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Regelbarer Schiffsantrieb Die Erfindung bezieht sich auf einen stufenlos
oder feinstufig regelbaren Propellerantrieb für dieselgetriebene Wasserfahrzeuge,
insbesondere Schlepper, Trawler usw., bestehend aus einer direkten mechanischen
Clbertragung des Drehmomentes vom Dieselmotor über Getrieberäder und Kupplungen
auf die Propellerwelle (Direkttrieb) und einer diese direkte mechanische Übertragung
bei deren Ausschaltung im Bereiche kleiner Fahrstufen Überbrückenden, parallel zu
ihr liegenden weiteren Kraftübertragungseinrichtung (Paralleltrieb).
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Bei Schleppern und Trawlern ist vielfach, z. B. beim Einholen der
Trosse bzw. des Netzes, eine sehr niedrige Fahrgeschwindigkeit erwünscht. Bei Dieselmaschinenantrieb
ist es aber .im Gegensatz zu Dampftnaschinenantrieb nicht möglich, die Maschinendrehzahl
so weit herabzusetzen, wie .dies erwünscht ist. Es wurden .daher bereits verschiedentlich
Schaltgetriebe mit einem sogenannten Kriechgang ausgestattet.
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Die mit einem Kriechgang erreichbare relative Drehzahländerung entspricht
dem relativen Drehzahlbereich der Dieselmaschine. Es ist dabei nicht möglich, mit
kleinsten Propellerdrehzahlen zu fahren, da üblicherweise der Kriechgangdrehzahlbereich
sich an den normalen Drehzahlbereich anschließt. Falls aber der Kriechgang so ausgelegt
wird, daß sehr geringe Propellerdrehzahlen erreicht werden, ergibt sich zwangläufig
ein nicht Überdeckter Drehzahlbereich, so daß kein kontinuierlicher Übergang beim
Umschalten von Normalgang auf Kriechgang möglich ist.
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An sich wäre es möglich, zwischen die Dieselmaschine und den Propeller
ein stufenlos oder feinstufig regelbares Getriebe einzuschalten. :und damit Jede
gewünschte Propellerdrehzahl einzuschalten. Ein derartiges Getriebe müßte jedoch
für die volle Maschinenleistung ausgelegt sein und wäre daher außerordentlich teuer.
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Es ist weiterhin vorgeschlagen worden, auf der Propellerwelle einen
Rädersatz vorzusehen, der einerseits vom Dieselmotor über einen Generator und einen
parallel geschalteten elektrischen Trieb und andererseits von einem anderen Dieselmotor
über -eine Kupplung angetrieben werden kann. Bei dieser Anordnung müssen Gleichstrommotoren
vorgesehen sein. Somit ist ein Drehzahlsprung zwischen Generator und Motor nicht
vermeidbar. Weiterhin läuft der Generator ständig mit dem Dieselmotor. Er kann nicht
ausgeschaltet werden. Die Baugröße der vorbekannten Getriebeanordnung ist daher
erheblich. Somit sind ein großes Gewicht und erhebliche Herstellungskosten in Kauf
zu nehmen. Schwierigkeiten ,bereitet die vorbekannte Getriebeanordnung ferner dann,
wenn sie als Wendegetriebe ausgebildet werden soll. Der Elektromotor muß bekanntlich
beim Wenden stillgesetzt werden. Daraus resultiert,.;daß eine Propellerbremse unbedingt
notwendig ist.
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Diese Nachteile werden durch die Erfindung restlos vermieden. Das
Wesen der Erfindung besteht darin, daß die Antriebswelle vornehmlich koaxial zur
Propellerwelle angeordnet -und über mindestens eine Kupplung mit ihr für den Direkttri.eb@
verbindbar ist und daß mit diesen Wellen über Zahnräder je eine Nebenwelle in, ständiger
Verbindung steht,.zwischen denen eine mittels Kupplungen ahtrennnbbare, vornehmlich
hydraulische und von der Antriebswelle angetriebene Drehzahlübersetzungsstufe als
Paralleltrieb eingeschaltet ist, mit der Maßgabe, daß die auf die Propellerwelle
über den Paralleltrieb übertragbare Maximaldrehzahl gleich groß der von Dieselmotor
direkt auf die Propellerwelle übertragbare Mindestdrehzahl ist und daß bei höheren
Fahrstufen .der Paralleltrieb abtrennbar ist.
