EP2893204A1 - Welle aus faserverbundwerkstoff mit brandsicherer schottwanddurchführung - Google Patents

Welle aus faserverbundwerkstoff mit brandsicherer schottwanddurchführung

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EP2893204A1
EP2893204A1 EP13759142.6A EP13759142A EP2893204A1 EP 2893204 A1 EP2893204 A1 EP 2893204A1 EP 13759142 A EP13759142 A EP 13759142A EP 2893204 A1 EP2893204 A1 EP 2893204A1
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EP
European Patent Office
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drive shaft
shaft
bulkhead
composite hollow
hollow shaft
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13759142.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Radovan MAROVIC
Günther LUTZ
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.)
Hackforth GmbH and Co KG
Original Assignee
Hackforth GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
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Publication of EP2893204A1 publication Critical patent/EP2893204A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to a torque transmitting shaft made of fiber composite material (also referred to as a composite hollow shaft or fiber composite shaft), preferably a drive shaft for a ship, which is guided by an adjacent sections of the ship from each other and transverse to the longitudinal axis of the hull built-in bulkhead.
  • a torque transmitting shaft made of fiber composite material (also referred to as a composite hollow shaft or fiber composite shaft), preferably a drive shaft for a ship, which is guided by an adjacent sections of the ship from each other and transverse to the longitudinal axis of the hull built-in bulkhead.
  • bulkhead walls serve to separate the hull into individual watertight compartments and, on the other hand, to form fire compartments.
  • the invention relates to a torque transmitting drive shaft between the engine and propeller, gear or generator, which are often referred to as the main drive.
  • the invention provides, the fiber composite shaft at the point where it penetrates the bulkhead to perform between input and output side interfaces with at least a portion of non-combustible material, in particular to equip a thin-walled, lightweight pipe section, which preferably consists of steel, and the two statements (in particular cover) which are preferably made of steel.
  • the tube section with the two terminations (also referred to below as the "closure") is preferably integrated into the fiber composite shaft
  • the closure can be made of non - combustible material or Made of steel to ensure the fire safety of the bulkhead, since no hole in the bulkhead can arise.
  • the portion has an outer diameter which is smaller than the outer diameter of the fiber composite shaft.
  • the fiber composite material is a fiber-reinforced, preferably glass fiber reinforced plastic, in particular a glass fiber reinforced epoxy plastic.
  • the choice of fiber composite material can be made largely independent of the combustibility of the fiber composite material. With an epoxy high strength and a long life can be achieved.
  • the portion of non-combustible material is connected at its opposite ends in each case with a portion of the composite hollow shaft.
  • the section can be formed as an axial section of the composite hollow shaft and the fire safety can be ensured only by the shaft with the section.
  • the portion of non-combustible material is formed by a metal tube.
  • This provides a cost-effective, rotationally symmetrical arrangement and allows a structurally simple designed seal against the bulkhead. Fire safety can be increased without requiring additional equipment or safety devices separate from the powertrain. The space requirement is not greater compared to a conventional composite hollow shaft.
  • the metal tube is closed on one or both sides by a metallic lid.
  • the lid may also be made of a non-metallic, non-combustible material.
  • the fire safety can be further improved.
  • a fire can not break through the section.
  • the (respective) cover is aligned transversely to the axis of rotation of the drive shaft. More preferably, the lid is frontally connected to a flange of the section, in particular screwed in the axial direction with the flange.
  • the metal tube is connected to the composite hollow shaft via radial bolts.
  • the section can also handle the shaft be connected when it is already arranged in its final position. Due to the radial alignment of the bolts, the assembly is not complicated by the bulkhead.
  • the radial bolts are inserted through radial passages of the composite hollow shaft and act on an outer circumferential surface of the composite hollow shaft. This type of connection requires, apart from the passages, no further paragraphs or attack surfaces on the hollow shaft.
  • a sleeve is arranged in the radial passages, which engages in the section. This allows an accurate positioning in the axial direction, and forces in the axial direction of the shaft can be transmitted through the sleeve.
  • the metal pipe has a flange at at least one end, the metal pipe being connected to the composite hollow shaft via the flange by means of bolts aligned axially with respect to the drive shaft, wherein the bolts are screwed to the transverse nut bolts inserted in radial bores of the composite hollow shaft ,
  • the bores may also be formed as passages which are not subsequently introduced into the composite hollow shaft, but are already provided in the production of the composite hollow shaft, e.g. by appropriate placeholder during a lamination process.
