DE19954691A1

DE19954691A1 - Marine propulsion with a single-motor gear

Info

Publication number: DE19954691A1
Application number: DE19954691A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Schaefer
Original assignee: A Friedrich Flender AG
Current assignee: A Friedrich Flender AG
Priority date: 1999-11-13
Filing date: 1999-11-13
Publication date: 2001-05-31
Also published as: EP1099624A3; DE50006135D1; EP1099624B1; EP1099624A2; ATE264785T1

Abstract

The ship's drive has a single motor-gearbox with an axle offset for driving a propeller shaft (7) with a propeller (5) positioned by bearings, whereby the gearbox (2) is rigidly connected to the drive (1), an integral pressure bearing for taking up and transferring propeller thrust and a clutch (3) for connecting or disconnecting the drive. The drive and the gearbox are separately elastically supported on the ship's base plate (6) via an elastic support and via bearings containing elastic elements (13) respectively. The elastic elements are integrated into a separate bearing block rigidly attached to the ship's base and are connected to foot straps laterally formed on the gearbox.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schiffsantrieb mit einem Einmotoren-Getriebe mit vertikalem oder horizontalen Achsversatz mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.The invention relates to a ship drive with a Single-motor gearbox with vertical or horizontal axis offset with the features of the preamble of claim 1.

Einmotorengetriebe für Schiffsantriebe sind üblicherweise starr mit dem Getriebefundament des Schiffes verbunden. Der vorzugsweise als Antrieb dienende Dieselmotor ist ebenfalls starr mit dem Schiffsfundament verbunden. Das Getriebe weist ein eingebautes Drucklager zur Aufnahme des Propellerschubes auf, der sicher über entsprechende Verbindungselemente in das Schiffsfundament übertragen wird. Der Propellerschub führt zu einem Kippmoment, das jedoch bei der starren Getriebeaufstellung keine negative Auswirkung auf das in dem Getriebe eingebaute Drucklager und den Zahneingriff der Getriebezahnräder hat, da das Getriebe mit Paßschrauben fest mit dem Schiffsfundament verbunden und gegebenenfalls noch Stopper an die Fundamentpratzenenden gesetzt sind. Bei Einmotorengetrieben in vertikal achsversetzter Bauart ist ein kleiner Abstand zwischen den Fundamentpratzen gegeben, wodurch das aus der Differenz von Antriebs- zu Abtriebsdrehmoment resultierende Rückstellmoment bei der Auslegung der Paßschrauben zusätzlich zu berücksichtigen ist.Single-motor gearboxes for ship propulsion systems are usually rigid connected to the gearbox foundation of the ship. The is preferably also used as a drive diesel engine rigidly connected to the ship's foundation. The gearbox has one built-in thrust bearing to accommodate the propeller thrust, which is securely connected to the corresponding connecting elements Ship foundation is transferred. The propeller thrust leads to a tilting moment, which, however, is the case with rigid gearbox installation no negative impact on the built-in gear Thrust bearing and the meshing of the gear wheels has there the gearbox with dowel screws fixed to the ship's foundation connected and possibly stopper to the Foundation claw ends are set. For single-motor gearboxes in vertically offset design is a small distance between given the foundation claws, which is the difference from Restoring torque resulting from input to output torque to be taken into account when designing the fitting screws is.

Bei den derzeitigen Fahrgastschiffen, wie Kreuzfahrtschiffen und Fähren, werden die Dieselmotoren elastisch aufgestellt. Darüber hinaus werden insbesondere bei Marineschiffen aus Gründen der hohen Anforderungen an niedrigen Körperschall wegen der möglichen SONAR-Erfassung dieser Schiffe auch die Getriebe elastisch aufgestellt. Der Antrieb und das Getriebe werden dann zum Beispiel auf einer gemeinsamen Plattform aufgestellt, die in der Form elastisch gelagert ist, daß die elastischen Elemente unter der Plattform angeordnet sind. Hierbei ist dann ein separat aufgestelltes Drucklager außerhalb des Getriebes erforderlich, das starr mit dem Schiffsfundament verbunden ist, um den Propellerschub sicher in das Schiffsfundament einzuleiten. Bei größerer elastischer Nachgiebigkeit der elastischen Elemente muß dann sogar eine verlagerungsfähige Kupplung zwischen Getriebe und Drucklager angeordnet worden. Diese verlagerungsfähige Kupplung muß dann nicht nur das Drehmoment zum Propeller übertragen sondern auch außerdem körperschalldämmende Eigenschaften haben.With current passenger ships such as cruise ships and Ferries, the diesel engines are set up elastically. About that in addition, especially in the case of naval ships for reasons of high requirements for low structure-borne noise because of the possible SONAR detection of these ships also the gearbox set up elastically. The drive and gearbox are then For example, set up on a common platform, which in the shape is mounted elastically that the elastic elements are arranged under the platform. Then there is a separately installed thrust bearing outside the gearbox required, which is rigidly connected to the ship's foundation, around the propeller thrust safely into the ship's foundation initiate. With greater elastic compliance elastic elements must then even be relocatable Clutch between gearbox and thrust bearing has been arranged. This shiftable clutch must not only do that Torque to the propeller but also also have structure-borne noise insulation properties.

