EP1259423B1

EP1259423B1 - Zweimotoren-schiffsantriebsanlage

Info

Publication number: EP1259423B1
Application number: EP01902364A
Authority: EP
Inventors: George Marsland; Günter ROTHENHÄUSLER; Winfried Bareth; Franco Bennati
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2000-02-04
Filing date: 2001-01-30
Publication date: 2004-08-11
Anticipated expiration: 2021-01-30
Also published as: NO20023265D0; WO2001056877A1; AU2001230214A1; DE10005050A1; US6688924B2; JP2003523868A; US20030003817A1; EP1259423A1; NO20023265L; DE50103219D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schiffsantriebsanlage mit einer vorderen und einer hinteren Antriebsmaschine, deren Antriebsleistungen über eine Getriebeanordnung auf eine Schiffsabtriebswelle kuppelbar sind, wobei die Schiffsabtriebswelle unter der hinteren Antriebsmaschine hindurchgeführt ist, nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Es sind Schiffsantriebsanlagen bekannt, bei denen zwei Schiffsschrauben von jeweils zwei - gleichen oder unterschiedlichen - Antriebsmaschinen antreibbar sind. Schiffsantriebsanlagen mit mehreren Antriebsmotoren erlauben, je nach Leistungsbedarf, nur einen oder mehrere Antriebsmotoren zu betreiben. Im Teillast-Bereich wird hierdurch ein geringerer Kraftstoffverbrauch erzielt. Außerdem erhöht sich die Betriebssicherheit, da auch beim Ausfall von einzelnen Antriebsmaschinen das Schiff manövrierfähig bleibt.

Insbesondere bei Hochleistungsschiffen, wie z. B. Katamaran-Fähren, die sehr hohe Geschwindigkeiten erreichen können, bestehen besondere Anforderungen an die Antriebsanlage. Sie soll ein geringes Gewicht aufweisen und, aufgrund der schmalen Rümpfe, nur einen schmalen Einbauraum in Anspruch nehmen. Zwischen üblicherweise verwendeten schnelllaufenden Dieselmotoren und der Schiffsabtriebswelle, die einen Propeller oder ein anderes Schiffsabtriebselement antreibt, sind aufgrund der hohen Schiffsgeschwindigkeiten bei bestimmten Antriebsvarianten nur relativ kleine Übersetzungen in den Getrieben zwischen den Eingangswellen und der Abtriebswelle notwendig.

Große Schiffe werden üblicherweise speziell auf ein vorgesehenes Einsatzprofil optimiert. Hierbei kommen unterschiedliche Antriebskonzepte mit feststehender oder verstellbarer Schiffschraube oder auch sogenannte Water-Jet-Antriebe zum Einsatz. Dementsprechend werden an die Schiffsantriebsanlagen und deren Schiffsgetriebe unterschiedliche Anforderungen gestellt, die in der Regel aufwendige Speziallösungen erforderlich machen.

Durch Vorbenutzung ist eine Schiffsgetriebeanlage bekanntgeworden, bei welcher zwei Antriebsmaschinen in Längsrichtung hintereinander angeordnet sind und deren Antriebsleistungen über ein zwischen den Antriebsmaschinen liegendes Getriebe auf eine Schiffsabtriebswelle kuppelbar sind, wobei die Schiffsabtriebswelle unter der hinteren Antriebsmaschine hindurchgeführt ist. Die Eingangswelle der hinteren Antriebsmaschine weist gegenüber der Abtriebswelle bauartbedingt nur einen geringen Achsversatz auf. Damit die Schiffsabtriebswelle unter der hinteren Antriebsmaschine hindurchgeführt werden kann, ist bei dieser Schiffsgetriebeanlage die hintere Antriebsmaschine mit großem axialen Abstand mittels einer geneigten Kardanwelle an das Getriebe gekoppelt. Nachteilig hierbei ist der große axiale Bauraumbedarf, der einen großen Maschinenraum notwendig macht. Große zusammenhängende Räume, die nicht durch ein Schott unterbrochen sind, sind jedoch aus Sicherheitsgründen ungünstig. Darüber hinaus ist die hintere Antriebsmaschine gegenüber den anderen Komponenten der Antriebsanlage geneigt eingebaut. Über die geneigt verlaufende Kardanwelle können unerwünschte Vibrationen im Antriebsstrang angeregt werden. Die beiden Antriebsmaschinen weisen sich gegenüber auch einen horizontalen Versatz auf, so daß die Antriebsanlage insgesamt breiter baut, als dies aufgrund der Abmessungen der einzelnen Antriebsmaschinen eigentlich notwendig wäre.

