DE2850963C2

DE2850963C2 - Antriebsanlage für Schiffe

Info

Publication number: DE2850963C2
Application number: DE2850963A
Authority: DE
Inventors: Otto Dipl.-Masch.-Techn. Menzingen 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: 1987-06-19
Also published as: JPS5554748A; SE7908370L; NL177904C; JPS5825899B2; IT1123788B; SE438487B; GB2032373A; FR2438581B1; DE2850963B1; FR2438581A1; CH632963A5; GB2032373B; US4351635A; NL177904B; NL7907431A; IT7926378A0

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

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 im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Gattung CGB-PS 926560) ist jedes der beiden Antriebsritzel durch die beiden Kupplungen, zwischen denen es angeordnet ist, mit je einem gleichachsig angeordneten Zahnrad kuppelbar. Diese beiden Zahnräder, von denen das eine mit der zugehörigen Antriebsmaschine fest verbunden ist, kämmen mit je einem Zwischenrad auf einer zum Antriebsritzel parallelen Zwischenteile. Von den Zwischenrädern ist das eine auf der Zwischenwelle befestigt und das andere mit ihr durch eine dritte schaltbare Kupplung verbindbar. Zu der bekannten Antriebsanlage gehören somit insgesamt sechs Schaltkupplungen. Der Abstand zwischen den beiden Zwischenwellen ist durch eine Kardanwelle überbrückt, die an ihren beiden Enden je ein Kegelrad aufweist, das mit einem auf der betreffenden Zwischenwelle befestigten Kegelrad kämmt. Anstelle der Kardanwelle und Kegelräder kann ein Stirnradgetriebe die Getriebeveibindung bilden.

Im normalen Zweimascbinenbetrieb dieser bekannten Antriebsanlage ist von den insgesamt drei zu jedem Antriebsritzel gehörigen Schaltkupplungen nur die erste eingerückt, so daß die zugehörige Antriebsmaschine dieses Antriebsritzel treibt, das seinerseits über ein mit ihm kämmendes Großrad den zugehörigen Propeller treibt

Für Einmaschinenbetrieb ist von den drei Schaltkupplungen, die der laufenden Antriebsmaschine zugeordnet sind, die zwischen dieser Antriebsmaschine und dem zugehörigen Antriebsritzel angeordnete Schaltkupplung eingerückt, die zweite gleichachsig mit dem Ritzel angeordnete Schaltkupplung ausgerückt und die dritte an der Zwischenwelle angeordnete Schaltkupplung eingerückt, so daß diese Antriebsmaschine einerseits den zugehörigen Propeller und andererseits die zugehörige Zwischenwelle und über die Kardanwelle die zur anderen Antriebsmaschine gehörige Zwischenwelle antreibt. Von den zur anderen Antriebsmaschine gehörigen Schaltkupplungen ist nur die zweite gleichachsig mit dem Ritzel angeordnete eingerückt und verbindet somit die Zwischenwelle mit dem zugehörigen Antriebsritzel, das durch die ausgerückte erste Schaltkupplung von der zugehörigen Antriebsmaschine getrennt ist.

Schließlich besteht bei der bekannten Antriebsanlage auch die Möglichkeit, den einen oder anderen Propeller durch Ausrücken der zugehörigen ersten und zweiten Schaltkupplung von der zugehörigen Antriebsmaschine zu trennen, wobei diese über die eingenickte zugehörige dritte Schaltkupplung, die zugehörige Zwischenwelle und die Kardanwelle den anderen Propeller antreiben kann, gegebenenfalls zusammen mit der anderen Antriebsmaschine, die über die ihr zugeordnete erste Schaltkupplung mit dem zugehörigen Antriebsritzel verbunden ist. Es besteht also die Möglichkeit, wahlweise die eine oder andere Antriebsmaschine und/oder den einen oder anderen Propeller außer Betrieb zu setzen und das Schiff mit den übrigen Aggregaten weiterhin anzutreiben. Die hierzu notwendigen sechs Schaltkupplungen machen die Anlage jedoch konstruktiv und schaltungstechnisch aufwendig. Bei einer anderen bekannten Antriebsanlage (GB-PS 11 20 941, insbesondere F i g. 3 und 4) sind zwei Hauptantriebsmaschinen über je eine sch«,'tbare 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 schaltbare Kupplung mit einer Hilfsantriebsmaschine kuppelbar. Wenn beide Hauptantriebsma-

h¹) schinen arbeiten, kann es vorkommen, daß eine von ihnen über das ihrnächstgelegene Rad zweiterStufe nur an den damit verbundenen Propeller Leistung abgibt während die andere Hauptantriebsmaschine ebenfalls

über das ihr nächstgelegene Rad zweiter Stufe ausschließlich an den zugehörigem 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 zufallig auftreten. Infolge des unvermeidlichen Spiels zwischen den unbelasteten Zahnflanken können bei der bekannten Antriebsanlage Schwingungen auftreten, die nicht mehr beherrschbar sind und zurZerstörung von Getriebeteilen führen können. Belastungen, denen einzelne Getriebeteile nur dann standhalten können, wenn sie weit kräftiger bemessen sind als für normalen Betrieb erforderlich, können bei dieser bekannten Antriebsanlage auch dann auftreten, wenn ein plötzlicher Kurswechsel mit der vollen Leistung beider Hauptantriebsmaschiiien dadurch vollzogen wird, daß ein Propeller auf möglichst geringe und der andere auf möglichst große Leistungsaufnahme eingestellt ist.

Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsanlage der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Gattung derart zu gestalten, daß sie die gleiche Vielfalt an Schaltungsmöglichkeiten und zumindest die gleiche Betriebssicherheit wie die bekannte gattungsgemäße Antriebsanlage mit einer geringeren Anzahl Schaltkupplungen bietet.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patenanspruchs 1 gelöst.

Durch die Erfindung wird die Anzahl der notwendigen Schaltkupplungen gegenüber der bekannten gattungsgemäßen Antriebsanlage auf vier, also um ein Drittel herabgesetzt. Schon dadurch vermindern sich Platzbedarf und Herstellkosten der Antriebsanlage erheblich. Hinzu kommt, daß sich durch die Verminderung der erforderlichen Schaltkupplungen auch die Anzahl der Zwischenräder vermindern läßt, woraus sich zusätzlicher Gewinn an Platz, Schwingungsfreiheit und Betriebssicherheit ergibt, ohne daß eine der Schaltmöglichkeiten iler bekannten gattungsgemäßen Antriebsanlage entfiele.

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 Antriebsmaschine^ und zwei Propellern und

F i g. 2a bis 2c teilweise im Axialschnitt gezeichnete Draufsichten der Antriebsanlage in verschiedenen Schaltzuständen.

Die dargestellte Antriebsanlage 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-Unterseizungsgetriebe 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 20« kuppelbar, während das Bb-Untersetzungsgetriebe 166 über eine backbordseiii^e 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

&Oacgr; 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 An-

triebsweüe 34a, die mit der er?«?n Welle 22a der hinteren Getriebebrücke 12a sovr?«; 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 Zahnbreite des 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 S jfe 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 18a gekuppelt ist

Jede der beiden Getriebebrücken 1^a 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.

Bpin folgenden Einbau der Getriebebrücken 1 la und 126 werden diese auf die Untersetzungsgetriebe 16a und

166, die Antrieb?Tiaschinen 10a und 106 wurden dcran 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

schaltbarcn Kupplungen 14a bzw. 206 bzw. 146 bzw. 20a ausgeglichen, wobei verhältnismäßig große Flrichtungs-

fehler vor allem dann zugelassen werdeii 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 Folee. daß die Stb-An-

triebsmaschine 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 I0a oder 10&oacgr; noch von zufälligen Schwankungen der Leistungsaufnahme eines der beiden Propeller 18a oder 186 angeregt werden. ,₀ 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 F i g. 2a dargestellten Schaltzustand laufen die Ritzel und Räder beider Getriebebrücken i2auiiu i2t)ieer 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.

F i g. 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 i» 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 j·; 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 -to 38a.

Entsprechendes gut für den in Fig.2c dargestellten Schaltzustand, bei dem die Bb-Antriebsmaschine 106 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 Schifte 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, wobei jedes Antriebsritzel zwischen der ihm für die Verbindung mit der zugehörigen Antriebsmaschine zugeordneten schaltbaren Kupplung und einer zweiten schaltbaren Kupplung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnradgetriebe im Bereich zwischen den beiden Antriebsritzeln (36a, 366) von zwei parallelen Getriebebrücken (12a, 126) gebildet ist, von denen jede mit einer der Antriebsmaschinen (10a bzw. 106) ständig verbunden ist und mit dem Antriebsritzel (366 bzw. 36a) der anderen, Antriebsmaschine (106 bzw. 10a) über dessen zweite schaltbaie Kupplung (206 bzw. 20a) kuppelbar ist.

2. Antriebsanlage für Schiffe, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Getriebebrücken (12a, 126) in einem eigenen Getriebegehäuse angeordnet ist und jedes Antriebsritzel (36a, 366) zusammen mit den Getriebeelementen (38a bis 44a bzw. 386 bis 446), die es mit der zugehörigen Propellerwelle verbinden, in je einem weiteren Getriebegehäuse gelagert sind.

3. Antriebsar.lage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die schaltbaren Kupplungen (14&agr;, 14b, 20a, 2b6) Syr«.hronkupplungen sind, die zur Synchronisieiung je ein Klinkengesperre aufweisen, wobei zumindes. die Klinkengesperre der zweiten Kupplungen (20a, 206) sich willkürlich unwirksam machen lassen.