DE2837044C2

DE2837044C2 -

Info

Publication number: DE2837044C2
Application number: DE2837044A
Authority: DE
Inventors: Heidrich 8971 Burgberg De Guenther; Karl Dr. 8972 Sonthofen De Stoelzle
Original assignee: BHS Bayerische Berg Hutten und Salzwerke AG
Current assignee: BHS Bayerische Berg Hutten und Salzwerke AG
Priority date: 1978-08-24
Filing date: 1978-08-24
Publication date: 1987-05-21
Also published as: GB2028747B; SE441736B; IT1122872B; IT7925260A0; GB2028747A; SE7907031L; JPS6251800B2; US4403968A; DE2837044A1; JPS5599494A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schiffsantrieb mit zwei gegenlaufenden Propellern, wobei backbordseitig und steuerbordseitig jeder Propeller mit zwei Antriebsmaschinen unterschiedlicher Drehzahl bzw. unterschiedlicher Leistung verbunden ist und jedem Propeller ein Großrad und mindestens ein Ritzel als Hauptstufe zugeordnet und zwischen dieser Hauptstufe und mindestens einer der Antriebsmaschinen eine Getriebevorstufe angeordnet ist, sowie mit sychronisierenden selbstschaltenden Überholkupplungen zum Zu- und Abschalten der jeweiligen Antriebsmaschine und mit mindestens einer Vorrichtung zur Drehrichtungsanpassung an die gegenlaufenden Propeller, welche aus einem Zwischenrad besteht.

Bei bekannten Schiffsgetrieben werden zur Drehzahlreduktion Stirnrädergetriebe verwendet, welche ausnahmslos mehrstufig ausgebildet sind. Die Anzahl der Untersetzungsstufen richtet sich dabei nach der Art der Antriebsmaschine. So erfordern schnellaufende Dampf- oder Gasturbinen ein größeres Unter setzungsverhältnis und damit mehr Stufen als langsamdrehende Dieselmotoren.

Um den großen Raumbedarf derartiger Getriebe zu verringern, werden zweifache Leistungsverzweigungen vorgesehen. Dabei sind die Verzweigungsräder über Torsionswellen mit den Ritzeln der Nachbarstufen verbunden. Nachteilig ist hierbei eine beträchtliche Erhöhung des Bauaufwandes.

Weiterhin ist es nachteilig für den Geräuschpegel und den Wirkungsgrad des Getriebes, daß unabhängig von der jeweiligen Fahrstufe immer alle Getrieberäder mitdrehen, gleichgültig, welche der beiden Antriebsmaschinen gerade das Getriebe antreibt. Eine Reduzierung der Anzahl der Geräusch- und Verlustquellen für eine bestimmte Fahrstufe, etwa für die sogenannte Marsch- oder Schleichfahrt bei Marineantrieben, ist nicht möglich.

Als Schaltaggregate werden bei den bekannten Schiffsgetrieben Überholkupplungen verwendet, welche zwischen den Antriebs maschinen und den Stirnrädergetrieben angeordnet sind. Diese Anordnung hat aber bei Turbinen als Antriebsmaschinen zur Folge, daß durch das Schleppmoment der Überholkupplung (Moment im ausgekuppelten Zustand) und die sehr geringen Reibungswiderstände des Turbinenläufers dieser nach Abschaltung der Turbine durch die andere, das Getriebe antreibende Antriebsmaschine mitgedreht wird. Um den erwünschten Still stand des Turbinenläufers zu erreichen. ist es daher er forderlich, eine auf den Turbinenläufer wirkende Bremse vorzusehen. Damit vergrößert sich aber wiederum der Bauaufwand.

Weitere Mängel besitzen die bekannten Getriebe auch hin sichtlich der Wartung und der Inspektion. Dadurch, daß die einzelnen Räder der Stirnrädergetriebestufen in mehreren horizontalen Ebenen angeordnet sind, ergeben sich komplizierte Getriebegehäuse, mit zum Teil bis zu 45° geneigten Teilfugen. Die auszuführenden Wartungs- und Inspektionsarbeiten sind daher schwierig und kostspielig.

Als Stand der Technik, von dem die vorliegende Erfindung ausgeht, ist ein Schiffsgetriebe mit zwei Antriebsritzeln bekannt (DE-AS 26 28 572). Diese Konstruktion ist so, daß das eine Antriebsritzel in einem von dem anderen Antriebs ritzel zum Großrad führenden Getriebezug angeordnet ist.

