WO2012171594A1 - Hydraulischer kraftbypass bei ruderpropellerantrieben - Google Patents

Hydraulischer kraftbypass bei ruderpropellerantrieben Download PDF

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WO2012171594A1
WO2012171594A1 PCT/EP2012/001091 EP2012001091W WO2012171594A1 WO 2012171594 A1 WO2012171594 A1 WO 2012171594A1 EP 2012001091 W EP2012001091 W EP 2012001091W WO 2012171594 A1 WO2012171594 A1 WO 2012171594A1
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clutch
hydraulic
power
propeller
speed
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PCT/EP2012/001091
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Manfred Heer
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Schottel Gmbh
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    • B63H2005/1254—Podded azimuthing thrusters, i.e. podded thruster units arranged inboard for rotation about vertical axis
    • B63H2005/1256—Podded azimuthing thrusters, i.e. podded thruster units arranged inboard for rotation about vertical axis with mechanical power transmission to propellers
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    • B63H23/30—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements characterised by use of clutches
    • B63H2023/305—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements characterised by use of clutches using fluid or semifluid as power transmitting means

Definitions

  • the invention relates to a marine propulsion system with a power train, which consists of at least one internal combustion engine, a clutch, a reversing gear and a drive propeller, wherein the propeller on the output shaft of
  • Deflection gear is mounted a pivoting nacelle below the bottom of the ship and the nacelle can be pivoted by 360 degrees, the pivoting is done by at least one Hydroverstellmotor and is located within the hull.
  • Rudderpropeller drives are different than conventionally driven
  • Rudderpropeller drives are used for tasks where high maneuverability is essential.
  • Rudder propeller drives have a much better rudder effect compared to drives with rigid drive shafts.
  • the better rudder effect is achieved by the fact that under the ship
  • Propeller pod is pivoted. Due to the position of the propeller nacelle and the speed of rotation of the propeller, a rudder movement can be very accurate. This allows a pinpoint positioning of the ship and a turn on the spot.
  • internal combustion engines are generally used, which provide the corresponding drive power for driving the respective drive propeller.
  • Internal combustion engines are arranged at the appropriate place in the hull, and forward the drive energy to the drive propeller via a power train on. To the Use come as internal combustion engines especially diesel engines. In this case, a diesel engine for one or more propellers provide the drive power. In this case, diesel engines as well as other internal combustion engines
  • Speed range between a minimum speed and a maximum speed. Depending on the engine, these have different speed ranges.
  • the minimum speed here represents the idle speed of the engine. Below the idle speed it comes to non-round running or even to stop the combustion process and thus stalling or even dying of the engine.
  • the power train of a ship propulsion for a rudder propeller is carried by the diesel engine via a corresponding clutch or force-conducting connections such
  • the clutch has an input and an output side.
  • the power train has in the open state on the output side of the clutch no drive power and a speed at the same time of zero revolutions per minute. At the same time, the corresponding drive power and speed of the motor are applied to the input side. Downstream of the clutch are further force-conducting assemblies. These include
  • Reduction gear which then follow in the arrangement in the power train, are either within the hull and / or outside the hull in the so-called gondola shaft or in the attached propeller pod.
  • the propulsion propeller At the exit of the shaft leaving the propeller pod is the propulsion propeller
  • a propeller pod has two propellers. Since this is the same technology for single- or multi-propeller systems, only constructions with a propeller will be discussed below.
  • the pivoting of the outboard rudder propeller including the nacelle and the rudder propeller shaft is generally carried out by means of separate motors.
  • the pivoting of the underwater unit can be done by means of various different complicated technical systems. Among other things, electrical and hydraulic drive systems are known.
  • the propeller can therefore deliver no constant speed in a range between zero revolutions per minute and the undershot idle speed of the engine.
  • the propeller drive power is provided intermittently available.
  • the output power of the propeller is switched on and off by the clutch.
  • the speed range below the idling speed of the internal combustion engine can be partially developed with slip clutches or fluid couplings.
  • the Slip clutches are subject to high wear, the type of construction z. B. in multi-plate clutches means wear of the slats. In particular, the slip clutches due to the thermal load need a lot
  • corresponding sealing devices are subject to maintenance intervals.
