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Beschreigung
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Die Erfindung betrifft den Schiffsbau und genauer Einrichtungen zur
Schmierung und Kühlung von Schiffsstevenlagern mit Wasser.
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Am vorteilhaftesten kann die Erfindung fUr Rinnenschiffe, Schiffe
mit gemischtem Fahrtbereich und Küstenschiffe, die in Gewässern fahren, die Abrieb
hervorrufende und andere Arten mechanischer Beimengungen enthalten, angewendet werden.
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Es sind zwei Typenvon Einrichtungen zur Schmierung und Kühlung von
Stevenlagern bekannt. Der erste Typ sind Einrichtungen zur Schmierung und Kühlung
von metallischen Stevenlagern. Als Schmler-und Kühlmittel werden in diesen Einrichtungen
verschiedenartige Olarten verwendet.
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Da aber der Druck im Schmierkreis über dem Druck außenbords liegt
und die heckseitige Abdichtung des greises aine absolute Abdichtung gewährleistet,
kommt eine bestimmte Ölmenge in das See-bzw. Flußwesser (die Normwerte für die heckseitige
Dichtung des mplex-Types lassen eine Ölleckage von G 1 /h zu). Dieser Umstand macht
die Anwendung solcher Einrichtungen auf Binnenschiffen und Schiffen mit gemischtem
Fahrtbereich praktisch unmöglich, da das Wasser dieser Gewässer für den Haushalt
und die Industrie verwendet wird.
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Dariiberhinaus erhöht die Verwendung von t)l als Schmier--und KUhlmittel
die Beuergefahr für das Schiff und vergrößert die Betriebskosten infolge des relativ
hohen Olpreises.
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Außerdem enthalten diese Einrichtungen ein automatisches System zur
Aufrechthaltung des Öldrucks im geschlossenen Kreis, der höher als der Wasserdruck
außenbords ist, was zusammen mit der allgemeinen Kompliziertheit der Einrichtung
die Betriebskosten und den Preis der Einrichtung selbst erhöht und dle Wirtschaftlichkeit
der Schiffe, insbesondere der mit kleinerer Verdrängung herabsetzt.
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Der zweite Typ sind Einrichtungen zur Schmierung und Kühlung von
nichtmetallischen Stevenlagern.
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Als Schmier-und Kühlmittel wird in solchen Einrich«-ringen Wasser
verwendet.
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Es ist eine Einrichtung zur Schmierung und Kühlung von Schiffsstevenlagern
mit Wasser bekannt (siehe, beispielsweise, Nikolaev V.A. "Entwurf und Berechnung
von Schiffswellenleitungen" Sudpromgiz, L, 1956, Seite 279-282).
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Die bekannte Einrichtung enthält eine Rohrleitung, die mit dem bugseitigen
Teil des Stevenrohrs in Verbindung steht. Das Stevenrohr besitzt bei dieser Einrichtung
nur eine bugseitige nicht dicht abschließende Dichtung, die von einer geringen Wassermenge
durchströmt werden muß, um den normalen Betrieb der Dichtung zu gewährleisten.
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Das Wasser wird von außenbords durch eine Pumpe über eine Rohrleitung
in dna Stevenrohr gefördert und strömt durch dieses in Richtung von der Bugseite
zur Heckseite. Beim Durchstrjjnen des Stevenrohrs schmSert und kühlt das Wasser
die Lager. Nach Durchströmen des Stevenrohrs wird das Wasser über den offenen Heckteil
des Rohrs nach außenbords abgeführt.
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Diese bekannte Einrichtung erfordertzur Gewährleistung eines stabilen
Betriebs der nichtmetallischen Stevenlager, daß durch das Stevenrohr, und folglich
auch durch die Lager, eine große Menge von Seewassers strömt, Da aber das Wasser
in den BinnengewässCh und im Küstenbereich eine große Menge von Abrieb hervorrufenden
"d anderen Beimengungen enthält, ergibt sich hoher Verschleiß der Lager und der
Uberzüge der Propellerwellen beim Betrieb der Schiffe unter solchen Bedingungen.