Die Ausführung solchermaßen ausgebildeter Schiffsantriebe weist jedoch den Nachteil auf, daß Dieselmotor und Getriebe zur Reduzierung der Körperschallabstrahlung zwar elastisch gelagert sind, aber diese elastischen Lagerungen nicht optimal an die von dem Dieselmotor und dem Getriebe ausgehenden Frequenzen angepaßt werden können.The execution of such trained marine propulsion systems However, the disadvantage that diesel engine and gearbox Reduction of structure-borne noise is stored elastically are, but these elastic bearings are not optimal to that of adapted to the diesel engine and the transmission outgoing frequencies can be.

Aus der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 199 32 873.3 ist ein Schiffsantrieb mit einem Zweimotoren- Sammelgetriebe bekannt, bei dem die beiden Antriebe getrennt von dem Getriebe elastisch auf dem Schiffsfundament gelagert sind.From the unpublished German patent application 199 32 873.3 is a marine propulsion system with a twin engine Gearing known, in which the two drives separated from the gearbox is mounted elastically on the ship's foundation.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Schiffsantrieb so auszubilden, daß mit geeigneter elastischer Lagerung die Körperschallabstrahlung wesentlich reduziert werden kann, wobei das Getriebefundament und das Schiffsfundament weniger aufwendig gestaltet werden kann.The invention has for its object the generic Train ship propulsion so that with suitable elastic Storage the structure-borne noise emission can be significantly reduced can, with the transmission foundation and the ship foundation can be designed less complex.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Schiffsantrieb erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. This task is in a generic ship propulsion according to the invention by the characterizing features of Claim 1 solved. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the subclaims.

Als besonders vorteilhaft hat bei dem erfindungsgemäßen Schiffsantrieb zu gelten, daß durch die Anordnung der elastischen Elemente in der Höhe der Propellerwellenmittellinie kein schädliches Kippmoment auf das Drucklager und den Zahneingriff wirken kann. Weiterhin können die separaten elastischen Lagerungen von Motor und Getriebe an die unterschiedlichen Frequenzabstrahlungen angepaßt und damit optimiert werden. Das Getriebe bleibt prinzipiell auf den beiden Fundamentpratzen gelagert, die jedoch nach oben zur Propellerwellenmitte hin angeordnet werden und in die die elastischen Elemente eingebaut werden.Has been particularly advantageous in the inventive Ship propulsion to apply that by arranging the elastic elements at the height of the propeller shaft center line no harmful tilting moment on the thrust bearing and the Meshing can act. Furthermore, the separate elastic bearings of the engine and transmission to the adapted to different frequency emissions and thus be optimized. The transmission basically stays on the two Foundation claws stored, but upwards to Propeller shaft center are arranged and in which the elastic elements are installed.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigenSeveral embodiments of the invention are in the drawing shown and are explained in more detail below. Show it

Fig. 1 die Seitenansicht eines Schiffsantriebes, Fig. 1 is a side view of a ship propulsion,

Fig. 2 die Draufsicht zu Fig. 1, Fig. 2 shows the top view of FIG. 1,

Fig. 3 die Einzelheit Z nach Fig. 1 Fig. 3 shows the detail Z in FIG. 1

Fig. 4 die Seitenansicht zu Fig. 3 Fig. 4 shows the side view of FIG. 3

Fig. 5 die Einzelheit Y nach Fig. 4 Fig. 5 shows the detail Y of FIG. 4

Fig. 6 die Einzelheit Z nach Fig. 1 gemäß einer anderen Ausführungsform und Fig. 6 shows the detail Z of FIG. 1 according to another embodiment and

Fig. 7 die Seitenansicht zu Fig. 6. Fig. 7 shows the side view of Fig. 6.

