DE2360842C2

DE2360842C2 - Method for reversing the direction of rotation of the propeller of a ship propulsion system and ship propulsion system for this purpose

Info

Publication number: DE2360842C2
Application number: DE19732360842
Authority: DE
Inventors: Lars T. Mölndal Collin
Original assignee: LARS COLLIN CONSULT MOELNDAL SE AB
Current assignee: LARS COLLIN CONSULT MOELNDAL SE AB
Priority date: 1972-12-08
Filing date: 1973-12-06
Publication date: 1986-04-30
Also published as: CH577910A5; FR2209690B1; FR2209690A1; IT1000202B; SE371407B; DE2360842A1; GB1446920A; JPS4995391A; JPS57118997A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Drehrichtungsumkehr der Schraube eines Schiffsantriebes mit einer aus Leistungsturbine und Gaserzeuger bestehenden Gasturbine, einem Reversiergetriebe und einer schaltbaren Kupplung, mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a method for reversing the direction of rotation of the propeller of a ship propulsion system a gas turbine consisting of a power turbine and gas generator, a reversing gear and a switchable clutch, with the features according to the preamble of claim 1.

Weiterhin betrifft die Erfindung einen Schiffsantrieb zur Durchführung dieses Verfahrens mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 2.The invention also relates to a ship propulsion system for carrying out this method with the features according to the preamble of claim 2.

Bei einem bekannten Verfahren zur Drehrichtungsumsteuerung der vorstehend angegebenen Art (GB-Zeitschrift »Marine Engineer and Naval Architect«, Nov. 1967, S. 482) wird zunächst die Zufuhr von Antriebsgas zur Leistungsturbine soweit gedrosselt, daß die Leistungsturbine im Leerlauf umläuft Daraufhin wird — beispielsweise bei der Umsteuerung von Fahrt voraus auf Fahrt achteraus — der Vorwärts-Kupplungsteil der pneumatisch betätigbaren Rutschkupplung gelöst und deren Rückwärts-Kupplungsteil zum Eingriff gebracht Während dieser Zeit laufen die Schiffsschraube und der mit ihr verbundene schraubenseitige Teil des Reversiergetriebes bis hin zur Kupplung aufgrund der Trägheit ihrer Drehmasse sowie aufgrund des bei der anhaltenden Vorwärtsfahrt des Schiffes auf die Schiffsschraube wirkende »Windmühlen«-Moments in der ursprünglichen Drehrichtung weiter, so daß zwischen den nunmehr im Reibeingriff befindlichen Elementen des Rückwärts-Kupplungsteiles ein Sei bipf auftritt Das dabei entstehende Reibmoment wird durch die weiterhin in ihrer normalen Drehrichtung im Leerlauf umlaufende Leistungsturbine aufgefangen. Hierdurch wird die der Schiffsschraube und dem schraubenseitigen Teil des Reversiergetriebes innewohnende Trägheitsenergie bzw. die darauf übertragene Antriebsenergie in Reibungswärme in der Kupplung umgesetzt, bis der Schlupf in der Kupplung zu Null wird, d. h. die Schiffsschraube zum Stillstand gekommen ist Daraufhin wird die Leistungsturbine wieder voll mit Antriebsgas beaufschlagt, um die Schiffsschraube in derer neuer Drehrichtung anzutreiben und Fahrt nach achteraus aufzunehmen.In a known method for reversing the direction of rotation of the type specified above (GB-Zeitschrift "Marine Engineer and Naval Architect", Nov. 1967, p. 482) is initially the supply of propulsion gas to the power turbine so throttled that the power turbine rotates idling becomes - for example when changing from driving ahead to driving astern - the forward clutch part the pneumatically operated slip clutch released and its reverse clutch part to engage During this time, the propeller and the screw-side part of the connected to it run Reversing gear up to the clutch due to the inertia of their rotating mass and due to the sustained forward movement of the ship in the original "windmill" moment acting on the propeller Direction of rotation continues, so that between the elements of the now in frictional engagement Reverse clutch part a Be bipf occurs This here The resulting frictional torque is still rotating in its normal direction of rotation while idling Power turbine caught. As a result, the propeller and the screw-side part of the reversing gear inherent inertial energy or the drive energy transferred to it in frictional heat implemented in the clutch until the slip in the clutch becomes zero, d. H. the propeller has come to a standstill The power turbine is then fully pressurized with drive gas again, to drive the propeller in the new direction of rotation and start moving astern.

Da das Massenträgheitsmoment der Schraube und des schraubenseitigen Teils des Reversiergetriebes sowie das »Windmühlen«-Moment der Schraube, die durch den Schlupf in der Rutschkupplung aufgezehrt werden müssen, beträchtlich sind, wird die Rutschkupplung beim Umsteuervorgang sehr hoch belastet. Sie muß daher, bezogen auf die hloOe Übertragung des Antriebsmoments von der Gasturbine zur Schiffsschraube, beträchtlich überdimensioniert werden, wodurch derSince the moment of inertia of the screw and the screw-side part of the reversing gear as well as the "windmill" moment of the screw, which is consumed by the slip in the slip clutch have to be, are considerable, the slip clutch is very heavily loaded during the reversing process. she must therefore, based on the high transmission of the drive torque from the gas turbine to the propeller, are considerably oversized, whereby the

eo Platzbedarf erhöht wird. Darüber hinaus unterliegt sie einem starken Verschleiß, der eine entsprechende Wartung bedingt, und die beim Schlupf auftretende starke Wärmeentwicklung erfordert u. U. eine zusätzliche Kühlung. Insgesamt stellt daher die Rutschkupplung einen zusätzlichen Aufwand und einen kritischen Teil des Schiffsantriebes dar.eo space requirement is increased. In addition, it is subject to heavy wear and tear, which requires appropriate maintenance conditional, and the strong heat development that occurs during hatching may require an additional one Cooling. Overall, therefore, the slip clutch is an additional expense and a critical part of the Ship propulsion.