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AuBerdem hat die Verwendung solcher Einrichtungen einen hohen Arbeits
anfall zur Folge, der mit der Herstellung der Lager und der Bearbeitung der Wellenzapfen
und der Wellenüberzüge zusammenhängt, was auf die große nge der nichtmetallischen
Stevenlager zurückzuführen ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Schmierung
und Kühlung von Schiffsstevenlagern mit Wasser zu schaffen, die eine Vergnoßerung
der Standzeit der Lager dadurch gewährleistet, daß die Menge des Seewissers, das
in das Steven:rohr kommt, im Vergleich zu den bekannten Finrichtungen herabgesetzt
wird.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einer Einrichtung zur
Schmierung und Kühlung von Schiffsstevenlagern mit Wasser, die eine mit dem Bugteil
des eine bugseitige Dichtung besitzenden Stevenrohrs in Verbindung stehende RohrleAtung
enthält, erfindungsgemäß das Stevenrohr eine heckseitige Dichtung aufweist und die
Rohrleitung mit dem Heckteil des Stevenrohrs in Verbindung steht, wobei ein geschlossener
Kreis zustande kommt, der mit der Atmosphäre verbunden und derart ausgeführt ist,
daß der Wasserstand in dem Kreis mindestens huber dem niedrigsten Purkt des Schnitts
durch den Kreis, der am weitesten von der durch die Achse des Stevenrohrs führenden
Waagerechtebene entfernt ist, liegt.
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Die Ausbildung des Kreises auf die vorstehend beschriebene Art und
Weise gewährleistet eine kontinuierliche Fortbewegung der im Reibungsbereich der
Stevenlager erwärmten Wasserschichten und den Ersatz dieser Schichten durch zuströmende
kaltere Wasserschichten.
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Gleichzeitlg beseitigt die Verbindung des Kreises mit der Atmosphäre
die Moglichkeit der Bildung von Luftpolstern im Kreis.
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Es ist zweckmäßig, wenn die heckseitige Dichtung wasserdurchlässig
ausgehrt und der geschlossene Kreis derart angeordnet ist, daß mindestens der niedrigste
Punkt des Schnitts durch den Kreis, der am wie testen von der Waagerechtebene absteht,
die durch die Achse des Stevenrohrs führt, unter der tiefsten Wasserlinie liegt.
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Eine solche bautechnische Ausführung gewåhrleistet die Aufrechthaltung
des vorgegebenen Wasserstands
im geschlossenen Kreis infolge der
Differenz des hydrostatischen Drucks im Inneren des Kreises und außenbords.
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Bei einer der Ausführungsformen der Erfindung ist die heckseitige
Dichtung wasserdicht ausgeführt und der geschlossene Kreis ist über ein Grenzwasserstandsventil
mit einer zustitzlichen Wasserquelle verbunden, Eine solche Ausfühnlng gewährleistet
einen vorgegebenen Wasserstand im geschlossenen Kreis bei minimaler Menge des durch
die Stevenlager strömenden Seewassers.
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Es ist zweckmäßig, wenn der geschlossene Kreis einen Behälter enthält
und mit der Atmosphäre über diesen Behälter in Verbindung steht.
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Eine solche a Ausführung gewährleistet eine Verbesserung des Wärmeaustausches
im Kreis.
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Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung mit Ausfuhrungsbei8##ßJ#nerläutert
Es zeigen Fig. 1 eine erfindungsgemäß ausgeführte Einrichtung zur Schmierung und
Kühlung von Schiffsstevanlagern mit Wasser.
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/ einer Fig. 2 andere Form erfindungsgemäßen Einrichtung zur Schmierung
und Kühlung von Schiffsstevenlagern mit Wasser.
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Fig. 3 als Einzelheit die wasserdurchlässige heckseitige Dichtung,
die bei der in Fig. 2 gezeigten Form ausgeführt ist.
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Fig. 4 eine weitere Form einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur
Schmierung und Kühlung von Schiffsstevenlagern mit Wasser.
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Fig. 5 eine 4 Form einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Schmierung
und Kühlung von Schiffsstevenlagern mit Wasser.
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Die Einrichtung zur Schmierung und Kühlung von n Schiffsstevenlager
mit Wasser enthält eine Rohrleitung 1 (Fig. 1), die mit der Bugseite 2 eines Stevenrohrs
3 in Verbindung steht. Das Stevenrohr 3 besitzt eine bugseitige wasserdurchlässige
Dichtung 4 und ei-
ne heckseitige Dichtung 5. Die Rohrleitung 1
steht mit dem Heckteil 6 des Stevenrohrs 3 in Verbindung. Die Rohrleitung 1, das
Stevenrohr 3 mit der bugseitigen Dichtung 4 und'der heckseitigen Dichtung 5 ergeben
einen geschlossenen Kreis 7, der mit dpr Atmosphäre iiber ein Rohr 8 in Verbindung
steht und dcrnrt ausgeführt ist, daß der Wasserstand in diesem Kreis über dem niedrigsten
Punkt 9 des Schnitts durch den Kreis 7, der am weitesten von der durch die Achse
10 des Stevenrohrs 3 führenden Ebene entfernt ist, liegt. Im Inneren des Stevenrohrs
3 sind ein bugseitiges Cr,ager 11 und ein, heckseitiges Lager 12 angeordnet.