  • the object of the invention is to improve a marine propulsion of the type mentioned above so that a speed control in the speed segment from zero to
  • Idle speed of the corresponding drive energy supplying internal combustion engine is made possible.
  • Hydraulic pump can be used. In the required speed range of the propeller smaller idle speed of the engine, the clutch remains open and the hydraulic pump delivers a flow. Part of it is used to pivot the propeller nacelle. The remaining part drives the hydraulic motor, which is connected to the output side of the clutch and thus introduces a torque in the power train. Thus it is possible by the
  • Internal combustion engine can be variably adjusted during operation.
  • Idling speed of the engine take place without interruption.
  • a particular advantage is that the hydrostatic bypass drive via a parallel force bypass makes it technically possible to make the speed control of the propeller very accurately. This is thus continuously variable from the speed "zero" up to the idle speed of the engine possible.
  • a particular advantage is that in principle there is the possibility that the hydraulic pump, which provides the drive power for the hydraulic motor for pivoting the outboard rudder propeller (azimuth adjustment), at the same time also provides the drive power for the hydraulic motor and low
  • Speed range drives the propeller.
  • Hydraulic pump can be used.
  • the clutch is closed and the hydraulic motor is the output side of the clutch via the power
  • the hydraulic motor acts in this case as a hydraulic pump.
  • the delivered volume flow is used for the pivoting of the propeller nacelle. This is particularly important in the speed range of the engine greater than the idle speed. At speeds greater than the idle speed, the ship has a higher speed or should achieve this. Higher speeds are also necessary to control the ship when fast maneuvers are driven. Changing the course or maneuvering at a higher speed requires a great deal of power, and therefore a correspondingly large amount of power
  • a particular advantage of the dual use as a hydraulic motor and hydraulic pump is the energy saving potential, as much of the required hydraulic power for the propeller drive can be provided by the fact that the azimuth adjustment in this lower speed range (low idle speed) only about 20% of their
  • the original hydraulic pump which is coupled on the input side to the clutch, can be made smaller, since it is supported by the additional hydraulic pump when a larger delivery volume is required.
  • the volume flow of the hydraulic pump in special cases, for. B. Emergencies can be increased by means of the engine speed. This allows a fast rudder movement, which possibly requires a wide pivoting of the rudder gondola, which may also be applied at the same time an increased drive power to the rudder propeller.
  • Figure 1 side view of entire power train in the ship.
  • Figure 2 top view with the clutch closed
  • Figure 3 top view with the clutch open
  • Figure 1 shows an internal combustion engine 1, z. B. a diesel engine, the
  • the internal combustion engine 1 Provides drive energy for the power train.
  • the clutch 2 is used to interrupt the power flow.
  • the clutch 2 has an input 3 and an output 4.
  • a hydraulic pump 6 is at the input 3 of the clutch 2 via a positive coupling 5, z.
  • a hydraulic motor 7 At the output 4 of the clutch 2, a hydraulic motor 7 in turn via a positive coupling 5 z.
  • the hydraulic pump 6 is thus coupled to the main power train of the internal combustion engine, which drives the power for the rudder propeller self supplies. Following in the power train are after the clutch depending on the design deflection gear, such. B. the angle gear 14 and over- or reduction gear, which are in the gondola shaft 8 and 9 in the propeller nacelle.
  • the power train thus runs from innards through the ship's bottom 10 to the outboard, to the underside of the ship.
  • the propulsion of the ship is achieved by the propeller 11.
  • Hydroverstellmotor (s) 12 of the gondola shaft 8 and the propeller pod 9 attached thereto is pivoted, the position of the outboard system parts thus adjusted.
  • the term variable motor does not necessarily mean that the motor is adjustable in the ratio of volume flow to speed. Depending on the embodiment, this is possible.
  • the hydraulic pump 6 supplies the volume flow for the hydraulic adjusting motor 12.
  • the Hydroverstellmotor 12 is also referred to as an azimuth motor, since in the
  • the hydraulic pump 6 thus provides the power to pivot the gondola shaft 8 and the drive nacelle 9 as long as the main drive (internal combustion engine 1) is operating.
  • the hydraulic pump 6 is variable in the delivery rate and delivers a volume flow to one or more Hydroverstellmotoren 12. Die Hydroverstellmotoren 12
  • volume flow the propeller nacelle 9 slow (low flow) or fast (high flow).