Weiterhin ist ein Schiffsantrieb der im Oberbegriff des Anspruches 2 angegebenen Art bekannt (DE-PSFurthermore, a ship propulsion system of the type specified in the preamble of claim 2 is known (DE-PS

11 25 307), der eine Scheibenbremse zur Abbremsung der Schraube und ihrer Welle, der drehenden Masse des Reversiergetriebes und der Gasturbine beinhaltet Die Scheibenbremse wirkt direkt auf die Schraubenwelle und indirekt, nämlich über das bei der Einleitung einer Drehrichtungsumsteuerung noch eingekuppelte Reversiergetriebe. auf die Gasturbine. Eine der Gasturbine zusätzlich zugeordnete Haltebremse tritt ersi in Tätigkeit, wenn beim Umsteuervorgang alle rotierenden Teile durch die Scheibenbremse zum Stillstand gebracht sind, and dient allem dem Zweck, den Rotor der Gasturbine zum Zweck des Einkuppeins der Elemente der Formschlußkupplung festzuhalten. Die Haltebremse ist dementsprechend schwach ausgelegt und zum Abbremsen der Gasturbine nicht geeignet is11 25 307), which has a disc brake for braking the screw and its shaft, the rotating mass of the reversing gear and the gas turbine includes Die Disc brake acts directly on the screw shaft and indirectly, namely through the initiation of a Reversal of the direction of rotation still engaged reversing gear. on the gas turbine. One of the gas turbine The additionally assigned holding brake is activated when all rotating parts are reversed are brought to a standstill by the disc brake, and serves the main purpose of the rotor of the gas turbine to hold tight for the purpose of engaging the elements of the positive coupling. The holding brake is is accordingly poorly designed and not suitable for braking the gas turbine

Der Nachteil dieses bekannten Schiffsantriebes liegt ebenfalls darin, daß infolge der großen Momente, die beim Stillsetzen der rotierenden Teile des Schiffsantriebes aufgezehrt werden müssen, die Scheibenbremse außerordentlich kräftig und groß ausgelegt sein muß. Das erfordert nicht nur einen erheblichen Platziedarf, sondern hat auch hohe Belastungen in der Bremse zur Folge, so daß es notwendig ist diese regelmäßig zu warten und ggf. mit einer eigenen Kühlung auszustatten.The disadvantage of this known marine propulsion system is also in the fact that as a result of the large moments that occur when the rotating parts of the ship's drive are shut down must be consumed, the disc brake must be designed to be extremely powerful and large. That not only requires a considerable amount of space, but also results in high loads in the brake, so that it is necessary to maintain it regularly and, if necessary, to equip it with its own cooling system.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Umsteuerung der Drehrichtung der Schiffsschraubenwelle vorzuschlagen und einen hierfür geeigneten Schiffsantrieb so zu verbessern, daß auf überdimensionierte, verschleißanfällige und platzraubende Rutschkupplungen oder Bremsen und Abbremsung der Schraubenwelle und der damit verbundenen Drehmassen verzichtet werden kann und man mit einer verhältnismäßig kleinen Bremse auskommt, ohne daß jedoch das Umsteuerverhalten des Schiffsantriebes beeinträchtig! wird.The invention is therefore based on the object of providing a method for reversing the direction of rotation of the Propose propeller shaft and improve a suitable marine drive so that on oversized, wear-prone and space-consuming slipping clutches or braking and deceleration the screw shaft and the associated rotating masses can be dispensed with and one with a relatively small brake gets by without, however, affecting the reversing behavior of the ship's propulsion system! will.

Die verfahrensmäßige Lösung dieser Aufgabe ergib: sich aus dem Kennzeichen des Patentanspruches 1.The procedural solution to this problem results from the characterizing part of claim 1.