  • the bolts are on the at least one flange frontally.
  • a force transmission directly from the bolts, in particular a bolt head, carried on the portion of metallic material, optionally optionally, for example, a washer may be provided to distribute the forces even more flat on the section.
  • a ship wherein the ship has a hull and at least one transverse to the longitudinal axis of the ship's hull bulkhead and a motor and a drive shaft for torque transmitting connection of the engine with a gear, a generator or a propeller wherein the drive shaft is guided through the bulkhead and at least one composite hollow shaft made of fiber composite material, and wherein the drive shaft in the region of the passage through the bulkhead at least one connected to the composite hollow shaft portion of non-combustible material.
  • the ship may have a drive shaft having features of the previously described embodiments.
  • the portion is formed symmetrically with respect to a plane in which the bulkhead extends.
  • the drive shaft in the section of non-combustible material on a bulkhead seal, which seals the drive shaft against the bulkhead waterproof. This allows individual sections of a ship to be flooded in a controlled manner.
  • the bulkhead seal abuts against an outer circumferential surface of the section. It has an extension substantially in the radial direction. It is preferably annular. As a result, a cost-effective, robust seal can be provided.
  • Figure 1 shows an arrangement in which a
  • Closure according to an embodiment of the invention is connected to a connection consisting of radial steel bolts with the two sections of the fiber composite shaft;
  • Figure 2 shows as a connection between a
  • Figure 3 shows the application of a closure to a fiber composite drive shaft according to an embodiment of the invention installed between a diesel engine (on the right, not shown) and a generator (on the left, not shown).
  • 1 shows a section or closure 1 1 or pipe section for a drive shaft 10 according to an embodiment of the invention, consisting of a thin-walled steel pipe 1 and covers 2, the steel pipe 1 by means of radial bolts 5 with a fiber composite shaft 10 (left and right adjacent) connected is.
  • the radial pins 5 are respectively inserted through provided in the shaft 10 passages 10 a.
  • the cover 2 are respectively connected in the axial direction by means of screws 2a to the section 1.
  • the screws engage the end face 2a into the flanges 12th
  • the radial pins 5 are anchored in a respective flange 12 of the section 1 1, in particular screwed.
  • the respective flange 12 is annularly formed with an extension radially inwardly and has for a respective radial pin 5, a blind hole 13 and a centrally disposed therein internally threaded bore 13a.
  • a sleeve 5a is arranged, by means of which an exact angular arrangement about the shaft axis or an axial position of the portion 1 1 with respect to the shaft 10 can be ensured.
  • the sleeve 5a forces between the section 1 1 and the shaft 10 transmitted without the bolt 5 is claimed, and it can be prevented that the bolt connection due to vibrations or small relative movements of the section 1 1 relative to the shaft 10 with the time is relaxing.
  • the sleeve 5a has an edge 5a.1 on which radial forces exerted by a head of the bolt 5 on the shaft 10 can be introduced into the shaft 10 in a planar manner.
  • the steel pipe 1 has an outer circumferential surface 14 on, at the two paragraphs 14a are formed. At the heels, the shaft 10 can each be centered. The paragraphs 14a overlap in the axial direction, the flanges 12.
  • FIG. 2 shows a closure 1 1 for a drive shaft or fiber composite shaft 10 according to another embodiment of the invention, consisting of a thin-walled steel tube 1 and covers 2, wherein the steel tube 1 is connected by means of a T-bolt connection 6, 6a with the fiber composite shaft 10.
  • the cover 2 are respectively connected in the axial direction by means of screws 2a to the section 1.
  • the T-bolt connection 6, 6a is formed in each case by an axial bolt 6 and a radially arranged engagement element 6a (transverse nut), the engagement element 6a being respectively inserted through a passage 10a provided in the shaft 10.
  • an internal thread is formed, in which the corresponding axial pin 6 can engage.
  • the engagement member 6a is merely inserted in the corresponding passage 10a.