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Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist dadurch .gegeben,
daß das auf der Antriebswelle sitzende Antriebsrad gleichzeitig mit mindestens zwei
Gegenrädern kämmt, ,die über koaxiale Kupplungen mit den auf das Propellerwellen-Zahnrad
abtreibenden Zahnrädern verbi:ndbar sind, und daß eines der Gegenräder das Antriebsaggregat
des hydraulischen. bzw. elektrischen Paralleltriebes über eine Kupplung abschaltbar
antreibt, wohingegen das Abtriebsaggregat des Paralleltriebes über eine Kupplung
auf eines der mit der Propellerwelle verbundenen Antriebszahnräder einwirkt.
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Schließlich sieht die Erfindung vor, daß zwischen An- und Abtriebsseite
des Paralleltriebes eine überlastungssicherung, z. B. Überdruckventil, elektrische
Sicherung, Rutschkupplung od. dgl., vorgesehen ist.
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Die Erfindung enthält also den Grundgedanken, daß zur Erreichung einer
vollkommen stufenlosen Drehzahlregelung über den gesamten Drehzahlbereich
des
Propellers eines dieselgetriebenen Schiffes in der Weise vorgegangen werden soll,
daß der stufenlose Parallelantrieb so ausgelegt wind, daß die maximale Drehzahl
dieses Parallelantriebes ,identisch ist mit der dem eingebauten Dieselmotor eigenen
Minimaldrehzahl. Dazu ist es erforderlich, daß die- hydraulische Pumpe, der elektrische
Generator u. dgl. mit dieser Minimal-Dieselmotor-Drehzahl angetrieben wird. Nur
in diesem Fall ist gewährleistet, #daß beim Übergang vom Hauptantrieb auf den Parallelantrieb
und umgekehrt keinerlei Drehzahlsprünge eintreten. Erfindungsgemäß erfolgt die Auslegung
des Parallelantriebes für eine der geringen Leistungsaufnahmen des Propellers im
niedrigen Drehzahlbereich entsprechend kleine Leistung.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung ergibt sich ferner :dadurch, daß
das antreibende Teil des Paralleltriebes nicht ständig mit der Motorantriebswelle
umläuft. Es soll nur bei Bedarf eingeschaltet werden können. Würde also ein ,Generator
im Sinne der vorbekannten Ausführung beim Gegenstand der Erfindung Anwendung finden,
könnte dieser wesentlich kleiner und kostensparender ausgebildet sein, da er ja
während des -direkten Antriebes ausschaltbar ist.
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Im Sinne der Erfindung ist .die Möglichkeit gegeben, daß die Drehzahlumkehr
im Betrieb möglich ist, und zwar vorzugsweise durch Umschwenken der Pumpe und/oder
des Motors !bzw. durch Steuerventile des Paralleltriebes. Die sinnfällige Anordnung
der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermöglicht ferner eine geringe Baugröße und somit
eine erhebliche Gewichtseinsparung gegenüber dem Stand der Technik und eine spürbare
Kostensenkung.
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Die Erfindung ist beispielsweise und schematisch in der Zeichnung
dargestellt, und es zeigt Fig. 1 Draufsicht auf einen Propellerantrieb mit mechanischem
Paralleltrieb, Fig.2 eine Variante gemäß Fig. 1 mit hydraulischem bzw. elektrischem
Paralleltrieb, Fig.3 eine Draufsicht auf ein Wendegetriebe mit angebautem hydraulischem
bzw. elektrischem Paralleltrieb und Fig. 4 ein Tei.lkreisschema gemäß Fig. 3.
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In Fig. 1 ist das erfindungsgemäße Prinzip an Hand eines einfachen
Ausführungsbeispieles dargestellt, das sich eines mechanisch arbeitenden stufenlosen
Getriebes bedient. Dabei ist angenommen, daß die von der Dieselmascbine 1 zum Propeller2
führende Welle von einer Kupplung 3, 4 in zwei Teile 5, 6 aufgeteilt ist. Auf den
Wellenteilen 5, 6 ist je ein Zahnrad-, beispielsweise ein Kegelradtrieb 7, 8 und
9, 10 aufgesetzt, deren Antriebswellen 11, 12 über Kupplungen 13, 14 und
15,16 mit dem Antriebsteil 19,20 und dem Abtriebsteil 17,18
eines mechanischen, stufenlos regelbaren Paralleltriebes gekuppelt sind, wobei die
Verbindung dieser Teile durch das Band 21 erfolgt. Die Räderübersetzungen 7, 8 und
9, 10 bewirken eine für die Übertragung 17 bis 21 günstige Drehzahl und brauchen
nicht, wie dargestellt, dieselbe Übersetzung aufzuweisen.
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Soll beispielsweise von der vollen auf eine sehr langsame Drehzahl
Übergegangen werden, so wird zunächst die Dieselmaschine-1 auf ihre geringstmögliche
Drehzahl gebracht. Sodann wind die Übertragung 17 bis 21 auf maximale Propellerdrehrcahl
eingestellt. Im dargestellten Beispiel, .bei ,dem die Räderübersetzung 7 bis 10
gleich ist, beträgt die maximale Übersetzung 1 : 1. Damit ist gewährleistet, daß
.beim Schließen einer der Kupplungen 13, 14 oder 15, 16 :die Teile der anderen Kupplung
15, 16 oder 13, 14 synchron laufen und geschlossen werden können. Nach Schließen
der bei-den Übertragungskupplungen 13,14 und 15, 16 kann die Propellerwellenkupplung
3, 4 geöffnet werden, so daß die Maschinenleistung über den Paralleltrieb 17 bis
21 geleitet wird. Mit diesem kann nun der Propeller in beliebiger Weise nach unten
drehzahlgeregelt werden. Die Dieselmaschine läuft dabei mit konstanter (geringstmöglicher)
Drehzahl.
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Fig. 2 zeigt eine Variante, bei der an die Wellenteile 5, 6 über Kupplungen
13, 14 und 15, 16 auf der Seite der Dieselmaschine 1 .eine Ölpumpe 22 und auf der
Seite des Propellers ein stufenlos regelbarer und umsteuerbarer Ölmotor 23 angekuppelt
sind. Ölpumpe 22 und Ölmotor 23 sind über eine Druckölleitung 24, in die ein Überdruckventil
25 eingeschaltet ist, sowie über eine Rückflußleibung 26 miteinander verbunden.
Die Betriebsweise entspricht derjenigen der Anordnung nach Fig. 1. Es ist auch möglich,
an Stelle der Ölpumpe 22 einen Elektrogenerator und an Stelle des Ölmotors 23 einen
Elektromotor vorzusehen, -die über Leitungen 24, 26 verbunden sind. Als Schutz ;gegen
Überlastungen kann dabei in der Verbindungsleitung ein Ü berstrom:schalter 25 oder
eine ähnliche Sicherung vorgesehen sein. Die Drehzahlregelung sowie die Drehrichtungsumsteuerung
erfolgt dabei in bekannter, nicht dargestellter Weise. Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel,
bei dem eine hydraulische oder elektrische Übertragung 22, 23 an an- und abtriebsseitige
Teile eines Schiffswendegetriebes angeschlossen sind. Die von der Dieselmaschine
(Pfeil 1') kommende Welle 5' besitzt ein Zahnrad 27, .das .dauernd einerseits das
im Vorwärtsgang liegende Zahnrad 28 und andererseits -über .ein Wendezahnrad 29
das im Rückwärtsgang liegende Zahnrad 30 antreibt. Die Wellen der Zahnräder 28 und
30 sind je über .eine Kupplung 31, 32 und 33, 34 mit den Wellen der Zahnräder 35
und 36 verbunden, die beide auf dem gemeinsamen Zahnrad 37 kämmen, dessen Welle
6' mit dem Propeller (Pfeil 2') verbunden ist. Bei geschlossener Kupplung 31, 32
und geöffneter Kupplung 33, 34 weist die Welle 6' dieselbe Drehrichtung wie die
Welle 5' auf. Bei umgekehrter Stellung der Kupplungen findet eine Drehrichtungsumkehr
statt. An dem dauernd mit der Dieselmaschine verbundenen Zahnrad 28 ist über ein
Ritzel 38, eine Welle 39 und eine Kupplung 13', 14' :eine Ölpumpe oder ein Elektrogenerator
22' und -an dem dauernd mit dem Propeller verbundenen Zahnrad 36 über ein Zahnradvorgelege
42, 43 und eine Kupplung 15', 16' ein Z51- oder Elektromotor 23' angeschlossen.
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Die Betriebsweise dieser Anordnung entspricht.derjenigen der Anordnung
nach Fig. 1 oder 2, nur daß bei der Anordnung nach Fig. 3 bei Betrieb mit der Übertragung
22', 23', 24' beide Kupplungen 31, 32 und 33, 34 geöffnet sein müssen.
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Die erfindungsgemäße Maßnahme eignet sich besonders gut im Zusammenwirken
mit Wendegetrieben, da hierbei der Aufwand am geringsten ist.