DE2330832C3

DE2330832C3 - Schiffsgetriebe

Info

Publication number: DE2330832C3
Application number: DE19732330832
Authority: DE
Inventors: Wilhelm 2800 Bremen Jobst
Original assignee: Aktien-Gesellschaft Weser, 2800 Bremen
Filing date: 1973-06-16
Publication date: 1976-11-11

Description

Die Erfindung betrifft ein Schiffsgetriebe, dessen Getriebegehäuse an zwei seitlich am Getriebe angeordneten Stützlagern um eine Querachse schwenkbar abge- ^so stützt ist, die die Drehachse der Wellenleitung am Getriebeaustritt unter einem Winkel von 90° im Räume waagerecht kreuzt.

Schiffsgetriebe zur Übertragung der Antriebskräfte auf einen oder auf mehrere Propeller werden an vier Stellen auf einem dafür verbereiteten Fundament verankert. Nach langjährig gewonnenen Erfahrungswerten erfolgt die Ausrichtung der von dem Getriebe zum Propeller führenden Wellenleitmng exzentrisch in Abhängigkeit vom Gewicht des Propellers, der Durchbie- gung der Welle infolge ihres Eigengewichts, den Wärmebewegungen des Getriebegehäuses und einigen anderen Faktoren. Man geht davon aus, daß die Fundamente der Stützlager und der Schiffskörper eine starre, unveränderbare Einheit bilden, so daß durch die exzenirische Lagerung einseitige Lagerbeanspruchungen und einseitige Zahnbelastungen oder gar Zahnüberlastuneen weitestsehend vermieden werden sollen. Die An-

832 ₂

Ordnung der Getriebe und Antriebsmaschinen erfolgt regelmäßig im Hinterschiff. Mit wachsenden Antriebsleistungen der Antriebsmaschinen werden einerseits die Wellen der Wellenleitung beträchtlich steifer, während andererseits bei entsprechender Zunahme der Schiffsgröße der Schiffskörper selbst, vor allem auch seine Doppelbodenkonstruktion mit den Getriebegehäusefundamenten weicher werden, was zumindest relativ für das Verhältnis der beiden betrachteten Parameter zueinander gilt Unter dem Einfluß von Seegang, Beladung, Trimm, Eintauchtiefe des Schiffes, Getriebeöltemperaturdifferenzen, Seewassertemperaturdifferenzen, Außentemperaturen, Maschinenraumtemperaturen, Propellerschub, Durchbiegung infolge leichter Fundamente, Durchbiegung des Doppelbodens in Anpassung an verschiedene Beladungszustände und durch das Betriebsdrehmofiient werden das Schiff und damit auch das Getriebefundament verformt, durchgebogen und verwunden. Zusätzliche Beanspruchungen der fest mit den Fundamenten verbundenen Getriebegehäuse, die man bisher unberücksichtigt läßt, können zu Schaden an der Verzahnung und den Lagern führen.

Nachmessungen haben ergeben, daß die vorstehend genannten Einflüsse teils für sich allein, teils in additiver Wirkung die Doppelbodenlage gegenüber dem Stevenrohrschott um mehrere Millimeter verändern, obwohl die zulässige Toleranz für die Lagerung der Wellenleitung höchstens 'Λο Millimeter beträgt. Für die Verzahnung der Getrieberäder sind sogar nur Toleranzen bis höchstens Vioo Millimeter zugelassen. Die Lagerreaktionskräfte sollen daher im Normalbetrieb bei einem Getriebe gleich groß sein.

Aus den genannten Gründen sind daher bei zunehmender Steifheit der Welle und zunehmender Weichh nt der Fundamente und des diese tragenden und miteinander verbindenden Schiffskörpers erhöhter Verschleiß, vorzeitige Materialermüdungen, einseitige Abnutzungserscheinungen u.dgl. in der Verzahnung in wachsendem Maße zu erwarten, vor allem auch deshalb, weil die Mehrzahl der genannten Einflüsse laufend Änderungen unterworfen ist. Verstärkt werden die genannten Nachteile noch dadurch, daß die Ausrichtung der Getriebe auf den Fundamenten und der Weilenleitung bei geringem Schiffstiefgang im Werfthafen erfolgt, wobei später dann lach der bekannten »Jacking-Methode« eine Nachkontrolle der Lagerdrükke bei vollem Beladungszustand des Schiffs und betriebswarmer Anlage erfolgt. Erforderliche Nachregulierungen beschränken sich dann auf die Einstellung des Mittellagers zwischen dem Stevenrohr und dem Getriebe.

