DE102020208773A1 - Flossenlagerung für einen Flossenstabilisator - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Flossenlagerung für einen Flossenstabilisator eines Wasserfahrzeugs. Erfindungsgemäß ist eine Welle zum Antrieb mindestens einer Flosse des Flossenstabilisators koaxial in einem Kokerrohr angeordnet und die Flosse ist mittels mindestens zwei axial zueinander beabstandeter Flossenlager radial außen auf dem Kokerrohr verdrehbar aufgenommen. Die Flossenlagerung ermöglicht eine verbesserte Energieeffizienz des damit ausgestatteten Flossenstabilisators. Ferner kann innerhalb der Antriebseinheit des Flossenstabilisators ein nicht zur Aufnahme von hohen Querkräften geeignetes Getriebe Verwendung finden. Daneben erlaubt das massive Kokerrohr eine Entkopplung zwischen der Übertragung von Querkräften auf den Rumpf des Wasserfahrzeugs und den bidirektionalen Transfer von Momenten zwischen der Flosse und der Antriebseinheit. Hierdurch ist eine Durchmesserreduzierung der (Antriebs-)Welle möglich. Zugleich ist die axiale Länge der Welle durch das Hineingreifen des Kokerrohrs in den Aufnahmeraum der Flosse erhöht. Dadurch nimmt die Flexibilität der Welle zu, so dass etwaige Fluchtfehler und Fertigungstoleranzen auch ohne das Vorhandensein einer Kupplung ausgleichbar sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Flossenlagerung für einen Flossenstabilisator eines Wasserfahrzeugs.
  • Aus dem Stand der Technik sind Flossenstabilisatoren für Passagierschiffe, größere Yachten, Boote, Schwimmpontons etc. in einer großen Variationsbreite bekannt. Als Antrieb für derartige Flossenstabilisatoren kommen im Großschiffbereich bei hohen Stellkräften von 30 kN und höher derzeit keine hochpräzisen Direktantriebe, wie zum Beispiel Elektroantriebe mit einem mechanischen Untersetzungsgetriebe, zum Einsatz. Hochpräzise Elektroantriebe erfordern im Allgemeinen eine zusätzliche Kupplung, um eine Entkopplung von etwaig auftretenden Flossenquerkräften sowie eine Kompensation von Ungenauigkeiten im Rundlauf zu ermöglichen. Weiterhin überträgt ein Flossenschaft eines konventionellen Flossenstabilisators extrem hohe Drehmomente von bis zu 380 kNm, sodass hierzu geeignete Kupplungen einen sehr großen Einbauraum erfordern, der bei Wasserfahrzeugen vielfach nicht zur Verfügung steht. Darüber hinaus erhöht eine Kupplung den Montage- und Wartungsaufwand sowie die konstruktive Komplexität des Flossenstabilisators und damit dessen Ausfallwahrscheinlichkeit. Des Weiteren ruft ein stabiler bzw. massiver und damit schwerer Flossenschaft einer Flosse eines Flossenstabilisators aufgrund seiner gro-ßen Massenträgheit im Betrieb auch hohe Beschleunigungskräfte ab. Zum Antrieb eines mit einer solchen Flosse ausgerüsteten Flossenstabilisators ist daher eine besonders leistungsstarke elektrische oder elektro-hydraulische Antriebseinheit vonnöten, die zu einem hohen elektrischen Energieverbrauch führt. Jeder aus dem Stand der Technik bekannte Flossenstabilisator weist mindestens eine Stabilisierungsflosse auf.
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine verbesserte Flossenlagerung für einen Flossenstabilisator für ein Wasserfahrzeug anzugeben, der insbesondere eine erhöhte Energieeffizienz und einen konstruktiv vereinfachten sowie kompakteren Aufbau aufweist.
