DE102021203998A1

DE102021203998A1 - Monitoring system of an elastic coupling of a ship's drive train

Info

Publication number: DE102021203998A1
Application number: DE102021203998.7A
Authority: DE
Inventors: Jörg Amann
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2021-04-21
Filing date: 2021-04-21
Publication date: 2022-03-31

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Überwachungssystem (9) einer elastischen Kupplung (3) eines Schiffsantriebsstranges (1), wobei die elastische Kupplung (3) einen ersten Wellenabschnitt (7) mit einem zweiten Wellenabschnitt (8) verbindet. Dabei ist auf Seiten zumindest eines der Wellenabschnitte (7, 8) je eine Sensoreinrichtung (10, 11) vorgesehen. Um eine möglichst zuverlässige Überwachung des Schiffsantriebsstranges (1) im Bereich der Kupplung (3) zu realisieren, ist die je eine Sensoreinrichtung (10, 11) direkt auf dem jeweiligen Wellenabschnitt (7, 8) befestigt. Dabei ist die je eine Sensoreinrichtung (10, 11) dafür vorgesehen, mindestens einen Parameter des jeweiligen Wellenabschnitts (7, 8) unmittelbar an dem jeweiligen Wellenabschnitt (7, 8) zu erfassen.The invention relates to a monitoring system (9) of an elastic coupling (3) of a ship's drive train (1), the elastic coupling (3) connecting a first shaft section (7) to a second shaft section (8). A sensor device (10, 11) is provided on each side of at least one of the shaft sections (7, 8). In order to monitor the ship's drive train (1) in the area of the clutch (3) as reliably as possible, each sensor device (10, 11) is attached directly to the respective shaft section (7, 8). Each sensor device (10, 11) is provided for detecting at least one parameter of the respective shaft section (7, 8) directly on the respective shaft section (7, 8).

Description

Die Erfindung betrifft ein Überwachungssystem einer elastischen Kupplung eines Schiffsantriebsstranges, wobei die elastische Kupplung einen ersten Wellenabschnitt mit einem zweiten Wellenabschnitt verbindet, wobei auf Seiten zumindest eines der Wellenabschnitte je eine Sensoreinrichtung vorgesehen ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Schiffsantriebsstrang sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Überwachungssystems einer elastischen Kupplung eines Schiffsantriebsstranges.The invention relates to a monitoring system for an elastic coupling of a ship's drive train, the elastic coupling connecting a first shaft section to a second shaft section, with a sensor device being provided on at least one of the shaft sections. Furthermore, the invention relates to a ship's drive train and a method for operating a monitoring system of an elastic coupling of a ship's drive train.

Bei Marinefahrzeugen mit einer oder mehreren Antriebsmaschinen wird üblicherweise die jeweilige Antriebsmaschine innerhalb eines Schiffsantriebsstranges an einer Abtriebswelle mit einer Schiffsantriebseinrichtung verbunden, bei welcher es sich häufig um einen Schiffspropeller handelt. Dabei werden Verbindungen von Wellen innerhalb des Schiffsantriebsstranges häufig über elastische Kupplungen vollzogen, die zum einen einer Übertragung von Antriebsbewegungen zwischen Wellenabschnitten dienen und dabei zudem Versätze zwischen den Wellenabschnitten bei gleichzeitiger Dämpfung von Schwingungen ausgleichen können. Da elastische Bestandteile einer derartigen Kupplung Alterung und auch Verschleiß unterliegen, wird in einem Bereich einer jeweiligen elastischen Kupplung teilweise auch ein Überwachungssystem vorgesehen, um einen ordnungsgemäßen Zustand der Kupplung zu überwachen.In marine vehicles with one or more propulsion machines, the respective propulsion machine within a ship's drive train is usually connected to a drive shaft with a ship's propulsion device, which is often a ship's propeller. Shafts within the ship's drive train are often connected via elastic couplings, which serve to transmit drive movements between shaft sections and can also compensate for offsets between the shaft sections while simultaneously damping vibrations. Since elastic components of such a coupling are subject to aging and wear, a monitoring system is sometimes also provided in a region of a respective flexible coupling in order to monitor the proper condition of the coupling.

So geht aus der EP 2 115 412 B1 ein Überwachungssystem einer elastischen Kupplung hervor, die insbesondere in einem Antriebsstrang eines Marinefahrzeuges vorgesehen ist. Innerhalb des Antriebsstranges verbindet die elastische Kupplung dabei einen ersten Wellenabschnitt und einen zweiten Wellenabschnitt miteinander, wobei beidseitig der Kupplung Sensoreinrichtungen vorgesehen sind. Diese Sensoreinrichtungen liegen dabei jeweils als Wegsensoren vor, über welche in Zusammenspiel mit Markierungen auf Flanschen, über welche die Wellenabschnitte jeweils mit der zwischenliegenden Kupplung verbunden sind, eine Kupplungsdrehzahl ermittelt werden kann. Hieraus sollen Schwingungen eines Antriebsmotors im Antriebsstrang und/oder Unwuchten im Antriebsstrang bestimmt werden.That's how it goes EP 2 115 412 B1 discloses a system for monitoring a flexible coupling provided in particular in a power train of a naval vehicle. Within the drive train, the elastic coupling connects a first shaft section and a second shaft section to one another, with sensor devices being provided on both sides of the coupling. These sensor devices are each in the form of displacement sensors, via which a clutch speed can be determined in conjunction with markings on flanges, via which the shaft sections are each connected to the intermediate clutch. From this, vibrations of a drive motor in the drive train and/or imbalances in the drive train are to be determined.

Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Überwachungssystem einer elastischen Kupplung eines Schiffsantriebsstranges zu schaffen, wobei über dieses Überwachungssystem dabei eine möglichst zuverlässige Überwachung des Schiffsantriebsstranges im Bereich der Kupplung möglich sein soll.Based on the prior art described above, it is now the object of the present invention to create a monitoring system for an elastic coupling of a ship's drive train, with this monitoring system being able to monitor the ship's drive train in the area of the coupling as reliably as possible.

Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Ein Schiffsantriebsstrang mit zumindest einem erfindungsgemäßen Überwachungssystem ist zudem Gegenstand der Ansprüche 7 bis 9. Zudem betreffen die Ansprüche 10 bis 17 jeweils ein Verfahren zum Betreiben eines Überwachungssystems.This object is achieved based on the preamble of claim 1 in conjunction with its characterizing features. The dependent claims that follow each specify advantageous developments of the invention. A ship's drive train with at least one monitoring system according to the invention is also the subject of claims 7 to 9. In addition, claims 10 to 17 each relate to a method for operating a monitoring system.

Gemäß der Erfindung ist bei einem Überwachungssystem einer elastischen Kupplung, welche einen ersten Wellenabschnitt mit einem zweiten Wellenabschnitt verbindet, auf Seiten zumindest eines der Wellenabschnitte je eine Sensoreinrichtung vorgesehen. Die elastische Kupplung ist dabei Teil eines Schiffsantriebsstranges, wobei bei der elastischen Kupplung bevorzugt eine Verbindung zwischen den beiden Wellenabschnitten über zwischenliegende Dämpfungselemente vorgenommen ist, die insbesondere als Elastomerelemente vorliegen. Besonders bevorzugt handelt es sich bei der elastischen Kupplung dabei um eine hochelastische Kupplung.According to the invention, in a monitoring system of an elastic coupling which connects a first shaft section to a second shaft section, a sensor device is provided on at least one of the shaft sections. The flexible coupling is part of a ship's drive train, with the flexible coupling preferably being connected between the two shaft sections via intermediate damping elements, which are present in particular as elastomer elements. The flexible coupling is particularly preferably a highly flexible coupling.

Innerhalb des Schiffsantriebsstranges ist die elastische Kupplung dabei dafür vorgesehen, die beiden Wellenabschnitte unter Ausgleich von ggf. vorhandenen Versätzen in radialer Richtung und/oder in axialer Richtung und/oder von Winkelfehlern zu verbinden und dabei Stöße, Schwingungen und ähnliches zu dämpfen.Within the ship's drive train, the flexible coupling is intended to connect the two shaft sections while compensating for any offsets that may be present in the radial direction and/or in the axial direction and/or angle errors and thereby dampening shocks, vibrations and the like.

Das erfindungsgemäße Überwachungssystem der elastischen Kupplung ist vorliegend dafür vorgesehen, den Schiffsantriebsstrang zu überwachen und dabei bevorzugt Unregelmäßigkeiten im Betrieb zu erkennen, welche auf einen Defekt, Verschleiß oder gar Ausfall einer der Komponenten in Schiffsantriebsstrang hinweisen könnten. Besonders bevorzugt wird über das Überwachungssystem aber eine Überwachung eines Zustands der elastischen Kupplung vorgenommen.The monitoring system of the flexible coupling according to the invention is provided here to monitor the ship's drive train and preferably to detect irregularities in operation, which could indicate a defect, wear or even failure of one of the components in the ship's drive train. However, a monitoring of a state of the flexible coupling is particularly preferably carried out via the monitoring system.