Bekannt sind Zweipunktaufhängungen für Flugzeugmotoren und Zweipunktstützlager für Turbogeneratoren mit einer wenigstens begrenzten Bewegungsfreiheit um eine waagerechte Querachse. Auch ein Schiffsgetriebe ist bekannt, welches auf zwei Stützlagern ruht und um eine Achse schwenkbar ist, die die Drehachse der Wellenleitung am Getriebeaustritt unter einem Winkel von 90° waagerecht kreuzt, um dadurch eine Ausrichtung des Getriebeaustrilts auf die Wellenleitung zu ermöglichen.

Bei einer anderen bekannten Anordnung ist das Getriebegehäuse auf lediglich zwei Stützlagern verankert, die derart ausgebildet sind, daß die Wärmebewegungen u. dgl. quer zur Achse des Hauptrades kompensieren können, um so die aus Temperaturschwankungen herrührenden Beanspruchungen zu verringern. Solche Stützlager werden von einem kräftigen, fest einge-

spannten Stahlblech getragen, welches quer zur Richtung der erwarteten Wärmebewegungen angeordnet j$L Bekannt sind vom Prinzip her auch sogenannte Drehfederelemente, welche Torsionskräften ohne Spiel einen Federwiderstand entgegensetzen. Derartige Drehfederelemente dienen vor allem als Dämpfer für Torsionsschwingungen, als Stoßdämpfer für drehende Massen u. dgl.

Schließlich sind hydrostatische Lager und hydrostati- iche Abstützungen für Lager bekannt, wobei deren mit Flüssigkeit gefüllte Räume an ein Hochgefäß oder an eine Pumpeinrichtung angeschlossen sind.

Es ist Aufgabe der Erfindung, das Getriebegehäuse von Schiffsgetrieben aus der festen Verankerung am Schiffskörper zu lösen und eine elastische Kipplage- ,₅ rung aufzubauen, von der störende Kräfte weitgehend ferngehalten werden, um das Getriebegehäuse vor al len irgendwie auf den Schiffskörper einwirkenden Einflüssen zu schützen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgtmäß dadurch gelöst, daß das Getriebegehäuse mit den beiden Stützlagern durch Drehfederelemente verbunden ist, deren Drehfederachse in die Querachse gelegt ist, wobei die Drehfederelemente aus je zwei konzentrisch angeordneten, in einem radialen Abstand zueinander verlaufenden, durch sich radial erstreckende Speichen aus elastisch verformbarem Werkstoff spielfrei miteinander verbundenen Konstruktionsteilen bestehen, von denen das eine am Stützfuß des jeweiligen Stützlagers und das andere am Getriebegehäuse befestigt ist. und daß der Stützfuß so ausgebildet ist, daß er quer zur Drehachse der Wellenleitung am Getriebeaustritt elastische Verformungen zuläßt, und daß das Getriebegehäuse durch eine Führung zentriert ist, die Gleitbewegungen des Getriebegehäuses achsparallel zu der Drehachse zuläßt.

Ein in dieser Weise abgestütztes Getriebegehäuse kann allseitig Wärmebewegungen ausführen und sich an schwankende Durchbiegungen der Wellenleitung anpassen, ohne daß dadurch zusätzliche Kräfte auf das Getriebe und insbesondere auch die Getriebeverzahnung einwirken. Andererseits bleiben Veränderungen des die Stützlager tragenden Fundaments im Schiffskörper ohne Einfluß auf die Verzahnung des Getriebes.

Für die relativ hohen statischen Kräfte, welche durch ._iS dynamische Einwirkungen verstärkt -verden, sind entsprechend kräftige Drehfederelemente erforderlich. Die Erfindung sieht dazu Drehfederelemente aus zwei sich konzentrisch mit einem radialen Abstand voneinander umgebenden Ringen vor, die durch sich radial so erstreckende Speichen aus Stahlblech oder einem verformbaren anderen geeigneten Werkstoff miteinander fest verbunden sind. Zur Erzielung einer erhöhten Steifheit in Richtung der für die Drehfederung wirksamen Achse der Drehfederelemente können die beiden Ringe durch zwei, eventuell durch mehrere Speichenkränze miteinander verbunden sein. Das Getriebegehäuse kann mittig auf einem hydraulischen Polster ruhen, welches die hauptsächliche Belastung aufnimmt und welches den Bewegungen des Getriebegehäuses ho aus den zuvor geschilderten Gründen keine Hinderung entgegensetzt. Solche hydraulischen Polster sind anderen Orts bekannt. Ein Beispiel wird nachfolgend noch erläutert.

