DE102013001372A1 - Schiff mit einem Antrieb - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Schiff, umfassend die folgenden Merkmale beziehungsweise Bauteile: – einen Schiffsrumpf, umfassend einen Bug und ein Heck – einen im Heckbereich angeordneten Rotor; – einem dem Rotor zugeordneten Stator, umfassend eine Anzahl von Leitschaufeln; – einen einteiligen Düsenkörper; – der Düsenkörper umschließt den Rotor und den Stator; – einen im Bugbereich angeordneten Antriebsmaschine; – eine Welle zum Übertragen von Drehmoment vom Antrieb zum Rotor; – die Welle ist gelagert in einen aus dem Stator gebildeten Statorlager, einen im Bereich des Antriebs angeordneten Schublager. Gemäß der Erfindung umfasst das Schiff die folgenden weiteren Merkmale: – Stator, Statorlager und Düsenkörper bilden eine einzige vormontierbare Baueinheit; – die Baueinheit ist mittelbar oder unmittelbar am Heck montierbar und demontierbar; – die Baueinheit und die Welle sind relativ zueinander in Richtung der Längsachse der Welle verschiebbar.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Schiff mit einem Antrieb. Der Antrieb umfasst eine Antriebsmaschine und ein Propulsionsorgan. Das Propulsionsorgan besteht aus drei Hauptkomponenten: Rotor, Stator, Düse. Die Düse ummantelt den Rotor und den Stator, der in Strömungsrichtung folgt. Auf Grund der Verzögerungscharakteristik der Düse im Bereich des Rotors wird das Druckniveau angehoben und ermöglicht somit eine höhere Leistungsdichte bei Vermeidung von Kavitation. Die Nachschaltung des Stator führt zu einer Entdrallung der Strömung und damit zur Erhöhung des generierten Schubs bei gleicher Eingangsleistung.
- Als Antriebsmaschine kommt dabei jede Art von Kraftmaschine in Betracht, beispielsweise ein Dieselmotor oder eine Gasturbine sowie ein Elektromotor.
- Der Antrieb ist für schnelle Schiffe mit einer maximalen Geschwindigkeit im Bereich von 25 bis 40 kn vorgesehen, wie beispielsweise Mega-Yachten oder Patrouillenboote. In diesem Bereich kommt es bei konventionellen Schraubenpropeller zu Wirkungsgradeinbußen im Zuge von Kavitation. Water Jets zeigen in diesem Bereich auch noch geringe Wirkungsgrade, da sie hohe Einlasskanalverluste haben.
-
WO 2012/052155 A1 - Das in Fahrtrichtung gesehen vordere Düsenteil ist am Schiffsrumpf befestigt. Das in Fahrtrichtung gesehen hintere Düsenteil ist am Schiffsrumpf lösbar befestigt.
- Sowohl bei der Erstmontage der Schiffswelle mit dem darauf sitzenden Rotor als auch bei Wartung und Inbetriebnahme muss das hintere Düsenteil zusammen mit dem von diesem getragenen Lager vom Heck her auf die Welle aufgeschoben werden. Hier muss der aus Leitschaufeln (Statorschaufeln) und Statornabe bestehende Stator in eine Position gebracht werden, dass das sich in der Statornabe befindende Statorlager mit der Welle fluchtet. Dies ist ein aufwändiges, schwieriges und zeitraubendes Manöver.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schiff gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 derart zu gestalten, dass Montage und Demontage von Welle und Stator schnell und einfach durchgeführt werden können. Diese Aufgabe wird mittels der Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Somit wird folgendes vorgesehen:
- – Stator, Statornabe mit integrierten Lager und der einteilige Düsenkörper bilden eine einzige vormontierte Baueinheit;
- – Die Baueinheit ist mittelbar oder unmittelbar am Heck montierbar und demontierbar;
- – Die Welle ist relativ zur Baueinheit in Richtung der Längsachse der Welle verfahrbar.