Bei dem erfindungsgemäßen Überwachungssystem ist auf Seiten zumindest eines der Wellenabschnitte je eine Sensoreinrichtung vorgesehen, wobei dabei im Sinne der Erfindung unter einer „Sensoreinrichtung“ eine Baueinheit zu verstehen ist, die der Erfassung mindestens eines Parameters dient und dazu einen oder auch mehrere Sensoren aufweist. Bevorzugt ist der mindestens eine Sensor dabei in einem Gehäuse der Sensoreinrichtung aufgenommen, wobei diese neben dem mindestens einen Sensor weiter bevorzugt dann noch eine elektronische Schaltung aufweist. Besonders bevorzugt ist der mindestens eine Sensor durch je eine piezoelektrische Erfassungseinrichtung gebildet.In the monitoring system according to the invention, a sensor device is provided on at least one of the shaft sections, whereby a “sensor device” in the context of the invention is understood to mean a structural unit that is used to record at least one parameter and has one or more sensors for this purpose. The at least one sensor is preferably accommodated in a housing of the sensor device, which then more preferably also has an electronic circuit in addition to the at least one sensor. The at least one sensor is particularly preferably formed by a piezoelectric detection device.

Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass die je eine Sensoreinrichtung direkt auf dem jeweiligen Wellenabschnitt befestigt ist. Dabei ist die je eine Sensoreinrichtung dafür vorgesehen, mindestens einen Parameter des jeweiligen Wellenabschnitts unmittelbar an dem jeweiligen Wellenabschnitt zu erfassen. Mit anderen Worten ist also die je eine Sensoreinrichtung unmittelbar auf den jeweiligen Wellenabschnitt befestigt, wobei die je eine Sensoreinrichtung dazu ausgebildet ist, mindestens einen Parameter des jeweiligen Wellenabschnitt unmittelbar an diesen zu bestimmen.The invention now includes the technical teaching that each sensor device is attached directly to the respective shaft section. In this case, each sensor device is provided for detecting at least one parameter of the respective shaft section directly on the respective shaft section. In other words, each sensor device is attached directly to the respective shaft section, with each sensor device being designed to determine at least one parameter of the respective shaft section directly thereon.

Eine derartige Ausgestaltung eines Überwachungssystems hat dabei den Vorteil, dass durch die unmittelbare Befestigung der je einen Sensoreinrichtung auf dem jeweiligen Wellenabschnitt auch die direkte Erfassung mindestens eines Parameters dieses Wellenabschnitt möglich wird, wodurch eine Erfassung dieses mindestens einen Parameters mit hoher Genauigkeit realisierbar ist. Zudem kann die je eine Sensoreinrichtung hierdurch auf einfache Art und Weise appliziert werden, indem sie an dem jeweiligen Wellenabschnitt befestigt wird. Insgesamt lässt sich hierdurch ein Überwachungssystem verwirklichen, welches sich durch eine einfache Montage und gleichzeitig hoher Genauigkeit auszeichnet.Such a configuration of a monitoring system has the advantage that the direct attachment of each sensor device to the respective shaft section also enables direct detection of at least one parameter of this shaft section, which means that this at least one parameter can be detected with high accuracy. In addition, each sensor device can hereby be applied in a simple manner by being attached to the respective shaft section. Overall, this makes it possible to implement a monitoring system that is characterized by simple assembly and, at the same time, high accuracy.

Im Sinne der Erfindung ist unter der „direkten Befestigung“ der je einen Sensoreinrichtung auf den jeweiligen Wellenabschnitt zu verstehen, dass die je eine Sensoreinrichtung unmittelbar, d.h. ohne sonstige zwischenliegende Bauteile, und vollständig auf dem jeweiligen Wellenabschnitt fixiert ist. Hierdurch wird auch die unmittelbare Erfassung des mindestens einen Parameters an dem jeweiligen Wellenabschnitt möglich.For the purposes of the invention, the “direct attachment” of each sensor device to the respective shaft section means that each sensor device is fixed directly, i.e. without any other intermediate components, and completely to the respective shaft section. This also enables the direct detection of the at least one parameter on the respective shaft section.

Zwar wird auch bei dem Überwachungssystem der EP 2 115 412 B1 über jeweils eine Sensoreinrichtung eine unmittelbare Erfassung mindestens eines Parameters an dem jeweiligen Wellenabschnitt vorgenommen, für die Erfassung sind dazu aber entsprechende Markierungen an dem jeweiligen Flansch vorzusehen, um eine Erfassung über die Sensoreinrichtung zu ermöglichen. Zudem sitzen sonstige Teile der Sensoreinrichtung nicht auf dem jeweiligen Wellenabschnitt. Dies erhöht den Applikationsaufwand entsprechend.Although also in the monitoring system EP 2 115 412 B1 A direct detection of at least one parameter on the respective shaft section is carried out via a sensor device in each case, but corresponding markings are to be provided on the respective flange for the detection in order to enable detection via the sensor device. In addition, other parts of the sensor device are not seated on the respective shaft section. This increases the application effort accordingly.

Entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ist auf beiden Wellenabschnitten jeweils je eine Sensoreinrichtung direkt befestigt. In diesem Fall ist also sowohl an dem ersten Wellenabschnitt, als auch an dem zweiten Wellenabschnitt jeweils je eine Sensoreinrichtung fixiert, wobei die jeweilige Sensoreinrichtung einer unmittelbaren Erfassung mindestens eines Parameters des je zugehörigen Wellenabschnitts dient. In vorteilhafter Weise kann hierdurch ein Zustand der elastischen Kupplung problemlos überprüft werden, indem beide Kupplungsseiten entsprechend überwacht werden. Denn aus den Parametern, die anhand der beidseitig der Kupplung platzierten Sensoreinrichtungen erfasst worden sind, kann ein Dämpfungsverhalten der elastischen Kupplung bestimmt werden. Wird dann eine Änderung des Dämpfungsverhaltens erkannt, so deutet dies auch auf einen geänderten Zustand der Kupplung hin.According to an advantageous possible embodiment of the invention, one sensor device each is attached directly to each of the two shaft sections. In this case, a sensor device is fixed to both the first shaft section and the second shaft section, with the respective sensor device serving to directly record at least one parameter of the respective associated shaft section. In this way, the state of the flexible coupling can advantageously be checked without any problems by monitoring both sides of the coupling accordingly. This is because a damping behavior of the flexible coupling can be determined from the parameters that have been recorded using the sensor devices placed on both sides of the coupling. If a change in the damping behavior is then detected, this also indicates a changed state of the clutch.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die je eine Sensoreinrichtung dazu vorgesehen, ein Schwingungssignal des jeweiligen Wellenabschnitts unmittelbar an dem jeweiligen Wellenabschnitt zu erfassen. Bevorzugt wird dabei als Schwingungssignal insbesondere eine Beschleunigung in Drehrichtung, eine Schwinggeschwindigkeit und/oder ein Schwingweg des jeweiligen Wellenabschnitts bestimmt. Die Erfassung eines Schwingungssignals an dem jeweiligen Wellenabschnitt hat dabei den Vorteil, dass anhand des Schwingungssignals auf geeignete Art und Weise eine Überwachung möglich ist. Denn eine Beschädigung, Verschleiß und/oder ein Ausfall einer der Komponenten im Schiffsantriebsstrang, insbesondere der elastischen Kupplung, zieht auch eine Veränderung der Betriebscharakteristik und damit auch des Schwingungsverhaltens nach sich, was somit anhand des Signals erkannt werden kann.According to one embodiment of the invention, each sensor device is provided to detect an oscillation signal of the respective shaft section directly at the respective shaft section. An acceleration in the direction of rotation, an oscillation speed and/or an oscillation path of the respective shaft section is preferably determined as the oscillation signal. The detection of an oscillation signal on the respective shaft section has the advantage that monitoring is possible in a suitable manner using the oscillation signal. Because damage, wear and/or failure of one of the components in the ship's drive train, in particular the flexible coupling, also results in a change in the operating characteristics and thus also in the vibration behavior, which can thus be detected from the signal.