Auf der Zeichnung ist die erfindungsgemäße Ausfüh- «15 rung an einem Beispiel erläutert, welches Teil schematisch dargestellt ist. Es zeigt

F i g. 1 Sinnbilder für den angestrebten Idealzustand einer Wellenlagerung (oben) und für die im praktischen Betrieb auftretende Durchbiegung der Wellenleitung eines Schiffs (unten),

F i g. 2 eine Vorderansicht eines Getriebegehäuses mit seiner Lagerung gemäß der Erfindung,

F i g. 3 eine Seitenansicht der Lagerung gemäß Fig. 2.

F i g. 4 eine Draufsicht der Anordnung nach den F i g. 2 und 3,

F i g. 5 eine vergrößerte Ansicht eines Stützlagers für das Getriebegehäuse,

F i g. 6 einen senkrechten Schnitt durch das Stützlager nach F i g. 5,

F i g. 7 einen Querschnitt durch ein hydraulisches Polsterglied,

F i g. 8 eine schematische Darstellung hydraulischer Polstergiieder.

In F i g. 1 sind die Teile der Wellenleitung, das Getriebe mit dem Drucklager und die Antriebsschraube schematisch dargestellt. Die Antriebsschraube 1 ist am freien Ende auf der Schw<inzwelle2 befestigt, die mit einem Lager 3 einfach oder zweifach im Hintersteven des Schiffs gelagert ist. Das ins Schiffsinnere weisende Ende der Schwanzwelle 2 ist mit einer Zwischenwelle 4 verflanscht, welche durch ein Lager 5 ein weiteres Mal abgestützt ist. Mit dem freien Ende dieser Zwischenwelle 4 ist der den Propellerschub auf den Schiffskörper übertragende Druckring des Druckiagers 6 verflanscht. An das Drucklager 6 schließt sich das Untersetzungsgetriebe 7 an, welches im allgemeinen zweifach, also auf beiden Seiten ein Stützlager für Wellen aufweist. Ohne Kräfteeinwirkung von außen würde sich der oben in F i g. 1 skizzierte Idealzustand einstellen, im praktischen Betrieb hat man jedoch von einer Wellendurchbiegung auszugehen, wie sie in der F i g. 1 unten wiedergegeben ist. Zur Anpassung an diese letzteren Verhältnisse dient die hier beschriebene Abstü'zung des Getriebegehäuses. Nach F i g. 2 bis 4 ist das C'etriebegehäuse in seinem Oberteil 8 und seinem Unterteil 9 jeweils in selbsttragender Schalenbauweise ausgebildet und mit einer mittleren Teilungsebene versehen. Einseitig sind mit dem Getriebegehäuse 8,9 hydrodynamische Kupplungen 10 und 11 fest verbunden. Für die Abstützung des Getriebegehäuses dient je ein Stützlager 12 und 13, deren konstruktiver Aufbau vergrößert in den F i g. 5 und 6 dargestellt ist. Dabei ist jedoch noch zu erwähnen, daß die Stützlager 12 und 13 etwas einseitig zu den hydrodynamischen Kupplungen oder gegebenenfalls mechanischen Schaltkupplungen hin versetzt mit dem Getriebegehäuse verbunden sind, um das Gewicht dieser Kupplungen auszugleichen und in der Ruhelage eine möglichst symmetrische Belastung der Stützlager zu erreichen. Nach dem Beispiel der F i g. 5 und 6 weist jedes der beiden Stützlager einen Stützfuß 14 auf, der quer zur Achse des Hauptrads elastische Verformungen zuläßt. Erreicht wird dies durch die Ausbildung des Stützfußes aus Stahlblech ausreichender Stärke. Mit diesem Stützfuß ist ein Drehfederelement verbunden, welches andererseits mit dem unteren Teil 9 des Getriebegehäuses verbindbar ist. In einfacher Bauweise kann ein solches Drehfederelement aus einer mit dem Getriebegehäuse verbundenen Nabe und einem diese Nabe mit einigem Abstand konzentrisch umgebenden Ring bestehen, der mit dem Stützfuß fest verbunden ist. Zwischen der Nabe und dem Ring erstrecken sich fest eingebaute Speichen 15 aus einem elastisch verformbaren Material. In dem Beispiel sind die Nabe 16, welche ebenfalls durch einen Ring

