EP0249208B1 - Schiffsantriebsanlage mit zwei Verstellpropellern - Google Patents

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EP0249208B1
EP0249208B1 EP87108374A EP87108374A EP0249208B1 EP 0249208 B1 EP0249208 B1 EP 0249208B1 EP 87108374 A EP87108374 A EP 87108374A EP 87108374 A EP87108374 A EP 87108374A EP 0249208 B1 EP0249208 B1 EP 0249208B1
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EP
European Patent Office
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transmission
ship
propeller
clutches
propulsion system
Prior art date
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EP87108374A
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English (en)
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EP0249208A1 (de
Inventor
Erwin Terörde
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renk Tacke GmbH
Original Assignee
Renk Tacke GmbH
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H23/00—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements
    • B63H23/02—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with mechanical gearing
    • B63H23/10—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with mechanical gearing for transmitting drive from more than one propulsion power unit
    • B63H23/18—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with mechanical gearing for transmitting drive from more than one propulsion power unit for alternative use of the propulsion power units
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H3/00—Propeller-blade pitch changing
    • B63H3/10—Propeller-blade pitch changing characterised by having pitch control conjoint with propulsion plant control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H5/00—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water
    • B63H5/07—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers
    • B63H5/08—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers of more than one propeller

Definitions

  • the invention relates to a ship propulsion device with at least two motors for driving two variable propellers and at least two auxiliary machines, each propeller being associated with a gear block.
  • Ship types of this type include, for example, supply ships, cruise ships, passenger ships and tugs. Of all the engines, only two are mostly in operation.
  • Power take-offs for example for generators, can also only be driven by the control and port machine assigned to them.
  • the applicant has also proposed the installation of more than two motors with the same or different outputs, one half of which is assigned to a propeller. Both propellers can be driven by the motor or motors on one side of the propeller, even at the respective operational propeller speed. Under this condition, the driving profile can then be divided into several areas.
  • parallel operation of the generators (auxiliary machines) installed on each propeller side by one or both of the starboard or port engines was not possible. Despite this arrangement, it was also not possible to do without a clutch in the connecting block of the transmission blocks.
  • the invention is based on the object of designing a ship propulsion system according to the preamble of claim 1 in such a way that optimum use is made of the total installed power distributed to the individual drive motors, taking into account the very different driving profile of the ship, the engine and propeller characteristics and the different use of generators is guaranteed.
  • the invention as a solution to this problem is characterized in that a generator gear block, consisting of generators, which are connected in parallel by shafts via gear wheels and are connected in a slip-free manner, is arranged between the gear blocks, the generator gear block optionally having one of the motors -Propeller gear blocks, can be connected to both motor-propeller gear blocks for one or two driving motors or to both motor-propeller gear blocks for one or two driving motors and propellers switched off.
  • the invention offers the possibility of driving both propellers at an economical speed by means of a motor, using the propeller map and thus with the best efficiency.
  • the required partial output of the engine that is not connected to the generator transmission block can be driven in a fuel-efficient manner via the engine characteristic curve.
  • the entire drive system consists of two gear blocks arranged in mirror image.
  • the total installed capacity is distributed over two or four Mi - MIV drive motors.
  • the gear blocks are connected to one another by a generator gear block G 1 , W 2 , S 4 , Ws, Ws.
  • the clutches K i can also be placed in the transmission drive shafts W 2 of the connection stages according to FIGS. 1A, 3A.
  • the generator gear block is connected to the respective motor-propeller gear block via the clutch Ki, connection stages Ss and the shafts W 1 .
  • the starboard engine must be disconnected from the system.
  • the shift clutches Ki and K 2 belonging to the starboard engine are switched off
  • the power of the port engine is transmitted in this case by switching on the port clutches Ki, K 3 and the starboard clutch K 3 .
  • FIGS. 3 and 3A in deviation from the device according to FIGS. 1 and 1A, two additional drive motors are provided, one for each side of the ship. They are the M II and M III motors. The additional motors are arranged so that they bring their performance directly into the same reduction step S 1 that are already available for the motors Mi and M l v.
  • the switching options and corresponding force profiles for the devices according to FIGS. 3 and 3A can be found in the table according to FIG.
