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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schiffsgetriebe mit einer ersten Kupplungswelle und einer zweiten Kupplungswelle, wobei eine Antriebsleistung von einer Antriebswelle des Schiffsgetriebes wahlweise über die erste Kupplungswelle oder die zweite Kupplungswelle auf eine mit einem Schiffspropeller verbundene Abtriebswelle geleitet werden kann. Darüber hinaus wird ein Schiff umfassend ein Antriebssystem mit zumindest einem solchen Schiffsgetriebe vorgeschlagen.
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Ein solches Schiffsgetriebe ist beispielsweise aus der
DE 33 32 135 C2 bekannt. Das darin beschriebene Schiffsgetriebe umfasst ein Gehäuse, in dem eine Vorwärtswelle, eine Rückwärtswelle und eine Ausgangswelle angeordnet sind, welche zur Leistungsübertragung und zur Drehrichtungsumkehr der Ausgangswelle über Zahnräder miteinander verbunden sind. Das Schiffsgetriebe weist dazu jeweils eine auf der Vorwärts- und auf der Rückwärtswelle angeordnete, hydraulisch ein- und ausrückbare hydraulische Reibungskupplung zum Kuppeln der Vorwärts- und der Rückwärtswelle mit einem Antriebsmotor auf.
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Ferner ist aus der
US 2018 / 0 086 428 A1 ein Schiffsgetriebe mit einer Antriebswelle, einer ersten Kupplungswelle, einer zweiten Kupplungswelle und mit einer Abtriebswelle zum Antrieb eines Propellers bekannt. Dabei kann die Antriebswelle wahlweise mittels einer ersten Schaltkupplung mit der ersten Kupplungswelle oder mittels einer zweiten Schaltkupplung mit der zweiten Kupplungswelle verbunden werden. Eine Stirnradverzahnung an der ersten Schaltkupplung steht permanent mit einer Stirnradverzahnung an der zweiten Schaltkupplung im Eingriff. Jeweils eine weitere Stirnradverzahnung auf der ersten und der zweiten Kupplungswelle steht permanent mit einer Stirnradverzahnung auf der Abtriebswelle im Eingriff. Der Achsabstand zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle ist dabei kleiner als der Achsabstand zwischen der ersten Kupplungswelle und der Abtriebswelle. Die Antriebswelle und die Abtriebswelle sind in einer gemeinsamen Vertikalebene angeordnet.
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Auch aus der
DE 25 31 973 A1 ist ein derartiges Schiffsgetriebe bekannt. Dabei entspricht der Aufbau der ersten Schaltkupplung für den Vorwärtsantrieb dem Aufbau der zweiten Schaltkupplung für den Rückwärtsantrieb.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein solches Schiffsgetriebe insbesondere im Hinblick auf eine kompakte Bauweise und eine vorteilhafte Einbauweise in das Antriebssystem eines Schiffes zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch ein Schiffsgetriebe gemäß Anspruch 1, durch ein Gehäuse gemäß Anspruch 7 und durch ein Schiff gemäß Anspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Es wird ein Schiffsgetriebe vorgeschlagen, welches eine Antriebswelle umfasst, die mit einer Antriebsmaschine verbindbar bzw. verbunden ist. Ferner umfasst das Schiffsgetriebe eine erste Kupplungswelle und eine zweiten Kupplungswelle, sowie eine Abtriebswelle zum Antrieb mindestens eines Propellers. Der Propeller kann insbesondere auf einer permanent mit der Abtriebswelle verbundenen Propellerwelle befestigt sein.
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Die Antriebswelle des Schiffsgetriebes kann wahlweise mittels einer ersten Schaltkupplung mit der ersten Kupplungswelle oder, mittels einer zweiten Schaltkupplung, mit der zweiten Kupplungswelle verbunden werden. Dadurch wird der Propeller entweder im Gleichlauf oder im Gegenlauf betrieben.