gebildet ist, mit dem Getriebegehäuse und der Ring 17 mit dem Stützfuß 14 fest verbunden. Zur Erzielung einer größeren Querstabilität sind zwei Kränze aus sich radial erstreckenden Speichen 15 für die Verbindung der Nabe 16 und des Rings 17 vorgesehen. Dieses Drehfederelement in jedem Stützlager 12 und 13 ermöglicht spielfreie Kippbewegungen des Getriebegehäuses gegenüber den Stutzfüßen 14 und somit eine Anpassung des gesamten Getriebes an schwankende Wellendurchbiegungen, und gleichzeitig ermöglicht es die Kompensierung von Wärmebewegungen, Verformungen od. dgl., die entweder aus dem Getriebe oder dem Fundament 18 für die Aufstellung des Getriebes, der Lager, der Wellenleitung u. dgl. herrühren. Soweit Kräfte quer zur Achse der Wellenleitung bzw. des Hauptrads auftreten, werden sie durch die Elastizität der Stützfüße kompensiert. Für die mittige Zentrierung des Getriebegehäuses dienen an der Unterseite des Getriebegehäuses parallel zur Achse des Hauptrads angeordnete Nuten 19 und auf dem Fundament angeord- nete Federn 20, welche in die Nuten einfassen. Diese Zentrierung ermöglicht Bewegungen des Getriebes in Richtung der Achse des Hauptrads, jedoch keine Querbewegungen dazu, sondern lediglich Ausdehnungen des Getriebes quer zur Achse des Hauptrads. Zur Abstützung des wesentlichen Teils des Getriebegewichts dient ein hydraulisches Polster aus mehreren einzelnen Polsterelementen, wie es in den F i g. 7 und 8 dargestellt wird. Hiernach sind vier Polsterelemente auf hydraulischer Basis vorgesehen. Jedes Element besteht aus einem Oberteil 21 an dem Getriebegehäuse und einem Unterteil 22 auf dem Fundament sowie einem beide Teile miteinander verbindenden Faltenbalg 23. Ein eingeschlossener Hohlraum 24 ist mit einer Flüssigkeit füllbar. Die Hohlräume 24 aller vier Polsterelemente sind durch Leitungen entsprechend F i g. 8 miteinander verbunden. Das System wird nach der Erstfüllung über einen Anschluß 25 mit Rückschlagventil und Kappe 26 verschlossen und durch einen Druckanzeiger 27 und Fernanzeige 30 der Innendruck kontrolliert. Das Ventil 29 dient der Entlüftung beim Füllen. Der aufzuwendende Innendruck ist dabei auf das Gewicht des Getriebes abzustimmen, so daß die Polsterelemente den gewünschten Anteil des Getriebegewichts aufnehmen und letzteres in der Weise unterstützen, daß Kippbewegungen des Getriebes ohne Behinderungen möglich sind.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: 23 3

1. Schiffsgetriebe, dessen Getriebegehäuse an zwei seitlich am Getriebe angeordneten Stützlagern um eine Querachse schwenkbar abgestützt ist, die die Drehachse der Wellenleitung am Getriebeaustritt unter einem Winkel von 90° im Räume waagerecht kreuzt, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebegehäuse (8, 9) mit den beiden '° Stützlagern (12, 13) durch Drehfederelemente (IS, 16, 17) verbunden ist, deren Drehfederachse in die Querachse gelegt ist, wobei die Drehfederelemente (15, 16, 17) aus je zwei konzentrisch angeordneten, kl einem radialen Abstand zueinander verlaufenden. >S durch sich radial erstreckende Speichen (15) aus elastisch verformbarem Werkstoff spielfrei miteinander verbundenen Konstruktionsteilen (16,17) bestehen, von denen das eine am Stützfuß (14) des jeweiligen Stützlagers (12, 13) und das andere am Getriebegehäuse (9) befestigt ist, und daß der Stützfuß (Ϊ4) so ausgebildet ist, daß er quer zur Drehachse der Wellenleitung am Getriebeaustritt elastische Verformungen zuläßt, und daß das Getriebegehäuse (8, 9) durch eine Führung (19, 20) zentriert ist, die *5 Gleitbewegungen des Getriebegehäuses (8,9) achsparallel zu der Drehachse zuläßt.

2. Schiffsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Konstruktionsteile (16, 17) durch Ringe und die diese miteinander verbindenden Speichen (15) aus Stahlblechen g.bi'üet sind.

3. Schiffsgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ringe (16, 17) durch zwei Speichenkränze miteinander verbunden sind.

4. Schiffsgetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Jas Getriebegehäuse (8, 4) mittig auf Stützen mit einem hydraulischen Polster (21,22,23) ruht.

5. Schiffsgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Flüssigkeit gefüllten Hohlräume (24) der hydraulischen Polster (21, 22, 23) miteinander verbunden sind.