  • the host can be used for different power consumption of the two variable propellers or for different driving speeds
  • Most economical machine combinations with power distributions are determined taking into account the pitch of the propeller, so that the system can be driven extremely energy-saving over the entire driving profile.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schiffsantriebseinrichtung mit wenigstens zwei Motoren zum Antrieb zweier Verstellpropeller und wenigstens zweier Hilfsmaschinen, wobei jedem Propeller ein Getriebeblockzugeordnet ist.
  • Bei Schiffen mit sehr unterschiedlichen Fahrprofilen bezüglich Schiffsgeschwindigkeit, Manövrierfähigkeit und zugehörigem, sehr unterschiedlichen Elektroenergiebedarf ist eine optimale Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Brennstoffes für die Antriebsmotoren sowie deren Betriebsstunden je Fahrroute von größter Wichtigkeit.
  • Schiffe, die über kurze Zeiten größte Antriebsleistungen erfordern, während langer Einsatzzeiten jedoch mit weniger als 50% Leistung oder weniger als 70% der möglichen Schiffsgeschwindigkeit betrieben werden, sind vorwiegend mit zwei oder vier Motoren ausgerüstet. Zu Schiffstypen dieser Art zählen beispielsweise Versorgungsschiffe, Kreuzfahrt-, Passagierschiffe und Schlepper. Von allen Motoren sind überwiegend nur zwei Motoren im Betrieb.
  • Kennzeichnend für diese Anlagen ist, daß die Hälfte der installierten Motoren jeweils einem Propellerstrang zugeordnet sind, so daß voneinander unabhängige Backbord- und Steuerbordanlagen vorhanden sind.
  • Auch Nebenabtriebe, beispielsweise für Generatoren, sind nur von der ihnen zugeordneten Steuer-und Backbordmaschine antreibbar.
  • Durch die Anmelderin wurde auch die Installation von mehr als zwei Motoren mit gleichen oder unterschiedlichen Leistungen vorgeschlagen, von welchen jeweils eine Hälfte einem Propeller zugeordnet ist. Dabei können beide Propeller von dem oder den Motoren einer Propellerseite angetrieben werden, auch bei der jeweiligen betriebsbedingten Propellerdrehzahl. Unter dieser Voraussetzung kann dann das Fahrprofil in mehrere Bereiche unterteilt werden. Ein Parallelbetrieb der je Propellerseite installierten Generatoren (Hilfsmaschinen) durch einen oder beide der Steuerbord- oder Backbordmotoren war bisher nicht mögich. Es war auch nicht möglich, trotz dieser Anordnung ohne eine Schaltkupplung im Verbindungsstrang der Getriebeblöcke auszukommen.
  • Es ist lediglich durch die niederländische Patentanmeldung 17 79 04 bei Kriegsschiffen mit Doppelschrauben und zwei Antriebsmotoren bekannt, eine der Antriebsmaschinen stillzusetzen und die andere zum Antrieb beider Schrauben zu verwenden oder beide Antriebsmaschinen auf beide oder eine der Schrauben arbeiten zu lassen, un die Manövrierfähigkeit zu erhöhen. Erreicht werden diese Möglichkeiten durch die Verwendung von Verbindungsgetrieben zwischen den Antriebswellen der Antriebsmaschinen. Die Verbindungsgetriebe sind über Schaltkupplungen zu- oder abschaltbar. Diese Lösung läßt sich jedoch für Antriebsanlagen bei Doppelschraubern mit wenigstens zwei Antriebsmaschinen nicht verwenden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Schiffsantriebsanlage nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 so zu gestalten, daß eine optimale Ausnutzung der gesamten installierten, sich auf die einzelnen Antriebsmotoren verteilenden Leistungen unter Berücksichtigung des sehr unterschiedlichen Fahrprofils des Schiffes, der Motor- und Propellerkennfelder und des unterschiedlichen Einsatzes von Generatoren gewährleistet wird. Insbesondere soll es möglich sein, unabhängig von der Zuordnung der Einrichtungsteile, die von der Schiffskonstruktion und den Platzverhältnissen im Maschinenraum bestimmt wird, von jedem Getriebeblock die Generatoren parallel anzutreiben. Die Erfindung als Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich dadurch aus, daß zwischen den Getriebeblöcken ein Generatoren-Getriebeblock, bestehend aus Generatoren, die durch Wellen über Zahnräder parallel geschaltet und schlupffrei verbunden sind, angeordnet ist, wobei der Generatoren-Getriebeblock wahlweise jeweils mit einem der Motoren-Propeller-Getriebeblöcke, mit beiden Motor-Propeller-Getriebeblöcken bei einem oder zwei treibenden Motoren oder mit beiden Motor-Properller-Getriebeblöcken bei einem oder zwei treibenden Motoren und abgeschalteten Propellern verbindbar ist.