Schließlich ist aus der EP 0 509 712 A1 eine Schiffsantriebsanlage bekannt mit einer vorderen und einer hinteren Antriebsmaschine, deren Antriebsleistungen über eine aus zwei zusammengeschalteten Getrieben bestehende Getriebeanordnung auf eine Schiffsabtriebswelle kuppelbar sind. Die beiden Eingangswellen und die Abtriebswelle dieser Getriebeanordnung sind lediglich vertikal zueinander versetzt, so daß es möglich ist, die beiden Antriebsmaschinen platzsparend ohne horizontalen Versatz im Schiffsrumpf anzuordnen. Der vertikale Achsversatz zwischen der hinteren Eingangswelle und der Abtriebswelle ist so groß, daß auf eine Kardanwelle zwischen der hinteren Antriebsmaschine und der Getriebeanordnung verzichtet werden kann. Allerdings weist auch diese Schiffsantriebsanlage einige Nachteile auf. Die Verwendung von zwei zusammengeschalteten Getrieben führt zu einem höheren Gesamtgewicht sowie zu einem größeren benötigten axialen Bauraum. Beim Einbau in das Schiff ist ein höherer Montage- und Ausrichtaufwand erforderlich, um gegenseitige Verspannungen zu verhindern. Darüber hinaus weist die Getriebeanordnung eine sehr hohe Teilezahl auf. Bei der gezeigten Anordnung mit sich gegenüberliegenden Abtriebsseiten der Antriebsmaschinen ist es zudem erforderlich, Antriebsmaschinen mit entgegengesetzter Drehrichtung zu verwenden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schiffsantriebsanlage zu schaffen, die einfacher aufgebaut ist, weniger Bauraum benötigt, die trotz einer relativ kleinen Übersetzung ein geringes Gewicht aufweist und die die Verwendung von gleichsinnig drehenden Antriebsmaschinen erlaubt. Die Schiffsantriebsanlage soll darüber hinaus mit geringem Aufwand an die durch verschiedene Antriebskonzepte vorgegebenen Anforderungen anpaßbar sein.

Diese Aufgabe wird mit einer, auch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruchs aufweisenden, gattungsgemäßen Schiffsantriebsanlage gelöst.

Eine erfindungsgemäße Schiffsantriebsanlage weist also ein Getriebe auf, bei welchem die vordere Eingangswelle auf einer ersten Drehachse, die hintere Eingangswelle auf einer zweiten Drehachse und die Abtriebswelle auf einer dritten Drehachse angeordnet ist. Dabei verläuft die zweite Drehachse im wesentlichen vertikal oberhalb der ersten Drehachse und die erste Drehachse im wesentlichen vertikal oberhalb der dritten Drehachse. Ein auf der hinteren Eingangswelle angeordnetes Eingangsrad befindet sich in ständigem Zahneingriff mit einem auf der ersten Drehachse der vorderen Eingangswelle angeordneten Zwischenrad und gleichzeitig befindet sich ein auf der Getriebeabtriebswelle angeordnetes Abtriebsrad mit einem auf der ersten Drehachse angeordneten Zwischenrad in Eingriff. Hierdurch entsteht ein groβer vertikaler Achsabstand zwischen der hinteren Eingangswelle und der Getriebeabtriebswelle.

Auch bei einer relativ kleinen Übersetzung zwischen den Eingangs- und der Abtriebswelle von beispielsweise 2:1 können Zahnräder kleinen Durchmessers verwendet werden, da der Achsversatz zwischen den Drehachsen sich addiert. Der Schwerpunkt der vorderen Antriebsmaschine liegt tiefer im Schiffsrumpf als der der hinteren Antriebsmaschine, was günstig hinsichtlich einer möglichst stabilen Lage des Schiffes ist.

Die beiden Antriebsmaschinen können platzsparend ohne einen horizontalen Achsversatz angeordnet werden, wenn die zweite Drehachse ohne horizontalen Versatz exakt vertikal über der ersten Drehachse verläuft. Der maximale Achsversatz zwischen der hinteren Eingangswelle und der Getriebeabtriebswelle wird erreicht, wenn die dritte Drehachse ohne horizontalen Versatz exakt vertikal unter der ersten und der zweiten Drehachse verläuft.

In einer bevorzugten Ausführungsform verlaufen die erste, die zweite und die dritte Drehachse parallel zueinander. Hierbei sind im Getriebe nur zylindrische Stirnräder notwendig und die beiden Antriebsmaschinen können parallel zueinander eingebaut werden. Alternativ hierzu ist jedoch auch eine sogenannte Down-Angle-Anordnung möglich, bei der die Getriebeabtriebswelle geneigt nach unten verläuft. Die Getriebeabtriebsstufe ist in diesem Fall eine Beveloidoder Kegelradstufe. Der Vorteil einer solchen Anordnung besteht darin, daß beide Antriebsmaschinen horizontal im Schiff eingebaut werden können, während die Schiffsabtriebswelle mit einem Neigungswinkel durch den Rumpfboden hindurchgeführt werden kann.

Neben der erfindungsgemäßen Schiffsgetriebeanlage und deren Ausgestaltungen wird auch für ein Schiffsgetriebe einer solchen Schiffsgetriebeanlage Schutz begehrt.

