DE202006010783U1

DE202006010783U1 - Integrierte Schiffsmotor-Halterungs- und Kraftübertragungsvorrichtung

Info

Publication number: DE202006010783U1
Application number: DE200620010783
Authority: DE
Original assignee: American Hydro Jet Corp
Current assignee: Apex Hydro Jet LLC
Priority date: 2006-07-12
Filing date: 2006-07-12
Publication date: 2006-10-05
Anticipated expiration: 2016-07-13

Abstract

Integrierte Motorhalterungs- und Kraftübertragungsvorrichtung für ein Schiffsantriebssystem, das einen Motor und einen Wasserantrieb mit einer Antriebswelle aufweist, enthaltend:
– eine Abtriebswelle;
– ein Traggehäuse, das an einem Schiff befestigt ist und ein oberes Ende und ein unteres Ende hat, wobei das obere Ende den Motor trägt und das untere Ende im Wesentlichen die Abtriebswellen auf den Wasserantrieb ausrichtet; und
– eine Kraftübertragungsvorrichtung, die den Motor mit der Abtriebswelle verbindet; und
wodurch der Motor, die Kraftübertragungsvorrichtung und die Abtriebswelle in dem Schiff in einem einzigen Vorgang installiert werden können.

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf Wasserfahrzeuge und insbesondere auf eine Vorrichtung zum Verbinden von Motoren, Getrieben und Abtriebswellenkupplungen in Schiffsantriebssystemen miteinander.
Hintergrund der Erfindung
Schiffsantriebe wie Propellerantriebe, Oberflächenantriebe und Wasserstrahltriebwerke haben jeweils viele Vorteile beim Antrieb von Schiffen. Ein all diesen Antrieben innewohnender Nachteil ist jedoch der große Raumumfang, der von dem Motor und dem Getriebe eingenommen wird, die typischerweise vor dem eigentlichen Wasserantrieb angeordnet sind. Der Motor liefert die Kraft zum Antreiben des Wasserantriebs über ein Getriebe, das die Drehzahl des Motors an die des Wasserantriebs anpasst. Speziell im Falle eines Elektromotors oder einer Gasturbine ist der Unterschied zwischen den Eingangs- und Ausgangsdrehzahlen ganz erheblich und erfordert mehrere Drehzahlherabsetzungsstufen.
Wenn der Motor oberhalb eines Wasserantriebs, wie beispielsweise eines Wasserstrahltriebwerks (oder daneben oder unter einem Winkel, halb darüber oder halb daneben) angeordnet ist, kann ein großer Teil des Raums im Schiff vor dem Wasserantrieb vorteilhafterweise für Fracht oder Passagiere verwendet werden, was das Schiff wirtschaftlicher macht. Außerdem wird der Längsschwerpunkt vorteilhafterweise nach hinten verschoben, was im Allgemeinen bessere Schiffseigenschaften hervorruft. Der Motor ist nicht mehr in der Bilge angeordnet, was Korrosionseffekte durch den Einfluss des Bilgenwassers vermeidet. Wenn der Motor eine Brennkraftmaschine ist, dann liegt die Motorabgasleitung relativ gesehen höher und ist besser gegen Abgas-Kielwasserströmung geschützt.
Um den Motor noch weiter hinten anzuordnen, kann man den Motor über dem Wasserantrieb montieren und das Getriebe im Schiff vor dem Antrieb anordnen, wobei die Motorabtriebswelle nach vorn steht. Dieses erfordert jedoch ein Spezialgetriebe und zwei Sätze Antriebslinien und erhebliches zusätzliches Gewicht, mehr Schiffskonstruktion und Ausrichtarbeit. 1 zeigt eine solche bekannte Anlage mit einem Wasserstrahltriebwerk 8 als Wasserantrieb. Sie erfordert innere Tragstrukturen im Schiff für den Motor 6, für die Motorlager 1, für das Getriebe 7 mit dessen eigenen Lagern 2 und für das Vortriebstraglager 3. Flexible Kupplungen 4 und Antriebswellen 5 sind notwendig, um die Kraft vom Motor 6 zum Wasserstrahltriebwerk 8 zu übertragen. Dieses ist für einen Schiffsbauer wasserstrahlgetriebener Schiffe oder für Nachrüster kostspielig zu realisieren, was ihn im Markt Nachteile bringt. Außerdem ist die Installation weder raumsparend noch von geringem Gewicht.
Aufgaben der Erfindung
Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, eine Vorrichtung anzugeben, die die Installation des Motors, des Getriebes und der Ausgangswelle in einem Schiff zuverlässig und genau in einem einzigen Vorgang ermöglicht. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein kompaktes Schiffsantriebssystem anzugeben.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache Montageanordnung für ein Schiffsantriebssystem anzugeben.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Zusammenbau und einen Voraustest des Motors, des Getriebes und der Abtriebswelle eines Schiffsantriebssystems in der Fabrik vor der Installation in einem Schiff zu ermöglichen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein leichteres Schiffsantriebssystem anzugeben.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung anzugeben, die in der Lage ist, eine Vielfalt von Motoren, Getrieben und Abtriebswellen mit einer Vielfalt von Schiffsantrieben zu verbinden.
