DE3939187C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schiffsantrieb mit gegen­ läufigen Schiffsschrauben bzw. Propellern, d. h. einen Gegenlaufschrauben-Schiffsantrieb, bei dem insbesondere die Drehzahl gegenüber einer Antriebsmaschine herabge­ setzt ist und zwei Schiffsschrauben auf der gleichen Achse (gleichachsig) angeordnet werden können.

Bei einem Schiffsantrieb mit einer Haupt-Antriebsma­ schine, wobei zwei Propeller bzw. Schiffsschrauben auf der gleichen Achse angeordnet sind und eine koaxiale Doppelwelle aus Innen- und Außenwelle drehzahlunter­ setzt ist, wird normalerweise ein Planeten- oder Um­ laufgetriebe verwendet. Ein derartiges Schiffsantrieb ist aus der JP 59-96 092 bekannt.

Wie in den Fig. 4 und 5 schematisch dargestellt, ist ein solches Umlaufgetriebe als Um­ steuermechanismus 2′ zum Umsteuern der Drehung einer Hauptantriebsmaschine 1′ und zum Übertragen der Drehung auf die betreffenden Schiffsschrauben ausge­ legt.

Der Umsteuermechanismus 2′ besteht aus einem mit der Haupt-Antriebswelle 7′ der Hauptmaschine 1′ verbundenen Sonnenrad 2B′, Planetenrädern 2C′, die mit der Außen­ verzahnung des Sonnenrads 2B′ kämmen und über Lager 2D′ von einem einheitlich mit einer Innenwelle 3C′ einer hinteren Schiffsschraube 6C′ verbundenen Lager- Träger getragen werden, und einem innenverzahnten Außenzahnrad 2A′, dessen Innenverzahnung mit der Außenverzahnung der Planetenräder 2C′ kämmt und das an der Welle 3A′ einer vorderen Schiffsschraube 6A′ montiert ist. In Fig. 4 sind mit 5′ Lager für die Innenwelle 3C′ und die Außenwelle 3A′ bezeichnet.

Bei diesem Umsteuermechanismus 2′ wird das von der Hauptmaschine 1′ gelieferte Drehmoment auf das mit der Antriebswelle 7′ verbundene Sonnenrad 2B′ übertragen. Bei der Drehung des Sonnenrads 2B′ laufen die Planeten­ räder 2C′ unter Drehung um ihre eigenen Achsen um das Sonnenrad 2B′ um. Durch diese Drehung und Umlaufbe­ wegung der Planetenräder 2C′ wird die Außenwelle 3A′ über das innenverzahnte Außenrad 2A′ gegenläufig zur Drehung der Eingangswelle 7′ des Umsteuermechanismus 2′, d. h. zur Ausgangs- oder Antriebswelle 7′ der Haupt­ maschine 1′, in Drehung versetzt, um damit die vordere Schiffsschraube 6A′ anzutreiben.

Die die Planetenräder 2C′ drehbar tragende bzw. lagernde Innenwelle 3C′ dreht sich dagegen gleichsinnig mit der Eingangswelle 7′ und treibt die hintere Schiffsschraube 6C′ an.

Mittels der beschriebenen Anordnung werden die beiden Schiffsschrauben gegenläufig zueinander und zudem mit einer niedrigeren Drehzahl als derjenigen der Hauptmaschine 1 angetrieben.

Der vorstehend beschriebene bisherige Gegenlaufschrau­ ben-Schiffsantrieb ist jedoch mit den folgenden, noch zu lösenden technischen Problemen behaftet:

• 1. Die mit der hinteren Schiffsschraube 6C′ verbundenen Planetenräder 2C′ und das mit der vorderen Schiffs­ schraube 6A′ verbundene innenverzahnte Außenrad 2A′ bilden einen Differential- bzw. Ausgleichgetriebe­ mechanismus, weil sie beide um eine gemeinsame Achse rotieren; wenn sich dabei die auf eine der Schiffs­ schrauben wirkende Belastung aufgrund einer von außen her einwirkenden oder externen Kraft ändert, ändert sich auch die Drehzahl der anderen Schiffsschraube, und die Drehzahlen der beiden Schiffsschrauben wer­ den mithin durch die beiden Schiffsschraubenlasten bzw. -belastungen bestimmt. Infolgedessen wird es unmöglich, die beiden Schiffsschrauben mit optimalen Drehzahlen anzutreiben.
• 2. Wenn die differentielle Planetenraddrehung gesteuert werden soll, um eine Drehung mit beliebigen Dreh­ zahlen zu erreichen, müssen Vorkehrungen, wie eine Bremsvorrichtung an der Außenwelle 3A′, eine Regu­ lierung der Umlaufgeschwindigkeit der Planetenräder mittels eines Hydraulikmotors (vgl. JP-OS 59-96 092) o. dgl., getroffen werden, wodurch der Aufbau kompliziert und auch die Manövrierbarkeit bzw. Be­ dienbarkeit des Antriebs beeinträchtigt wird.
• 3. Da die Planetenräder 2C′ umlaufen, ist es außer­ ordentlich schwierig, ein Schub- bzw. Axiallager zur Aufnahme des auf die Innenwelle 3C′ wirkenden Schubs vorzusehen.

