EP1069043A2 - Schiffsantrieb mit Zweimotoren-Sammelgetriebe - Google Patents

Schiffsantrieb mit Zweimotoren-Sammelgetriebe Download PDF

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EP1069043A2
EP1069043A2 EP00113617A EP00113617A EP1069043A2 EP 1069043 A2 EP1069043 A2 EP 1069043A2 EP 00113617 A EP00113617 A EP 00113617A EP 00113617 A EP00113617 A EP 00113617A EP 1069043 A2 EP1069043 A2 EP 1069043A2
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elastic
ship
transmission
propeller shaft
propeller
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Karl Rasche
Wilhelm Dr. Schäfer
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    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
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    • B63H23/10—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with mechanical gearing for transmitting drive from more than one propulsion power unit
    • B63H23/12—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with mechanical gearing for transmitting drive from more than one propulsion power unit allowing combined use of the propulsion power units
    • B63H23/14—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with mechanical gearing for transmitting drive from more than one propulsion power unit allowing combined use of the propulsion power units with unidirectional drive or where reversal is immaterial
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
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    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/30—Mounting of propulsion plant or unit, e.g. for anti-vibration purposes
    • B63H21/305—Mounting of propulsion plant or unit, e.g. for anti-vibration purposes with passive vibration damping

Definitions

  • the invention relates to a ship propulsion system with a Two-engine collective gearbox according to the preamble of Claim 1.
  • the invention has for its object the generic To design two-motor collective gearboxes so that the Structure-borne noise is essentially eliminated and also make the transmission shorter and less overall should be expensive.
  • the ship propulsion system preferably has two parallel, serving as drives on diesel engines 1, each with a Clutch 3 are rigidly connected to a transmission 2.
  • the Transmission 2 is connected to a propeller shaft line 12, which is positioned on support bearing 4.
  • a propeller 5 is arranged, the is designed as a variable pitch propeller, while the other end the propeller shaft line 12 is guided into the transmission 2.
  • a thrust bearing 23 for receiving and Transmission of the from the propeller 5 over the Propeller shaft line 12 exerted thrust installed.
  • the diesel engine 1 is separate via an elastic mounting 9 connected to a ship's foundation 6.
  • the transmission 2 is on the motor side via two elastic supports 14 and on the Propeller side also with an elastic bearing 13 connected to the ship's foundation 6.
  • the elastic Storage 13 in a firmly connected to the ship's foundation 6 separate bearing bracket 19 integrated and on the transmission 2 trained side walls 11 connected.
  • the side walls 11 are on both sides of the integrated in the transmission 2.
  • Thrust bearing 23 arranged, whereby the gear 2 on the one hand on this Side walls 11 is attached and on the other hand Engine side supported on the two elastic supports 14.
  • the elastic supports 14 take the gearbox weight and Forces originating from the torque, so that the Structure-borne noise is introduced from the transmission 2 into the ship's foundation 6 is reduced significantly.
  • 2 are the for Elastic supports 14 arranged below on the motor side the center line of the propeller shaft line 12 and according to FIG. 3 at the height of the center line of the propeller shaft line 12 arranged.
  • the arrangement of the elastic supports in the The height of the center line of the propeller shaft line becomes one much easier alignment of the gearbox even under the Consideration of the thermal expansion of the transmission reached.
  • the elastic bearing 13 integrated in the bearing block 19 consists of a concentric rubber sleeve spring 18 which is vulcanized into a steel bushing 15.
  • One at the Sidewall 11 of the transmission 2 fastened bolt 16 is also the elastic bearing 13 in engagement.
  • elastic mounting 13 is axially fixed on the bolt 16.
  • elastic ring elements 21 are preferably made of Hard rubber, on the one hand between the side wall 11 and the Bearing block 19 and on the other hand between the bearing block 19 and a disc 17 arranged.
  • the elastic ring elements 21 ensure together with the rubber sleeve springs 18 Structure-borne noise reduction from gearbox 2 to bracket 19.
