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Die Erfindung betrifft ein Schiffsgetriebe mit einer Dreheinrichtung, mittels welcher eine Drehung wenigstens einer Abtriebswelle des Getriebes bei einem nichtaktiven Betriebszustand eines Hauptantriebs bewirkbar ist, nach der im Obergriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
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Bei Schiffsantriebsanlagen ist es aus der Praxis bekannt, mittels einer auch als Turning-Einrichtung bezeichneten Dreheinrichtung eine Propellerwelle und Wellen eines Schiffsgetriebes bei stillliegendem Hauptantrieb des Schiffes zu bewegen. Eine Drehung der Propellerwelle kann beispielsweise vorteilhaft sein, um die Propellerwelle gezielt auszurichten oder ein Einfrieren der Propellerwelle bei niedrigen Außentemperaturen zu verhindern. Darüber hinaus können mit einer Drehung von Getriebewellen die Lager des Schiffsgetriebes bewegt werden, um Lagerstandschäden, wie z. B. einen ungleichmäßigen Lagerverschleiß durch Eingraben von Wälzkörpern in deren Laufbahnen, zu vermeiden.
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Zu solch einer Drehung der Propellerwelle bzw. von Schiffsgetriebewellen wird in der Praxis außerhalb des Schiffsgetriebes eine Scheibe verdrehfest auf der Abtriebswelle bzw. Propellerwelle angebracht, welche bei stillliegendem Schiff mittels eines Hydraulikzylinders über einen bestimmten Winkelbereich verdreht werden kann. Eine solche Dreheinrichtung ermöglicht jedoch keine kontinuierliche Drehbewegung, sondern nur eine bereichsweise Drehung der Propellerwelle. Zudem muss eine solche Dreheinrichtung zusätzlich zu dem Schiffsgetriebe im Bereich des Abtriebsstranges verbaut und ausgerichtet werden, wodurch Bauraumprobleme auftreten können.
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Aus der
DE 10 2011 007 758 A1 ist es bekannt, dass eine Ritzelwelle eines Schiffsgetriebes einen freien Wellenanschluss aufweist, welcher von außen, d. h. von außerhalb des Getriebegehäuses, zugänglich ist und zum Drehen der Ritzelwelle und anderer Getriebewellen, insbesondere der Abtriebswelle, bei nichtaktivem Hauptantrieb des Schiffes genutzt werden kann. Dabei wird vorgeschlagen, das freie Wellenende als Wellenstummel mit einem Mitnahmeprofil zur Herstellung einer Drehverbindung mit einer Antriebseinrichtung auszubilden, mit der eine kontrollierte Bewegung der Abtriebswelle bei stillliegendem Schiff erreicht wird.
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Nachteilhafterweise kann auch die Lösung der
DE 10 2011 007 758 A1 hinsichtlich der Anordnung und erforderlichen Dimensionierung der Antriebseinrichtung der Dreheinrichtung zu Bauraumproblemen führen.
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Ferner ist aus der
KR 10 0 655 414 B1 ein Schiffsgetriebe mit einer Dreheinrichtung bekannt, wobei die Dreheinrichtung ein Zahnrad umfasst, welches durch axiales Verschieben in und außer Eingriff bringbar ist.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schiffsgetriebe der eingangs genannten Art zu schaffen, das eine sicher zu betreibende Dreheinrichtung aufweist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Schiffsgetriebe gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beansprucht.
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Es ist somit ein Schiffsgetriebe mit einer mit einem Hauptantrieb verbundenen Antriebswelle vorgesehen, wobei die Antriebswelle über eine lastschaltbare Kupplung mit einer Ritzelwelle verbindbar ist, welche über wenigstens eine Zahnradstufe mit einer Abtriebswelle verbunden ist, und wobei für einen nichtaktiven Betriebszustand des Hauptantriebs eine eine Drehung wenigstens der Abtriebswelle des Getriebes bewirkende Dreheinrichtung mit einer zugeordneten Antriebseinrichtung vorgesehen ist. Erfindungsgemäß ist dabei die Dreheinrichtung über eine weitere Zahnradstufe mit der Ritzelwelle verbindbar.
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Die vorliegende Erfindung schafft ein Schiffsgetriebe mit einer Dreheinrichtung bzw. Turning-Einrichtung, welche über die Ritzelwelle auf die Abtriebswelle eingreift und diese langsam drehen kann, so dass eine Propellerwelle gezielt ausgerichtet werden kann und Lagerschäden bei nichtaktivem Hauptantrieb und mithin stillliegendem Schiff im Schiffsgetriebe vermieden werden. Die Drehung ist dabei vorteilhafterweise kontinuierlich möglich.
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Unter dem vorliegend verwendeten Begriff „Dreheinrichtung“ ist folglich keine rotatorische Schiffsantriebseinrichtung zur Fortbewegung des Schiffes zu verstehen, sondern eine Einrichtung, welche eine Getriebewelle bzw. eine Propellerwelle mit einer für eine Schiffsfortbewegung unzureichenden Umdrehungszahl bewegt. Typische Umdrehungszahlen einer von einer Dreheinrichtung bewegten Abtriebswelle liegen unter zehn Umdrehungen pro Minute, beispielsweise bei drei bis vier Umdrehungen pro Minute.
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Dabei ermöglicht die weitere, die Dreheinrichtung mit der Ritzelwelle verbindende Zahnradstufe vorteilhafterweise eine Gestaltung einer Schiffsantriebsanlage mit geringem Bauraum, da durch die Nutzung wenigstens einer weiteren Übersetzung zwischen der Dreheinrichtung und der Abtriebswelle kleine Motoren für die Dreheinrichtung eingesetzt werden können und eine hohe Flexibilität bei deren Anordnung gegeben ist.