  • the propeller pod 9 does not move when a
  • Clutch 2 re-introduce the power flow into the actual power train.
  • the power flow thus runs from the engine 1 via the input 3 of the
  • Clutch 2 via the positive coupling 5 via the hydraulic pump 6 to the hydraulic motor 7 from there via the positive coupling 5 to the output side 4 of the clutch 2 and is from there via possibly existing implementation or Angular gear in the gondola shaft 8 and the propeller nacelle 9 to the drive propeller 11 passed.
  • the hydraulic connection via the hydraulic pump 6 and the hydraulic motor 7 is referred to as a hydraulic power bypass 13.
  • the power flow flows when open
  • Figure 2 shows the exemplary structure with the power train from the internal combustion engine 1 to the angle gear 14 in a plan view in one of the possible switching positions of the clutch 2. Here, the clutch 2 is closed.
  • Internal combustion engine is a shaft at the speed n3 in the direction of clutch 2.
  • the power coupling 5 is shown, which was performed schematically in this embodiment as a transmission.
  • the power coupling 5 passes the drive power to the hydraulic pump on. Downstream of the hydraulic pump 6, the hydraulic power bypass 13 can be seen.
  • About the hydraulic power bypass 13 flows a volume flow, whose direction is shown by an arrow.
  • the hydraulic circuit 15 controls and distributes the volume flow and the flow direction.
  • the flow rate is composed of the flow rate of the hydraulic pump 6 and the working as a pump hydraulic motor 7 together.
  • the flow direction of the volume flow of the hydraulic motor, which works as a pump, is also shown by an arrow.
  • the hydraulic motor 7 is also powered by a positive coupling 5 with drive power. The power flow of
  • Figure 3 shows the exemplary structure with the power train from the internal combustion engine 1 to the angle gear 14 in a plan view in one of the possible switching positions of the clutch 2.
  • the clutch 2 is open.
  • Internal combustion engine is a shaft at the speed n3 in the direction of clutch 2.
  • the power coupling 5 is shown, which was performed schematically in this embodiment as a transmission.
  • the power coupling 5 passes the drive power to the hydraulic pump on. Downstream of the hydraulic pump 6, the hydraulic power bypass 13 can be seen.
  • About the hydraulic power bypass 13 flows a volume flow, whose direction is shown by an arrow.
  • the hydraulic circuit 15 controls and distributes the volume flow and the flow direction.
  • Flow direction of the volume flow to the hydraulic motor is also shown by an arrow.
  • the volume flow to the hydraulic motor 7 is in the hydraulic motor in a
  • the drive power is delivered via the positive coupling 5, which acts on the output 4 of the clutch 2, to the shaft.
  • the power flow of the drive power via the hydraulic power bypass 13 calls there the adjustable speed n4.
  • the shaft, which rotates at the speed n4, extends to the angle gear 14, which is shown in plan view. From there, the power flow runs in the leaf level into the drive propeller. In the state in which the clutch is closed, the rotational speed n3 is greater than the rotational speed n4.
  • the hydraulic pump 6 can be used in a smaller size. This is possible since the hydraulic pump 6 only has to effect the volume flow for the pivoting of the gondola shaft 8 and the propeller nacelle 9 at a very low propulsion speed. The same time from the
  • Hydraulic pump 6 provided drive power via a flow to
  • Hydromotor 7 for the propeller drive is low. At low
  • the from Hydraulic motor 7 is provided.
  • the hydraulic pump 6 is provided in a smaller size.
  • Hydromotor 7 can also be operated as a hydraulic pump. This is possible when the clutch 2 between input 3 and output 4 has made a positive coupling. The hydraulic pump 6 receives via the positive coupling. 5
  • the hydraulic motor 7 also receives a drive torque via the force-dependent coupling 5 in order to produce a volume flow. Both provided volumetric flows are used together to ensure the adjustment of the Hydroverstellmotoren 12.
  • the hydraulic motor 7 is used for hydraulic pump operation with a simple hydraulic switching structure, especially in speed ranges greater idle speed.