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Eine erste Stirnradverzahnung auf der Antriebswelle steht permanent mit einer zweiten Stirnradverzahnung an der ersten Schaltkupplung im Eingriff, wobei die zweite Stirnradverzahnung wiederum permanent mit einer dritten Stirnradverzahnung an der zweiten Schaltkupplung im Eingriff steht. Die zweite und die dritte Stirnradverzahnung können daher auch Konstantverzahnungen bzw. Konstanträder genannt werden. Bei dieser Bauweise können die Antriebswelle, die mit der ersten Schaltkupplung koppelbare erste Kupplungswelle und die mit der zweiten Schaltkupplung koppelbare zweiten Kupplungswelle parallel zueinander angeordnet werden. Im Vergleich zu häufig verwendeten Schiffsgetrieben, bei denen die Antriebswelle koaxial zu der ersten Kupplungswelle angeordnet ist, ist hier ein größerer Übersetzungsbereich durch die entsprechende Auswahl einer Übersetzung zwischen der ersten und der zweiten Stirnradverzahnung möglich. Die erste und die zweite Stirnradverzahnung werden zusammen auch Vorschaltstufe genannt.
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Eine vierte Stirnradverzahnung auf der ersten Kupplungswelle und eine fünfte Stirnradverzahnung auf der zweiten Kupplungswelle stehen permanent mit einer sechsten Stirnradverzahnung auf der Abtriebswelle im Eingriff. Das bedeutet, dass die erste Kupplungswelle und die zweiten Kupplungswelle dauernd antriebswirksam mit der Abtriebswelle gekoppelt sind.
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Die genannten Stirnradverzahnungen können jeweils einstückig mit dem jeweils zugeordneten Bauteil des Getriebes hergestellt worden sein, sodass die jeweilige Stirnradverzahnung unmittelbar an dem zugeordneten Bauteil eingearbeitet ist. In anderen Ausführungen kann zumindest eine der Stirnradverzahnungen auch als separates Zahnrad hergestellt und danach drehfest mit dem jeweils zugeordneten Bauteil, beispielsweise einer Welle, verbunden worden sein.
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Ferner ist vorgesehen, dass ein erster Achsabstand zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle kleiner ist als ein zweiter Achsabstand zwischen der ersten Kupplungswelle und der Abtriebswelle. Das heißt, dass die Antriebswelle näher an der Abtriebswelle angeordnet ist als die erste Kupplungswelle. Dieses Merkmal ermöglicht eine sehr kompakte Bauweise des Schiffsgetriebes und eines Schiffsantriebs, in den das Schiffsgetriebe eingebaut wird. Insbesondere die vertikalen Abmessungen können so geringgehalten werden. Eine mit der Antriebswelle gekoppelte Antriebsmaschine, in der Regel ein Verbrennungsmotor, kann dadurch in einem Schiffrumpf weit unten, d.h. nahe am Kiel angeordnet werden. Dies führt wiederum zu einer günstigen Masseverteilung im unteren Bereich des Schiffsrumpfs, was die Sicherheit gegen ein Kentern erhöht.
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Es ist ferner vorgesehen, dass die Antriebswelle und die Abtriebswelle in einer gemeinsamen ersten Vertikalebene angeordnet sind. Das heißt, dass die Rotationsachse der Antriebswelle und die Rotationsachse der Abtriebswelle in einer gemeinsamen Ebene verlaufen, welche vertikal angeordnet ist. Vertikal angeordnet bedeutet, dass die Ebene orthogonal zu einer ruhigen Wasseroberfläche verläuft, wenn das Schiffsgetriebe in einem im Wasser liegenden Schiff eingebaut ist.
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Die Antriebswelle und die Abtriebswelle können beispielsweise parallel zu einer Längsachse oder Rollachse des Schiffs ausgerichtet sein, sofern das Schiffsgetriebe in einer horizontalen Ausrichtung im Schiffsrumpf oder in einem Schiffsfundament eingebaut ist. Die horizontale Ausrichtung bezieht sich auf einen ruhenden Wasserspiegel bei dem im Wasser liegenden Schiff. Eine Vertikalebene steht demnach senkrecht, d.h. orthogonal zum Wasserspiegel.
