SE441736B - Fartygsvexel innefattande parallella propelleraxlar om babord och styrbord - Google Patents

Description

7907031-4 10 15 20 25 30 35 2 (moment i urkopplat tillstånd) och de mycket ringa frik- tionsmotstånden hos turbinrotorn roteras med denna efter bortkoppling av turbinen genom den andra, växeln drivande drivmaskinen. För att uppnå det önskade stíllastäendet hos turbinrotorn, är det därför erforderligt att anordna en på turbinrotorn verkande broms. Därmed ökas emellertid åter konstruktionskostnaderna.

Ytterligare fel har de förut kända växlarna också avseende skötsel och tillsyn. Genom att de enskilda hjulen hos de cylindriska kugghjulsväxelstegen är anordnade i flera horisontella plan, erhålles komplicerad växelhus med delvis ända till 45° lutande delfogar. De skötsel - och tillsynsarbeten, som skall utföras, är därför svåra och kostsamma. Ändamålet med föreliggande uppfinning är däremot att åstadkomma en fartygsväxel av det inledningsvis nämnda slaget, vilken fartygsväxel är enkelt konstruerad, uppvisar en låg bullernivå, möjliggör att drivmaskinerna anordnas med koaxiellt eller parallellt förskjutna axlar och dess- utom ger möjlighet till att en vertikal hopsättning av drivmaskinerna gentemot propelleraxeln utan extra mellan- hjul kan utföras. Å andra sidan bör genom speciell utform- ning av växelpåbyggnaden även rotationsriktningen innanför växeln vara föränderlig.

Detta ändamål uppnås genom uppfinningen genom att växeln uppvisar en kombination av det stora kugghjulet och det gemensamma kuggdrevet såsom huvudsteg, åtminstone ett försteg i form av en planetväxel mellan en av nämnda drivmaskiner och det gemensamma kuggdrevet respektive mellan varje drivmaskin och kuggdrevet, och respektive kopplingsaggregat anordnade mellan huvudsteget och driv- maskinerna respektive mellan huvudsteget och försteget eller förstegen.

Antalet försteg bestämmes genom det utväxlingsför- hållande, som skall utföras, eller om drivmaskinstypen skall gå snabbt eller långsamt.

Anordnandet av planetväxlar som försteg leder till följande fördelar gentemot förut kända växlar: l0 15 20 25 30 35 7907031-4 3 l. Planetväxlar utföres med mer än dubbel effektför- grening. Växlarna blir därigenom mindre och lättare i vikt.

Dessutom ger de mindre kugghjulen lägre hastigheter vid kuggarna och därvid mindre dynamiska kuggkrafter och lägre buller. 2. Planetväxlar har koaxiella driv- och kraftuttagsaxlar.

Därigenom minskas återigen utrymmesbehovet. För övrigt blir växelhusen enklare. 3. Planetväxlar tillåter större utväxlingsförhallanden.

Därmed är man i läget att med enstegsplanetväxlar reducera varvtalet så mycket hos den snabbgående drivmaskinen, att den efterföljande, cylindriska kugghjulsväxeln kan utföras enstegig och med litet utväxlingsförhàllande. Det erhålles därigenom belastnings- och deformationsmässigt problem- lösa, cylindriska kugghjulsväxlar med förhållandevis smala hjul. Även det stora kugghjulet blir mindre, så att dess- utom även dess framställning förenklas.

Därmed erhàlles även vid cylindriska kugghjulsväxlar utrymmesbesparingar. 4. Planetväxlar tillåter en rotationsriktningsändrinq utan någon extra konstruktionskostnad.

En ytterligare fördel med uppfinningen består i att alla kombinationsmoment hos växeln ligger i samma plan, om inte av speciella skäl drivmaskinerna anordnats högre.

Därav resulterar en mycket enkel och lätt tillsynbar kon- struktion. För skötsel- och tillsynsarbeten är det av spe- ciell fördel, att endast en horisontell husskiljefog finns.

Skulle en utbyggnad av enskilda element vara erforderlig, så låter sig dessa bytas ut som relativt små konstruktions- delar, utan att angränsande element mäste byggas ut.

Enligt uppfinningen är kopplingsaggregat anordnade omedelbart framför den cylindriska kugghjulsväxeln. Där- igenom uppnås, att exempelvis vid turbindrivanordningar med växelförsteg ingen extra broms för stillaståendet av turbinrotorn är erforderlig. En medrotation av turbinrotorn genom de andra, drivande drivmaskinerna kan inte inträffa, eftersom det relativt ringa släppmomentet hos frihjuls- 7907031-4 10 15 20 25 30 35 4 kopplingen inte är i läget att övervinna det mycket större friktionsmotståndet hos försteget.