Eine noch weitere Aufgabe der Erfindung ist es, den Motor eines Schiffsantriebssystems von der Bilge des Schiffs entfernt und weiter hinten anzuordnen, um bessere Schiffseigenschaften zu erzielen.
Eine noch weitere Aufgabe der Erfindung ist es, den Motor eines Schiffsantriebssystems höher im Schiff anzuordnen, so dass das Abgassystem keiner Kielwasserströmung ausgesetzt ist.
Diese und andere Aufgaben der Erfindung gehen aus den folgenden Beschreibungen und aus den Zeichnungen hervor.
Übersicht über die Erfindung
Die Erfindung ist eine integrierte Motorhalterungs- und Kraftübertragungsvorrichtung für ein Schiffsantriebssystem mit einem Motor und einem Wasserantrieb mit einer Antriebswelle, enthaltend: eine Abtriebswelle; ein Traggehäuse, das an einem Schiff befestigt ist und ein oberes Ende und ein unteres Ende hat, wobei das obere Ende den Motor trägt und das untere Ende im Wesentlichen mit der Abtriebswelle des Wasserantriebs ausgerichtet ist; und ein Getriebe, das den Motor mit der Abtriebswelle verbindet, um es dadurch zu ermöglichen, den Motor, das Getriebe und die Abtriebswelle in dem Schiff in einem einzigen Vorgang zu installieren.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die integrierte Motorhalterungs- und Kraftübertragungsvorrichtung weiterhin zwei Haupttragausleger, um das Gewicht der Vorrichtung aufzunehmen, und mehrere flexible Motorhalterungen für das lösbare Befestigen der Vorrichtung am Schiff. Die integrierte Motorhalterungs- und Kraftübertragungsvorrichtung enthält auch eine Abtriebswellenkupplung, die die Abtriebswelle mit der Antriebswelle des Wasserantriebs verbindet.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthält die integrierte Motorhalterungs- und Kraftübertragungsvorrichtung weiterhin ein Abtriebswellenlager, das in der integrierten Motorhalterungs- und Kraftübertragungsvorrichtung montiert ist, um die Abtriebswelle drehbar zu lagern und Schub von der Antriebswelle des Wasserantriebs auf die integrierte Motorhalterungs- und Getriebevorrichtung zu übertragen.
In manchen bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das obere Ende der integrierten Motorhalterungs- und Kraftübertragungsvorrichtung gegenüber einer Position direkt über dem unteren Ende versetzt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die integrierte Motorhalterungs- und Kraftübertragungsvorrichtung auch: eine Eingangswelle, die mit dem Ausgang des Motors verbunden ist; ein Umkehrsystem; und eine Kupplung. Das Umkehrsystem und die Kupplung entkuppeln die Ausgangswelle gegenüber der Eingangswelle und kehren die Drehrichtung gegeneinander um. Das Umkehrsystem und die Kupplung können mit der Eingangswelle oder mit der Abtriebswelle verbunden sein.
In einer noch weiteren, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die integrierte Motorhalterungs- und Kraftübertragungsvorrichtung weiterhin eine Montagefläche, die senkrecht zu einer der Eingangs- und Abtriebswellen angeordnet ist und die für die Installation von mit dem Motor verbundenen Hilfskomponenten vorgesehen ist.
Wie hier verwendet bezieht sich der Ausdruck „Wasserantrieb" auf die Vorrichtung, die die Kraft vom Motor eines Schiffsantriebssystems mit dem Wasser, wie beispielsweise eine Schiffsschraube, ein die Oberfläche durchschneidender Propeller, ein Wasserstrahltriebwerk oder ein Düsenpropeller.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Teilschnittdarstellung einer bekannten Antriebsinstallation, die die Notwendigkeit der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Seitenansicht eines Wasserstrahltriebwerks, das die erfindungsgemäße integrierte Motorhalterungs- und Kraftübertragungsvorrichtung verwendet.
3 ist eine Teilansicht in Explosionsdarstellung der erfindungsgemäßen integrierten Motorhalterungs- und Kraftübertragungsvorrichtung und zeigt auch den Motor und die Antriebswelle des Wasserantriebs.
4 ist eine größere Schnittansicht der integrierten Motorhalterungs- und Kraftübertragungsvorrichtung.
5 ist eine stirnseitige Ansicht der erfindungsgemäßen integrierten Motorhalterungs- und Kraftübertragungsvorrichtung mit abgenommenem Gehäusedeckel.
6 ist eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße integrierte Motorhalterungs- und Kraftübertragungsvorrichtung.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Die erfindungsgemäße integrierte Motorhalterungs- und Kraftübertragungsvorrichtung vermeidet die Verwendung eines konventionellen Schiffsgetriebes und flexibler Antriebslinien, wodurch Gewicht, Kosten und Raum innerhalb des Schiffs gespart als auch die Notwendigkeit vermindert wird, den Motor, das Getriebe und ein die Antriebswelle des Wasserantriebs tragendes Lager getrennt abzustützen. Ein Satz Motorlagerungen trägt sämtliche Komponenten.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung können leicht durch Vergleich des Standes der Technik nach 1 mit der in den 2 bis 6 gezeigten Erfindung erkannt werden.
