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Umsteuerbares Schiffsgetriebe Die Erfindung betrifft ein umsteuerbares
Schiffsgetriebe mit einer in einer Richtung umlaufenden Eingangswelle, die über
ein -Umlaufrädergetriebe id Verbindung mit zugeordneten Bremsvorrichtungen zum wahlweisen,
Abbremsen unterschiedlicher Elemente des Umlaufrädergetriebes eine Abtriebswelle
antreibt, und mit zwischengeschalteten hydraulischen Kupplungen-Es ist bekannt,
bei Wendegetrieben einer Radgruppe des Umlaufrädergetriebes eine Bremse als auch
eine, hydraulische Kupplung auf dem Weg zur Abtriebswelle nachzuschalten. Es ist
ferner bekannt, eine Reibungskupplung zwischen der Bremse und einer hydraulischen
Kupplung einzuschalten. Auch ist ein Umlaufrädergetriebe bekannt, bei dem sowohl
das Ringrad als auch der Umlaufradträger abbremsbar ist. Die bekannten Getriebeausführungen
mit einer Kombination von hydraulischen Kupplungen, mechhnischen Kupplungen und
Bremsen für ein Umlaufrädergetriebe sind jedoch-nicht ohne weiteres als umsteuerbare
Schiffsgetriebe verwendbar, die extrem große Leistungen übertragen müssen.
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Es ist weiter bekannt, Umlaufrädergetriebe in Yerbindung mit mechanischen
Bremsen und Reibungskupplungen zum Vor- und Rückwärtsantrieb von Schiffen vorzusehen..
Die hierfür erforderlichen Hochleistungskupplüngen haben jedoch einen sehr großen
Platzbedarf und verbrauchen einen nicht unbeträchtlichen Anteil der Nutzantriebsleistung,
die für den Schiffsantrieb verlorengeht.
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Wenn sich ein Schiff mit normaler Reisegeschwindigkeit fortbewegt
und die Antriebsleistung an der Schiffsschraube beträchtlich vermindert wird, so
setzt die Schraube auf Grund des Einflusses der Wasserströlnung auf die Schraube
infolge der Fahrt des Schiffes ihre Drehung fort. Wenn nun die Fahrt des Schiffes
durch den Antrieb der Schiffsschraube in umgekehrter Drehrichtung verlangsamt werden
soll, ist eine beträchtliche Antriebsleistung, an der Schiffsschraube allein dafür
erforderlich, dieses gegenüber dem Einfluß des Wassers zum Stillstand zu- bringen,
bevor die Antriebsmaschine die Schraube in entgegengesetzter Drehrichtung antreiben
kann. Bei Verwendung einer nur in einer Richtung drehenden Maschie oder eines Motors
zum Antrieb der Schiffsschraube wird demnach beim Wechsel der Drehrichtung der Schiffsschraube
und bei in Fahrt befindlichem Schiff ein beträchtlicher Leistungsanteil in der Maschine
oder in dem Getriebe zwischen der Maschine und der Schiffsschraube verbraucht, bis
die Schiffsschraube zum Stillstand gebracht ist und in umgekehrter Drehrichtung
läuft. Die Aufgabe der Erfindung besteht demzufolge darin, ein platzsparendes, leistungsfähiges,
umsteuerbares Schiffsgetriebe zu schaffen, das ohne. den Verbrauch vorf übermäßig
viel Nutzleistung die Drehrichtung der Schiffsschraube umkehren und die erforderliche
Energie beim Abbremsen der Schraube aufnehmen und/oder übertragen kann, wenn sich
das Schiff in Fahrt befindet.