  • Weitere, die Erfindung vorteilhaft gestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Die Erfindung bietet die Möglichkeit, durch einen Motor beide Propeller mit ökonomischer Drehzahl anzutreiben und zwar unter Ausnutzung des Propellerkennfeldes und somit mit bestem Wirkungsgrad. Dabei kann die erforderliche Teilleistung des nicht mit dem Generatoren-Getriebeblock verbundenen Motors über die Motorkennlinie brennstoffgünstig gefahren werden.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung rein schematisch dargestellt und nachstehend erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 die Einrichtungsanordnung für die Übertragung der Antriebsleistungen von zwei Motoren (jeweils 1 Motor achsversetzt zu einem Propeller) mit einem Generatoren-Getriebeblock auf zwei Propeller,
    • Fig. 1A die Anordnung gemäß Fig. 1, jedoch mit einer anderen Plazierung der Zuschaltkupplungen für den Generatoren-Getriebeblock,
    • Fig. 2 tabellarische Übersichten für Fahrmöglichkeiten mit einer Antriebsanlage gemäß Figuren 1 und 1A,
    • Fig. 3 eine Antriebsanordnung wie Fig 1, jedoch mit einem zusätzlichen Antriebsmotor für jede Getriebeblockseite,
    • Fig. 3A die Anordnung gemäß Fig. 3, jedoch mit einer anderen Plazierung der Zuschaltkupplungen für den Generatoren-Getriebeblock,
    • Fig. 4 tabellarische Übersichten für Fahrmöglichkeiten einer Antriebsanordnung gemäß Fig 3 und 3A.
  • Die in den Figuren der Zeichnungen verwendeten Bezugszeichen bedeuten im Einzelnen:
    Figure imgb0001
  • Bei den Ausführungsbeispielen gemäß Figuren 1, 1A, 3 und 3A besteht die gesamte Antriebsanlage aus zwei spiegelbildlich angeordneten Getriebeblöcken. Die gesamte installierte Leistung ist auf zwei bzw. vier Antriebsmotoren Mi - MIV verteilt.
  • Die Getriebeblöcke sind miteinander durch einen Generatoren-Getriebeblock G1, W2, S4, Ws, Ws verbunden. Die Kupplungen Ki können auch gemäß Figur 1A, 3A indie Getriebeantriebswellen W2 der Verbindungsstufen gesetzt werden.
    Die Zuschaltung des Generatoren-Getriebeblocks zu dem jeweiligen Motor-Propeller-Getriebeblock erfolgt über die Schaltkupplung Ki, Verbindungsstufen Ss und die Wellen W1. Sobald ein Motor einen Propeller antreiben soll, wird seine Leistung über die Kupplung Ki in den Generatoren-Getriebeblock geleitet und zusätzlich über die Kupplung K2 in den zugehörigen Propeller. In diesem Falle treibt der andere Motor über die zugeschaltete Kupplung K2 nur den zugeordneten Propeller an. Diese Schaltmöglichkeiten sind wechselweise möglich.
  • Falls einer der Motoren, beispielsweise der Backbordmotor sowohl beide Propeller als auch die Generatoren antreibt, muß der Steuerbordmotor vom System getrennt werden. In diesem Falle sind die zum Steuerbordmotor gehörenden Schaltkupplungen Ki und K2 ausgeschaltet
    Die Leistung des Backbordmotors wird in diesem Falle durch Einschalten der backbordseitigen Kupplungen Ki, K3 und der steuerbordseitigen Kupplung K3 übertragen. Diese Schaltmöglichkeiten sind auch in umgekehrter Richtung, d. h. Antrieb beider Propeller und der Generatoren über den Steuerbordmotor und Trennen des Backboadmotors vom System möglich.