Gemäß 2 enthält eine integrierte Motorhalterungs- und Kraftübertragungsvorrichtung 10 (hier als Vorrichtung 10 bezeichnet) eine Motoranschlussfläche 11 an einem oberen Ende 28 der Vorrichtung 10, an der der Motor 6 angebracht ist, und ein Traggehäuse 25, das ein Getriebe 12 umgibt (siehe 3 und 4). In der Vorrichtung 10 sind auch ein Satz Montagekonsolen 21 (von denen eine gezeigt ist) und einen Satz flexibler Motorhalterungen 15 enthalten, die auf einer Gruppe Schiffslängsträgern 20 montiert sind. Ein Umschalthebel 13 betätigt ein Umkehrsystem 31. Ein Motorstarter 17 ist ebenfalls an der Motoranschlussfläche 11 angebracht. Eine Kupplung 14 verbindet eine Abtriebswelle 19 an einem unteren Ende 29 der Vorrichtung 10 mit einer Antriebswelle 16 eines Wasserstrahlschiffsantriebs 8.
3 zeigt eine Explosionsdarstellung der Vorrichtung 10 und zeigt sowohl die inneren Komponenten der Vorrichtung 10 als auch die Anschlussverhältnisse der äußeren Komponenten der Vorrichtung 10.
Gemäß 4, die eine vergrößerte Ansicht der Vorrichtung 10 von 3 ist, enthält die Vorrichtung 10 weiterhin ein Umkehrsystem 31 und eine Kupplung 18. Das Umkehrsystem 31 enthält zwei leerlaufende Kegelzahnritzel 26, die in zwei Kegelzahnräder 28a und 28b eingreifen. Das Zahnrad 28a treibt entweder die Abtriebswelle 19 direkt über die Kupplung 18, oder wenn die Kupplung 18 das Zahnrad 28b beaufschlagt, die Abtriebswelle 19 über das Zahnrad 28b in der entgegengesetzten Richtung.
In der neutralen Position der Kupplung wird keines der Zahnräder 28a und 28b von der Kupplung 18 beaufschlagt, die Abtriebswelle 19 ist vom Motor 6 entkuppelt, um es zu ermöglichen, dass der Motor 6 läuft, ohne den Wasserstrahlantrieb anzutreiben. Die „Umkehr-" Position des Getriebes 12 ist dazu vorgesehen, Schmutz vom Einlass 22 des Wasserstrahlantriebs 8 zu entfernen. Das Getriebe 12 ist als ein Kettenzahnradgetriebe dargestellt, kann aber auch ein Zahnradgetriebe, ein Kettengetriebe, ein Zykloidantrieb oder jede geeignete Kombination von Kraftübertragungskomponenten sein, die das notwendige Untersetzungsverhältnis und die Kraftübertragungskapazität zwischen Motor 6 und Wasserstrahlantrieb 8 liefert. Die Kupplung 6 kann eine Nockenkupplung, eine Reibungskupplung, eine Scheibenkupplung oder Bandkupplung sein, sie kann mechanisch, hydraulisch oder elektrisch betätigt sein. Das Umkehrsystem 31 kann Stirnzahnräder oder andere verschiedenartige Zahnräder enthalten. Diese Komponenten und Konfigurationen sind dem Fachmann auf dem Gebiet mechanischer Kraftübertragungseinrichtungen allgemein bekannt.
In 4 ist ein Lager 30 auf der Abtriebswelle 19 angeordnet, um die Abtriebswelle 19 in der Vorrichtung 10 zu lagern und Schubkräfte von der Antriebswelle 16 aufzunehmen.
Nochmals auf 3 Bezug nehmend dient die Motoranschlussfläche 11 dazu, den Motor 6 dauerhaft auf die Vorrichtung 10 unter Verwendung von Befestigungselementen und Passern auszurichten.
Gemäß 5 hat die Vorrichtung wenigstens drei flexible Motorhaterungen 15, um ihn an Längsträgern 20 des Schiffs (nicht dargestellt) oder an einem Mittenträger (nicht gezeigt) über dem Einlasskanal des Wasserstrahlantriebs zu verankern. Die Schiffslängsträger 20 laufen in Längsrichtung des Schiffs längs des Einlasskanals 22. Die flexiblen Motorhalterungen 15 isolieren die Vibration der Vorrichtung 10 gegenüber den Längsträgern 20 und dem Schiffsrumpf (nicht gezeigt), was zu einer Dämpfung von Geräuschen und Schwin gungen im Schiff führt. In 3 ist die Abtriebswelle am unteren Ende 29 der Vorrichtung 10 angeordnet und hat eine flexible Kupplung 14, die mit der Antriebswelle 16 verbunden ist, um es der Vorrichtung 10 zu ermöglichen, auf den Motorhalterungen 15 ohne Fehlausrichtung mit der Antriebswelle 16 zu vibrieren.
Die Kraftübertragungsvorrichtung 12 ist in größerem Detail in 5 gezeigt. Die Kraftübertragungsvorrichtung 12 hat eine obere Welle 32, ein oberes Riemenzahnrad 33, ein unteres Riemenzahnrad 34 auf einer Antriebswelle 19 und einen Zahnriemen 35, der das obere Riemenzahnrad 33 und das untere Riemenzahnrad 34 antriebsmäßig verbindet. Das Kegelzahnrad 28a und die Kupplung 18 können in 5 ebenfalls erkannt werden.
6 zeigt eine Draufsicht auf die Vorrichtung 10 und zeigt hauptsächlich die Positionen von Auslegern 21 in Bezug auf die Hauptkomponenten der Vorrichtung 10.
Während die Prinzipien dieser Erfindung in Zusammenhang mit speziellen Ausführungsformen beschrieben worden sind, versteht sich doch klar, dass diese Beschreibungen nur beispielhaft gegeben worden sind und nicht dazu dienen sollen, den Schutzumfang der Erfindung zu beschränken.

Claims

Integrierte Motorhalterungs- und Kraftübertragungsvorrichtung für ein Schiffsantriebssystem, das einen Motor und einen Wasserantrieb mit einer Antriebswelle aufweist, enthaltend: – eine Abtriebswelle; – ein Traggehäuse, das an einem Schiff befestigt ist und ein oberes Ende und ein unteres Ende hat, wobei das obere Ende den Motor trägt und das untere Ende im Wesentlichen die Abtriebswellen auf den Wasserantrieb ausrichtet; und – eine Kraftübertragungsvorrichtung, die den Motor mit der Abtriebswelle verbindet; und wodurch der Motor, die Kraftübertragungsvorrichtung und die Abtriebswelle in dem Schiff in einem einzigen Vorgang installiert werden können.
Integrierte Motorhalterungs- und Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin enthaltend: – zwei Haupttragausleger zum Abstützen des Gewichts der Vorrichtung; und – mehrere flexible Motorhalterungen zum lösbaren Befestigen der Vorrichtung an dem Schiff.
Integrierte Motorhalterungs- und Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin enthaltend: – eine Abtriebswellenkupplung, die die Abtriebswelle mit der Antriebswelle des Wasserantriebs verbindet.
Integrierte Motorhalterungs- und Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin enthaltend: – ein Abtriebswellenlager, das in der integrierten Motorhalterungs- und Kraftübertragungsvorrichtung montiert ist, um die Abtriebswelle drehbar zu lagern und Schub von der Abtriebswelle des Wasserantriebs auf die integrierte Motorhalterungs- und Kraftübertragungsvorrichtung zu übertragen.
Integrierte Motorhalterungs- und Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das obere Ende gegenüber einer Position direkt oberhalb des unteren Endes versetzt ist.
Integrierte Motorhalterungs- und Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin enthaltend: – eine Eingangswelle, die mit dem Abtrieb des Motors verbunden ist; – ein Umkehrsystem; und – eine Kupplung, wodurch das Umkehrsystem und die Kupplung die Abtriebswelle von der Eingangswelle entkoppeln und die Drehrichtung der Abtriebswelle gegenüber der Eingangswelle umkehrt.
Integrierte Motorhalterungs- und Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 6, bei der das Umkehrsystem und die Kupplung mit der Abtriebswelle verbunden sind.
Integrierte Motorhalterungs- und Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 6, weiterhin enthaltend: – eine Montagefläche, die senkrecht zu einer der Eingangs- und Abtriebswellen angeordnet ist und die für die Installation von mit dem Motor verbundenen Hilfskomponenten vorgesehen ist.