Entsprechend einer Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ist die je eine Sensoreinrichtung mit einer Zentraleinheit verbunden, welche dazu eingerichtet ist, Daten der je einen Sensoreinrichtung zu verarbeiten. Innerhalb des erfindungsgemäßen Überwachungssystems steht also die je eine Sensoreinrichtung mit einer Zentraleinheit im Datenaustausch. Dabei handelt es sich bei den Daten bevorzugt um Rohdaten in Form des zumindest einen durch die je eine Sensoreinrichtung erfassten Parameters, wobei die Zentraleinheit in der Folge dann eine Verarbeitung dieser Rohdaten vornimmt. Alternativ dazu kann es sich bei den Daten aber auch um bereits durch die je eine Sensoreinrichtung aufbereitete Daten handeln, die aus dem je einen erfassten Parameter durch die je eine Sensoreinrichtung ermittelt worden sind. Anhand der Daten kann die Zentraleinheit jeweils insbesondere die Überwachung vornehmen.According to one possible embodiment of the invention, each sensor device is connected to a central unit which is set up to process data from each sensor device. Within the monitoring system according to the invention, each sensor device is in data exchange with a central unit. The data is preferably raw data in the form of the at least one parameter detected by each sensor device, with the central unit then processing this raw data. As an alternative to this, the data can also be data that has already been processed by the respective sensor device and has been determined from the respective one detected parameter by the respective sensor device. The central unit can carry out the monitoring in particular on the basis of the data.

In Weiterbildung der Erfindung sind die je eine Sensoreinrichtung und die Zentraleinheit kabellos miteinander verbunden, wodurch ein Datenaustausch zwischen der je einen Sensoreinrichtung und der Zentraleinheit ohne Applikationsaufwand hergestellt werden kann. Besonders bevorzugt ist diese kabellose Verbindung dabei über Bluetooth realisiert.In a further development of the invention, each sensor device and the central unit are connected to one another wirelessly, as a result of which data can be exchanged between each sensor device and the central unit without application effort. This wireless connection is particularly preferably implemented via Bluetooth.

Im Rahmen einer alternativen oder ergänzenden Weiterbildung der vorgenannten Ausgestaltungsmöglichkeit ist die Zentraleinheit mit einem externen, zentralen Datenspeicher verbindbar. Die Zentraleinheit kann also mit einem Datenspeicher verbunden werden, welcher extern vorgesehen ist. In vorteilhafter Weise besteht hierdurch die Möglichkeit, den mindestens einen, erfassten Parameter und auch die Verarbeitung des Parameters durch die Zentraleinheit zentral zu speichern und damit für mehrere Anwender abrufbar zu machen. Dabei handelt es sich bei dem zentralen Datenspeicher insbesondere um eine Cloud, mit welcher die Zentraleinheit im Rahmen einer Datenverbindung insbesondere kabellos verbunden werden kann. As part of an alternative or supplementary development of the aforementioned configuration option, the central unit can be connected to an external, central data memory. The central unit can therefore be connected to a data memory which is provided externally. Advantageously, this makes it possible to store the at least one recorded parameter and also the processing of the parameter by the central unit centrally and thus to make it accessible to several users. The central data memory is in particular a cloud with which the central unit can be connected, in particular wirelessly, as part of a data connection.

Mindestens ein gemäß einer oder mehrerer der vorgenannten Varianten ausgestaltetes Überwachungssystem ist insbesondere Teil eines Schiffsantriebsstranges, wobei in diesem Antriebsstrang mindestens eine elastische Kupplung vorgesehen ist, welche jeweils je einen ersten Wellenabschnitt und je einen zweiten Wellenabschnitt miteinander verbindet. Der mindestens einen elastischen Kupplung ist dabei je ein vorgenanntes Überwachungssystem zugeordnet, über welches mindestens ein Parameter zumindest eines der jeweiligen Wellenabschnitte unmittelbar an dem jeweiligen Wellenabschnitt erfasst werden kann. Wie vorstehend beschrieben, ist dazu je eine Sensoreinrichtung direkt auf dem jeweiligen Wellenabschnitt befestigt.At least one monitoring system designed according to one or more of the aforementioned variants is in particular part of a ship's drive train, with at least one flexible coupling being provided in this drive train, which connects a first shaft section and a second shaft section to each other. The at least one elastic coupling is assigned an aforementioned monitoring system, via which at least one parameter of at least one of the respective shaft sections can be detected directly on the respective shaft section. As described above, a sensor device is attached directly to the respective shaft section.

In dem Schiffsantriebsstrang können dementsprechend ein oder mehrere elastische Kupplungen vorgesehen sein, die dabei jeweils eine Verbindung zwischen je zwei zugehörigen Wellenabschnitten bevorzugt über zwischenliegende Dämpfungselemente vornimmt, die insbesondere als Elastomerelemente vorliegen. Besonders bevorzugt handelt es sich bei der elastischen Kupplung dabei um eine hochelastische Kupplung. Neben einem Ausgleich von Versätzen in axialer Richtung und/oder in radialer Richtung und/oder von Winkelversätzen dient die jeweilige Kupplung zudem insbesondere einer Dämpfung von Schwingungen und ggf. Stößen zwischen den Wellenabschnitten.Accordingly, one or more elastic couplings can be provided in the ship's drive train, which in each case makes a connection between two associated shaft sections, preferably via intermediate damping elements, which are present in particular as elastomer elements. The flexible coupling is particularly preferably a highly flexible coupling. In addition to compensating for offsets in the axial direction and/or in the radial direction and/or for angular offsets, the respective coupling also serves in particular to dampen vibrations and any impacts between the shaft sections.

In Weiterbildung eines vorgenannten Schiffsantriebsstranges verbindet die mindestens eine Kupplung eine Schiffsantriebsmaschine mit einem Schiffsgetriebe. Dementsprechend ist die elastische Kupplung in diesem Fall zwischen einer Schiffsantriebsmaschine und einem Schiffsgetriebe vorgesehen, wobei es sich dann bei dem ersten Wellenabschnitt um den Wellenabschnitt einer Abtriebswelle der Schiffsantriebsmaschine und bei dem zweiten Wellenabschnitt um den Wellenabschnitt einer Eingangswelle des nachgeschalteten Schiffsgetriebes handelt.In a development of an aforementioned ship's drive train, the at least one clutch connects a ship's propulsion engine to a ship's gearbox. Accordingly, the flexible coupling is provided in this case between a ship's propulsion engine and a ship's transmission, in which case the first shaft section is the shaft section of an output shaft of the ship's propulsion engine and the second shaft section is the shaft section of an input shaft of the downstream ship's transmission.

Bei der jeweiligen Schiffsantriebsmaschine kann es sich dabei um eine Hauptantriebsmaschine im Schiffsantriebsstrang handeln. Alternativ dazu kann die Schiffsantriebsmaschine auch als Hilfsantriebsmaschine vorliegen. Im Sinne der Erfindung ist dabei mit einer Hauptantriebsmaschine eine Antriebsmaschine gemeint, welche in dem Schiffsantriebsstrang insbesondere zur Darstellung einer maximalen Antriebsleistung vorgesehen ist. Hingegen handelt es sich bei einer Hilfsantriebsmaschine um eine Antriebsmaschine, welche entweder nur für bestimmte Manöver des Marinefahrzeugs oder bei Fahrten mit niedriger Antriebsleistung herangezogen wird. So kann eine derartige Hilfsantriebsmaschine beispielsweise für Anlegemanöver oder Rangieren in einem Hafenbereich verwendet werden. Besonders bevorzugt ist eine Hauptantriebsmaschine dabei als Verbrennungskraftmaschine ausgeführt, während es sich bei einer Hilfsantriebsmaschine auch um eine Elektromaschine handeln kann. Hierdurch besteht bei einem Marinefahrzeug die Möglichkeit, auch einen Antrieb zu realisieren, in welchen aufgrund von Emissionsauflagen ein Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine nicht oder nur eingeschränkt möglich ist.The respective ship's propulsion machine can be a main propulsion machine in the ship's drive train. As an alternative to this, the ship's propulsion machine can also be in the form of an auxiliary propulsion machine. In terms of the invention, a main propulsion machine means a propulsion machine that is provided in the ship's propulsion train in particular to provide a maximum propulsion power. On the other hand, an auxiliary propulsion machine is a propulsion machine that is used either only for specific maneuvers of the naval vehicle or for journeys with low drive power. Such an auxiliary drive machine can be used, for example, for docking maneuvers or maneuvering in a port area. A main drive machine is particularly preferably designed as an internal combustion engine, while an auxiliary drive machine can also be an electric machine. As a result, in a marine vehicle there is the possibility of also implementing a drive in which, due to emission regulations, operation of an internal combustion engine is not possible or only possible to a limited extent.