  • Die eingangs genannte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass eine Welle zum Antrieb mindestens einer Flosse des Flossenstabilisators koaxial in einem Kokerrohr angeordnet ist und die Flosse mittels mindestens zwei axial zueinander beabstandeter Flossenlager radial außen auf dem Kokerrohr verdrehbar aufgenommen ist. Hierdurch werden etwaige, von der Flosse hervorgerufene Auftriebskräfte und Widerstandskräfte bzw. Querkräfte nur von dem Kokerrohr aufgenommen, wohingegen die Antriebsmomente der Antriebseinheit und vom umgebenden Wasser in die Stabilisierungsflosse induzierte Momente ausschließlich über die Welle transferiert werden. Infolgedessen kann die Welle einen deutlich reduzierten Durchmesser aufweisen. Querkräfte werden über das Kokerrohr abgeleitet und nicht in die Welle übertragen. Dadurch, dass die Welle axial weit in die Stabilisierungsflosse hineinreicht, kann die Welle zudem axial länger und somit flexibler ausgestaltet werden. Infolgedessen können etwaige Fluchtfehler, betriebsbedingte Deformationen des Flossenstabilisators sowie Fertigungstoleranzen auch ohne das Vorhandensein einer mechanischen (Gelenk-)Kupplung kompensiert werden. Die erfindungsgemäße Flossenlagerung gestattet es ferner, Getriebe, die nicht zur Aufnahme von Querkräften geeignet sind, kupplungsfrei zu betreiben. Aufgrund des im Vergleich zu konventionellen Ausführungsformen von Flossenstabilisatoren beträchtlich reduzierten Durchmessers der Welle zum Antrieb der Flosse reduzieren sich die mittels der Antriebseinheit in Bewegung zu setzenden Massen, woraus eine erhöhte Energieeffizienz des mit der erfindungsgemäßen Flossenlagerung ausgestatteten Flossenstabilisator resultiert. Dies bedeutet eine verbesserte Stabilisierungswirkung bei einem unveränderten Stromverbrauch der elektrischen Antriebseinheit oder ein verminderter Stromverbrauch bei derselben Stabilisierungswirkung im Vergleich zu einem hergebrachten Flossenstabilisator mit einem massiven Flossenschaft zum Antrieb der Flosse.
  • Vorzugsweise weist das Kokerrohr einen Flansch auf, der mit einer Rumpfhaut eines Rumpfes des Wasserfahrzeugs verbunden ist. Infolgedessen ist eine mechanisch besonders robuste und belastbare Befestigung des Kokerrohrs an dem Rumpf des Wasserfahrzeugs gegeben. Die unlösbare Verbindung zwischen dem Flansch des Kokerrohrs und der Rumpfhaut des Wasserfahrzeugs erfolgt vorzugsweise durch Schweißen oder Vergießen mittels eines speziellen Verfahrens, wie beispielsweise des so genannten Chockfast®-Verfahrens. Bevorzugt ist ein Verbindungsbereich zwischen dem Flansch des Kokerrohrs und der Rumpfhaut des Wasserfahrzeugs rumpfinnenseitig mit Streben, Knotenblechen oder dergleichen mechanisch verstärkt. Ein Getriebe der elektrischen Antriebseinheit ist vorzugsweise mittels lösbarer Befestigungselemente rumpfinnenseitig mit dem Flansch des Kokerrohrs verbunden.
  • Bei einer weiteren technisch vorteilhaften Ausgestaltung ist die Welle zum drehenden Antrieb durch eine Antriebseinheit des Flossenstabilisators rumpfinnenseitig drehfest mit einem Getriebe der Antriebseinheit des Flossenstabilisators verbunden. Infolgedessen ist eine problemlose, rumpfinnenseitige Montage des Flossenstabilisators möglich. Da das Kokerrohr sämtliche Querkräfte aufnimmt, kann die Welle einen reduzierten Durchmesser und damit einhergehend eine erhöhte Flexibilität aufweisen. Infolgedessen kann ein etwaiger Versatz bzw. Fluchtfehler zwischen der Flossenlagerung und einer Ausgangswelle des Getriebes auch ohne eine (gelenkige) Kupplung, woraus unter anderem eine beträchtliche Einbauraumreduzierung resultiert.