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Beispielsweise kann durch die weitere Zahnradstufe eine integrierte Anordnung innerhalb eines Getriebegehäuses des Schiffsgetriebes gewählt werden, womit das Schiffsgetriebe mit der Dreheinrichtung als geschlossenes System zulieferbar ist und eine separate Ausrichtung der Dreheinrichtung im Schiff entfällt.
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Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die weitere Zahnradstufe zwischen der Dreheinrichtung und der Ritzelwelle getriebeintern, insbesondere durch ein von der Antriebseinrichtung der Dreheinrichtung antreibbares Dreheinrichtungsrad und ein verdrehfest mit der Ritzelwelle verbundenes Zahnrad, ausgebildet ist. Auf diese Weise kann eine platzsparende, integrierte Anordnung der Dreheinrichtung mit einer kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung zwischen der Dreheinrichtung und dem Getriebeabtrieb geschaffen werden.
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Wenn das Schiffsgetriebe über wenigstens eine Sekundärpumpe verfügt, welche eine Schleppfahrpumpe oder Wasserpumpe darstellen kann, kann das mit der Ritzelwelle kämmende Zahnrad der weiteren Zahnradstufe als Pumpenantriebsrad zum Antrieb der wenigstens einen Sekundärpumpe ausgebildet sein, wobei die wenigstens eine Sekundärpumpe zum Eingriff mit dem Pumpenantriebsrad mit einem Pumpenrad bzw. Pumpenritzel ausgebildet ist. Die Kombination mit einem Pumpenantrieb einer gegebenenfalls ohnehin vorgesehenen Sekundärpumpe erhöht die Kompaktheit der Integration der Dreheinrichtung in das Schiffsgetriebe, wobei Bauteile und Bauraum eingespart werden können.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung kann die Antriebseinrichtung der Dreheinrichtung ein Zykloidgetriebe aufweisen, welches dem Dreheinrichtungsrad vorgeschaltet ist. Ein Zykloidgetriebe kann auf kleinem Bauraum eine sehr hohe Übersetzung bzw. Untersetzung realisieren, womit für die Dreheinrichtung ein besonders kleiner Motor mit geringem Drehmoment gewählt werden kann.
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Nach einer einfachen und zugleich komfortablen Ausführungsform kann die Antriebseinrichtung der Dreheinrichtung mit einem Elektromotor ausgebildet sein.
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Die Dreheinrichtung nach der Erfindung ist in einfacher Weise manuell, mittels eines Handhebels, mit der Ritzelwelle in Eingriff bringbar, d. h. die Dreheinrichtung wird von Hand mit dem Pumpenantriebsrad bzw. der Ritzelwelle eingerastet.
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Um sicherzustellen, dass die Dreheinrichtung nur bei stehendem Hauptantrieb des Schiffs betätigbar ist, ist zweckmäßigerweise eine erste Sicherheitseinrichtung vorgesehen, welche keine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung zwischen der Dreheinrichtung und der Abtriebswelle des Getriebes bei aktivem Betriebszustand des Hauptantriebes zulässt.
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Die erste Sicherheitseinrichtung ist mit einem manuell entfernbaren Sicherheitsstift und einer die Stiftposition überwachenden Überwachungseinrichtung ausgebildet, welche bei einer einem deaktivierten Zustand des Hauptantriebs zugeordneten Stiftposition ein Signal zur Deaktivierung des Hauptantriebs ausgibt. So kann z. B. ein Herausziehen des sensorüberwachten Sicherheitsstifts durch eine Bedienperson ein Abschalten des Hauptantriebs gewährleisten. Dabei kann der Sicherheitsstift mit der Bewegbarkeit eines Handhebels zur Einrastung der Dreheinrichtung mit der Ritzelwelle so kombiniert sein, dass der Hebel nur bei herausgezogenem Sicherheitsstift und somit nur bei stehendem Hauptantrieb bewegbar ist.
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Es ist demnach vorgesehen, dass die erste Sicherheitseinrichtung mit einem manuell entfernbaren Sicherheitsstift und mit zumindest einer die Stiftposition überwachenden ersten Überwachungseinrichtung ausgebildet ist, welche in einer ersten Position des Handhebels, die einem Betriebszustand „Normalbetrieb“ entspricht, ein Signal ausgibt, welches die Aktivierung des Hauptantriebes zulässt, und die beim Herausziehen des Sicherheitsstiftes ein Signal ausgibt, welches zum Abschalten des Hauptantriebes führt.
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Weiterhin kann eine ebenfalls der ersten Sicherheitseinrichtung zugeordnete zweite Überwachungseinrichtung vorgesehen sein, welche eine Aktivierung der Antriebseinrichtung der Dreheinrichtung nur bei bestehender Verbindung zwischen der Dreheinrichtung und der Ritzelwelle ermöglicht, und dabei erst dann, wenn sichergestellt ist dass das verschiebbare Dreheinrichtungsrad gegenüber dem damit kämmenden Pumpenantriebsrad auf seiner Soll-Position sind, sodass die erforderliche Überdeckung der beiden Zahnräder gegeben ist. Die zweite Überwachungseinrichtung überwacht in einer zweiten Position des Handhebels, die einem Betriebszustand „Dreheinrichtung aktiv“ entspricht, die eingesteckte Stiftposition des Sicherheitsstiftes. Dabei gibt die zweite Überwachungseinrichtung bei vollständig eingestecktem Sicherheitsstift in der zweiten Position des Handhebels ein Signal aus, welches die Aktivierung der Antriebseinrichtung der Dreheinrichtung zulässt. Des Weiteren gibt die zweite Überwachungseinrichtung in der zweiten Position des Handhebels, beim Herausziehen des Sicherheitsstiftes ein Signal aus, welches zum Abschalten der Antriebseinrichtung der Dreheinrichtung führt.