Dadurch, daß bei dem erfindungsgemäßen Umsteuerverfahren uie über die Kupplung mit der Schraube und dem schraubenseitigen Teil des Reversiergetriebes in Verbindung gebrachte Leistungsturbine entgegen ihrer normalen, durch die Stellung der Turbinenschaufeln festgelegten Drehrichtung in Drehung versetzt wird, wird das hierfür notwendige Beschleunigungsmoment den noch in der ursprünglichen Drenrichtung umlaufenden Teilen entzogen und dadurch deren Abbremsung eingeleitet. Die vollständige Abbremsung erfolgt jedoch »pneumatisch«, d. h durch die Strömungsarbeit des Antriebsgases in der Beschaufelung der Leistungsturbine, die entgegen ihrer normalen Laufrichtung umläuft. Die so ist Leistungsturbine wird somit schon zu einem Zeitpunkt mil Antriebsgas wieder beaufschlagt, zu dem die Schiffsschraube sich noch in der ursprünglichen Drehrichtung dreht. Das hat zur Folge, daß die Schiffsschraube unmittelbar nach ihrem Stillstand praktisch übergangslos in der neuen Drehrichtung beschleunigt wird. Da die wesentlichen Drehmassen, nänlich diejenigen der Schiffsschraube und des schraubenseitigen Teils des Reversiergetriebes, durch die Beschleunigung des Leistungsturbinenrotors und durch Strömungsarbeit in der Leistungsturbine zum Stillstand abgebremst werden, kann auf großdimensionierte Rutschkupplungen oder Bremsen verzichtet werden.The fact that in the reversing method according to the invention uie via the coupling with the screw and the screw-side part of the reversing gear in Connection brought power turbine contrary to its normal, through the position of the turbine blades the specified direction of rotation is set in rotation, the acceleration torque required for this those still circulating in the original direction of the drench Parts withdrawn and thereby initiated their braking. However, the complete braking takes place "Pneumatic", i.e. h by the flow work of the drive gas in the blades of the power turbine, which rotates against its normal direction of travel. The power turbine is thus already at a point in time With the propulsion gas applied again, the propeller is still in the original direction of rotation turns. The consequence of this is that the propeller has practically no transition immediately after it has come to a standstill is accelerated in the new direction of rotation. As the main rotating masses, namely those the propeller and the screw-side part of the reversing gear, due to the acceleration of the power turbine rotor and braked to a standstill by flow work in the power turbine, large-sized slipping clutches or brakes can be dispensed with.

Die vorrichtuiigrmäßige Lösung der gestellten Auf· gäbe ergibt sich, ausgehend von dem eingangs genannten Schiffsantrieb, aus dem Kennzeichen des Patentanspruches 2.
Da die bei dem erfindungsgemäßsn Schiffsantrieb vorgesehene Bremse lediglich den Rotor der Leistungsturbine und den mit diesem Rotor verbundenen turbinenseitigen Teil des Reversiergetriebes abbremsen muß, die Trägheitsmasse dieser Teile im Vergleich zu den Trägheitsmassen der Schraube und des schraubenseitigen Teüs des Reversiergetriebes aber verhältnismäßig gering ist kann die Bremse klein und daher platzsparend ausgelegt werden.The device-related solution to the problem arises, based on the marine propulsion mentioned at the beginning, from the characterizing part of claim 2.
Since the brake provided in the ship propulsion system according to the invention only has to brake the rotor of the power turbine and the turbine-side part of the reversing gear connected to this rotor, the inertial mass of these parts compared to the inertial masses of the screw and the screw-side part of the reversing gear can, however, be relatively small designed to be small and therefore space-saving.

Nach einer vorteilhaften weiteren Ausgestaltung weist der erfindungsgemäße Schiffsantrieb als Reversiergetriebe ein Planetengetriebe gemäß Anspruchs auf, mit dem es möglich ist die mit dem Leistungsturbinenrotor verbundenen umlaufenden Drehmassen möglichst klein zu halten.According to an advantageous further embodiment, the ship drive according to the invention has a reversing gear a planetary gear according to claim, with which it is possible with the power turbine rotor to keep associated rotating rotating masses as small as possible.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert In den Zeichnungen zeigtEmbodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings shows

F i g. 1 schematisch einen erfindungsgemäßen Schiffsantrieb mit einer Gasturbine und .Inem Reversiergetriebe; F i g. 1 schematically shows a ship propulsion system according to the invention with a gas turbine and .Inem reversing gear;

F i g. 2 bis 5 schematisch Stellungen und Drehrichtungen der Teile des Schiffsantriebes während der verschiedenen Phasen des Umsteuervorganges;F i g. 2 to 5 schematically positions and directions of rotation of the parts of the ship's propulsion system during the various Phases of the reversal process;

F i f. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schiffsantriebes; Fig. 6 shows a further embodiment of a ship propulsion system according to the invention;

F i g. 7 einen Schnitt durch einen Teil des Düsen- und Schaufelsystems der Leistungsturbine;F i g. 7 shows a section through part of the nozzle and blade system of the power turbine;

F i g. 8 stark schematisiert die Ausbildung eines umsteuerbaren Planetengetriebes; undF i g. 8 is a highly schematic illustration of the design of a reversible planetary gear; and

F i g. 9 ein Detail der Kupplungselemente einer weiteren Ausführungsform des Reversiergetriebes.F i g. 9 shows a detail of the coupling elements of a further embodiment of the reversing gear.

Der in F i g. 1 dargestellte Schiffsantrieb weist einen Gaserzeuger mit einem Kompressor 10, einer Brennkammer 1 i und einer Gaserzeugerturbine 12 auf. Die Brennkammer 11 ist mit einem Brenner t3 ausgerüstet der Einrichtungen 14 zur Steuerung der Erzeugung von Antriebsgas für die Leistungsturbine 15 aufweist Die Leistungsturbine ist einstufig gezeigt, jedoch können in Abhängigkeit von der zu erzeugenden Leistung und anderen Gegebenheiten mehrere Leistungsstufen vorgesehen sein; ebenso können mehrere Gaserzeuger vorhanden sein.The in F i g. The ship propulsion system shown in FIG. 1 has a gas generator with a compressor 10, a combustion chamber 1 i and a gas generator turbine 12. The combustion chamber 11 is equipped with a burner t3 of the devices 14 for controlling the generation of drive gas for the power turbine 15 comprises Power turbine is shown as a single stage, however, depending on the power to be generated and others Several performance levels may be provided; several gas generators can also be present be.

