DE2208511C3

DE2208511C3 - Schiffsantriebsanlage mit einem vom Hauptantriebsmotor oder einem Hilfsantriebmotor

Info

Publication number: DE2208511C3
Application number: DE19722208511
Authority: DE
Inventors: George T.R. Tokyo Campbell
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1972-02-18
Filing date: 1972-02-18
Publication date: 1981-08-13
Also published as: DE2208511A1; DE2208511B2; GB1383266A; SU603327A3

Description

Die Erfindung betrifft eine Schiffsantriebsanlage mit einem Hauptantriebsmotor und einem Hilfsantriebsmotor, die über Schaltkupplungen mit einer Getriebeeinrichtung für die Propellerwelle verbunden sind und mil einem mit der Getriebeeinrichtung gekuppelten Generator.

Eine derartige Schiffsantriebsanlage ist aus Henschke, Schriftbaiitechnisches Handbuch, (2. Auflage, VEB Verlag Technik Berlin (Ost), Band 2, Seite 884) bekannt. Hierbei ist an eine Getriebeeinrichtung über Schaltkupplungen ein Haupt- und ein Hilfsanlriebsmotor angeschlossen. An die Getriebeeinrichtung ist ein Gleichstrom-Generator angekuppelt. Bei Ausfall des Hauptantriebsmotors kann die Propellerwelle vom Hilfsantriebsmotor angetrieben werden, wobei der Generator hierbei unbelastet bleibt.

Die Stromversorgung von Schiffen erfolgt in zunehmendem Maße durch Drehstrom. Dies bedingt, daß die Drehstrom-Generatoren mit konstanter Drehzahl angetrieben werden, damit sich die Netzfrequenz nicht ändert. Hierfür werden allgemein Dieselaggregate eingesetzt, die mit der entsprechenden konstanten Drehzahl betrieben werden.

Zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit sowie zur

Verringerung der Wartungs- und Reparaturkosten der Dieselaggregate wird immer häufiger während der Marschfahrt der Strom durch Generatoren erzeugt, die vom Hauptantriebsmotor angetrieben werden.

Bei einem Drehstromnetz und Festpropellerantrieb gibt es jedoch Schwierigkeiten, da der Festpropeller je

ίο nach Fahrgeschwindigkeit verschiedene Drehzahlen, der Drehstrom-Generator jedoch eine konstante Drehzahl benötigt. Hier muß durch Zwischenschalten eines sogenannten Constant-Speed-Getriebes für konstante Drehzahlen gesorgt werden.

ι-. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schiffsantriebsanlage der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß bei dieser bei Marschfahrt der Generator mit konstanter Geschwindigkeit vom Hauptantriebsmotor angetrieben ist, bei der am Liegeplatz der Generator mit dem Hilfsaniriebsmotor gekuppelt werden kann und die es ermöglicht, bei einem Ausfall des Hauptantriebsmotors den Hilfsantriebsmotor zum Antrieb der Propellerwelle heranzuziehen, um wenigstens mit Schleichfahrt den nächsten Hafen erreichen oder die Reparaturzeit überbrücken zu können. Diese Aufgabe soll mit einem möglichst geringen Bauaufwand gelöst werden, wobei die Lösung eine Automatisierung der Umscbaltvorgänge zwischen den möglichen Betriebsbereichen begünstigen soll.

«ι Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Schiffsantriebsanlage der eingangs genannten Art vorgeschlagen, die gemäß der Erfindung die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale aufweist.

Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß die Ausbildung des Überlagerungsgetriebes als schaltbares Mehrwegegetriebe, bei dem die dem Hauptgetriebe zugeordnete Eingangswelle des Überlagerungsgetrie-

bes gleichzeitig Abtriebswelle des Überlagerungsgetriebes für den Fall des Antriebes der Propellerwelle über den Hilfsantriebsmotor sein kann. Es wird so eine besondere Verbindung des Hilfsantriebsmotors mit der Propellerwelle ggf. ein weiteres Getriebe eingespart. Im

ί¹» übrigen liegen zwei baulich getrennte Getriebeeinheiten vor, wovon das Hauptgetriebe entsprechend seinen Erfordernissen ausgelegt und beliebig gestaltet sein kann, wobei es nur darauf ankommt, daß dieses neben der Antriebswelle für die Propellerwelle noch eine

w Abtriebswelle zum Antrieb von Hilfseinrichtungen, hier des Überlagerungsgetriebes hat. Das Überlagerungsgetriebe selbst mit seinen verschiedenen Zweigen kann unabhängig von der Größe und der Leistung des Hauptgetriebes auf die Leistung des Hilfsantriebsmo-

'i'i tors bzw. die erforderliche Leistung des Generators ausgelegt werden.

