DE2708556B2

DE2708556B2 - Hubkolben-Brennkraftmaschine als Schiff an trieb

Info

Publication number: DE2708556B2
Application number: DE2708556A
Authority: DE
Inventors: Munetsugu Fukagawa; Kiyoshi Kato; Takeyasu Matsui; Takeshi Miki; Kenjiro Nabeshima; Isamu Nishijima; Kazuo Nishimura; Hiroshi Nomura; Susumu Sato; Yukio Tomita; Takayuki Wakabayashi; Masuichi Yasuda
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 1976-03-02
Filing date: 1977-02-28
Publication date: 1981-02-26
Also published as: YU35177A; PL116388B1; FR2343126A1; DK145431C; CH618773A5; NL7702151A; DE2708556C3; DE2708556A1; ES456383A1; DK145431B; DK79277A; FI66238C; BR7701254A; SE7702190L; GR66788B; NO149558B; YU39379B; FR2343126B1; SE426860B; IT1086770B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine luftverdichtende Hubkolben-Brennkraftmaschine als Schiffantrieb mit zwei jeweils mehrere Zylinder aufweisenden Maschineneinheiten, deren Kurbelwellen mit einem gemeinsamen Getriebe verbunden sind, das nur eine Ausgangswelle hat.

Eine derartige Maschine ist beispielsweise in der FR-PS 21 51 163 beschrieben.

Um die Ladekapazität und die Wirtschaftlichkeit von Schiffen zu erhöhen, ist es wünschenswert, den Gewichts- und Raumanteil von Motoren möglichst klein zu halten. Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Hubkolben-Brennkraftmaschine eingangs genannter Art das Gewicht und die Ausmaße weitestgehend zu verringern.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß jeder Maschineneinheit nur eine Kurbelwelle zugeordnet ist, die Zylinder aufrechtstehend nur mit ihrem Unterteil in einer einstückigen Grundplatte integriert sind, die Oberteile der beiden Maschineneinheiten lediglich zur Begrenzung von Relativbewegungen miteinander und beiden Maschineneinheiten gemeinsame Teile, wie z. B. Spülleitung und/oder Auspuffleitung mit mindestens einer Maschineneinheit flexibel und stoßdämpfend

verbunden sind.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Zylinder wird nicht nur eine Verringerung des Platzbedarfs, sondern auch des Gewichtes geschaffen, was eine s erhöhte Wirtschaftlichkeit des Schiffsbetriebes mit sich bringt, da naturgemäß ein größeres Gewicht auch einen höheren Kraftstoffbedarf bedingt Gewicht wird dadurch gespart daß das Material, mit dem die Zylinder in der Motoreinheit fixiert werden, verringert wird. Die ίο Zylinder sind nunmehr lediglich an ihrer Unterseite auf einer gemeinsamen Grundplatte befestigt während sie sonst aufrecht stehen und an ihrer Oberseite nur mit lediglich dem unerläßlichen Mindestmaß an zur Begrenzung der Relativbewegung erforderlichen Verbindungsmitteln zusammengehalten sind. Diese Verbindungsmittel können beispielsweise Stahldrähte aus Klavierdraht oder Abstandsstangen sein, die eine Bewegung der Zylinder voneinander weg verhindern, während sie eine Bewegung aufeinander zu in begrenztem Umfange durchaus ermöglichen. Derartige Stangen oder gar nur Drähte sind natürlich außerordentlich leichtgewichitig und wiegen sehr viel weniger als ein Gesamtgehäuse, das die Zylinder umgeben würde.