Der Turbinenläufer der Leistungsturbine 15 läuft in Lagern 16, die im Gegensatz zu der bei Gasturbinen üblichen Auslegung in einer Weise angeordnet sind, daß eine Drehung des Turbinenläufers in beiden Richtungen möglich ist. Die Leistungsturbine 15 ist mittels eines Reversiergetriebes mit einer Schraubenwelle 17 verbunden, an deren Ende eine Schiffsschraube 18 montiertThe turbine rotor of the power turbine 15 runs in bearings 16, which, in contrast to that in gas turbines conventional design are arranged in a way that a rotation of the turbine rotor in both directions is possible. The power turbine 15 is connected to a screw shaft 17 by means of a reversing gear, at the end of the propeller 18 is mounted

Ein großes Getrieberad 19 ist an dem vorderen Ende der Schraubenwelle 17 befestigt mit dem zwei Zahnräder 20 und 21 kämmen, wobei die beiden Zahnräder 20 und 21 jeweils mi: einer Hälfte 44 bzw. 2J dner Kupplung verbunden sind. Die anderen beiden Hälften 24 ur.d 25 der Kupplung sind mit zwei Zwischenzahnrädern 26 und 27 verbunden, deren ersteres 26 ebenso wie die zugehörige Hälfie 24 der Kupplung auf der Abtriebswelle 28 der Leistungsturbine 15 montiert ist. Am vorderen Ende der Turbinenwelle 28 ist eine Bremse 29 befestigt. A large gear 19 is attached to the front end of the screw shaft 17 with the two gears 20 and 21 mesh, the two gears 20 and 21 each having: one half 44 and one half of the clutch are connected. The other two halves 24 and 25 of the coupling have two intermediate gear wheels 26 and 27, the former 26 of which, like the associated half 24 of the coupling, is mounted on the output shaft 28 of the power turbine 15. At the front A brake 29 is attached to the end of the turbine shaft 28.

Die Kupplungshälften 24 und 22 arbeiten in einer Drehrichtung der Schraubenwelle zusammen, während die Kupplungshälften 25 und 23 in der anderen Drehrichtung zusammenwirken. Beide Kupplungen können gleichzeitig ausgekuppelt werden, wodurch der Turbinenteil des Antriebes völlig von der Schraubenwelle 17 getrennt wird.The coupling halves 24 and 22 work together in a direction of rotation of the screw shaft while the coupling halves 25 and 23 cooperate in the other direction of rotation. Both clutches can are disengaged at the same time, whereby the turbine part of the drive completely from the screw shaft 17 is separated.

In F i g. 1 ist der Eingriff der Kupplungshälften 24 und 22 gezeigt, was bedeutet, daß die Elemente 26,24,22,20, 21 und 23 sich in der gleichen Richtung drehen, während die Elemente 27 und 25 in entgegengesetzter Richtung umlaufen. Die Kupplungshälften 25 und 23 rotieren ent- s gegengesetzt zueinander.In Fig. 1 is the engagement of the coupling halves 24 and 22, which means that the elements 26,24,22,20, 21 and 23 rotate in the same direction, while elements 27 and 25 rotate in opposite directions circulate. The coupling halves 25 and 23 rotate in opposite directions to one another.

Die hauptsächlichen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Drehrichtungsumkehr sind in den F i g. 2 bis 5 schematisch erläutert. Zuerst wird die Zufuhr von Antriebsgas zu der Leistungsturbine 25 unterbrochen to oder vermindert und hierauf die Kupplung 24/22 ausgerückt Die Bewegung des Schiffes durch das Wasser wird sich fortsetzen, so daß die Schraube 18 als Wasserturbine wirkt, welche die Schraubenwelle 17 und den mit ihr mechanisch verbundenen Teil des Reversierge- ts triebes in der gleichen Richtung wie vorher antreibt. Auch die Leistungsturbine 15 und die mit ihr mechanisch verbundenen Teile des Getriebes werden sich weiter in der gleichen Richtung wie vorher drehen; es wird ihnen jedoch keine oder nur eine vernachlässigbar kleine Energiemenge zugeführt, so daß die Geschwindigkeit rasch abnimmtThe main steps of the method according to the invention for reversing the direction of rotation are shown in FIGS. 2 to 5 explained schematically. First, the supply of drive gas to the power turbine 25 is interrupted or reduced and then the clutch 24/22 disengaged The movement of the ship through the water will continue so that the screw 18 acts as a water turbine, which the screw shaft 17 and the with it mechanically connected part of the reversing gear drives in the same direction as before. The power turbine 15 and the parts of the transmission mechanically connected to it will also continue to develop turn in the same direction as before; however, it will not give them any or only a negligibly small one Amount of energy supplied so that the speed decreases rapidly

Wie F i g. 3 zeigt, wird dann die Bremse 29 in Wirkstellung und dadurch der Turbinenrotor völlig oder nahezu vollständig zum Stillstand gebracht 2sLike F i g. 3 shows, the brake 29 is then in the operative position and thereby the turbine rotor is completely or almost completely brought to a standstill for 2s

Nun ist es, wie F i g. 4 zeigt, möglich, die Kupplung 25/23 allmählich zum Eingriff zu bringen. Das Schraubenwellensystem dreht sich immer noch in der ursprünglichen Richtung und ein Einrücken der zweiten Kupplung 25/23 bewirkt, daß der turbinenseitige Teil des Getriebes »rückwärts« in Drehung versetzt wird. Hierdurch wirkt ein Moment auf die Schraubenwelle 17, das die Drehgeschwindigkeit reduziert.Now it is how F i g. 4 shows, possible, the clutch 25/23 gradually to be brought into engagement. The screw shaft system still spins in the original direction and an indentation of the second Clutch 25/23 causes the turbine-side part of the transmission to rotate "backwards". As a result, a moment acts on the screw shaft 17, which reduces the rotational speed.