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Des Weiteren kann die Dreheinrichtung in einer bevorzugten Ausführung ein manuell betätigbares Handrad aufweisen, welches vorzugsweise mit der Antriebseinrichtung der Dreheinrichtung verbunden ist und welches bei deaktivierter Antriebseinrichtung eine manuelle Drehung des Dreheinrichtungsrades zu dessen Ausrichtung gegenüber der Verzahnung des Sekundärpumpenantriebsrades ermöglicht. Des Weiteren wird das Handrad zum vollständigen Einrasten eines Bolzens einer im Folgenden beschriebenen Arretiereinrichtung benötigt.
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Die Zahnradstufe zwischen der Ritzelwelle und der Abtriebswelle des Schiffsgetriebes kann in einfacher Weise wenigstens durch ein verdrehfest mit der Ritzelwelle verbundenes Abtriebsritzel und ein verdrehfest mit der Abtriebswelle verbundenes Abtriebsrad gebildet sein, jedoch in weiteren Ausführungen auch weitere Zwischenstufen umfassen, welche der Fachmann je nach Anwendungssituation wählen wird.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist für das Schiffsgetriebe eine Arretiereinrichtung der Abtriebswelle vorgesehen, wobei in einer Arretierposition der Abtriebswelle mittels der Arretiereinrichtung eine formschlüssige Verbindung zwischen der Abtriebswelle, insbesondere einem verdrehfest auf der Abtriebswelle angeordneten Abtriebsrad, und einem Getriebegehäuse herstellbar ist.
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Eine solche Arretiereinrichtung, welche in der Praxis auch als „Locking Device“ bekannt ist, hat die Aufgabe, in bestimmten Situationen die Propellerwelle bzw. den Abtrieb zu blockieren. Zu diesen Situationen zählt das Liegen des Schiffes in strömendem Gewässer, wie z. B. in einem Kanal oder Fluss, mit deaktiviertem Hauptantrieb. Damit der Schiffspropeller durch die Strömung im Fluss oder Kanal nicht angetrieben wird und störende Geräusche erzeugt, kann der Abtrieb und damit die Propellerwelle durch die Arretiereinrichtung festgehalten werden.
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Weiterhin wird die Arretiereinrichtung bei der Durchführung notwendiger Arbeiten am Propeller bzw. dem Wellenstrang benötigt. Damit für die hierfür tätigen Arbeiter, wie z. B. Taucher, keine Verletzungsgefahr besteht, kann der Abtrieb gegen ein unbeabsichtigtes Verdrehen mittels der Arretiereinrichtung gesichert werden.
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Besonders vorteilhaft ist die Arretiereinrichtung auch bei Mehrmaschinenanlagen, d. h. wenn Schiffe mit mehreren Antriebsanlagen ausgestattet sind. Wenn eine Antriebsanlage nicht genutzt wird, z. B. beim Patrouillieren, kann über die Arretiereinrichtung der Abtrieb der nicht verwendeten Antriebsanlage festgehalten werden, damit durch die Anströmung während der Fahrt mit den anderen Antriebsanlagen die nicht verwendete Antriebsanlage nicht mit dreht.
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Bei einem Defekt des Hauptantriebes, des Schiffsgetriebes oder eines gegebenenfalls weiteren Hauptantriebes desselben Schiffes, kann weiterer Schaden durch eine Abtriebsstilllegung eines defekten Antriebes mittels der Arretiereinrichtung verhindert werden.
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Die Arretiereinrichtung kann in einfacher Weise derart ausgeführt sein, dass die formschlüssige Verbindung als eine Bolzen-Loch-Verbindung zwischen einem Bolzen, welcher vorzugsweise mit Federkraft beaufschlagt und manuell entriegelbar ist, und wenigstens einem Loch, insbesondere von einer Mehrzahl von Löchern, am Abtriebsrad ausgebildet ist.
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In einer bevorzugten Ausführung ist die Arretiereinrichtung mit einer Sicherheitseinrichtung ausgebildet, welche eine Aktivierung der Arretiereinrichtung nur bei deaktiviertem Betriebszustand des Hauptantriebes zulässt. Vorzugsweise kann dabei die Sicherheitseinrichtung der Arretiereinrichtung einen sensorüberwachten Sicherungsstift umfassen, der den Bolzen in zwei Endstellungen formschlüssig sichert, sowie zumindest eine Detektionseinrichtung zum Erfassen der Positionen des Bolzens.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung kann die Dreheinrichtung mit der Arretiereinrichtung der Abtriebswelle derart zusammenwirken, dass die Abtriebswelle mittels der Dreheinrichtung zumindest annähernd in eine Arretierposition drehbar ist, in der z. B. eine Bolzen-Loch-Überdeckung zur Einrastung des Bolzens der Arretiereinrichtung gegeben ist. Die exakte Positionierung des Bolzens gegenüber dem Loch zum vollständigen Einrasten des Bolzens der Arretiervorrichtung kann mit Hilfe des oben beschriebenen Handrades an der Dreheinrichtung bewirkt werden.
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Abgesehen von der aufgezeigten Kombinierbarkeit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Dreheinrichtung und der Arretiereinrichtung kann die Arretiereinrichtung bei einem Schiffsgetriebe mit einer mit einem Hauptantrieb verbundenen Antriebswelle, welche über eine lastschaltbare Kupplung mit einer Ritzelwelle verbindbar ist, wobei die Ritzelwelle über wenigstens eine Zahnradstufe mit einer Abtriebswelle verbunden ist, auch mit einer anders gestalteten Dreheinrichtung, beispielsweise einer Dreheinrichtung gemäß der
DE 10 2011 007 758 A1 , mit allen beschriebenen Vorteilen realisiert sein.