Weitere Ausführungsformen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden anhand der beiliegenden Figuren erläutert, wobei

Fig. 1: schematisch eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Schiffsantriebsanlage;
Fig. 2: eine Draufsicht auf das Getriebeschema eines Schiffsgetriebes gemäß Fig. 1;
Fig. 3: ein Getriebeschema einer Ausführungsform in Seitenansicht;
Fig. 4: eine Draufsicht auf das Getriebeschema der Ausführungsform gemäß Fig. 3;
Fig. 5: ein Getriebeschema einer Ausführungsform in Seitenansicht;
Fig. 6: eine Draufsicht auf das Getriebeschema der Ausführungsform gemäß Fig. 5;
Fig. 7: ein Getriebeschema einer Ausführungsform in Seitenansicht;
Fig. 8: eine Draufsicht auf das Getriebeschema der Ausführungsform gemäß Fig. 7;
Fig. 9: ein Getriebeschema einer Ausführungsform in Seitenansicht;
Fig. 10: eine Draufsicht auf das Getriebeschema der Ausführungsform gemäß Fig. 9 und
Fig. 11: eine Tabelle der Schaltzustände der Schaltkupplungen.

zeigen.

In den Figuren sind einander entsprechende Positionen mit gleichen Bezugsziffern versehen.

In der Fig. 1 ist mit M2 eine hintere und mit M1 eine vordere Antriebsmaschine einer Schiffsantriebsanlage bezeichnet. Die beiden beispielsweise als Diesel-Motoren ausgebildeten Antriebsmaschinen M2, M1 sind über ein Getriebe 6 miteinander kuppelbar, wobei die Antriebsleistung über eine Schiffsabtriebswelle 7 einem Schiffsabtriebselement - dargestellt ist ein Verstellpropeller 8 - zugeführt wird. Das Schiffsgetriebe 6 weist eine vordere Eingangswelle 9, die der vorderen Antriebsmaschine M1 zugeordnet ist, eine hintere Eingangswelle 10, die der hinteren Antriebsmaschine M2 zugeordnet ist, und eine Getriebeabtriebswelle 11, die der Schiffsabtriebswelle 7 zugeordnet ist, auf. Die vordere Eingangswelle 9 weist eine erste Drehachse 1, die hintere Eingangswelle 10 eine zweite Drehachse 2 und die Getriebeabtriebswelle 11 eine dritte Drehachse 3 auf.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, liegt die erste Drehachse vertikal oberhalb der dritten Drehachse und die zweite Drehachse vertikal oberhalb der ersten Drehachse. Der Achsabstand zwischen der hinteren Eingangswelle 10 und der Getriebeabtriebswelle 11 ist ausreichend groß, so daß die Schiffsabtriebswelle 7 unter der hinteren Antriebsmaschine hindurch in Richtung Schiffsheck verlaufen kann. Auf der ersten Drehachse 1 ist ein erstes Zwischenrad Z1 mit einer Zwischenwelle 12 drehbar gelagert. Das Zwischenrad Z1 ist wahlweise mit einer ersten Schaltkupplung K1 mit der vorderen Eingangswelle 9 und/oder mittels einer zweiten Schaltkupplung K2 mit einem zweiten Zwischenrad Z2, welches ebenfalls auf der ersten Drehachse drehbar gelagert ist, kuppelbar. Das Zwischenrad Z1 ist in ständigem Zahneingriff mit dem auf der Getriebeabtriebswelle 11 angeordneten Abtriebsrad 13. Das Zwischenrad Z2 ist in ständigem Zahneingriff mit einem auf der hinteren Eingangswelle 10 drehfest angeordneten hinteren Eingangsrad 14. Außerhalb des Getriebegehäuses 15 aus Leichtmetall befinden sich ein hinterer sowie ein vorderer Eingangsflansch 16, 17 sowie der Getriebeabtriebsflansch 18. Es ist ein großer vertikaler Achsabstand zwischen der hinteren Eingangswelle 10 und der Getriebeabtriebswelle 18 vorhanden, so daß die Schiffsabtriebswelle 17 problemlos unter dem hinteren Antriebsmotor M2 hindurchgeführt werden kann.

Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform ermöglicht, die Schiffsabtriebswelle 7 wahlweise durch die vordere Antriebsmaschine M1 und/oder die hintere Antriebsmaschine M2 anzutreiben. Mit geschlossener Schaltkupplung K1 ist die vordere Antriebsmaschine M1 mit der Schiffsabtriebswelle 7 gekoppelt, mit geschlossener Schaltkupplung K2 ist die hintere Antriebsmaschine M2 mit der Schiffsabtriebswelle 7 gekoppelt. Die Schaltkupplungen K1, K2 sind hydraulisch betätigbare, lastschaltbare, nasse Lamellenkupplungen. Dieser Kupplungstyp ermöglicht weiche Schaltvorgänge. Vorzugsweise sind die Schaltkupplungen des Schiffsgetriebes 6 durch eine elektrohydraulische Steuerungseinrichtung ansteuerbar. Die Ausführungsform nach Fig. 1 ist besonders für Schiffe geeignet, bei denen das Schiffsabtriebselement ein Verstellpropeller 8 ist, bei dem für Rückwärtsfahrt ein negativer Anstellwinkel der Propellerblätter eingesteuert werden kann und die Leistungsaufnahme für den Betrieb mit nur einer Antriebsmaschine durch einen geringeren Anstellwinkel der Propellerblätter anpaßbar ist. Das hintere Eingangsrad 14 bildet mit dem Zwischenrad Z2 eine Übersetzungsstufe mit dem Übersetzungsverhältnis 1, so daß die beiden Antriebsmotoren M1, M2 mit dem selben Übersetzungsverhältnis an die Schiffsabtriebswelle 7 gekoppelt sind. Da die Antriebselemente auf der ersten Drehachse gegenüber den Antriebselementen auf der zweiten Drehachse entgegengesetzte Drehrichtung aufweisen und sich die Antriebsseiten der beiden Antriebsmaschinen M1, M2 einander gegenüberliegen, weisen die beiden Antriebsmaschinen gleiche Drehrichtung auf. Es können also zwei identische Antriebsmaschinen verwendet werden. Das Konzept der vorgestellten Schiffsantriebsanlage ist erweiterbar, so daß auch Anforderungen, welche aus der Verwendung von anderen Schiffsabtriebselementen herrühren, erfüllt werden.

In Fig. 3 und 4 ist das Getriebeschema einer Ausführungsform gezeigt, bei der die Schiffsabtriebswelle 7 wahlweise durch die vordere und/oder die hintere Antriebsmaschine wahlweise mit einer ersten Übersetzungsstufe - einem ersten Gang - oder einer zweiten Übersetzungsstufe - einem zweiten Gang - antreibbar ist. Ein solche Schiffsantriebsanlage eignet sich zum Antrieb eines sogenannten Water-Jet-Antriebs 308, bei dem Rückwärtsschub durch eine vor die Wasseraustrittsöffnung verschwenkbare Klappe 19 erzeugt wird. Die Ausführungsform gemäß Fig. 3 bzw. Fig. 4 weist darüber hinaus folgende Elemente auf: Koaxial zur hinteren Eingangswelle 10 ist auf der zweiten Drehachse ein Zwischenrad Z3 mit einer Zwischenwelle 20 drehbar gelagert, welches in ständigem Zahneingriff mit einem Zwischenrad Z4 ist, welches auf der ersten Drehachse über die Zwischenwelle 12 mit dem Zwischenrad Z1 verbunden ist. Das Zwischenrad Z3 ist wahlweise über eine Schaltkupplung K3 mit der hinteren Eingangswelle 10 oder über eine Schaltkupplung K4 mit einem Zwischenrad Z5 kuppelbar. Das Zwischenrad Z5 ist ebenfalls um die zweite Drehachse drehbar gelagert und befindet sich in ständigem Zahneingriff mit einem auf der vorderen Eingangswelle 9 angeordneten vorderen Eingangsrad 21. Das zwischen dem Zwischenrad Z3 und dem Zwischenrad Z4 gebildete Übersetzungsverhältnis ist im ersten Gang wirksam und ist kleiner als das zwischen dem hinteren Eingangsrad 14 und dem Zwischenrad Z2 gebildete Übersetzungsverhältnis. Zum Betrieb beider Antriebsmaschinen im zweiten Gang sind die Kupplungen K1 und K2 geschlossen, während die Kupplungen K3 und K4 geöffnet sind. Die Antriebsleistung der hinteren Antriebsmaschine wird hierbei über die Räder 14, Z2, Z1 und 13 auf die Getriebeabtriebswelle 11 übertragen. Die Antriebsleistung der vorderen Antriebsmaschine wird über die Räder Z1 und 13 auf die Getriebeabtriebswelle 11 übertragen. Das Übersetzungsverhältnis entspricht einem Schnellfahrgang. Wird nur die hintere Antriebsmaschine betrieben, so ist nur die Schaltkupplung K3 geschlossen, während die Schaltkupplungen K1, K2 und K4 geöffnet sind. Die Leistungsübertragung erfolgt über die Räder Z3, Z4, Z1 und 13 auf die Getriebeabtriebswelle 11.

Das Zwischenrad Z5 und das vordere Eingangsrad 21 sind Zahnräder mit gleichen Zähnezahlen, so daß sie eine Übersetzungsstufe mit dem Übersetzungsverhältnis 1 bilden.