  • the engagement elements 6a may have a relative to the wall thickness of the shaft 10 of relatively large diameter, so that exerted by the axial pin 6 tensile forces on a large area and thus at relatively low compressive forces between the shaft 10 and the corresponding shaft portion and the section 1 1 can be transmitted.
  • a respective flange 12 of the portion 1 1 is annularly formed with an extension radially outward and has an axial through hole 13 for a respective bolt 6.
  • the screws engage the end face 2a into the flanges 12th
  • the steel tube 1 has an outer circumferential surface 14, which has an outer diameter which is smaller than the outer diameter of the fiber composite shaft 10. Further, two shoulders 12a are formed on the flanges 12, on which the shaft 10 can be centered. At the heels 12a of the section 1 1 is inserted into the shaft 10 and the respective shaft portion and thereby at least partially into the shaft 10th integrated. The flanges 12 overlap the shaft 10 in the radial direction.
  • Figure 3 shows a fiber composite shaft 10 with a closure 1 1 according to an embodiment of the invention, which is guided through a bulkhead 3, wherein a diesel engine (not shown) is disposed in a right of the bulkhead 3 department located, and wherein the composite fiber shaft 10 with a mounted on a flywheel of the diesel engine rubber coupling 20 is connected.
  • the shutter 1 1 is integrated into the shaft 10 and thus ensures the fire safety of the fiber composite shaft 10.
  • On the left side of the fiber composite shaft 10 is a diaphragm coupling 30, which is connected to a generator shaft (not shown).
  • the fiber composite shaft 10 transmits the torque from the clutch arranged on the diesel engine (eg rubber clutch with diaphragm compensation clutch) to the clutch connected to the generator shaft (eg diaphragm compensation clutch).
  • the shutter 1 1 is integrated by means of radial bolt connections 5 in the shaft.
  • a bulkhead seal 4 which seals the rotating shaft 10 at the closure or section 1 1 against the bulkhead 3 watertight. In the event of water entering one of the two compartments separated by the bulkhead 3, the bulkhead seal 4 prevents the flow of water from the flooded compartment into the dry compartment.
  • the bulkhead seal 4 can run in an advantageous manner on the corresponding wear-resistant outer diameter of the closure 1 1 or come to rest.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebswelle (10), insbesondere zur Drehmoment übertragenden Verbindung von Motor und Propeller eines Schiffsantriebs, wobei die Antriebswelle (10) an- und abtriebsseitige Schnittstellen und wenigstens eine dazwischen angeordnete Komposit-Hohlwelle aus Faserverbundmaterial aufweist. Die Erfindung schlägt vor, dass die Antriebswelle (10) zwischen den an- und abtriebsseitigen Schnittstellen zumindest einen mit der Komposit- Hohlwelle verbundenen Abschnitt (11) aus nicht brennbarem Material aufweist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Schiff mit einem Schiffsrumpf und wenigstens einer quer zur Längsachse des Schiffsrumpfes verlaufenden Schottwand (3), einem Motor, einem Propeller und einer Antriebswelle (10) zur Drehmoment übertragenden Verbindung von Motor und Propeller, wobei die Antriebswelle (10) durch die Schottwand (3) hindurch geführt ist und wenigstens eine Komposit-Hohlwelle aus Faserverbundmaterial aufweist. Gemäß der Erfindung weist die Antriebswelle (10) im Bereich der Durchführung durch die Schottwand (3) zumindest einen mit der Komposit-Hohlwelle verbundenen Abschnitt (11) aus nicht brennbarem Material auf.

Description

HFRT0660 LT/ch-AY
Welle aus Faserverbundwerkstoff mit
brandsicherer Schottwanddurchführung
Die Erfindung betrifft eine Drehmoment übertragende Welle aus Faserverbundwerkstoff (auch als Komposit-Hohlwelle oder Faserverbundwelle bezeichnet), vorzugsweise eine Antriebswelle für ein Schiff, die durch eine benachbarte Abteilungen des Schiffes voneinander trennende und quer zur Längsachse des Schiffsrumpfes eingebaute Schottwand geführt ist.
Schottwände dienen einerseits der Trennung des Schiffsrumpfes in einzelne jeweils wasserdichte Abteilungen und andererseits der Bildung von Brandabschnitten.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine Drehmoment übertragende Antriebswelle zwischen Motor und Propeller, Getriebe oder Generator, die oft als Hauptantrieb bezeichnet werden.