  • Bevorzugt ist im Bereich einer Innenkante der Flosse ein im Wesentlichen zylindrischer Aufnahmeraum zur zumindest abschnittweisen Aufnahme des Kokerrohrs und der diesem zugeordneten mindestens zwei Flossenlager ausgebildet. Durch die Lagerung der Flosse auf dem Kokerrohr mithilfe der mindestens zwei Flossenlager ergibt sich eine axial signifikant verkürzte Bauweise, da die Flossenlagerung im Wesentlichen innerhalb der Flosse realisiert ist. Vorzugsweise erstreckt sich der Aufnahmeraum axial bis zu einem theoretischen Kraftangriffspunkt bzw. Druckpunkt der Flosse oder darüber hinaus. An diesem theoretischen Kraftangriffspunkt greifen sämtliche Auftriebs- und Widerstandskräfte an, die aufgrund der Relativbewegung zwischen der Stabilisierungsflosse und dem Wasser entstehen.
  • Im Fall einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform weist das Kokerrohr einen Lagerabschnitt und einen Basisabschnitt auf, wobei die mindestens zwei Flossenlager bevorzugterweise auf dem Lagerabschnitt angeordnet sind. Infolgedessen ist eine definierte Lagerung der Flosse auf dem Lagerabschnitt des Kokerrohrs mittels der mindestens zwei Flossenlager außerhalb des Basisabschnitts gewährleistet. Die Flossenlager sind hierbei in einem Ringraum zwischen dem Lagerabschnitt des Kokerrohrs und einer Innenfläche des Aufnahmeraums in der Flosse angeordnet. Im Fall einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Basisabschnitt einen größeren (Außen-)Durchmesser als der Lagerabschnitt auf, so dass zwischen dem Lagerabschnitt und dem Basisabschnitt ein Absatz bzw. eine Schulter entsteht, die beispielsweise zur einseitigen axialen Anlage mindestens eines Flossenlagers dienen kann.
  • Im Fall einer günstigen technischen Weiterbildung ist das erste Flossenlager im Bereich eines freien Kokerrohrendes angeordnet. Hierdurch ist ein größtmöglicher axialer Abstand des ersten Flossenlagers zur Rumpfhaut des Rumpfes des Wasserfahrzeugs gegeben.
  • Bevorzugt ist das zweite Flossenlager im Bereich des Absatzes des Lagerabschnitts positioniert. Infolgedessen ist der größtmögliche axiale Abstand zu dem ersten Flossenlager realisiert. Vorzugsweise liegt das zweite Flossenlager an dem Absatz an und ist hierdurch zugleich einseitig axial lagegesichert und sicher geführt.
  • Bei einer günstigen Weiterbildung ist das erste Flossenlager vorzugsweise als ein abgedichtetes Wälzlager, insbesondere als ein abgedichtetes Pendelrollenlager, Zylinderrrollenlager oder Nadellager, ausgebildet. Hierdurch kann kein Wasser bis in einen Ringspalt zwischen der Welle und dem diese umgebenden Kokerrohr gelangen. Zusätzlich kann noch ein Abdichtelement zwischen dem Aufnahmeraum und dem Lagerabschnitt und/oder dem Basisabschnitt des Kokerrohrs vorgesehen sein. Bei dem zusätzlichen, optionalen Dichtelement kann es sich beispielsweise um einen Radialdichtring bzw. einen Wellendichtring (s. g. Simmerring®) oder dergleichen handeln.
  • Nach Maßgabe einer weiteren Ausgestaltung ist das zweite Flossenlager bevorzugt mit einem wassergeschmierten Gleitlager realisiert. Infolgedessen sind ein geringer Lagerwiderstand sowie ein geringes Lagerspiel bei einem zugleich sehr geringen Wartungsaufwand und einer langen Haltbarkeit realisierbar.