Schließlich ist noch darauf hinzuweisen, daß bei einem Ausfall des Hauptantriebsmotors die Propellerwelle vom Hilfsantriebsmotor angetrieben ist, wobei die dritte

w) Schaltkupplung zwischen dem Hilfsantriebsmotor und dem Überlagerungsgetriebe, die erste schaltbare Kupplung auf der dem Hauptgetriebe zugeordneten Eingangswelle des Überlagerungsgetriebes und die zweite Schaltkupplung zwischen dem Hauptgetriebe und dem

(i5 Überlagerungsgetriebe eingeschaltet und alle übrigen •Schaltkupplungen bzw. schaltbaren Kupplungen ausgeschaltet sind.

In den Figuren ist die Erfindung an Beispielen

erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Schiffsantriebsanlage mit einem Hauptantriebsmotor und einem Hilfsantriebsmotor, einem Hauptgetriebe und einem Überlagerungsgetriebe

F i g. 2 Einzelheiten des Überlagerungsgetriebes. τ

Die Schiffsantriebsanlage besteht gemäß F i g. 1 aus einem Hauptantriebsmotor I₁ der über eine erste Schaltkupplung 2 mit einem Hauptgetriebe 3 verbunden ist Der Hauptantriebsmotor 1 treibt über das Hauptgetriebe eine Propellerwelle 4. Das Hauptgetriebe v/eist eine zweite Abtriebswelle 5 auf, die über eine zweite Schaltkupplung 6 mit der ersten Eingangswelle 7 eines Überlagerungsgetriebes 8 verbunden ist. Das Überlagerungsgetriebe 8 weist eine zweite Eingangswelle 9 auf, die über eine dritte Schaltkupplung 10 mit einem Hilfsmotor 11 Verbindung hat. Die Abtriebswelle 13 des Überlagerungsgetriebes 8 ist verbunden mit der Welle eines Generators IZ

Einzelheiten des Überlagerungsgetriebes 8 zeigt die Fi g. 2. Die Teile des Überlagerungsgetriebe·; 8 sind in einem geschlossenen Gehäuse 38, welches gestrichelt angedeutet ist, untergebracht. Das Überlagerungsgetriebe 8 hat einmal die an das Hauptgetriebe 3 über die zweite Schaltkupplung 6 angeschlossene erste Eingangswelle 7, die das Hohlrad 19 eines Planetengetriebes treibt, dessen Sonnenrad über Getrieberäder 27, 28, 29, 30, 31 und 32 mit der dem Generator 12 zugeordneten Abtriebswelle 13 verbunden ist. Gleichzeitig treibt die die Getrieberäder 30 und 31 tragende Welle 39 eine hydrostatische Pumpe 23, die über jo Leitungen 37 mit einem Hydromotor 24 in Verbindung steht und diesen speist. Der Hydromotor 24 wird bezüglich seiner Drehrichtung und seiner Drehzahl von einem Drehzahlgeber 42 gesteuert und treibt über ein auf seiner Welle 40 angeordnetes Getrieberad i3 und weitere Getrieberäder 34, 35 und 36, den die Planetenräder 20 des Planetengetriebes tragenden Steg 21. Zur Fixierung der Null-Lage des Hydromotors 24, d. h. des Betriebspunktes, in dem sich der Hydromotor 24 nicht dreht, ist am Ende der Welle 40 eine hydraulisch gelüftete federbelastete Bremse 41 vorgesehen. Die Bremse 41 ist notwendig, um bei fehlendem Druck im Hydrauliksystem, z. B. beim Anlassen oder Abstellen das erforderliche Stützdrehmoment aufzubringen. Wenn dieses Stützdrehmoment fehlt, bleibt der Antrieb stehen und der Hydromotor wird überdreht und zerstört. Die Drehzahl des Hydromotors 24 wird in dem Planetengetriebe der Eingangsdrehzahl der ersten Eingangswelle 7 überlagert, wodurr h schließlich erreicht wird, daß die Abtriebswelle 13 mit konstanter Drehzahl dreht. to