Verteilhafte weitere Ausbildungen der erfindungsgemäßen Hubkolben-Brennkraftmaschine sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Vorderansicht der Brennkraftmaschine,

Fig.2 eine Seitenansicht der Brennkraftmaschine gemäß F ig. 1,

Fig.3 eine Aufsicht auf die Brennkraftmaschine gemäß den F i g. 1 und 2,

Fig.4 eine teilweise geschnittene, vergrößerte Vorderansicht durch die Brennkraftmaschine gemäß der Fig. 1 bis3,

Fig.5 eine teilweise geschnittene, vergrößerte Vorderansicht einer weiteren Ausführungsform der Brennkraftmaschine,

Fig.6 ein vergrößertes Schnittbild durch einen Teilbereich der Brennkraftmaschine nach F i g. 5,

F i g. 7 ein vergrößertes Schnittbild durch einen Teilbereich der Brennkraftmaschine gemäß F i g. 5 mit einer abgewandelten Ausbildung,

F i g. 8 eine schematische Seitenansicht des Heckabschnitts eines Motorschiffes, und

Fi g. 9 eine schematische Aufsicht auf den Heckabschnitt des Schiffes nach F ig. 8.

Die in den F i g. 1 bis 4 dargestellte Hubkolben-Brennkraftmaschine als Schiffantrieb besitzt eine linke und eine rechte Maschineneinheit A bzw. B mit jeweils mehreren Zylindern 1. Die Unterteile der beiden Maschineneinheiten A und B sind in einer gemeinsamen Grundplatte 3 integriert, während die Oberteile mit getrennten Tragständern 2 versehen sind.

In F i g. 4 ist ein Ausführungsbeispiel für die interne Konstruktion der einzelnen Maschineneinheiten A und B wiedergegeben. Bei dieser Ausführungsform sind die Kolben U jeweils in einer im stehenden Zylinder 1 angeordneten Zylinderbüchse 12 senkrecht verschiebbar geführt. Die mit dem Kolben 11 verbundene Kolbenstange 13 erstreckt sich durch eine in der Trennwand 16 zwischen dem Unterteil des Zylindermantels 14 und dem Kurbelgehäuse 15 angeordneten Stopfbüchse 17 senkrecht nach unten und ist in dieser luftdicht aufwärts und abwärts beweglich geführt. Jede

Kolbenstange 13 trägt an ihrem unteren Ende einen Kreuzkopfzapfen 18, an welchem mittels eines Lagers das obere Ende einer Pleuelstange 19 schwenkbar angelenkt ist Das untere Ende der Pleuelstange 19 ist auf einem an einer Kurbelwelle 21 exzentrisch angeordneten Kurbelzapfen 20 drehbar gelagert. Die beiden Kurbelwellen 21 sind parallel zur Reihe der Zylinder 1 in der Grundplatte 3 drehbar gelagert

Zur Verbindung der unteren Bereiche der Maschineneinheiten Λ und B mit der die Kurbelwellen 21 enthaltenden, gemeinsamen Grundplatte 3 sind Tragständer 2 vorgesehen, welche um die Pleuelstangen 19 angeordnete, die Zylindermäntel 14 abstützende Tragstrukturen darstellen, die mit ihren unteren Enden fest mit der Grundplatte 3 verbunden sind und zusammen mit dieser gemeinsam oder getrennte Kurbelkammern bilden. Die bei der dargestellten Ausführungsform zur Srcheren Abstützung des Motorgewichts und der Kräfte und zur Erhöhung der Verbindungsfestigkeit kastenförmig ausgebildete Grundplatte 3 kann auch in anderer Weise zur wirksamen Aufnahme des Gewichtes und der Kräfte ausgebildet sein. Die Kurbelwellen 21 der Maschineneinheiten A und B ragen am rückwärtigen Ende der Maschine aus der Grundplatte 3 heraus und tragen jeweils ein Schwungrad 8 (F i g. 2) und/oder eine elastische Kupplung. Sie sind durch ein Getriebe mit einer gemeinsamen Propellerwelle verbunden.