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Sowohl die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale als auch die in dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schiffsgetriebes angegebenen Merkmale sind jeweils für sich alleine oder in beliebiger Kombination miteinander geeignet, den erfindungsgemäßen Gegenstand weiterzubilden. Die jeweiligen Merkmalskombinationen stellen hinsichtlich der Weiterbildung des Gegenstandes nach der Erfindung keine Einschränkung dar, sondern weisen im Wesentlichen lediglich beispielhaften Charakter auf.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und dem unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel.
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Dabei zeigt die einzige Figur der Zeichnung stark vereinfacht ein Getriebeschema eines erfindungsgemäß ausgestalteten Schiffsgetriebes mit einer Dreheinrichtung zur Drehung wenigstens einer Abtriebswelle bei nichtaktivem Hauptantrieb und mit einer Arretiereinrichtung der Abtriebswelle.
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Das in der Figur der Zeichnung dargestellte Getriebeschema eines Schiffsgetriebes 1 umfasst einen Antriebswellen-Anschlussflansch 2, der antriebswirksam mit einem nur symbolisch dargestellten Hauptantrieb 3 verbunden ist. Von dem Antriebswellen-Anschlussflansch 2 ausgehend ist eine Abtriebswelle 10 über eine Antriebswelle 4, welche über eine lastschaltbare Kupplung 5 mit einer Ritzelwelle 7 verbindbar ist, und eine Zahnradstufe 6 zwischen der Ritzelwelle 7 und der Abtriebswelle 10 antreibbar. Die Zahnradstufe 6 wird dabei vorliegend durch ein verdrehfest mit der Ritzelwelle 7 verbundenes Abtriebsritzel 8 und ein verdrehfest mit der Abtriebswelle 10 verbundenes Abtriebsrad 9 gebildet. Die Abtriebswelle 10 ist über einen Abtriebswellen-Anschlussflansch 11 mit einer nicht dargestellten Propellerwelle des Schiffes entweder unmittelbar oder über weitere Antriebselemente verbunden.
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Das Schiffsgetriebe 1 weist in der gezeigten Ausführung zwei primärseitig angetriebene Pumpenantriebe 20, 21 und zwei sekundärseitig angetriebene Pumpenantriebe 30, 31 auf. Die zwei primärseitig angetriebenen Pumpenantriebe 20, 21 sind auf der Antriebsseite des Getriebes 1, d. h. bezogen auf das Abtriebsritzel 8 auf der Seite des Antriebswellen-Anschlussflansches 2, angeordnet. Ein Primärpumpenantriebsrad 26 ist verdrehfest mit der Antriebswelle 4 verbunden, um die primärseitig angetriebenen Pumpenantriebe 20, 21 anzutreiben. Das Primärpumpenantriebsrad 26 ist in Form einer Außenverzahnung auf einem Außenlamellenträger 12 der lastschaltbaren Kupplung 5 ausgebildet und ist somit koaxial zu der Antriebswelle 4 angeordnet. Die beiden primärseitigen Pumpenantriebe 20, 21 weisen gemeinsam eine Primärpumpenwelle 23 und ein hiermit verdrehfest verbundenes Primärpumpenrad 22 auf, das mit dem Primärpumpenantriebsrad 26 in Eingriff steht. An den beiden Enden der Primärpumpenwelle 23 ist jeweils eine Primärpumpe 24, 25 angeordnet, welche in verschiedener Bauart ausgeführt sein können und für verschiedene Anwendungszwecke ausgelegt sein können. So kann die eine Primärpumpe 25 beispielsweise als primärseitig angetriebene Druckölpumpe für die Ölschmierung und für die Druckmittelbereitstellung der druckmittelbetätigten Kupplung 5 und die andere Primärpumpe 24 als Verstellpropeller-Pumpe dienen.
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Die beiden sekundärseitig angetriebenen Pumpenantriebe 30, 31 sind bezogen auf die Radialebene, in der das Abtriebsritzel 8 liegt, auf der Seite des Abtriebswellen-Anschlussflansches 11 angeordnet. Die sekundärseitigen Pumpenantriebe 30, 31 weisen jeweils eine Sekundärpumpenwelle 33, 37 und ein drehfest hiermit verbundenes Sekundärpumpenrad 34, 36 auf, welches jeweils in Eingriff mit einem Sekundärpumpenantriebsrad 32 steht, das koaxial zu der Ritzelwelle 7 und verdrehfest auf diesem angeordnet ist. Aus Gründen der Darstellbarkeit sind die Sekundärpumpenantriebe 30, 31 mit den zugeordneten Sekundärpumpenrädern 34, 36 in der Figur radial versetzt gezeigt. Mit den sekundärseitig angetriebenen Pumpenantrieben 30, 31 sind eine als Schleppfahrpumpe dienende Sekundärpumpe 38 und eine als Wasserpumpe dienende Sekundärpumpe 35 verdrehfest verbunden.
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Je nach Anwendungszweck und Pumpenbauart kann auch eine andere Pumpenkonfiguration oder auch ein Wegfall der Pumpen vorgesehen sein.
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Die Ritzelwelle 7 ist mittels der lastschaltbaren Kupplung 5 mit der Antriebswelle 4 kuppelbar, d. h. bei laufendem Hauptantriebsmotor 3 kann dessen Antriebsleistung durch Schließen der lastschaltbaren Kupplung 5 auf die Abtriebswelle 10 und weiter bis zu einem auf der Propellerwelle befestigten Propeller geleitet werden. Die lastschaltbare Kupplung 5 ist in diesem Ausführungsbeispiel als druckmittelbetätigte Lamellenkupplung mit dem Außenlamellenträger 12 und einem Innenlamellenträger 13, der verdrehfest mit der Ritzelwelle 7 verbunden ist, ausgebildet.