  • the Bearing block 19 is rigidly connected to the ship's foundation 6.
  • the elastic elements 13 are those taking over the propeller thrust Bolt 16 and thus the elastic elements 13 in a row arranged at the level of the transmission output shaft 22, which in is in one plane with the propeller shaft line 12. As in the 3 and 5, the elastic elements 13th also in two rows at the same distance on either side of the Transmission output shaft 22 and propeller shaft line 12 be provided.
  • a separate two-motor collective gearbox with built-in thrust bearing 23 was in an elastic installation technically tilt.
  • the propeller thrust that is a multiple the gearbox weight is due to the lever arm of the center of the propeller shaft to the gearbox support with the resulting one resulting tilting moment tilt the gearbox towards the motors to let. This would result in the integrated thrust bearing 23 of the gearbox due to local overload can and the gear interventions are also greatly influenced can even extreme corner girders with possible Gear damage.
  • the tilting moment on the transmission 2 is avoided in that the elastic mounting 13 to the height of the propeller shaft center is raised or on either side of the center line of the The center of the propeller shaft.
  • the propeller thrust will without bending lever arm from gearbox 2 to bracket 19 transferred, which in turn rigid with the ship's foundation 6 connected is.
  • the side walls 11 of the transmission 2 are arranged on both sides of the integrated thrust bearing 23 so that the gear is attached to the side walls 11 on the one hand and on the other hand to the motor side through the elastic Support 14 is supported so that the torque resulting bearing forces and the weight forces are intercepted.
  • the elastic supports 14 can preferably by hydraulic means can be finely adjusted so that under Torque load no changes in position of the gearbox 2 surrender.
  • the transmission 2 is thus at the ideal three points solidly set up and aligned and is therefore not subject to any Influences from a twisting of the hull.

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Abstract

Ein Schiffsantrieb ist mit einem Zweimotoren-Sammelgetriebe zum Antreiben einer mit einem Propeller (5) versehenen Propellerwellenleitung (12) ausgerüstet, die durch Traglager (4) positioniert ist. Das Getriebe (2) ist starr mit den Antrieben (1) verbunden, weist ein eingebautes Drucklager (23) zur Aufnahme und Übertragung des vom Propeller (5) über die Propellerwellenleitung (12) ausgeübten Schubes auf und ist mit einer Schaltkupplung (3) zum Zu- oder Abschalten der Antriebe (1) verbunden. Die Antriebe (1) sind über elastische Elemente (9), und das Getriebe (2) ist über elastische Auflager (14) und elastische Lagerungen (13) jeweils separat elastisch gelagert. Dabei sind die elastische Lagerungen (13) in einem mit dem Schiffsfundament (6) fest verbundenen separaten Lagerbock (19) integriert und mit an dem Getriebe (2) ausgebildeten Seitenwänden (11) verbunden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schiffsantrieb mit einem Zweimotoren-Sammelgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Bei den derzeitigen Fahrgastschiffen, wie Kreuzfahrtschiffen und Fähren, werden die Dieselmotoren des Schiffantriebes elastisch aufgestellt. Darüber hinaus werden insbesondere bei Marineschiffen aus Gründen der hohen Anforderungen an niedrigen Körperschall wegen der möglichen SONAR-Ortung dieser Schiffe auch die Getriebe elastisch aufgestellt. Die Dieselmotoren und das Getriebe sind dabei auf einer elastisch aufgestellten gemeinsamen Plattform angeordnet. Ein starr auf dem Schiffsfundament aufgestelltes Drucklager überträgt sicher den Propellerschub, und eine spezielle Verlagerungskupplung übernimmt sowohl die Übertragung des Drehmomentes vom Getriebe auf den Propeller als auch die erforderliche Körperschallreduzierung vom Getriebe