Zwischen den beiden Maschineneinheiten A und öist eine beiden gemeinsame Spülleitung 4 (F i g. 4) angeordnet, die über Stützteile an den Tragständern 2 gehaltert ist Im oberen Bereich zwischen den Maschineneinheiten A und B sind gemeinsame Auspuffleitungen 5 angeordnet, welche mit den Zylindern 1 jeweils über Auspuffzweigleitungen 6 (F i g. 3) verbunden sind. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Auspuffleitungen S so unterteilt, daß eine hinter der anderen liegt und jede Auspuffleitung 5 getrennt mit den rechten und linken Zylindern 1 verbunden ist, so daß die Abgasenergie in einem Lader ausgenutzt werden kann. Die Anordnung der Auspuffleitungen kann jedoch auch anderen bekannten Konstruktionen entsprechen.

Da bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine zwar die Unterteile der Tragständer 2 der Maschineneinheiten A und B auf der gemeinsamen Grundplatte 3 abgestützt sind, hingegen abstützende Verbindungen der Oberteile auf das unerläßliche Minimum beschränkt sind, sollen im Hinblick auf die durch die Bewegung der Maschineneinheiten A und B bewirkten Rdativbewegungen des Oberteils der Maschine die Verbindungselemente der Maschineneinheiten A und B, wie beispielsweise die gemeinsame Spülleitung 4 und die Abgasleitungen 5 nicht in einer als Verstärkung wirkenden Weise, sondern in einer weiter unten näher beschriebenen Weise flexibel und stoßdämpfend argebracht werden.

Mit den Kurbelwellen 21 der Maschineneinheiten A und Äist ein Getriebe verbunden, das zwei jeweils durch elastische Kupplungen 31 (Fig.8) mit dem Ende der zugeordneten Kurbelwelle 21 verbundene Zahnräder 32 (F i g. 4) und ein mit den Zahnrädern 32 kämmendes, in der Mitte zwischen diesen angeordnetes Zahnrad 33 aufweist.

Da die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine so konstruiert ist, daß ein gewisses Ausmaß an Relativbewegungen zwischen den Maschineneinheiten A und B zugelassen wird, ist es erwünscht, daß die den beiden Maschineneirtheittfh gemeinsamen Teile, beispielsweise die Spülleitung 4 i'nd die Auspuffleitungen 5, eine versteifende Verbindung vermeiden.

Die in den Fig. 5 bis 7 dargestellte Ausführungsform entspricht derjenigen gemäß Fig.4, ausgenommen die Anordnung und Verbindung der Spülleitung 4 mit den Zylindermänteln 14 in F i g. 4. Die bei der Ausführungsform gemäß F i g. 5 zwischen den Maschineneinheiten A und B parallel zu den Kurbelwellen 21 verlaufende Spülleitung 40 ist mit den Zylindermänteln 14 der Maschineneinheit A fest, mit den Zylindermänteln 14

ίο der Maschineneinheit B dagegen durch flexible Rohrverbindungsstücke 41 verbunden. Wie aus Fig.6 zu ersehen ist, sind die jeweils den Zylindern 1 der beiden Maschineneinheiten A und B der einen Hauptspülkanal 42 bildenden Spülleitung 40 gegenüberliegenden Berei ehr mit Zweigspülkanälen 44a und 446 bildenden Zweigleitungen 43a und 436 versehen. Die den Zylindern der Maschineneinheit A zugewandte Zweigleitung 43a ist am Zylindermantel 14 durch Befestigungselemente, wie beispielsweise Bolzen, gehaltert Die den Zylindern ί der Maschineneinheit B zugewandte Zweigleitung 43Zj ist jeweils mit dem Zylindermantel 14 des zugehörigen Zylinders 1 durch ein flexibles Rohrverbindungsstück 41 verbunden. Bei der in F i g. 6 dargestellten Ausführungsform ist das Rohrverbin dungsstück 41 als flexibles Balgrohr 45 ausgebildet. Bei der in Fig.7 dargestellten, abgewandelten Ausführungsform besteht das Rohrverbindungsstück 41 dagegen aus zwei teleskopartig ineinander gleitend verbundenen Rohrelementen 46 mit dazwischen angeordneter

Ringdichtung 47.