Alternativ oder ergänzend zu der vorgenannten Variante verbindet die mindestens eine Kupplung ein Schiffsgetriebe mit einer Schiffsantriebseinrichtung. Bei dieser Variante ist die jeweilige elastische Kupplung also zwischen dem Schiffsgetriebe und einer Antriebseinrichtung des Marinefahrzeugs vorgesehen, wobei es sich bei dem ersten Wellenabschnitt dann um den Wellenabschnitt einer Ausgangswelle des Schiffsgetriebes handelt, während der zweite Wellenabschnitt als Antriebswelle einer nachfolgenden Schiffsantriebseinrichtung vorliegt. Bei der Schiffsantriebseinrichtung kann es sich um einen Schiffspropeller, einen Waterjet, einen Pod, einen Azimuth Thruster und ähnliches handeln. Im Rahmen der Erfindung können dabei an einem Schiffsgetriebe mehrere Schiffsantriebseinrichtungen angebunden sein, wobei jeweils zwischenliegend je eine elastische Kupplung mit je einem zugehörigen, erfindungsgemäßen Überwachungssystem platziert sein kann.As an alternative or in addition to the aforementioned variant, the at least one clutch connects a ship's transmission to a ship's propulsion system. In this variant, the respective elastic coupling is therefore provided between the ship's transmission and a drive device of the marine vehicle, with the first shaft section then being the shaft section of an output shaft of the ship's transmission, while the second shaft section is present as a drive shaft of a subsequent ship's propulsion device. The ship's propulsion device can be a ship's propeller, a water jet, a pod, an azimuth thruster and the like. Within the scope of the invention, several ship propulsion devices can be connected to a ship's transmission, with an elastic coupling each having an associated monitoring system according to the invention being placed in between.

Im Rahmen der Erfindung ist es zudem denkbar, dass die jeweilige elastische Kupplung zwischen je einer Schiffsantriebsmaschine und je einer Schiffsantriebseinrichtungen platziert ist, so dass in diesem Fall die Schiffsantriebseinrichtungen an der Schiffsantriebsmaschine ohne zwischenliegendes Schiffsgetriebe angebunden ist. Im Sinne der Erfindung kann ein erfindungsgemäßer Schiffsantriebsstrang zudem ein oder mehrere Schiffsantriebsmaschinen aufweisen, wobei bevorzugt ein Schiffsgetriebe vorgesehen ist, über welche eine durch die eine oder die mehreren Schiffsantriebsmaschine erzeugte Antriebsleistung zu einer oder mehreren Schiffsantriebseinrichtungen unter Übersetzung übertragen wird. Zwischenliegend können dabei jeweils elastische Kupplungen vorgesehen sein, die dabei zudem jeweils mit je einem erfindungsgemäßen Überwachungssystem ausgestattet sein können. Ferner kann eine elastische Kupplung auch zur Anbindung eines Nebenabtriebes, wie z.B. für die Anbindung einer Pumpe, Anwendung finden und mit einem erfindungsgemäßen Überwachungssystem ausgestattet sein.In the context of the invention, it is also conceivable that the respective elastic coupling is placed between each ship's propulsion engine and each ship's propulsion device, so that in this case the ship's propulsion device is connected to the ship's propulsion engine without an intermediate ship's gearbox. According to the invention, a ship's drive train according to the invention can also have one or more ship's propulsion machines, with a ship's transmission preferably being provided, via which a drive power generated by the one or more ship's propulsion machine to one or more ship's engine riebeinrichtungen is transmitted under translation. Elastic couplings can be provided in between, which can also each be equipped with a monitoring system according to the invention. Furthermore, an elastic coupling can also be used to connect an auxiliary drive, such as for example to connect a pump, and be equipped with a monitoring system according to the invention.

Gegenstand der Erfindung ist zudem ein Verfahren zum Betreiben eines Überwachungssystems einer elastischen Kupplung, die einen ersten Wellenabschnitt mit einem zweiten Wellenabschnitt verbindet. Dabei wird zumindest ein Parameter zumindest eines der Wellenabschnitte über je eine unmittelbar an dem jeweiligen Wellenabschnitt befestigte Sensoreinrichtung direkt an dem jeweiligen Wellenabschnitt erfasst. In vorteilhafter Weise kann durch die direkte Erfassung des mindestens einen Parameters an dem jeweiligen Wellenabschnitt eine Bestimmung des Parameters mit hoher Genauigkeit verwirklicht werden. Wesentlich für das Verfahren ist dabei, wie schon zu dem vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Überwachungssystem beschrieben, dass die Erfassung direkt und damit unmittelbar an dem jeweiligen Wellenabschnitt durch direkte Befestigung der je einen Sensoreinrichtung an dem Wellenabschnitt vorgenommen wird.The subject matter of the invention is also a method for operating a monitoring system of an elastic coupling which connects a first shaft section to a second shaft section. In this case, at least one parameter of at least one of the shaft sections is detected directly on the respective shaft section via a respective sensor device fastened directly to the respective shaft section. Advantageously, the direct detection of the at least one parameter on the respective shaft section allows the parameter to be determined with high accuracy. As already described for the above-described monitoring system according to the invention, it is essential for the method that the detection is carried out directly and thus immediately on the respective shaft section by directly attaching the respective sensor device to the shaft section.

In Weiterbildung der Erfindung wird an beiden Wellenabschnitten direkt jeweils zumindest ein Parameter über je eine hieran jeweils unmittelbar befestigte Sensoreinrichtung erfasst. Dies hat den Vorteil, dass somit eine Erfassung vor und nach der elastischen Kupplung vorgenommen wird, wodurch eine Überwachung eines Zustands der zwischenliegenden, elastischen Kupplung realisierbar ist.In a further development of the invention, at least one parameter is detected directly on each of the two shaft sections via a respective sensor device attached directly thereto. This has the advantage that a detection is carried out before and after the elastic coupling, as a result of which a monitoring of the state of the intermediate, elastic coupling can be implemented.

Entsprechend einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird durch die je eine Sensoreinrichtung ein Schwingungssignal des jeweiligen Wellenabschnitts erfasst. Bevorzugt handelt es sich dabei bei dem mindestens einen Schwingungssignal um eine Beschleunigung, eine Schwinggeschwindigkeit und/oder einen Schwingweg. Durch Erfassung von Schwingungen des jeweiligen Wellenabschnitts kann eine Überwachung auf besonders zuverlässige Art und Weise realisiert werden. Bevorzugt wird das mindestens eine erfasste Schwingungssignal dabei einer Ordnungsanalyse unterzogen, wodurch durch Auftragen des Energiegehalts der Schwingungen über der Ordnung eine dahingehende Analyse möglich wird, in welchem Bereich des Schiffsantriebsstranges es ggf. zu einer Abweichung von einem vorherigen, beeinträchtigungsfreien Zustand gekommen ist. Ggf. ist es im Rahmen der Erfindung zudem denkbar, basierend auf dem gemessenen Signal einen Effektivwert zu ermitteln und für die Überwachung zu verwenden.According to one embodiment of a method according to the invention, a vibration signal of the respective shaft section is detected by each sensor device. The at least one vibration signal is preferably an acceleration, a vibration speed and/or a vibration displacement. Monitoring can be implemented in a particularly reliable manner by detecting vibrations of the respective shaft section. Preferably, the at least one detected vibration signal is subjected to an order analysis, whereby by plotting the energy content of the vibrations against the order, an analysis is possible as to the area of the ship's drive train in which a deviation from a previous, non-impaired state may have occurred. It may also be conceivable within the scope of the invention to determine an effective value based on the measured signal and to use it for monitoring.

Alternativ oder ergänzend zu der vorgenannten Ausführungsform wird anhand des zumindest einen, erfassten Parameters ein Zustand anhand einer Abweichung von je einem Normalverlauf überprüft. Im Rahmen des Verfahrens wird also der zumindest eine Parameter, welcher mittels der je einen Sensoreinrichtung des Überwachungssystems erfasst wurde, mit einem zugehörigen Verlauf verglichen, welcher basieren auf einem Normalzustand erstellt wurde. Dabei wird der Zustand anhand einer Abweichung von diesem Normalzustand bestimmt.As an alternative or in addition to the aforementioned embodiment, a state is checked based on a deviation from a normal course using the at least one detected parameter. Within the framework of the method, the at least one parameter, which was detected by means of the respective sensor device of the monitoring system, is compared with an associated profile, which was created on the basis of a normal state. The state is determined based on a deviation from this normal state.

In Weiterbildung der vorgenannten Variante wurde der Normalverlauf durch das Überwachungssystem eingelernt. Dies hat den Vorteil, dass somit ein jeweiliger individueller Normalverlauf für den jeweiligen Schiffsantriebsstrang erstellt wird, da insbesondere bei der Erfassung eines Schwingungssignals als Parameter schon geringfügig unterschiedliche bauliche Gegebenheiten zu unterschiedlichen Signalverläufen führen können. Wird daher der Normalverlauf durch das Überwachungssystem eingelernt, so wird diesen Gegebenheiten Rechnung getragen. Besonders bevorzugt erfolgt das Einlernen dabei bei einer Erstinbetriebnahme des Schiffsantriebsstranges.In a further development of the aforementioned variant, the normal course was learned by the monitoring system. This has the advantage that a respective individual normal curve is created for the respective ship's drive train, since in particular when an oscillation signal is detected as a parameter, slightly different structural conditions can lead to different signal curves. Therefore, if the normal course is learned by the monitoring system, then these circumstances are taken into account. The teaching in is particularly preferably carried out when the ship's drive train is put into operation for the first time.

