DE2850963B1

DE2850963B1 - Antriebsanlage fuer Schiffe

Info

Publication number: DE2850963B1
Application number: DE2850963A
Authority: DE
Inventors: Otto Dipl-Masch-Techn Staedeli
Original assignee: Maag Zahnrader und Maschinen AG
Current assignee: Maag Zahnrader und Maschinen AG
Priority date: 1978-10-13
Filing date: 1978-11-24
Publication date: 1979-10-25
Also published as: GB2032373A; NL177904B; CH632963A5; SE438487B; JPS5554748A; GB2032373B; IT7926378A0; NL7907431A; FR2438581B1; US4351635A; FR2438581A1; SE7908370L; JPS5825899B2; IT1123788B; DE2850963C2; NL177904C

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanlage für Schiffe mit zwei Antriebsmaschinen, insbesondere Gasturbinen, zwei Propellern und einem Zahnradgetriebe, das die Propeller miteinander verbindet und Antriebsritzel aufweist, die durch je eine schaltbare Kupplung mit je einer der Antriebsmaschinen kuppelbar sind.

Küstenwachboote und bestimmte Kriegsschiffe wie Fregatten, die mit zwei oder mehreren Antriebsmaschinen und zwei oder mehreren Propellern ausgerüstet sind, müssen im Stande sein, einerseits bei Marschfahrt mit nur einer Antriebsmaschine beide Propeller anzutreiben und andererseits bei besonderen Einsätzen, beispielsweise im Gefecht, die volle Antriebsleistung beider bzw. sämtlicher Antriebsmaschinen auszunutzen, wobei die Möglichkeit bestehen muß, für rasche Änderungen der Fahrtrichtung die Blätter eines Propellers so einzustellen, daß dessen Leistungsaufnahme nahezu Null ist und die gesamte verfügbare Antriebsleistung auf den bzw. einen anderen Propeller übertragen wird, dessen Blätter auf eine entsprechend große Steigung eingestellt sind.

Bei einer bekannten Antriebsanlage der eingangs beschriebenen Gattung (GB-PS 11 20 941, insbesondere Fig. 3 und 4) sind zwei Hauptantriebsmaschinen über je eine schaltbare Kupplung mit je einem Antriebsritzel kuppelbar. Die Antriebsritzel treiben über je ein Rad erster Stufe und je ein damit fest verbundenes Ritzel zweiter Stufe je ein Rad zweiter Stufe. Die Räder zweiter Stufe sind einerseits mit je einem Propeller verbunden und andererseits über ein Zwischenrad und ein damit kämmendes Zwischenritzel miteinander verbunden. Das Zwischenritzel ist über eine dritte

ίο schaltbare Kupplung mit einer Hilfsantriebsmaschine kuppelbar. Wenn beide Hauptantriebsmaschinen arbeiten, kann es vorkommen, daß eine von ihnen über das ihr nächstgelegene Rad zweiter Stufe nur an den damit verbundenen Propeller Leistung abgibt während die andere Hauptantriebsmaschine ebenfalls über das ihr nächstgelegene Rad zweiter Stufe ausschließlich an den zugehörigen zweiten Propeller Leistung abgibt, während bei ausgekuppelter Hilfsantriebsmaschine Zwischenritzel und Zwischenrad nicht an der Übertragung einer Antriebsleistung beteiligt sondern nur durch Drehmomentsschwankungen belastet sind, die an den Propellern zufällig auftreten. Infolge des unvermeidlichen Spiels zwischen den unbelasteten Zahnflanken können bei der bekannten Antriebsanlage Schwingungen auftreten, die nicht mehr beherrschbar sind und zur Zerstörung von Getriebeteilen führen können. Belastungen, denen einzelne Getriebeteile nur dann standhalten können, wenn ein plötzlicher Kurswechsel mit der vollen Leistung beider Hauptantriebsmaschinen dadurch vollzogen wird, daß ein Propeller auf möglichst geringe und der andere auf möglichstgroße Leistungsaufnahme eingestellt ist.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsanlage der eingangs beschriebenen Gattung derart zu gestalten, daß gefährliche Schwingungen im Zahnradgetriebe und Überlastungen einzelner Getriebeteile bei allen vorkommenden Fahrzuständen und Manövern vermeidbar sind.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jedes Antriebsritzel zwischen der ihm für die Verbindung mit der zugehörigen Antriebsmaschine zugeordneten schaltbaren Kupplung und einer zweiten schaltbaren Kupplung angeordnet ist, und daß die Getriebeverbindung zwischen den beiden Propellern von zwei parallelen Getriebebrücken gebildet ist, von denen jede mit einer der Antriebsmaschinen ständig verbunden ist und mit dem Antriebsritzel der anderen Antriebsmaschine über dessen zweite schaltbare Kupplung kuppelbar ist.

Damit ergeben sich verschiedene Schaltungsmöglichkeiten, die im folgenden am Beispiel einer Antriebsanlage mit zwei Antriebsmaschinen und zwei Propellern erläutert werden. Zunächst einmal besteht bei der erfindungsgemäßen Antriebsanlage ebenso wie bei der beschriebenen bekannten Antriebsanlage die Möglichkeit, daß eine der beiden Antriebsmaschinen gleichzeitig beide Propeller antreibt, während die andere Antriebsmaschine außer Betrieb ist. Außerdem besteht ebenso wie bei der bekannten Antriebsanlage die Möglichkeit, daß beide Antriebsmaschinen beide Propeller antreiben, wobei aber erfindungsgemäß im Gegensatz zu der bekannten Antriebsanlage der Zustand, daß jede Antriebsmaschine Leistung nur an den ihr zugeordneten Propeller abgibt, planmäßig eingestellt werden kann, indem durch entsprechende Schaltung der Kupplungen die Getriebeverbindung und somit auch die Gefahr einer Schwingungsübertragung zwischen den beiden Propellerwellen unterbrochen wird. Schließlich besteht

auch die Möglichkeit, wahlweise den einen oder anderen Propeller abzuschalten, wenn er infolge einer Havarie nicht mehr einsatzfähig ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Schrägansicht einer Antriebsanlage für Schiffe mit zwei Antriebsmaschinen und zwei Propellern und

Fig.2a bis 2c teilweise im Axialschnitt gezeichnete to Draufsichten der Antriebsanlage in verschiedenen Schaltzuständen.

Die dargestellte Antiebsanlage hat eine Steuerbord(Stb)-Antriebsmaschine 10a, die mit einer hinteren Getriebebrücke 12a ständig verbunden und durch eine steuerbordseitige erste Schaltkupplung 14a mit einem Stb-Untersetzungsgetriebe 16a kuppelbar ist, das seinerseits mit einem Stb-Propeller 18a ständig verbunden ist. In entsprechender Weise ist eine Backbord(Bb)-Antriebsmaschine 106 mit einer vorderen Getriebebrücke 126 ständig verbunden und durch eine backbordseitige erste schaltbare Kupplung 146 mit einem Bb-Untersetzungsgetriebe 166 kuppelbar, das seinerseits mit einem Bb-Propeller 186 ständig verbunden ist. Das Stb-Untersetzungsgetriebe 16a ist außerdem mit der vorderen Getriebebrücke 126 über eine steuerbordseitige zweite schaltbare Kupplung 20a kuppelbar, während das Bb-Untersetzungsgetriebe 166 über eine backbordseitige zweite schaltbare Kupplung 206 mit der hinteren Getriebebrücke 12a kuppelbar ist. Die genannten Baugruppen, die der Bb-Antriebsmaschine 106 zugeordnet sind, stimmen mit den entsprechenden, der Stb-Antriebsmaschine 10a zugeordneten Baugruppen überein, weshalb im folgenden nur die letztgenannten Baugruppen im einzelnen beschrieben werden.

Die hintere Getriebebrücke 12a hat eine erste Welle 22a, die mit der Stb-Antriebsmaschine 10a ständig verbunden ist. Auf der Welle 22a ist ein erstes Brückenritzel 24a befestigt, das über ein erstes Brückenrad 26a und ein zweites Brückenrad 28a mit einem zweiten Brückenritzel 30a in Eingriff steht. Das zweite Brückenritzel 30a ist auf einer zweiten Welle 32a befestigt, die mit der ersten Welle 226 der vorderen Getriebebrücke 126 fluchtet. «

Die schaltbaren Kupplungen 14a und 20a bilden zusammen eine Kupplungsanordnung. Entsprechendes gilt für die schaltbaren Kupplungen 146 und 206.

Das Stb-Untersetzungsgetriebe 16a hat eine Antriebswelle 34a, die mit der ersten Welle 22a der so hinteren Getriebebrücke 12a sowie mit der zweiten Welle 326 der vorderen Getriebebrücke 126 fluchtet und die beiden steuerbordseitigen schaltbaren Kupplungen 14a und 20a miteinander verbindet. Auf der Antriebswelle 34a ist ein Antriebsritzel 36a befestigt, das mit einem Rad 38a erster Stufe kämmt. Die Zr 'inbreite d%..> Antriebsritzels 36a und des Rades 38a ist zumindest annähernd doppelt so groß wie diejenige der Brückenritzel 24a und 30a sowie der zugehörigen Brückenräder 26a und 28a und ist so bemessen, daß das Antriebsritzel 36a imstande ist, zumindest die volle Leistung der Stb-Antriebsmaschine 10a auf das Rad 38a zu übertragen. Dagegen genügt es für die vorzugsweise vorgesehenen, weiter unten beschriebenen Betriebsweisen der erfindungsgemäßen Antriebsanlage, wenn die Getriebebrücke 12a imstande ist, die halbe Leistung der Stb-Antriebsmaschine 10a zu übertragen und wenn entsprechendes für die Getriebebrücke 126 gilt.

Zum Stb-Untersetzungsgetriebe 16a gehört ferner ein Ritzel 40a zweiter Stufe, das mit dem Rad 38a erster Stufe fest verbunden ist und mit einem Rad 42a zweiter Stufe kämmt. Das Rad 42a ist auf einer Abtriebswelle 44a befestigt, die ständig mit dem Stb-Propeller 18 gekuppelt ist.

Jede der beiden Getriebebrücken 12a und 126 sowie jedes der beiden Untersetzungsgetriebe 16a und 166 hat, wie mit strichpunktierten Linien in Fig.2a bis 2c angedeutet, ein eigenes Getriebegehäuse; jedes der genannten Getriebe kann deshalb am Ort der Herstellung vollständig zusammengebaut und dann unabhängig von den übrigen Getrieben in ein Schiff eingebaut werden.

Beim folgenden Einbau der Getrieberücken 12a und 126 werden diese auf die Untersetzungsgetriebe 16a und 166, die Antriebsmaschinen 10a und 106 werden daran anschließend auf die Getriebebrücken 12a und 126 ausgerichtet. Etwaige Fluchtungsfehler, die sich dabei zwischen den Wellen 22a und 34a bzw. 32a und 346, bzw. 226 und 346 bzw. 326 und 34a ergeben, werden durch die schaltbaren Kupplungen 14a bzw. 206 bzw. 146 bzw. 20a ausgeglichen, wobei verhältnismäßig große Fluchtungsfehler vor allem dann zugelassen werden können, wenn diese Kupplungen als Zahnkupplungen ausgebildet sind.

F i g. 2a zeigt einen Schaltzustand, bei dem die erste steuerbordseitige Kupplung 14a sowie die erste backbordseitige Kupplung 146 eingerückt, die zweiten Kupplungen 20a und 206 dagegen ausgerückt sind. Dieser Schaltzustand hat zur Folge, daß die Stb-Antriebsmaschine 10a nur den Stb-Propeller 18a antreibt, während die Bb-Antriebsmaschine 106 nur den Bb-Propeller 186 antreibt und zwischen den beiden Untersetzungsgetrieben 16a und 166 keinerlei Verbindung besteht. Infolgedessen können Schwingungen, von denen die gesamte Antriebsanlage betroffen wäre, weder von zufälligen Drehzahlschwankungen einer der beiden Antriebsmaschinen 10a oder 106 noch von zufälligen Schwankungen der Leistungsaufnahme eines der beiden Propeller 18a oder 186 angeregt werden. Beide Antriebsmaschinen 10a und 106 können unabhängig voneinander synchron oder asynchron gefahren werden und es ist möglich, die Propeller 18a und 186 zu verstellen, beispielsweise den einen auf minimale und den anderen auf maximale Leistungsaufnahme, ohne daß dies eine Überlastung eines der zu den Propellern führenden Getriebestränge zur Folge hätte. Bei dem in Fig.2a dargestellten Schaltzustand laufen die Ritzel und Räder beider Getriebebrücken 12a und 126 leer mit, wodurch eine gewisse Verlustleistung entsteht, die jedoch belanglos ist, da mit diesem Schaltzustand erfahrungsgemäß nur während etwa 5% der gesamten Lebensdauer der Antriebsanlage gerechnet werden muß.

Fig.2b zeigt einen Schaltzustand der Kupplungen 14a, 20a und 146,206, bei dem die Stb-Antriebsmaschine 10a mit beiden Propellern 18a und 186 gekuppelt ist, und zwar mit dem Stb-Propeller 18a in der anhand von F i g. 2a beschriebenen Weise über das Untersetzungsgetriebe 16a, mit dem Bb-Propeller 186 dagegen über die hintere Getriebebrücke 12a, die ihrerseits mit dem Bb-Untersetzungsgetriebe 166 gekuppelt ist. Die Bb-Antriebsmaschine 106 und die vordere Getriebebrücke 126 stehen still; leer mitlaufende Ritzel oder Räder gibt es also in diesem Fall nicht. Die Leistung der Stb-Antriebsmaschine 10a verzweigt sich an der ersten Welle 22a der hinteren Getriebebrücke 12a; dies ist der Grund dafür, daß die Ritzel und Räder dieser

Getriebebrücke vorzugsweise nur halb so kräftig bemessen sind wie das Antriebsritzel 36a und das Rad 38a.

Entsprechendes gilt für den in Fig.2c dargestellten Schaltzustand, bei dem die Bb-Antriebsmaschine iOb beide Propeller 18a und 186 antreibt, während die Stb-Antriebsmaschine 10a samt hinterer Getriebebrükke 12a still steht.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Antriebsanlage für Schiffe mit zwei Antriebsmaschinen, insbesondere Gasturbinen, zwei Propellern und einem Zahnradgetriebe, das die Propeller miteinander verbindet und Antriebsritzel aufweist, die durch je eine schaltbare Kupplung mit je einer der Antriebsmaschinen kuppelbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Antriebsritzel (36a, 36b) zwischen der ihm für die Verbindung mit der zugehörigen Antriebsmaschine (10a und tOb) zugeordneten schaltbaren Kupplung (14a bzw. Hb) und einer zweiten schaltbaren Kupplung (20a bzw. 20b) angeordnet ist und daß die Getriebeverbindung zwischen den beiden Propellern (18a, 18Z)/von zwei parallelen Getriebebrücken (12a, \2b) gebildet ist, von denen jede mit einer der Antriebsmaschinen (10a bzw. \0b) ständig verbunden ist und mit dem Antriebsritzel (36b bzw. 36a) der anderen Antriebsmaschine (10Z) bzw. 10a,) über dessen zweite schaltbare Kupplung (20Z> bzw. 20a) kuppelbar ist.

2. Antriebsanlage für Schiffe, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Getriebebrücken (12a, 12b) in einem eigenen Getriebegehäuse angeordnet ist und jedes Antriebsritzel (36a, 36b) zusammen mit den Getriebeelementen (38a bzw. 44a bzw. 38Z? bzw. 44b), die es mit der zugehörigen Propellerwelle verbinden, in je einem weiteren Getriebegehäuse gelagert sind.

3. Antriebsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebebrücken (12a, YIb) von Zahnrädern (24a bis 30a bzw. 24Z> bis 306/gebildet sind, deren Zahnbreite etwa halb so groß wie diejenige der Antriebsritzel (36a, 36b) ist.

4. Antriebsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die schaltbaren Kupplungen (14a, 14Z>, 20a, 20b) Synchronkupplungen sind, die zur Synchronisierung je ein Klinkengesperre aufweisen, wobei zumindest die Klinkengesperre der zweiten Kupplungen (20a, 20b) sich willkürlich unwirksam machen lassen.