Hierdurch ergibt sich ein erhöhter baulicher und räumlicher Aufwand.

Zum Stand der Technik zählt weiterhin ein Schiffsantrieb mit mehreren, auf eine Antriebswelle arbeitenden Brennkraft maschinen (DE-GM 18 142). Bei voller Last arbeiten hierbei vier Motoren und gegen ihre Leistung an die Schiffsschraube ab. Bei Halblastfahrt und darunter werden zwei Motoren abgeschaltet. Hierbei ergibt sich im Teillastbereich, wenn wegen der nicht erforderlichen Leistungen einzelne Motoren abgeschaltet werden, der Umstand, daß die übrigen Motoren bei niedrigen Drehzahlen, aber höherer Belastung betrieben werden müssen. Bei dieser bekannten Konstruktion sind Kupp lungen zwischen den Getrieben und den Motoren angeordnet. Die Hauptstufe weist für zwei Antriebsmaschinen jeweils ein gemeinsames Ritzel auf.

Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ausgehend von dem eingangs genannten Stand der Technik einen Schiffsantrieb mit zwei gegenlaufenden Propellern zu schaffen, welchr bei einfacherem Aufbau die Möglichkeit einer baukastenmäßigen Gestaltung aufweist, wobei möglichst viele identische Teile bzw. Antriebseinheiten Anwendung finden sollen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch folgende Merkmale gelöst:

- die Hauptstufe weist für beide Antriebsmaschinen jeweils ein gemeinsames Ritzel auf,
- die Getriebevorstufe ist für die beiben schnellaufenden Antriebsmaschinen als Planetengetriebe ausgebildet, welches koaxial zum gemeinsamen Ritzel liegt,
- die Planetengetriebe sind zwischen der Antriebsmaschine und den Überholkupplungen angeordnet.

Die Anordnung von Planetengetrieben als Vorstufe führt zu folgenden Vorteilen gegenüber bekannten Getrieben:

1. Planetengetriebe werden mit mehr als zweifacher Leistungs verzweigung ausgeführt. Die Getriebe werden dadurch kleiner und im Gewicht leichter. Außerdem ergeben die kleineren Zahnräder geringere Geschwindigkeiten an den Verzahnungen und damit kleinere dynamische Zahnkräfte und geringeres Geräusch.
2. Planetengetriebe haben koaxiale Antriebs- und Abtriebswellen. Dadurch verringert sich weiterhin der Raumbedarf. Zudem werden die Getriebegehäuse einfacher.
3. Planetengetriebe erlauben größere Untersetzungsverhältnisse. Damit ist man in der Lage, mit einstufigen Planetengetrieben die Drehzahl der schnellaufenden Antriebsmaschine so stark zu reduzieren, daß das nachfolgende Stirnradgetriebe einstufig und mit kleinem Untersetzungsverhältnis ausgeführt werden kann. Es ergeben sich dadurch belastungs- und verformungs mäßig problemlose Stirnrädergetriebe mit verhältnismäßig schmalen Rädern. Damit ergeben sich auch beim Stirnrädergetriebe Raumeinsparungen.
4. Planetengetriebe erlauben eine Drehrichtungsumkehr ohne zusätzlichen Bauaufwand.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß alle Kombinationselemente des Getriebes in einer gemeinsamen Ebene liegen. Daraus resultiert ein sehr einfacher und leichter Aufbau.

Nach der Erfindung ist vorgesehen, die Schaltaggregate unmittelbar vor dem Stirnrädergetriebe anzuordnen. Dadurch wird erreicht, daß z. B. bei Turbinenantrieben mit Getriebe- Vorstufe keine zusätzliche Bremse zum Stillstand des Turbinen läufers erforderlich ist. Ein Mitdrehen des Turbinenläufers durch die andere, treibende Antriebsmaschine kann nicht eintreten, da das relativ kleine Schleppmoment der Überhol kupplung nicht in der Lage ist, die weit größeren Reibungs widerstände der Vorstufe zu überwinden.

Neuerdings werden vor allem an Marinegetriebe extrem hohe Anforderungen hinsichtlich des Luft- und Körperschalls gestellt. Diese Forderungen beziehen sich hauptsächlich auf eine bestimmte Fahrstufe, so z. B. bei Dieselmotor und Gasturbine als Antriebsmaschinen, wenn nur der Dieselmotor allein das Getriebe antreibt. Da bei Getrieben in erster Linie die Zahneingriffe und die Lager geräuscherregend wirken, ist es wichtig, für die besonders schallarm ge wünschte Fahrstufe die Anzahl der Geräuschquellen auf ein Minimum zu reduzieren. Durch das Merkmal, daß die Schalt aggregate unmittelbar vor dem Stirnrädergetriebe angeordnet sind, werden die vorgenannten Forderungen wirkungsvoll erreicht. Es erfolgt nämlich eine Abschaltung und damit Stillsetzung der gesamten Vorstufe durch die Überholkupp lung, welche als Schaltaggregat eingesetzt wird.

Der Getriebeaufbau gemäß der Erfindung ermöglicht im Planetengetriebe eine mehr als zweifache Leistungsverzweigung, ohne daß Torsionswellen als Lastausgleichsvorrichtung vorgesehen werden müssen. Die Erfindung entspricht somit auch der Tendenz nach immer größeren Leistungen in den Antriebsmaschinen bei möglichst raumsparenden Getrieben.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ergibt sich darin, daß backbord- und steuerbordseitig die gleiche Antriebsmaschine eingesetzt werden kann mit jeweils auch der gleichen Drehrichtung, wobei ohne großen baulichen Aufwand eine Drehrichtungsumkehr ermöglicht werden kann. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß bei zwei Wellen antrieben mit gegenläufigen Propellern aus logistischen Gründen gleiche Antriebsmaschinen eingesetzt werden können.

Bei einem alternativen Schiffsantrieb mit zwei gegenlaufenden Propellern be steht erfindungsgemäß die Möglichkeit,
daß die Hauptstufe für beide Antriebsmaschinen jeweils ein gemeinsamens Ritzel aufweist,
daß die Getriebestufe für alle Antriebsmaschinen jeweils als Planetengetriebe ausgebilde ist, welches koaxial zum Ritzel liegt,
daß die Planetengetriebe jeweils zwischen der Antriebsmaschine und den Überholkupplungen angeordnet sind und
daß die Vorrichtung zur Drehrichtungsanpassung darin besteht, daß die Vorschaltgetriebe für den einen Propellerantrieb als Planetengetriebe mit feststehendem Hohlrad ausgeführt sind, während die entsprechenden Vorschaltgetriebe des anderen Propellerantriebs als Planetengetriebe mit fest stehendem Planetenradträger ausgebildet sind oder in umge kehrter Anordnung.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteran sprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Schiffsantrieb mit zwei gegenläufigen Propellern mit einer Vorstufe und koaxialen Antriebsmaschinen,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Räder der Hauptstufe der backbordseitigen Antriebseinheit nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen anderen Schiffsantrieb mit zwei gegenlaufenden Propellern, mit einer Vorstufe und koaxialen Antriebsmaschinen,

Fig. 4 eine Seitenansicht der Räder der steuerbordseitigen Antriebseinheit nach Fig. 1.

Nach Fig. 1 ist eine langsamlaufende Antriebsmaschine 2, vorzugsweise ein Dieselmotor, über eine Überholkupplung 3 mit einem Ritzel 4 eines Stirnrädergetriebes verbunden. Dieses Stirnrädergetriebe stellt die Hauptstufe dar. Das Ritzel 4 steht in Zahneingriff mit einem Großrad 5, das an einer Propellerwelle 6 befestigt ist. In Richtung Vor schiff befindet sich eine schnellaufende Antriebsmaschine 7, vorzugsweise eine Gasturbine, welche mit der schnellaufenden Welle eines Planetengetriebes 8 gekuppelt ist. Das Planeten getriebe 8 stellt die Vorstufe dar. Hierei ist das Hohlrad 20 gehäusefest gelagert, wohingegen das Sonnenrad 21 mit der schnellaufenden Antriebsmaschine verbunden ist. Der Planetenradträger 22, welcher die Planeten räder 23 trägt, ist über eine Überholkupplung 9 mit dem gemeinsamen Ritzel 4 verbunden.

Die steuerbordseitige Antriebseinheit ist nahezu identisch mit der vorbeschriebenen Antriebseinheit mit langsamlaufender Antriebsmaschine 2′, schnellaufender Antriebsmaschine 7′, Planetengetriebe 8 und den Überholkupplungen 3 und 9. Die er forderliche Umkehr der Drehrichtung wird im Stirnrädergetriebe durch Hinzufügen eines Zwischenrades 14 erreicht, wie auch Fig. 4 zu entnehmen ist. Hierbei kämmt das gemeinsame Ritzel 4′ mit dem Zwischenrad 14, welches seinerseits mit dem Großrad 5 in Kämmeingriff steht.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, wie durch Versetzen des Ritzels 4 des Stirnrädergetriebes die Antriebsmaschinen gegenüber der Achse des Großrades 5 und damit auch gegenüber der Propellerwelle höher oder tiefer gesetzt werden können.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist eine weitere Vor stufe 10 vorgesehen, wobei in diesem Falle anstelle der langsamlaufenden Antriebsmaschine 2 nach Fig. 1 eine schnell aufende Antriebsmaschine 11 vorgesehen ist. Treibt jeweils nur eine der beiden Antriebsmaschinen 7 oder 11 bzw. 7′ oder 11′ das Getriebe an, so wird durch die Überholkupplung 3 bzw. 9 die Vorstufe der anderen Antriebsmaschine abgekuppelt. Die Antriebsmaschine 11 kann eine Gasturbine oder ein schnell aufender Dieselmotor sein.

Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß hier vier Planetengetriebe 8 und 10 bzw. 15 und 16 Anwendung finden. Die Planetenge triebe 8 und 10 sind so gestaltet, daß das Hohlrad 20 gehäusefest gelagert ist, wohingegen das Sonnenrad 21 mit den jeweiligen Antriebsmaschinen 7 bzw. 11 verbunden ist. Der Planetenträger 22, welcher die Planetenräder 23 trägt, ist über die Überholkupplungen 3 bzw. 9 mit dem Ritzel 4 der Hauptstufe verbunden. Bei dem Planetengetriebe der steuerbordseitigen Antriebseinheit ist das Sonnenrad 21 mit der schnellaufenden Antriebs maschine 11′ bzw. 7′ verbunden. Das Hohlrad 20′ ist über die Überholkupplung 3 bzw. 9 mit dem Ritzel 4 verbunden, wohingegen der Planetenradträger 22′ gehäusefest angeordnet ist. Hierdurch ist es möglich, bei dem Getriebe mit zwei Vorstufen die Drehrichtungsumkehr ohne Hinzufügen eines Zwischenrades - entsprechend der Bauform nach Fig. 1 und 4 - nur durch Verändern des Planetengetriebes mit umlaufendem Planetenradträger in ein Standgetriebe 15 bzw. 16 mit feststehendem Steg zu erreichen. Die An- und Abtriebs welle der Standgetriebe 15 und 16 haben jetzt entgegengesetzten Drehsinn. Damit vergrößern sich weder der Bauaufwand noch die Geräusch- und die Verlustquellen.

Der in Fig. 1 dargestellte Schiffsantrieb erlaubt folgende Fahrstufen:

1. Die Antriebsmaschinen 2 und 2′ treiben allein an. Durch die Überholfunktion der Kupplungen 9 wird dabei die langsam laufende Welle des jeweiligen Planetengetriebes 8 abge kuppelt. Es entsteht demnach kein Laufgeräusch in dem Planeten getriebe 8. Die Reibungswiderstände in diesem Getriebe verhindern außerdem ein Mitdrehen der jeweiligen Antriebs maschine 7 bzw. 7′ trotz des Schleppmomentes der jeweiligen Überholkupplung 9. Somit ist diese Fahrstufe - häufig als Marsch- oder Schleichfahrt bezeichnet - besonders geräusch arm, da nur eine einzige Schallquelle, nämlich der Zahnein griff zwischen dem Ritzel 4 und dem Großrad 5 vorhanden ist.
2. Die Antriebsmaschinen 7 bzw. 7′ treiben allein an. Die schnellaufenden Antriebsmaschinen besitzen gewöhnlich ein weitaus größeres Drehmoment als die langsamlaufenden Antriebs maschinen 2 bzw. 2′. Dadurch ist es möglich, die Propeller drehzahl und somit die Schiffsgeschwindigkeit zu vergrößern. Diese Fahrstufe wird bei Marineantrieben als sogenannte Gefechtsfahrt bezeichnet. Sehr vorteilhaft wirkt sich für die Getriebegröße aus, daß für die leistungsstärkste Antriebs maschinen ein Planetengetriebe 8 zum Einsatz kommt, da hier eine beispielsweise 5- oder 6fache Leistungsverzweigung gebräuchlich ist.

