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Elektromotorische Antriebsvorrichtung für Propeller od. dgl. von Schiffen
Zum Antrieb vom; Schiffen ist eis bekannt, Gondeln zu verwenden, die unterhalb,
des Wasserspiegels am Schiffskörper befestigt sind und den, Propeller mit seinem
Antriebsmotor enthalten. Es ist vorgeschlagen worden, für den Antrieb. des Propellers
einen elektrischen Unterwassermotor zu verwenden, auf dessen einen Kurzschlußläufer
tragende Welle der Propeller fliegend angeordnet ist. Die Propellerwelle besteht
hierbei mit der Motorwelle aus einem Stück oder ist mit dieser starr gekuppelt.
Eine derartige Anordnung hat den, Nachteil, daß Stöße durch den Propeller unelastiseh
auf den Motorläufer übertragen werden. Um einem, einwandfreien Betrieb, zu erzielen,
muß die Lagerung einer solchen Welle einerseits den Bedingungen der Lagerung eines
Elektromotors entsprechen, d. h. einen; ruhigen, stoßfreien und gleichmäßigen Lauf
ermöglichen, andererseits sodl sie die durch schwere See oder sonstiges ungleichförmiges
Arbeitern, des Propellers verursachten Stöße und Vibrationen sicher aufnehmen. Im
ersten Fall ist entsprechend dem einzuhaltenden engen Luftspalt zwischen Stator
und Rottor des Mo-to,rs ein enges Lagerspiel einzuhalten,; im zweiten Fall muß die
Welle auch dann ,noch betriebssicher bleiben, wenn die, Lager um mehrere Millimeter
ausgeschlagen sind:.
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Gemäß der Erfindung kann diesen Fo@rdeirungen dadurch genügt werden,
daß die Motorwelle hohl ausgebildet wird und die getrennt von ihr gelagerte Propellerwelle
umschließt, mit der sie nur zur Übertragung des Drehmoments gekuppelt ist.
Durch,
eine derartige, Ausbildung des- Antriebes wird auch bei unmitt#elb@arer Verbindung
der Motorwelle mit der Propellerweil.le eine nachgiebige Drehmomentübertragung erreicht,
da der Läufer des. Motors von dem im -Ständer erzeugten Drehfelg mit Schlüpf, also,
mit einer gewissen Nachgiebigkeit, mitgenommen wird. Es, kann daher zwischen. Motorwelle
und Propellerwelle eine besondere nazhgiebige Kupplung entfallen, die bei den beschränkten
Raumverhältnissen der Antriebisgondeln nur mit Schwierigkeiten untergebzacht werden
könnte. Bei der Antriebseinrichtung gemäß der Erfindung wird die axiale Länge der
Antriebsgondel nicht größer als bei unmittelbarer Anordnung des Propellers auf der
Motorwelle. - Die Antriebsgondel erhält dadurch eine hydraulisch günstige Form und
kann auch unter guten strömungstechnischen Verhältnissen am Schiffskörper befestigt
werden. Würde man die Motor-und Propellerwelle unterteilen und. durch eine elasti6che
Kupplung miteinander verbinden, so müßte die Propellerwelle für sich doppelt gelagert
sein und auch das Sparlager zur Aufnahme des Axialsahubes tragen. Dies bedingt aber
eine bedeutende Vergrößerung der axialen Abmessung der Gondel, ,Wodurch diese eine
hydraulisch. ungünstige Ausbildung erhält und ihre Befestigung am Schiffskörper
Schwierigkeiten macht.
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Bei der' Ausbildung der Antriebsgondel ist gemäß der Erfindung die
als: Hohlwelle ausgebildete Moitorwelle für sich gelagert. Die durch diese hindurchgeführte
getrennte Propellerwelle - wird, zwecakmäßig auf beiden Seiten, außerhalb -der Motorweille
getrennt von; dieser gelagert, wobei beide Weihen nur zur Übertragung des Drehmoments.
lose oder elastisch miteinander gekuppelt -werden. Hierzu können. Kelle, Stifte
odez auch eine elastische Kupplung dienen. Die Propellerwelle wird vorteilhaft außer
ihren Längslagern mit eineim Sparlager zur Übertragung des Propellerschubes auf
die Gondel versehen, wobei dieses Sparlager und gegebenenfalls auch die elastische
Kupplung oder die, entsprechenden anderen zur Drehmoment übertragung dienenden.