Weiter bevorzugt wird die Überprüfung durch Abgleich des zumindest einen, erfassten Parameters mit einer Schwelle durchgeführt, die basierend auf dem Normalverlauf bestimmt wurde. Es wird also basierend auf den Normalverlauf eine Schwelle festgelegt, ab deren Überschreiten ein Verlassen des Normalverlaufs erkannt wird. Insbesondere wird die Schwelle dabei durch Hinzurechnen eines Offsetwerts zu dem Normalverlauf ermittelt.More preferably, the check is carried out by comparing the at least one recorded parameter with a threshold that was determined based on the normal course. Based on the normal course, a threshold is thus established, above which a departure from the normal course is recognized. In particular, the threshold is determined by adding an offset value to the normal curve.

Es ist eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung, dass ein Überschreiten der Schwelle als Ereignis erfasst wird, welches angezeigt und/oder gespeichert wird. It is a further possible embodiment of the invention that exceeding the threshold is recorded as an event that is displayed and/or stored.

Ein Überschreiten der Schwelle durch den erfassten, zumindest einen Parameter wird also als Ereignis deklariert, wobei daraufhin eine entsprechende Anzeige aktiviert oder eine Speicherung dieses Ereignisses oder auch beide vorgenannte Maßnahmen durchgeführt werden. Besonders bevorzugt erfolgt eine Speicherung dabei in einem Ringspeicher, wodurch auch ein dem Ereignis vorhergehender Zustand und ein ggf. auf das Ereignis nachfolgender, wieder normaler Zustand mit abgespeichert werden kann.Exceeding the threshold by the detected at least one parameter is therefore declared as an event, with a corresponding display then being activated or this event being stored or both of the aforementioned measures being carried out. In this case, storage is particularly preferably carried out in a ring memory, as a result of which a state preceding the event and a state which may have returned to normal following the event can also be stored at the same time.

Im Rahmen eines besonders bevorzugten Verfahrens wird ein Zustand der elastischen Kupplung überprüft, indem aus den für beide Wellenabschnitte bestimmten Parametern ein Dämpfungsverhalten der elastischen Kupplung ermittelt wird, wobei dabei auf einen geänderten Zustand der elastischen Kupplung geschlossen wird, wenn eine Abweichung des Dämpfungsverhaltens von dem je zugehörigen Normalverlauf erkannt wurde. In vorteilhafter Weise besteht hierdurch die Möglichkeit, eine Veränderung des Zustands der elastischen Kupplung zu erfassen. Dabei kann der Normalverlauf des Dämpfungsverhaltens durch Einlernen ermittelt worden sein. Zudem kann der Abgleich mit einer zugehörigen Schwelle durchgeführt werden, die basierend auf dem Normalverlauf bestimmt worden ist.As part of a particularly preferred method, a state of the flexible coupling is checked by from the two waves from A damping behavior of the elastic coupling is determined on the basis of certain parameters, with a changed state of the elastic coupling being inferred if a deviation in the damping behavior from the associated normal curve was detected. Advantageously, this makes it possible to detect a change in the state of the flexible coupling. The normal course of the damping behavior can have been determined by teaching. In addition, the comparison can be carried out with an associated threshold that has been determined based on the normal course.

Besonders bevorzugt wird das vorgenannte Verfahren dabei im Zusammenspiel der zumindest einen Sensoreinrichtung mit einer Zentraleinheit eines erfindungsgemäßen Überwachungssystems durchgeführt, welches mit der zumindest einen Sensoreinrichtung kabellos in Verbindung steht. Durch diese Zentraleinheit wird dabei insbesondere eine Erfassung eines Ereignisses, also die Überschreitung einer Schwelle durch den erfassten Parameter, in einen externen, zentralen Datenspeicher übertragen, wodurch dieses Ereignis zentral eingesehen und damit dessen Ursache ermittelt werden kann. Bei mehreren elastischen Kupplungen und damit auch mehreren Überwachungssystemen kann die Zentraleinheit dabei auch für Sensoreinrichtungen mehrerer Kupplungen zentral verantwortlich sein.The aforementioned method is particularly preferably carried out in the interaction of the at least one sensor device with a central unit of a monitoring system according to the invention, which is wirelessly connected to the at least one sensor device. In particular, this central unit transmits a detection of an event, ie the exceeding of a threshold by the detected parameter, to an external, central data memory, whereby this event can be viewed centrally and its cause can thus be determined. With several elastic couplings and thus also several monitoring systems, the central unit can also be centrally responsible for sensor devices for several couplings.

Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale der nebengeordneten oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.The invention is not limited to the specified combination of the features of the independent claims or the claims dependent thereon. In addition, there are possibilities of combining individual features with one another, even if they emerge from the claims, the following description of preferred embodiments of the invention or directly from the drawings. Reference of the claims to the drawings by the use of reference signs is not intended to limit the scope of the claims.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung, die nachfolgend erläutert werden, sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:

1 eine schematische Ansicht eines Schiffsantriebsstranges entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 ein beispielhafter Verlauf eines Schwingungssignals, welches an einem Wellenabschnitt des Schiffsantriebsstranges aus 1 erfasst wurde; und
3 bis 5 je eine schematische Darstellung eines Schiffsantriebsstranges entsprechend jeweils einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung.

Advantageous embodiments of the invention, which are explained below, are shown in the drawings. It shows:

1 a schematic view of a ship drive train according to a first embodiment of the invention;
2 an exemplary course of an oscillation signal, which is emitted at a shaft section of the ship's drive train 1 was recorded; and
3 until 5 each a schematic representation of a ship drive train according to a further embodiment of the invention.

Aus 1 geht eine schematische Darstellung eines Schiffsantriebsstranges 1 hervor, welcher für die Anwendung bei einem Marinefahrzeug vorgesehen ist. Der Schiffsantriebsstrang 1 ist dabei entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung ausgebildet und umfasst eine Schiffsantriebsmaschine 2, bei welcher es sich insbesondere um eine Verbrennungskraftmaschine handelt. Diese Verbrennungskraftmaschine ist dabei als Hauptantriebsmaschine im Schiffsantriebsstrang 1 vorgesehen.the end 1 shows a schematic representation of a ship drive train 1, which is intended for use in a marine vehicle. The ship's drive train 1 is designed according to a first embodiment of the invention and includes a ship's propulsion engine 2, which is in particular an internal combustion engine. This internal combustion engine is provided as the main drive machine in the ship's drive train 1 .

Die Schiffsantriebsmaschine 2 ist über eine elastische Kupplung 3 mit einem nachfolgenden Schiffsgetriebe 4 verbunden, über welches eine durch die Schiffsantriebsmaschine 2 erzeugte Antriebsleistung zu einer Schiffsantriebseinrichtung 5 übersetzt wird. Dabei handelt es sich bei dieser Schiffsantriebseinrichtung 5 um einen Schiffspropeller 6.The ship's propulsion engine 2 is connected via an elastic coupling 3 to a subsequent ship's transmission 4 , via which a drive power generated by the ship's propulsion engine 2 is translated to a ship's propulsion device 5 . This ship propulsion device 5 is a ship propeller 6.

Bei der elastischen Kupplung 3 handelt es sich um eine hochelastische Kupplung mit Dämpfungselementen, die bevorzugt als Elastomerelemente vorliegen. Dabei verbindet die elastische Kupplung 3 einen Wellenabschnitt 7 mit einem Wellenabschnitt 8, wobei es sich bei dem Wellenabschnitt 7 dabei um das Wellenende einer Abtriebswelle der Schiffsantriebsmaschine 2 handelt, während der Wellenabschnitt 8 das Wellenende einer Eingangswelle des nachgeschalteten Schiffsgetriebes 4 ist.The flexible coupling 3 is a highly flexible coupling with damping elements, which are preferably in the form of elastomer elements. The flexible coupling 3 connects a shaft section 7 to a shaft section 8, with the shaft section 7 being the shaft end of an output shaft of the ship's propulsion engine 2, while the shaft section 8 is the shaft end of an input shaft of the downstream ship's gearbox 4.

Der elastischen Kupplung 3 ist zudem ein Überwachungssystem 9 zugeordnet, welches für eine Überwachung eines Zustands der elastischen Kupplung 3 vorgesehen ist. Dabei umfasst dieses Überwachungssystem 9 zwei Sensoreinrichtungen 10 und 11, von denen die eine Sensoreinrichtung 10 direkt auf dem Wellenabschnitt 7 befestigt ist, während die andere Sensoreinrichtung 11 unmittelbar auf dem Wellenabschnitt 8 fixiert ist.The flexible coupling 3 is also assigned a monitoring system 9 which is provided for monitoring a state of the flexible coupling 3 . In this case, this monitoring system 9 comprises two sensor devices 10 and 11, of which one sensor device 10 is fixed directly on the shaft section 7, while the other sensor device 11 is fixed directly on the shaft section 8.