Um unter Vermeidung der geschilderten Probleme die Innen- und Außenwellen gleichachsig mit verringerter Drehzahl anzutreiben, sind bei Ver­ wendung von Parallelwellenzahnrädern große, in drei oder mehr Reihen angeordnete Zahnräder erforderlich, so daß der Umsteuermechanismus sperrig wird und das Antriebssystem bezüglich des Aufbaus unvorteilhaft und kostenaufwendig wird.

Wahlweise ist es auch möglich, für die Hauptmaschine und die Schiffsschrauben verschiedene Achsen vorzu­ sehen und die Drehzahl mittels Parallelwellenzahn­ rädern oder -getrieben zu senken. Ein derartiges Antriebssystem ist jedoch im Hinblick auf Aufbau(aufwand) und Kosten ebenfalls nicht günstig.

Aus der US-PS 13 81 939 sind ein durch eine Antriebsmaschine angetriebenes großes Zahnrad und mehrere kleine Zahnräder in solcher Anordnung, daß sie jeweils an mehreren festgelegten Stellen in Umfangsrichtung des großen Zahnrades mit diesem in Eingriff stehen, sowie eine Anzahl von auf den jeweiligen Zahnradwellen der kleinen Zahnräder montierte Planetenräder an sich bekannt. Ebenfalls bekannt ist es, die jeweiligen Zahnradwellen in entsprechenden Lagern aufzunehmen.

Aus der JP 62-1 39 790 ist ein Innenwellen-Axiallager bekannt.

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, einen Gegenlaufschrauben-Schiffsantrieb so auszuführen, daß die geschilderten Nachteile der bisherigen Antriebssysteme dieser Art vermieden werden.

Aufgabe der Erfindung ist speziell die Schaffung eines Gegenlaufschrauben-Schiffsantriebs, der keinen Umsteuer­ mechanismus großer Abmessungen verwendet, bei dem jedoch bei der Senkung der Drehzahl (Drehzahluntersetzung) gegenläufiger Schiffsschrauben relativ zur Maschinendrehzahl auch bei einer Änderung der auf die (beiden) Schiffsschrauben wirkenden Belastung keine Änderung der Relativdrehzahl zwischen den beiden Schiffsschrauben auftritt.

Diese Aufgabe wird bei einem Gegenlaufschrauben-Schiffs­ antrieb der angegebenen Art erfindungsgemäß gelöst durch ein durch eine Antriebsmaschine angetriebenes großes Zahnrad, mehrere kleine Zahnräder in solcher Anordnung, daß sie jeweils an mehreren festgelegten Stellen in Umfangsrichtung des großen Zahnrads mit diesem in Eingriff stehen, eine Anzahl von auf den jeweiligen Zahnradwellen der kleinen Zahnräder montierte Planetenräder, ein Sonnenrad und ein innenverzahntes Außenzahnrad, die jeweils mit den Planetenrädern in Eingriff stehen, eine an einer Innenwelle, die als Zahnradwelle des Sonnenrads dient, montierte hintere Schiffsschraube und eine auf einer rohrförmigen bzw. hohlen Außenwelle, die als Zahnradwelle des innenverzahnten Außenzahnrads dient, montierte vordere Schiffs­ schraube.

Im Betrieb des erfindungsgemäßen Antriebssystems wird durch die Drehung der Antriebsmaschine ein großes Zahn­ rad in Drehung versetzt, wobei als Ergebnis der durch die Drehung des großen Zahnrads bewirkten Drehung von kleinen Zahnrädern die Planetenräder in Drehung ver­ setzt werden. Die Planetenräder treiben sodann einer­ seits ein Sonnenrad in derselben Drehrichtung wie das große Zahnrad und andererseits ein innenverzahntes Außenzahnrad in entgegengesetzter Drehrichtung an.