Im Falle eines Brandes in einer der Abteilungen des Schiffes, in der sich die Faserverbundwelle befindet, besteht die Gefahr, dass die Faserverbundwelle zu brennen beginnt. Aus diesem Grund werden Installationen und Schottwanddurchführungen mit solchen Wellen von den Schiffsklassifikationsgesellschaften meist nur unter der Maßgabe des Einbaus einer Wassersprinkleranlage zu Löschzwecken eines Brandes an der Faserverbundwelle und an der Schottwanddurchführung genehmigt. In besonderen Fällen genügt auch die Installation einer Wassersprinkleranlage nicht, und die Klassifikationsgesellschaft genehmigt den Einbau einer an sich vorteilhaft leichten Antriebswelle aus Faserverbundwerkstoff zum Beispiel zwischen Antriebsmotor und Getriebe oder Generator nicht, weil im Falle des Versagens der Sprinkleranlage und einem Vollbrand der Faserverbundwelle in der brandhemmend ausgeführten Schottwand ein Loch mit dem Durchmesser der Welle entsteht. Dabei besteht die Gefahr, dass das Feuer aus jener Abteilung des Schiffes, in der der Brand herrscht, in die benachbarte Abteilung, in der kein Brand herrscht, überschlägt. Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Antriebswelle bzw. eine Anordnung mit einer Antriebswelle brandsicher auszugestalten, wobei der anlagentechnische oder kostenmäßige Aufwand oder die Anforderungen an den Bauraumbedarf möglichst niedrig gehalten werden.
Diese Aufgabe wird durch eine Antriebswelle gemäß Anspruch 1 bzw. ein Schiff gemäß Anspruch 10 gelöst.
Die Erfindung sieht vor, die Faserverbundwelle an jener Stelle, an der sie die Schottwand durchdringt, zwischen an- und abtriebsseitigen Schnittstellen mit zumindest einem Abschnitt aus nicht brennbarem Material auszuführen, insbesondere mit einem dünnwandigen, leichten Rohrabschnitt auszustatten, der bevorzugt aus Stahl besteht, und der zwei Abschlüsse (insbesondere Deckel) aufweist, die auch bevorzugt aus Stahl bestehen. Dabei wird der Rohrabschnitt mit den beiden Abschlüssen (im Folgenden auch „Verschluss" genannt) bevorzugt in die Faserverbundwelle integriert. Im Falle des Abbrennens jenes Teils der Faserverbundwelle, der sich in der unter Brand stehenden Abteilung befindet, kann der Verschluss aus nicht brennbarem Material bzw. aus Stahl die Brandsicherheit der Schottwand sicherstellen, da kein Loch in der Schottwand entstehen kann.
Bevorzugt weist der Abschnitt einen Außendurchmesser auf, der kleiner ist als der Außendurchmesser der Faserverbundwelle. Hierdurch kann der Abschnitt in die Faserverbundwelle eingesteckt werden und mit Radialbolzen an der Faserverbundwelle befestigt werden. Gemäß vorteilhaften Ausführungsform ist das Faserverbundmaterial ein faserverstärkter, vorzugsweise glasfaserverstärkter Kunststoff, insbesondere ein glasfaserverstärkter Epoxid-Kunststoff. Damit kann ein kostengünstiger Werkstoff gewählt werden und gleichzeitig können die Sicherheits- Anforderungen erfüllt werden. Mit anderen Worten kann die Wahl des Faserverbundmaterials dank des Abschnitts weitgehend unabhängig von einer Brennbarkeit des Faserverbundmaterials erfolgen. Mit einem Epoxid können hohe Festigkeiten und eine lange Lebensdauer erzielt werden.
Bevorzugt ist der Abschnitt aus nicht brennbarem Material an seinen gegenüberliegenden Enden jeweils mit einem Abschnitt der Komposit-Hohlwelle verbunden. Hierdurch kann der Abschnitt als ein axialer Teilabschnitt der Komposit-Hohlwelle ausgebildet sein und die Brandsicherheit kann allein durch die Welle mit dem Abschnitt sichergestellt werden.