Bevorzugt umfasst die einzelne Sensoreinrichtung 10 bzw. 11 dabei eine - vorliegend nicht weiter im Detail dargestellten - piezoelektrische Erfassungseinrichtung und eine elektronische Schaltung, wobei über jeweilige Sensoreinrichtung 10 bzw. 11 dabei ein Schwingungssignal des jeweiligen Wellenabschnitts 7 bzw. 8 direkt an dem jeweiligen Wellenabschnitts 7 bzw. 8 erfasst werden kann.The individual sensor device 10 or 11 preferably comprises a piezoelectric detection device - not shown in detail here - and an electronic circuit, with an oscillation signal of the respective shaft section 7 or 8 being transmitted via the respective sensor device 10 or 11 directly to the respective shaft section 7 or 8 can be detected.

Innerhalb des Überwachungssystems 9 stehen die beiden Sensoreinrichtungen 10 und 11 mit einer Zentraleinheit 12 in Verbindung, wobei über diese Verbindung Daten der Sensoreinrichtungen 10 und 11 an die Zentraleinheit 12 übermittelt werden können. Die Verbindung ist dabei im vorliegenden Fall kabellos realisiert, insbesondere als Bluetooth-Verbindung.Within the monitoring system 9, the two sensor devices 10 and 11 are connected to a central unit 12, with data from the sensor devices 10 and 11 being able to be transmitted to the central unit 12 via this connection. In the present case, the connection is implemented wirelessly, in particular as a Bluetooth connection.

Zum einen ist es dabei möglich, dass die durch die Sensoreinrichtungen 10 und 11 erfassten Schwingungssignale an die Zentraleinheit 12 übermittelt werden, wobei seitens der Zentraleinheit 12 dann eine Verarbeitung der übermittelten Schwingungssignale vorgenommen wird. Alternativ dazu können aber auch die Sensoreinrichtungen selbst bereits eine Verarbeitung des jeweiligen Schwingungssignals vornehmen, wobei im Folgenden dann die bereits verarbeiteten Daten weiter an die Zentraleinheit 12 übermittelt werden.On the one hand, it is possible for the vibration signals detected by the sensor devices 10 and 11 to be transmitted to the central unit 12, with the central unit 12 then processing the transmitted vibration signals. As an alternative to this, however, the sensor devices themselves can also already process the respective vibration signal, with the data that have already been processed then being transmitted further to the central unit 12 in the following.

In 2 ist ein Verlauf eines Schwingungssignals als Einzelsignal 13 beispielhaft dargestellt. Die Einzelsignale werden im Folgenden jeweils mit je zugehörigen Normalverläufen abgeglichen, welche mit Erstinbetriebnahme des Schiffsantriebsstranges 1 eingelernt wurden. Anhand des jeweiligen Normalverlaufs wird dabei jeweils eine zugehörige Schwelle 14 mittels eines Offset-Werts definiert, die in 2 für das Einzelsignal 13 angedeutet ist. Ein Überschreiten der Schwelle 14 wird durch die Zentraleinheit 12 erfasst. Wie in 2 beispielhaft angedeutet, wird ein Überschreiten dieser Schwelle 14 durch das jeweilige Einzelsignal 13 durch die Zentraleinheit 12 als Ereignis 15 erfasst, wobei die Zentraleinheit 12 in der Folge ein Warnsignal ausgibt. Des Weiteren wird das Ereignis 15 durch die Zentraleinheit 12 in einem zentralen, externen Datenspeicher 16 abgespeichert, welcher in 1 angedeutet ist und bei dem es sich um eine Cloud handelt. Die Abspeicherung erfolgt dabei in einem Ringspeicher, wobei bei der Abspeicherung neben dem eigentlichen Ereignis 15 auch ein davor liegender Zeitabschnitt und ein nachfolgender Zeitabschnitt abgespeichert werden. Dieser Speicherbereich 17 ist dabei ebenfalls in 2 angedeutet.In 2 a course of an oscillation signal is shown as an example as an individual signal 13 . In the following, the individual signals are in each case compared with the associated normal curves, which were taught in when the ship's drive train 1 was put into operation for the first time. Based on the respective normal curve, an associated threshold 14 is defined by means of an offset value, which is 2 for the individual signal 13 is indicated. The central unit 12 detects that the threshold 14 has been exceeded. As in 2 indicated by way of example, an exceeding of this threshold 14 by the respective individual signal 13 is recorded by the central unit 12 as an event 15, with the central unit 12 subsequently outputting a warning signal. Furthermore, the event 15 is stored by the central unit 12 in a central, external data memory 16, which is 1 is indicated and which is a cloud. The storage takes place in a ring memory, with the storage not only of the actual event 15 but also a preceding time segment and a subsequent time segment being saved. This memory area 17 is also in 2 implied.

Aufgrund der Erfassung des Ereignisses 15 und dessen Abspeicherung kann somit erkannt werden, dass es auf der entsprechenden Seite der elastischen Kupplung 3 zu einer Abweichung von einem Normalbetrieb gekommen ist. Mit Erfassung eines Ereignisses kann zudem eine Ordnungsanalyse der durch die Sensoreinrichtungen 10 und 11 erfassten Schwingungssignale vorgenommen werden, um durch Zuordnung der Schwingungen zu ermitteln, bei welcher der Komponenten des Schiffsantriebsstranges 1 diese Abweichung von dem Normalbetrieb aufgetreten ist. Da zudem eine Abspeicherung in dem externen, zentralen Datenspeicher 16 erfolgt ist, kann diese Analyse auch aus der Ferne und von einer, nicht auf dem Marinefahrzeug befindlichen Person durchgeführt werden. Allerdings besteht auch für die Besatzung des Marinefahrzeugs durch Zugriff auf die Zentraleinheit 12 die Möglichkeit, sich das Ereignis 15 und die damit einhergehende Analyse direkt anzeigen zu lassen.Based on the detection of the event 15 and its storage, it can thus be recognized that there has been a deviation from normal operation on the corresponding side of the flexible coupling 3 . With the detection of an event, an order analysis of the vibration signals detected by the sensor devices 10 and 11 can also be carried out in order to determine, by assigning the vibrations, in which of the components of the ship's drive train 1 this deviation from normal operation occurred. Since it has also been stored in the external, central data memory 16, this analysis can also be carried out remotely and by a person who is not on the naval vessel. However, by accessing the central unit 12, the crew of the naval vessel also have the option of having the event 15 and the associated analysis displayed directly.

Anhand der Schwingungssignale wird zudem ein Zustand der elastischen Kupplung 3 überwacht, indem aus den Schwingungssignalen der Sensoreinrichtungen 10 und 11 ein Dämpfungsverhalten der Kupplung 3 bestimmt wird. Auch dieses Dämpfungsverhalten wird dabei bevorzugt mit einem zugehörigen Schwellwert abgeglichen, der basierend auf einem zugehörigen Normalverlauf bestimmt wurde.. Wird hier eine Abweichung erfasst, so lässt das darauf schließen, dass sich Eigenschaften der elastischen Kupplung 3 und hierbei insbesondere der Dämpfungselemente verändert haben müssen.A state of the flexible coupling 3 is also monitored on the basis of the vibration signals, in that a damping behavior of the coupling 3 is determined from the vibration signals of the sensor devices 10 and 11 . This damping behavior is also preferably compared with an associated threshold value that was determined based on an associated normal curve. If a deviation is detected here, it can be concluded that properties of the flexible coupling 3 and here in particular the damping elements must have changed.