Neben dem eben geschilderten Überlagerungszweig ist in dem Überlagerungsgetriebe ein weiterer Getriebezweig vorgesehen, und zwar eine Verbindung der ersten Eingangswelle 7 über die erste schaltbare Kupplung 16, das Gegenrad 15, ein Ritzel 14, die Welle 9 und die dritte Schaltkupplung 10 zum Hilfsmotor 11. Vom Hilfsmotor 11 über die dritte Schaltkupplung 10 und die Welle 9 führt ein wei'erer Gelriebezweig über die zweite schallbare Kupplung 18, die Getrieberäder 25, 26, die Welle 42 und die Getrieberäder 27, 28, 29,30, ta 31 und 32 zur Abtriebswelle 13, die den Generator 12 treibt.

Nicht dargestellt in den Fig. 1 und 2 sind die Steuereinrichtungen zum Betätigen der Schaltkupplungen 2,6, 10 und der schaltbaren Kupplungen 16 und 18, h5 die zwar unabhängig voneinander schaltbar sind, wobei aber die Betätigur.gsinipulse für die einzelnen Betriebsbereiche nach einem bestimmten Fahrplan automatisch ablaufen, aber auch von Hand ausgelöst werden können. Die Betätigungen sind auf die nachfolgenden Funktionsabläufe bestimmt Bei Marschfahrt arbeitet die Schiffsantriebsanlage wie folgt:

Der Hauptantriebsmotor 1 treibt über die erste Schaltkupplung 2 die eingeschaltet ist, das Hauptgetriebe 3 und über dieses die Propellerwelle 4. Die zweite Schaltkupplung 6 ist ebenfalls eingeschaltet und treibt die erste Eingangswelle 7 des Überlagerungsgetriebes 8. Der Hilfsmotor 11 steht still und die dritte Schaltkupplung 10 ist ausgeschaltet Die dem Hauptgetriebe zugeordnete erste Eingangswelle 7 treibt das Hohlrad 20 des Planetengetriebes, wobei dessen Steg vom Hydromotor 24 über die entsprechenden Getrieberäder angetrieben ist. Aus der Bewegung des Hohlrades 20 und des Steges 21 ergibt sich eine überlagerte Drehbewegung des Sonnenrades 22, die über die nachfolgenden Getrieberäder der Abtriebswelle 13 zugeführt wird. Das Überlagerungsgetriebe ist dabei so ausgelegt, daß es die bei Marschbetrieb auftretenden üblichen Schwankungen der Drehzahl des Hauptantriebsmotors 1, die in der Größenordnung um 10 bis 15% liegen, auszugleichen vermag.

Fällt die Drehzahl des Hauptantriebsmotors durch Manöver unter die vorgesehene Drehzahl des Über lagerungsbereiches ab, so wird die dritte Schaltkupplung 10 sofort zugeschaltet, die im Normalbetrieb mitlaufende e/ste schaltbare Kupplung 16 wird ausgeschaltet und die zweite schaltbare Kupplung 18 eingeschaltet. Hierdurch wird der Hilfsmotor 11 hochgerissen und gestartet. Nach kurzer Zeit, etwa nach 5 bis 20 Sekunden kann der Hilfsmotor 11 volle Leistung abgeben. Danach wird die zweite Schaltkupplung 6 getrennt. Nun treibt der Hilfsmotor 11 über 10,9,18,25, 26,42 die Abtriebswelle 13 und den Generator 12.

Erreicht der Hauptantriebsmotor 1 wieder seine vorgesehene Drehzahl, so läuft der Schaltvorgang in umgekehrter Reihenfolge ab und der Hauptdieselmotor treibt wieder über das Überlagerungsgetriebe den Generator, der Hilfsmotor 11 wird stillgesetzt.