Sobald die zweite Kupplung 25/23 völlig eingerückt ist, wird der Leistungsturbine 15, die sich zu dieser Zeit entgegen ihrer normalen Arbeitsrichtung dreht, wieder Äntriebsgas zugeführt Die wirkung des Antriebsgases auf die Schaufeln des Turbinenläufers wird zuerst zu einer vollständigen Abbremsung des nun in Verbindung stehenden Systems von der Leistungsturbine 15 bis zur Schraube 18 führen und schließlich bewirken, daß sich dieses System in der neuen (entgegengesetzten) Drehrichtung drehtAs soon as the second clutch 25/23 is fully engaged, the power turbine 15, which is at this time rotates against its normal working direction, propulsion gas is supplied again The effect of the propulsion gas on the blades of the turbine rotor is first connected to a complete deceleration of the now standing system lead from the power turbine 15 to the screw 18 and finally cause that this system rotates in the new (opposite) direction of rotation

Die Abbremsung des turbinenseitigen Teiles durch die Bremse 29 unabhängig von der Schraubenweile 17 wird dadurch erleichtert, daß dessen Drehmasse wesentlich geringer ist als die des schraubenseitigen Teiles. Selbst wenn die Leistungsturbine 15 mit wesentlich höherer Geschwindigkeit als die Schraubenwelle 17 rotiert, so sind doch das Gewicht und die Größe der ihr zugeordneten Teile merklich geringer als von den der Schraube 18 zugeordneten Teilen.The braking of the turbine-side part by the brake 29 is independent of the screw shaft 17 is facilitated by the fact that its rotating mass is essential is less than that of the screw-side part. Even if the power turbine 15 is much higher Speed as the screw shaft 17 rotates, it is the weight and size of it associated parts noticeably less than of the parts associated with the screw 18.

Der in F i g. 6 dargestellte Antrieb weist die gleichen Grundelemenie auf wie der nach F ΐ g. 1, wobei entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind Es sind also auch hier der Kompressor 10, die Verbrennungskammer 11 und die Kompressorturbine 12, sowie der Brenner 13 und seine Steuerelemente zur Bildung eines Gaserzeugers vorhanden. Die Leistungsturbine 15 ist mit der Schraubenwelle 17 mittels eines reversiblen Planetengetriebes 30 verbunden, welches nachstehend genauer in Verbindung mit F i g. 8 erläutert ist Ein Startermotor für den Gaserzeuger ist mit 31 bezeichnetThe in F i g. The drive shown in FIG. 6 has the same basic elements as that according to FIG. 1, with corresponding Parts are provided with the same reference numerals. So here, too, there is the compressor 10, the combustion chamber 11 and the compressor turbine 12, as well as the burner 13 and its controls for Formation of a gas generator present. The power turbine 15 is connected to the screw shaft 17 by means of a reversible planetary gear 30 connected, which will be described in more detail below in connection with F i g. 8 explained A starter motor for the gas generator is denoted by 31

Die Abbremsung der Leistungsturbine 15 wird bei diesem Ausführungsbeispiel teilweise mittels einer hydraulischen Einrichtung zustande gebracht, welche eine Maschine 32 des Taumelscheibentyps aufweist, die entweder als Pumpe oder als Motor arbeiten kann und von der Leistungsturbine über einen Zahnradtrieb 33 angetrieben wird. Die Neigung der Taumelscheibe wird mittels einer Einrichtung 34 bestimmt. Die hydraulische Maschine 32 ist mit einem Behälter 35 für Hydraulikflüssigkeit sowie mit einem Druckspeicherbehälter 36 verbunden. The braking of the power turbine 15 in this embodiment is partially by means of a hydraulic Established device comprising a swash plate type machine 32 which either can work as a pump or as a motor and driven by the power turbine via a gear drive 33 will. The inclination of the swash plate is determined by means of a device 34. The hydraulic Machine 32 is connected to a container 35 for hydraulic fluid and to a pressure storage container 36.

Die hydraulische Maschine 32 wird normalerweise in einer neutralen Stellung gehalten, in der sie keine Leistung aufbringt und sehr wenig Energie verbraucht. Bedarf man grundsätzlich innerhalb des Antriebes eines hydraulischen Druckmittels, kann die Maschine natürlich zur Abgabe eines solchen Druckmittels verwendet werden. Im vorliegenden Falle soll jedoch nur ihre Bremswirkung auf die Leistungsturbine 15 behandelt werden.The hydraulic machine 32 is normally held in a neutral position in which it has no power and uses very little energy. You basically need one within the drive hydraulic pressure medium, the machine can of course be used to deliver such a pressure medium will. In the present case, however, only its braking effect on the power turbine 15 is to be dealt with will.