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Die Ritzelwelle 7 ist vorzugsweise als Vollwelle ausgebildet. In der Figur ist die Ritzelwelle 7 in Form einer Doppellinie gezeigt, um symbolisch einen Ölfluss über nicht näher dargestellte Kanäle als Druckmittel zum Betätigen der lastschaltbaren Kupplung 5 und als Schmiermittel im Inneren der Ritzelwelle 7 darzustellen.
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Der Antriebswellen-Anschlussflansch 2 ist auf der Antriebsseite des Getriebes 1, d. h. antriebsseitig der Radialebene des Abtriebsritzels 8 angeordnet. Die Antriebswelle 4 ist im Getriebegehäuse 61 gelagert.
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Der verdrehfest mit der Abtriebswelle 10 verbundene Abtriebswellen-Anschlussflansch 11 ist auf der gegenüberliegenden Seite des Getriebes 1 angeordnet. Die Abtriebswelle 10 ist ebenfalls im Getriebegehäuse 61 gelagert.
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Um die Abtriebswelle 10 des Schiffsgetriebes 1 und die hiermit gekoppelte Propellerwelle auch bei stilliegendem Hauptantrieb 3 des Schiffes bewegen zu können, ist eine Dreheinrichtung 40 vorgesehen, welche über die Ritzelwelle 7 auf die Abtriebswelle 10 greift und Letztere in eine langsame Drehbewegung versetzen kann.
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Hierzu ist getriebeintern, d. h. innerhalb des Getriebegehäuses, eine weitere Zahnradstufe 42 zwischen der Dreheinrichtung 40 und der Ritzelwelle 7 vorgesehen. Diese Zahnradstufe 42, welche im kämmenden Zustand die Dreheinrichtung 40 mit der Ritzelwelle 7 verbindet, ist vorliegend durch ein von einer Antriebseinrichtung 41 der Dreheinrichtung 40 antreibbares Dreheinrichtungsrad 43 und ein verdrehfest mit der Ritzelwelle 7 verbundenes Zahnrad, welches vorliegend durch das Pumpenantriebsrad 32 der Sekundärpumpen 35 und 38 gebildet wird, ausgebildet.
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Das Dreheinrichtungsrad 43 ist vorliegend verschiebbar auf einer koaxial hierzu verlaufenden Welle 53 über eine Mitnahmeverzahnung angeordnet. Es besteht mithin eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Dreheinrichtungsrad 43 und der das Dreheinrichtungsrad 43 tragenden Welle 53.
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Die Antriebseinrichtung 41 der Dreheinrichtung 40 weist bei der gezeigten Ausführung ein Zykloidgetriebe 44 mit einem Winkeltrieb 45 auf, welcher mit der Welle 53 des Dreheinrichtungsrades 43 verbunden ist. Durch den Winkeltrieb 45 ist eine weitere Übersetzung zwischen einem schnell drehenden Elektromotor 46 der Antriebseinrichtung 41 der Dreheinrichtung 40 und der Zahnradstufe 42 zwischen der Dreheinrichtung 40 und der Ritzelwelle 7 bei Eingriff des Dreheinrichtungsrades 43 mit dem Pumpenantriebsrad 32 gegeben.
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Derartige Kombinationen von Zykloidgetriebe und Winkeltrieb sind an sich bekannt und beispielsweise unter dem Handelsnamen Sumitomo Cyclo Buddy Box ® auf dem Markt erhältlich.
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Je nach erforderlicher Übersetzung und vorhandenen Bauraumbedingungen können im Bereich der Antriebseinrichtung 41 der Dreheinrichtung 40 auch andere Getriebe und weitere Zahnradstufen vorgesehen werden.
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Bei der gezeigten Ausführung ist die Dreheinrichtung 40 manuell mittels eines Handhebels 47 mit der Ritzelwelle 7 des Schiffsgetriebes 1 in Eingriff bringbar. Da das Sekundärpumpenantriebsrad 32 im normalen Betrieb rotiert, darf das Dreheinrichtungsrad 43 im normalen Betrieb nicht mit dem Sekundärpumpenantriebsrad 32 kämmen. Daher wird es auf der das Dreheinrichtungsrad 43 tragenden Welle 53 anhand des Handhebels 47 verschoben.
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Das Zusammenwirken des Handhebels 47 mit dem Dreheinrichtungsrad 43 zur Ein-/Ausrastung mit der Ritzelwelle 7 kann beispielsweise mittels einer Schaltgabei erfolgen, welche über eine Welle verdrehgesichert mit dem Handhebel 47 verbunden ist und bei einer Drehung des Handhebels 47 über einen in eine Nut des Dreheinrichtungsrades 43 eingreifenden Gleitstein die axiale Position des Dreheinrichtungsrades 43 auf der Welle 53 bestimmt.
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Der Handhebel 47 hat folglich zwei Positionen, in denen er fixiert werden kann. Eine erste Position des Handhebels 47 ist vorliegend einem Betriebszustand „Normalbetrieb“ zugeordnet, bei dem das Dreheinrichtungsrad 43 nicht mit dem Sekundärpumpenantriebsrad 32 kämmt und die Dreheinrichtung 40 von der Ritzelwelle 7 bzw. von dem Grundgetriebe folglich entkoppelt ist. Eine zweite Position des Handhebels 47 ist einem Betriebszustand „Dreheinrichtung aktiv“ zugeordnet. Das Dreheinrichtungsrad 43 kämmt in diesem Zustand mit dem Sekundärpumpenantriebsrad 32, und damit ist die Dreheinrichtung 40 mit der Ritzelwelle 7 bzw. dem Grundgetriebe gekoppelt.