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Die gemeinsame erste Vertikalebene kann in Schifflängsrichtung ausgerichtet sein, sodass beispielsweise eine Längsachse oder Rollachse des Schiffs in der ersten Vertikalebene liegen kann. Bei mehreren nebeneinander in einem Schiffsrumpf angeordneten Schiffsantriebssträngen können die Vertikalebenen der darin verbauten Schiffsgetriebe jeweils parallel zu einer Längsachse oder Rollachse des Schiffs verlaufen.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die zweite Stirnradverzahnung und die dritte Stirnradverzahnung die gleiche Zähnezahl aufweisen, sodass zwischen der Antriebswelle und der ersten Kupplungswelle betragsmäßig die gleiche Übersetzung vorliegt wie zwischen der Antriebswelle und der zweiten Kupplungswelle. Das bedeutet, dass der zugeordnete Propeller in beiden Drehrichtungen in demselben Drehzahlbereich betreibbar ist.
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Die zweite Stirnradverzahnung kann dieselbe Breite aufweisen wie die dritte Stirnradverzahnung. Besonders bevorzugt weisen die erste, zweite und die dritte Stirnradverzahnung dieselbe Breite auf. Diese Ausführungen ermöglichen eine geringe Abmessung des Schiffsgetriebes in axialer Richtung, sodass sich eine sehr kompakte Bauweise ergibt. Die Axialrichtung bezieht sich auf die Richtung der Rotationsachse der Antriebswelle, wobei die Antriebswelle, die erste Kupplungswelle und die zweiten Kupplungswelle vorzugsweise parallel zueinander verlaufen und somit alle in axialer Richtung verlaufen.
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Bei einer Ausführung weist die erste Schaltkupplung einen ersten Außenlamellenträger und einen ersten Innenlamellenträger auf und die zweite Schaltkupplung weist einen zweiten Außenlamellenträger und einen zweiten Innenlamellenträger auf. Dabei ist die zweite Stirnradverzahnung an dem ersten Außenlamellenträger der ersten Schaltkupplung angeordnet und die dritte Stirnradverzahnung ist an dem zweiten Außenlamellenträger der zweiten Schaltkupplung angeordnet. Die zweite und die dritte Stirnradverzahnungen können mit dem jeweils zugeordneten Außenlamellenträger vorzugsweise einstückig gefertigt sein. Die Stirnradverzahnungen können dazu unmittelbar am Außenumfang des jeweiligen Außenlamellenträgers eingearbeitet sein. Der erste und der zweite Außenlamellenträger können dabei als identische Bauteile ausgeführt sein.
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Die erste, zweite und dritte Stirnradverzahnung können gemeinsam in einer zweiten Vertikalebene angeordnet sein, welche orthogonal zu der ersten Vertikalebene angeordnet ist. Auf diese Weise erfordert die sogenannte Vorschaltstufe keinen zusätzlichen Platz in axialer Richtung. Die erste, zweite und dritte Stirnradverzahnung sind dabei insbesondere alle innerhalb eines Gehäuses des Schiffsgetriebes angeordnet.
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Die vierte, fünfte und sechste Stirnradverzahnung können gemeinsam in einer dritten Vertikalebene angeordnet sein, welche ebenfalls orthogonal zu der ersten Vertikalebene angeordnet ist.
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Das Schiffsgetriebe kann ein mehrteiliges Gehäuse aufweisen, wobei die Rotationsachsen der ersten Kupplungswelle und der zweiten Kupplungswelle in einer gemeinsamen Trennungsebene des Gehäuses angeordnet sind, und wobei die gemeinsame Trennungsebene schräg gegenüber einer horizontalen Ebene verläuft. Die gemeinsame Trennungsebene, an der zwei Gehäuseteile des mehrteiligen Gehäuses aneinander liegen, ermöglicht eine einfache Herstellung und Montage des Schiffsgetriebes.