Pâ senare tid ställs företrädesvis vid marina växlar extremt höga krav med avseende på luft- och kroppsljud.

Dessa krav beror huvudsakligen på en bestämd fartnivå, varvid exempelvis vid dieselmotor och gasturbin som driv- maskiner endast dieselmotorn ensam driver växeln. Efter- som vid växlar i första hand kuggingreppet och lagren verkar bullerframkallande, är det viktigt, för den speciellt bullerfria önskade fartnivån att reducera antalet buller- källor till ett minimum. Genom åtgärden, att kopplings- aggregatet är anordnat omedelbart framför den cylindriska kugghjulsväxeln, uppnås effektfullt de ovannämnda kraven.

Det sker nämligen en bortkoppling och därmed stillastående av hela försteget genom frihjulskopplingen, vilken insättes som kopplingsaggregat.

Växelkonstruktionen enligt uppfinningen möjliggör en dubbel effektförgrening, utan att en torsionsaxel måste anordnas som lastutjämningsanordning. Uppfinningen svarar följaktligen även mot strävandet efter alltid större effek- ter i arbetsmaskinerna vid så stort utrymme som möjligt besparande växlar.

En ytterligare fördel med föreliggande uppfinning erhålles i att på babords- och styrbordssidorna kan an- bringas likadana drivmaskiner med vardera också lika rota- tionsriktning, varvid utan stora konstruktiva kostnader en rotationsriktningsändring kan möjliggöras. Härigenom erhålles fördelen, att vid två axeldrivanordningar med motgående propellrar kan av logiska skäl anbringas likadana drivmaskiner.

Uppfinningen beskrivs i det följande med hänvisning till de bifogade ritningarna, som visar föredragna utförings- former. Fig l är en planvy av en på babordssidan anordnad drivenhet med ett försteg och koaxiella drivmaskiner. Fig 2 är en planvy av en på babordssidan anordnad drivenhet med två försteg och koaxiella drivmaskiner. Fig 3 är en sidovy av kugghjul i ett huvudsteg i fig 1 och 2. Fig 4 10 15 20 25 30 35 7907031-4 5 är en planvy av en på styrbordssidan anordnad drivenhet I' med ett försteg och koaxiella drivmaskiner. Fig J är en sidovy av kugghjul i ett huvudsteg i fig 4. Pig 6 är en planvy av en på styrbordssidan anordnad drivenhet med tvà försteg och koaxiella drivmaskiner. Fig 7 är en planvy av en på babordssidan anordnad drivenhet med ett försteg och relativt varandra förskjutna drivmaskiner. Fig 8 är en planvy av en på babordssidan anordnad drivenhet med två försteg och relativt varandra förskjutna drivmaskiner.

Fig 9-ll visar vardera en sidovy av kugghjul i ett huvud- steg. Fig l2 är en planvy av en på babordssidan anordnad drivenhet med ett försteg, koaxiella drivmaskiner och effektförgrening i huvudsteget. Fig 13 är en sidovy av kugghjul i ett huvudsteg i fig 12 med koaxiella drivmaski- ner. Fig 14 är en sidovy av kugghjul i ett huvudsteg i fig l2 med relativt varandra förskjutna drivmaskiner. Fig 15 är en ytterligare utföringsform av uppfinningen.

I beskrivningen utgår man ifrån en två-axeldrivning, varvid i ritningarna endast en av de båda drivenheterna visas. En linje l antyder en mittaxel på ett skepp.

Enligt fig 1 är en långsamtgående drivmaskin 2, före- trädesvis en dieselmotor, förbunden via en frihjulskoppling 3 med ett kuggdrev 4 i en cylindrisk kugghjulsväxel. Denna växel utgör ett huvudsteg. Kuggdrevet 4 står i kuggingrepp med ett stort kugghjul 5, vilket är fäst vid en propelleraxel 6. I riktning mot fartygets för befinner sig en snabbgående drivmaskin 7, företrädesvis en gasturbin, som är kopplad till en snabbgående axel på en planetväxel 8. Planetväxeln 8 utgör ett försteg. Den långsamtgående axeln på planetväxeln 8 är över en frihjulskoppling 9 förbunden med det gemensamma kuggdrevet 4.