Der Schiffsantrieb weist einen einzigen Motor auf, der vorzugsweise ein Dieselmotor 1 ist. Die Abtriebswelle 8 des Dieselmotors 1 ist über eine Schaltkupplung 3 zum Zu- und Abschalten des Dieselmotors 1 mit der Antriebswelle eines als Einmotorengetriebes ausgebildeten Getriebes 2 starr verbunden. Die Schaltkupplung 3 kann innerhalb oder außerhalb des Getriebes 2 angeordnet sein.The ship propulsion system has a single engine, which is preferably a diesel engine 1 . The output shaft 8 of the diesel engine 1 is rigidly connected via a clutch 3 for engaging and disengaging the diesel engine 1 to the drive shaft of a transmission 2 designed as a single-motor transmission. The clutch 3 can be arranged inside or outside the transmission 2 .

Die Abtriebswelle des Getriebes 2 ist mit einer Propellerwellenleitung 7 gekoppelt. Die Propellerwellenleitung 7 ist durch Traglager 4 positioniert, die auf dem Schiffsfundament 6 abgestützt sind. An dem dem Getriebe 2 abgewandten Ende trägt die Propellerwellenleitung 7 einen Propeller 5. Zur Aufnahme des Propellerschubes ist in das Getriebe 2 ein Drucklager eingebaut, wodurch der Propellerschub in das Schiffsfundament 6 abgeleitet wird.The output shaft of the transmission 2 is coupled to a propeller shaft line 7 . The propeller shaft line 7 is positioned by support bearings 4 which are supported on the ship's foundation 6 . At the end facing away from the transmission 2 , the propeller shaft line 7 carries a propeller 5 . To accommodate the propeller thrust, a thrust bearing is installed in the transmission 2, as a result of which the propeller thrust is derived into the ship's foundation 6 .

Die mit der Abtriebswelle 8 des Dieselmotors 1 verbundene Antriebswelle des Getriebes 2 ist in vertikaler Richtung achsversetzt zu der mit der Propellerwellenleitung 7 gekoppelten Abtriebswelle des Getriebes 2 angeordnet. Die genannte Wellen können auch in horizontaler Richtung achsversetzt angeordnet sein.The drive shaft of the transmission 2 connected to the output shaft 8 of the diesel engine 1 is arranged axially offset in the vertical direction from the output shaft of the transmission 2 coupled to the propeller shaft line 7 . The shafts mentioned can also be arranged axially offset in the horizontal direction.

Der Dieselmotor 1 ist für sich und getrennt von dem Getriebe 2 über elastische Auflager 9 auf dem Schiffsfundament 6 abgestützt.The diesel engine 1 is supported by itself and separately from the transmission 2 via elastic supports 9 on the ship's foundation 6 .

Das Getriebe 2 ist ebenfalls elastisch auf dem Schiffsfundament 6 abgestützt. Zu diesem Zweck sind an dem Gehäuse des Getriebes 2 zu beiden Seiten Fußpratzen 11 befestigt. Diese Fußpratzen 11 befinden sich in der Höhe der Mitte der Propellenwellenleitung. Die Fußpratzen 11 sind an der Unterseite nicht mehr zu bearbeiten und es entfallen die Löcher für die in das Schiffsfundament 6 eingreifenden Paßschrauben, die bei einer starren Aufstellung des Getriebes 2 notwendig sind. In diese hochgezogenen Fußpratzen 11 sind von der Seite her mehrere Bohrungen eingebracht, in die jeweils ein Bolzen 12 eingesetzt ist. Jeder Bolzen 12 trägt ein elastisches Element 13, das Teil einer elastischen Lagerung 24 ist.The transmission 2 is also elastically supported on the ship's foundation 6 . For this purpose, claws 11 are attached to the housing of the transmission 2 on both sides. These claws 11 are located at the level of the center of the propeller shaft line. The claws 11 can no longer be machined on the underside and there are no holes for the fitting screws engaging in the ship's foundation 6 , which are necessary in the case of a rigid installation of the transmission 2 . From the side, several holes are made in these raised claws 11 , in each of which a bolt 12 is inserted. Each bolt 12 carries an elastic element 13 which is part of an elastic bearing 24 .

Die elastische Lagerung 24 ist in der Fig. 5 näher gezeigt und besteht im wesentlichen aus dem elastischen Element 13, das in die Seitenwand eines Lagerbockes 14 integriert ist. Das elastische Element 13 ist als Gummihülsenfeder ausgebildet, die in eine Stahlbuchse 21 einvulkanisiert ist. Die Gummihülsenfeder umschließt konzentrisch den Bolzen 12.The elastic mounting 24 is shown in more detail in FIG. 5 and essentially consists of the elastic element 13 , which is integrated into the side wall of a bearing block 14 . The elastic element 13 is designed as a rubber sleeve spring which is vulcanized into a steel bushing 21 . The rubber sleeve spring concentrically surrounds the pin 12 .