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Ferner umfasst die Erfindung ein Gehäuse, das sich für ein solches Schiffsgetriebe eignet. Das Gehäuse weist dazu Lagerstellen für die Antriebswelle, die erste Kupplungswelle, die zweite Kupplungswelle und die Abtriebswelle des Schiffsgetriebes auf, welche so angeordnet sind, dass ein erster Achsabstand a1 zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle kleiner ist als ein zweiter Achsabstand a2 zwischen der ersten Kupplungswelle und der Abtriebswelle. Darüber hinaus sind die Lagerstellen so angeordnet, dass die Antriebswelle und die Abtriebswelle in einer gemeinsamen ersten Vertikalebene angeordnet sind. Das Gehäuse ermöglicht die oben bereits genannten Vorteile bei der Verwendung in einem Schiffsantriebsstrang. Ein solches Gehäuse kann in identischer Bauweise im Sinne eines Baukastensystems für verschiedene Anwendungen verwendet werden. Insbesondere kann ein solches Gehäuse auch für ein Schiffsgetriebe mit nur einer Kupplungswelle verwendet werden. Ein solches Schiffsgetriebe mit nur einer Kupplungswelle bietet keine Drehrichtungsumkehr und wird beispielsweise in Zusammenhang mit verstellbaren Propellern eingesetzt, weil dabei die umgekehrte Antriebsrichtung durch die Verstellung des Propellers erreicht wird. Sofern bei bestimmten Anwendungen auf eine Schaltkupplung in dem Schiffsgetriebe ganz verzichtet werden kann, kann anstatt der einen Kupplungswelle auch eine starre Zwischenwelle ohne Kupplung in dem baugleichen Gehäuse eingesetzt werden. Eine solche Mehrfachverwendung eines baugleichen Gehäuses bewirkt einen reduzierten Entwicklungsaufwand und ermöglicht geringere Produktions- und Lagerkosten.
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Die Erfindung umfasst schließlich auch ein Schiff, welches ein Antriebssystem mit zumindest einer Antriebsmaschine und mit zumindest einem derartigen Schiffsgetriebe umfasst. Die Antriebsmaschine kann insbesondere ein Verbrennungsmotor sein. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass dabei eine Ausgangswelle der Antriebsmaschine in der ersten Vertikalebene des zugeordneten Schiffsgetriebes angeordnet ist. Auf diese Weise kann eine geradlinige, kompakte Bauweise des gesamten Antriebssystems erreicht werden. Ferner kann bei Antriebssystemen mit einer und mit mehreren Antriebsmaschinen jeweils ein symmetrisches Fundament für die Antriebsmaschine und das zugeordnete Schiffsgetriebe realisiert werden, wenn die Ausgangswelle der Antriebsmaschine bzw. Motorabtriebswelle und die Antriebswelle des Schiffsgetriebes in einer gemeinsamen Vertikalebene angeordnet sind. Dies vereinfacht die Projektierung, Fertigung und Installation eines solchen Antriebssystems.
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Im Folgenden werden die Erfindung und deren Vorteile anhand des Ausführungsbeispiels in der anliegenden Figur noch näher erläutert.
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Dabei zeigen
- 1 eine schematische Darstellung eines Schiffsgetriebes in einer Seitenansicht und
- 2 eine schematische Darstellung des Schiffsgetriebes aus 1 in einer Ansicht in axialer Blickrichtung.
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In der 1 und der 2 ist ein Schiffsgetriebe 1 gezeigt, das eine Antriebswelle 3, eine erste Kupplungswelle 4, eine zweiten Kupplungswelle 5 und eine Abtriebswelle 6 umfasst. Die Antriebswelle 3 ist mit einer nicht dargestellten Antriebsmaschine, beispielsweise einem Verbrennungsmotor, verbindbar. Die Abtriebswelle 6 ist mit einer Propellerwelle 10 drehfest verbunden. Auf der Propellerwelle 10 ist ein Propeller 9 zum Antrieb des Schiffes befestigt. Die genannten Wellen 3, 4, 5, 6 sind alle zumindest teilweise in einem Gehäuse 2 des Schiffsgetriebes 1 angeordnet und gelagert. Die Achsen der Antriebswelle 3 und der ersten Kupplungswelle 4 sind in der 1 in die Zeichnungsebene hinein geschwenkt. Daher sind die tatsächlichen Achsabstände bei den Wellen 3 und 4 nur in der 2 erkennbar.
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Die Antriebswelle 3 ist mittels einer ersten Schaltkupplung 7 mit der ersten Kupplungswelle 4 oder, mittels einer zweiten Schaltkupplung 8, mit der zweiten Kupplungswelle 5 verbindbar. Im normalen Fahrbetrieb ist immer eine der beiden Schaltkupplungen 7, 8 geschlossen und die andere geöffnet, abhängig davon, in welcher Richtung der Propeller angetrieben werden soll. Ein solches Schiffsgetriebe 1 dient also dazu, die Drehrichtung einer permanent in derselben Drehrichtung laufenden Antriebsmaschine auf der Propellerwelle wahlweise umzukehren.