Während des Umsteuervorganges und entsprechend dem in Fig.3 dargestellten Schritt wird die Taumelscheibe der Maschine 32 in eine Stellung gebracht, in der die Maschine 32 als Pumpe arbeitet. In diesem Falle wird Druckmittel aus dem Behälter 32 abgezogen und in den Speicherbehälter 36 gedrückt. Der Bremseffekt der Maschine 32 hört auf, wenn der Gegendruck im Speicherbehälter 36 eine bestimmte Höhe erreicht, die bis zu einem gewissen Maße von der Kapazität des Behälters 36 bestimmt wird. Wie aus der folgenden Beschreibung des Revrsiergetriebes 30 hervorgeht, ist auch durch dieses ein gewisser Bremseffekt erzielbar. Das in dem Behälter 36 gespeicherte Druckmittel kann später dazu verwendet werden, die Rotation der Leistungsturbine 15 zu unterstützen. In diesem Falle wird die Taumelscheibe der Maschine 32 in eine Stellung gebracht, in der die Maschine 32 als Motor wirkt.During the reversal process and in accordance with the step shown in FIG the machine 32 is brought into a position in which the machine 32 operates as a pump. In this case pressure medium is withdrawn from the container 32 and pressed into the storage container 36. The braking effect of the Machine 32 stops when the back pressure in storage tank 36 reaches a certain level, up to is determined to some extent by the capacity of the container 36. As from the description below of the reverse gear 30 is evident, a certain braking effect can also be achieved by this. That in that Container 36 stored pressure medium can later be used to the rotation of the power turbine 15 support. In this case, the swash plate of the machine 32 is brought into a position in which the machine 32 acts as a motor.

Dies kann kurz vor dem in F i g. 4 erläuterter* Schritt erfolgen, d. h. kurz oder gerade vor dem Zeitpunkt, zu dem die Leistungsturbine 15 zum Stillstand gebracht wird, um sie in ihre Rückwärtsdrehung zu versetzen, bevor die Kupplung 25/23 eingerückt wird. Wenn beide Kupplungshälften in der gleichen Richtung, wenn auch mit unterschiedlicher Geschwindigkeit, rotieren, wird der sich ergebende Ruck geringer sein als dann, wenn ein Teil stillsteht Der Motor 32 kann jedoch auch erst dann eingeschaltet werden, wenn die Kupplung völlig eingerückt ist, um die Leistungsturbine bei der Abbremsung der Schraubenwelle 17 zu unterstützen.This can be done shortly before the in FIG. 4 explained * step take place, d. H. shortly or just before the point in time at which the power turbine 15 is brought to a standstill to set it in its reverse rotation before clutch 25/23 is engaged. If both Coupling halves will rotate in the same direction, albeit at different speeds the resulting jolt be less than when a part is at a standstill. The motor 32 can, however, also first then turned on when the clutch is fully engaged to the power turbine during deceleration the screw shaft 17 to support.

Bestimmte Typen von Gasgeneratoren können nicht vollständig abgeschaltet werden, sondern müssen weiterhin eine gewisse Gasmenge erzeugen. Um zu verhindern, daß dann Antriebsgas der Leistungsturbine 15 während des Bremsschrittes zugeführt wird, ist eu. Abzweig- bzw. Belüftungsventil 37 vorgesehen, mit dessen Hilfe jede gewünschte Menge von Antriebsgas in einem Bypass an der Leistungsturbine 15 vorbeigeführt werden kann.Certain types of gas generators cannot be switched off completely, but must continue to generate a certain amount of gas. In order to prevent drive gas from then being supplied to the power turbine 15 during the braking step, eu. Branch or ventilation valve 37 is provided, with the aid of which any desired amount of drive gas can be guided past the power turbine 15 in a bypass.

Der Umstand, daß die Leistungsturbine 15 für einen kurzen Augenblick »rückwärts« gedreht wird, steigert ihre Bremswirkung beachtlich, wie sich aus F i g. 7 ergibt Die Eintrittsleitschaufeln sind in Fig.7 mit 38 bezeichnet, während die Turbinenlaufschaufeln mit 39 benannt sind.The fact that the power turbine 15 is rotated "backwards" for a brief moment increases their braking effect is considerable, as can be seen from FIG. 7 results The inlet guide vanes are denoted by 38 in FIG. 7, while the turbine blades are named 39.

Die absolute Eintrittsgeschwindigkeit des Antriebsgases ist mit a, die Relativgeschwindigkeit des Läufers mit u bezeichnet Dies bedeutet, daß die Relativgeschwindigkeit des m die Laufschaufeln eintretenden Gases den Wert b hat. Wird der Läufer »rückwärts« mit etwa der gleichen Geschwindigkeit gedreht so entsprechen Relativgeschwindfgkeit und Richtung des Gases einem Vektor c, d.h. etwa dem 2fachen Wert von a.The absolute entry velocity of the drive gas is denoted by a, the relative velocity of the rotor is denoted by u . This means that the relative velocity of the gas entering the rotor blades has the value b . If the rotor is turned "backwards" at roughly the same speed, the relative speed and direction of the gas correspond to a vector c, ie roughly twice the value of a.

Wenn der Gaserzeuger mit voller Ausgangsleistung arbeitet und indem er Zustrom von Gas zur Leistungsturbine 15 mittels des Abzweigventiles 37 gesteuert wird, kann die Bremswirkung in kurzer Zeit von dem Wert Null auf den Maximalwert gesteigert werden.When the gas generator is operating at full output and by allowing flow of gas to the power turbine 15 is controlled by means of the branch valve 37, the braking effect can in a short time from the value Zero can be increased to the maximum value.