Durch eine in den Bolzen 12 eingreifende Schraube 23 und eine Scheibe 22 wird das elastische Element 13 auf dem Bolzen 12 axial fixiert. Außerdem sind elastische Ringelemente 20, vorzugsweise aus Hartgummi, zwischen der Fußpratze 11 und dem Lagerbock 14 sowie zwischen der Scheibe 22 und dem Lagerbock 14 angeordnet. Die elastischen Ringelemente 20 gewährleisten gemeinsam mit den elastischen Elementen 13 die Körperschallreduzierung vom Getriebe 2 zum Lagerbock 14.The elastic element 13 is axially fixed on the bolt 12 by a screw 23 engaging in the bolt 12 and a washer 22 . In addition, elastic ring elements 20 , preferably made of hard rubber, are arranged between the claw 11 and the bearing block 14 and between the disk 22 and the bearing block 14 . The elastic ring elements 20 together with the elastic elements 13 ensure structure-borne noise reduction from the transmission 2 to the bearing block 14 .

Der Lagerbock 14 ist über einen Aufnahmebock 15 starr mit dem Schiffsfundament 6 verbunden. Die den Propellerschub Fp übernehmenden Bolzen 12 sind in Höhe der Getriebeabtriebswelle, gleich der Propellerwellenleitung 7, angeordnet, um ein Kippmoment des Getriebes 2 zu vermeiden.The bearing block 14 is rigidly connected to the ship's foundation 6 via a mounting block 15 . The bolts 12 which take over the propeller thrust Fp are arranged at the level of the transmission output shaft, equal to the propeller shaft line 7 , in order to avoid a tilting moment of the transmission 2 .

In den Fig. 6 und 7 ist eine Variante der elastischen Lagerung 24 gezeigt. Diese elastische Lagerung 24 umfaßt zusätzlich zu den elastischen Elementen 13 zwei weitere gleichartige elastische Elemente 19. Diese weiteren elastischen Elemente 19 sind um 90° versetzt zu den elastischen Elementen 13 angeordnet, um das Rückstellmoment und das Gewicht besser aufnehmen zu können. Jedes der weiteren elastischen Elemente 19 besteht ebenfalls aus einer Gummihülsenfeder, die in eine zusätzliche Seitenwand 17 integriert ist. Die zusätzliche Seitenwand 17 ist mit der die elastischen Elemente 13 aufnehmenden Seitenwand des Lagerbockes 14 und über diese mit dem Aufnahmebock 15 verbunden. Die weiteren elastischen Elemente 19 umschließen konzentrisch jeweils einen Bolzen 18. Die Bolzen 18 sind in eine gewinkelte Fußpratze eingesetzt, die an dem Gehäuse des Getriebes 2 befestigt ist. In Figs. 6 and 7 there is shown a variant of the elastic Storage 24. In addition to the elastic elements 13, this elastic mounting 24 comprises two further identical elastic elements 19 . These further elastic elements 19 are offset by 90 ° to the elastic elements 13 in order to be able to better absorb the restoring moment and the weight. Each of the further elastic elements 19 also consists of a rubber sleeve spring which is integrated in an additional side wall 17 . The additional side wall 17 is connected to the side wall of the bearing block 14 receiving the elastic elements 13 and via this to the receiving block 15 . The further elastic elements 19 each concentrically enclose a pin 18 . The bolts 18 are inserted into an angled footplate, which is fastened to the housing of the transmission 2 .

Die die weiteren elastischen Elemente 19 umfassende Lösung gemäß den Fig. 6 und 7 wird dann vorgesehen, wenn insbesondere bei großen Getrieben, bei denen eine hohe Übertragungsleistung zugrunde liegt, auch hohe Rückstellmomente und hohe Gewichtskräfte vorliegen. In diesem Fall übertragen die elastischen Elemente 13 nur den Propellerschub Fp, während die weiteren elastischen Elemente 19 das Rückstellmoment aus der Differenz von Antriebsmoment und Abtriebsmoment aufzunehmen haben. Aufgrund der zueinander um 90° verdrehten Anordnung der elastischen Elemente 13 und 19 wird somit eine Überschneidung der jeweiligen Aufgabenstellung dieser Elemente 13, 19 vermieden und eine saubere Trennung in der Aufgabenstellung der Übernahme des Propellerschubes einerseits sowie des Drehmomentes und der Gewichtskraft andererseits geschaffen.The solution comprising the further elastic elements 19 according to FIGS. 6 and 7 is provided when high restoring torques and high weight forces are also present, in particular in the case of large gears, which are based on a high transmission power. In this case, the elastic elements 13 only transmit the propeller thrust Fp, while the further elastic elements 19 have to absorb the restoring torque from the difference between the drive torque and the output torque. Due to the arrangement of the elastic elements 13 and 19 rotated by 90 ° with respect to one another, an overlap of the respective task of these elements 13 , 19 is avoided and a clean separation in the task of taking over the propeller thrust on the one hand and the torque and the weight force on the other hand is created.