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Eine erste Stirnradverzahnung 11 auf der Antriebswelle 3 steht permanent mit einer zweiten Stirnradverzahnung 12 an der ersten Schaltkupplung 7 im Eingriff. Die Stirnradpaarung der ersten und zweiten Stirnradverzahnung 11 und 12 bildet so eine Vorschaltstufe, die im Gehäuse 2 des Schiffsgetriebes 1 angeordnet ist. Die zweite Stirnradverzahnung 12 steht permanent mit einer dritten Stirnradverzahnung 13 an der zweiten Schaltkupplung 8 im Eingriff. Die zweite Stirnradverzahnung 12 und die dritte Stirnradverzahnung 13 weisen ferner die gleiche Zähnezahl auf, sodass die erste Kupplungswelle 4 und die zweite Kupplungswelle 5 bei gleicher Drehzahl der Antriebswelle 3 mit der gleichen Drehzahl, jedoch in umgekehrter Drehrichtung angetrieben werden.
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Die beiden Schaltkupplungen 7 und 8 sind jeweils als Reiblamellenkupplung ausgebildet. Die beiden Schaltkupplungen 7 und 8 weisen daher jeweils einen Außenlamellenträger 17 bzw. 19 und einen Innenlamellenträger 18 bzw. 20 auf.
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Die zweite Stirnradverzahnung 12 und die dritte Stirnradverzahnung 13 sind jeweils am Außenumfang von des Außenlamellenträgers 17 bzw. 19 der jeweils zugeordneten Schaltkupplung 7 bzw. 8 angeordnet. Die zweite Stirnradverzahnung 12 und die dritte Stirnradverzahnung 13 weisen in dieser Ausführung dieselbe Breite auf.
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Wie in 1 zu sehen ist, sind die erste, zweite und die dritte Stirnradverzahnung 11, 12, 13 alle in einer gemeinsamen Vertikalebene, nämlich der zweiten Vertikalebene VE2 angeordnet, sodass die axiale Abmessung des Schiffsgetriebes 1 minimiert ist. Die zweite Vertikalebene VE2 steht orthogonal zu der oben genannten ersten Vertikalebene VE1 und somit auch orthogonal zur Axialrichtung. Die vierte, fünfte und sechste Stirnradverzahnungen 14, 15, 16 sind wiederum gemeinsam in einer dritten Vertikalebene VE3 angeordnet. Sie bilden quasi eine Abtriebsradebene. Die zweite Vertikalebene V2 und die dritte Vertikalebene V3 sind parallel zueinander angeordnet.
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In dem Gehäuse 2 sind Lagerstellen 26, 27, 28, 29 vorgesehen, zur Lagerung der Antriebswelle 3, der ersten Kupplungswelle 4, der zweiten Kupplungswelle 5 und der Abtriebswelle 6. Die Lagerstellen 26, 27, 28, 29 sind so angeordnet, dass ein erster Achsabstand a1 zwischen der Antriebswelle 3 und der Abtriebswelle 6 kleiner ist als ein zweiter Achsabstand a2 zwischen der ersten Kupplungswelle 4 und der Abtriebswelle 6, und dass die Antriebswelle 3 und die Abtriebswelle 6 in der gemeinsamen ersten Vertikalebene VE1 angeordnet sind wie in 2 erkennbar. Die in der 1 eingezeichneten Lagerstellen 26, 27, 28, 29 sind nur schematisch dargestellt. In der Praxis können beispielsweise die erste und die zweite Kupplungswelle 3 bzw. 4 jeweils als Hohlwelle ausgeführt und auf einer durch die Hohlwelle verlaufenden Vollwelle gelagert sein, wobei die Vollwelle wiederum in dem Gehäuse 2 gelagert ist.