Die Zwischenwelle 12 und die Getriebeabtriebswelle 11 drehen also in diesem Schaltzustand gegenüber der hinteren Getriebeeingangswelle 10 langsamer. Die geringere Drehzahl der Schiffsabtriebswelle 11 bzw. des Water-Jet-Antriebs 308 bewirkt eine an die Antriebsleistung einer Antriebsmaschine angepaßte geringere Leistungsaufnahme. Zum ausschließlichen Betrieb der vorderen Antriebsmaschine ist die Schaltkupplung K4 geschlossen, während die Schaltkupplungen K1, K2 und K3 geöffnet sind. Die Antriebsleistung wird über das vordere Eingangsrad 21 auf das Zwischenrad Z5 und von dort über das Zwischenrad Z3 auf das Zwischenrad Z4 wiederum auf die Zwischenwelle 12 übertragen. Von dort wiederum über die Abtriebsstufe Z1 und 13 auf die Getriebeabtriebswelle 11. Es ist darüber hinaus möglich, beide Antriebsmaschinen gleichzeitig mit dem, einem Langsamfahrgang entsprechenden ersten Gang auf die Schiffsabtriebswelle 7 zu koppeln. Dies ist beispielsweise bei einer Fahrt mit erhöhtem Widerstand vorteilhaft. Dabei sind die Schaltkupplungen K3 und K4 geschlossen, während die Schaltkupplung K1 und K2 geöffnet ist.

Das in Fig. 5 und Fig. 6 gezeigte Getriebeschema betrifft eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Schiffsabtriebswelle 7 wahlweise durch die vordere und/oder die hintere Antriebsmaschine wahlweise im oder entgegen dem Uhrzeigersinn antreibbar ist. Das Getriebe weist eine vierte Drehachse 4 auf, welche gegenüber der ersten und der dritten Drehachse 1, 3 horizontal versetzt ist, und in vertikaler Richtung zwischen der ersten und der dritten Drehachse angeordnet ist, so daß die Achsmittelpunkte der ersten, dritten und vierten Drehachse ein Dreieck bilden. Auf der vierten Drehachse 4 ist ein Reversierrad 22 mit einer Zwischenwelle 23 drehbar gelagert, welches wahlweise mit einer Schaltkupplung K5 mit einem koaxialen Zwischenrad Z6 und/oder mittels einer Schaltkupplung K6 mit einem koaxialen Zwischenrad Z7 kuppelbar ist. Das Reversierrad 22 ist in ständigem Zahneingriff mit dem Abtriebsrad 13. Das Zwischenrad Z6 ist in ständigem Zahneingriff mit dem auf der ersten Drehachse angeordneten Zwischenrad Z2 und das Zwischenrad Z7 ist in ständigem Zahneingriff mit dem drehfest auf der vorderen Eingangswelle 9 angeordneten vorderen Eingangsrad 21.

Zum Antrieb der Schiffsabtriebswelle 7 durch beide Antriebsmaschinen im Uhrzeigersinn sind die Schaltkupplungen K1 und K2 geschlossen, während die Schaltkupplungen K5 und K6 geöffnet sind. Zum Antrieb der Schiffsabtriebswelle 7 durch beide Antriebsmaschinen entgegen dem Uhrzeigersinn sind die beiden Schaltkupplungen K5 und K6 geschlossen, während die Schaltkupplungen K1 und K2 geöffnet sind. Zum Antrieb der Schiffsabtriebswelle 7 mit der vorderen Antriebsmaschine im Uhrzeigersinn ist lediglich die Schaltkupplung K1 geschlossen, während alle anderen Schaltkupplungen geöffnet sind. Mit dem selben vorderen Motor kann in entgegengesetzter Drehrichtung angetrieben werden, wenn die Schaltkupplung K6 geschlossen ist und alle anderen geöffnet sind. Zum Antrieb der Schiffsabtriebswelle 7 mit dem hinteren Motor im Uhrzeigersinn ist allein die Schaltkupplung K2 zu schließen, zum Antrieb mit dem hinteren Antriebsmotor in die entgegengesetzte Drehrichtung ist ausschließlich die Kupplung K5 zu schließen. Diese Ausführungsform eignet sich insbesondere, wenn das Getriebeabtriebsglied ein Festpropeller 508 ist.