Als Getriebe kann jedes reversible Untersetzungsgetriel?*- verwendet werden. Für große Ausgangsleistung hat sicli ein Planetengetriebe als sehr nützlich erwiesen, da es ein hohes Untersetzungsverhältnis bei verhältnismäßig geringem Raumbedarf bietet. Solch ein Getriebe ist schematisch in F i g. 8 gezeigt. Ein erstes Sonnenrad 40 ist auf der Turbinenwelle 28 montiert, auf der ein erster Planetenradträger 41 drehbar gelagert ist. Der Planetenradträger 41 trägt einen ersten Satz von Planetenrädern 42. die mit dem Sonnenrad 40 kämmen.Any reversible reduction gear? * - be used. For large output power, a planetary gear has proven to be very useful, because it offers a high reduction ratio with relatively little space requirements. Such a transmission is schematically in FIG. 8 shown. A first sun gear 40 is mounted on the turbine shaft 28 on which a first planet carrier 41 is rotatably mounted. The planet gear carrier 41 carries a first set of planet gears 42. which mesh with the sun gear 40.

Ein Rad 43 ist drehbar auf der Schraubenwelle 17 gelagert, an deren Ende ein zweiter Planetenradträger 44 befestigt ist Das Rad 43 ist mit einem äußeren Zahnring 45 versehen, der als Sonnenrad für einen zweiten Satz von Planetenrädern 46 dient, die von dem zweiten Planetenradträger 44 getragen sind, sowie mit einem Hohlrad 47, das mit dem ersten Satz von Planetenrädern 42 zusammenwirkt. Ein Hohlrad 48 mit einem Innenzahnkranz 49 zur Zusammenwirkung mit dem zweiten Satz von Planetenrädern 46 wird von dem ersten Planetenradträger 41 durch die Wellen der ersten Planetenräder 42 gehalten.A wheel 43 is rotatably mounted on the screw shaft 17, at the end of which a second planet carrier 44 is attached The wheel 43 is with an outer toothed ring 45 provided, which serves as a sun gear for a second set of planet gears 46, which of the second Planetary gear carriers 44 are carried, as well as with a ring gear 47, which is connected to the first set of planetary gears 42 cooperates. A ring gear 48 with an internal ring gear 49 for cooperation with the second Set of planet gears 46 is supported by the first planet carrier 41 through the shafts of the first planet gears 42 held.

Der Planetenradträger 41 und das Rad 43 können mit Hilfe von Bremseinrichtungen 50 bzw. 51 stationär gehalt „n werden. Die Bremseinrichtungen SO, 51 können von beliebiger Art sein. Wenn beide Bremseinrichtungen 50, 51 gelöst sind, fehlt es an jeder drehmomentübertragenden Verbindung zwischen der Leistungsturbine 15 und der Schraubenwelle 17.The planetary gear carrier 41 and the wheel 43 can be held stationary with the aid of braking devices 50 and 51, respectively "N will. The braking devices SO, 51 can be of any type. If both braking devices 50, 51 are solved, there is no torque-transmitting connection between the power turbine 15 and the screw shaft 17.

Das Getriebe nach F i g. 8 funktioniert folgendermaßen: The transmission according to FIG. 8 works like this:

Es sei zuerst angenommen, daß der Planetenradträger 41 verriegelt ist. Die Drehung des Sonnenrades 40 wird dann mittels der ersten Planetenräder 42 auf das Rad 43 über dessen Hohlrad 47 übertragen. Die Drehung des Rades 43 wird auf die Schraubenwelle 17 über das Sonnenrad 45, die zweiten Planetenräder 46 und den zweiten Planetenradträger 44 übertragen, wobei das Hohlrad 48 durch den ersten Planetenradträger 41 stationär gehalten wird.It is first assumed that the planet carrier 41 is locked. The rotation of the sun gear 40 is then transmitted by means of the first planetary gears 42 to the gear 43 via its ring gear 47. The rotation of the wheel 43 is on the screw shaft 17 via the sun gear 45, the second planetary gears 46 and the second planetary gear carrier 44, the ring gear 48 being stationary by the first planetary gear carrier 41 is held.

Wenn stattdessen das Rad 43 verriegelt ist, wird das Moment von dem ersten Sonnenrad 45 über die ersten Planetenräder 42 auf das Hohlrad 48, 49 übertragen, wobei das Hohlrad 47 stationär ist. Das Hohlrad 48,49 wirkt direkt mit dem zweiten Satz von Planetenrädern 46 zusammen; da auch das Sonnenrad 45 stationär ist, wird das Drehmoment auf den zweiten Planetenträger 44 übertragen.If instead the gear 43 is locked, the torque from the first sun gear 45 becomes over the first Planet gears 42 are transmitted to the ring gear 48, 49, the ring gear 47 being stationary. The ring gear 48.49 cooperates directly with the second set of planet gears 46; since the sun gear 45 is also stationary, the torque is transmitted to the second planet carrier 44.

Ein Reversiergetriebe des oben beschriebenen Typs hat bemerkenswerte Vorteile bezüglich des Raumbedarfes. Hinsichtlich der Bremseigenschaften ist es, wie oben erwähnt, wichtig, daß der turbinenseitige Teil des Getriebes so klein wie möglich ist Falls dieser Punkt von noch größerer Wichtigkeit sein sollte, kann ein Getriebe nach F i g. 9 verwendet werden.A reversing gear of the type described above has remarkable advantages in terms of space requirements. With regard to the braking properties, as mentioned above, it is important that the turbine-side part of the Gearbox is as small as possible If this point is even more important, a gearbox can be used according to FIG. 9 can be used.