zur Propellerwellenleitung. Die Ausführung solcher Schiffsantriebe weist den Nachteil auf, daß die Dieselmotoren und die Getriebe zwar elastisch zur Reduzierung der Körperschallabstrahlung gelagert sind, daß aber diese Körperschallabstrahlung über die Propellerwellenleitung in den Schiffskörper gelangt oder als sogenannter Wasserschall leicht zu identifizieren ist. Bekanntlich ist durch die SONAR-Ortung feststellbar, um welche Schiffsklasse und um welches Schiff aus dieser Klasse es sich handelt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Zweimotoren-Sammelgetriebe so zu gestalten, daß die Körperschallabstrahlung im wesentlichen eliminiert wird und außerdem das Getriebe kürzer bauen und insgesamt weniger kostenaufwendig sein soll.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Schiffsantrieb erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Aufgrund der jeweils separaten elastischen Lagerung der Dieselmotoren und des Getriebes mit der möglichen Abstimmung der elastischen Aufstellung auf die Frequenzlage der Dieselmotoren und des Getriebes ergibt sich gegenüber früheren konstruktiven Ausführungen von Schiffsantrieben mit Zweimotoren-Sammelgetrieben in vorteilhafter Weise eine akustische Entkopplung und die Möglichkeit einer Feinabstimmung. Der Körperschalleffekt kann dadurch weitgehend eliminiert werden. Durch die Anordnung der elastischen Lagerungen in Höhe oder beiderseits der Propellerwellenmittellinie wird kein schädliches Kippmoment auf das Drucklager und die Zahneingriffe im Getriebe wirksam. Außerdem kann das Getriebe auf den idealen drei Punkten aufgestellt werden. Ferner kann ein kürzerer erforderlicher Maschinenraum realisiert werden, indem die bisher übliche teurere Lösung mit dem separaten Drucklager und der Verlagerungskupplung entfallen kann. Sind die elastischen Auflager in der Höhe der Mittellinie der Propellerwellenleitung vorgesehen, wird eine wesentlich einfachere Ausrichtung des Getriebes auch unter dem Gesichtspunkt der Einbeziehung der Wärmedehnung des Getriebes erreicht. Besondere Ausrichtungsmaßnabmen des Getriebes sind somit nicht erforderlich.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
einen Schiffsantrieb mit elastischer Lagerung in Draufsicht,
Fig. 2
einen Schiffsantrieb mit elastischer Lagerung in Seitensicht,
Fig. 3
einen Schiffsantrieb mit elastischer Lagerung in Seitensicht gemäß einer anderen Ausführungsform,
Fig. 4
einen Längsschnitt durch eine elastische Lagerung und
Fig. 5
einen Längsschnitt durch eine andere elastische Lagerung.
Der Schiffsantrieb weist vorzugsweise zwei parallel angeordnete, als Antriebe dienende Dieselmotoren 1 auf, die jeweils über eine Schaltkupplung 3 mit einem Getriebe 2 starr verbunden sind. Das Getriebe 2 ist mit einer Propellerwellenleitung 12 verbunden, die auf Traglager 4 positioniert ist. An dem einen Ende der Propellerwellenleitung 12 ist ein Propeller 5 angeordnet, der als Verstellpropeller ausgebildet ist, während das andere Ende der Propellerwellenleitung 12 in das Getriebe 2 geführt ist. In das Getriebe 2 ist ein Drucklager 23 zur Aufnahme und Übertragung des von dem Propeller 5 über die Propellerwellenleitung 12 ausgeübten Schubes eingebaut.
Der Dieselmotor 1 ist über eine elastische Lagerung 9 separat mit einem Schiffsfundament 6 verbunden. Das Getriebe 2 ist auf der Motorseite über zwei elastische Auflager 14 und auf der Propellerseite über eine elastische Lagerung 13 ebenfalls mit dem Schiffsfundament 6 verbunden. Dabei ist die elastische Lagerung 13 in einem mit dem Schiffsfundament 6 fest verbundenen separaten Lagerbock 19 integriert und mit am Getriebe 2 ausgebildeten Seitenwänden 11 verbunden. Die Seitenwände 11 sind beidseitig des in dem Getriebe 2 integrierten. Drucklagers 23 angeordnet, wodurch das Getriebe 2 einerseits an diesen Seitenwänden 11 angehängt ist und zum anderen sich zur Motorseite hin auf den zwei elastischen Auflagern 14 abstützt.