Eine Ausführungsform, bei der die Schiffsabtriebswelle 7 wahlweise durch die vordere und/oder die hintere Antriebsmaschine wahlweise im oder entgegen dem Uhrzeigersinn und wahlweise mit einer ersten Übersetzungsstufe oder einer zweiten Übersetzungsstufe antreibbar ist, ist in den Fig. 7 und 8 gezeigt. Das Getriebe weist alle Elemente auf, die bereits in Fig. 3 und Fig. 5 beschrieben wurden. Darüber hinaus ist eine fünfte Drehachse 5 vorhanden, welche gegenüber der vierten Drehachse 4 radial versetzt ist. Auf der fünften Drehachse 5 ist ein Zwischenrad Z8 mit der Zwischenwelle 24 drehbar gelagert, welches wahlweise mittels einer Schaltkupplung K7 mit einem koaxialen Zwischenrad Z9 und/oder mit einer Schaltkupplung K8 mit einem koaxialen Zwischenrad Z10 kuppelbar ist. Das Zwischenrad Z8 ist in ständigem Zahneingriff mit einem Zwischenrad Z11, welches auf der vierten Drehachse 4 durch die Zwischenwelle 23 drehfest mit dem Reversierrad 22 verbunden ist. Das auf der fünften Drehachse angeordnete Zwischenrad Z9 ist in ständigem Zahneingriff mit dem auf der vierten Drehachse angeordneten Zwischenrad Z6. Das Zwischenrad Z10 ist in ständigem Zahneingriff mit dem Zwischenrad Z7. Das zwischen dem Zwischenrad Z11 und dem Zwischenrad Z8 gebildete Übersetzungsverhältnis ist größer als das zwischen dem Zwischenrad Z6 und dem Zwischenrad Z9 gebildete Übersetzungsverhältnis. Vorteilhafterweise weisen die Räder 14, Z5, Z2, 21, Z6, Z7, Z9 und Z10 gleiche Verzahnungsgeometrie auf oder sind Gleichteile. Ebenso werden für jeweils zwei Räder Z3 und Z8, Z1 und 22 sowie Z4 und Z11 Gleichteile verwendet. Diese Ausführungsform ist besonders geeignet in Kombination mit einem Festpropeller 708. Ausgehend von dieser Ausführungsform ist eine Ausführungsform mit nur einem Rückwärtsgang durch Weglassen der auf der fünften Drehachse angeordneten Elemente ableitbar. Soll ein Getriebe mit zwei Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang geschaffen werden, das am Abtrieb entgegengesetzte Drehrichtung aufweist, werden, ausgehend von der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform, auf der ersten Drehachse lediglich das vordere Eingangsrad 21 und das Zwischenrad Z2 und auf der zweiten Drehachse lediglich das hintere Eingangsrad benötigt.

In der in Fig. 11 gezeigten Übersichtstabelle sind diejenigen Schaltkupplungen K1 bis K8 durch einen schwarzen Punkt gekennzeichnet, die für die einzelnen Schaltzustände geschlossen sind.

Schließlich zeigen Fig. 9 und Fig. 10 ein Getriebeschema einer Ausführungsform, bei der die Schiffsabtriebswelle 7 wahlweise durch die vordere oder hintere Antriebsmaschine antreibbar ist. Die Drehrichtung verläuft entgegengesetzt zu der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform. Auf der ersten Drehachse 1 ist das vordere Eingangsrad 21 auf der vorderen Eingangswelle 9 angeordnet. Koaxial, jedoch unabhängig hiervon drehbar gelagert, ist ein Zwischenrad Z2, welches in ständigem Zahneingriff mit dem auf der hinteren Eingangswelle 10 angeordneten hinteren Eingangsrad 14 ist. Auf der vierten Drehachse 4 ist ein Reversierrad 22 drehbar gelagert, welches wahlweise mittels einer hinteren Schaltkupplung K5 mit einem weiteren hinteren Zwischenrad Z6 und/oder mittels einer vorderen Schaltkupplung K6 mit einem weiteren vorderen Zwischenrad Z7 kuppelbar ist. Das Reversierrad 22 ist in ständigem Zahneingriff mit dem Abtriebsrad 13. Das weitere hintere Zwischenrad Z6 ist in ständigem Zahneingriff mit dem Zwischenrad Z2 und das weitere vordere Zwischenrad Z7 ist in ständigem Zahneingriff mit dem vorderen Eingangsrad 21. Diese Ausführungsform einer Schiffsantriebsanlage, die sich zur Kombination mit einem Verstellpropeller 908 eignet, kann beispielsweise in einem Rumpf einer Katamaran-Fähre angeordnet sein, während im anderen Rumpf eine Ausführungsform vorgesehen ist, wie sie in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigt ist. Auf diese Weise können also insgesamt vier gleichartige Antriebsmotoren verwendet werden, wobei die beiden Schiffsschrauben entgegengesetzte Drehrichtung aufweisen.

Die erfindungsgemäße Schiffsantriebsanlage ist aufgrund des variablen Aufbaus des Schiffsgetriebes für vielfältige Einsatzzwecke anpaßbar. Die einzelnen gezeigten Konfigurationen weisen sehr viele gemeinsam vorhandene Komponenten, wie Zahnräder und Schaltkupplungen, die identisch aufgebaut sind, auf. Hierdurch wird die Wartung und Ersatzteilhaltung vereinfacht.

Sämtliche Drehachsen der gezeigten Ausführungsformen verlaufen parallel zueinander, so daß zylindrische Zahnräder verwendet werden können.