Konstruktionselemente auf der dem Propeller abgekehrtem Wellenseite angebracht werden
können. Hierdurch wird eine gedrängte Bauweise von geringer axialer Länge ermöglicht,
die die Vorteile der elastischen Drehmomentübertragung von - getrennten Wellen -
einschließt. Die vorgenannten Bauelemente können vorteilhaft innerhalb der dein
Propeller abgewende ten , Gondeilhaube untergebracht werden, deren Raum dadurch
in besonders günstiger Weise ausgenutzt wird. Hierdurch tritt praktisch kaum eine
Verlängerung der Gondel gegenüber einer solchem mit einer einzigen durchgehenden
Welle ein.
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Unten.- Umständen kann. auch. auf ein besonderes Lager für die Propellerwellen
auf der dem Propeller abgekehrten Seite verzichtet Werden, und eis können beide
Wellen; -an dieser Stelle starr miteinander verbunden werden, wenn die Propellerwelle
als Torsionsstab derart ausgebildet - wird,- daß sie Stöße federnd aufnimmt. Auch
bei de@r-doppelten ' Lagerung der Propellerwelle kann diese als Torsionsstab ausgeb-ildet
werden, uni eine größere Drehelaistizität des Antriebes. zu erhalten.
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Der durch die Erfindung erreichte ruhige Lauf der Motorwelle unabhängig
von den Stößen des Propellers. hat den weiteren Vorteil, daß die Motorwelle wirksam
durch Stopfbuchsen, Labyrinthe und ähnliche Mittel abgedichtet werden kann, so d@aß
das Motorinnere gegen das die Gondel überflutende Wasser wirksam. geschützt ist
und die in diesem Wasser enthaltenen Verunreinigungen. nicht in das Motoirinnere
eindringen können. Der Motor braucht daher nicht oder nur teilweise wasserdicht
gebaut zu werden. Bei der bekannten starren Kupp-Jung des Motors mit dem Propeller
läßt sich eine einwandfreie Abdichtung des Motorinnern praktisch nicht erzielen,
da diel nicht elastisch auf die Motorwelle übertragenen Propellerstöße einen unruhigen
Lauf der Welle zur Folge haben und eine, Abdichtung auf die Dauer unmöglich machen.
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Die Elastizität der Dre#hmomentübertragung kann noch dadurch. verbessert
werden, daß nicht nur die beiden Wellen elastisch miteinander gekuppelt werden,
sondern auch der Motor elastisch in dem Gehäuse der Gondel gelagert wird. Dadurch
werden die auf die Lagerung der Propellerwelle ausgeübtem Stöße elastisch von dem
Gehäuse aufgenommen und nicht oder nur, gemindert auf die Lagerung des Rotors übertragen.
Das Motorgehäuse und Gondelgehäuse werden hierbei voneinander getrennt und durch
zwischengeschaltete Puffer- elastisch gegeneinander abgestützt. Die beidem, Systemei,
nämlich das Motor- und das Propellersystem, sind in dieser Bauweise, einschließlich
ihres- Lagerungen völlig voneinander unabhängig und istehen nur durch die elastischen
Verbindungen der beiden Wellen -und der beiden Gehäuse in- Versbindung miteinander.
Dadurch ist es möglich, dem Motor die für dessen gute Betriebsver'hältnisse erforderliche
sorgfältige Lagerung zu geben, die einen kleinen Luftspalt zwischen, Stator und
Rotor ermöglicht, was. für die Erreichung eines guten Leistungsfaktors und Wirkungsgrades
von großer Bedeutung ist.
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In der Zeichnung sind. verschiedene Ausführu.ngsben-spiele der Erfindung
dargestellt.
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Fig. i zeigt einen Längsschnitt einer Antriebsgondel, .,-Fig. 2 in
kleinerem Maßstab -einen Längsschnitt einer anderen Ausführungsform - der Antrieb,sgondeil
und -Fig."3 in größerenn Maßstab eine Abdichtung der Durahführung der Motorwelle.