Die elastischen Auflager 14 nehmen das Getriebegewicht und die vom Drehmoment herrührenden Kräfte auf, so daß die Körperschalleinleitung vom Getriebe 2 in das Schiffsfundament 6 ganz wesentlich reduziert wird. Gemäß Fig. 2 sind die zur Motorseite hin angeordneten elastischen Auflager 14 unterhalb der Mittellinie der Propellerwellenleitung 12 und gemäß Fig. 3 in der Höhe der Mittellinie der Propellerwellenleitung 12 angeordnet. Durch die Anordnung der elastischen Auflager in der Höhe der Mittellinie der Propellerwellenleitung wird eine wesentlich einfachere Ausrichtung des Getriebes auch unter dem Gesichtspunkt der Einbeziehung der Wärmedehnung des Getriebes erreicht.
Die in dem Lagerbock 19 integrierte elastischen Lagerung 13 besteht aus einer konzentrischen Gummihülsenfeder 18, die wiederum in eine Stahlbuchse 15 einvulkanisiert ist. Ein an der Seitenwand 11 des Getriebes 2 befestigter Bolzen 16 steht mit der elastischen Lagerung 13 in Eingriff. Durch eine Schraube 20 wird die elastische Lagerung 13 auf dem Bolzen 16 axial fixiert. Außerdem sind elastische Ringelemente 21, vorzugsweise aus Hartgummi, einerseits zwischen der Seitenwand 11 und dem Lagerbock 19 und andererseits zwischen dem Lagerbock 19 und einer Scheibe 17 angeordnet. Die elastischen Ringelemente 21 gewährleisten gemeinsam mit den Gummihülsenfedern 18 die Körperschallreduzierung vom Getriebe 2 zum Lagerbock 19. Der Lagerbock 19 ist starr mit dem Schiffsfundament 6 verbunden.
Gemäß den Fig. 2 und 4 sind die den Propellerschub übernehmenden Bolzen 16 und damit die elastischen Elemente 13 in einer Reihe in der Höhe der Getriebeabtriebswelle 22 angeordnet, die in einer Ebene mit der Propellerwellenleitung 12 liegt. Wie in den Fig. 3 und 5 gezeigt ist, können die elastischen Elemente 13 auch in zwei Reihen im gleichen Abstand beiderseits der Getriebeabtriebswelle 22 und der Propellerwellenleitung 12 vorgesehen werden.
Mit der beschriebenen Ausführung des Schiffsantriebes ist ein wichtiger Körperschalleffekt eliminiert, und zwar insofern, als die Dieselmotoren 1 separat elastisch aufgestellt und die Ausführung der elastischen Aufstellung auf die Frequenzlage des Dieselmotors abstimmbar ist. Dabei ist das Getriebe ebenfalls separat elastisch aufgestellt, so daß die Ausführung der elastischen Aufstellung auf die Frequenzlage des Getriebes mit den wesentlich höheren Frequenzen im Vergleich zum Dieselmotor einstellbar ist. Aufgrund der jeweils separaten elastischen Lagerung der Dieselmotoren und des Getriebes mit der möglichen Abstimmung der elastischen Aufstellung auf die Frequenzlage der Dieselmotoren und des Getriebes ergibt sich eine akustische Entkopplung und die Möglichkeit einer Feinabstimmung.
Ein lediglich separat aufgestelltes Zweimotoren-Sammelgetriebe mit eingebautem Drucklager 23 wurde bei elastischer Aufstellung technisch gesehen kippen. Der Propellerschub, der ein Mehrfaches des Getriebegewichts beträgt, wird aufgrund des Hebelarms von der Propellerwellenmitte zur Getriebeauflage mit dem daraus resultierenden Kippmoment das Getriebe zu den Motoren hin kippen lassen. Das hätte zur Folge, daß das integrierte Drucklager 23 des Getriebes wegen örtlicher Überbelastung, zerstört werden kann und die Verzahnungseingriffe auch stark beeinflußt werden können bis hin zu extremen Eckenträgern mit ebenfalls möglichen Verzahnungsschäden.
Das Kippmoment auf das Getriebe 2 wird dadurch vermieden, daß die elastische Lagerung 13 auf die Höhe der Propellerwellenmitte angehoben ist oder sich beiderseits der Mittellinie der Propellerwellenmitte befindet. Der Propellerschub wird dabei ohne Biegehebelarm vom Getriebe 2 auf den Lagerbock 19 übertragen, der wiederum starr mit dem Schiffsfundament 6 verbunden ist. Die Seitenwände 11 des Getriebes 2 sind beidseitig des integrierten Drucklagers 23 so angeordnet, daß das Getriebe einerseits an den Seitenwänden 11 angehängt ist und zum anderen zur Motorseite hin sich durch die elastischen Auflager 14 so abstützt, daß die aus dem Drehmoment sich ergebenden Lagerkräfte und die Gewichtskräfte abgefangen werden. Die elastischen Auflager 14 können vorzugsweise durch hydraulische Mittel fein eingestellt werden, so daß sich unter Drehmomentbelastung keine Lageveränderungen des Getriebes 2 ergeben. Damit ist das Getriebe 2 auf den idealen drei Punkten solide aufgestellt und ausgerichtet und unterliegt somit keinen Einflüssen aus einer Verwindung des Schiffskörpers.

Claims (9)

  1. Schiffsantrieb mit einem Zweimotoren-Sammelgetriebe zum Antreiben einer mit einem Propeller (5) versehenen Propellerwellenleitung (12), die durch Traglager (4) positioniert ist, wobei die Antriebe (1) und das starr mit den Antrieben (1) verbundene Getriebe (2) mit einem Schiffsfundament (6) verbunden sind und wobei ein Drucklager (23) zur Aufnahme und Übertragung des vom Propeller (5) über die Propellerwellenleitung (12) ausgeübten Schubes und eine Schaltkupplung (3) zum Zu- oder Abschalten der Antriebe (1) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebe (1) über elastische Elemente (9) und das Getriebe (2) über elastische Auflager (14) und elastische Lagerungen (13) jeweils separat elastisch gelagert sind, daß das Drucklager (23) in das Getriebe (2) eingebaut ist und daß die elastische Lagerungen (13) in einem mit dem Schiffsfundament (6) fest verbundenen separaten Lagerbock (19) integriert und mit an dem Getriebe (2) ausgebildeten Seitenwänden (11) verbunden sind.
  2. Schiffsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Lagerungen (13) in Höhe der Mittellinie der Propellerwellenleitung (12) angeordnet sind.
  3. Schiffsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Lagerungen (13) beiderseits der Mittellinie der Propellerwellenleitung (12) angeordnet sind.
  4. Schiffsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Auflager (14) in der Höhe der Mittellinie der Propellerwellenleitung (12) angeordnet sind.
  5. Schiffsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Aufstellung von Antrieben (1) und Getriebe (2) jeweils für sich separat akustisch hinsichtlich hervorgerufener Körperschalleffekte wahlweise feinabgestimmt ist.
  6. Schiffsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (2) über die elastischen Auflager (14) und die elastischen Lagerungen (13) auf den idealen drei Punkten aufgestellt ist.
  7. Schiffsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Auflager (14) als drehmomentabstützende Auflager ausgebildet und feinabgestimmt sind.
  8. Schiffsantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Auflager (14) durch vorzugsweise hydraulische Mittel in der Höhenlage einstellbar sind.
  9. Schiffsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8 gekennzeichnet durch die Verwendung im kommerziellen und marinegebundenen Schiffbau bei systemkritischen Anwendungen bei schnellen Schiffen.
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