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Die Erfindung macht von den bekannten Vorteilen hydraulischer Kupplungen
und Umlaufrädergetriebe mit zugeordneten Bremsvorrichtungen Gebrauch. Die Erlmdung
löst die obigeAufgabe durch die Kombination der in einer Richtung umlaufenden, mit
einem Element des Umlaufrädergetriebes verbundenen Eingangswelle, einer »Vorwärts«-Hydraulikku#plung
und einer »Rückwärts«-Hydraulikkupplung, deren getriebene Teile mit einer getriebenen,
die Abtriebswelle bildenden Hohlwelle verbunden sind, wobei den Hydraulikkupplungen
einzeln Hydraulikflüssighit zuführbar ist, um die Welle in entgegengesetzten Richtungen
anzutreiben, einer ersten in Eingriff mit einer ersten Halte-- und Antriebswelle
bringbaren Haltebremse, wobei die Welle mit einem zweiten Element des Umlaufrädergetriebes
-und mit dem treibenden Teil der einen Hydraulikkupplung verbunden ist, einer zweiten
Haltebremse, die in Eingriff mit einer zweiten Halte- und Antriebswelle bringbar
ist, die mit einem dritten Element des Umlaufrädergetriebes und mit dem treibenden
Teil der anderen Hydraulikkupplung verbunden ist, -wobei die getriebene Hohlwelle
und die erste und zweite Halte-und
Antriebswelle, koaxial zueinander
angeordnet sind, und sich die eine Halte- und Antriebswelle ohne Berührung durch
die getriebene Hohlwelle erstreckt. Durch diese Kombination von Getriebeelemeliten
wird ein platzsparendes und leistungsfähiges Schiffswendegetriebe geschaffen, dessen
Bauelemente vorteilhaft koaxial angeordnet sind. Die beim Umschalten des Schiffsgetriebes
aufzubringende Bremsleistung beträgt im Gegensatz zu bekannten Schiffswendegetrieben
mit Reibungskupplungen nur einen relativ ' Meinen Anteil der gesamten durch
das Getriebe zu übertragenden Leistung. Die Bremsvorrichtungen brauchen daher nicht
übermäßig groß dimensioniert zu werden.
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Die Erfindung ist anschließend an Hand der Zeichnung eines Ausführungsbeispieles
näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine schematische Teilansicht eines Schiffsgetriebes
von der Seite, durch das eine Antriebswelle der Maschine mit der Schraubenixelle
gekuppelt ist, und F i g. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie 11-II der
F i g. 1.
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Die Schraubenwelle 1 ist gegenüber der Eingangswelle
3 versetzt angeordnet und -trägt ein großes Zahnrad 5, welches mit
einem verhältnismäßig Meinen Zahnrad 7 kämmt. Das Zahnrad 7 ist auf
einer Hohlwelle 9 befestigt, auf deren einem Ende das getriebene Teil
11A einer »,Vorwärts«-Hydrauakupplung 11 und auf deren anderem Ende das getriebeneTeill3A
einer»Rückwärts«-Hydraulikkupplung 13 angeordnet sind. Durch die Hohlwelle
9 erstreckt sich eine erste Halte- und Antriebsv#elle 15, auf der
nahe ihrem einen Ende das treibende Teil 13B der »Rückwärts«-Hydraulikkupplung
13 und an ihrem anderen Ende der Umlaufradträger 17 PC eines Umlaufrädergetriebes
17 befestigt sind. Das Umlaufrädergetriebe 17 besitzt ein Zentralrad
17S, welches auf der Eingangswelle 3 befestigt ist, die in bezug auf
die Welle 15 koaxial angeordnet ist. Das Umlaufrädergetriebe 17 weist
ferner einen Zahnkranz 17 A auf, der koaxial zu den Wellen 3 und
15 angeordnet ist und ein Umlaufrad 17 P, welches auf einer
-am Träger 17 PC befestigten Achse, 19 gelagert ist, auf. Das
Zentralra-d 17S, das Umlaufrad 17P und der Zahnkranz 17A stehen, wie
aus F i g. 2 ersichtlich ist, in der bei Umlaufrädergetrieben üblichen Weise
miteinander ün Eingriff. Der Zahnkranz 17 A ist an der Innenseite
eines Gehäuses 21 befestigt, welches ein Teil der zweiten Halte- und Antriebswelle
23 bildet, die zur Welle 15 koaxial angeordn " et ist und an
ihrem einen Ende das treibende Teil 11B der »Vorwärts«-Hydraulikkupplungg,
11 trägt.
