WO2006131107A2 - Schiffsantrieb und schiffsantriebsverfahren - Google Patents

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WO2006131107A2
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torque
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Reinhold Reuter
Manfred Heer
Peter Jansen
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Schottel Gmbh & Co. Kg
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    • B63H2020/006Arrangements of two or more propellers, or the like on single outboard propulsion units of coaxial type, e.g. of counter-rotative type

Definitions

  • the present invention relates to a double propeller drive and a double propeller drive method for ships and to a ship propulsion system with a high-temperature superconducting motor.
  • the present invention has and aims to improve double propeller drives and double propeller propulsion methods for ships.
  • the present invention also has and aims to improve double propeller drives and double propeller propulsion methods for ships and marine propulsion with a high temperature superconducting motor.
  • the invention has and in particular achieves the goal of improving double propeller drives with a high-temperature superconducting motor in such a way that good efficiency is maintained at high powers.
  • the invention has and continues to achieve, in particular, the aim of improving marine propulsion with a high-temperature superconducting motor in such a way that high performance on the propeller or propellers is achieved by simple means while maintaining good efficiency.
  • the invention provides a marine propulsion, with drive means in
  • Propeller and the front propeller are interposed, and include Heckgetriebe pleaseden, which are interposed between the common torque transmission shaft of the two propellers and the rear propeller.
  • Fraction of the torque is transmitted to the two propellers at a corresponding speed, preferably over the torque transmission shaft only about 15% to about 40%, in particular about 20% to about 35%, and preferably about 25% to about 30% of the torque at the two Propellers at the appropriate speed is transmitted.
  • the torque transmission shaft is associated with the direction of rotation deflection at least one crown-bevel gear pair, and only a fraction of the torque is transmitted to the two propellers at a corresponding speed over the at least one crown-bevel gear pair.
  • preference may be given via the at least one crown wheel bevel gear
  • the front transmission devices include a front planetary gear and / or the rear transmission means a rear planetary gear.
  • the front planetary gearbox and / or the rear planetary gearbox contains or contains a reduction in order to achieve at least approximately the full torque of the respective propeller.
  • the front planetary gear and / or the rear planetary gear has a reduction of about 2 to about 5, in particular about 2.5 to about 4.5, and preferably about 3 to about 4 or has.
  • Torque transmission shaft is coupled, and / or that the Heckgetriebe realizeden a rear-top wheel and in engagement therewith an associated rear pinion included in the Torque transmission shaft is coupled, in particular, the front pinion and / or the rear pinion on the torque transmission shaft lie or is, and further preferably the front pinion and / or the rear pinion rotatably connected to the torque transmission shaft is or is.
  • front-wheel-front wheel pair and / or the rear-wheel rear-pinion pair includes a reduction to achieve at least approximately the full torque at the respective propeller, wherein further preferably Front-wheel-front pinion pair and / or the rear-wheel-rear pinion pair have a reduction of from about 2 to about 5, more preferably from about 2.5 to about 4.5, and preferably from about 3 to about 4.
  • the front transmission devices and the rear transmission devices are designed so that the two propellers rotate in the same direction, or that the front transmission devices and the rear transmission devices are designed so that the two propellers rotate opposite, or at least one of the two propeller acting direction reversing devices are provided, by means of which it is adjustable that the two propellers rotate in the same direction or in opposite directions.
  • front transmission devices and the rear transmission devices are designed so that the two propellers rotate at different speeds, and in particular the front transmission devices and the rear transmission devices are designed so that the rear propeller rotates faster than the front propeller.
  • rotational speed control devices acting on at least one of the two propellers are provided, by means of which a rotational speed ratio between the two Probellern is adjustable.
  • a differential gear is interposed between the torque transmission shaft and the two propellers.
  • the marine propulsion system according to the invention may be further developed by virtue of the fact that the two propellers have parallel or coaxial axes of rotation which are inclined at an angle different from 90 ° relative to the vertical so that the front propeller lies lower than the rear propeller.
  • the smaller one it is further preferred that the smaller one
  • Angle of the axes of rotation of the two propellers with the vertical about 80 ° to about 89 °, more preferably about 82 ° to about 87 °, and preferably at least about 85 °.
  • the drive means comprise a high-temperature superconducting motor.
  • the invention further provides a ship propulsion method wherein a front front propeller and a rear stern propeller associated with an underwater pod located outside the hull are transferred from propulsion means in the hull
  • Torque transmission devices are driven, and wherein the drive of the two propellers via a torque transmission means common for both propeller torque transmission shaft for transmitting torque from the drive means to the underwater nacelle, and arranged in the underwater nacelle front transmission devices which between the common
  • Torque transmission shaft of the two propellers and the front propeller are interposed, and rear transmission devices takes place, which are interposed between the common torque transmission shaft of the two propellers and the rear propeller.
  • This may preferably be further developed in that only a fraction of the torque is transmitted to the two propellers at the corresponding speed via the torque transmission shaft, and in particular only about 15% to about 40%, in particular about 20% to about 35%, especially about the torque transmission shaft, and preferably about 25% to about 30% of the torque is transmitted to the two propellers at a corresponding speed.
  • the torque transmission shaft for Drehraumsum- steering at least one ring gear and bevel gear pair is assigned, and if only a fraction of the torque is transmitted to the two propellers at appropriate speed on the at least one crown-bevel gear pair, in addition Preferably, only about 15% to about 40%, in particular about 20% to about 35%, and preferably about 25% to about 30% of the torque is transmitted to the two propellers at a corresponding speed via the at least one crown-bevel gear pair.
  • the front transmission devices include a front planetary gear
  • the rear transmission devices include a rear planetary gear
  • by the front planetary gear and / or the rear planetary gear a reduction to achieve at least approximately the full torque of the respective propeller, and / or that by the front planetary gear and / or the rear planetary gear a reduction of about 2 to about 5, in particular about 2.5 to about 4.5, and preferably about 3 to about 4 takes place.
  • the front transmission devices include a front plate gear and an associated front pinion coupled to the torque transmission shaft, and / or that the rear transmission devices include a rear wheel and an associated rear sprocket engaged therewith; which is coupled to the torque transmission shaft, and that the front pinion and / or the rear pinion on the torque transmission shaft lie or lie.
  • front sprocket and / or the rear sprocket are rotated identically with the torque transmission shaft, and / or that by the front-wheel-front wheel pair and / or the rear-wheel rear-sprocket pair, a reduction to achieve at least approximately the full Torque is applied to the respective propeller, wherein in particular by the Vordertellerrad Frontritzel pair and / or the rear-wheel rear Heckel pair a reduction of about 2 to about 5, in particular about 2.5 to about 4.5, and preferably about 3 to about 4 takes place.
  • front transmission devices and the rear transmission devices are designed so that the two propellers rotate in the same direction, or that the front transmission devices and the rear transmission devices are designed so that the two propellers rotate opposite, or at least one
  • the two propeller acting direction reversers are provided by means of which is set that the two propellers rotate in the same direction or opposite.
  • front transmission devices and the rear transmission devices are designed so that the two propellers rotate at different speeds, and in particular the front transmission devices and the rear transmission devices are designed so that the rear propeller rotates faster than the front propeller.
  • Yet another preferred embodiment is that provided on at least one of the two propellers speed control devices are provided by means of which a Wheelzaltex between the two Probellern is set.
  • a differential gear is interposed, are set by the different speeds between the front propeller and the rear propeller.
  • the two propellers have parallel or coaxial axes of rotation which are inclined at an angle different from 90 ° to the vertical, so that the front propeller is lower than the rear propeller.
  • This may in particular be further developed in that the smaller angle of the axes of rotation of the two propellers with the vertical is about 80 ° to about 89 °, in particular about 82 ° to about 87 °, and preferably at least about 85 °.
  • the drive devices contain a high-temperature superconductor motor, by means of which the torque transmission shaft is driven.
  • the invention provides, in particular, a ship propulsion system, which is designed as a double propeller drive, with drive devices in the ship's hull and with two at least substantially coaxial propellers, which are associated with an underwater nacelle, and torque transmission devices between the propulsion devices and the propellers, wherein the torque transmission devices have a crown gear.
  • Bevel gear pair in the underwater nacelle for transmitting only a portion of the torque and a planetary gear associated with each propeller within the underwater nacelle with a reduction ratio to achieve at least approximately the full torque on the propellers included.
  • the two in particular at least substantially coaxial propellers are rotatably mounted on or in the underwater nacelle.
  • the invention also provides, in particular, a ship propulsion method in the form of a
  • Doppelpropellerantriebsvons wherein a torque is transmitted from the drive means in the hull on two at least substantially coaxial propeller on an underwater nacelle, and further from the drive means only a portion of the torque via a crown-bevel gear pair in the underwater nacelle on initially each propeller within the Underwater nacelle associated planetary gear takes place, with which in each case a reduction to achieve at least approximately the full torque on the propellers.
  • the invention preferably provides a ship propulsion with a double propeller drive, with propulsion devices that contain a high-temperature superconducting engine in the ship's hull, and with two at least substantially coaxial propellers on an underwater nacelle and torque transfer devices between the drive means and the propellers, wherein the torque transmitting means is a bevel gear Pair in the underwater nacelle for transmitting only a portion of the torque and a planetary gear associated with each propeller within the underwater nacelle with a reduction to achieve at least approximately the full torque at the propellers included.
  • FIG. 1 shows a schematic sketch of a first exemplary embodiment of a double propeller drive in a longitudinal section
  • FIG. 2 shows a schematic sketch of a second embodiment of a double propeller drive in a longitudinal section
  • Fig. 3 shows a schematic sketch of a third embodiment of a double propeller drive in a longitudinal section
  • FIG. 4 shows a schematic sketch of a fourth exemplary embodiment of a double propeller drive in a longitudinal section.
  • Fig. 1 is a schematic longitudinal section in a first embodiment of a
  • the double propeller drive 1 includes a pear-like underwater nacelle 2 with a housed underwater gear 3 and two propellers 4 and 5. The in the direction of
  • Rear propeller 4 (not shown) at the stern of the ship (not shown) is to be regarded as a rear propeller 4, and the front propeller 5 pointing in the direction of the bow of the ship is to be regarded as front propeller 5 accordingly.
  • the underwater transmission 3 includes a ring gear 6 and a bevel gear 7 on an axle shaft 8 to each propeller 4 and 5, to torque of in a ship's hull R, from which the underwater pod 2 projects downward, arranged drive means A via the underwater gear 3 to the two Propellers 4 and 5 to transfer.
  • the two planetary gear stages include sun gears, planet gears and ring gears as well as planet carriers 11, which are connected to the respective output shafts 12 and 13, respectively, on which the propellers 4 and 5 are arranged.
  • the structure and the effect and function of such planetary gears 9 and 10 are known in principle to those skilled in the art, so that a detailed explanation thereof is dispensable here.
  • FIG. 1 a version with counter-rotating propellers 4 and 5 is possible, wherein a planetary gear 10 with fixed planet carrier 11 'and the connection of a ring gear 14 to the propeller shaft 13 is executed, as in 2, in which identical or similar parts as those shown in FIG. 1 are provided with the same reference numerals and will not be explained again here in order to avoid the mere repetition, but instead are explained with reference to FIGS 1 is referred to.
  • a differential gear 17, which is also referred to as a differential gear, is provided between the two propellers 4 and 5.
  • the differential gear 17, which is provided in the double propeller drive 1 according to the third embodiment shown in FIG. 3, is designed and adapted to be used in conjunction with concurrent propellers 4 and 5 with planetary gears 9 and 10. Without limitations, however, it is also possible to realize the design and design of the differential gear 17 such that such a differential gear 17 can be used for a propeller 4 and 5 opposite arrangement.
  • differential or differential gear 17 The structure and the effect and function of such a differential or differential gear 17 is basically known to the person skilled in the art, so that a detailed explanation of this is dispensable. There are also any known to the technical field of differential or differential gears configurations in connection with the present double propeller drive 1 within the scope of expert discretion can be used.
  • the variant of the marine propulsion S or double propeller drive 1 with a differential or differential 17 can be realized even with double or twin propeller 1 with only one bevel gear in the underwater gear 3 between the bevel gear pair 6 un the two propellers 4 and 5 ,
  • This can be implemented, for example, in that the axle shaft 8, which is likewise the axial connection of the two propeller shafts 12 and 13, is divided.
  • the Drive devices include at least one high-temperature superconducting motor HTSLM, which is housed in the hull.
  • HTSLM high-temperature superconducting motor
  • Such a high-temperature superconducting motor HTSLM is supplied with electric power, for example, from a diesel-electric plant.
  • a high-temperature superconducting motor HTSLM has a good efficiency, but requires in order to achieve correspondingly high levels of performance, which are needed on the propeller or propellers, a large and therefore very complex unit.
  • the possibility is created of making the high-temperature superconducting motor HTSLM smaller than this would be required for a largely direct line transmission to the propeller or propeller otherwise conventional construction.
  • the drive means comprise at least one high-temperature superconducting motor HTSLM housed in the ship's hull.
  • HTSLM high-temperature superconducting motor housed in the ship's hull.
  • the torque transfer devices which are connected between the drive means and the propeller or. These torque transmission devices are present, as well as in the other embodiments of the drive devices to the underwater nacelle accommodated, where Teiel these torque transfer devices are housed, which also in other embodiments in general terms, for example, can be so realized, but not necessarily so realized.
  • the torque transfer devices include a ring gear and bevel gear pair in the underwater pod for transferring only a portion of the torque, and a planetary gear unit associated with each propeller within the underwater pod, with a reduction to achieve at least approximately full torque on the propellers.
  • HTSLM high-temperature superconducting motor
  • HTSLM in the marine propulsion sector, i. in a mobile and space as well as supply technology limited use.
  • a smaller high-temperature superconducting motor HTSLM has the advantage that the cooling requirements are lower.
  • the use of a high-temperature superconducting motor HTSLM is fundamentally made possible or at least substantially facilitated on a ship, and, on the other hand, the expenditures for the "smaller" high-temperature superconducting motor HTSLM as a whole are substantially lower than for a larger, ie. especially more powerful variant of a high-temperature superconducting motor HTSLM. In this way, a considerably more favorable realization of the use of a high-temperature superconducting motor HTSLM on a ship is achieved in a particularly advantageous manner.
  • a high-temperature superconducting motor HTSLM with a small torque can be used, since a higher rotational speed, which nevertheless can be achieved with a small high-temperature superconducting motor HTSLM with comparatively little effort, in conjunction with the transmission in the torque transmission devices, thus for example in the
  • Underwater gearbox torque compensated.
  • the design with the o.g. Planetary gear is on the propeller or propellers high torque available.
  • the inventive transmission in the torque transfer devices on the propeller or propellers again in the required high torque available can be provided.
  • Propulsion unit P is the drive via a drive shaft AW preferably vertically.
  • the power transmission then branches in a nacelle housing H of the underwater nacelle 3 to an overhead and bottom pinion Ro or Ru.
  • the two pinions Ro and Ru only engage in one of two ring gears 23 and 24, each of which forms one of two bevel gear stages Kl and K2 with its associated pinion Ro and Ru.
  • These two separate bevel gear stages Kl and K2 can be realized for example by an axial angle ⁇ less than 90 °, by using a balance shaft 22 to compensate for angular or radial axial dislocations between the two pinions Ro and Ru or by correspondingly different gear diameter.
  • an angle ⁇ smaller than 90 ° there is additionally the positive effect that the nacelle G in
  • Flow direction which is symbolically represented by the arrows 27, is inclined.
  • the advantageous and therefore particularly preferred angle ⁇ of about 85 ° corresponds well to the usual flow angles of stern drives in ships.
  • the plant of double propeller drive 21 in the nacelle diameter is very small and can be optimized for lower speed for the front freely impinged propeller or front propeller 25 and correspondingly higher speed for the rear accelerated flow propeller or tail propeller 26.
  • the concept enables the realization of high performance for mechanical rudder propellers using common, obtainable wheelset dimensions.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schiffsantrieb (1), mit Antriebseinrichtungen im Schiffsrumpf und einer außerhalb des Schiffsrumpfes gelegenen Unterwassergondel (2) mit einem vorderen Frontropeller (5) und einem hinteren Heckpropeller (4) sowie Drehmomentübertragungseinrichtungen zwischen den Antriebseinrichtungen (A) und den Propellern (4,5), wobei die Drehmomentübertragungseinrichtungen eine für beide Propeller gemeinsame Drehmomentübertragungswelle zur Übertragung von Drehmoment von den Antriebseinrichtungen bis in die Unterwassergondel, und in der Unterwassergondel angeordnete Frontgetriebeeinrichtungen, die zwischen die gemeinsame Drehmomentübertragungswelle der beiden Propeller und den Frontropeller zwischengeschaltet sind, sowie Heckgetriebeeinrichtungen enthalten, die zwischen die gemeinsame Drehmomentübertragungswelle der beiden Propeller und den Heckpropeller zwischengeschaltet sind. Ferner betriffft die Erfindung ein Schiffsantriebsverfahren, wobei ein vorderer Frontropeller und ein hinterer Heckpropeller, die einer außerhalb des Schiffsrumpfes gelegenen Unterwassergondel zugeordnet sind, von Antriebseinrichtungen im Schiffsrumpf über Drehmomentübertragungseinrichtungen angetrieben werden, und wobei der Antrieb der beiden Propeller über eine in den Drehmomentübertragungseinrichtungen enthaltene, für beide Propeller gemeinsame Drehmomentübertragungswelle zur Übertragung von Drehmoment von den Antriebseinrichtungen bis in die Unterwassergondel, und über in der Unterwassergondel angeordnete Frontgetriebeeinrichtungen, die zwischen die gemeinsame Drehmomentübertragungswelle der beiden Propeller und den Frontropeller zwischengeschaltet sind, sowie Heckgetriebeeinrichtungen erfolgt, die zwischen die gemeinsame Drehmomentübertragungswelle der beiden Propeller und den Heckpropeller zwischengeschaltet sind.

Description

Schiffsantrieb und Schiffsantriebsverfahren
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Doppelpropellerantrieb und ein Doppelpropelleran- triebsverfahren für Schiffe sowie einen Schiffsantrieb mit einem Hochtemperatursupraleitermotor.
Solche Doppelpropellerantriebe oder Twin-Propeller-Antriebe der Anmelderin werden in be- kannten Ausführungen bis zu Leistungen von 2000 KW erfolgreich im Markt eingesetzt. Für größere Anwendungen wird konstruktionsbedingt durch den großen Durchmesser eines erforderlichen Tellerrades, der das Drehmoment der Propeller bei Propellerdrehzahl übertragen muss, der Unterwasser-Gondeldurchmesser so groß, wodurch ein beträchtlicher Wert des guten Wirkungsgrades eingebüßt wird.
Die vorliegende Erfindung hat und erreicht das Ziel, Doppelpropellerantriebe und Doppelpro- pellerantriebsverfahren für Schiffe zu verbessern. Die vorliegende Erfindung hat und erreicht ferner das Ziel, Doppelpropellerantriebe und Doppelpropellerantriebsverfahren für Schiffe sowie Schiffsantriebe mit einem Hochtemperatursupraleitermotor zu verbessern. Die Erfindung hat und erreicht insbesondere das Ziel, Doppelpropellerantriebe mit einem Hochtemperatursupraleitermotor derart zu verbessern, so dass bei hohen Leistungen ein guter Wirkungsgrad erhalten bleibt. Die Erfindung hat und erreicht weiterhin insbesondere das Ziel, Schiffsantriebe mit einem Hochtemperatursupraleitermotor derart zu verbessern, so dass mit einfachen Mitteln bei Erhaltung eines guten Wirkungsgrades eine hohe Leistung an dem Pro- peller oder den Propellern erreicht wird.
Diese Ziele werden mit einem Schiffsantrieb nach dem ansprach 1 sowie einem schiffsantriebsverfahren nach dem Ansprach 24 erreicht.
Entsprechend schafft die Erfindung einen Schiffsantrieb, mit Antriebseinrichtungen im
Schiffsrampfund einer außerhalb des Schiffsrampfes gelegenen Unterwassergondel mit einem vorderen Frontropeller und einem hinteren Heckpropeller sowie Drehmo- mentübertragungseinrichtungen zwischen den Antriebseinrichtungen und den Propellern, wobei die Drehmomentübertragungseinrichtungen eine für beide Propeller gemeinsame Drehmomentübertragungswelle zur Übertragung von Drehmoment von den Antriebseinrichtungen bis in die Unterwassergondel, und in der Unterwassergondel angeordnete Frontgetrie- beeinrichtungen, die zwischen die gemeinsame Drehmomentübertragungswelle der beiden
Propeller und den Frontropeller zwischengeschaltet sind, sowie Heckgetriebeeinrichtungen enthalten, die zwischen die gemeinsame Drehmomentübertragungswelle der beiden Propeller und den Heckpropeller zwischengeschaltet sind.
Bevorzugt ist dabei weiter vorgesehen, dass über die Drehmomentübertragungswelle nur ein
Bruchteil des Drehmomentes an den beiden Propellern bei entsprechender Drehzahl übertragen wird, wobei vorzugsweise über die Drehmomentübertragungswelle nur ungefähr 15 % bis etwa 40 %, insbesondere ungefähr 20 % bis etwa 35 %, und vorzugsweise ungefähr 25 % bis etwa 30 % des Drehmomentes an den beiden Propellern bei entsprechender Drehzahl übertra- gen wird.
Ferner ist der Drehmomentübertragungswelle zur Drehrichtungsumlenkung wenigstens ein Tellerrad-Kegelrad-Paar zugeordnet, und wird nur ein Bruchteil des Drehmomentes an den beiden Propellern bei entsprechender Drehzahl über das wenigstens eine Tellerrad-Kegelrad- Paar übertragen. Dabei kann weiter mit Vorzug über das wenigstens eine Tellerrad-Kegelrad-
Paar nur ungefähr 15 % bis etwa 40 %, insbesondere ungefähr 20 % bis etwa 35 %, und vorzugsweise ungefähr 25 % bis etwa 30 % des Drehmomentes an den beiden Propellern bei entsprechender Drehzahl übertragen werden.
Vorzugsweise enthalten die Frontgetriebeeinrichtungen ein Frontplanetengetriebe und/oder die Heckgetriebeeinrichtungen ein Heckplanetengetriebe. Dabei ist es ferner bevorzugt, wenn das Frontplanetengetriebe und/oder das Heckplanetengetriebe eine Untersetzung zur Erreichung zumindest annähernd des vollen Drehmoments dem jeweiligen Propeller enthalten bzw. enthält. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das Frontplanetengetriebe und/oder das Heckplanetengetriebe eine Untersetzung von ungefähr 2 bis etwa 5, insbesondere ungefähr 2,5 bis etwa 4,5, und vorzugsweise ungefähr 3 bis etwa 4 aufweisen bzw. aufweist.
Eine andere bevorzugte weitere Ausgestaltung besteht darin, dass die Frontgetriebeemrichtun- gen ein Fronttellerrad und in Eingriff damit ein zugeordnetes Frontritzel enthalten, das an die
Drehmomentübertragungswelle gekoppelt ist, und/oder dass die Heckgetriebeeinrichtungen ein Hecktellerrad und in Eingriff damit ein zugeordnetes Heckritzel enthalten, das an die Drehmomentübertragungswelle gekoppelt ist, wobei insbesondere das Frontritzel und/oder das Heckritzel auf der Drehmomentübertragungswelle liegen bzw. liegt, und weiter vorzugsweise das Frontritzel und/oder das Heckritzel drehfest mit der Drehmomentübertragungswelle verbunden sind bzw. ist. Eine alternative oder zusätzliche Weiterbildung wird dadurch er- reicht, dass das Fronttellerrad-Frontritzel-Paar und/oder das Hecktellerrad-Heckritzel-Paar eine Untersetzung zur Erreichung zumindest annähernd des vollen Drehmoments an dem jeweiligen Propeller enthalten bzw. enthält, wobei ferner mit Vorzug das Fronttellerrad-Frontritzel- Paar und/oder das Hecktellerrad-Heckritzel-Paar eine Untersetzung von ungefähr 2 bis etwa 5, insbesondere ungefähr 2,5 bis etwa 4,5, und vorzugsweise ungefähr 3 bis etwa 4 aufweisen bzw. aufweist.
Bei dem erfindungsgemäßen Schiffsantrieb kann ferner vorgesehen sein, dass die Frontgetriebeeinrichtungen und die Heckgetriebeeinrichtungen so ausgelegt sind, dass sich die beiden Propeller gleichsinnig drehen, oder dass die Frontgetriebeeinrichtungen und die Heckgetriebeeinrichtungen so ausgelegt sind, dass sich die beiden Propeller entgegengesetzt drehen, oder dass auf wenigstens einen der beiden Propeller wirkende Drehrichtungsumkehreinrichtungen vorgesehen sind, mittels denen einstellbar ist, dass sich die beiden Propeller gleichsinnig oder entgegengesetzt drehen.
Noch eine andere bevorzugte Weiterbildung besteht darin, dass die Frontgetriebeeinrichtungen und die Heckgetriebeeinrichtungen so ausgelegt sind, dass sich die beiden Propeller unterschiedlich schnell drehen, wobei ferner insbesondere die Frontgetriebeeinrichtungen und die Heckgetriebeeinrichtungen so ausgelegt sind, dass sich der Heckpropeller schneller als der Frontpropeller dreht.
Es ist ferner bevorzugt, wenn auf wenigstens einen der beiden Propeller wirkende Drehzahlsteuereinrichtungen vorgesehen sind, mittels denen ein Drehzalverhältnis zwischen den beiden Probellern einstellbar ist. Eine andere ebenfalls vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, dass zwischen der Drehmomentübertragungswelle und den beiden Propellern ein Diffe- renzialgetriebe zwischengeschaltet ist.
Der Schiffsantrieb nach der Erfindung kann ferner dadurch mit Vorzug weitergebildet sein, dass die beiden Propeller parallele oder koaxiale Drehachsen aufweisen, die um einen von 90° verschiedenen Winkel gegen die Vertikale geneigt sind, so dass der Frontpropeller tiefer als der Heckpropeller liegt. In Weiterbildung davon ist es ferner bevorzugt, dass der kleinere
Winkel der Drehachsen der beiden Propeller mit der Vertikalen ungefähr 80° bis etwa 89°, insbesondere ungefähr 82° bis etwa 87°, und vorzugsweise zumindestens ungefähr 85° beträgt.
Besonders vorteilhaft ist die Kombination jeglicher vorstehender Ausgestaltungen mit dem weiteren vorzugsweisen Merkmal, wonach die Antriebseinrichtungen einen Hoch- temperatursupraleitermotor enthalten.
Durch die Erfindung wird ferner ein Schiffsantriebsverfahren geschaffen, wobei ein vorderer Frontropeller und ein hinterer Heckpropeller, die einer außerhalb des Schiffsrumpfes gelege- nen Unterwassergondel zugeordnet sind, von Antriebseinrichtungen im Schiffsrumpf über
Drehmomentübertragungseinrichtungen angetrieben werden, und wobei der Antrieb der beiden Propeller über eine in den Drehmomentübertragungseinrichtungen enthaltene, für beide Propeller gemeinsame Drehmomentübertragungswelle zur Übertragung von Drehmoment von den Antriebseinrichtungen bis in die Unterwassergondel, und über in der Unterwassergondel angeordnete Frontgetriebeeinrichtungen, die zwischen die gemeinsame
Drehmomentübertragungswelle der beiden Propeller und den Frontropeller zwischengeschaltet sind, sowie Heckgetriebeeinrichtungen erfolgt, die zwischen die gemeinsame Drehmomentübertragungswelle der beiden Propeller und den Heckpropeller zwischengeschaltet sind.
Dies kann vorzugsweise dadurch weitergebildet sein, dass über die Drehmomentübertragungswelle nur ein Bruchteil des Drehmomentes an den beiden Propellern bei entsprechender Drehzahl übertragen wird, wobei ferner insbesondere über die Drehmomentübertragungswelle nur ungefähr 15 % bis etwa 40 %, insbesondere ungefähr 20 % bis etwa 35 %, und vorzugsweise ungefähr 25 % bis etwa 30 % des Drehmomentes an den beiden Propellern bei entsprechender Drehzahl übertragen wird.
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn der Drehmomentübertragungswelle zur Drehrichtungsum- lenkung wenigstens ein Tellerrad-Kegelrad-Paar zugeordnet ist, und wenn nur ein Bruchteil des Drehmomentes an den beiden Propellern bei entsprechender Drehzahl über das wenigstens eine Tellerrad-Kegelrad-Paar übertragen wird, wobei zusätzlich vorzugsweise über das wenigstens eine Tellerrad-Kegelrad-Paar nur ungefähr 15 % bis etwa 40 %, insbesondere ungefähr 20 % bis etwa 35 %, und vorzugsweise ungefähr 25 % bis etwa 30 % des Drehmomentes an den beiden Propellern bei entsprechender Drehzahl übertragen wird.
Es ist außerdem bevorzugt, dass die Frontgetriebeeinrichtungen ein Frontplanetengetriebe enthalten, und/oder dass die Heckgetriebeeinrichtungen ein Heckplanetengetriebe enthalten, und dass durch das Frontplanetengetriebe und/oder das Heckplanetengetriebe eine Untersetzung zur Erreichung zumindest annähernd des vollen Drehmoments dem jeweiligen Propeller erfolgt, und/oder dass durch das Frontplanetengetriebe und/oder das Heckplanetengetriebe eine Untersetzung von ungefähr 2 bis etwa 5, insbesondere ungefähr 2,5 bis etwa 4,5, und vorzugs- weise ungefähr 3 bis etwa 4 erfolgt.
Eine andere bevorzugte Ausgestaltung des Schiffsantriebsverfahrens nach der Erfindung besteht darin, dass die Frontgetriebeeinrichtungen ein Fronttellerrad und in Eingriff damit ein zugeordnetes Frontritzel enthalten, das an die Drehmomentübertragungswelle gekoppelt ist, und/oder dass die Heckgetriebeeinrichtungen ein Hecktellerrad und in Eingriff damit ein zugeordnetes Heckritzel enthalten, das an die Drehmomentübertragungswelle gekoppelt ist, und dass das Frontritzel und/oder das Heckritzel auf der Drehmomentübertragungswelle liegen bzw. liegt. Weitere vorzugsweise Ausgestaltungen davon bestehen darin, dass das Frontritzel und/oder das Heckritzel identisch mit der Drehmomentübertragungswelle gedreht werden, und/oder dass durch das Fronttellerrad-Frontritzel-Paar und/oder das Hecktellerrad-Heckritzel-Paar eine Untersetzung zur Erreichung zumindest annähernd des vollen Drehmoments an dem jeweiligen Propeller erfolgt, wobei insbesondere durch das Fronttellerrad-Frontritzel- Paar und/oder das Hecktellerrad-Heckritzel-Paar eine Untersetzung von ungefähr 2 bis etwa 5, insbesondere ungefähr 2,5 bis etwa 4,5, und vorzugsweise ungefähr 3 bis etwa 4 erfolgt.
Es kann ferner mit Vorzug vorgesehen sein, dass die Frontgetriebeeinrichtungen und die Heckgetriebeeinrichtungen so ausgelegt sind, dass sich die beiden Propeller gleichsinnig drehen, oder dass die Frontgetriebeeinrichtungen und die Heckgetriebeeinrichtungen so ausgelegt sind, dass sich die beiden Propeller entgegengesetzt drehen, oder dass auf wenigstens einen der beiden Propeller wirkende Drehrichtungsumkehreinrichtungen vorgesehen sind, mittels denen eingestellt wird, dass sich die beiden Propeller gleichsinnig oder entgegengesetzt drehen.
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die Frontgetriebeeinrichtungen und die Heckgetriebeeinrichtungen so ausgelegt sind, dass sich die beiden Propeller unterschiedlich schnell drehen, wobei ferner insbesondere die Frontgetriebeeinrichtungen und die Heckgetriebeeinrichtungen so ausgelegt sind, dass sich der Heckpropeller schneller als der Frontpropeller dreht.
Noch eine andere vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, dass auf wenigstens einen der beiden Propeller wirkende Drehzahlsteuereinrichtungen vorgesehen sind, mittels denen ein Drehzalverhältnis zwischen den beiden Probellern eingestellt wird. Alternativ oder zusätzlich kann mit Vorzug vorgesehen sein, dass zwischen der Drehmomentübertragungswelle und den beiden Propellern ein Differenzialgetriebe zwischengeschaltet ist, durch das unterschiedliche Drehzahlen zwischen dem Frontpropeller und dem Heckpropeller eingestellt werden.
Bei dem Schiffsantriebsverfahren kann noch weiter vorzugsweise vorgesehen sein, dass die beiden Propeller parallele oder koaxiale Drehachsen aufweisen, die um einen von 90° verschiedenen Winkel gegen die Vertikale geneigt sind, so dass der Frontpropeller tiefer als der Heckpropeller liegt. Dies kann insbesodnere dadurch weitergebildet sein, dass der kleinere Winkel der Drehachsen der beiden Propeller mit der Vertikalen ungefähr 80° bis etwa 89°, insbesondere ungefähr 82° bis etwa 87°, und vorzugsweise zumindestens ungefähr 85° beträgt.
Von besonderem Vorteil bei dem erfindungsgemäßen Schiffsantriebsverfahren ist es ferner, wenn die Antriebseinrichtungen einen Hochtemperatursupraleitermotor enthalten, durch den die Drehmomentübertragungswelle angetrieben wird.
Entsprechend schafft die Erfindung insbesondere einen Schiffsantrieb, der als Doppelpropellerantrieb ausgestaltet ist, mit Antriebseinrichtungen im Schiffsrumpf und mit zwei zumindest im wesentlichen koaxialen Propellern, die einer Unterwassergondel zugeord- net sind, sowie Drehmomentübertragungseinrichtungen zwischen den Antriebseinrichtungen und den Propellern, wobei die Drehmomentübertragungseinrichtungen ein Tellerrad-kegelrad- Paar in der Unterwassergondel zum Übertragen nur eines Teils des Drehmomentes sowie ein jedem Propeller innerhalb der Unterwassergondel zugeordnetes Planetengetriebe mit einer Untersetzung zur Erreichung zumindest annähernd des vollen Drehmoments an den Propel- lern enthalten.
Vorzugsweise sind die zwei insbesondere zumindest im wesentlichen koaxialen Propellern an oder in der Unterwassergondel drehbar gelagert.
Ferner schafft die Erfindung insbesondere auch ein Schiffsantriebsverfahren in Form eines
Doppelpropellerantriebsverfahrens, wobei ein Drehmoment von Antriebseinrichtungen im Schiffsrumpf auf zwei zumindest im wesentlichen koaxiale Propeller an einer Unterwassergondel übertragen wird, und wobei ferner von den Antriebseinrichtungen nur ein Teil des Drehmomentes über ein Tellerrad-kegelrad-Paar in der Unterwassergondel auf zunächst ein jedem Propeller innerhalb der Unterwassergondel zugeordnetes Planetengetriebe erfolgt, mit welchem jeweils eine Untersetzung zur Erreichung zumindest annähernd des vollen Drehmoments an den Propellern erfolgt. Weiterhin schafft die Erfindung vorzugsweise einen Schiffsantrieb mit einem Doppelpropellerantrieb, mit Antriebseinrichtungen, die einen Hochtemperatursupraleitermotor im Schiffsrumpf enthalten, und mit zwei zumindest im wesentli- chen koaxialen Propellern an einer Unterwassergondel sowie Drehmomentübertragungseinrichtungen zwischen den Antriebseinrichtungen und den Propellern, wobei die Drehmomentübertragungseinrichtungen ein Tellerrad-kegelrad-Paar in der Unterwassergondel zum Übertragen nur eines Teils des Drehmomentes sowie ein jedem Propeller innerhalb der Unterwassergondel zugeordnetes Planetengetriebe mit einer Untersetzung zur Er- reichung zumindest annähernd des vollen Drehmoments an den Propellern enthalten.
Weitere bevorzugte und/oder vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und deren Kombinationen sowie den gesamten vorliegenden Anmeldungsunterlagen.-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung lediglich exemplarisch näher erläutert, in der
Fig. 1 eine schematische Skizze eines ersten Ausführungsbeispiels eines Doppelpropel- lerantriebs in einem Längsschnitt zeigt, und
Fig. 2 eine schematische Skizze eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Doppelpropellerantriebs in einem Längsschnitt zeigt,
Fig. 3 eine schematische Skizze eines dritten Ausführungsbeispiels eines Doppelpropellerantriebs in einem Längsschnitt zeigt, und
Fig. 4 eine schematische Skizze eines vierten Ausführungsbeispiels eines Doppelpropellerantriebs in einem Längsschnitt zeigt.
Anhand der nachfolgend beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsund Anwendungsbeispiele wird die Erfindung lediglich exemplarisch näher erläutert, d.h. sie ist nicht auf diese Ausführungs- und Anwendungsbeispiele oder auf die Merkmalskombinationen innerhalb dieser Ausführungs- und Anwendungsbeispiele beschränkt. Verfahrens- und Vorrichtungsmerkmale ergeben sich jeweils analog auch aus Vorrichtungs- bzw. Verfahrensbeschreibungen. Einzelne Merkmale, die im Zusammenhang mit einem konkreten Ausführungsbeispiel angeben und/oder dargestellt sind, sind nicht auf dieses Ausfuhrungsbeispiel oder die Kombination mit den übrigen Merkmalen dieses Ausführungsbeispiels beschränkt, sondern können im Rahmen des technisch Möglichen, mit jeglichen anderen Varianten, auch wenn sie in den vorlie- genden Unterlagen nicht gesondert behandelt sind, kombiniert werden.
Gleiche Bezugszeichen in den einzelnen Figuren und Abbildungen der Zeichnung bezeichnen gleiche oder ähnliche oder gleich oder ähnlich wirkende Komponenten. Anhand der Darstellungen in der Zeichnung werden auch solche Merkmale deutlich, die nicht mit Bezugszeichen versehen sind, unabhängig davon, ob solche Merkmale nachfolgend beschrieben sind oder nicht. Andererseits sind auch Merkmale, die in der vorliegenden Beschreibung enthalten, aber nicht in der Zeichnung sichtbar oder dargestellt sind, ohne weiteres für einen Fachmann verständlich.
In der Fig. 1 ist schematisch in einem Längsschnitt ein erstes Ausführungsbeispiel eines
Schiffsantriebes S in Form eines Doppelpropellerantriebes 1, der auch als Twin-Propeller- Antrieb bezeichnet wird, gezeigt.
Der Doppelpropellerantrieb 1 enthält eine birnenartige Unterwassergondel 2 mit einem darin untergebrachten Unterwassergetriebe 3 sowie zwei Propellern 4 und 5. Der in Richtung zum
Heck des Schiffes (nicht gezeigt) weisende hintere Propeller 4 ist als Heckpropeller 4 anzusehen, und der in Richtung zum Bug des Schiffes weisende vordere Propeller 5 ist entspore- chend als Frontpropeller 5 anzusehen.
Das Unterwassergetriebe 3 enthält ein Tellerrad 6 und ein Kegelrad 7 auf einer Achswelle 8 zu jedem Propeller 4 und 5 hin, um Drehmoment von in einem Schiffsrumpf R, von dem die Unterwassergondel 2 nach unten absteht, angeordneten Antriebseinrichtungen A über das Unterwassergetriebe 3 zu den zwei Propellern 4 und 5 zu übertragen.
Erfindungsgemäß werden nun über das Tellerrad-Kegelrad-Paar 6, 7 im Unterwassergetriebe
3 beispielsweise insbesondere nur
25 - 30 % des Drehmomentes an den Propellern 4 und 5 bei entsprechender Drehzahl übertragen. Durch die Anordnung von Planetengetrieben 9 und 10 mit der Untersetzung von 3 bis 4 wird erst vor den Propellern 4 und 5 das notwendige Propellermoment bei entsprechender Drehzahl erreicht. Unterschiedliche Untersetzungen der Planetengetriebe 9 und 10 ermöglichen eine optimale Propellerauslegung. - S -
Bei dem Ausfuhrungsbeispiel gemäß der Fig. 1 enthalten die beiden Planetenradstufen in üblicher Weise Sonnen-, Planeten- und Hohlräder sowie Planetenträger 11, die mit den jeweiligen Abtriebswellen 12 bzw. 13 verbunden sind, auf denen die Propeller 4 bzw. 5 angeordnet werden. Der Aufbau sowie die Wirkung und Funktion von solchen Planetengetrieben 9 und 10 sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt, so dass eine detaillierte Erläuterung davon hier entbehrlich ist. Es sind ferner jegliche zum technischen Bereich von Planetengetrieben bekannten Ausgestaltungen im Zusammenhang mit dem vorliegenden Schiffsantrieb S bzw. Doppelpropellerantrieb 1 im Rahmen des fachmännischen Ermessens einsetzbar.
Durch die erfmdungsgemäße Ausgestaltung kann gegenüber bisherigen konventionellen Bauweisen ein kleinerer Birnendurchmesser des Unterwassergetriebes 3 realisiert werden, was einen besseren Wirkungsgrad der Anlage darstellt. Auch sind unterschiedliche Drehzahlen an den Propellern 4 und 5 möglich, was eine günstigere Propellerauslegung zulässt. Niedrigere Drehzahlen und größere Drehmomente an den Propellern 4 und 5 sind möglich, ohne den Nachteil eines großen Tellerraddurchmessers zu haben.
Nicht nur bei dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 1 ist eine Version mit gegenläufigen Propellern 4 und 5 möglich, wobei ein Planetengetriebe 10 mit festem Planetenträger 11' und der Verbindung von einem Hohlrad 14 zur Propellerwelle 13 ausge- führt ist, wie in der schematischen Schnittdarstellung der Fig. 2 gezeigt ist, worin gleiche oder ähnliche Teile wie diejenigen, die in der Fig. 1 gezeigt sind, mit denselben Bezugszeichen versehen sind und hier zur Vermeidung der reinen Wiederholung nicht nochmals erläutert werden, sondern dafür auf die Erläuterungen zur Fig. 1 Bezug genommen wird.
Bei diesem Konzept sind mit der Variation der Drehzahlen und der Drehrichtung in Verbindung mit dem kleinen Birnendurchmesser die Voraussetzungen für eine Wirkungsgradsteigerung von Twin-Propeller- Anlagen von mehr als 5 % gegenüber bisherigen konventionellen Bauweisen möglich.
Der Vollständigkeit halber wird in Bezug auf alle in den vorliegenden Unterlagen angegebenen Ausführungsbeispiele noch auf die beiden Planetenradstufen 15 und 16 hingewiesen, die einen üblichen Aufbau mit Sonnen-, Planeten- und Hohlrädern aufweisen und daher hier nicht weiter erläutert werden brauchen.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 wird nachfolgend noch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Schiffsantriebes S bzw. Doppelpropellerantriebes 1 erläutert. Soweit dieser Doppelpropellerantrieb 1 gemäß dem in der Fig. 3 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel dieselben Komponenten und Funktionen hat wie das erste Ausfuhrungsbeispiel, das in der Fig. 1 dargestellt ist und oben unter Bezugnahme darauf erläutert wurde, wird darauf nachfolgend nicht nochmals eingegnangen, sondern es werden nur die bezüglich des ersten Ausführungsbeispiels gemäß der Fig. 1 unterschiedlichen Komponenten und Funktionen nachfolgend behandelt, um bloße Wiederholungen zu vermeiden. Bezüglich der bei dem ersten und dem dritten Ausführungsbeispiel übereinstimmenden Komponenten und Funktionen wird daher auf die vorangegangene Beschreibung zum ersten Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 1 verwiesen.
Bei dem in der Fig. 3 in einer schematischen Längsschnittskizze gezeigten dritten Ausführungsbeispiel eines Schiffsantriebes S bzw. Doppelpropellerantriebes 1 ist ein Differentialgetriebe 17, das auch als Ausgleichsgetriebe bezeichnet wird, zwischen den beiden Propellern 4 und 5 vorgesehen. Durch die Anordnung des Differentialgetriebes 17 wird ein Lastenausgleich zwischen den beiden Propellern 4 und 5 erreicht, der die Belastung der beiden Propel- ler 4 und 5 in allen Betriebssituationen auf gleiches Niveau bringt oder auf gleichem Niveau hält. Das Differentialgetriebe 17, das bei dem Doppelpropellerantrieb 1 gemäß dem in der Fig. 3 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel vorgesehen ist, ist gestaltet und ausgelegt, um in Verbindung mit gleichlaufenden Propellern 4 und 5 mit Planetengetrieben 9 und 10 eingesetzt zu werden. Ohne Einschränkungen ist es jedoch auch möglich, die Ausgestaltung und Ausle- gung des Differentialgetriebes 17 derart zu realisieren, dass ein solches Differentialgetriebe 17 für eine betreffend die Propeller 4 und 5 gegenläufige Anordnung verwendet werden kann.
Der Aufbau sowie die Wirkung und Funktion eines solchen Differential- oder Ausgleichsgetriebes 17 ist dem Fachmann grundsätzlich bekannt, so dass eine detaillierte Erläuterung da- von hier entbehrlich ist. Es sind ferner jegliche zum technischen Bereich von Differentialoder Ausgleichsgetrieben bekannten Ausgestaltungen im Zusammenhang mit dem vorliegenden Doppelpropellerantrieb 1 im Rahmen des fachmännischen Ermessens einsetzbar.
Die Variante des Schiffsantriebes S bzw. Doppelpropellerantriebes 1 mit einem Differential- oder Ausgleichsgetriebe 17 kann auch bei Doppel- oder Twin-Propellerantrieben 1 mit nur einer Kegelradstufe im Unterwassergetriebe 3 zwischen dem Tellerrad-kegelrad-Paar 6 un den beiden Propellern 4 und 5 realisiert werden. Dies lässt sich beispielsweise dadurch umsetzen, dass die Achswelle 8, die gleichermaßen die axiale Verbindung der beiden Propellerwellen 12 und 13 ist, geteilt ist.
Ein weiterer auch selbständiger Aspekt der vorliegenden Erfindung sowie gleichzeitig auch eine weitere Variante der vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele besteht darin, dass die Antriebseinrichtungen wenigstens einen Hochtemperatursupraleitermotor HTSLM enthalten, der im Schiffsrumpf untergebracht ist. Ein solcher Hochtemperatursupraleitermotor HTSLM wird beispielsweise von einer dieselelektrischen Anlage mit elektrischer Leistung versorgt.
Grundsätzlich hat ein Hochtemperatursupraleitermotor HTSLM einen guten Wirkungsgrad, erfordert aber, um entsprechend hohe Leistungen erreichen zu können, die an dem Propeller oder den Propellern benötigt werden, ein großes und damit sehr aufwendiges Aggregat. Durch die vorliegende Erfindung wird im Rahmen dieses nun nachfolgend zu beschreibenden selbständigen Aspektes sowie eines diesbezüglichen Ausführungsbeispiels, das auch als Ausge- staltung und/oder Weiterbildung der übrigen Aspekte der vorliegenden Erfindung anzusehen ist, die Möglichkeit geschaffen, den Hochtemperatursupraleitermotor HTSLM kleiner auszuführen, als dies bei einer weitgehend direkten Leitungsübertragung an den Propeller oder die Propeller ansonsten bei herkömmlicher Bauweise erforderlich wäre. Da dabei im wesentlichen die allgemeine technische Lehre gemäß den im Zusammenhang mit den Figuren der Zeich- nung erläuterten Ausführungsbeispiele genutzt wird, wird die diesbezügliche allgemeine und speziell auf die Figuren und Ausführungsbeispiele bezogene Beschreibung hiermit durch Bezugnahme vollumfänglich in die vorliegende Erläuterung mit aufgenommen, um bloße Wiederholungen zu vermeiden. Da ferner für die nun zu beschreibende zusätzliche Technik keine graphische Darstellung für ihr Verständnis erforderlich ist, wird hier auch darauf verzichtet.
Der angesprochene weitere selbständige Aspekt der vorliegenden Erfindung sowie gleichzeitig auch die weitere Variante der vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele besteht, wie bereits erwähnt wurde, darin, dass die Antriebseinrichtungen wenigstens einen Hochtemperatursupraleitermotor HTSLM enthalten, der im Schiffsrumpf untergebracht ist. We- sentlich ist dabei ferner eine Übersetzungsrealisierung durch die Drehmomentübertragungseinrichtungen, die zwischen die Antriebseinrichtungen und den oder die Propeller geschaltet sind. Diese Drehmomentübertragungseinrichtungen sind vorliegend, wie auch bei den übrigen Ausführungsbeispielen von den Antriebseinrichtungen bis in die Unterwassergondel geführt, wo Teiel dieser Drehmomentübertragungseinrichtungen untergebracht sind, was auch bei anderen Ausgestaltungen ganz allgemein gesprochen beispielsweise so realisiert sein kann, aber nicht zwingend so realisiert sein muss.
Vorzugsweise enthalten die Drehmomentübertragungseinrichtungen gemäß einer Ausfüh- rungsbeilspielsvariante ein Tellerrad-Kegelrad-Paar in der Unterwassergondel zum Übertra- gen nur eines Teils des Drehmomentes sowie ein jedem Propeller innerhalb der Unterwassergondel zugeordnetes Planetengetriebe mit einer Untersetzung zur Erreichung zumindest annähernd des vollen Drehmoments an den Propellern. Damit kann ein gegenüber einer Variante ohne die Übersetzungsrealisierung wesentlich kleinerer Hochtemperatursupraleitermotor HTSLM verwendet werden. Dies ist wegen der spezifischen Erfordernisse eines Hochtemperatursupraleitermotors HTSLM von ganz entscheidendem Vorteil zum einen für die Nutzung der Vorteile eines Hochtemperatursupraleitermotors HTSLM an und für sich und letztlich überhaupt für die grundsätzliche Einsetzbarkeit eines Hochtemperatursupraleitermotors
HTSLM im Schiffantriebsbereich, d.h. bei einem mobilen und platz- sowie auch versorgungstechnisch beschränkten Einsatz.
Ein kleinerer Hochtemperatursupraleitermotor HTSLM hat den Vorteil, dass die Kühlungser- fordernisse geringer sind. Damit aber wird zum einen der Einsatz eines Hochtemperatursupraleitermotors HTSLM grundsätzlich auf einem Schiff erst ermöglicht oder zumindest wesentlich erleichtert, und sind zum anderen die Aufwendungen für den "kleineren" Hochtemperarursupraleitermotor HTSLM insgesamt wesentlich geringer als für eine größere, d.h. insbesondere leistungsstärkere Variante eines Hochtemperatursupraleitermotors HTSLM. Da- mit wird in besonders vorteilhafter Weise eine wesentlich günstigere Realisierung des Einsatzes eines Hochtemperatursupraleitermotors HTSLM auf einem Schiff erreicht. Erfmdungsge- mäß kann ein Hochtemperarursupraleitermotor HTSLM mit einem kleinen Drehmoment eingesetzt werden, da eine höhere, dennoch mit einem kleinen Hochtemperatursupraleitermotor HTSLM mit verhältnismäßig geringem Aufwand erzielbare Drehzahl in Verbindung mit der Übersetzung in den Drehmomentübertragungseinrichtungen, also beispielsweise in dem
Unterwassergetriebe Drehmoment kompensiert. Beispielsweise durch die Bauform mit dem o.g. Planetengetriebe steht an dem Propeller oder den Propellern ein hohes Drehmoment zur Verfügung. Bei somit im Vergleich zu einem leistungsstarken Motor bei dem kleinen Hochtemperatursupraleitermotor HTSLM gleicher Leistung durch eine hohe Drehzahl bei aber kleinerem Drehmoment kann durch das erfindungsgemäße Getriebe in den Drehmomentübertragungseinrichtungen an dem Propeller oder den Propellern wieder ein in erforderlicher Weise hohes Drehmoment zur Verfügung gestellt werden.
Bei einem vierten in der Fig. 4 schematisch und teilweise geschnitten gezeigten Ausführungs- beispiel eines Schiffsantriebes S bzw. Doppelpropellerantriebes 21 mit einer
Propulusionseinheit P erfolgt der Antrieb über eine Antriebswelle AW vorzugsweise vertikal. Die Kraftübertragung verzweigt sich dann in einem Gondelgehäuse H der Unterwassergondel 3 auf ein oben liegendes und unten liegendes Ritzel Ro bzw. Ru. Die beiden Ritzel Ro und Ru greifen jeweils nur in eines von zwei Tellerrädern 23 bzw. 24 ein, die jeweils mit ihrem zuge- hörigen Ritzel Ro und Ru eine von zwei Kegelradgetriebestufen Kl bzw. K2 bilden. Diese zwei getrennten Kegelradgetriebestufen Kl und K2 können z.B. durch einen Achsenwinkel α kleiner 90°, durch Verwendung einer Ausgleichswelle 22 zur Kompensation winkliger oder radialer Achsversetzungen zwischen den beiden Ritzeln Ro und Ru oder auch durch entsprechend unterschiedliche Verzahnungsdurchmesser realisiert werden. Bei Anwendung eines Winkels α kleiner 90° ergibt sich zusätzlich der positive Effekt, dass die Gondel G in
Anströmungsrichtung, die durch die Pfeile 27 symbolisch dargestellt ist, geneigt ist. Der vorteilhafte und daher insbesondere bevorzugte Winkel α von ca. 85° entspricht gut den üblichen Anströmungs winkeln von Heckantrieben bei Schiffen.
Dadurch, dass die zu übertragende Leistung auf zwei Getriebeeingriffe aufgeteilt wird und diese Getriebestufen Kl und K2 auch unterschiedliche Übersetzungen haben können, baut die Anlage des Doppelpropellerantriebes 21 im Gondeldurchmesser sehr klein und kann optimiert auf niedrigere Drehzahl für den vorderen frei angeströmten Propeller oder Frontpropeller 25 und entsprechend höhere Drehzahl für den hinteren, in der beschleunigten Strömung arbeiten- den Propeller oder Heckpropeller 26 konstruiert werden.
Des Weiteren ermöglicht das Konzept die Realisierung großer Leistungen für mechanische Ruderpropeller bei Verwendung üblicher, beschaffbarer Radsatzabmessungen.
Verfahrens- und Vorrichtungsmerkmale ergeben sich, wie bereits oben angegeben, jeweils analog auch aus Vorrichtungs- bzw. Verfahrensbeschreibungen.
Die Erfindung ist anhand der Ausführungsbeispiele in der Beschreibung und in der Zeichnung lediglich exemplarisch dargestellt und nicht darauf beschränkt, sondern umfasst alle Variatio- nen, Modifikationen, Substitutionen und Kombinationen, die der Fachmann den vorliegenden
Unterlagen insbesondere im Rahmen des Anspruchs und der allgemeinen Darstellungen in der Einleitung dieser Beschreibung sowie der Beschreibung der Ausführungsbeispiele entnehmen und mit seinem fachmännischen Wissen sowie dem Stand der Technik kombinieren kann. Insbesondere sind alle einzelnen Merkmale und Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung und ihrer Ausführungsbeispiele kombinierbar.

Claims

Ansprüche
1. Schiffsantrieb, mit Antriebseinrichtungen im Schiffsrumpfund einer außerhalb des
Schiffsrumpfes gelegenen Unterwassergondel mit einem vorderen Frontropeller und einem hinteren Heckpropeller sowie Drehmomentübertragungseinrichtungen zwischen den Antriebseinrichtungen und den Propellern, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentübertragungseinrichtungen eine für beide Propeller gemeinsame
Drehmomentübertragungswelle zur Übertragung von Drehmoment von den Antriebseinrichtungen bis in die Unterwassergondel, und in der Unterwassergondel angeordnete Frontgetriebeeinrichtungen, die zwischen die gemeinsame Drehmomentübertragungswelle der beiden Propeller und den Frontropeller zwischeng- eschaltet sind, sowie Heckgetriebeeinrichtungen enthalten, die zwischen die gemeinsame Drehmomentübertragungswelle der beiden Propeller und den Heckpropeller zwischengeschaltet sind.
2. Schiffsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über die Drehmomentübertragungswelle nur ein Bruchteil des Drehmomentes an den beiden Propellern bei entsprechender Drehzahl übertragen wird.
3. Schiffsantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass über die Drehmomentübertragungswelle nur ungefähr 15 % bis etwa 40 %, insbesondere ungefähr 20 % bis etwa 35 %, und vorzugsweise ungefähr 25 % bis etwa 30 % des Drehmomentes an den beiden Propellern bei entsprechender Drehzahl übertragen wird.
4. Schiffsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmomentübertragungswelle zur Drehrichtungsumlenkung wenigstens ein Tellerrad-Kegelrad-Paar zugeordnet ist, und dass nur ein Bruchteil des Drehmomentes an den beiden Propellern bei entsprechender Drehzahl über das wenigstens eine Tellerrad-Kegelrad-Paar übertragen wird.
5. Schiffsantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass über das wenigstens eine Tellerrad-Kegelrad-Paar nur ungefähr 15 % bis etwa 40 %, insbesondere ungefähr 20 % bis etwa 35 %, und vorzugsweise ungefähr 25 % bis etwa 30 % des Drehmomentes an den beiden Propellern bei entsprechender Drehzahl übertragen wird.
6. Schiffsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Frontgetriebeeinrichtungen ein Frontplanetengetriebe enthalten, und/oder dass die Heckgetriebeeinrichtungen ein Heckplanetengetriebe enthalten.
7. Schiffsantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Frontplanetengetriebe und/oder das Heckplanetengetriebe eine Untersetzung zur Erreichung zumindest annähernd des vollen Drehmoments dem jeweiligen Propeller enthalten bzw. enthält.
8. Schiffsantrieb nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Frontplanetengetriebe und/oder das Heckplanetengetriebe eine Untersetzung von ungefähr 2 bis etwa 5, insbesondere ungefähr 2,5 bis etwa 4,5, und vorzugsweise ungefähr 3 bis etwa 4 aufweisen bzw. aufweist.
9. Schiffsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Frontgetriebeeinrichtungen ein Fronttellerrad und in Eingriff damit ein zugeordnetes Frontritzel enthalten, das an die Drehmomentübertragungswelle gekoppelt ist, und/oder dass die Heckgetriebeeinrichtungen ein Hecktellerrad und in Eingriff damit ein zugeordnetes Heckritzel enthalten, das an die Drehmomentübertragungswelle gekoppelt ist.
10. Schiffsantrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Frontritzel und/oder das Heckritzel auf der Drehmomentübertragungswelle liegen bzw. liegt.
11. Schiffsantrieb nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Frontritzel und/oder das Heckritzel drehfest mit der Drehmomentübertragungswelle verbunden sind bzw. ist.
12. Schiffsantrieb nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Fronttellerrad-Frontritzel-Paar und/oder das Hecktellerrad-Heckritzel-Paar eine Untersetzung zur Erreichung zumindest annähernd des vollen Drehmoments an dem j eweiligen Propeller enthalten bzw. enthält.
13. Schiffsantrieb nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Fronttellerrad-Frontritzel-Paar und/oder das Hecktellerrad-Heckritzel-Paar ei- ne Untersetzung von ungefähr 2 bis etwa 5, insbesondere ungefähr 2,5 bis etwa 4,5, und vorzugsweise ungefähr 3 bis etwa 4 aufweisen bzw. aufweist.
14. Schiffsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Frontgetriebeeinrichtungen und die Heckgetriebeeinrichtungen so ausgelegt sind, dass sich die beiden Propeller gleichsinnig drehen.
15. Schiffsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Frontgetriebeeinrichtungen und die Heckgetriebeeinrichtungen so ausgelegt sind, dass sich die beiden Propeller entgegengesetzt drehen.
16. Schiffsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass auf wenigstens einen der beiden Propeller wirkende
Drehrichtungsumkehreinrichtungen vorgesehen sind, mittels denen einstellbar ist, dass sich die beiden Propeller gleichsinnig oder entgegengesetzt drehen.
17. Schiffsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Frontgetriebeeinrichtungen und die Heckgetriebeeinrichtungen so ausgelegt sind, dass sich die beiden Propeller unterschiedlich schnell drehen.
18. Schiffsantrieb nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Frontgetriebeeinrichtungen und die Heckgetriebeeinrichtungen so ausgelegt sind, dass sich der Heckpropeller schneller als der Frontpropeller dreht.
19. S chiffsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf wenigstens einen der beiden Propeller wirkende Drehzahlsteuereinrichtungen vorgesehen sind, mittels denen ein Drehzalverhältnis zwischen den beiden Probellern einstellbar ist.
20. Schiffsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Drehmomentübertragungswelle und den beiden Propellern ein Dif- ferenzialgetriebe zwischengeschaltet ist.
21. S chiffsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Propeller parallele oder koaxiale Drehachsen aufweisen, die um einen von 90° verschiedenen Winkel gegen die Vertikale geneigt sind, so dass der Frontpropeller tiefer als der Heckpropeller liegt.
22. S chiffsantrieb nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der kleinere Winkel der Drehachsen der beiden Propeller mit der Vertikalen ungefähr 80° bis etwa 89°, insbesondere ungefähr 82° bis etwa 87°, und vorzugsweise zu- mindestens ungefähr 85° beträgt.
23. Schiffsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtungen einen Hochtemperatursupraleitermotor enthalten.
24. Schiffsantriebsverfahren, wobei ein vorderer Frontropeller und ein hinterer Heckpropeller, die einer außerhalb des Schiffsrumpfes gelegenen Unterwassergondel zugeordnet sind, von Antriebseinrichtungen im Schiffsrumpf über Drehmo- mentübertragungseinrichtungen angetrieben werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb der beiden Propeller über eine in den Drehmomentübertragungseinrichtungen enthaltene, für beide Propeller gemeinsame Drehmomentübertragungswelle zur Übertragung von Drehmoment von den Antriebs- einrichtungen bis in die Unterwassergondel, und über in der Unterwassergondel angeordnete Frontgetriebeeinrichtungen, die zwischen die gemeinsame Drehmomentübertragungswelle der beiden Propeller und den Frontropeller zwischengeschaltet sind, sowie Heckgetriebeeinrichtungen erfolgt, die zwischen die gemeinsame Drehmomentübertragungswelle der beiden Propeller und den Heckpropeller zwischengeschaltet sind.
25. Schiffsantriebsverfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass über die Drehmomentübertragungswelle nur ein Bruchteil des Drehmomentes an den beiden Propellern bei entsprechender Drehzahl übertragen wird.
26. Schiffsantriebsverfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass über die Drehmomentübertragungswelle nur ungefähr 15 % bis etwa 40 %, insbe- sondere ungefähr 20 % bis etwa 35 %, und vorzugsweise ungefähr 25 % bis etwa 30 % des Drehmomentes an den beiden Propellern bei entsprechender Drehzahl übertragen wird.
27. Schiffsantriebsverfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmomentübertragungswelle zur Drehrichtungsumlenkung wenigstens ein Tellerrad-Kegelrad-Paar zugeordnet ist, und dass nur ein Bruchteil des Drehmomentes an den beiden Propellern bei entsprechender Drehzahl über das wenigstens eine Tellerrad-Kegelrad-Paar übertragen wird.
28. Schiffsantriebsverfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass über das wenigstens eine Tellerrad-Kegelrad-Paar nur ungefähr 15 % bis etwa 40 %, insbesondere ungefähr 20 % bis etwa 35 %, und vorzugsweise ungefähr 25 % bis etwa 30 % des Drehmomentes an den beiden Propellern bei entsprechender Drehzahl übertragen wird.
29. Schiffsantriebsverfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Frontgetriebeeinrichtungen ein Frontplanetengetriebe enthalten, und/oder dass die Heckgetriebeeinrichtungen ein Heckplanetengetriebe enthalten, und dass durch das Frontplanetengetriebe und/oder das Heckplanetengetriebe eine Untersetzung zur Erreichung zumindest annähernd des vollen Drehmoments dem jeweiligen Propeller erfolgt, und/oder dass durch das Frontplanetengetriebe und/oder das Heckplanetengetriebe eine Untersetzung von ungefähr 2 bis etwa 5, insbesondere ungefähr 2,5 bis etwa 4,5, und vorzugsweise ungefähr 3 bis etwa 4 erfolgt.
30. Schiffsantriebsverfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Frontgetriebeeinrichtungen ein Fronttellerrad und in Eingriff damit ein zugeordnetes Frontritzel enthalten, das an die Drehmomentübertragungswelle gekoppelt ist, und/oder dass die Heckgetriebeeinrichtungen ein Hecktellerrad und in Eingriff damit ein zugeordnetes Heckritzel enthalten, das an die Drehmomentübertragungswelle gekoppelt ist, und dass das Frontritzel und/oder das Heckritzel auf der Drehmomentübertragungswelle liegen bzw. liegt.
31. S chiffsantriebsverfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass das Frontritzel und/oder das Heckritzel identisch mit der Drehmomentübertragungswelle gedreht werden.
32. S chiffsantriebsverfahren nach einem der Ansprüche 30 oder 31 , dadurch gekennzeichnet, dass durch das Fronttellerrad-Frontritzel-Paar und/oder das Hecktellerrad-Heckritzel- Paar eine Untersetzung zur Erreichung zumindest annähernd des vollen Drehmoments an dem jeweiligen Propeller erfolgt.
33. Schiffsantriebsverfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Fronttellerrad-Frontritzel-Paar und/oder das Hecktellerrad-Heckritzel- Paar eine Untersetzung von ungefähr 2 bis etwa 5, insbesondere ungefähr 2,5 bis etwa 4,5, und vorzugsweise ungefähr 3 bis etwa 4 erfolgt.
34. Schiffsantriebsverfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Frontgetriebeeinrichtungen und die Heckgetriebeeinrichtungen so ausgelegt sind, dass sich die beiden Propeller gleichsinnig drehen.
35. S chiffsantriebsverfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 33 , dadurch gekennzeichnet, dass die Frontgetriebeeinrichtungen und die Heckgetriebeeinrichtungen so ausgelegt sind, dass sich die beiden Propeller entgegengesetzt drehen.
36. Schiffsantriebsverfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass auf wenigstens einen der beiden Propeller wirkende
Drehrichtungsumkehreinrichtungen vorgesehen sind, mittels denen eingestellt wird, dass sich die beiden Propeller gleichsinnig oder entgegengesetzt drehen.
37. Schiffsantriebsverfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Frontgetriebeeinrichtungen und die Heckgetriebeeinrichtungen so ausgelegt sind, dass sich die beiden Propeller unterschiedlich schnell drehen.
38. Schiffsantriebsverfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Frontgetriebeeinrichtungen und die Heckgetriebeeinrichtungen so ausgelegt sind, dass sich der Heckpropeller schneller als der Frontpropeller dreht.
39. Schiffsantriebsverfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass auf wenigstens einen der beiden Propeller wirkende Drehzahlsteuereinrichtungen vorgesehen sind, mittels denen ein Drehzalverhältnis zwischen den beiden Probellern eingestellt wird.
40. ScMffsantriebsverfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Drehmomentübertragungswelle und den beiden Propellern ein Dif- ferenzialgetriebe zwischengeschaltet ist, durch das unterschiedliche Drehzahlen zwi- sehen dem Frontpropeller und dem Heckpropeller eingestellt werden.
41. Schiffsantriebsverfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Propeller parallele oder koaxiale Drehachsen aufweisen, die um einen von 90° verschiedenen Winkel gegen die Vertikale geneigt sind, so dass der Frontpropeller tiefer als der Heckpropeller liegt.
42. S chiffsantriebsverfahren nach Anspruch 41 , dadurch gekennzeichnet, dass der kleinere Winkel der Drehachsen der beiden Propeller mit der Vertikalen ungefähr 80° bis etwa 89°, insbesondere ungefähr 82° bis etwa 87°, und vorzugsweise zu- mindestens ungefähr 85° beträgt.
43. Schiffsantriebsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtungen einen Hochtemperatursupraleitermotor enthalten, durch den die Drehmomentübertragungswelle angetrieben wird.
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