Dieses Getriebe gehört grundsätzlich zum gleichen "Typ wie das der Fig. 1, d.h. es ist ein großes Rad 55 vorgesehen, welches an dem Ende der Schraubenwelle 17 befestigt ist, und es besitzt weiter zwei Zahnräder 56 und 57, die an dem großen Rad 55 angreifen. Zwei miteinander kämmende Getrieberäder 58 und 59 sind auf der Seite des großen Rades 55 vorgesehen, die von der Leistunesturbine 15 entfernt istThis transmission is basically of the same "type" as that of FIG. 1, i.e. it is a large wheel 55 which is fixed to the end of the screw shaft 17, and it further has two gears 56 and 57, which engage the large wheel 55. Two meshing gears 58 and 59 are on the side of the large wheel 55 that is remote from the power turbine 15 is provided

Das Getrieberad 59 ist direkt mit dem Zahnrad 57 verbunden, während keine direkte mechanische Verbindung zwischen dem Getrieberad 58 und dem Zahnrad 56 besteht.The gear 59 is directly connected to the gear 57, while no direct mechanical connection exists between the gear wheel 58 and the gear wheel 56.

Die Turbinenwelle 28 ist mit einer Bremse 29 versehen und setzt sich in einer Hohlwelle 60 fort, die das Zahnrad 56 und das Getrieberad 58 durchsetzt. Zwischen den zuletzt erwähnten Elementen ist eine Kupplung 61 grundsätzlich beliebiger, an sich bekannter Ausbildung vorgesehen, die mit einer Steuereinrichtung 62 in einer neutralen Stellung gehalten werden kann, in der keines der Elemente 56,58 im Eingriff steht oder aber in Stellungen, in denen die Hohlwelle mit einem der Elemente 56, 58 verbunden ist. Die bei voller Ausrückung der Kupplung 61 mit der Leistungsturbine 15 rotierenden Teile sind aber klein und das Getriebe nach F i g. 9 arbeitet in der gleichen grundsätzlichen Weise wie das Getriebe welches in Zusammenhang mit F i g. 1 beschrieben wurde.The turbine shaft 28 is provided with a brake 29 and continues in a hollow shaft 60, which the Gear 56 and gear 58 penetrated. Between the last mentioned elements is a clutch 61 basically any design known per se, which is provided with a control device 62 can be held in a neutral position in which none of the elements 56,58 is engaged or in Positions in which the hollow shaft is connected to one of the elements 56, 58. The ones with full disengagement the coupling 61 with the power turbine 15 rotating parts are small and the transmission according to FIG. 9 works in the same basic way as the transmission which was used in connection with FIG. 1 described became.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Procedure for controlling the direction of rotation Propeller of a ship propulsion system with a gas turbine consisting of a power turbine and a gas generator, a reversing gear and a switchable clutch, in which the supply of drive gas throttled to the power turbine, the drive connection between the power turbine and reversing gear released and established the drive connection corresponding to the new direction of rotation of the screw the screw and the screw-side part of the Reversing gear continue to run in the original direction of rotation and in which the screw and the The screw-side part of the reversing gear is braked to a standstill by the power turbine and driven by applying drive gas to the power turbine in the new direction of rotation are, characterized in that the power turbine (15) and the up to the clutch extending turbine-side part (24, 25, 26, 27, 28; 60) of the reversing gear braked to a standstill that after the production of the drive connection corresponding to the new direction of rotation the power turbine and the turbine-side part of the reversing gear through the still in the original direction of rotation continued screw (18) and the screw-side part (17,19, 20,21,22, 23; 55,57,58, 59) of the reversing gear against their normal direction of rotation in rotation are offset and that the power turb.ne, the reversing gear, by re-supplied drive gas and the screw is first braked to a standstill and then in the intended direction of rotation are driven.

2. Ship propulsion for performing the method according to claim 1, with a power turbine and Gas generator existing gas turbine, a reversing gear and a switchable clutch that of the rotor of the power turbine and the turbine-side located between the rotor and the clutch Part of the reversing gear together have a lower rotating mass than that between the Coupling and the screw located screw-side part of the reversing gear and the screw, and with a mechanical brake for braking the power turbine, characterized in that that the brake (29,32) exclusively of the power turbine (15) and the turbine-side part (24 to 28; 60) of the reversing gear is assigned.

3. Ship drive according to claim 2, characterized in that the reversing gear is a planetary gear (30) which is a first sun gear (40) connected to the power turbine (15) second sun gear (45), a first planet carrier (41) with planet gears (42), a second, with the screw shaft (17) connected planetary gear carrier (44) with planetary gears (46), one with the Planet gears (42) of the first planet carrier (41) meshing with the first ring gear (47) and with the Has planetary gears (46) of the second planetary gear carrier (44) meshing second ring gear (49), wherein the first planet carrier (41) with the second ring gear (49) and the second sun gear (45) with the first ring gear (47) are rotatably connected, and that to determine the direction of rotation of the first Planet carrier (41) has a first brake (50) acting on it and for determining the direction of rotation of the first ring gear (47) and the associated second sun gear (45) one on this acting second brake (51) is provided (Fig. 8).