Ferner geht aus 3 eine schematische Darstellung eines Schiffsantriebsstranges 18 entsprechend einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung hervor. Dabei entspricht dieser Schiffsantriebsstrang 18 weitestgehend dem Schiffsantriebsstrang 1 aus 1, wobei im Unterschied dazu nun eine weitere elastische Kupplung 19 vorgesehen ist, die das Schiffsgetriebe 4 abtriebsseitig mit der nachfolgenden Schiffsantriebseinrichtungen 5 verbindet. Dabei ist auch dieser elastischen Kupplung 19 ein Überwachungssystem 20 zugeordnet, welches zwei Sensoreinrichtungen 21 und 22 aufweist. Von diesen Sensoreinrichtungen 21 und 22 ist die Sensoreinrichtungen 21 dabei direkt auf einem Wellenabschnitt 23 befestigt, welcher das Ende einer Ausgangswelle des Schiffsgetriebes 4 bildet und der über die elastische Kupplung 19 mit einem Wellenabschnitt 24 verbunden ist. Der Wellenabschnitt 24 bildet dabei das Ende einer Antriebswelle, welche die Verbindung zu der Schiffsantriebseinrichtungen 5 herstellt. Dabei ist auf dem Wellenabschnitt 24 die Sensoreinrichtung 22 unmittelbar fixiert.Furthermore goes out 3 shows a schematic representation of a ship's drive train 18 according to a second possible embodiment of the invention. This ship's drive train 18 largely corresponds to the ship's drive train 1 1 In contrast to this, a further flexible coupling 19 is now provided, which connects the ship's transmission 4 to the downstream ship's propulsion system 5 on the output side. A monitoring system 20 which has two sensor devices 21 and 22 is also assigned to this elastic coupling 19 . Of these sensor devices 21 and 22 , the sensor device 21 is fastened directly to a shaft section 23 which forms the end of an output shaft of the ship's transmission 4 and which is connected to a shaft section 24 via the elastic coupling 19 . The shaft section 24 forms the end of a drive shaft which establishes the connection to the ship's propulsion system 5 . In this case, the sensor device 22 is fixed directly on the shaft section 24 .

Dem Überwachungssystem 20 ist dabei ebenfalls die Zentraleinheit 12 zugeordnet, welche mit den Sensoreinrichtungen 21 und 22 kabellos in Verbindung steht, um die über die Sensoreinrichtungen 21 und 22 erfassten Schwingungssignale abrufen zu können. Vorliegend werden die Schwingungssignale dabei in analoger Weise verarbeitet, wie dies bei den Schwingungssignalen der Sensoreinrichtungen 10 und 11 des Überwachungssystems 9 der Fall ist und wie es zu den 1 und 2 beschrieben worden ist. Dementsprechend werden auch hier Einzelsignale mit zugehörigen Schwellwerten abgeglichen und auf Ereignisse überprüft. Dies dient dabei einer Überwachung des Zustands der elastischen Kupplung 19. Auch ansonsten entspricht die Ausführungsform nach 3 der Variante nach 1, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.The central unit 12 is also assigned to the monitoring system 20 and is wirelessly connected to the sensor devices 21 and 22 in order to be able to call up the vibration signals detected via the sensor devices 21 and 22 . In the present case, the vibration signals are processed in an analogous manner, as is the case with the vibration signals of the sensor devices 10 and 11 of the monitoring system 9 and as is the case with the 1 and 2 has been described. Accordingly, individual signals are also compared here with the associated threshold values and checked for events. This serves to monitor the state of the flexible coupling 19. The embodiment corresponds to FIG 3 according to the variant 1 , so that reference is made to what has been described here.

Zudem zeigt 4 eine schematische Ansicht eines Schiffsantriebsstranges 25 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung, wobei auch dieser Schiffsantriebsstrang 25 dabei im Wesentlichen der Variante nach 1 entspricht. Unterschiedlich ist dabei aber, dass nun neben der Schiffsantriebsmaschine 2 noch eine weitere Schiffsantriebsmaschine 26 als Hilfsantriebsmaschine vorgesehen ist, welche ebenfalls mit dem Schiffsgetriebe 4 in Verbindung steht. Dabei kann über diese Schiffsantriebsmaschine 26 alternativ oder ergänzend zu der Schiffsantriebsmaschine 2 ein Antrieb des Schiffspropeller 6 des Marinefahrzeugs vorgenommen werden. Bevorzugt ist die Schiffsantriebsmaschine 26 dabei von ihrer Leistung her kleiner ausgeführt als die Schiffsantriebsmaschine 2, wobei es sich bei der Schiffsantriebsmaschine 26 ebenfalls um eine Verbrennungskraftmaschine oder auch um eine Elektromaschine handeln kann.In addition, shows 4 a schematic view of a ship's drive train 25 according to a third embodiment of the invention, this ship's drive train 25 also being shown in FIG Essentially according to the variant 1 is equivalent to. What is different, however, is that in addition to the ship's propulsion machine 2, another ship's propulsion machine 26 is provided as an auxiliary propulsion machine, which is also connected to the ship's gear 4. The ship's propeller 6 of the marine vessel can be driven via this ship's propulsion machine 26 as an alternative or in addition to the ship's propulsion machine 2 . The power of the ship's propulsion machine 26 is preferably smaller than that of the ship's propulsion machine 2, and the ship's propulsion machine 26 can also be an internal combustion engine or an electric machine.

Auch die Schiffsantriebsmaschine 26 ist über eine zwischenliegende, elastische Kupplung 27 mit dem Schiffsgetriebe 4 verbunden. Dabei sind über die Kupplung 27 zwei Wellenabschnitt 28 und 29 miteinander verbunden, von denen der Wellenabschnitt 28 das Ende einer weiteren Eingangswelle des Schiffsgetriebes 4 ist, während der Wellenabschnitt 29 als Ende einer Abtriebswelle der weiteren Schiffsantriebsmaschine 26 vorliegt.The ship's propulsion engine 26 is also connected to the ship's gear 4 via an intermediate, elastic coupling 27 . Two shaft sections 28 and 29 are connected to one another via the clutch 27, of which the shaft section 28 is the end of another input shaft of the ship's transmission 4, while the shaft section 29 is the end of an output shaft of the other ship's propulsion engine 26.

Wie in 4 zu erkennen ist, ist an dem Wellenabschnitt 28 unmittelbar eine Sensoreinrichtung 30 befestigt. Ebenso ist an dem Wellenabschnitt 29 direkt eine Sensoreinrichtung 31 fixiert. Die beiden Sensoreinrichtungen 30 und 31 sind dabei einem Überwachungssystem 32 der elastischen Kupplung 27 zugeordnet und dienen jeweils der unmittelbaren Erfassung je eines Schwingungssignals des jeweiligen Wellenabschnitt 28 bzw. 29. Das Überwachungssystem 32 ist kabellos mit der Zentraleinheit 12 verbunden, so dass die Zentraleinheit 12 gleichzeitig Teil des Überwachungssystems 9, als auch Teil des Überwachungssystems 32 ist. Wie bereits zu 1 und anhand von 2 beschrieben, wird dabei auch eine Verarbeitung der Schwingungssignale der Sensoreinrichtungen 30 und 31 vorgenommen, um einen Zustand der elastischen Kupplung 27 zu überwachen. Auch im Übrigen entspricht die Ausführungsform nach 4 der Variante nach 1, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.As in 4 as can be seen, a sensor device 30 is attached directly to the shaft section 28 . A sensor device 31 is also fixed directly to the shaft section 29 . The two sensor devices 30 and 31 are assigned to a monitoring system 32 of the elastic coupling 27 and are each used for the direct detection of an oscillation signal of the respective shaft section 28 or 29. The monitoring system 32 is wirelessly connected to the central unit 12, so that the central unit 12 Part of the monitoring system 9, as well as part of the monitoring system 32 is. As already to 1 and based on 2 described, the vibration signals of the sensor devices 30 and 31 are also processed in order to monitor the state of the flexible coupling 27 . The embodiment corresponds to FIG 4 according to the variant 1 , so that reference is made to what has been described here.

Schließlich geht aus 5 eine schematische Darstellung eines Schiffsantriebsstranges 33 gemäß einer vierten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung hervor. Dabei entspricht diese Ausgestaltungsmöglichkeit weitestgehend der vorhergehenden Variante nach 4, mit dem Unterschied, dass an dem Schiffsgetriebe 4 anstelle einer weiteren Schiffsantriebsmaschine nun ein Nebenabtrieb 34 angebunden ist, bei welchem es sich beispielsweise um eine Pumpe handeln kann. Dabei ist dieser Nebenabtrieb 34 über eine zwischenliegende, elastische Kupplung 35 mit dem Schiffsgetriebe 4 verbunden, wobei der Kupplung 35 ein Überwachungssystem 36 zugeordnet ist.Finally goes out 5 shows a schematic representation of a ship drive train 33 according to a fourth possible embodiment of the invention. This configuration possibility largely corresponds to the previous variant 4 , with the difference that instead of a further ship's propulsion machine, a power take-off 34 is now connected to the ship's transmission 4, which can be a pump, for example. This power take-off 34 is connected to the ship's transmission 4 via an intermediate, flexible coupling 35 , a monitoring system 36 being assigned to the coupling 35 .

Das Überwachungssystem 36 verfügt über zwei Sensoreinrichtungen 37 und 38, von denen die Sensoreinrichtungen 37 direkt auf dem Wellenabschnitt 28 und die Sensoreinrichtungen 38 unmittelbar auf einem Wellenabschnitt 39 befestigt ist. Bei dem Wellenabschnitt 28 handelt es sich dabei um das Wellenende einer Eingangswelle des Schiffsgetriebes 4, während der Wellenabschnitt 39 das Wellenende einer Antriebswelle des Nebenabtriebs 34 ist.The monitoring system 36 has two sensor devices 37 and 38 , of which the sensor devices 37 are fastened directly to the shaft section 28 and the sensor devices 38 are fastened directly to a shaft section 39 . The shaft section 28 is the shaft end of an input shaft of the marine gear 4, while the shaft section 39 is the shaft end of a drive shaft of the power take-off 34.