  • Alternative könnten das erste und das zweite Flossenlager auch als zwei gegeneinander vorgespannte, abgedichtete Kegelrollenlager ausgeführt sein. Durch diese Ausgestaltung können Kippmomente der Flosse bestmöglich aufgenommen werden.
  • Vorzugsweise verbleibt zwischen der Welle und dem Kokerrohr ein Ringspalt. Aufgrund des Ringspalts ergibt sich ein zu vernachlässigender Reibungswiderstand zwischen der Welle und dem diese koaxial umgebenden Kokerrohr. Reibungsverluste werden innerhalb der Flossenlagerung allein vom Lagerwiderstand der mindestens zwei Flossenlager hervorgerufen.
  • Im Fall einer weiteren technisch vorteilhaften Ausgestaltung sind die mindestens zwei Flossenlager durch mindestens ein Distanzelement axial zueinander beabstandet auf dem Lagerabschnitt des Kokerrohrs angeordnet. Hierdurch ist ein definierter und dauerhafter axialer Abstand zwischen den mindestens zwei, auf dem Kokerrohr angeordneten Flossenlagern sichergestellt.
  • Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von schematischen Figuren näher erläutert. Es zeigen
    • 1 einen Längsschnitt durch eine Flossenlagerung eines Flossenstabilisators.
  • Die 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Flossenlagerung eines Flossenstabilisators.
    Ein Flossenstabilisator 100 für ein nicht im Detail dargestelltes Wasserfahrzeug 102 wie ein Schiff, eine Yacht, ein Boot oder einen Ponton, umfasst unter anderem eine strömungstechnisch vorteilhaft gestaltete Flosse 104, die mit einer Welle 106 drehfest verbunden ist. Die Welle 106 ist zumindest um ihre Längsmittelachse 108 mittels einer bevorzugt elektrischen Antriebseinheit 110 zur Erzielung der gewünschten Stabilisierungswirkung, insbesondere zur Rollstabilisierung des Wasserfahrzeugs, verdrehbar. Die bevorzugt elektrische Antriebseinheit 110 umfasst unter anderem einen Elektromotor 112 mit einem nachgeschalteten, untersetzend wirkenden Getriebe 114, das beispielsweise mit einem axial kurz bauenden Exzentergetriebe bzw. einem Zykloidgetriebe oder Umlaufrädergetriebe realisiert sein kann. Das Getriebe 114 ist drehfest, jedoch lösbar mit der Welle 106 verbunden.
  • Eine erfindungsgemäße Flossenlagerung 120 des Flossenstabilisators 100 umfasst ein so genanntes Kokerrohr 122 bzw. ein Hüllrohr. Das schwere und massive Kokerrohr 122 umfasst einen rumpfaußenseitig liegenden Lagerabschnitt 124 und einen Basisabschnitt 126, der in einen hier lediglich exemplarisch ringförmigen und rumpfinnenseitig im Wasserfahrzeug 102 angeordneten Flansch 128 übergeht. Der Basisabschnitt 126 verläuft abschnittsweise rumpfinnenseitig, während der Lagerabschnitt 124 hier lediglich exemplarisch vollständig rumpfaußenseitig verläuft. Zwischen dem vorzugsweise durchmessergrößeren sowie im Wesentlichen leicht konischen Basisabschnitt 126 und dem vorzugsweise durchmesserkleineren und näherungsweise zylindrischen Lagerabschnitt 124 besteht ein kleiner Absatz 130 bzw. eine Schulter oder ein Rezeß, der als eine einseitige axiale Anlage für mindestens ein Flossenlager dienen kann. Der Absatz 130 kann abweichend von der in 1 lediglich exemplarisch dargestellten stufenartigen Ausbildung auch konisch oder hohlkehlartig ausgebildet sein. Der Lagerabschnitt 124 kann analog zum Basisabschnitt 126 ebenfalls leicht konisch ausgebildet sein. Der Lagerabschnitt 124 und der Basisabschnitt 126 können gegebenenfalls absatzfrei bzw. schulterfrei ineinander übergehen. Weiterhin ist es möglich, dass der Basisabschnitt 126 und/oder der Lagerabschnitt 124 eine geringfügig radial einwärts gekrümmte bzw. hohlkehlartige Außenkontur aufweisen, so dass sich das Kokerrohr 122 ausgehend vom Flansch 128 bis zu einem freien Ende des Kokerrohrs 122 geringfügig verjüngt.