  • the hydraulic pump which is coupled to the input 3 of the clutch 2, while promoting a volume flow through the hydraulic
  • hydraulic power bypass 13 flows can be changed in addition to the adjustable capacity of the hydraulic pump 6 via a varying the speed of the engine 1. This allows in particular an enlargement of the
  • Clutch 2 is coupled, a variable.
  • Clutch 2 is coupled, is not a variable displacement pump, as by the use of appropriate valve technology for feeding excess volume flow a constant displacement pump is used.
  • the hydraulic motor 7, which is coupled to the output 4 of the clutch 2 a constant hydraulic motor. If a constant hydraulic motor is used, this z. B. in the coupled, also called “yergekuppelten operation", ie non-positive operation of the clutch by the hydraulic pump 6, which is coupled to the input 3 of the clutch 2, be compensated or in
  • the hydraulic motor 6, which is coupled to the output 4 of the clutch 2, a Versteilmotor.
  • the clutch 2 completely eliminated when the hydraulic power bypass 13 instead contains a planetary gear, which as a superposition gear with a drive through the main drive motor of the
  • the hydraulic pump coupled to the input 3 of the clutch 2 must provide the power for the secondary side hydraulic drive and the power for driving the azimuth drive. So that the hydraulic pump, which is coupled to the input 3 of the clutch 2, does not need to be unnecessarily large, which can be several times depending on the size of the Rudderpropellerantriebes existing azimuth drives (hydraulic motors) are partially switched off. This is possible because in the speed range below the idle speed and the
  • Azimuth drive takes up only a fraction of its design performance.
  • Propeller drive has an approximately cubic power curve over the speed and thus takes the propeller train at idle speeds, which are typically 30 - 40% of the rated speed, only about 10% of its power. The situation is similar with the azimuth power. Accordingly, in one embodiment of a rudder propeller drive with 2-5 azimuth drives, all but one can be switched off.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schiffsantrieb mit einem Kraftstrang der mindestens aus einem Verbrennungsmotor (1), einer Schaltkupplung (2), einem Umlenkgetriebe (14) und einem Antriebspropeller (11) besteht, wobei der Propeller an der Abtriebswelle des Umlenkgetriebes einer schwenkbaren Gondel (9) unterhalb des Schiffsbodens befestigt ist und die Gondel sich um 360 Grad verschwenken lässt, wobei die Verschwenkung durch mindestens einen Hydroverstellmotor (12) erfolgt und sich innerhalb des Schiffskörpers befindet, wobei parallel zur Schaltkupplung ein hydraulischer Kraftbypass im Kraftstrang existiert, der mit einer Hydropumpe (6) und mit einem Hydromotor (7) die Schaltkupplung in ihrem ausgekuppelten Zustand überbrückt, wobei die Hydropumpe und/oder der Hydromotor verstellbar ist bzw. sind.

Description

Hydraulischer Kraftbypass bei Ruderpropellerantrieben
Die Erfindung betrifft einen Schiffsantrieb mit einem Kraftstrang, der mindestens aus einem Verbrennungsmotor, einer Schaltkupplung, einem Umlenkgetriebe und einem Antriebspropeller besteht, wobei der Propeller an der Abtriebswelle des
Umlenkgetriebes einer schwenkbaren Gondel unterhalb des Schiffsbodens befestigt ist und die Gondel sich um 360 Grad verschwenken lässt, wobei die Verschwenkung durch mindestens einen Hydroverstellmotor erfolgt und sich innerhalb des Schiffskörpers befindet.
Bei Ruderpropellerantrieben werden anders als bei konventionell angetriebenen
Schiffen diese nicht mittels starren Wellen/Antriebswellen mit angebrachten Propellern und schwenkbaren Ruderblättern gesteuert, sondern die Steuerung des Schiffes erfolgt über ein Verschwenken des außer Bord liegenden Ruderpropellers.