Den visade växeln i fig l medger följande körsätt: 1. Drivmaskinen 2 driver ensam. Genom kopplingens 9 frihjulsfriktion bortkopplas därvid den làngsamtgáende axeln på planetväxlen 8. Det uppstår följaktligen inget gàngbuller i planetväxeln 8. Friktionsmotstånden i denna växel förhindrar dessutom en medrotation av drivmaskinen 7, 7907031-4 10 15 20 25 30 35 6 trots släppmomentet hos frihjulskopplingen 9. Följaktligen är detta körsätt, ofta betecknat som marsch- eller kryp- körning, speciellt bullerfritt, eftersom endast en enda bullerkälla, nämligen kuggingreppet mellan kugghjulen 4 och 5, föreligger. 2. Drivmaskinen 7 driver ensam. Den snabbgående driv- maskinen 7 har vanligen ett mycket större vridmoment än den långsamtgående drivmaskinen 2. Därigenom är det möj- ligt att öka propellervarvtalet och följaktligen skeppets hastighet. Detta körsätt betecknas vid marina drivanord- ningar som så kallad stridskörning. För växelns storlek är det mycket fördelaktigt, att för den effektstarkaste drivmaskinen används en planetväxel, eftersom här en exem- pelvis fem- eller sexfaldig effektförgrening är bruklig. 3. Båda drivmaskinerna 2 och 7 driver samtidigt.

Enligt fig 2 är ett ytterligare försteg 10 anordnat, varvid i detta fall i stället för den långsamtgående driv- maskinen 2 enligt fig 1 en snabbgående drivmaskin ll är anordnad. Driver endast en av de båda drivmaskinerna 7 eller ll växeln, så bortkopplas genom frihjulskopplingen 3 respektive 9 försteget hos den andra drivmaskinen. Driv- maskinen ll kan vara en gasturbin eller även en snabb- gående dieselmotor. Av fig 3 framgår hur genom förskjutning av kuggdrevet 4 på den cylindriska kugghjulsväxeln driv- maskinerna kan förskjutas uppåt eller nedåt gentemot axeln för det stora kugghjulet 5 och därmed även gentemot pro- pelleraxeln 6. Fig 4 visar den på styrbordssidan anordnade drivenheten, varvid drivmaskinerna 12 och 13 har samma rotationsriktning som de på babordssidan anordnade driv- maskinerna 2 respektive 7 i fig 1. Den erforderliga änd- ringen av rotationsriktningen uppnås vid den cylindriska kugghjulsväxeln genom tillfogning av ett mellanhjul 14.

Fig 5 visar i sidovy anordnandet av detta ovannämnda mellanhjul 14 och de från kuggingreppet bringade hjulen 4 och 5. För att möjliggöra lika axelavstånd på de på babords- och styrbordssidorna anordnade, cylindriska kugg- hjulsväxlarna, minskas för den erforderliga undanflytt- ningen kugghjulen 4 och 5 hos den cylindriska kugghjuls- växeln enligt fig 5. 15 20 25 30 '7907031-4 7 Vid alla ovannämnda planetväxlar är under hänvisning till fig 1, det yttre ringhjulet fast lagrat i huset, då däremot det inre solhjulet 21 är förbundet med den snabb- gående drivmaskinen. En planethjulhâllare 22, vilken upp- bär planethjulen 23, är över frihjulskopplingen 9 för- bunden med kuggdrevet 4 i huvudsteget 5.

I fig 6 är en annan konstruktion vald: I detta fall är det inre solhjulet 21 förbundet med den snabbgående drivmaskinen ll. Det yttre ringhjulet 20' är över frihjuls- kopplingen 3 förbundet med kuggdrevet 4, då däremot planet- hjulhållaren 22' är fast anordnad i huset. Härigenom är det möjligt att vid växeln med två försteg erhålla rotations- riktningsändringen utan att tillfoga ett mellanhjul endast genom att förändra planetväxlen med runtomgående planet- hjulhållare i en fast växel 15 och 16 med fastgjort liv.

Driv- och kraftuttagsaxlarna hos de fasta växlarna 15 och 16 har nu motsatt rotationsriktning. Därmed ökas antingen konstruktionskostnaderna eller buller- och förlustkällorna.

Fig 7 visar den på babord sida anordnade växelenheten enligt fig 1 dock med parallellt med varandra förskjutna drivmaskiner 2 och 7. Fastän vid den ovannämnda utförings- formen drívmaskinerna alltid har samma rotationsriktning, föreligger enligt fig 7 en omvänd rotationsriktning vid drivmaskinen 2 gentemot drivmaskinen 7. Denna anordning är exempelvis av fördel då de på babords- och styrbords- sidorna anordnade dieselmotorerna 2 och 12 (fig 4) upp- ställes i en gemensam bullerkapsel. Därför är det fördelak- tigt då båda motorerna 2 och 12 står nära varandra.