Dabei laufen die kleinen Zahnräder und die Planeten­ räder, die über Getriebe- oder Zahnradwellen mitein­ ander verbunden sind, nicht um, sondern sie drehen sich um ihre eigenen Achsen, weil die Positionen der be­ treffenden Zahnradwellen festgelegt sind. Das mit der hinteren Schiffsschraube verbundene Sonnenrad dreht sich damit gleichsinnig zum großen Zahnrad. Außerdem dreht sich das mit der vorderen Schiffsschraube verbundene innenver­ zahnte Außenzahnrad gegensinnig zum großen Zahnrad.

Auf diese Weise werden die beiden Schiffsschrauben durch die Kombination der betreffenden Zahnräder mit gegenüber der Drehzahl der Antriebsmaschine verringer­ ter bzw. reduzierter Drehzahl angetrieben.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Längsschnittdarstellung eines Gegenlaufschrauben-Schiffsantriebs ge­ mäß der Erfindung,

Fig. 2 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen sche­ matischen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen sche­ matischen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 eine schematische Längsschnittdarstellung eines Gegenlaufschrauben-Schiffsantriebs gemäß dem Stand der Technik und

Fig. 5 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen sche­ matischen Schnitt längs der Linie V-V in Fig. 4.

Die Fig. 4 und 5 sind eingangs bereits erläutert wor­ den.

Der in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Gegenlaufschrau­ ben-Schiffsantrieb gemäß der Erfindung umfaßt ein großes Zahnrad 3, das mit einer Ausgangs- bzw. Antriebswelle 2 einer Haupt-Antriebsmaschine 1 verbunden ist und durch diese angetrieben wird, sowie vier kleine Zahnräder 4, die am Schiffsrumpf o. dgl. an vier festgelegten Stellen um den Umfang des großen Zahnrads 3 herum drehbar ge­ lagert sind und jeweils mit dem großen Zahnrad 3 kämmen.

Auf Zahnradwellen 14 dieser kleinen Zahnräder 4 sind jeweils Planetenräder 5 montiert. Ein Sonnenrad 8 und ein innenverzahntes Außenzahnrad 6 kämmen an Außen- bzw. Innenumfang mit den Außenverzahnungen dieser Pla­ netenräder 5.

Eine hintere Schiffsschraube 12 ist an einer als Zahn­ radwelle des Sonnenrads 8 dienenden Innen­ welle 10 montiert. Eine vordere Schiffsschraube 11 ist auf einer als Zahnradwelle des innenverzahnten Außenzahn­ rads 6 dienenden rohrförmigen bzw. hohlen Außenwelle 9 montiert.

Ein Innenwellen-Schub- bzw. -Axiallager 7 ist auf einem Abschnitt der Innenwelle 10 vorgesehen, welcher an der von der hinteren Schiffsschraube 12 abgewandten Seite über das Sonnenrad 8 hinausragt. Mit 13 ist ein Außen­ wellen-Schub- bzw. -Axiallager bezeichnet.

Bei diesem Antriebssystem wird gemäß Fig. 2 das große Zahnrad 3 über die Antriebswelle 2 durch die Antriebs­ maschine 1 in Drehung versetzt. Als Ergebnis der durch die Drehung des großen Zahnrads 3 ausgeführten Drehung der Zahnradwellen 14 drehen sich die Planetenräder 5 auf die in Fig. 3 gezeigte Weise.

Durch die Drehung der Planetenräder 5 werden einerseits das Sonnenrad 8 gleichsinnig zu Antriebswelle 2 und großem Zahnrad 3 und andererseits das innenverzahnte Außenzahnrad 6 gegensinnig dazu angetrieben.

Bei diesen Vorgängen führen die kleinen Zahnräder 4 und die Planetenräder 5, die durch die Zahnradwellen 14 miteinander verbunden sind, keine Umlaufbewegung durch, vielmehr drehen sie sich um ihre eigenen Achsen, weil die Positionen der Zahnradwellen 14 gemäß Fig. 1 festgelegt sind. Infolgedessen dreht sich das mit der hinteren Schiffsschraube 12 verbundene Sonnenrad 8 gemäß Fig. 3 gleichsinnig zum großen Zahn­ rad 3.

Das mit der vorderen Schiffsschraube 11 verbundene innenverzahnte Außenzahnrad 6 dreht sich dagegen gegen­ sinnig zum großen Zahnrad 3 (vgl. Fig. 3).

Mittels der beschriebenen Anordnung werden die beiden Schiffsschrauben durch die Kombination aus den be­ treffenden Zahnrädern 3-8 mit einer gegenüber der Maschinendrehzahl reduzierten Drehzahl angetrieben.

Mit dem beschriebenen Gegenlaufschrauben-Schiffsantrieb gemäß der Erfindung können somit die durch einen differentiellen Planetenradbetrieb (die Planetenrad- Ausgleichgetriebewirkung) bei Verwendung von Planeten­ (zahn)rädern im bisherigen Umsteuermechanismus 2′ (Fig. 4) hervorgerufenen Mängel sowie die aufbau- und kostenmäßigen Nachteile infolge großer Abmessungen des Antriebssystems bei Verwendung von Parallelwellenzahn­ rädern vermieden werden, so daß erfindungsgemäß ein kleineres und weniger aufwendiges Antriebswellensystem zur Verfügung gestellt wird.

Da zudem die Drehzahl von Innenwelle 10 und Außenwelle 9 reduziert ist oder wird, ist eine Auslegung von Schiffsschrauben zur Erzielung eines maximalen Schiffs­ schrauben-Wirkungsgrads ohne Einschränkungen durch eine Nenndrehzahl o. dgl. der Haupt-Antriebsmaschine 1 möglich. Das Antriebssystem ist bezüglich einer Energie­ einsparung sehr günstig. Zudem wird dabei auch der Aus­ wahlbereich für die Drehzahl der Antriebsmaschine 1 erweitert, so daß damit der praktische Nutzwert des Antriebssystems verbessert wird.

Da die Zahnradwellen 14 und die Planetenräder 5 nicht umlaufen, ist die Anordnung bzw. der Einbau des Axial­ lagers 7 für die Innenwelle 10 sehr einfach. Da außer­ dem die vordere Stirnfläche der Innenwelle 10 frei­ liegt, läßt sich eine Ölzufuhrvorrichtung für ein Dreh­ lager o. dgl., wenn Schmieröl zum Mittel­ bereich der Innenwelle 10 zugespeist werden soll, ein­ fach einbauen, so daß damit eine Vereinfachung des Schmiersystems erreicht werden kann.

Da weiterhin eine Drehzahldifferenz zwischen Innen- und Außenwelle vorliegt (Umsteuerung mit verschie­ denen Drehzahlen), lassen sich Verbesserungen der Leistung des Innenwellenlagers aufgrund einer Preßwirkung dieses Lagers erzielen.

Ersichtlicherweise ist die Erfindung keineswegs auf die vorstehend dargestellte und beschriebene Ausfüh­ rungsform beschränkt, sondern verschiedenen Änderungen und Abwandlungen zugänglich. Beispielsweise ist die Zahl von Planetenrädern beliebig, und das große Zahn­ rad kann als innenverzahntes oder außenverzahntes, mit den kleinen Zahnrädern kämmendes Zahnrad ausgelegt sein.

Claims (3)

1. Gegenlaufschrauben-Schiffsantrieb,
mit einem Planetenradgetriebe, bestehend aus Sonnenrad, Planetenrädern und innenverzahntem Außenzahnrad, wobei Sonnenrad und innenverzahntes Außenzahnrad jeweils in Eingriff mit den Planetenrändern stehen,
mit einer an einer Innenwelle, die als Zahnradwelle des Sonnenrads dient, montierten hinteren Schiffsschraube und
mit einer auf einer hohlen Außenwelle, die als Zahnradwelle des innenverzahnten Außenzahnrads dient, montierten vorderen Schiffsschraube, gekennzeichnet durch
ein durch eine Antriebsmaschine (1) angetriebenes großes Zahnrad (3) und
mehrere kleine Zahnräder (4) in solcher Anordnung, daß sie jeweils an mehreren festgelegten Stellen in Umfangsrichtung des großen Zahnrads (3) mit diesem in Eingriff stehen,
wobei die Planetenräder (5) auf den jeweiligen Zahnradwellen (14) der kleinen Zahnräder (4) montiert sind.

2. Schiffsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die mehreren kleinen Zahnräder an einem Schiffsrumpf (o. dgl.) drehbar gelagert sind.

3. Schiffsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Innenwellen-Schub- bzw. -Axiallager an dem auf der von der hinteren Schiffsschraube abge­ wandten Seite über das Sonnenrad hinausragenden Ab­ schnitt der als Zahnradwelle des Sonnenrads dienen­ den Innenwelle vorgesehen ist.