweise die Schiffswelle (1) in Längsrichtung umschließt. Die Hohlwelle (9) ist über eine Kupplung (10) mit der Schiffswelle (1) verbindbar. Die Kupplung (10) kann beispielsweise als eine Radialkupplung ausgebildet sein.The internal combustion engine ( 2 ) extends with an output shaft ( 5 ) in a transmission housing ( 6 ) and acts through gears ( 7 . 8th ) on a hollow shaft ( 9 ), which in some areas is the ship's wave ( 1 ) encloses in the longitudinal direction. The hollow shaft ( 9 ) is via a coupling ( 10 ) with the ship's shaft ( 1 ) connectable. The coupling ( 10 ) may be formed, for example, as a radial coupling.

Die Schiffswelle (1) trägt im Bereich eines Endes einen Antriebspropeller (11) und ist im Bereich ihres dem Antriebspropeller abgewandten Endes über eine elastische Kupplung (12) mit dem Elektromotor (3) verbunden. Der Elektromotor (3) ist von elastischen Lagern (13) gegenüber einer Schiffsstruktur (14) abgestützt.The ship's wave ( 1 ) carries in the region of one end a drive propeller ( 11 ) and is in the region of its end remote from the drive propeller via an elastic coupling ( 12 ) with the electric motor ( 3 ) connected. The electric motor ( 3 ) is of elastic bearings ( 13 ) in relation to a ship structure ( 14 ) supported.

2 zeigt eine modifizierte Ausführungsform, bei der ein hochdrehender Elektromotor (3) zum Einsatz kommt, der bezüglich seiner Außenabmessungen sowie bezüglich seines Baugewichtes deutlich kleiner als ein langsam drehender Elektromotor (3) dimensioniert werden kann. Gemäß 2 ist der Elektromotor (3) gemeinsam mit einem Vorgelege-Getriebe (15) auf einem Tragrahmen (16) angeordnet, und der Tragrahmen (16) ist durch die elastischen Lager (13) gegenüber der Schiffsstruktur (14) abgestützt. Das Vorgelege-Getriebe (15) ist über die elastische Kupplung (12) mit der Schiffswelle (1) verbunden. Auch bei dieser Ausführungsform erfolgt somit sowohl im Hinblick auf die Schiffsstruktur (14) als auch im Hinblick auf die Schiffswelle (1) eine elastische Kopplung und Lagerung des Elektromotors (3). Auch bei dieser Ausführungsform ist es somit ausgeschlossen, dass Körperschall des Elektromotors (3) über die Schiffswelle (1) und Lager der Schiffswelle (1) auf die Schiffsstruktur (14) übertragen wird. 2 shows a modified embodiment in which a high-speed electric motor ( 3 ) is used, which in terms of its external dimensions and in terms of its structural weight significantly smaller than a slowly rotating electric motor ( 3 ) can be dimensioned. According to 2 is the electric motor ( 3 ) together with a counter gear ( 15 ) on a support frame ( 16 ), and the support frame ( 16 ) is through the elastic bearings ( 13 ) in relation to the ship structure ( 14 ) supported. The counter gear ( 15 ) is via the elastic coupling ( 12 ) with the ship's shaft ( 1 ) connected. Also in this embodiment, both with regard to the ship structure ( 14 ) as well as with regard to the ship's wave ( 1 ) an elastic coupling and mounting of the electric motor ( 3 ). Also in this embodiment, it is thus impossible that structure-borne noise of the electric motor ( 3 ) over the ship's shaft ( 1 ) and bearings of the ship's shaft ( 1 ) on the ship structure ( 14 ) is transmitted.

Claims (8)

Vorrichtung zum Antrieb eines Schiffes, die einen Elektromotor sowie einen Verbrennungsmotor aufweist, die wenigstens zeitweilig mit einer Schiffswelle koppelbar sind sowie bei der der Verbrennungsmotor über ein Getriebe mit der Schiffswelle koppelbar ist, das in einem abgekoppelten Zustand bei abgeschaltetem Verbrennungsmotor stillsteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (3) relativ zur Schiffsstruktur (14) elastisch gelagert ist, der Elektromotor (3) über eine elastische Kupplung (12) mit der Schiffswelle (1) verbunden ist und daß die Schiffswelle (1) durch das Getriebe (4) hindurchgeführt ist.Device for driving a ship, which has an electric motor and an internal combustion engine, which can be coupled at least temporarily with a ship's shaft and in which the internal combustion engine via a transmission to the ship's shaft can be coupled, which stands still in a disconnected state with the internal combustion engine off, characterized in that the electric motor ( 3 ) relative to the ship structure ( 14 ) is elastically mounted, the electric motor ( 3 ) via an elastic coupling ( 12 ) with the ship's shaft ( 1 ) and that the ship's shaft ( 1 ) through the transmission ( 4 ) is passed. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Zahnrad (7, 8) des Getriebes (4) auf einer die Schiffswelle (1) umgebenden Hohlwelle (9) geführt ist.Apparatus according to claim 1, characterized in that at least one gear ( 7 . 8th ) of the transmission ( 4 ) on a ship's shaft ( 1 ) surrounding hollow shaft ( 9 ) is guided. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwelle (9) über eine Kupplung (10) mit der Schiffswelle (1) verbindbar ist.Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the hollow shaft ( 9 ) via a coupling ( 10 ) with the ship's shaft ( 1 ) is connectable. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (3) über ein Vorgelege-Getriebe (15) mit der elastischen Kupplung (12) verbunden ist.Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the electric motor ( 3 ) via a counter gear ( 15 ) with the elastic coupling ( 12 ) connected is. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (3) gemeinsam mit dem Vorgelege-Getriebe (15) auf einem Tragrahmen (16) angeordnet ist, der relativ zur Schiffsstruktur (14) elastisch gelagert ist.Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the electric motor ( 3 ) together with the counter gear ( 15 ) on a support frame ( 16 ) arranged relative to the ship structure ( 14 ) is elastically mounted. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (3) ausgehend von einem Antriebspropeller (11) hinter dem Getriebe (4) mit der Schiffswelle (1) verbunden ist.Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the electric motor ( 3 ) starting from a drive propeller ( 11 ) behind the transmission ( 4 ) with the ship's shaft ( 1 ) connected is. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsmotor (2) als eine Gasturbine ausgebildet ist.Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the internal combustion engine ( 2 ) is designed as a gas turbine. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Elektromotor (3) und Schiffswelle (1) eine trennbare Kupplung vorgesehen ist.Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that between the electric motor ( 3 ) and ship wave ( 1 ) A separable coupling is provided.
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