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In der 2 sind im Wesentlichen die Wellen 3, 4, 5, 6 und die Stirnradverzahnungen 11, 12, 13, 14, 15, 16 des Schiffsgetriebes 1 und deren Anordnung zueinander dargestellt. Es ist erkennbar, dass die erste Stirnradverzahnung 11 auf der Antriebswelle 3 permanent mit der zweiten Stirnradverzahnung 12 der ersten Schaltkupplung 7 im Eingriff steht, und dass die zweite Stirnradverzahnung 12 permanent mit der dritten Stirnradverzahnung 13 der zweiten Schaltkupplung 8 im Eingriff steht. Die vierte Stirnradverzahnung 14 auf der ersten Kupplungswelle 4 und die fünfte Stirnradverzahnung 15 auf der zweiten Kupplungswelle 5 stehen beide permanent mit der sechsten Stirnradverzahnung 16 auf der Abtriebswelle 6 im Eingriff.
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Die Achsabstände a1 und a2 sind ebenfalls in der 2 dargestellt. Der erste Achsabstand a1 zwischen der Antriebswelle 3 und der Abtriebswelle 6 ist kleiner als der zweite Achsabstand a2 zwischen der ersten Kupplungswelle 4 und der Abtriebswelle 6. Ferner ist in der 2 die erste Vertikalebene VE1 eingezeichnet, in der die Antriebswelle 3 und die Abtriebswelle 6 bzw. deren Rotationsachsen gemeinsamen angeordnet sind. Erfindungsgemäß ist auch die erste Kupplungswelle 4 bzw. deren Rotationsachse in der ersten Vertikalebene VE1 angeordnet.
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Das Schiffsgetriebe 1 weist ein mehrteiliges Gehäuse 2 auf. Es weist ein erstes, zweites und drittes Gehäuseteil 21, 22, 23 auf. Das erste Gehäuseteil 21 bildet den oberen Teil des Gehäuses 2 und liegt entlang einer ersten Trennungsebene 24 auf einem zweiten Gehäuseteil 22 auf, wobei die Rotationsachsen der ersten Kupplungswelle 4 und der zweiten Kupplungswelle 5 in der gemeinsamen ersten Trennungsebene 24 angeordnet sind. Die erste Trennungsebene 24 verläuft schräg gegenüber einer horizontalen Ausrichtung, weil die ersten Kupplungswelle 4 und die zweite Kupplungswelle 5 in verschiedenen Höhen in dem Gehäuse 2 angeordnet sind. Den unteren Teil des Gehäuses 2 bildet das dritte Gehäuseteil 23, welches über eine im Wesentlichen horizontal verlaufende zweite Trennungsebene 25 mit dem zweiten Gehäuseteil 22 verbunden ist. Die Rotationsachse der Abtriebswelle 6 ist in der zweiten Trennungsebene 25 angeordnet Die beschriebene Anordnung der Trennungsebenen 24 und 25 ermöglicht die einfache Montage der in der jeweiligen Trennungsebene 24, 25 angeordneten Wellen 3 bzw. 4 und 5.
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Bezugszeichen
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- 1
- Schiffsgetriebe
- 2
- Gehäuse
- 3
- Antriebswelle
- 4
- erste Kupplungswelle
- 5
- zweite Kupplungswelle
- 6
- Abtriebswelle
- 7
- erste Schaltkupplung
- 8
- zweite Schaltkupplung
- 9
- Propeller
- 10
- Propellerwelle
- 11
- erste Stirnradverzahnung
- 12
- zweite Stirnradverzahnung
- 13
- dritte Stirnradverzahnung
- 14
- vierte Stirnradverzahnung
- 15
- fünfte Stirnradverzahnung
- 16
- sechste Stirnradverzahnung
- 17
- Außenlamellenträger
- 18
- Innenlamellenträger
- 19
- Außenlamellenträger
- 20
- Innenlamellenträger
- 21
- erstes Gehäuseteil
- 22
- zweites Gehäuseteil
- 23
- drittes Gehäuseteil
- 24
- Trennungsebene
- 25
- Trennungsebene
- 26
- Lagerstelle
- 27
- Lagerstelle
- 28
- Lagerstelle
- 29
- Lagerstelle
- a1
- erster Achsabstand
- a2
- zweiter Achsabstand
- VE1
- Vertikalebene
- VE2
- Vertikalebene
- VE3
- Vertikalebene