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In der Figur ist nur die zweite Position des Handhebels 47 und damit der Betriebszustand „Dreheinrichtung aktiv“ dargestellt.
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Um mögliche Schäden an dem Schiffsgetriebe 1 zu verhindern, ist die Dreheinrichtung 40 mit einer Sicherheitseinrichtung 48 ausgebildet, welche sicherstellt, dass die Dreheinrichtung 40 nur bei stehendem Hauptantrieb 3 eingerastet werden kann, und dass beim Betätigen der Dreheinrichtung 40 der Hauptantrieb 3 angehalten wird. Die Sicherheitseinrichtung 48 ist in einfacher Weise mit einem manuell betätigbaren, nur symbolisch in der Figur gezeigten Sicherheitsstift 49 und mit zwei Überwachungseinrichtungen 50 und 51 ausgebildet. Die zwei Überwachungseinrichtungen 50 und 51 überwachen dabei die Position des Sicherheitsstiftes 49. Die Überwachungseinrichtungen 50 und 51 können dabei jeweils einfache mit einer Steuerungseinrichtung des Hauptantriebs 3 verbundene Kontaktsensoren sein. Die Steuerungseinrichtung kann beispielsweise eine zentrale elektronische Steuerungseinrichtung des Schiffes oder eine separate, dem Antriebsstrang zugeordnete, Steuerungseinrichtung sein.
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In der den Betrieb des Hauptantriebs 3 erlaubenden ersten Position des Handhebels 47 und dem zugeordneten Betriebszustand „Normalbetrieb“ hat das Herausziehen des Sicherheitsstiftes 49 ein Abschalten des Hauptantriebs 3 zur Folge. Erst danach ist eine Bewegung des Handhebels 47 zur Einrastung des Dreheinrichtungsrades 40 mit dem Pumpenantriebsrad 32 zulässig und möglich.
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Bei der gezeigten Ausführung wird die erste Position „Normalbetrieb“ des Handhebels 47 anhand der Position des Sicherheitsstiftes 49 von der ersten Überwachungseinrichtung 51 überwacht und die zweite Position „Dreheinrichtung aktiv“ wird von der zweiten Überwachungseinrichtung 50 überwacht. Der Sicherheitsstift 49 dient dabei in der ersten und in der zweiten Position sowohl als Signalgeber für den Kontaktsensor der jeweiligen Überwachungseinrichtung 50 bzw. 51 und zur mechanischen Sicherung des Handhebels 47 in der jeweiligen Position.
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Die der ersten Position „Normalbetrieb“ zugeordnete erste Überwachungseinrichtung 51 stellt sicher, dass der Hauptantrieb 3 abgeschaltet wird, sobald der mit dem Handhebel 47 verbundene und vorliegend federbetätigte Sicherheitsstift 49 mit manueller Kraft herausgezogen wird.
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Nach dem Verschieben des Handhebels 47 und des Dreheinrichtungsrades 43 von der ersten Position „Normalbetrieb“ in die zweite Position „Dreheinrichtung aktiv“ und dem Einstecken des Sicherheitsstiftes 49 in der zweiten Position bestätigt die zweite Überwachungseinrichtung 50 den vollständigen Eingriff des Dreheinrichtungsrades 43 mit dem Pumpenantriebsrad 32 und erst hierauf wird die Betätigung des Elektromotors 46 der Antriebseinrichtung 41 der Dreheinrichtung 40 von der Steuerungseinrichtung freigegeben. Ein Herausziehen des Sicherheitsstiftes 49 in der zweiten Position wird wieder von der zweiten Überwachungseinrichtung 50 erfasst und der Steuerungseinrichtung signalisiert, worauf die Steuerungseinrichtung den Elektromotor 46 der Dreheinrichtung 40 abschaltet. Die beschriebenen Signale der Überwachungseinrichtungen 50 und 51 können jeweils in einem aktiven Signal oder in einem passiven Signal bestehen. D.h. wenn eine Überwachungseinrichtung 50 bzw. 51, welche vorzugsweise als Kontaktsensoren ausgebildet sind, keinen Kontakt anzeigt, kann dies als passives Signal von der Steuerungseinheit berücksichtigt werden, beispielsweise zum Abschalten des Hauptantriebes 3.
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Folglich kann bei herausgezogenem Sicherheitsstift 49 weder der Hauptantrieb 3 noch die Dreheinrichtung 40 gestartet werden. Und zwar so lange bis der Handhebel 47 in der ersten oder der zweiten Position mit dem Sicherheitsstift 49 wieder arretiert wird.
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Da die Stellung von Dreheinrichtungsrad 43 und Sekundärpumpenantriebsrad 32 nicht gezwungenermaßen so ist, dass deren Verzahnungen ineinander geschoben werden können, ist der Elektromotor 46 mit einem manuell betätigbaren Handrad 52 ausgebildet, welches vorliegend direkt mit der Antriebswelle des Elektromotors 46 verbunden ist. Über dieses Handrad 52 und über das Zykloidgetriebe 44 sowie den Winkeltrieb 45 kann nun das Dreheinrichtungsrad 43 solange gedreht werden, bis die Verzahnungen von Dreheinrichtungsrad 43 und Sekundärpumpenantriebsrad 32 vollständig ineinander geschoben werden können und auch der Handhebel 47 in seine zweite Position „Dreheinrichtung aktiv“ gebracht werden kann, bei deren Erkennen die zweite Überwachungseinrichtung 50 den Elektromotor 46 der Dreheinrichtung 40 für den Betrieb freischaltet.
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Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Schiffsgetriebe 1 weiterhin eine Arretiereinrichtung 60 zum gezielten Festhalten der Abtriebswelle 10 bzw. der Propellerwelle auf, um eine ungewollte Drehung der Abtriebswelle 10 und des Schiffspropellers bei deaktiviertem Hauptantrieb 3, z. B. bei strömendem Gewässer oder Wartungsarbeiten, zu verhindern. Mit der Arretiereinrichtung 60 ist in einer Arretierposition der Abtriebswelle 10 eine formschlüssige Verbindung zwischen der Abtriebswelle 10 bzw. dem drehfest auf der Abtriebswelle 10 angeordneten Abtriebsrad 9 und dem symbolisch im Bereich der Arretiereinrichtung 60 angedeuteten Getriebegehäuse 61 herstellbar. Die formschlüssige Verbindung wird vorliegend durch eine Bolzen-Loch-Verbindung zwischen einem Bolzen 63, welcher, vorzugsweise mit Federkraft beaufschlagt, verriegelbar und manuell mit einem Griff 64 entriegelbar ist, und wenigstens einem Loch 62 am Umfang des Abtriebsrades 9 gebildet. Zweckmäßigerweise ist eine Mehrzahl der Löcher 62 über den Umfang des Abtriebsrades 9 verteilt ausgebildet, wie vorliegend sechs gleichmäßig über den Umfang des Abtriebsrades 9 verteilte Löcher 62. Die Löcher 62 sind nahe am äußeren Umfang des Abtriebsrades 9 in axialer Richtung verlaufend angeordnet, sodass der Bolzen 63 bei Überdeckung des Bolzens 63 mit einem der Löcher 62 durch axiales Verschieben des Bolzens 63 in dem entsprechenden Loch 62 einrastet. Bei Überdeckung des Bolzens 63 mit einem der Löcher 62 rastet der Bolzen 63 ein und bildet eine verdrehfeste Verbindung zwischen dem Abtriebsrad 9 und dem Getriebegehäuse 61, so dass das Drehmoment über das Abtriebsrad 9 und den Bolzen 63 auf das Getriebegehäuse 61 übertragen wird.
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Da auch bei der Aktivierung der Arretiereinrichtung 60 sichergestellt sein muss, dass der Hauptantrieb 3 abgeschaltet ist und mithin die Abtriebswelle 10 nicht von dem Hauptantrieb 3 angetrieben ist, weist die Arretiereinrichtung 60 eine zweite Sicherheitseinrichtung 65 auf, welche eine Aktivierung der Arretiereinrichtung 60 nur bei erkanntem deaktiviertem Betriebszustand des Hauptantriebes 3 zulässt und die den laufenden Hauptantrieb 3 bereits beim Entsichern des Bolzens 63 durch Herausziehen eines Sicherungsstiftes 67 abschaltet.
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Sowohl die erste Sicherheitseinrichtung 48 der Dreheinrichtung 40 als auch die zweite Sicherheitseinrichtung 65 der Arretiereinrichtung 60 sind mit der genannten Steuerungseinrichtung verbunden und wirken unter anderem über die Steuerungseinrichtung zusammen wie im Folgenden beschrieben.
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Zum Zweck des Abschaltens des Hauptantriebes 3 beim Entsichern des Bolzens 63 umfasst die zweite Sicherheitseinrichtung 65 der Arretiereinrichtung 60 den manuell entfernbaren, nur symbolisch in der Figur gezeigten Sicherungsstift 67. Der Sicherungsstift 67 steckt im Betriebszustand „Normalbetrieb“ in einer ersten Sicherungsbohrung 71 in einem Arretiergehäuse 70 und sichert den zugeordneten Bolzen 63 der Arretiereinrichtung 60 in dessen zurückgezogener Ruhestellung. Das Arretiergehäuse 70 ist fest mit dem Getriebegehäuse 61 verbunden. Die Position des Sicherungsstiftes 67 wird in der ersten Sicherungsbohrung 71 von einer kontaktsensorischen Detektionseinrichtung 66 überwacht.
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In der Figur ist die Arretiereinrichtung 60 in der nicht betätigten Stellung, also im nicht arretierten Zustand, dem Betriebszustand „Normalbetrieb“, dargestellt.
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Wird im Betriebszustand „Normalbetrieb“ der Sicherungsstift 67 aus der ersten Sicherungsbohrung 71 gezogen, so wird der Hauptantrieb 3 auf ein Signal der Detektionseinrichtung 66 hin durch die Steuerungseinrichtung ausgeschaltet. Dies ist hier bereits dann vorgesehen, wenn der Sicherungsstift 67 aus der ersten Sicherungsbohrung 71 gezogen wird und dabei seinen Endlagenkontakt verlässt. Der federkraftbetätigte Bolzen 63 der Arretiereinrichtung 60 darf sich in diesem Zustand noch nicht bewegen und wird immer noch gehalten. Erst wenn der Sicherungsstift 67 ganz entfernt ist, bewegt sich der Bolzen 63 und kann in den arretierenden Bolzen-Loch-Eingriff mit dem Abtriebsrad 9 gelangen.
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Bei der gezeigten Ausführung wird die Ausrichtung des Bolzens 63 und des Abtriebsrades 9 hinsichtlich einer überdeckenden Bolzen-Loch-Position von der Dreheinrichtung 40 unterstützt, welche mit der Arretiereinrichtung 60 derart zusammen wirkt, dass die Abtriebswelle 10 mit dem Abtriebsrad 9 mittels der Dreheinrichtung 40 solange gedreht wird, bis der Bolzen 63 mit einem der Löcher 62 an dem Abtriebsrad zumindest annähernd in Überdeckung kommt.