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In der in Fig. 2 gezeigten Form der Erfindung ist die heckseitige
Dichtung 5 wasserdurchlässig ausgeführt und der Kreis 7 ist derart angeordnet, daß
der untere Punkt 9 des Schnitts durch den 1(reis, 7, der am weitesten von der durch
die Achse 10 cles,,Stevenrohrs 3 führenden Waagerechtebene entfernt int, unter der
tiefsten Wasserlinie 13 liegt.
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Die Dichtung 5 (Fig. 3) bei dieser Ausfghrungsform enthält einen
Flansch 14, der mit hilfe von Stiftschrauben 15 die Lage einer Manschette 16 fixiert.
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In der in Fig. 4 gezeigten Form der Erfindung ist die heckseitige
Dichtung 5 wasserdicht ausgeführt und der geschlossene Kreis 7 steht über ein Grenzwasserstandsventil
17 mit einer zusätzlichen Wassorquelle 18 in Verbindung. Als zusätzliche Wasserquelle
18 kann jedes beliebige Wasserßystem des Schiffs verwendet werden, einschließlich
des Seewassersystems.
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Die wasserdichte Dichtung 5 stellt eine Simplex--Dichtung dar.
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In der in Fig. 5 gezeigten Form der Erfindung enthält der geschlossene
Kreis 7 einen Behälter 19, der über die Rohrleitung 20 mit der Atmosphäre in Verbindung
steht.
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Der Behälter 19 ist im oberen Tell des geschlossenen Kreises 7 installiert
und diont zur Was.nerk lung.
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Die erfindungsgemässe Einrichtung zur Schmierung und Kühlung von
Schiffsstevenlagern mit Wasser funktioniert wie folgt.
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Beim Zuwasserlassen des Schiffs werden das Stevenrohr 3 und die Rohrleitung
1 derart mit Wasser ge füllt, dass der Wasserstand im geschlossenen Kreis 7 hoher
ist als Punkt 9, d.h. dass sich das Wasser in dem geschlossenen Kreis bewegen kann
Bei der Drehung der /in der Zeichnung nicht gezeigten/ Propellerwelle erwarmt sich
das Wasser im Reibungsbereich der Lager 11 und 12. nie im Reibung bereich des Lagers
11 erwärmten Wasserschichten kommen in den Bugteil 2 des Stevenrohrs 3 und steigen
infolge der Verminderung der Dichte des erwarmten Wassers in der Rohrleitung 1 aufw'=irts,
wodurch die Verschiebung des gesamten Wasservolumens im Kreis herbeigeführt wird.
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An Stelle des nach oben gestiegenen erwärmten Wassers strömt in den
Bereich des Lagers 11 das gekühlte Wasser aus dem ileckteil 6 des Stevenrohrs 3.
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Das Wasser in diesem Teil des Stevenrohrs hat praktisch die gleiche
Temperatur wie das Seewasser, was durch das grosse Volumen des Wassers im Stevenrohr
3 und die günstigen Bedingungen zum Wflrmeaustausch durch die Wandungen des Stevenrohrs
3 bedingt ist.
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Wenn die Erwärmung in den Lagern 11 und 12 geringfügig und der durch
die Aufwärtsbewegung des erwärmten Wassers in der Rohrleitung 1 erzeugte aber druck
nicht grösser als der hydraulische Widerstand im Kreis 7 ist, erfolgt die Abkühlung
des in den Lagern 11 und 12 erwärmten Wassers infolge des Vermischens des von den
Lagern 11 und 12 wegströmenden Wassers mit den kälteren Wassermassen im Stevenrohr
3.
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Wenn der durch die infolge der Erwärmung entstehende Bewegung des
Wassers zustande kommende Überdruck grösser als der hydraulische Widerstand im geschlossenen
Kreis 7 ist, wird das Wasser kontinuierlich im
Kreis 7 umlaufen
und hierdurch die Lager 11 und 12 abkühlen.