- Die Erfindung ist anhand der Zeichnungen näher erläutert. Darin ist im Einzelnen folgendes dargestellt:
-
1 zeigt einen Längsschnitt durch den Rumpf eines Schiffes. -
2 zeigt einen Längsschnitt durch den Heckbereich des Schiffes. -
3 zeigt eine Heckansicht des Schiffes. - Aus
1 erkennt man dem prinzipiellen Aufbau eines Schiffes. Im in Fahrtrichtung gesehen hinteren Bugbereich ist eine Antriebsmaschine1 angeordnet, die vorliegend als Dieselmotor mit nachgeschaltetem Getriebe1.1 ausgeführt ist. Die Antriebsmaschine1 kann im Heckbereich oder im Bugbereich des Schiffes oder Mitschiffs angeordnet werden. Als Antriebsmaschine kann ebenso eine Gasturbine oder ein Elektromotor Verwendung finden. Auch andere Antriebe sind denkbar. Mit dem Getriebe1.1 steht eine Welle2 in Triebverbindung, so dass Drehmoment von der Antriebsmaschine1 auf die Welle2 übertragbar ist. Dabei kann die Welle2 aus mehreren einzelnen Wellen bestehen, die über Kupplungen miteinander in Triebverbindung stehen. Ebenso können Bremseinrichtungen oder zusätzliche Getriebe beziehungsweise Einrichtungen zur Drehzahl und/oder Drehmomentwandlung zwischen diesen Wellen vorgesehen sein. Die vorwiegend waagrecht verlaufende Welle2 durchbricht die Schiffshaut und tritt aus dem Schiffsrumpf aus, sodass diese im Heck unter Wasser verläuft. Dabei kann die Welle2 bereits hinter dem Austrittsbereich gelagert sein. Eine solche zusätzliche Abstützung stellt eine Lagerung3 dar, und zwar ein sogenanntes Stevenrohrlager3 . Das Stevenrohrlager3 ist mit dem Schiffsrumpf fest verbunden. - Im Heckbereich befindet sich ein Rotor
5 , der mit der Welle2 dreh- und schubfest verbunden ist. In Fahrrichtung gesehen hinter dem Rotor5 befindet sich ein Stator6 . Dieser Umfasst eine Anzahl von Leitschaufeln6.1 sowie eine Statornabe6.2 . Rotor5 und Stator6 sind von einem Düsenkörper7 umschlossen. Dieser ist einteilig. Er ist mit dem Stator über dessen Leitschaufeln6.1 fest verbunden. Im oberen Bereich des Düsenkörpers7 befindet sich eine Konsole6.3 . Diese ist einerseits mit dem Düsenkörper7 fest verbunden, und andererseits ist sie mit dem Heck des Schiffs fest verbindbar und zwar auf lösbare Weise. Siehe die Schrauben6.4 - Die folgenden Bauteile bilden miteinander eine in montiertem Zustand feste Baueinheit: Der Stator
6 mit seinen Leitschaufeln6.1 , das Statorlager6.2 , der Düsenkörper7 und die Konsole6.3 . Diese Baueinheit lässt sich vormontieren und in montiertem Zustand insgesamt am Heck montieren. - Außerdem sind die Welle
2 sowie die Baueinheit zusammenfügbar und voneinander trennbar. Dies kann dadurch verwirklicht werden, dass die Baueinheit fest steht, beispielsweise bereits am Heck montiert ist, und dass die Welle in Richtung ihrer Längsachse zum Bug hin verschiebbar ist. Die Welle ist verschiebbar, somit kann die Baueinheit zunächst am Heck montiert werden, und zwar durch Montage der Konsole6.3 . - Die erfindungsgemäße Gestaltung ist bei der Montage besonders vorteilhaft, da die Baueinheit mittels weniger Schrauben
6.4 am Heck ausgerichtet werden kann. Damit wird sichergestellt, dass alle Lagerstellen der Welle2 fluchten. Ist die Baueinheit positioniert, so kann der Zwischenraum zwischen Konsole6.3 und Heck mit einer aushärtenden Flüssigkeit vergossen werden. Nach dem Aushärten werden die übrigen Schrauben verspannt und die Baueinheit ist montiert und ausgerichtet. - Die Welle
2 ist im Bereich der Antriebsmaschine1 durch ein Schublager8 gelagert. -
2 zeigt den Heckbereich des Schiffes. Man erkennt wiederum die Welle2 . Deren austragendes freies Ende2.1 ist von der Lagerbuchse6.5 der Statornabe6.2 aufgenommen. Die Außenkanten5.1 des Rotors5 befinden sich nahe an der Innenfläche des Düsenkörpers7 . Die Leitschaufeln6.1 sind mit der Innenwandung des Düsenkörpers7 fest verbunden. - Montage und Demontage des Rotors können wie folgt ablaufen:
Durch Verschieben der Welle2 in Richtung des Bugs wird der Rotor außerhalb der Düse positioniert. In dieser Position wird er in vertikaler Richtung gehalten. Mittels einer entsprechenden Vorrichtung wird die dreh- und schubfeste Verbindung von Rotor5 und Welle2 gelöst. Die Welle kann nun weiter in Richtung Bug verschoben werden und der Rotor in vertikaler Richtung entfernt werden. Die Montage wird entgegengesetzt des beschriebenen Vorgangs durchgeführt. - Das Statornabe
6.2 weist eine Lagerbuchse6.5 aus geeignetem Material auf. Zwischen der Lagerbuchse6.5 und der Mantelfäche des Wellenendes2.4 befindet sich ein her nicht gezeigter Lagerspalt. - Aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung findet ein äußerst vorteilhafter Schmiervorgang statt, der wie folgt abläuft: Rotor
5 erzeugt in bekannter Weise einen Wasserstrom. Der Wasserstrom der über den Spalt zwischen Rotor5 und Statornabe6.2 strömt, induziert einen Unterdruck. Dieser Unterdruck erzeugt wiederum eine Strömung durch den Lagerspalt in entgegengesetzter Richtung (Innenströmung) in Fahrtrichtung. Hierdurch wird eine perfekte Schmierung und Kühlung erreicht. - Schiffe werden klassisch mit ein bis vier Propulsionsorganen betrieben.
- Bezugszeichenliste
-
- 1
- Antriebsmaschine
- 1.1
- Getriebe
- 2
- Welle
- 2.1
- freies Wellenende
- 3
- Stevenrohrlager
- 5
- Rotor
- 6
- Stator
- 6.1
- Leitschaufel
- 6.2
- Statornabe
- 6.3
- Konsole
- 6.4
- Schrauben
- 6.5
- Lagerbuchse
- 7
- Düsenkörper
- 8
- Schublager
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- WO 2012/052155 A1 [0004]
Claims (4)
- Schiff, umfassend die folgenden Merkmale beziehungsweise Bauteile: 1.1 einen Schiffsrumpf, umfassend einen Bug und ein Heck 1.2 einen im Heckbereich angeordneten Rotor (
5 ); 1.3 einem dem Rotor (5 ) zugeordneten Stator (6 ), umfassend eine Anzahl von Leitschaufeln (6.1 ); 1.4 einen einteiligen Düsenkörper (7 ); 1.5 der Düsenkörper (7 ) umschließt den Rotor (5 ) und den Stator (6 ); 1.6 eine Antriebsmaschine (1 ) im Bugbereich angeordneten Antriebsmaschine (1 ); 1.7 eine Welle (2 ) zum Übertragen von Drehmoment vom Antriebsmaschine (1 ) zum Rotor (5 ); 1.8 die Welle (2 ) ist gelagert in einer Lagerbuchse (6.5 ), das in der Statornabe (6.2 ) angeordnet ist, ferner in einem im Bereich der Antriebsmaschine (1 ) angeordneten Schublager (8 ); gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 1.9 Stator (6 ), Statornabe (6.2 ) und Düsenkörper (7 ) bilden eine einzige vormontierbare Baueinheit; 1.10 die Baueinheit ist mittelbar oder unmittelbar am Heck montierbar und demontierbar; 1.11 die Baueinheit und die Welle (2 ) sind relativ zueinander in Richtung der Längsachse der Welle (2 ) verschiebbar. - Schiff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkörper (
7 ) mit einer Konsole (6.3 ) fest verbunden ist oder eine solche umfasst, die am Heck des Schiffsrumpfes montierbar und demontierbar ist. - Schiff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als weiteres Lager für die Welle (
2 ) ein Stevenrohrlager (3 ) vorgesehen ist, das sich zwischen dem Statorlager (6.2 ) und dem Schublager (9 ) befindet. - Schiff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Statorlager (
6.2 ) ein wassergeschmiertes und wassergekühltes Lager ist, umfassend eine Lagerbuchse (6.5 ), die mit der Mantelfläche der Welle (2 ) einen Lagerspalt bildet, und dass der Lagerspalt während des Betriebes von einem zum Bug hin strömenden Wasserstrom durchspült ist.
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