- -Wie Fig. i zeigt, ist eine Gondel i durch Arme 2 unterhalb der Wasserlinie axn
Schiffskörper befestigt. Die Gondel i ist an ihrem in der- Fahrtrichtung vorderen
Ende durch eine Haube 3 verschlossen und halt den gleichen Durchmesser wie die Nabe
¢ des Propeillers. 5. In der Gondel i ist das, zylindrische Gehäuse 6 eines Dreihstrommotors
angeordnet, dies am: seinen, - beidem Seiten; mittels elastischer Puffeen 7 an ringförmigen
Ansätzen 8 des Gondelgehäuses; i abgestützt ist. Zwischen
Gondelgehäuse
i und Motorgehäuse 6 isst ein ringförmiger Zwischenraum 9 vorhanden.. Der Kurzschlußläufer
io des Motors ist auf einer Hoh:lwellei i angebracht, die an ihren, beiden Enden,
in Gleitlagern i2 geführt ist. Leuteire sind in den Lagerschilden 13 angeordnet,
die am Motorgehäuse 6 befestigt sind und. den Motor nach außen abschließen. Die
beiden Lager 12 sind durch Stopfbuchsen 14 abgedichtet.
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Das dem Propeller 5 abgewendete Ende der hohlen Motorwelle i i trägt,
unvexdrehb,ar mit dieser befestigt, eine Hälfte einer elastischen Kupplung i5, deren
andere Hälfte auf der von der hohlen Motorweille i i unnschlosseinen Propellerwelle
16 befestigt ist. Letztere ist an dem dem Propeller abgewendeten Ende in einem Gleitlager
17 gelagert, das in einer Zwischenwand i8 der Gondelhaube 3 angeordnet ist, und
trägt eine Spursoheibe 19, die zwischen zwei Laufringen 2o und 2 1 geführt ist.
Der äußere Laufring 2o ist in einem Zwischenstück 22 gehalten, das sich unter Zwischenschaltung
einer Kugel 23 gegen ein in der Gondelhaube 3 befestigtes Tragstück 24 abstützt
und den Axialschub des Propellers 5 dadurch auf die Gondel überträgt.
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An ihrem dem Propeller 5 zugewendeten Ende ist die Propellerwelle
16 von einem Gleitlager 25 geführt, das mittels der beiden Querwände 26 von dem
Gondelgehäuse i getragen ist. An ihrem in dem Lager 25 -geführten Teil ist .die
Propellerwelle 16 mit annähernd dem gleichen Durchmesser wie die Motorwelle i i
ausgeführt, um bessere Lagerverhältnisse zu erhalten.
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Bei der in Fig. 2 .im Schnitt dargestellten Ausführungsform ist die
Propellerwelle 31 als Torsionsstäb ausgebildet und an ihrem dem Propeller
abgewendeten Ende durch eine starre Kupplung 32 mit der hohlen Motorwelle i i verbunden.
An der Kupplung 32 greift unmittelbar die Spurlagerung 33 an, die durch Zwischenschaltung
der Kugel 34 in einer Querwand 35 der Gondelhaube 3 abgestützt ist. Der Stator 36
des Motors ist unmittelbar von dem Gondelgehäuse i umschlossen; die elastischen
Puffer 7 der Ausführungsform gemäß Fig. i sind hier in Fortfall gekommen. Die übrige
Ausbildung der Gondel entspricht der gemäß Fig. i.
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Das dem Propeller abgewendete Ende der Propellerwelle 31 kann auch
ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform durch ein besonderes Endlager abgestützt
werden, das bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 nicht vorgesehen ist.
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Für die Abdichtung der Durchführung der Motorwelle i i sind bei den
dargestellten Ausführungsbeispielen nach Fig. i Stopfbuchsen 14 vorgesehen, die
wegen des ruhigen Laufs der Motorwelle i i bereits eine gute Abdichtung des Motorinnern
ergeben. Eine besonders brauchbare Abdichtung von geringer axialer Baulänge kann
auch dadurch erhalten werden, daß auf die Motorwelle eine oder mehrere Scheiben
gesetzt werden, gegen welche entsprechende feststehende Scheiben unter Zwischenschaltung
von Dichtungsmitteln durch Federn gedrückt werden. Als Dichtungsmittel werden vorzugsweise
Ringwülste aus Leder, Gummi, Graphit oder ähnlichen Dichtungsstoffen verwendet.