Bei dem beschriebenen Schiffsantrieb entfallen im Vergleich mit einer starren Aufstellung von Dieselmotor 1 und des Getriebe 2 komplett die entsprechenden zeitaufwendigen und somit auch teuren Bearbeitungen der Getriebefußleiste und des Schiffsfundaments sowie das kostspielige Auftreiben der Bohrungen bei Getriebe 2 und Schiffsfundament 6 zur Aufnahme der Paßbolzen. Weiterhin ist ein wichtiger Körperschalleffekt insofern eliminiert, als der Dieselmotor 1 separat elastisch aufgestellt und die Ausführung der elastischen Aufstellung auf die Frequenzlage des Dieselmotors 1 abstimmbar ist. Das Getriebe 2 ist ebenfalls separat elastisch aufgestellt, so daß die Ausführung der elastischen Aufstellung auf die Frequenzlage des Getriebes 2 mit den wesentlich höheren Frequenzen im Vergleich zum Dieselmotor 1 einstellbar ist. Aufgrund der jeweils separaten elastischen Lagerung des Dieselmotors 1 und des Getriebes 2 mit der möglichen Abstimmung der elastischen Aufstellung auf die Frequenzlage des Dieselmotors 1 und des Getriebes 2 ergibt sich eine akustische Entkopplung und die Möglichkeit einer Feinabstimmung, die nunmehr gegenüber früheren konstruktiven Ausführungen von Schiffsantrieben mit Einmotorengetrieben in vorteilhafter Weise erreicht werden kann.In the case of the ship drive described, in comparison with a rigid installation of the diesel engine 1 and the transmission 2 , the corresponding time-consuming and thus also expensive machining of the transmission footplate and the ship's foundation as well as the expensive drilling of the bores in the transmission 2 and ship's foundation 6 for receiving the fitting bolts are completely eliminated. Furthermore, an important structure-borne noise effect is eliminated insofar as the diesel engine 1 is set up separately and elastically and the design of the elastic set-up can be matched to the frequency position of the diesel engine 1 . The gear 2 is also set up separately elastically, so that the execution of the elastic setup on the frequency position of the gear 2 with the much higher frequencies compared to the diesel engine 1 is adjustable. Due to the separate elastic mounting of the diesel engine 1 and the gearbox 2 with the possible adjustment of the elastic positioning to the frequency position of the diesel engine 1 and the gearbox 2 , there is an acoustic decoupling and the possibility of fine tuning, which is now compared to previous designs of marine propulsion systems Single-motor gear can be achieved in an advantageous manner.

Claims

1. Marine propulsion system with a single-motor gearbox with vertical or horizontal axis offset for driving a propeller shaft line ( 7 ) provided with a propeller ( 5 ), which is positioned by support bearings ( 4 ), the gearbox ( 2 ) being rigid with the drive ( 1 ) is connected, has a built-in thrust bearing for receiving and transmitting the thrust exerted by the propeller ( 5 ) via the propeller shaft line 7 and is connected to a clutch ( 3 ) for switching the drive ( 1 ) on or off, characterized in that the drive ( 1 ) via elastic supports ( 9 ) and the gear ( 2 ) via bearings ( 24 ) containing elastic elements ( 13 ) are each separately elastically mounted on the ship's foundation ( 6 ) and that the elastic elements ( 13 ) are in one with the ship's foundation ( 6 ) firmly connected separate bearing block ( 14 ) are integrated and are connected to foot brackets ( 11 ) formed on the side of the gearbox ( 2 ).

2. Ship propulsion system according to claim 1, characterized in that a foot claw ( 11 ) is arranged on both sides of the transmission ( 2 ).

3. Ship propulsion system according to claims 1, characterized in that the elastic elements ( 13 ) are arranged at the height of the propeller shaft line ( 7 ).

4. Ship propulsion system according to one of claims 1 to 3, characterized in that in the elastic bearing ( 24 ) rotated by 90 ° to the elastic elements ( 13 ) further elastic elements ( 19 ) are provided, which are designed as torque-supporting and weight-bearing supports .

5. Ship propulsion system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the elastic arrangement of the drive ( 1 ) and gear ( 2 ) is each individually finely tuned separately acoustically with regard to structure-borne noise effects.