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Auf dem anderen Ende der Welle 15 ist eine Bremsscheibe
25 befestigt, die in Verbindung mit einer ortsfesten Bremsscheibe
27 und der Reibungsfläche 29 eine »Vorwärts<e-Haltebremse
31 bildet. Am äußeren Ende der Halte- und Antriebswelle 23 ist eine
Bremsscheibe 33 vorgesehen, die in Verbindung mit einer ortsfesten Bremsscheibc
35 und der Reibungsfläche 37 eine »Rückwärts«-Haltebremse
39
bildet. An der Außenseite des getriebenen Teiles 11 A
der »Vorwärts«-Hydraulikkupplung
ist ein Ring 41 aus Reibungsmaterial angeordnet, der mit einer a,-dal bewegbaren
Kupplungsseheibe 43 in Anlage gebracht werden kann, die ihrerseits durch das treibende'Teil
11B getragen wird, und die Schaltkupplung 45 bildet. Die Schaltkupplung 45 verbindet
im eingeschalteten Zustand, zur schlupffreien Kraftübertragung in der ».Vorwärts«-Richtung,
das treibende Teil 11B mit dem getriebenen Teil 11A und es treten daher beim
Vorwärtsantrieb über lange Zeiträume keine Verluste au L Die zwei Hydraulikkupplungen
13 und 11 besitzen Mittel zum Einfüllen und Entleeren des Hydrauliköles
während des Betriebes des Getriebes, und es sind weiter Betätigungsmittel für die
Haltebremse 31,
die Haltebremse 39 und für die Schaltkupplung 45 vorgesehen.
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Bei normaler Reisegeschwindigkeit des Schiffes sind die Schaltkupplung
45 und die »Vorwärts«-Haltebremse 31 eingerückt bzw. angezogen, während die
»Rückwärts«-Haltebremse 39 gelöst und mindestens die Hydraulikkupplung
13 ohne Hydrauliköl ist. Der Antriebszug von der Maschine verläuft über die
Eingangswelle 3, das Zentralrad 17 S, das Uinlaufrad 17P (der
Träger 17 PC befindet sich in Ruhestellung), den Zahnkranz 17A, die
Halte- und Antriebswelle 23, das treibende Teil 11 B, die Kupplungsscheibe,
43, das getriebene Teil IIA, die Hohlwelle 9, das Zahnrad 7 und über
das Zahnrad 5 zur Schraubenwelle 1.
Es ist zweckmäßig, die »Vorwärts«-Hydraulikkupplung
11 im gefüllten Zustand zu halten, um bei Bedarf die Umkehrung der Drehrichtung
der Schiffsschraube zu erleichtern. Diese Kupplung dreht sich wie eine durchgehende
Welle ohne Schlupf.
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Wenn bei in Fahrt befindlichem Schiff ein Drehrichtungswechsel der
Schraubenwelle 1 gewünscht wird, so wird die Schaltkupplung 45 ausgerückt.
Die Drehzahl der Maschine wird jedoch zunächst beibehalten, während die »Rückwärts«-Hydraulikkupplung
13 mit Hydrauliköl gefüllt wird. Die fortgesetzte Drehung des getriebenen
Teiles 13 A dieser Kupplung bewirkt die übertragung eines Drehmomentes auf
das treibende Teil 13B und damit auf die Welle 15, wobei dieses Drehmoment
von der »Vorwärts«-Haltebremse 31 zu vernichten ist.
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Die Drehzahl der Maschine kann dann herabgesetzt werden, bis diese
den Stillstand erreicht hat. Da die Relativdrehung zwischen den Teilen der »Rückwärts«,-Hydraulikkupplung
13 durch die zur Kraftübertragung eingeschaltete Kupplung gehindert ist,
wird ein beträchtliches Gegendrehmoment auf die Schraubenwelle ausgeübt, das deren
Drehbewegung vermindert bzw, zum Stillstand bringt. Das von der Schiffsschraube
aufgenommene Drehmoment wird zum Teil in der Hydraulikkupplung 13 und teilweise
zum Drehen der Schiffsmaschine verbraucht. Da die relative Drehbewegung zwischen
den Teilen der »Vorwärts«-Hydraulikkupplung 11 derjenigen bei »-überlastung<e
entspricht, ist das zwischen den beiden Teilen wirksame Drehmoment verhältnismäßiä
klein. Die Maschine bremst daher mit der noch eingeschalteten »Vorwärts«-Haltebrenise
31, die Schiffsschraube. Das öl der »Vorwärts«-Hydraulikkupplung wird
jetzt abgelassen. Die »Rückwärts«,-l-lydraulikkupplung ist nicht in der Lage, die
Schiffssehraube unmittelbar abzÜbremsen. Wenn jedoch die Schraubenumdrehungen ausreichend
abgefallen sind, tritt die »Rückwärts«-Haltebremse 39 in Tätigkeit. Dadurch
werden der Zahnkranz 17 A und -das treibende Teil 11B der Kupplung
11 zum Stillstand gebracht. Hierfür wird nur verhältnismäßig wenig Leistung
verbraucht. Während dieser Zeitspanne, arbeitet die »Rückwärts«-Hydraulikkupplung,
als hydrodynamische Bremse weiter.