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Zum Einrasten des Bolzens 63 in einem der Löcher 62 ist der Bolzen ist vorne abgesetzt, d.h. er weist an seinem freien Ende einen Endbereich mit kleinerem Durchmesser auf, der durch eine Schulter vom Bereich mit größerem Durchmesser abgesetzt ist. Sobald der Endbereich des Bolzens 63 in eines der Löcher 62 im Abtriebsrad 9 einfährt, wird die Dreheinrichtung 40 abgeschaltet. Der Bolzen 63 muss beim Abschalten der Dreheinrichtung 40 nicht sofort komplett einrasten sondern fährt in vielen Fällen zunächst nur mit seinem Endbereich in eines der Löcher 62 ein. Wenn der Bolzen nicht komplett einrastet, dann muss das Handrad 52 der Dreheinrichtung 40 so lange gedreht werden, bis die Position der Bohrung im Abtriebsrad mit der Position des Bolzens 63 übereinstimmt, sodass der federkraftbetätigte Bolzen 63 soweit ins Abtriebsrad 9 rutscht, dass er mit der Schulter an dem Abtriebsrad 9 ansteht. Erst in dieser Position ist der Bolzen 63 vollständig eingerastet und die Abtriebswelle 10 ist arretiert.
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Eine weitere Detektionseinrichtung 69 ist für die Abschaltung der Dreheinrichtung 40 beim oben beschriebenen Einrastvorgang der Arretiereinrichtung 60 vorgesehen. Auch die weitere Detektionseinrichtung 69 ist vorliegend ein einfacher mit der Steuerungseinrichtung verbundener Kontaktsensor, der die axiale Position des Bolzens 63 überwacht. Die weitere Detektionseinrichtung 69 gibt ein Signal zum Abschalten des Elektromotors 46 der Dreheinrichtung 40, sobald der Endbereich des Bolzens 63 beim axialen Verschieben in Richtung des Abtriebsrades 9 in eines der Löcher 62 im Abtriebsrad 9 einfährt.
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Im Arretierzustand, d.h. wenn der Bolzen in der eingerückten Endstellung steht und der beschriebene Bolzen-Loch-Eingriff vollständig vorliegt, kann der Sicherungsstift 67 nicht mehr in die erste Sicherungsbohrung 71 gesteckt werden. Stattdessen muss der Sicherungsstift 67 zur Absicherung der korrekten Stellung des Bolzens 63 in seiner eingerückten Endstellung in eine zweite Sicherungsbohrung 68 gesteckt werden. In der zweiten Sicherungsbohrung 68 sichert der Sicherungsstift 67 den Bolzen 63 formschlüssig gegen ein Verschieben aus der vollständig eingerückten Endstellung des Bolzens 63. Auch die zweite Sicherungsbohrung befindet sich in dem Arretiergehäuse 70. Die Position des Sicherungsstiftes 67 in der zweiten Sicherungsbohrung 68 wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform nicht überwacht. Auch hier ist jedoch eine Überwachung beispielsweise mit einem Kontaktsensor denkbar.
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In diesem Arretierzustand wird z. B. eine unerwünschte Drehung der Propellerwelle des Schiffs verhindert. Bei Mehrmotorenanlagen und einer durch die Arretiereinrichtung stillgelegten Antriebsanlage können die Motoren weiterer Antriebsanlagen nunmehr wieder gestartet werden.
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Während bei der gezeigten Ausführung die Dreheinrichtung 40 auf einfache Weise die Handhabung der Arretiereinrichtung 60 unterstützt, kann die Dreheinrichtung 40 in alternativen Ausführungen hierzu selbstverständlich auch als reine Dreheinrichtung fungieren, wobei die Arretiereinrichtung 60 bei aktiver Dreheinrichtung 40 in einem unbetätigten Zustand bleibt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schiffsgetriebe
- 2
- Antriebswellen-Anschlussflansch
- 3
- Hauptantrieb
- 4
- Antriebswelle
- 5
- lastschaltbare Kupplung
- 6
- Zahnradstufe
- 7
- Ritzelwelle
- 8
- Abtriebsritzel
- 9
- Abtriebsrad
- 10
- Abtriebswelle
- 11
- Abtriebswellen-Anschlussflansch
- 12
- Außenlamellenträger
- 13
- Innenlamellenträger
- 20
- primärseitiger Pumpenantrieb
- 21
- primärseitiger Pumpenantrieb
- 22
- Primärpumpenrad
- 23
- Primärpumpenwelle
- 24
- Primärpumpe
- 25
- Primärpumpe
- 26
- Primärpumpenantriebsrad
- 30
- sekundärseitiger Pumpenantrieb
- 31
- sekundärseitiger Pumpenantrieb
- 32
- Sekundärpumpenantriebsrad
- 33
- Sekundärpumpenwelle
- 34
- Sekundärpumpenrad
- 35
- Sekundärpumpe
- 36
- Sekundärpumpenrad
- 37
- Sekundärpumpenwelle
- 38
- Sekundärpumpe
- 40
- Dreheinrichtung
- 41
- Antriebseinrichtung der Dreheinrichtung
- 42
- Zahnradstufe
- 43
- Dreheinrichtungsrad
- 44
- Zykloidgetriebe
- 45
- Winkeltrieb
- 46
- Elektromotor
- 47
- Handhebel
- 48
- erste Sicherheitseinrichtung
- 49
- Sicherheitsstift
- 50
- zweite Überwachungseinrichtung
- 51
- erste Überwachungseinrichtung
- 52
- Handrad
- 53
- Welle
- 60
- Arretiereinrichtung
- 61
- Getriebegehäuse
- 62
- Loch
- 63
- Bolzen
- 64
- Griff
- 65
- zweite Sicherheitseinrichtung
- 66
- Detektionseinrichtung
- 67
- Sicherungsstift
- 68
- erste Sicherungsbohrung
- 69
- weitere Detektionseinrichtung
- 70
- Arretiergehäuse
- 71
- zweite Sicherungsbohrung