Der Schiffsantrieb nach Fig. 3 ist ebenfalls in der Lage, die beiden vorgenannten Fahrstufen mit Hilfe der Antriebe 7 und 7′ bzw. 11 und 11′ zu erfüllen. Auch hier findet wiederum durch die Planetengetriebe vorteilhafterweise eine Leistungsverzweigung statt.

Bei den Bauformen nach Fig. 1 und 3 ist gemeinsam, daß neben einem einfachen Aufbau die Möglichkeit einer baukastenmäßigen Gestaltung besteht, wobei eine große Anzahl identischer Teile bzw. Antriebseinheiten Anwendung finden und Antriebs maschinen gleicher Drehrichtung verwendet werden können.

Claims

1. Schiffsantrieb mit zwei gegenlaufenden Propellern, wobei backbordseitig und steuerbordseitig jeder Propeller mit zwei Antriebsmaschinen unterschiedlicher Drehzahl bzw. unterschiedlicher Leistung verbunden ist und jedem Propeller ein Großrad und mindestens ein Ritzel als Hauptstufe zugeordnet und zwischen dieser Hauptstufe und mindestens einer der Antriebsmaschinen eine Getriebe vorstufe angeordnet ist, sowie mit synchronisierenden selbstschaltenden Überholkupplungen zum Zu- und Abschalten der jeweiligen Antriebsmaschine und mit mindestens einer Vorrichtung zur Drehrichtungsanpassung an die gegenlaufenden Propeller, welche aus einem Zwischenrad bestehen, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) die Hauptstufe weist für beide Antriebsmaschinen (2, 7; 2′, 7′) jeweils ein gemeinsames Ritzel (4) auf,
b) die Getriebevorstufe ist für die beiden schnellaufenden Antriebsmaschinen (7, 7′) als Planetengetriebe (8) aus gebildet, welches koaxial zum gemeinsamen Ritzel (4) liegt,
c) die Planetengetriebe (8) sind zwischen der Antriebs maschine (7, 7′) und den Überholkupplungen (9) ange ordnet.

2. Schiffsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Planetengetriebe (8) das äußere Hohlrad (20) feststehend ausgebildet ist und das Sonnenrad (21) mit der schnellaufenden Antriebsmaschine (7, 7′) und der Planetenradträger (22) mit dem gemeinsamen Ritzel (4) verbunden ist.

3. Schiffsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebevorstufe für die backbordseitigen und die steuerbordseitigen schnellaufenden Antriebsmaschinen (7, 7′) als gleichartige Planetengetriebe (8) ausgebildet sind (Fig. 1).

4. Schiffsantrieb mit zwei gegenlaufenden Propellern, wobei backbordseitig und steuerbordseitig jeder Propeller mit zwei Antriebsmaschinen unterschiedlicher Drehzahl bzw. unterschiedlicher Leistung verbunden ist und jedem Propeller ein Großrad und mindestens ein Ritzel als Hauptstufe zugeordnet und zwischen dieser Hauptstufe und mindestens einer der Antriebsmaschinen eine Getriebe vorstufe angeordnet ist, sowie mit synchronisierenden selbstschaltenden Überholkupplungen zum Zu- und Abschalten der jeweiligen Antriebsmaschine und mit mindestens einer Vorrichtung zur Drehrichtungsanpassung an die gegenlaufenden Propeller, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) die Hauptstufe weist für beide Antriebsmaschinen (7, 7′; 11, 11′ ) jeweils ein gemeinsames Ritzel (4) auf,
b) die Getriebevorstufe ist für alle Antriebsmaschinen (7, 7′; 11, 11′) jeweils als Planetengetriebe (8, 10; 15, 16) ausgebildet, welches koaxial zum Ritzel (4) liegt,
c) die Planetengetriebe sind jeweils zwischen der An triebsmaschine und den Überholkupplungen angeordnet,
d) die Vorrichtung zur Drehrichtungsanpassung besteht darin, daß die Vorschaltgetriebe für den einen Pro pellerantrieb als Planetengetriebe (8, 10) mit fest stehendem Hohlrad ausgeführt sind, während die ent sprechenden Vorschaltgetriebe des anderen Propeller antriebs als Planetengetriebe (15, 16) mit fest stehendem Planetenradträger ausgebildet sind oder in umgekehrter Anordnung (Fig. 3).