Die durch Federdruck gegen die umlaufenden Scheiben gepreßten feststehenden Scheiben
müssen nachgiebig im Motorgehäuse geführt werden. Zu diesem Zweck können die feststehenden
Scheiben im Motorgehäuse eine Führung erhalten, über die Lederstulpen oder sonstige
Dichtungen zur Abdichtung der Gleitfläche gezogen sind. Die feststehenden Scheiben
können auch nach Art einer Membran elästischimGehäuse eingespanntwerden.
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Die Eigenreibung einer derartigen Abdichtung ist bedeutend geringer
als die von axialen Stopfbuchsen und hat außerdem den Vorteil, daß die beiden benachbarten
Lager des Propellers und Rotors wegen der geringen axialen Länge dieser Abdichtung
einen geringen Abstand voneinander haben können. Trotzdem sind die Lagerräume voneinander
getrennt und ermöglichen dadurch die Verwendung verschiedener Schmiermittel.
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Eine derartige Abdichtung ist in Fig. 3 in einer beispielsweisen Ausführungsform
dargestellt. Auf der hohlen Motorwelle i i, die die Propellerwelle 16 umschließt,
ist eine Ringscheibe 41 angeordnet, die mit der Welle umläuft. In einem zylindrisch
abgedrehten Ansatz 42 des Motorgehäuses 6 ist eine mit einem zylindrischen Ansatz
43 versehene Scheibe 44 axial beweglich, aber unverdrehbar geführt, die durch eine
nachgiebige Dichtung 45, z. B. eine Lederstulpe, gegen den Ansatz 42 des Motorgehäuses
abgedichtet ist. In der Scheibe 44 sind mehrere Bolzen 46 parallel zur Achse der
Motorwelle 16 eingelassen., auf denen Schraubenfedern 47 und 48 geführt sind. Zwischen
den beiden Federn 47 und 48 ist eine zweite Ringscheibe 49 axial beweglich, aber
unverdrehbar geführt, die durch die Dichtung 5o-gegen den zylindrischen Ansatz 43
abgedichtet ist. Die beiden nicht umlaufenden Ringscheiben 44 und 49 tragen je einen
Wulstring 5 i aus dichtendem Werkstoff. Die beiden Wulstringe 5 i liegen an beiden
Seiten der mit der Welle i i umlaufenden Ringscheibe 41 an, gegen die sie .durch
die beiden unter dem Druck der Federn 47 und 48 stehenden Scheiben 44 und 49 gepreßt
werden. Die Wulstringe 5 i sowie die Dichtungsringe 45 und 5o ergeben eine vollkommene
Abdichtung des Motorinnern an beiden Durchführungen der Motorwelle und verhindern
dadurch wirksam .das Eindringen des die Gondel i überflutenden Wassers in das Motorinnere.
Auch wenn dieses nicht mit einer Schutzflüssigkeit, z. B, reinem Wasser, Öl od.
dgl., angefüllt ist, wird, wenn das mit diesen Antriebsgondeln ausgerüstete Schiff
auf See fährt, das Eindringen von Seewasser mit seinen für den Motor gefährlichen
Eigenschaften in den Motor wirksam verhindert.
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Um eine gute Kühlung des Motors zu erhalten, kann bei der in Fig.
i gezeigten nachgiebigen Lagerung des Motors in der Gondel der zwischen Motor- und
Gondelgehäuse befindliche Ringkanal 9 von dem die Gondel überflutenden Wasser durchströmt
werden, so daß eine besonders wirksame Wärmeabführung erhalten werden kann.
Die
vorgeschlagene Ausbildung des Antriebes kann statt für Schiffspropeller auch für
andere Antriebszwecke Anwendung finden, beispielsweise bei Bergungspumpen, Rührwerken
oder in allen Fällen, in denen ein elektrischer Unterwassermotor als Antriebsmaschine
bei robusten Betriebsverhältnissen in Betracht kommt, besonders dann, wenn die angetriebene
Maschine unruhig läuft und eine-axial gedrängte Bauweise gefordert wird.