Die »Vorw-ärts«#-I-Ialtebremse31
wird. nun gelöst und die Schiffsmaschine dreht auf die gewünschte Geschwindigke
' it hoch.- Dadurch wird die Schiffsschraube aus ihrer Ruhelage auf ihre
entsprechende Uinkehrgeschwindigkeit beschleunigt. Während dieses rückläufigen Betriebs
ist die »Vorwärts«-Hydraulikkupplungll entleert, die Schaltkuppplung 45 ausgerückt,
die »Vorwärts«-Haltebre.-tnse31 gelöst, die »Rückwärts«-Hydraulilckupplung13 gefüllt
-und die »Rückwärts«-Haltebremse39 eingeschaltet.
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Hieraus geht hervor, daß während des rückläufigen Betriebes die Schaltküpplung
45 und die »Vorwärts«-Haltebremse lediglich. als Arretiereinrichtungen verwendet
werden, und da kein Schlupf vorhanden ist, wird in diesen Einrichtungen auch keine
Wärme erzeugt.
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Dies bedeutet, daß verhältnismäßig einfache, raumsparende und billige
Einrichtungen verwendet werden können. Die »Rückwärts«-Haltebremse 39 hat
zwar eine bestimmte kinetische Energie zu verrichten, die jedoch, im VergIbich zu
der gesamten zu vernichtenden Energie beim Abbremsen der Schiffsschraube und des
Getriebes verhältnismäßig klein ist.
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Ein weiterer Vorteil des Getriebes besteht darin> daß es für den Fall
einfach anwendbar ist, daß zwei Schiffsmaschinen vorgesehen sind, wobei jede Maschine
einzeln, oder beide mit der Schraubenwelle 1
gekuppelt werden. Bei einer solchen
Anordnung werden dieselben in F i g. 1 über dem Zahnrad 5 gezeigten
Teile auch an der entgegengesetzten Seite des Zahnrades angeordnet, wobei die zweite
Maschinenwelle von der zweiten Maschine her verläuft. Die einzelnen Maschinen können
von dem Zahnrad 5 durch Ausschaltung ihrer Schaltkupplung, z. B. der Kupplung
45, und durch Entleerung beider Hydraulikkupplungen, z. B. der Kupplungen
11 und 13, gelöst werden. Zwischen den ortsfesten Antriebsteilen und
den rotierenden Antriebst.eilen dieser Kupplungen ist auf Grund der Anwesenheit
von.Luft in den KupplÜngen ein kleiner Widerstand vorhanden, der jedoch vemachlässigbar
ist.
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Zum erneuten Einsatz der leerlaufenden Maschine wird die erforderliche
»Vorwärts«-Haltebremse betätigt und die Maschine hochgedreht. Anschließend wird
der »Vorwärts«-Hydraulikkupplung Hydrauliköl zugeführt, und es findet eine Kraftübertragung
von der Maschine auf die Schraubenwelle statt. Hieraus geht hervor, daß eine Synchronisierung
der Drehzahlen der zwei Maschinen zur Einschaltung des Getriebes nicht erforderlich
ist.
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Es ist weiter ersichtlich, daß das Getriebe einen einfachen Umkehr-
und Wendebetrieb gestattet, weiter einen verstärkten Betrieb mit zwei oder auch
mehr Maschinen ermöglicht und daß die Bremsen und Kupplungstefle nur eine verhältnismäßig
geringe Wärme erzeugen.