DE358172C

DE358172C - Propeller propulsion by means of internal combustion engines

Info

Publication number: DE358172C
Application number: DEK76261D
Authority: DE
Original assignee: Fried Krupp Germaniawerft AG
Current assignee: Fried Krupp Germaniawerft AG
Priority date: 1921-02-06
Filing date: 1921-02-06
Publication date: 1922-09-09

Description

Schiffsschraubenantrieb mittels Verbrennungskraftmaschinen. Die Schraubenwellen von Schiffen, die mittels Verbrennungskraftmaschinen angetrieben werden, sind gefährlichen Drehschwingungserscheinungen unterworfen, die ihre Ursache größtenteils in der langen Wellenleitung und der großen Masse der Antriebsmaschine haben, durch die die Eigenschwingungszahlen d esganzen Systems so herabgemindert werden, daß sie leicht mit den verhältnismäßig hohen Drehzahlen der Verbrennnugskraftmaschine -zusammenfallen. Da nun die Drehzahlen von Schiffsmaschinen in weiten Grenzen veränderlich sein müssen, so ist es in vielen Fällen nicht möglieh, den Regelbereich aus dem Bereich der gefährlichen Schwingungsgebiete heraus zu verlegen.Propeller propulsion by means of internal combustion engines. The screw shafts of ships propelled by internal combustion engines are dangerous Subject to torsional vibration phenomena, the cause of which is largely in the long Shaft line and the large mass of the prime mover, through which the natural oscillation numbers the whole system can be degraded so that it can easily be compared with the high speeds of the internal combustion engine coincide. Now there are the speeds ship engines have to be variable within wide limits, so it is in many In cases it is not possible to move the control range out of the area of the dangerous vibration areas relocate out.

Durch Anwendung stärkerer Schraubenwellen können zwar die kritischen Drehzahlen etwas hinaufgeschoben werden, dies gilt jedoch nur für die kritischen Drehzahlen ersten Grades, die oft besonders störend empfunden werden, während sich die kritischen Drehzahlen. zweiten Grades, hierdurch nur unwesentlich beeinflussen lassen.By using stronger screw shafts, the critical Speeds can be pushed up a bit, but this only applies to the critical ones First-degree speeds, which are often particularly annoying while moving the critical speeds. second degree, thereby only marginally affect permit.

Die vorliegende Erfindung bezweckt nun, die kritische Drehzahl zweiten Grades aus dem zwischen zwei kritischen Drehzahlen ersten Grades liegenden Regelbereich der Maschine zu entfernen. Dieser Zweck wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Schwungrad derAntriebsmaschinevon demKupplungsflansch der Maschine weg auf der Schraubenwelle so weit nach hinten, d. h. nach dem Schraubenwellenende zu, angeordnet wird, daß die innerhalb des Regelbereichs der Maschine liegenden Eigenschwingungszahlen zweiten Grades des Systems zu einen ganzzahligen Vielfachen der Eigenschwingungszahl erstenGrades des Systems werden.The present invention now aims to second the critical speed Degree from the control range lying between two critical speeds of the first degree remove from the machine. This purpose is achieved according to the invention in that the drive machine flywheel away from the machine's coupling flange on the Screw shaft so far back, d. H. after the screw shaft end to, arranged that the natural oscillation numbers lying within the control range of the machine second degree of the system to an integral multiple of the natural oscillation number first degree of the system.

Das folgende Zahlenbeispiel, das den tatsächlichen Verhältnissen möglichst genau entspricht, möge den Vorgang näher erläutern.The following numerical example shows the actual Circumstances corresponds as closely as possible, may explain the process in more detail.

Ein Sechszylinderschiffsmotor, der normal mit iio Umdrehungen in der Minute betrieben werden soll, soll ohne Gefahr zwischen den Grenzen n - i2o und n = 7o regelbar sein. Dieser Motor habe eine Eigenschwingungszahl ersten Grades W = 390 und eine Eigenschwingungszahl zweiten Grades n11 = 570, was einer gebräuchlichen Ausführung entspricht. Erfahrungsgemäß treten nun bei dieser Zylinderzahl insbesondere die Schwingungszahlen 3. und 6. Ordnung stark in die Erscheinung. Für die Anlage würden also die Gebiete in der Nähe der Drehzahlen n = 65, n = i3o und n = 95 eine Gefahr darstellen, denen die Eigenschwingungszahlen ersten Grades 6. und 3. Ordnung und zweiten Grades 6. Ordnung entsprechen, während. die Schwingungszahl zweiten Grades 3. Ordnung (n = igo) bereits außerhalb des Regelbereiches der Maschine liegt.A six-cylinder ship engine, which should normally be operated at 100 revolutions per minute, should be controllable between the limits n - i2o and n = 7o without danger. This motor has a natural frequency of the first degree W = 390 and a natural frequency of the second degree n11 = 570, which corresponds to a conventional design. Experience has shown that with this number of cylinders, the third and sixth order vibrations are particularly evident. For the plant, the areas in the vicinity of the speeds n = 65, n = i3o and n = 95 would represent a danger, to which the natural frequencies of the first degree 6th and 3rd order and the second degree 6th order correspond, while. the number of third-order vibrations (n = igo) is already outside the control range of the machine.

In der Abb, i der beiliegenden erläuternden Zeichnung sind diese Gebiete, die eine Gefahrzone für die Anlage bedeuten, durch Auftragung der Schwingungsausschläge über den Drehzahlen veranschaulicht, und es geht aus dieser Zeichnung ohne weiteres hervor, daß sich die Drehzahlen des Motors beim Manövrieren zwischen n = 7o und n = i2o ständig durch die Gefahrzone (n = 95) hindurchbewegen, die durch die Schwingungszahl zweiten Grades 6. Ordnung gegeben ist. Man sieht ferner aus der Zeichnung, daß der schwingungsfreie Drehzahlbereich am größten wird, wenn die beiden kritischen Drehzahlen W und n11 zusammenfallen. Dieses Zusammenfallen der beiden kritischen Drehzahlen nund nn wird nun erfindungsgemäß durch Verlegung der Schwungmasse oder auch durch eine Verlegung der Schwungmasse in Verbindung mit einer Unterteilung derselben erreicht. Dieser Weg ist bisher nicht begangen worden, offenbar weil sich beim Verschieben der Schwungmasse in dem angedeuteten Sinne die beiden kritischen Drehzahlen rund nI1 zunächst voneinander entfernen, wodurch nichts erreicht wird. Verschiebt man jedoch gemäß der Erfindung das Schwungrad weiter, so beginnen die beiden Drehzahlen sehr bald sich wieder zu nähern, um sich schließlich zu überdecken. Dieses ist der Fall, wenn die Schwingungszahl n,1 den Wert der Schwingungszahl n3 annimmt (Abb. 2), was bei gebräuchlichen Anlagen ungefähr dann eintritt, wenn die Schwungmasse bis in das hintere Ende des Wellentunnels in unmittelbare Nähe der Sternbuchse gerückt ist, wie dies Abb. 3 veranschaulicht, in der A den Motor, B die Schraubenwelle, C das Drucklager und D die Schwungmasse bezeichnet.In Fig, i of the accompanying explanatory drawing, these areas are which mean a danger zone for the system, by plotting the vibration deflections illustrated over the speeds, and it goes from this drawing easily shows that the engine speeds when maneuvering between n = 7o and n = i2o constantly move through the danger zone (n = 95) caused by the number of vibrations second degree 6th order is given. You can also see from the drawing that the vibration-free speed range is greatest when the two critical speeds W and n11 coincide. This coincidence of the two critical speeds According to the invention, nand nn is now achieved by relocating the flywheel mass or by a relocation of the flywheel in connection with a subdivision of the same achieved. This path has not yet been taken, apparently because when moving the centrifugal mass in the indicated sense the two critical speeds around First move nI1 apart, so nothing is achieved. If you move however, according to the invention, the flywheel continues, so the two speeds begin to approach again very soon, to finally cover one another. This is that Case when the number of vibrations n, 1 assumes the value of the number of vibrations n3 (Fig. 2), which in conventional systems occurs approximately when the centrifugal mass moved to the rear end of the shaft tunnel in the immediate vicinity of the star socket is, as illustrated in Fig. 3, in which A the motor, B the screw shaft, C is the thrust bearing and D is the flywheel.

Um die mit der Unterbringung der großen Schwungmasse im Wellentunnel verbundenen Unzuträglichkeiten zu umgehen, läßt sich der angestrebte Zweck auch dadurch erreichen, daß die Schwungmasse, wie aus der Abb. q. hervorgeht, in zwei Teile d', d2 zerlegt wird, von denen der eine in üblicher Weise unmittelbar neben dem Motor und der andere neben oder auf dem letzten Kupplungsflansch der Schraubenwelle angeordnet wird. Diese beiden Teile sind dann naturgemäß in ein solches Verhältnis zueinander zu bringen, daß die Bedingung nlI = n3 ebenfalls erfüllt wird.About the accommodation of the large centrifugal mass in the shaft tunnel The intended purpose can also be avoided to circumvent associated inconveniences achieve that the centrifugal mass, as shown in Fig. q. emerges in two Parts d ', d2 are broken down, one of which is immediately adjacent in the usual way the motor and the other next to or on the last coupling flange of the screw shaft is arranged. These two parts are then naturally in such a relationship to bring to one another that the condition nlI = n3 is also met.

je nach der Zylinderzahl treten naturgemäß andere Schwingungen als solche 3. und 6. Ordnung besonders in die Erscheinung. Da diese jedoch stets in einem ganzzahligen Verhältnis zueinander stehen, so kann der Erfindungsgedanke ohne weiteres sinngemäß auf sie übertragen werden. Das gleiche gilt auch für außergewöhnliche Anlagen, z. B. Anlagen mit mittschiffs aufgestellten und schnellaufenden Motoren, bei denen die Schwingungszahlen dritten oder vierten Grades gegenüber denjenigen ersten und zweiten Grades mehr in die Erscheinung treten.Depending on the number of cylinders, there are naturally other vibrations than such 3rd and 6th orders especially in appearance. However, since these are always in are in an integer relationship to one another, the inventive idea can be without further can be transferred to them in the same way. The same goes for exceptional ones Plants, e.g. B. Systems with high-speed engines installed amidships, in which the third or fourth degree vibrations compared to those first and second degree appear more prominent.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Propulsion of propellers by means of internal combustion engines, characterized in that the flywheel of the prime mover on the screw shaft so far away from the coupling flange of the machine towards the screw shaft end is that the natural oscillation numbers lying within the control range of the machine higher (second) degree of the whole system an integral multiple of the lowest Represent the first degree natural frequency of the system.

2. Propeller drive according to claims, characterized in that the flywheel mass of the machine is divided into two parts one part next to or on the machine flange and the other part is arranged in the vicinity of or on the last coupling of the screw shaft, and that the two flywheel parts are matched to each other in such a way that the natural oscillation number higher (second) degree of the whole system an integral multiple of the lowest natural frequency first degree of the system.