  • Erforderlichenfalls kann der rumpfinnenseitig angeordnete Flansch 128 des Flossenstabilisators 100 eine topfförmige Geometrie aufweisen (nicht dargestellt). Zwischen dem durchmesserkleineren Lagerabschnitt 124 und dem durchmessergrößeren Basisabschnitt 126 des Kokerrohrs 122 ist hier lediglich beispielhaft ein Absatz 130 bzw. eine Stufe oder ein Rezeß ausgebildet.
    Der leicht konische Basisabschnitt 126 des Kokerrohrs 122 ist unterhalb einer Wasseroberfläche 132 durch eine Aussparung 134 in einer Rumpfhaut 136 eines Rumpfes 138 des Wasserfahrzeugs 102 hindurchgeführt. Rumpf innenseitig ist an der Rumpfhaut 136 bevorzugt eine Verstärkung 142 in der Form von Streben, Profilen, Knotenblechen oder dergleichen ausgebildet. Der Flansch 128 des Kokerrohrs 122 ist innenseitig mit der Rumpfhaut 136 und/oder der Verstärkung 142 verschweißt oder anderweitig unlösbar verbunden. Der Flansch 128 kann zusätzlich mit lösbaren sowie umfangsseitig gleichmäßig zueinander beabstandet angeordneten Befestigungsmitteln 144 mit der rumpfinnenseitigen Verstärkung 142 verbunden sein. Das Getriebe 114 ist seinerseits mit Hilfe einer Vielzahl von umfangsseitig gleichmäßig zueinander beabstandet angeordneten Befestigungsmitteln 146 mit dem Flansch 128 des Kokerrohrs 122 vorzugsweise lösbar verbunden.
  • Die Welle 106 ist unter Schaffung eines Ringspalts 150 koaxial beabstandet in dem Kokerrohr 122 angeordnet und kann sich darin praktisch widerstandsfrei verdrehen. Der Ringspalt 150 befindet sich zwischen der Welle 106 und einer zylindrischen Innenfläche 160 des Kokerrohrs 120.
  • Ausgehend von einer Innenkante 156 bzw. einer Flossenwurzel der Flosse 104 ist ein im Wesentlichen zylindrischer Aufnahmeraum 158 zur zumindest abschnittsweisen Aufnahme des Kokerrohrs 122 und der auf diesem positionierten Flossenlager 166, 168 ausgebildet. Mittels der Flossenlager 166, 168 ist die Flosse 104 verdrehbar auf dem Kokerrohr 122 bzw. dessen Lagerabschnitt 124 gelagert. In Anbetracht der außerordentlich hohen auf die Flosse 104 einwirkenden hydrodynamischen und hydrostatischen Kräfte und Momente von bis zu 380 kNm, können mehr als die hier lediglich exemplarisch gezeigten zwei Flossenlager 166, 168 vorgesehen sein.
  • Der zumindest den Lagerabschnitt 124 sowie zumindest abschnittsweise den Basisabschnitt 126 koaxial umschließende Aufnahmeraum 158 innerhalb der Flosse 104 verläuft in axialer Richtung, das heißt parallel zur Längsmittelachse 108 der Welle 106, ausgehend von der Innenkante 134 in Richtung einer Außenkante 162 bzw. einer Flossenspitze der Flosse 104. An einem theoretischen Kraftangriffspunkt 180 greifen sämtliche hydraulischen Auftriebs- und Widerstandskräfte an, die durch das die Flosse 104 umgebende Wasser 182 hervorgerufen werden. Wenn der Kraftangriffspunkt 180, wie hier gezeigt, axial im Bereich des ersten Flossenlagers 166 positioniert ist, ergibt sich eine optimale Überleitung der auf die Flosse 104 einwirkenden hydrostatischen und hydrodynamischen Kräfte in das Kokerrohr 122 und damit im Ergebnis in den Rumpf 138 des Wasserfahrzeugs 102.