Durch die Anordnung der Spülleitung 4 bzw. 40 zwischen den beiden Maschineneinheiten A und B wird deren Außenseite im Vergleich zu der herkömmlichen Konstruktion mit gesonderten Spülleitungen frei und

übersichtlich. Da nur eine gemeinsame Spülleitung 4 bzw. 40 vorgesehen ist und diese zwischen den beiden Maschineneinheiten A und B liegt besitzt die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine eine kompakte, platzsparende Konstruktion. Selbst wenn im Betrieb durch Vibration begrenzte Bewegungen der Maschineneinheiten A und B relativ zueinander auftreten, werden diese durch die Verwendung der flexiblen Rohrverbindungsstücke ohne Schaden aufgefangen. Bei dem in den Fig.8 und 9 abschnittweise dargestellten Motorschiff sind die Kurbelwellen 21 über elastische Kupplungen 31 und ein elastisches Getriebe 36 zur geeigneten Herabsetzung der Drehzahl mit einer gemeinsamen Propellerwelle 35 verbunden. Bei einem derartigen Schiff kann der Brennstoffverbrauch durch

so eine Verringerung der Propellerdrehzahl verringert werden, wobei gleichzeitig durch Maßnahmen zur Erzielung eines wirksamen Vortriebes einschließlich der Vergrößerung des Durchmessers des Propellers 50 auf die in F i g. 8 in ausgezogenen Linien dargestellte Größe auch bei varringerter Drehzahl eine unverminderte Schiffsgeschwindigkeit erzielt werden kann. Dabei ist es zur Verbesserung des Wirkungsgrades des Propellers zweckmäßig, dessen Drehzahl soweit wie möglich zu erniedrigen. Im Hinblick auf verschiedene andere Faktoren, beispielsweise die Schiffsform, kann die Propellerdrehzahl in einen Bereich von 50 bis 80 U/min verringert werden. Bei einer Propellerdrehzahl von etwa 80 U/min kann dies ohne große Veränderungen in der t-orm des Schiffes beispielsweise durch Ersatz des in Fig.8 strichpunktiert dargestellten Hielingsteils mit herkömmlichem, kopfstehendem G-Heck durch das in durchgezogenen Linien dargestellte Mariner-Heck erreicht werden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Luftverdichtende Hubkolben-Brennkraftmaschine als Schiffantrieb mit zwei jeweils mehrere Zylinder aufweisenden Maschineneinheiten, deren Kurbelwellen mit einem gemeinsamen Getriebe verbunden sind, das nur eine Ausgangswelle hat, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) jeder Maschineneinheit (A, B) ist nur eine Kurbelwelle (21) zugeordnet,

b) die Zylinder (1) sind aufrecht stehend nur mit ihrem Unterteil in einer einstückigen Grundplatte (3) integriert,

c) die Oberteile der beiden Maschineneinheiten sind lediglich zur Begrenzung von Relativbewegungen miteinander verbunden, und

d) beiden Maschineneinheiten (A, B) gemeinsame Teile, wie z.B. Spülleitung (4, 40) und/oder Auspuffleitung (5) sind mit mindestens einer Maschineneinheit (A, B^ flexibel und stoßdämpfend verbunden.

2. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Grundplatte (3) das Getriebe (32,33) integriert ist

3. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Spülleitung (4, 40) zwischen den Maschineneinheiten (A, B) angeordnet ist und mit mindestens einer der beiden Maschineneinheiten (A, B) über längenveränderliche Rohrverbindungsstükke (41) verbunden ist

4. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrverbindungsstücke jeweils als Balgrohr (45) ausgebildet sind.

5. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrverbindungsstücke jeweils gasdicht gegeneinander verschiebbar geführte Rohrelemente (46) aufweisen.