Bezugszeichen

1: Drehachse
2: Drehachse
3: Drehachse
4: Drehachse
5: Drehachse
6: Schiffsgetriebe
7: Schiffsabtriebswelle
8: Verstellpropeller
9: vordere Eingangswelle
10: hintere Eingangswelle
11: Getriebeabtriebswelle
12: Zwischenwelle
13: Abtriebsrad
14: hinteres Eingangsrad
15: Getriebegehäuse
16: Flansch
17: Flansch
18: Flansch
19: Schwenkklappe
20: Zwischenwelle
21: vorderes Eingangsrad
22: Reversierrad
23: Zwischenwelle
24: Zwischenwelle
308: Water-Jet-Antrieb
508: Festpropeller
708: Festpropeller
908: Verstellpropeller

K1 - K8: Schaltkupplungen
Z1 - Z11: Zwischenräder
M1: vordere Antriebsmaschine
M2: hintere Antriebsmaschine

Claims

Schiffsantriebsanlage mit einer vorderen und einer hinteren Antriebsmaschine (M1, M2), deren Antriebsleistungen über eine Getriebeanordnung (6) auf eine Schiffsabtriebswelle (7) kuppelbar sind, wobei eine vordere Eingangswelle (9) der Getriebeanordnung eine erste Drehachse (1) aufweist und der vorderen Antriebsmaschine (M1) zugeordnet ist, eine hintere Eingangswelle (10) eine zweite Drehachse (2) aufweist und der hinteren Antriebsmaschine (M2) zugeordnet ist, und eine Getriebeabtriebswelle (11) eine dritte Drehachse (3) aufweist und der Schiffsabtriebswelle (7) zugeordnet ist, wobei die Schiffsabtriebswelle (7) unter der hinteren Antriebsmaschine (M2) hindurchgeführt ist, und wobei die zweite Drehachse (2) im wesentlichen vertikal oberhalb der ersten Drehachse (1) verläuft und die erste Drehachse (1) im wesentlichen vertikal oberhalb der dritten Drehachse (3) verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebeanordnung aus einem einzigen abgeschlossenen Getriebe (6) besteht, ein auf der hinteren Eingangswelle (10) angeordnetes Eingangsrad (14) in ständigem Zahneingriff mit einem auf der ersten Drehachse (1) angeordneten Zwischenrad (Z2) ist und daß ein auf der Getriebeabtriebswelle (11) angeordnetes Abtriebsrad (13) ebenfalls mit einem auf der ersten Drehachse (1) angeordneten Zwischenrad (Z1) im Zahneingriff ist, so daß ein großer vertikaler Achsabstand zwischen der hinteren Eingangswelle (10) und der Getriebeabtriebswelle (11) vorhanden ist.
Schiffsantriebsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Drehachse (2) ohne horizontalen Versatz exakt vertikal über der ersten Drehachse (1) verläuft.
Schiffsantriebsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Drehachse (3) ohne horizontalen Versatz exakt vertikal unterhalb der ersten und der zweiten Drehachse (1, 2) verläuft.
Schiffsantriebsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste, die zweite und die dritte Drehachse (1, 2, 3) parallel zueinander verlaufen.
Schiffsantriebsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der ersten Drehachse (1) ein erstes Zwischenrad (Z1) drehbar gelagert ist, welches wahlweise mittels einer ersten Schaltkupplung (K1) mit der vorderen Eingangswelle (9) und/oder mit einer zweiten Schaltkupplung (K2) mit einem ebenfalls auf der ersten Drehachse (1) drehbar gelagerten zweiten Zwischenrad (22) kuppelbar ist, wobei das erste Zwischenrad (Z1) in ständigem Zahneingriff mit dem auf der Getriebeabtriebswelle (11) angeordneten Abtriebsrad (13) ist, und wobei das zweite Zwischenrad (Z2) in ständigem Zahneingriff mit dem auf der hinteren Eingangswelle (10) drehfest angeordneten hinteren Eingangsrad (14) ist, so daß die Schiffsabtriebswelle (7) wahlweise durch die vordere und/oder die hintere Antriebsmaschine (M1, M2) antreibbar ist.
Schiffsantriebsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Zwischenrad (Z2) und das hintere Eingangsrad (14) Zahnräder mit gleichen Zähnezahlen sind, so daß sie eine Übersetzungsstufe mit dem Übersetzungsverhältnis Eins bilden.
Schiffsantriebsanlage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf der zweiten Drehachse (2) ein drittes Zwischenrad (Z3) drehbar gelagert ist, welches in ständigem Zahneingriff mit einem vierten Zwischenrad (Z4) ist, welches auf der ersten Drehachse (1) mit dem ersten Zwischenrad (Z1) drehfest verbunden ist, daß das dritte Zwischenrad (Z3) wahlweise über eine dritte Schaltkupplung (K3) mit der hinteren Eingangswelle 10 und/oder über eine vierte Schaltkupplung (K4) mit einem fünften Zwischenrad (Z5) kuppelbar ist, welches um die zweite Drehachse (2) drehbar gelagert ist und in ständigem Zahneingriff mit einem drehfest auf der vorderen Eingangswelle (9) angeordneten vorderen Eingangsrad (21) ist, und daß das zwischen dem dritten und dem vierten Zwischenrad (Z3, Z4) gebildete Übersetzungsverhältnis kleiner ist als das zwischen dem hinteren Eingangsrad (14) und dem zweiten Zwischenrad (Z2) gebildete Übersetzungsverhältnis, so daß die Schiffsabtriebswelle (7) wahlweise durch die vordere und/oder die hintere Antriebsmaschine (M1, M2) wahlweise mit einer ersten Übersetzungsstufe oder einer zweiten Übersetzungsstufe antreibbar ist.