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Das Vorhandensein in der Einrichtung#eines mit der Atmosphäre in
Verbindung stehenden Rohrs 8 macht das Entstehen eines Luftpolsters im Kreis 7 unmöglich,
wodurch wiederum Betriebsstörungen der Einrichtung vermieden werden.
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Die in Fig. 2 gezeigte Form der Einrichtung funktioniert wie folgt.
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Beim Zuwasserlassen des Schiffs werden das Stevenrohr 3 sowie die
Rohrleitung 1 mit Wasser gefüllt.
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Wenn das Schiff nicht fährt, ist die Höhe des Wassers im geschlossenen
Kreis 7 g]eich der Höhe der Wasserlinie, was dadurch gewährleistet wird, daß Wasser
durch die heckseitige Dichtung 5 hindurchfließen kann, der Kreis 7 über das Rohr
8 mit der Atulosphäre in Verbindung steht sowie durch die Anordnung des u.eschlossenen
Kreises 7.
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Bei der Fahrt des Schiffs sinkt infolge der Abnahme des Drucks hinter
dem Schiffsheck, der durch die Arbeit des Schiffspropellers-bedi.ngt wird, der Wasserspiegel
im geschlossenen Kreis 7 um die Ttbhe der Wassersäule, die der Abnahme des Drucks
hinter dem Schiffsheck gleich ißt. Da aber der niedrigste Punkt 9 des Schnitts durch
den Kreis 7, der am woitesten von der durch die Achse 10 des Stevenrohrs 3 führenden
Waagerechtebene entfernt ist, unter cier tiefsten Wasserlinie 13 liegt, ist zu beliebigem
Zeitpunkt des Schiffsbetriebs der Kreis 7 mit Wasser gefüllt.
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Weiterhin funktioniert die gemäß der in Fig. 2 gezeAen Form ausgeführte
Einrichtung auf die vorstehend beschriebene Art und Weise.
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Die in Fig. 4 gezeigte Foim der Einrichtung wird zweckmäßig auf Schiffen
verwendet, die in besonders verschmutzten Gewasz3ern fahren.
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Vor Beginn des SchiffoMetriebß wird der gesblossene Kreis 7 mit Wasser
von der Wasserquelle 17
aus gefüllt. Die Schmierung und Kühlung
der Lager 11 und 12 unterscheidet sich nicht in diesem Falle von der Schmierung
und Kühlung, wie sie bei der Betrachtung der Funktion der in Fig. .1 gezeigten Einrichtung
beschrieben wurden. Der Unterschied in der Funktion dieser Modifikation besteht
darin, daß das Auffüllen des geschlossenen Kreises 7 mit Wasser beim Herausfließen
von Wasser durch die bugseitige Dichtung 4 durch periodisches Offnen des Grenzwasserstandsventils
17 und die Wasserzufuhr in den Kreis 7 von der zusätzlichen Wasserquelle 18 bewerkstelligt
wird.
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Bei der in Fig. 5 gezeigten Form der Erfindung unterscheidetsich~nichtdie
Schmierung und Kühlung der Lager 11 und 12;YSOn der Schmierung und Kühlung dieser
Lager, die bei der Betrachtung der in Fig. 1 gezeigten Einrichtung beschrieben worden
ist. Das erwärmte Wasser steigt in der Rohrleitung 1 und gelangt in den Behälter
19, wo es wie infolge einer Vergrößerung der Oberfläche ftir den Wärmeaustausch
mit dem umggf..
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gebenden Medium sowie infolge besonderer Kühlmittel, mit denen der
Behälter ausgerüstet werden kann, beispielsweis,e Kühlschlangen (in der Zeichnung
nicht gezeigt) intensiver abgekühlt wird. Um hierbei dem Zustandekommen eines Luftpolsters
in dem Kreis 7 vorzubeugen, wird der Behälter 19 mit der Atmosphäre verbunden und
im oberen Teil des Kreises 7 installiert.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Schmierung und Kühlung von Stevenlagern
mit Wasser ermöglicht es: - die Fahrtperiode zwischen den Reparaturen für die größte
Schiffsgruppe, und zwar die Binnenschiffe und die Schiffe mit gemischtem Fahrtbereich,
zu verlängern; - die Wirtschaftlichkeit des Schiffsbetriebs durch Verminderung der
Reparaturkosten und Verlangerung der Betriebsperiode zu erhöhen.
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