Gemäß vorteilhaften Ausführungsform ist der Abschnitt aus nicht brennbarem Material durch ein Metallrohr gebildet. Dies liefert eine kostengünstige, rotationssymmetrische Anordnung und ermöglicht eine konstruktiv einfach ausgestaltete Abdichtung gegenüber der Schottwand. Die Brandsicherheit kann erhöht werden, ohne dass zusätzliche Anlagen oder Sicherheitsvorrichtungen separat vom Antriebsstrang erforderlich sind. Der Bauraumbedarf ist im Vergleich zu einer herkömmlichen Komposit-Hohlwelle nicht größer.
Gemäß vorteilhaften Ausführungsform ist das Metallrohr ein- oder beidseitig durch einen metallischen Deckel verschlossen. Wahlweise kann der Deckel auch aus einem nichtmetallischen, nicht brennbarem Material ausgeführt sein. Hierdurch kann die Brandsicherheit weiter verbessert werden. Ein Feuer kann nicht durch den Abschnitt hindurchschlagen. Bevorzugt ist der (jeweilige) Deckel quer zur Rotationsachse der Antriebswelle ausgerichtet. Weiter bevorzugt ist der Deckel stirnseitig mit einem Flansch des Abschnitts verbunden, insbesondere in axialer Richtung mit dem Flansch verschraubt.
Gemäß vorteilhaften Ausführungsform ist das Metallrohr mit der Komposit- Hohlwelle über radiale Bolzen verbunden. Hierdurch kann eine einfache Montage sichergestellt werden. Der Abschnitt kann auch dann mit der Welle verbunden werden, wenn diese bereits in ihrer Endposition angeordnet ist. Durch die radiale Ausrichtung der Bolzen wird die Montage nicht durch die Schottwand erschwert.
Gemäß vorteilhaften Ausführungsform sind die radialen Bolzen durch radiale Durchgänge der Komposit-Hohlwelle gesteckt und wirken auf eine Außenmantelfläche der Komposit-Hohlwelle. Diese Art der Verbindung erfordert, abgesehen von den Durchgängen, keine weiteren Absätze oder Angriffsflächen an der Hohlwelle.
Gemäß vorteilhaften Ausführungsform ist in den radialen Durchgängen jeweils eine Hülse angeordnet, welche in den Abschnitt eingreift. Hierdurch kann eine genaue Positionierung in axialer Richtung erfolgen, und Kräfte in axialer Richtung der Welle können über die Hülse übertragen werden.
Gemäß vorteilhaften Ausführungsform weist das Metallrohr an wenigstens einem Ende einen Flansch auf, wobei das Metallrohr über den Flansch mittels bezüglich der Antriebswelle axial ausgerichteter Schraubbolzen mit der Komposit-Hohlwelle verbunden ist, wobei die Schraubbolzen mit in radiale Bohrungen der Komposit-Hohlwelle eingesetzten Quermutterbolzen verschraubt sind.
Die Bohrungen können auch als Durchgänge ausgebildet sein, die nicht nachträglich in die Komposit-Hohlwelle eingebracht werden, sondern bereits bei der Herstellung der Komposit-Hohlwelle vorgesehen werden, z.B. durch entsprechende Platzhalter bei einem Laminiervorgang.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform liegen die Schraubbolzen an dem wenigstens einen Flansch stirnseitig an. Hierbei kann eine Kraftübertragung direkt von den Schraubbolzen, insbesondere einem Bolzenkopf, auf den Abschnitt aus metallischem Material erfolgen, wobei wahlweise z.B. eine Unterlegscheibe vorgesehen sein kann, um die Kräfte noch flächiger auf den Abschnitt zu verteilen. Die zuvor genannte Aufgabe wird wie erwähnt auch durch ein Schiff gelöst, wobei das Schiff einen Schiffsrumpf und wenigstens eine quer zur Längsachse des Schiffsrumpfes verlaufende Schottwand sowie einen Motor und eine Antriebswelle zur Drehmoment übertragenden Verbindung des Motors mit einem Getriebe, einem Generator oder einem Propeller aufweist, wobei die Antriebswelle durch die Schottwand hindurch geführt ist und wenigstens eine Komposit-Hohlwelle aus Faserverbundmaterial aufweist, und wobei die Antriebswelle im Bereich der Durchführung durch die Schottwand zumindest einen mit der Komposit-Hohlwelle verbundenen Abschnitt aus nicht brennbarem Material aufweist.