Das Überwachungssystem 36 steht ebenfalls mit der Zentraleinheit 12 kabellos in Verbindung, wobei neben einer Auswertung der Schwingungssignale des Überwachungssystems 9 dabei auch eine Auswertung von Schwingungssignalen der Sensoreinrichtungen 37 und 38 des Überwachungssystems 36 vorgenommen wird. Dabei wird in analoger Weise zu dem zu 1 und 2 Beschriebenen durch Auswertung der Schwingungssignale ein Zustand der elastischen Kupplung 35 überwacht. Ansonsten entspricht die Ausführungsform nach 5 der Variante nach 4, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.The monitoring system 36 is also wirelessly connected to the central unit 12, in which case, in addition to an evaluation of the vibration signals of the monitoring system 9, an evaluation of vibration signals of the sensor devices 37 and 38 of the monitoring system 36 is also carried out. It is in an analogous manner to the 1 and 2 Described by evaluating the vibration signals, a state of the elastic coupling 35 is monitored. Otherwise, the embodiment corresponds to 5 according to the variant 4 , so that reference is made to what has been described here.

Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltungen eines Überwachungssystems kann eine zuverlässige Überwachung einer elastischen Kupplung in einem Schiffsantriebsstrang mit niedrigem Applikationsaufwand realisiert werden.Reliable monitoring of an elastic coupling in a ship's drive train can be implemented with low application effort by means of the configurations of a monitoring system according to the invention.

BezugszeichenlisteReference List

11: Schiffsantriebsstrangship power train
22: Schiffsantriebsmaschinemarine propulsion machine
33: elastische Kupplungelastic coupling
44: Schiffsgetriebemarine gears
55: Schiffsantriebseinrichtungmarine propulsion equipment
66: Schiffspropellership propeller
77: Wellenabschnittwave section
88th: Wellenabschnittwave section
99: Überwachungssystemsurveillance system
1010: Sensoreinrichtungsensor device
1111: Sensoreinrichtungsensor device
1212: Zentraleinheitcentral unit
1313: Einzelsignalsingle signal
1414: Schwellethreshold
1515: Ereignisoccurrence
1616: Datenspeicherdata storage
1717: Speicherbereichstorage area
1818: Schiffsantriebsstrangship power train
1919: elastische Kupplungelastic coupling
2020: Überwachungssystemsurveillance system
2121: Sensoreinrichtungsensor device
2222: Sensoreinrichtungsensor device
2323: Wellenabschnittwave section
2424: Wellenabschnittwave section
2525: Schiffsantriebsstrangship power train
2626: Schiffsantriebsmaschinemarine propulsion machine
2727: elastische Kupplungelastic coupling
2828: Wellenabschnittwave section
2929: Wellenabschnittwave section
3030: Sensoreinrichtungsensor device
3131: Sensoreinrichtungsensor device
3232: Überwachungssystemsurveillance system
3333: Schiffsantriebsstrangship power train
3434: NebenabtriebPTO
3535: elastische Kupplungelastic coupling
3636: Überwachungssystemsurveillance system
3737: Sensoreinrichtungsensor device
3838: Sensoreinrichtungsensor device
3939: Wellenabschnittwave section

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

EP 2115412 B1 [0003, 0013]

Claims

Monitoring system (9; 20; 32; 36) of an elastic coupling (3; 19; 27; 35) of a ship's drive train (1; 18; 25; 33), the elastic coupling (3; 19; 27; 35) having a first shaft section (7; 23; 28) to a second shaft section (8; 24; 29; 39), with a sensor device ( 10, 11; 21, 22; 30, 31; 37, 38) is provided, characterized in that each sensor device (10, 11; 21, 22; 30, 31; 37, 38) is mounted directly on the respective shaft section ( 7, 8; 23, 24; 28, 29; 28, 39) and that each sensor device (10, 11; 21, 22; 30, 31; 37, 38) is provided for measuring at least one parameter of the respective shaft section (7, 8; 23, 24; 28, 29; 28, 39) directly on the respective shaft section (7, 8; 23, 24; 28, 29; 28, 39).

monitoring system (9; 20; 32; 36). claim 1 , characterized in that on each of the two shaft sections (7, 8; 23, 24; 28, 29; 28, 39) one sensor device (10, 11; 21, 22; 30, 31; 37, 38) is attached directly.

monitoring system (9; 20; 32; 36). claim 1 or 2 , characterized in that each of the sensor devices (10, 11; 21, 22; 30, 31; 37, 38) is provided to record an oscillation signal, in particular an acceleration, an oscillation speed and/or an oscillation path, of the respective shaft section (7th , 8; 23, 24; 28, 29; 28, 39) directly on the respective shaft section (7, 8; 23, 24; 28, 29; 28, 39).

Monitoring system (9; 20; 32; 36) according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that each sensor device (10, 11; 21, 22; 30, 31; 37, 38) is connected to a central unit (12) which is set up to transmit data from each sensor device (10, 11; 21, 22; 30, 31; 37, 38).

monitoring system (9; 20; 32; 36). claim 4 , characterized in that each sensor device (10, 11; 21, 22; 30, 31; 37, 38) and the central unit (12) are connected to one another wirelessly, preferably via Bluetooth.

monitoring system (9; 20; 32; 36). claim 4 or 5 , characterized in that the central unit (12) can be connected to an external, central data memory (16).

Ship drive train (1; 18; 25; 33), comprising at least one flexible coupling (3; 3, 19; 3, 27; 3, 35), each having a first shaft section (7; 23; 28) and a second shaft section (8; 24; 29; 39) to one another, characterized in that the at least one coupling (3; 3, 19; 3, 27; 3, 35) has a monitoring system (9; 9, 20; 9, 32; 9 , 36) after one or more of the Claims 1 until 6 is assigned, via which at least one parameter of at least one of the respective shaft sections (7, 8; 23, 24; 28, 29; 28, 39) directly on the respective shaft section (7, 8; 23, 24; 28, 29; 28, 39) is detectable.

Ship drive train (1; 18; 25; 33) according to claim 7 , characterized in that the at least one clutch (3; 3, 27) connects a ship's propulsion engine (2; 26) to a ship's gearbox (4).

Ship drive train (18) after claim 7 or 8th , characterized in that the at least one clutch (19) connects a ship's transmission (4) to a ship's propulsion device (5).

Method for operating a monitoring system (9; 20; 32; 36) of an elastic coupling (3; 19; 27; 35) of a ship's drive train (1; 18; 25; 33), the elastic coupling (3; 19; 27; 35 ) connects a first shaft section (7; 23; 28) to a second shaft section (8; 24; 29; 39), wherein at least one parameter of at least one of the shaft sections (7, 8; 23, 24; 28, 29; 28, 39 ) directly to the respective shaft section via a sensor device (10, 11; 21, 22; 30, 31; 37, 38) fastened directly to the respective shaft section (7, 8; 23, 24; 28, 29; 28, 39). (7, 8; 23, 24; 28, 29; 28, 39) is detected.

procedure after claim 10 , characterized in that at least one parameter is measured directly on each of the two shaft sections (7, 8; 23, 24; 28, 29; 28, 39) via a respective sensor device (10, 11; 21, 22; 30, 31 ; 37, 38) is detected.

procedure after claim 10 or 11 , characterized in that at least one vibration signal of the respective shaft section (7, 8; 23, 24; 28, 29; 28, 39) is is determined, in particular an acceleration, a vibration speed and/or a vibration displacement.

Procedure according to one of Claims 10 until 12 , characterized in that based on the at least one detected parameter, a state is checked based on a deviation from a normal course.

procedure after Claim 13 , characterized in that the normal curve through the monitoring system (9; 20; 32; 36) has been taught in.

procedure after Claim 13 or 14 , characterized in that the check is carried out by comparing the at least one detected parameter with a threshold (14) which was determined on the basis of the normal course.

procedure after claim 15 , characterized in that exceeding the threshold is recorded as an event (15) which is displayed and/or stored.

procedure after claim 11 and after one of Claims 13 until 16 , characterized in that a state of the elastic coupling (3; 19; 27; 35) is checked by from the for both shaft sections (7, 8; 23, 24; 28, 29; 28, 39) determined parameters, a damping behavior of elastic coupling (3; 19; 27; 35) is determined, with a changed state of the elastic coupling (3; 19; 27; 35) being inferred if a deviation of the damping behavior from the associated normal course was detected.