  • Sobald nur die Generatoren bei abgeschalteten Propellern be trieben werden sollen, genügt der Einsatz eines Motors, der lediglich durch Zuschalten der ihm zugeordneten Kupplung Ki seine Leistung in den Generatoren-Getriebeblock gibt.
  • Die Schaltmöglichkeiten und entsprechenden Kraftverläufe für die Antriebsanlagen mit Kupplungsanordnung gemäß Figuren 1 und 1 A können den Tabellen der Figur 2 entnommen werden.
  • In den Figuren 3 und 3A sind in Abweichung von der Einrichtung nach den Figuren 1 und 1 A zwei zusätzliche Antriebsmotoren, für jede Schiffsseite einer, vorgesehen. Es sind die Motoren MII und MIII. Die zusätzlichen Motoren sind so angeordnet, daß sie ihre Leistungen unmittelbar in die gleiche Untersetzungsstufe S1 bringen, die bereits für die Motoren Mi bzw. Mlv vorhanden sind. Die Schaltmöglichkeiten und entsprechenden Kraftverläufe für die Einrichtungen nach den Figuren 3 und 3A sind der Tabelle gemäß Figur 4 zu entnehmen.
  • Mit den erfindungsgemäß ausgestalteten Antriebseinrichtungen können für verschiedene Leistungsaufnahmen der beiden Verstellpropeller bzw. für unterschiedliche Fahrgeschwindigkeiten die wirtschaftlichsten Maschinenkombinationen mit Leistungsaufteilungen unter Berücksichtigung der Blattsteigungen der Propeller bestimmt werden, so daß die Anlage über das gesamte Fahrprofil äußerste energiesparend gefahren werden kann.
  • Durch die erfindungsgemäße Einrichtung können größere Generatorleistungen für einen Parallelbetrieb installiert werden. Ein Parallelbetrieb der Motoren beider Propellerseiten oder ein doppeltes elektrisches Bordnetz können vermieden werden.

Claims (7)

1. Schiffsantriebseinrichtung mit wenigstens zwei Motoren zum Antrieb zweier Verstellpropeller und wenigstens zweier Hilfsmaschinen, wobei jedem Propeller ein Getriebeblock zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Getriebeblöcken (W1, W3, Si) ein Generatoren-Getriebeblock (W2, S4, Ws, Ws), bestehend aus Generatoren (Gi), die durch Wellen (W2, Ws, Ws) über Zahnräder (S4) parallel geschaltet und schlupffrei verbunden sind, angeordnet ist, wobei der Generatoren-Getriebeblock wahlweise
a) mit einem der Motoren-Propeller-Getriebeblöcke (W1, W3, Si),
b) mit beiden Motoren-Propeller-Getriebeblöcken bei einem oder zwei treibenden Motoren, oder
c) mit beiden Motor-Propeller-Getriebeblöcken bei einem oder zwei treibenden Motoren und abgeschalteten Propellern verbindbar ist.
2. Schiffsantriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Getriebeblöcke innerhalb eines oder mehrerer Gehäuse über Verbindungswellen zu einer Einheit zusammengefaßt sind.
3. Schiffsantriebseinrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungswelle (W8, W9) allseits verlagerungsfähig und schaltkupplungsfrei ausgebildet ist.
4. Schiffsantriebseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuschaltkupplungen (K1) für die Getriebeblöcke und die Schaltkupplungen (K2, Ks) der Getriebeschaltstufen als Lastschaltkupplungen ausgebildet sind.
5. Schiffsantriebseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Getriebeantriebswellen (W1) Zuschaltkupplungen (Ki) für die Generatoren-Getriebeblöcke und Schaltkupplungen (K2) für die Getriebeschaltstufen angeordnet sind.
6. Schiffsantriebseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu den auf den Getriebeantriebswellen (W2) für die Generatoren und Propeller angeordneten Schaltkupplungen (K3) der Getriebeschaltstufen Zuschaltkupplungen (Ki) für den Generatoren-Getriebeblock angeordnet sind.
7. Schiffsantriebseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Motor-Propeller-Getriebeblock ein weiterer Antriebsmotor (MII, MIII) zugeordnet ist.
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