  • Erfindungsgemäß besteht eine strikte Trennung zwischen von der Flosse 104 hervorgerufenen, hydraulisch bedingten Querkräften, die ausschließlich von dem Kokerrohr 122 in den Rumpf 138 des Wasserfahrzeugs 102 übertragen werden und Momenten, die nur zwischen der Flosse 104 und dem Getriebe 114 der Antriebseinheit 112 bidirektional transferiert werden. Das erste und das zweite Flossenlager 166, 168 befinden sich in einem Ringraum 184, der zwischen einer Außenfläche 186 des Lagerabschnitts 124 des Kokerrohrs 122 und einer Innenfläche 188 des Aufnahmeraums 158 besteht.
  • Das erste Flossenlager 166 ist vorzugsweise in der Nähe eines freien Kokerrohrendes 194 angeordnet und bevorzugt als ein Festlager ausgebildet, während das zweite Flossenlager 168 bevorzugt im Bereich des Absatzes 130 positioniert ist und vorzugsweise als ein Loslager zur Kompensation von Axialbewegungen ausgeführt ist. Das zweite Flossenlager 168 liegt hier seitlich an dem Absatz 130 an, wodurch zumindest eine einseitige axiale Lagesicherung des zweiten Flossenlagers 168 gewährleistet ist. Sicherungsmittel zur axialen Lagefixierung der mindestens zwei Flossenlager 166, 168 auf dem Kokerrohr 122, wie beispielsweise Sprengringe, Seeger®-Ringe, Klemmringe, Wellenmuttern oder dergleichen, sind der besseren zeichnerischen Übersicht halber nicht dargestellt. Aufgrund der vorstehend geschilderten Anordnung der hier lediglich exemplarisch dargestellten zwei Flossenlager 166, 168 sind diese in einem größtmöglichen axialen Abstand auf dem Lagerabschnitt 124 des Kokerrohrs 122 positioniert, woraus eine höchstmögliche Fähigkeit der Flossenlagerung 120 zur Aufnahme von angreifenden Querkräften über das Kokerrohr 122 resultiert. Das erste Flossenlager 166 ist vorzugsweise als ein abgedichtetes Wälzlager 196, insbesondere als ein abgedichtetes Pendelrollenlager zum Toleranz- und Winkelausgleich oder als ein abgedichtetes Zylinderrollenlager oder Nadellager zur Minimierung des erforderlichen Volumens des Ringraums 184 ausgeführt. Durch diese Ausführung wird das Eindringen von Wasser 182 in den Ringspalt 150 der Flossenlagerung 120 verhindert. Das zweite Flossenlager 168 ist vorzugsweise mit einem wassergeschmierten Gleitlager 198 ausgeführt, das eine lange Lebensdauer bei einem zugleich minimalen Wartungsaufwand gewährleistet.
  • Zur Optimierung der Abdichtungswirkung des Wälzlagers 196 und zur Erhöhung der Ausfallsicherheit der Abdichtung der Flossenlagerung 120 kann zwischen dem ersten Flossenlager 166 und dem zweiten Flossenlager 168 mindestens ein, beispielsweise ringförmiges Dichtelement 200 vorgesehen sein. Dieses Dichtelement 200 kann zum Beispiel mit einem Radialdichtring bzw. einem Wellendichtring (so genannter Simmerring®) , mit einer Stopfbuchse oder dergleichen realisiert sein.
  • Weiterhin kann zwischen dem ersten Flossenlager 166 und dem zweiten Flossenlager 168 ein zum Beispiel hohlzylindrisches Distanzelement 206 auf dem zylindrischen Lagerabschnitt 124 des Kokerrohrs 122 vorgesehen sein, um eine dauerhafte und zuverlässige axiale Beabstandung der beiden Flossenlager 166, 168 auf dem Lagerabschnitt 124 des Kokerrohrs 122 zu erreichen. Das Distanzelement 206 ist hierbei dem Wasser 182 ausgesetzt und ist entsprechend korrosionsfest bzw. seewasserfest ausgelegt sein.