Fällt der Hauptantriebsmotor 1 ganz aus, so wird die erste Schaltkupplung 2 geöffnet. Gleichzeitig wird die erste schaltbare Kupplung 16 des Überlagerungsgetriebes eingeschaltet und die zweite schaltbare Kupplung 18 ausgeschaltet. Durch die erste Schaltkupplung 16 und den Zahnrädern 14, 15 wird die Propellerdrehzahl entsprechend der Propellerkennlinie an die zur Verfügung stehende Leistung des Hilfsmotors 11 angepaßt. Nun kann über die dritte Schaltkupplung 10 der Hilfsmotor 11 zugeschaltet werden, so daß das Schiff mit verminderter Geschwindigkeit (Schleichfahrt) weiterfahren kann. Die Stromversorgung wird in diesem Falle von einem Notstromaggregat übernommen.

Liegt ein Schiff im Hafen, so wird der Generator 12 unmittelbar vom Hilfsmotor 11 angetrieben. In diesem Fall ist die dritte Schaltkupplung 10 zwischen dem Hilfsmotor und dem Überlagerungsgetriebe eingeschaltet. Ebenso eingeschaltet ist die zweite schaltbare Kupplung 18, die die zweite Eingangswelle 9 über ein Zahnrad 25 und weitere Getrieberäder 26,27,28,29,30, 31 und 32 mit der den Generator 12 treibenden Abtriebswelle 13 verbindet. Es ist nicht erforderlich, in diesen Weg ein Überlagerungsgetriebe einzuschalten, weil eior Hilfsmotor nur den Generator zu treiben und nicht, wie der Hauptmotor 1 bei Marschfahrt den veränderten Verhältnissen aus dem Fahrbetrieb sich anzupassen hat.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schiffsantriebsanlage mit einem Hauptantriebsmotor und einem Hilfsantriebsmotor, die über Schaltkupplungen mit einer Getriebeeinrichtung für die Propellerwelle verbunden sind und mit einem mit der Getriebeeinrichtung gekuppelten Generator, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebeeinrichtung aus einem Hauptgetriebe (3) und einem Überlagerungsgetriebe (8) besteht, daß zwischen dem Hauptgetriebe (3) und dem Überlagerungsgetriebe (8) eine Schaltkupplung (6) vorgesehen und daß der Hauptantriebsmotor (1) mit dem Hauptgetriebe (3) und der Hilfsmotor (11) mit dem Überlagerungsgetriebe (8) gekuppelt ist.

2. Schiffsantriebsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Hilfsantriebsmotor (11) zugeordnete Eingangswelle (9) des Überiagerungs.getriebes (8) über eine zweite schaltbare Kupplung (18) und Getrieberäder unmittelbar mit der den Generator (12) treibenden Abtriebswelle (13) des Überlagerungsgetriebes (8) verbindbar ist.

3. Schiffsantriebsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Hauptgetriebe (3) zugeordnete Eingangswelle (7) des Überlagerungsgetriebes (8) mit dem Hohlrad (19) eines Planetengetriebes (19, 20, 21, 22) und dessen Sonnenrad (22) über Getrieberäder (27, 28, 29, 30, 31, 32) mit der den Generator (12) treibenden Abtriebswelle (13) sowie mit der Antriebswelle einer hydrostatischen Pumpe (23) verbunden ist und daß ein von einem Drehzahlgeber geregelter, von der hydrostatischen Pumpe (23) gespeister Hydromotor (24) über Getrieberäder (33,34,35,36) mit dem Steg (21) des Planetengetriebes verbunden ist.

4. Schiffsantriebsanlage nach einein der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Hilfsantriebsmotor (11) zugeordneten Eingangswelle (9) ein Ritzel (14) angeordnet is·, das mit einem auf der der dem Hauptgetriebe (3) zugeordneten Eingangswelle (7) des Überlagerungsgetriebes (8) angeordneten mit dieser über eine schaltbare Kupplung (16) verbindbaren Gegenrad (15) kämmt.