Kostnaderna vid hjulen ökas vid förskjutna drivmas- kiner endast oväsentligt genom ett ytterligare kuggdrev 17.

Fig 8 visar anordnandet med förskjutna drivmaskiner 7 och ll då dessa går snabbt och tvâ försteg behövs. Åter är två planetväxlar 8 och 10 liksom två frihjulskopplingar 2 och 9 anordnade.

Fig 9 visar en sidovy av hjulen i huvudsteget, varvid hjulen 4, 5 och 17 ligger i ett plan.

Fig 10 visar en uppåt förskjuten anordning av hjulen i huvudsteget, varvid hjulen 5 och 17 ligger 1 ett plan, 79o7os1¿4 10 15 20 25 30 35 8 då däremot hjulet 4 är förskjutet anordnat en sträcka e. Även vid förskjutna drivmaskiner är det betydelse- mässigt enligt fig 4, 5 och 6 möjligt att anordna driv- maskinerna på babords- och styrbordssidorna med samma rotationsriktningar.

Fig l2 visar hur vid cylindriska kugghjulsväxlar en dubbel effektförgrening är möjlig, utan att kostsamma torsionsaxlar för att erhålla en lastutjämning erfordras.

Det gemensamma kuggdrevet 4 ingriper med två lika stora förgreningshjul 18 och 19, vilka är anordnade under och över kuggdrevet 4. Dessa förgreningskugghjul 18 och 19 ger ytterligare effekt till det stora kugghjulet 5.

Fig 13 visar effektförgreningen vid koaxiella driv- maskiner. 7Fig 14 visar effektförgreningen vid parallellt förskjutna drivmaskiner.

I stället för planetväxeln som försteg är det även möjligt att anordna cylindriska kugghjulsväxlar (inte närmare visat).

Enligt fig 15 kan den cylindriska kugghjulsväxeln även bestå av det stora kugghjulet och två kuggdrev 4', varvid varje kuggdrev drivs av två drivmaskiner 2' och 7'. Det är vidare anordnat tvâ frihjulskopplingar 3' och 6', varvid mellan frihjulskopplingen 9' och den som gas- turbin utformade drivmaskinen 7' kan vara anordnad en ytterligare växel 8', exempelvis en planetväxel med yttre ringhjul 20' och inre solhjul 21'.

Vidare kan man även tänka sig att analogt med fig 2 vid utföringsformen enligt fig 15 mellan drivmaskinen 2 och frihjulskopplingen 3' anordna en växel 10 såsom för- steg. Denna växel kan exempelvis åter vara en planetväxel.

Den i fig 15 visade utföringsformen är lämplig, då en effekt erfordras till propelleraxeln 6, vilken överför den ifrågavarande gasturbinens 7 effekt dubbelt eller fler- faldigt.

Vidare kan uppdelningen på flera drivanordningar 2, 7, 2', 7', vara erforderlig då speciella säkerhetskrav, exempelvis en fördubbling av drivanordningen krävs.

Claims (15)

UI 15 20 [Q U? 79070314 PATENTKRAV

1. l. Fartygsväxel innefattande parallella prspeller- axlar om babord och styrbord, varvid varje propelleraxel är försedd med dubbeldrivning, vid vilken tvâ drivmaskiner är anordnade på ena sidan av och parallellt med respektive propelleraxel, den ena framför och den andra bakom respek- tive ett gemensamt kuggdrev och ett stort kugghjul uppvisande växel, varvid de båda drivmaskinerna driver det stora kugghjulet över det gemensamma kuggdrevet, k ä n n e - t e c k n a d därav, att växeln uppvisar en kombination av det stora kugghjulet (5) och det gemensamma kuggdrevet (4) såsom huvudsteg, åtminstone ett försteg i form av en planet- växel (8, 10) mellan en av nämnda drivmaskiner och det gemensamma kuggdrevet respektive mellan varje drivmaskin och kuggdrevet, och respektive kopplingsaggregat (å, 9) anordnade mellan huvudsteget och drivmaskinerna respektive mellan huvudsteget och försteget eller förstegen.

2. Fartygsväxel enligt kravet 1, med en långsamt gående drivmaskin och en snabbgående drivmaskin, k ä n n e t e c k n a d därav, att den snabbgaende driv- maskinen är förbunden med planetväxeln (8) såsom företag.

3. Fartygsväxel enligt kravet 2, k ä n n e t e c k - n a d därav, att kuggdrevet (4) i den såsom huvudsteg tjänstgörande, cylindriska kugghjulsväxeln är över ett mellankugghjul (14) förbundet med det stora kugghjulet (5) i den cylindriska kugghjulsväxeln.

4.-Fartygsväxel enligt kravet 3, k ä n n e t e C k ~ n a d därav, att mellankugghjulet (l4) är parallellt förskjutet anordnat relativt kuggdrevets (4) och det stora kugghjulets (5) mittplan.

5. Fartygsväxel enligt kraven 2-4, att drivmaskinerna (2,7) är parallellt k ä n n e t e c k ~ n a d därav, Eörskjutet anordnade relativt varandra, varvid den långsamt gående drivmaskinen (2) ingriper över ett extra kugqdrvv (17) med kuggdrevet (4) i den cylindriska kugghjulsväxeln. 7907031-4 10 15 20 25 30 35 10

6. Fartygsväxel enligt kravet 5, n a d därav, att för effektförgreningen ingriper kugg- k ä n n e t e c k - drevet (4) över två förgreningskugghjul (18, 19) med det stora kugghjulet (5) i den cylindriska kuqghjulsväxeïn.

7. Fartygsväxel enligt kravet 1,.meu två snabbgaende att båda drivmaskiner, k ä n n e t e c k n a d därav, drivmaskinerna (7, ll) är förbundna var och en med en planetväxel (8, 10) såsom försteg.

8. Fartygsväxel enligt kravet 7, k ä n n e t e c k - n a d därav, att vid planetväxeln är det yttre planet- hjulet (20) fast utformat och det inre planethjulet (21) är förbundet med den ifrågavarande drivmaskinen (7, 11) och planethjulshållaren (22) är över kopplingsaggregatet (3, 9) förbunden med den cylindriska kugghjulsväxeln (4, 5).

9. Fartygsväxel enligt kravet 7, k ä n n e t e c k - n a d därav, att vid planetväxeln är det yttre planet- hjulet (20') över kopplingsaggregatet (3, 9) förbundet med den cylindriska kugghjulsväxeln och det inre planet- kugghjulet (21) är förbundet med den ifrågavarande driv- maskinen (ll, 13) och planethjulshållaren (22') är fast utformad.

10. Fartygsväxel enligt kravet 8, att drivmaskinerna (7, ll) är parallellt k ä n n e t e c k - n a d därav, förskjutet anordnade i förhållande till varandra, varvid en drivmaskin (7) är förbunden med kuggdrevet (4) i den cylindriska kugghjulsväxeln och den andra drivmaskinen (11) är över ett extra kuggdrev (17) förbunden med kuggdrevet (4) i den cylindriska kugghjulsväxeln.

11. Fartygsväxel enligt kraven 5 och 10, att det extra kuggdrevet (17) k ä n - n e t e c k n a d därav, eller kuggdrevet (4) hos den cylindriska kugghjulsväxeln är förskjutet anordnat relativt det stora kugghjulets (5) mittplan i den cylindriska kugghjulsväxeln.

12. Fartygsväxel enligt kravet 1, k ä n n e t e c k - n a d därav, att kopplingsaggregatet (3, 9) utgöres av i och för sig kända synkroniserande, självkopplande frihjulskopplingar. Lïl 10 15 20 7907031-4 ll

13. Fartygsväxel enligt något av föiegående krav, k ä n n e t e c k n a d därav, att parallellt med de båda drivmaskinerna (2, 7) och med propelleraxeln (66) är åtminstone en ytterligare drivmaskin (7') anordnad, vilken över åtminstone ett kopplingsaggregat (9') är för- bunden med åtminstone ett kuggdrev (4'), som är anordnat att ingripa med det stora kugghjulet (5).

14. Fartygsväxel enligt kravet l, k ä n r e t e c k - n a d därav, att parallellt med de båda drivnaskinerna (2, 7) och med propelleraxeln (6) är åtminstone en ytter- ligare drivmaskin (7) anordnad, vilken är över atminstone en ytterligare växel (8') såsom försteg och åtminstone ett kopplingsaggregat (9') förbunden med atminsrone ett kuggdrev (4'), som är anordnat att ingripa med det stora kugghjulet (5).

15. Fartygsväxel enligt kravet 1, k ä n n e t e c k - n a d därav, att parallellt med de båda drivmaskinerna (2, 7) och med propelleraxeln (6) är två ytterligare driv- maskiner (2', 7') anordnade, vilka över åtminstone en ytterligare växel (8') såsom försteg och två konplings- aggregat (3', 9') är förbundna med ett gemensamt kuggdrcv (4'), som är anordnat att ingripa med det stora kugghjulet (5).