  • Die Flossenlagerung 120 ermöglicht unter anderem eine beträchtliche Reduzierung der Masse der im Betrieb bewegten Teile des Flossenstabilisators 100 in Form der Flosse 104, der Welle 106, des Getriebes 114 sowie der elektrischen Antriebseinheit 110. Hieraus ergibt sich eine erhebliche Reduzierung des Energiebedarfs bei einer gleichbleibenden Stabilisierungsleistung des Flossenstabilisators 100 im Vergleich zu vorbekannten Lösungen oder eine Verbesserung der Stabilisierungsleistung bei gleichbleibendem Energiebedarf, beispielsweise in Form von elektrischer Energie zum Speisen des Elektromotors 112 der elektrischen Antriebseinheit 110 des Flossenstabilisators 100.
  • Darüber hinaus können in Verbindung mit der Flossenlagerung 120 auch Getriebebauformen, die nicht zur Aufnahme von Querkräften geeignet oder bestimmt sind, die durch den hydromechanischen Auftrieb und/oder den hydraulischen Widerstand der Flosse 104 im Wasser entstehen, kupplungsfrei eingesetzt werden. Die lange und relativ dünne Welle 106 der Flossenlagerung 120 wirkt zugleich als ein Kompensator für etwaige Fluchtfehler, die unter anderem durch Fertigungstoleranzen sowie durch elastische Verformungen der Gesamtstruktur des Flossenstabilisators 100 infolge der an der Flosse 104 angreifenden extrem hohen hydrodynamischen und hydrostatischen Kräfte entstehen.
  • Die Erfindung betrifft eine Flossenlagerung 120 für einen Flossenstabilisator 100 eines Wasserfahrzeugs 102. Erfindungsgemäß ist eine Welle 106 zum Antrieb mindestens einer Flosse 104 des Flossenstabilisators 100 koaxial in einem Kokerrohr 122 angeordnet und die Flosse 104 ist mittels mindestens zwei axial zueinander beabstandeter Flossenlager 166, 168 radial außen auf dem Kokerrohr 122 verdrehbar aufgenommen. Die Flossenlagerung 120 ermöglicht eine verbesserte Energieeffizienz des damit ausgestatteten Flossenstabilisators 100. Ferner kann innerhalb der Antriebseinheit 110 des Flossenstabilisators 100 ein nicht zur Aufnahme von hohen Querkräften geeignetes Getriebe 114 Verwendung finden. Daneben erlaubt das massive Kokerrohr 122 eine Entkopplung zwischen der Übertragung von Querkräften auf den Rumpf 138 des Wasserfahrzeugs 102 und den bidirektionalen Transfer von Momenten zwischen der Flosse 104 und der Antriebseinheit 110. Hierdurch ist eine Durchmesserreduzierung der (Antriebs-)Welle 106 möglich. Zugleich ist die axiale Länge der Welle 106 durch das Hineingreifen des Kokerrohrs 122 in den Aufnahmeraum 158 der Flosse 104 erhöht. Dadurch nimmt die Flexibilität der Welle 106 zu, so dass etwaige Fluchtfehler und Fertigungstoleranzen auch ohne das Vorhandensein einer Kupplung ausgleichbar sind.
  • Bezugszeichenliste
  • 100
    Flossenstabilisator
    102
    Wasserfahrzeug
    104
    Flosse
    106
    Welle
    108
    Längsmittelachse
    110
    Antriebseinheit
    112
    Elektromotor
    114
    Getriebe
    120
    Flossenlagerung
    122
    Kokerrohr
    124
    durchmesserkleinerer Lagerabschnitt (Kokerrohr)
    126
    durchmessergrößerer Basisabschnitt (Kokerrohr)
    128
    Flansch
    130
    Absatz
    132
    Wasseroberfläche
    134
    Aussparung
    136
    Rumpfhaut
    138
    Rumpf (Wasserfahrzeug)
    142
    Verstärkung
    144
    Befestigungsmittel (Flansch)
    146
    Befestigungsmittel (Getriebe)
    150
    Ringspalt
    156
    Innenkante (Flosse)
    158
    Aufnahmeraum (Flosse)
    160
    zylindrische Innenfläche (Kokerrohr)
    162
    Außenkante (Flosse)
    166
    erstes Flossenlager
    168
    zweites Flossenlager
    180
    Kraftangriffspunkt (Druckpunkt)
    182
    Wasser
    184
    Ringraum
    186
    Außenfläche (Kokerrohr)
    188
    Innenfläche (Aufnahmeraum)
    194
    Kokerrohrende
    196
    abgedichtetes Wälzlager (Pendelrollenlager, Zylinderrollenlager, Nadellager)
    198
    wassergeschmiertes Gleitlager
    200
    Dichtelement
    206
    Distanzelement

Claims (11)

  1. Flossenlagerung (120) für einen Flossenstabilisator (100) eines Wasserfahrzeugs (102), dadurch gekennzeichnet, dass eine Welle (106) zum Antrieb mindestens einer Flosse (104) des Flossenstabilisators (100) koaxial in einem Kokerrohr (122) angeordnet ist und die Flosse (104) mittels mindestens zwei axial zueinander beabstandeter Flossenlager (166, 168) radial außen auf dem Kokerrohr (122) verdrehbar aufgenommen ist.
  2. Flossenlagerung (100) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kokerrohr (122) einen Flansch (128) aufweist, der mit einer Rumpfhaut (136) eines Rumpfes (138) des Wasserfahrzeugs (102) verbunden ist.
  3. Flossenlagerung (100) nach einem der Patentansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle zum drehenden Antrieb durch eine Antriebseinheit (110) des Flossenstabilisators (100) rumpfinnenseitig drehfest mit einem Getriebe (114) der Antriebseinheit (110) des Flossenstabilisators (100) verbunden ist.
  4. Flossenlagerung (100) nach einem der Patentansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich einer Innenkante (156) der Flosse (104) ein im Wesentlichen zylindrischer Aufnahmeraum (158) zur zumindest abschnittweisen Aufnahme des Kokerrohrs (122) und der diesem zugeordneten mindestens zwei Flossenlager (166, 168) ausgebildet ist.
  5. Flossenlagerung (100) nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kokerrohr (122) einen Lagerabschnitt (124) und einen Basisabschnitt (126) aufweist, wobei die mindestens zwei Flossenlager (166, 168) bevorzugterweise auf dem Lagerabschnitt (124) angeordnet sind.
  6. Flossenlagerung (100) nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Flossenlager (166) im Bereich eines freien Kokerrohrendes (194) angeordnet ist.
  7. Flossenlagerung (100) nach Patentanspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Flossenlager (168) bevorzugt im Bereich des Absatzes (130) des Lagerabschnitts (124) positioniert ist.
  8. Flossenlagerung (100) nach einem der Patentansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Flossenlager (166) vorzugsweise als ein abgedichtetes Wälzlager (196), insbesondere als ein abgedichtetes Pendelrollenlager, Zylinderrollenlager oder Nadellager, ausgebildet ist.
  9. Flossenlagerung (100) nach einem der Patentansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Flossenlager (168) bevorzugt mit einem wassergeschmierten Gleitlager (198) realisiert ist.
  10. Flossenlagerung (100) nach einem der Patentansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Welle (106) und dem Kokerrohr (122) ein Ringspalt (150) verbleibt.
  11. Flossenlagerung (100) nach einem der Patentansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Flossenlager (166, 168) durch mindestens ein Distanzelement (206) axial zueinander beabstandet auf dem Lagerabschnitt (124) des Kokerrohrs (122) angeordnet sind.
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