Schiffsantriebsanlage nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das fünfte Zwischenrad (Z5) und das vordere Eingangsrad (21) Zahnräder mit gleichen Zähnezahlen sind, so daß sie eine Übersetzungsstufe mit dem Übersetzungsverhältnis Eins bilden.
Schiffsantriebsanlage nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer vierten Drehachse (4), welche gegenüber der ersten und der dritten Drehachse (1, 3) horizontal versetzt ist und in vertikaler Richtung zwischen der ersten und der dritten Drehachse angeordnet ist, ein Reversierrad (22) drehbar gelagert ist, welches wahlweise mittels einer fünften Schaltkupplung (K5) mit einem sechsten Zwischenrad (Z6) und/oder mittels einer sechsten Schaltkupplung (K6) mit einem siebten Zwischenrad (Z7) kuppelbar ist, wobei das Reversierrad (22) in ständigem Zahneingriff mit dem Abtriebsrad (13) ist, wobei das sechste Zwischenrad (Z6) in ständigem Zahneingriff mit dem zweiten Zwischenrad (Z2) ist, und das siebte Zwischenrad (Z7) in ständigem Zahneingriff mit dem drehfest auf der vorderen Eingangswelle (9) angeordneten vorderen Eingangsrad (21) ist, so daß die Schiffsabtriebswelle (7) wahlweise durch die vordere und/oder die hintere Antriebsmaschine (M1, M2) wahlweise im oder entgegen dem Uhrzeigersinn antreibbar ist.
Schiffsantriebsanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer fünften Drehachse (5), welche gegenüber der vierten Drehachse (4) radial versetzt ist, ein achtes Zwischenrad (Z8) drehbar gelageart ist, welches wahlweise mittels einer siebten Schaltkupplung (K7) mit einem neunten Zwischenrad (Z9) und/oder mittels einer achten Schaltkupplung (K8) mit einem zehnten Zwischenrad (Z10) kuppelbar ist, wobei das achte Zwischenrad (Z8) in ständigem Zahneingriff mit einem elften Zwischenrad (Z11) ist, welches auf der vierten Drehachse (4) drehfest mit dem Reversierrad (22) verbunden ist, wobei das neunte Zwischenrad (Z9) in ständigem Zahneingriff mit dem sechsten Zwischenrad (Z6) ist und das zehnte Zwischenrad (Z10) in ständigem Zahneingriff mit dem siebten Zwischenrad (Z7) ist, daß das zwischen dem achten und dem elften Zwischenrad gebildete Übersetzungsverhältnis kleiner ist als das zwischen dem neunten und dem sechsten Zwischenrad gebildete Übersetzungsverhältnis, so daß die Schiffsabtriebswelle wahlweise durch die vordere und/oder die hintere Antriebsmaschine wahlweise im oder entgegen dem Uhrzeigersinn und wahlweise mit einer ersten Übersetzungsstufe oder einer zweiten Übersetzungsstufe antreibbär ist.
Schiffsantriebsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der ersten Drehachse (1) ein vorderes Eingangsrad (21) mit der vorderen Eingangswelle (9) und ein Zwischenrad (Z2) drehbar gelagert sind, wobei das Zwischenrad (Z2) in ständigem Zahneingriff mit einem auf der hinteren Eingangswelle (10) angeordneten hinteren Eingangsrad (4) ist, wobei auf einer vierten Drehachse (4) ein Reversierrad (22) drehbar gelagert ist, welches wahlweise mittels einer hinteren Schaltkupplung (K5) mit einem weiteren hinteren Zwischenrad (Z6) und/oder mittels einer vorderen Schaltkupplung (K6) mit einem weiteren vorderen Zwischenrad (Z7) kuppelbar ist, und wobei das Reversierrad (22) in ständigem Zahneingriff mit dem Abtriebsrad (13) ist, wobei das weitere hintere Zwischenrad (Z6) in ständigem Zahneingriff mit dem Zwischenrad (Z2) ist, und das weitere vordere Zwischenrad (Z7) in ständigem Zahneingriff mit dem drehfest auf der vorderen Eingangswelle (9) angeordneten vorderen Eingangsrad ist, so daß die Schiffsabtriebswelle wahlweise durch die vordere und/oder die hintere Antriebsmaschine in umgekehrter Drehrichtung antreibbar ist.
Schiffsantriebsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei oder mehrere der Zwischenräder (Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6, Z6, Z8, Z9, Z10 und Z11) identische Verzahnungsgeometrie aufweisen.
Schiffsantriebsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei oder mehrere der Schaltkupplungen (K1, K2, K3, K4, K5, K6, K7 und K8) identisch aufgebaut sind.
Schiffsantriebsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (6) ein Gehäuse (15) aus Leichtmetall aufweist.
Schiffsgetriebe (6) einer Schiffsantriebsanlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche.