WO2010031579A2 - Antriebseinheit für ein wasserfahrzeug - Google Patents

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WO2010031579A2
WO2010031579A2 PCT/EP2009/006786 EP2009006786W WO2010031579A2 WO 2010031579 A2 WO2010031579 A2 WO 2010031579A2 EP 2009006786 W EP2009006786 W EP 2009006786W WO 2010031579 A2 WO2010031579 A2 WO 2010031579A2
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WO
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drive unit
transmission
common frame
unit according
engine
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PCT/EP2009/006786
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English (en)
French (fr)
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WO2010031579A3 (de
Inventor
Christoph Fenske
Bernhard Vollmer
Burkhard Pinnekamp
Original Assignee
Mtu Friedrichshafen Gmbh
Renk Aktiengesellschaft
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Publication date
Application filed by Mtu Friedrichshafen Gmbh, Renk Aktiengesellschaft filed Critical Mtu Friedrichshafen Gmbh
Publication of WO2010031579A2 publication Critical patent/WO2010031579A2/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H23/00—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements
    • B63H23/02—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with mechanical gearing
    • B63H23/10—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with mechanical gearing for transmitting drive from more than one propulsion power unit
    • B63H23/12—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with mechanical gearing for transmitting drive from more than one propulsion power unit allowing combined use of the propulsion power units
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B2241/00—Design characteristics
    • B63B2241/20—Designs or arrangements for particular purposes not otherwise provided for in this class
    • B63B2241/22—Designs or arrangements for particular purposes not otherwise provided for in this class for providing redundancy to equipment or functionality of a vessel, e.g. for steering

Definitions

  • the invention relates to a drive unit for a watercraft with one or more engines and a transmission, a watercraft, in particular a military patrol ship, with such a drive unit and a method for fastening a drive unit according to the invention to such a watercraft.
  • Well-known ships such as the Offshore Patrol Vessels (OPV)
  • OOV Offshore Patrol Vessels
  • the overall propulsion power which may range from 2 to 10 MW, is better
  • OOV Offshore Patrol Vessels
  • Object of the present invention is therefore to provide an improved drive unit for a watercraft with one or more engines and a transmission available.
  • a drive unit according to the preamble of claim 1 is further developed by its characterizing features.
  • Claim 11 provides a watercraft with such a drive unit under protection, claim 14, a method of attaching such a drive unit to a watercraft.
  • the subclaims relate to advantageous developments.
  • a drive unit according to the invention is provided for driving, preferably also for maneuvering, a watercraft, in particular a boat or ship, for example a military patrol craft or ship.
  • engine assembly having one or more prime movers which preferably provides a total output in the range of 2 to 10 megawatts.
  • individual combustion engines can be embodied, for example, as internal combustion engines, in particular diesel engines, preferably diesel engines running at fast or medium speed, but also as gas turbines or the like.
  • a drive unit for the translation of the output speed of the engine assembly to the input speed of one or more propeller shafts, in more than one engine, preferably also for coupling the output torques of at least two prime movers, a drive unit according to the invention further comprises a transmission.
  • a transmission This may, for example, have one or more end and / or planetary stages and represent a fixed or shiftable translation.
  • a common frame is now provided on which the engine arrangement and the transmission are fastened, and which in turn can be fastened to the watercraft.
  • Such a modular drive unit has a number of advantages: on the one hand, the mechanical attachment to the vessel is improved, since only the common frame has to be fastened here.
  • the engine assembly and transmission are fixed to the common frame such that the forces and moments transmitted between them are substantially supported by this frame, so that stress on the ship structure, in particular the connection points to the drive unit, is reduced or mediated of the framework can be launched in favorable locations in the ship's structure.
  • the common frame can absorb and support, for example, reaction forces and moments.
  • an optimal tuning of the drive elements on the frame and a vibration decoupling is possible, which can advantageously reduce the sound propagation and emission.
  • vibration damping elements can be provided on the frame at the connection points to the ship structure.
  • the assembly of the drive unit in the watercraft can be simplified if, in a preferred embodiment, the engine assembly and / or the transmission are first preassembled outside the watercraft on the common frame and this is then fastened to the watercraft.
  • a pre-assembly can for example be done by a component or system manufacturer, so that the modular drive unit only has to be installed in the watercraft. Likewise, it can also take place at the shipyard, preferably in parallel with other work on the watercraft. In both cases, the alignment of engine arrangement and transmission is simplified to each other.
  • the engine assembly and / or the gearbox are already fastened to each other on the common frame in the pre-assembly on the common frame, ie before its attachment to the vessel in its final mounting position.
  • the, preferably substantially complete, piping and / or wiring of the engine assembly and / or transmission may also be secured to the common frame, engine assembly, and / or transmission during pre-assembly. Additionally or alternatively, one or more additional elements of the drive unit can also be attached, in particular integrated, to the common frame, the engine assembly and / or the transmission.
  • one or more lubricating oil and / or fuel tanks in particular at least one daily fuel tank, a fuel treatment, one or more bearings, in particular radial and / or axial thrust bearing, one or more pumps, in particular at least one electrically actuated pump, a Starter for a pump, and / or one, in particular integrated and / or central, control for at least one engine of the engine arrangement and / or the engine gearboxes attached to the common frame, the engine assembly and / or the transmission, in particular integrated.
  • Compensating elements for example hoses, can advantageously be provided at these few interfaces of the drive unit to the ship in order to compensate manufacturing and assembly tolerances as well as deformations during operation.
  • the common frame is provided for attachment to different vessels.
  • he may for example have different interfaces and / or connection points, such as support surfaces, stops, screw points, welding surfaces or the like for attachment to different ships.
  • the same frame can be used for different watercraft.
  • a watercraft can also be set up to accommodate different drive units according to the invention with different frames.
  • the common frame may also be provided for fastening different power machines and / or gears or for fastening of engines and / or gears in different positions and for this purpose correspondingly different interfaces and / or connection points, such as bearing surfaces, stops, screw points, welding surfaces or the like. Further additionally or alternatively, the common frame may also be provided for fastening in different positions and / or orientations on the same watercraft. For this purpose, preferably, different interfaces and / or attachment points may be provided on the frame and / or the vessel, additionally or alternatively, the frame may also have one or more planes of symmetry with respect to its interfaces and / or attachment points, so that it will be in different orientations on the vessel is fastened.
  • the common frame can be designed in such a way that, depending on the installation, different output rotational directions can be represented.
  • the same vessel can advantageously be provided with different, preferably structurally and / or driving power different, drive units, which due to matching connection points of the various frames, the rest of the structure of the vessel remains structurally the same.
  • the engine arrangement has a plurality of power machines, one or more can be connected to and disconnected from the transmission in order to display the optimum total drive power through targeted connection or disconnection of different power units, which is particularly advantageous in lower speed ranges .
  • a defective engine can be turned off so easily, so that the vessel remains maneuverable with the help of the rest, so far redundant engines without being burdened by the defective engine.
  • one or more switchable clutches can be provided between the engine arrangement and the transmission and, in particular, also fastened to the common frame and preferably be substantially fully supported by the crutch.
  • one or more elastic couplings between the engine assembly and the transmission may be provided accordingly to reduce vibrations and force or torque surges in the drive train.
  • the common frame is formed as part of the supporting structure of the watercraft, which is thus completed by the frame.
  • forces and moments that are imparted to the frame by the engine arrangement or transmission can thus be optimally introduced into the watercraft structure.
  • weight and thrust or pressure forces, which are received via corresponding, attached to the common frame, preferably in this integrated, bearing can be so well supported in the watercraft structure.
  • the carrying structure of the watercraft For example, by its ribs, pods, keel, stringers and / or, especially in self-supporting hull, also at least partially by its planking or outer skin.
  • the common frame may, for example, at least partially form one or more ribs, pods, stringer and / or part of the outer skin or keel when it is attached to the vessel.
  • the common frame can be fixed inextricably, for example by welding, gluing, riveting or the like, to the vessel, which ensures a particularly resilient, high-strength and durable connection and thus a particularly suitable power transmission.
  • the common frame can also be detachably fastened to the vessel, for example by screwing, lowering into positive receptacles, in which the drive unit is then supported under its own weight, or the like, which in particular allows removal of the drive unit for maintenance or repair purposes.
  • the common frame can be installed during the maintenance or repair time, another drive unit and so the yardage time can be significantly reduced.
  • FIG. 1 shows a drive unit according to a first embodiment of the present invention for the direction of rotation "right" (viewed from the rear);
  • FIG. 2 shows a drive unit according to a second embodiment of the present invention for the direction of rotation "left" (seen from the rear).
  • FIG. 1 shows a drive unit according to a first embodiment of the present invention for the direction of rotation "right" (viewed from the rear) indicated by an arrow T, which is fastened in a military patrol ship (OPV) (not shown)
  • Frame 3 made of several welded together steel girders on which are manufactured by a component manufacturer two medium-speed diesel engines 1.1, 1.2 pre-assembled with output power of 3 MW, by being bolted to the frame 3 at appropriate attachment points (not shown).
  • the diesel engines 1.1, 1.2, the transmission 2 and the clutches 4.1, 4.2 are already fixed in their final mounting positions on the common frame and aligned with each other before they are connected to each other via shafts.
  • additional elements such as a lubricating oil tank, a daily fuel tank, a fuel preparation, a plurality of thrust bearings, an electrically actuated pump, a starter for this pump, and an integrated central controller for the diesel engines 1.1, 1.2 and the transmission 2 are also on the Frame 3 and the housings of the diesel engines 1.1, 1.2 and the transmission 2 attached and the diesel engines 1.1, 1.2 and the transmission 2 essentially already completely wired and piped (not shown).
  • this modulartäge drive unit is transported to the yard and lowered there by a crane in the extent prepared vessel. Subsequently, the frame is welded to the ship and fluid and power lines, especially cooling and oil change hoses and control lines for ship control at appropriate interfaces via balancing hoses connected to the ship. In this way, the yard time for installation of engines, clutches, gears and additional elements can be reduced.
  • the frame 3 forms an integrated part of the supporting ship structure (not shown), which is subsequently formed, for example, by frames, pods or the like. For this purpose, the frame 3 is welded to the rest of the supporting ship structure.
  • forces and moments can be optimally supported by the engines, clutches, gears and additional elements and introduced into the supporting ship structure, on the other falls through the common frame no significant additional weight.
  • 1 shows a drive unit according to a second embodiment of the present invention for the direction of rotation "left" (as viewed from the rear) indicated by the arrow T, with the first embodiment matching elements are denoted by the same reference numerals, so that their description is omitted and will be discussed below only the differences from the first embodiment.
  • the drive unit according to the second embodiment results essentially by turning the drive unit according to the first embodiment by 180 ° and the output from the gearbox 2 to the other side.
  • the propeller shaft 5 is formed in two parts in the second embodiment by an intermediate shaft between the propeller shaft flange and the output shaft of the transmission 2 is arranged, which runs between the two diesel engines 1.1, 1.2.
  • the interfaces and the connection points of the common frame 3 to the ship structure, in particular bearing and welding surfaces, are symmetrical with respect to a plane perpendicular to the longitudinal axis of the propeller shaft 5 center plane (vertical plane to the drawing plane of Fig. 1, 2), so that the common frame 3 in his Both orientations shown in Fig. 1, 2, ie after rotation by 180 ° about a plane perpendicular to the plane of Fig. 1, 2 axis of rotation, can be attached to the same attachment points of the ship.
  • the same drive unit for representing opposite directions of rotation T, T ' can be installed in the same ship.

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Abstract

Eine Antriebseinheit für ein Wasserfahrzeug, umfassend eine Kraftmaschinenanordnung (1) mit wenigstens einer Kraftmaschine (1.1, 1.2) und ein Getriebe (2) weist einen gemeinsamen Rahmen (3) auf, an dem die Kraftmaschinenanordnung und das Getriebe befestigt sind, und der zur Befestigung an dem Wasserfahrzeug vorgesehen ist.

Description

Antriebseinheit für ein Wasserfahrzeug Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für ein Wasserfahrzeug mit einer oder mehreren Kraftmaschinen und einem Getriebe, ein Wasserfahrzeug, insbesondere ein militärisches Patrouillenschiff, mit einer solchen Antriebseinheit sowie ein Verfahren zur Befestigung einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit an einem solchen Wasserfahrzeug. Bekannte Schiffe, beispielsweise militärische Patrouillenschiffe („Offshore Patrol Vessels", OPV), werden heute häufig von einem oder mehreren schnell oder mittelschnell laufenden (Groß)Dieselmotoren angetrieben. Um die Gesamtantriebsleistung, die etwa im Bereich von 2 bis 10 MW liegen kann, besser variieren zu können und außerdem bei Ausfall eines Dieselmotors weiterhin manövrierfähig zu bleiben, ist es nach betriebsinterner Praxis dabei bekannt, zwei oder mehr Dieselmotoren in einem gemeinsamen Getriebe zu koppeln. In diesem kann ebenso wie in einem Getriebe, welches einem einzelnen Dieselmotor vorgeschaltet ist, die Drehzahl der Kraftmaschine(n) auf die Propellerdrehzahl übersetzt werden.
Herkömmlicherweise werden Dieselmotoren) und Getriebe getrennt, teilweise von unterschiedlichen Komponentenherstellern, angeliefert und erst auf der Werft im Schiff miteinander verbunden, wenn sie jeweils am Schiff befestigt werden. Dies erleichtert zwar den Transport der kleineren Einheiten und erhöht die Flexibilität bei der Montage, da beispielsweise das Getriebe bereits ohne Motor(en) im Schiff eingebaut werden kann. Gleichwohl weist der bisherige separate Einbau von Mo- tor(en) und Getriebe Nachteile auf.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine verbesserte Antriebseinheit für ein Wasserfahrzeug mit einer oder mehreren Kraftmaschinen und einem Getriebe zur Verfügung zu stellen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Antriebseinheit nach dem Oberbegriff des An- Spruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale weitergebildet. Anspruch 11 stellt ein Wasserfahrzeug mit einer solchen Antriebseinheit unter Schutz, An- spruch 14 ein Verfahren zur Befestigung einer solchen Antriebseinheit an einem Wasserfahrzeug. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen.
Eine erfindungsgemäße Antriebseinheit ist zum Antrieb, vorzugsweise auch zum Manövrieren, eines Wasserfahrzeugs, insbesondere eines Bootes oder Schiffes, beispielsweise eines militärischen Patrouillenbootes bzw. -Schiffes vorgesehen.
Sie umfasst eine Kraftmaschinenanordnung mit einer oder mehreren Kraftmaschinen, die bevorzugt eine Gesamtabtriebsleistung im Bereich von 2 bis 10 MW liefert. Einzelne Kraftmaschinen können dabei beispielsweise als Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren, vorzugsweise schnell oder mittelschnell laufen- de Dieselmotoren, aber auch als Gasturbinen oder dergleichen ausgebildet sein.
Insbesondere zur Übersetzung der Abtriebsdrehzahl der Kraftmaschinenanordnung auf die Antriebsdrehzahl einer oder mehrerer Propellerwellen, bei mehr als einer Kraftmaschine vorzugsweise auch zum Koppeln der Abtriebsdrehmomente von wenigstens zwei Kraftmaschinen, weist eine erfindungsgemäße Antriebsein- heit weiterhin ein Getriebe auf. Dies kann beispielsweise ein oder mehrere Stirn- und/oder Planetenstufen aufweisen und eine feste oder schaltbare Übersetzung darstellen.
Erfindungsgemäß ist nun ein gemeinsamer Rahmen vorgesehen, an dem die Kraftmaschinenanordnung und das Getriebe befestigt werden, und der seinerseits an dem Wasserfahrzeug befestigbar ist.
Eine solche modulartige Antriebseinheit weist eine Reihe von Vorteilen auf: zum einen wird die mechanische Befestigung am Wasserfahrzeug verbessert, da hier nur noch der gemeinsame Rahmen befestigt werden muss. In einer bevorzugten Ausführung sind Kraftmaschinenanordnung und Getriebe derart an dem gemein- samen Rahmen befestigt, dass die zwischen ihnen übertragenen Kräfte und Momente im Wesentlichen über diesen Rahmen abgestützt werden, so dass eine Belastung der Schiffsstruktur, insbesondere der Anbindungspunkte zur Antriebseinheit, verringert bzw. vermittels des Rahmens in hierfür günstigen Stellen in die Schiffsstruktur eingeleitet werden kann. Der gemeinsame Rahmen kann so bei- spielsweise Reaktionskräfte und -momente aufnehmen und abstützen. Auch akustisch ist so eine optimale Abstimmung der Antriebselemente auf den Rahmen und eine schwingungsmäßige Entkoppelung möglich, was die Schallausbreitung und -emission vorteilhaft reduzieren kann. Hierzu können an den Anbindungs- punkten zur Schiffsstruktur schwingungsdämpfende Elemente an dem Rahmen vorgesehen sein.
Zum anderen kann die Montage der Antriebseinheit in dem Wasserfahrzeug vereinfacht werden, wenn in einer bevorzugten Ausführung zunächst die Kraftmaschinenanordnung und/oder das Getriebe außerhalb des Wasserfahrzeugs an dem gemeinsamen Rahmen vormontiert werden und dieser dann an dem Wasser- fahrzeug befestigt wird. Eine solche Vormontage kann beispielsweise bei einem Komponenten- oder Systemhersteller erfolgen, so dass die modulartige Antriebseinheit nur noch in das Wasserfahrzeug eingebaut werden muss. Gleichermaßen kann sie auch auf der Werft, vorzugsweise parallel zu anderen Arbeiten am Wasserfahrzeug, erfolgen. In beiden Fällen wird die Ausrichtung von Kraftmaschinen- anordnung und Getriebe zueinander vereinfacht. In einer bevorzugten Ausführung werden hierzu die Kraftmaschinenanordnung und/oder das Getriebe bereits bei der Vormontage auf dem gemeinsamen Rahmen, also vor dessen Befestigung am Wasserfahrzeug, in ihrer endgültigen Montageposition zueinander an dem gemeinsamen Rahmen befestigt.
Um die Werftzeit weiter zu verkürzen, kann die, vorzugsweise im Wesentlichen komplette, Verrohrung und/oder Verkabelung der Kraftmaschinenanordnung und/oder des Getriebes ebenfalls bei der Vormontage an dem gemeinsamen Rahmen, der Kraftmaschinenanordnung und/oder dem Getriebe befestigt werden. Zusätzlich oder alternativ können an dem gemeinsamen Rahmen, der Kraftma- schinenanordnung und/oder dem Getriebe auch ein oder mehrere Zusatzelemente der Antriebseinheit befestigt, insbesondere integriert werden. Beispielsweise können ein oder mehrere Schmieröl- und/oder Brennstofftanks, insbesondere wenigstens ein Tages-Brennstofftank, eine Brennstoffaufbereitung, ein oder mehrere Lager, insbesondere Radial- und/oder Axial-Drucklager, eine oder mehrere Pumpen, insbesondere wenigstens eine elektrisch aktuierte Pumpe, ein Starter für eine Pumpe, und/oder eine, insbesondere integrierte und/oder zentrale, Steuerung für wenigstens eine Kraftmaschine der Kraftmaschinenanordnung und/oder das Ge- triebe an dem gemeinsamen Rahmen, der Kraftmaschinenanordnung und/oder dem Getriebe befestigt, insbesondere integriert werden. Dies reduziert die Anzahl der gemeinsamen Schnittstellen, beispielsweise für Kühlwasser, Ölwechsel, Stromanschlüsse, und vereinfacht die Schnittstelle zur Schiffssteuerung. An die- sen wenigen Schnittstellen der Antriebseinheit zum Schiff können vorteilhaft Ausgleichselemente, beispielsweise Schläuche, vorgesehen sein, um Fertigungs- und Montagetoleranzen sowie Verformungen im Betrieb auszugleichen.
In einer bevorzugten Ausführung ist der gemeinsame Rahmen zur Befestigung an unterschiedlichen Wasserfahrzeugen vorgesehen. Hierzu kann er beispielsweise unterschiedliche Schnittstellen und/oder Anbindungspunkte, etwa Auflageflächen, Anschläge, Schraubpunkte, Schweißflächen oder dergleichen zur Befestigung an unterschiedlichen Schiffen aufweisen. Auf diese Weise kann der gleiche Rahmen für verschiedene Wasserfahrzeuge genutzt werden. In analoger Weise, insbesondere durch die Ausbildung unterschiedlicher Schnittstellen und/oder Anbindungs- punkte, kann auch ein Wasserfahrzeug zur Aufnahme unterschiedlicher erfindungsgemäßer Antriebseinheiten mit verschiedenen Rahmen eingerichtet sein.
Zusätzlich oder alternativ kann der gemeinsame Rahmen auch zur Befestigung unterschiedlicher Kraftmaschinen und/oder Getriebe bzw. zur Befestigung von Kraftmaschinen und/oder Getriebe in unterschiedlichen Positionen vorgesehen sein und auch hierzu entsprechend unterschiedliche Schnittstellen und/oder Anbindungspunkte, etwa Auflageflächen, Anschläge, Schraubpunkte, Schweißflächen oder dergleichen aufweisen. Weiter zusätzlich oder alternativ kann der gemeinsame Rahmen auch zur Befestigung in unterschiedlichen Positionen und/oder Orientierungen an demselben Wasserfahrzeugen vorgesehen sein. Hier- zu können bevorzugt unterschiedliche Schnittstellen und/oder Anbindungspunkte am Rahmen und/oder dem Wasserfahrzeug vorgesehen sein, zusätzlich oder alternativ kann auch der Rahmen bezüglich seiner Schnittstellen und/oder Anbindungspunkte eine oder mehrere Symmetrieebenen aufweisen, so dass er in unterschiedlichen Orientierungen an dem Wasserfahrzeug befestigbar ist. Beispiels- weise kann der gemeinsame Rahmen derart ausgebildet sein, dass je nach Einbau unterschiedliche Abtriebs-Drehrichtungen darstellbar sind. Durch den alternativen Einbau unterschiedlicher Antriebseinheiten kann dasselbe Wasserfahrzeug vorteilhafterweise mit verschiedenen, vorzugsweise baulich und/oder antriebsleistungsmäßig unterschiedlichen, Antriebseinheiten versehen werden, wobei aufgrund übereinstimmender Anbindungspunkte der verschiedenen Rahmen die übrige Struktur des Wasserfahrzeugs baulich gleich bleibt.
Weist die Kraftmaschinenanordnung mehrere Kraftmaschinen auf, können eine oder mehrere zu- und abschaltbar mit dem Getriebe verbunden sein, um so durch gezielte Zu- bzw. Abschaltung verschiedener Kraftmaschinen die jeweils optimale Antriebsgesamtleistung darzustellen, was insbesondere auch in niedrigeren Ge- schwind igkeitsbereichen von Vorteil ist. Zudem kann eine defekte Kraftmaschine so einfach abgeschaltet werden, so dass das Wasserfahrzeug mit Hilfe der übrigen, insoweit redundanten Kraftmaschinen ohne Belastung durch die defekte Kraftmaschine manövrierfähig bleibt. Hierzu können eine oder mehrere schaltbare, Kupplungen zwischen der Kraftmaschinenanordnung und dem Getriebe vorgese- hen und insbesondere ebenfalls an dem gemeinsamen Rahmen befestigt und vorzugsweise kräfternäßig im Wesentlichen vollständig abgestützt sein. Zusätzlich oder alternativ können entsprechend eine oder mehrere elastische Kupplungen zwischen der Kraftmaschinenanordnung und dem Getriebe vorgesehen sein, um Schwingungen und Kraft- bzw. Drehmomentstöße im Antriebsstrang zu reduzie- ren.
In einer besonders bevorzugten Ausführung ist der gemeinsame Rahmen als Bestandteil der tragenden Struktur des Wasserfahrzeugs ausgebildet, die somit durch den Rahmen komplettiert wird. Dies reduziert das Gesamtgewicht, da der gemeinsame Rahmen zugleich als Plattform zur (Vor)Montage von Kraftmaschi- nenanordnung und Getriebe und als tragende Struktur des Wasserfahrzeugs, i.e. zu dessen Aussteifung und zur Aufnahme von dessen Strukturlasten dient. Zudem können so Kräfte und Momente, die durch Kraftmaschinenanordnung bzw. Getriebe auf den Rahmen aufgeprägt werden, optimal in die Wasserfahrzeugstruktur eingeleitet werden. Insbesondere können Gewichts- und Schub- bzw. Druckkräfte, die über entsprechende, am gemeinsamen Rahmen befestigte, vorzugsweise in diesen integrierte, Lager aufgenommen werden, so besonders gut in der Wasserfahrzeugstruktur abgestützt werden. Die tragenden Struktur des Wasserfahrzeugs kann beispielsweise durch dessen Spanten, Schoten, Kiel, Stringer und/oder, insbesondere bei selbsttragendem Rumpf, auch wenigstens teilweise durch seine Beplankung bzw. Außenhaut. Insoweit kann der gemeinsame Rahmen beispielsweise wenigstens teilweise ein oder mehrere Spanten, Schoten, Stringer und/oder einen Teil der Außenhaut oder des Kiels bilden, wenn er an dem Wasserfahrzeug befestigt ist.
Der gemeinsame Rahmen kann unlösbar, beispielsweise durch Schweißen, Kleben, Nieten oder dergleichen, an dem Wasserfahrzeug befestigt werden, was eine besonders belastbare, hochfeste und dauerhafte Verbindung und so eine beson- ders geeignete Kraftübertragung gewährleistet. Gleichermaßen kann der gemeinsame Rahmen auch lösbar, beispielsweise durch Schrauben, Absenken in formschlüssige Aufnahmen, in denen sich die Antriebseinheit dann unter Eigengewicht abstützt, oder dergleichen, an dem Wasserfahrzeug befestigt werden, was insbesondere einen Ausbau der Antriebseinheit zu Wartungs- oder Reparaturzwecken ermöglicht. Vorteilhafterweise kann während der Wartungs- oder Reparaturzeit eine andere Antriebseinheit eingebaut und so die Werftliegezeit erheblich reduziert werden.
Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Ausführungsbeispielen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert: Fig. 1 : eine Antriebseinheit nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung für die Drehrichtung „rechts" (vom Heck aus gesehen); und
Fig. 2: eine Antriebseinheit nach einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung für die Drehrichtung „links" (vom Heck aus gese- hen).
Fig. 1 zeigt eine Antriebseinheit nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung für die durch einen Pfeil T angedeutete Drehrichtung „rechts" (vom Heck aus gesehen), die in einem (nicht dargestellten) militärischen Patrouillenschiff (OPV) befestigt ist. Sie umfasst einen gemeinsamen Rahmen 3 aus mehreren miteinander verschweißten Stahlträgern. Auf diesem werden bei einem Komponentenhersteller zwei mittelschnell laufende Dieselmotoren 1.1 , 1.2 mit Abtriebsleistungen von je 3 MW vormontiert, indem sie an entsprechenden Anbindungspunkten mit dem Rahmen 3 verschraubt werden (nicht dargestellt). Bei einem anderen Komponentenhersteller werden vorher oder danach ein Koppel- und Übersetzungsgetriebe 2 sowie elastische Kupplungen 4.1 , 4.2 mit dem Rahmen 3 verschraubt. Dabei werden die Dieselmotoren 1.1 , 1.2, das Getriebe 2 sowie die Kupplungen 4.1 , 4.2 bereits in ihrer endgültigen Montagepositionen an dem gemeinsamen Rahmen befestigt und zueinander ausgerichtet, bevor sie über Wellen miteinander verbunden werden. Zusätzlich werden Zusatzelemente, beispielsweise ein Schmieröltank, ein Tages-Brennstofftank, eine Brennstoffaufbereitung, mehrere Drucklager, eine e- lektrisch aktuierte Pumpe, ein Starter für diese Pumpe, und eine integrierte zentrale Steuerung für die Dieselmotoren 1.1 , 1.2 und das Getriebe 2 ebenfalls an dem Rahmen 3 bzw. den Gehäusen der Dieselmotoren 1.1 , 1.2 und des Getriebes 2 befestigt und die Dieselmotoren 1.1 , 1.2 und das Getriebe 2 im Wesentlichen be- reits komplett verkabelt und verrohrt (nicht dargestellt).
Anschließend wird diese modulartäge Antriebseinheit auf die Werft transportiert und dort von einem Kran in das insoweit vorbereitete Schiff abgesenkt. Anschließend wird der Rahmen mit dem Schiff verschweißt und Fluid- und Stromleitungen, insbesondere Kühl- und Ölwechselschläuche sowie Steuerleitungen zur Schiffs- Steuerung an entsprechenden Schnittstellen über Ausgleichsschläuche mit dem Schiff verbunden. Auf diese Weise kann die Werftzeit zum Einbau von Motoren, Kupplungen, Getriebe und Zusatzelementen reduziert werden.
Der Rahmen 3 bildet einen integrierten Teil der tragenden Schiffsstruktur (nicht dargestellt), die im Weiteren beispielsweise von Spanten, Schoten oder derglei- chen gebildet wird. Hierzu wird der Rahmen 3 mit der übrigen tragenden Schiffsstruktur verschweißt. Somit können einerseits Kräfte und Momente von den Motoren, Kupplungen, Getriebe und Zusatzelemente optimal abgestützt und in die tragenden Schiffsstruktur eingeleitet werden, zum anderen fällt durch den gemeinsamen Rahmen kein wesentliches Mehrgewicht an. Fig. 2 zeigt in Fig. 1 entsprechender Darstellung eine Antriebseinheit nach einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung für die durch den Pfeil T angedeutete Drehrichtung „links" (vom Heck aus gesehen). Mit der ersten Ausführung übereinstimmende Elemente sind mit den selben Bezugszeichen bezeichnet, so dass auf ihre Beschreibung verzichtet und nachfolgend nur auf die Unterschiede zur ersten Ausführung eingegangen wird.
Wie durch Vergleich der Fig. 1 , 2 erkennbar, ergibt sich die Antriebseinheit nach der zweiten Ausführung im Wesentlichen durch Drehen der Antriebseinheit nach der ersten Ausführung um 180° und den Abtrieb aus dem Getriebe 2 zur anderen Seite hin. Hierzu ist die Propellerwelle 5 bei der zweiten Ausführung zweiteilig ausgebildet, indem zwischen Propellerwellen-Flansch und Abtriebswelle des Getriebes 2 eine Zwischenwelle angeordnet ist, die zwischen den beiden Dieselmoto- ren 1.1 , 1.2 verläuft.
Die Schnittstellen und die Anbindungspunkte des gemeinsamen Rahmens 3 zur Schiffsstruktur, insbesondere Auflage- und Schweißflächen, sind bezüglich einer zur Längsachse der Propellerwelle 5 senkrechten Mittelebene (Vertikalebene auf die Zeichenebene der Fig. 1 , 2) symmetrisch, so dass der gemeinsame Rahmen 3 in seinen beiden in Fig. 1 , 2 dargestellten Orientierungen, i.e. auch nach Drehung um 180° um eine zur Zeichenebene der Fig. 1 , 2 senkrechte Drehachse, an denselben Anbindungspunkten des Schiffes befestigt werden kann. Auf diesen Weise kann durch Drehen des gemeinsamen Rahmens und Anordnung der Propellerwelle 5 an der entsprechenden Seite des Getriebes 2 dieselbe Antriebseinheit zur Darstellung entgegengesetzter Drehrichtungen T, T' in demselben Schiff eingebaut werden.
Bezugszeichenliste
1.1 , 1.2 Kraftmaschine (Dieselmotor)
2 Getriebe
3 gemeinsamer Rahmen
4 elastische Kupplung
5 Propellerwelle(n-Flansch) T, T Drehrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Antriebseinheit für ein Wasserfahrzeug, umfassend eine Kraftmaschinenanordnung (1 ) mit wenigstens einer Kraftmaschine (1.1 , 1.2) und ein Getriebe (2), gekennzeichnet durch einen gemeinsamen Rahmen (3), an dem die Kraftmaschinenanordnung und das Getriebe befestigt sind, und der zur Befestigung an dem Wasserfahrzeug vorgesehen ist.
2. Antriebseinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Rahmen zur Befestigung an unterschiedlichen Wasserfahrzeugen, an unterschiedlichen Positionen und/oder in unterschiedlichen Orientierungen (Fig. 1 , Fig. 2) an demselben Wasserfahrzeug, und/oder für unterschiedliche
Abtriebs-Drehrichtungen vorgesehen ist.
3. Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftmaschinenanordnung einen oder mehrere, insbesondere schnell oder mittelschnell laufende, Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren (1.1 , 1.2) aufweist.
4. Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftmaschinenanordnung mehrere Kraftmaschinen aufweist, von denen wenigstens eine zu- und abschaltbar mit dem Getriebe verbunden ist.
5. Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine, insbesondere schaltbare und/oder elastische, Kupplung (4.1 , 4.2) zwischen der Kraftmaschinenanordnung und dem Getriebe.
6. Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftmaschinenanordnung und das Getriebe derart an dem gemeinsamen Rahmen befestigt sind, dass die zwischen ihnen übertragenen
Kräfte und Momente im Wesentlichen über den Rahmen abgestützt werden.
7. Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftmaschinenanordnung und/oder das Getriebe in ihrer endgültigen Montageposition an dem gemeinsamen Rahmen befestigt sind.
8. Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem gemeinsamen Rahmen, der Kraftmaschinenanordnung und/oder dem Getriebe eine, insbesondere im Wesentlichen komplette, Verrohrung und/oder Verkabelung der Kraftmaschinenanordnung und/oder des Getriebes befestigt ist.
9. Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem gemeinsamen Rahmen, der Kraftmaschinenanordnung und/oder dem Getriebe ein oder mehrere Zusatzelemente der Antriebseinheit befestigt, insbesondere integriert sind.
10. Antriebseinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zusatzelement einen Schmieröltank, einen Brennstofftank, insbesondere einen Ta- ges-Brennstofftank, eine Brennstoffaufbereitung, ein Lager, insbesondere ein Radial- und/oder Axial-Drucklager, eine Pumpe, insbesondere eine elektrisch aktuierte Pumpe, einen Starter für eine Pumpe, und/oder eine, insbesondere integrierte und/oder zentrale, Steuerung für wenigstens eine Kraftmaschine der Kraftmaschinenanordnung und/oder das Getriebe aufweist.
11. Wasserfahrzeug, insbesondere militärisches Patrouillenschiff, mit einer Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Rahmen (3) lösbar oder unlösbar an dem Wasserfahrzeug befestigt ist.
12. Wasserfahrzeug nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Rahmen (3) einen Bestandteil der tragenden Struktur des Wasserfahrzeugs bildet.
13. Wasserfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 12, da- durch gekennzeichnet, dass es zur Befestigung eines gemeinsame Rahmen
(3) an unterschiedlichen Positionen und/oder in unterschiedlichen Orientierungen und/oder zur Befestigung unterschiedlicher gemeinsamer Rahmen ausgebildet ist.
14. Verfahren zur Befestigung einer Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10 an einem Wasserfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 13, wobei zunächst die Kraftmaschinenanordnung (1) und/oder das Getriebe (2) außerhalb des Wasserfahrzeugs an dem ge- meinsamen Rahmen (3) vormontiert werden und dieser dann an dem Wasserfahrzeug befestigt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Befestigung des gemeinsamen Rahmens an dem Wasserfahrzeug ein oder mehrere Zusatzelemente an dem gemeinsamen Rahmen, der Kraftmaschinenanord- nung und/oder dem Getriebe befestigt werden.
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