Das Schiff kann eine Antriebswelle mit Merkmalen der zuvor beschriebenen Ausführungsformen aufweisen.
Gemäß vorteilhaften Ausführungsform ist der Abschnitt symmetrisch in Bezug auf eine Ebene ausgebildet, in welcher sich die Schottwand erstreckt. Gemäß vorteilhaften Ausführungsform weist die Antriebswelle in dem Abschnitt aus nicht brennbarem Material eine Schottwanddichtung auf, die die Antriebswelle gegen die Schottwand wasserdicht abdichtet. Hierdurch können einzelne Abteilungen eines Schiffes kontrolliert geflutet werden.
Gemäß vorteilhaften Ausführungsform liegt die Schottwanddichtung an einer Außenmantelfläche des Abschnitts an. Sie weist eine Erstreckung im Wesentlichen in radialer Richtung auf. Sie ist bevorzugt ringförmig ausgebildet. Hierdurch kann eine kostengünstige, robuste Abdichtung bereitgestellt werden.
In den nachfolgenden Zeichnungsfiguren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.
Figur 1 zeigt eine Anordnung, bei welcher ein
Verschluss gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Verbindung bestehend aus radialen Stahlbolzen mit den beiden Abschnitten der Faserverbundwelle verbunden ist; Figur 2 zeigt als Verbindung zwischen einem
Verschluss gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung und den beiden Abschnitten der Faserverbundwelle eine spezielle Verbindung mittels T-Bolzen (axiale Schraubbolzen in Kombination mit Quermutterbolzen); und
Figur 3 zeigt die Anwendung eines Verschlusses an einer Antriebswelle aus Faserverbundwerkstoff gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, die zwischen einem Dieselmotor (rechts; nicht dargestellt) und einem Generator (links; nicht dargestellt) eingebaut ist. Figur 1 zeigt einen Abschnitt bzw. Verschluss 1 1 bzw. Rohrabschnitt für eine Antriebswelle 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, bestehend aus einem dünnwandigen Stahlrohr 1 und Deckeln 2, wobei das Stahlrohr 1 mittels Radialbolzen 5 mit einer Faserverbundwelle 10 (links und rechts angrenzend) verbunden ist. Die Radialbolzen 5 sind jeweils durch in der Welle 10 vorgesehene Durchgänge 10a gesteckt. Die Deckel 2 sind jeweils in axialer Richtung mittels Schrauben 2a mit dem Abschnitt 1 1 verbunden. Die Schrauben 2a greifen stirnseitig in die Flansche 12 ein. Die Radialbolzen 5 sind in einem jeweiligen Flansch 12 des Abschnitts 1 1 verankert, insbesondere verschraubt. Der jeweilige Flansch 12 ist ringförmig mit einer Erstreckung radial nach innen ausgebildet und weist für einen jeweiligen Radialbolzen 5 eine Sacklochbohrung 13 und eine zentrisch darin angeordnete Innengewindebohrung 13a auf. In der jeweiligen Sacklochbohrung 13 ist eine Hülse 5a angeordnet, mittels welcher eine exakte winkelige Anordnung um die Wellenachse bzw. eine axiale Position des Abschnitts 1 1 in Bezug auf die Welle 10 sichergestellt werden kann. Dabei kann die Hülse 5a Kräfte zwischen dem Abschnitt 1 1 und der Welle 10 übertragen, ohne dass der Bolzen 5 beansprucht wird, und es kann verhindert werden, dass sich die Bolzenverbindung aufgrund von Vibrationen oder kleiner Relativbewegungen des Abschnitts 1 1 gegenüber der Welle 10 mit der Zeit lockert. Die Hülse 5a weist einen Rand 5a.1 auf, an welchem von einem Kopf des Bolzens 5 auf die Welle 10 ausgeübte Radialkräfte flächig in die Welle 10 eingeleitet werden können. Das Stahlrohr 1 weist eine Außenmantelfläche 14 auf, an der zwei Absätze 14a ausgebildet sind. An den Absätzen kann die Welle 10 jeweils zentriert werden. Die Absätze 14a überlappen in axialer Richtung die Flansche 12. Durch diese integrierte und ineinander gesteckte Anordnung kann eine hohe Festigkeit erzielt werden. Figur 2 zeigt einen Verschluss 1 1 für eine Antriebswelle bzw. Faserverbundwelle 10 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, bestehend aus einem dünnwandigen Stahlrohr 1 und Deckeln 2, wobei das Stahlrohr 1 mittels einer T-Bolzenverbindung 6, 6a mit der Faserverbundwelle 10 verbunden ist. Die Deckel 2 sind jeweils in axialer Richtung mittels Schrauben 2a mit dem Abschnitt 1 1 verbunden. Die T- Bolzenverbindung 6, 6a ist jeweils durch einen Axialbolzen 6 und ein radial angeordnetes Eingriffselement 6a (Quermutterbolzen) gebildet, wobei das Eingriffselement 6a jeweils durch einen in der Welle 10 vorgesehenen Durchgang 10a gesteckt ist. Im jeweiligen Eingriffselement 6a ist ein Innengewinde ausgebildet, in welches der entsprechende Axialbolzen 6 eingreifen kann. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass in der Welle 10 aus Faserverbundmaterial ein Gewinde ausgebildet werden muss. Das Eingriffselement 6a ist lediglich in den entsprechenden Durchgang 10a eingesteckt. Die Eingriffselemente 6a können einen in Bezug auf die Wandstärke der Welle 10 verhältnismäßig großen Durchmesser aufweisen, so dass von den Axialbolzen 6 ausgeübte Zugkräfte auf eine große Fläche und damit bei verhältnismäßig geringen Druckkräften zwischen der Welle 10 bzw. dem entsprechenden Wellenabschnitt und dem Abschnitt 1 1 übertragen werden können. Ein jeweiliger Flansch 12 des Abschnitts 1 1 ist ringförmig mit einer Erstreckung radial nach außen ausgebildet und weist für einen jeweiligen Bolzen 6 eine axiale Durchgangsbohrung 13 auf. Die Schrauben 2a greifen stirnseitig in die Flansche 12 ein. Das Stahlrohr 1 weist eine Außenmantelfläche 14 auf, die einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner ist als der Außendurchmesser der Faserverbundwelle 10. Ferner sind an den Flanschen 12 zwei Absätze 12a ausgebildet, an welchen die Welle 10 jeweils zentriert werden kann. An den Absätzen 12a ist der Abschnitt 1 1 in die Welle 10 bzw. den jeweiligen Wellenabschnitt eingesteckt und dadurch zumindest teilweise in die Welle 10 integriert. Die Flansche 12 überlappen die Welle 10 in radialer Richtung. Durch diese integrierte und aneinander anliegende Anordnung kann eine hohe Festigkeit erzielt werden, insbesondere können hohe Axialkräfte ohne das Auftreten von Scherkräften übertragen werden. Figur 3 zeigt eine Faserverbundwelle 10 mit einem Verschluss 1 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, die durch eine Schottwand 3 geführt ist, wobei ein Dieselmotor (nicht dargestellt) in einer rechts von der Schottwand 3 befindlichen Abteilung angeordnet ist, und wobei die Faserverbundwelle 10 mit einer an einem Schwungrad des Dieselmotors montierten Gummikupplung 20 verbunden ist. An jener Stelle, an der die Faserverbundwelle 10 durch die Schottwand 3 geführt ist, ist der Verschluss 1 1 in die Welle 10 integriert und stellt so die Brandsicherheit der Faserverbundwelle 10 sicher. An der linken Seite der Faserverbundwelle 10 befindet sich eine Membrankupplung 30, die mit einer Generatorwelle (nicht dargestellt) verbunden ist. Die Faserverbundwelle 10 überträgt dabei das Drehmoment von der am Dieselmotor angeordneten Kupplung (z.B. Gummikupplung mit Membranausgleichskupplung) auf die mit der Generatorwelle verbundene Kupplung (z.B. Membranausgleichskupplung). An jener Stelle, an welcher die Faserverbundwelle 10 die Schottwand 3 durchdringt, ist der Verschluss 1 1 mittels radialer Bolzenverbindungen 5 in die Welle integriert. Am Außendurchmesser des Verschlusses 1 1 befindet sich eine Schottwanddichtung 4, die die rotierende Welle 10 am Verschluss bzw. Abschnitt 1 1 gegen die Schottwand 3 wasserdicht abdichtet. Im Falle eines Wassereintritts in eine der beiden durch die Schottwand 3 getrennten Abteilungen verhindert die Schottwanddichtung 4 das Ausfließen des Wassers aus der gefluteten Abteilung in die trockene Abteilung. Die Schottwanddichtung 4 kann dabei in vorteilhafter Weise auf dem entsprechend verschleißfesten Außendurchmesser des Verschlusses 1 1 laufen bzw. zur Anlage kommen.
- Patentansprüche -

Claims

Patentansprüche
1. Antriebswelle (10), insbesondere zur Drehmoment übertragenden Verbindung von Motor und Propeller eines Schiffsantriebs, wobei die Antriebswelle (10) an- und abtriebsseitige Schnittstellen und wenigstens eine dazwischen angeordnete Komposit-Hohlwelle aus Faserverbundmaterial aufweist,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Antriebswelle (10) zwischen den an- und abtriebsseitigen Schnittstellen zumindest einen Abschnitt (11) aus nicht brennbarem Material aufweist.
2. Antriebswelle nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das
Faserverbundmaterial ein faserverstärkter, vorzugsweise glasfaserverstärkter Kunststoff, insbesondere ein glasfaserverstärkter Epoxid-Kunststoff ist.
3. Antriebswelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (11) aus nicht brennbarem Material durch ein Metallrohr (1) gebildet ist.
4. Antriebswelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallrohr (1) ein- oder beidseitig durch einen metallischen Deckel (2) verschlossen ist.
5. Antriebswelle nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallrohr (1) mit der Komposit-Hohlwelle über radiale Bolzen (5) verbunden ist.
6. Antriebswelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die radialen Bolzen (5) durch radiale Durchgänge (10a) der Komposit-Hohlwelle gesteckt sind und auf eine Außenmantelfläche der Komposit-Hohlwelle wirken.
7. Antriebswelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in den radialen Durchgängen (10a) jeweils eine Hülse (5a) angeordnet ist, welche in den Abschnitt (1 1 ) eingreift.
8. Antriebswelle nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallrohr (1 ) an wenigstens einem Ende einen Flansch (12) aufweist, wobei das Metallrohr (1 ) über den Flansch (12) mittels bezüglich der Antriebswelle (10) axial ausgerichteter Schraubbolzen (6) mit der Komposit- Hohlwelle verbunden ist, wobei die Schraubbolzen (6) mit in radiale Bohrungen der Komposit-Hohlwelle eingesetzten Quermutterbolzen (6a) verschraubt sind.
9. Antriebswelle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubbolzen (6) an dem wenigstens einen Flansch (12) stirnseitig anliegen.
10. Schiff mit einem Schiffsrumpf und wenigstens einer quer zur
Längsachse des Schiffsrumpfes verlaufenden Schottwand (3), einem Motor und einer Antriebswelle (10) zur Drehmoment übertragenden Verbindung des Motors mit einem Getriebe, einem Generator oder einem Propeller, wobei die Antriebswelle (10) durch die Schottwand (3) hindurch geführt ist und wenigstens eine Komposit-Hohlwelle aus Faserverbundmaterial aufweist,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Antriebswelle (10) im Bereich der Durchführung durch die Schottwand (3) zumindest einen mit der Komposit-Hohlwelle verbundenen Abschnitt (1 1 ) aus nicht brennbarem Material aufweist.
1 1 . Schiff nach Anspruch 10 mit einer Antriebswelle (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 9.
12. Schiff nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (1 1 ) symmetrisch in Bezug auf eine Ebene ausgebildet ist, in welcher sich die Schottwand (3) erstreckt.
13. Schiff nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (10) in dem Abschnitt (1 1 ) aus nicht brennbarem Material eine Schottwanddichtung (4) aufweist, die die Antriebswelle (10) gegen die Schottwand (3) wasserdicht abdichtet.
14. Schiff nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schottwanddichtung (4) an einer Außenmantelfläche des Abschnitts (1 1 ) anliegt und eine Erstreckung im Wesentlichen in radialer Richtung aufweist und bevorzugt ringförmig ist.
- Zusammenfassung -
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