Ruderpropellerantriebe werden dabei für Aufgaben eingesetzt, bei denen eine hohe Manövrierbarkeit essenziell wichtig ist. Ruderpropellerantriebe haben im Vergleich zu Antrieben mit starren Antriebswellen eine viel bessere Ruderwirkung. Die bessere Ruderwirkung wird dadurch erreicht, dass die unter dem Schiff befindliche
Propellergondel verschwenkbar ist. Aufgrund der Stellung der Propellergondel und der Umdrehungsgeschwindigkeit des Propellers kann eine Ruderbewegung sehr genau erfolgen. Dies ermöglicht ein punktgenaues Positionieren des Schiffes sowie ein Wenden auf der Stelle. Für den Antrieb von Ruderpropeller-Antrieben bei Schiffen werden im Allgemeinen Verbrennungsmotoren eingesetzt, die zum Antrieb des jeweiligen Antriebspropellers die entsprechende Antriebsleistung erbringen. Die
Verbrennungsmotoren sind an entsprechender Stelle im Schiffsrumpf angeordnet, und leiten die Antriebsenergie an die Antriebspropeller über einen Kraftstrang weiter. Zum Einsatz kommen als Verbrennungsmaschinen vor allem Dieselmotoren. Dabei kann ein Dieselmotor für einen oder auch mehrere Propeller die Antriebsleistung bereitstellen. Dabei weisen Dieselmotoren wie auch andere Verbrennungsmotoren einen
Drehzahlbereich auf, der zwischen einer minimalen Drehzahl und einer maximalen Drehzahl liegt. Je nach Motor weisen diese unterschiedliche Drehzahlbereiche auf. Die minimale Drehzahl stellt hierbei die Leerlaufdrehzahl des Motors dar. Unterhalb der Leerlaufdrehzahl kommt es zum unrunden Lauf oder aber auch zum Stoppen des Verbrennungsprozesses und somit zum Abwürgen oder auch Absterben des Motors.
Der Kraftstrang eines Schiffsantriebes für einen Ruderpropeller erfolgt vom Dieselmotor über eine entsprechende Kupplung oder auch kraftleitende Verbindungen wie
Gelenkwellen zu einem Schaltelement z. B. einer Schaltkupplung. Hierbei kommen unterschiedliche Arten von Kupplungen zum Einsatz. Verbreitet ist besonders der Einsatz von Reibungs- und Flüssigkeitskupplungen. Mittels der Schaltkupplung kann die Antriebsleistung ein-/oder auch ausgeschaltet werden. Dabei hat die Schaltkupplung eine Eingangs- und eine Ausgangsseite. Der Kraftstrang weist im geöffneten Zustand an der Ausgangsseite der Schaltkupplung keine Antriebsleistung auf und eine Drehzahl gleichzeitig von Null Umdrehungen pro Minute. Zeitgleich liegt an der Eingangsseite die entsprechende Antriebsleistung und Drehzahl des Motors an. Der Schaltkupplung nachgeordnet befinden sich weitere kraftleitende Baugruppen. Hierzu gehören
Winkelgetriebe oder auch Über-/bzw. Untersetzungsgetriebe, jedoch keine
mehrgängigen Schaltgetriebe. Die Winkelgetriebe oder auch Über-/bzw.
Untersetzungsgetriebe, welche dann in der Anordnung im Kraftstrang folgen, befinden sich entweder innerhalb des Schiffsrumpfes und/oder außerhalb des Schiffsrumpfes im sogenannten Gondelschaft oder auch in der daran befestigten Propellergondel. Am Ausgang der Welle, die die Propellergondel verlässt, ist der Antriebspropeller
angeordnet. In einigen Ausführungen weist eine Propellergondel zwei Propeller auf. Da sich hierbei die Technik für ein- oder mehrpropellrige Systeme gleicht, wird nachfolgend nur noch von Aufbauten mit einem Propeller gesprochen.
Das Verschwenken des außer Bord liegenden Ruderpropellers inklusive der Gondel und dem Ruderpropellerschaft erfolgt im Allgemeinen mittels separater Motoren. Das Verschwenken der Unterwassereinheit kann mittels verschiedener unterschiedlich aufwendiger technischer Systeme erfolgen. Hierbei sind u. a. elektrische und hydraulische Antriebssysteme bekannt.
Bei Schiffen, die durch derartige Ruderpropelleranlagen angetrieben werden, zeigt sich bei geringen Geschwindigkeiten, d. h. bei langsamer Fahrt oder auch dem Manövrieren folgender Umstand:
Langsame Fahrt wird erreicht durch langsame Umdrehungsgeschwindigkeiten des Propellers. Da die minimale Umdrehungsgeschwindigkeit des Propellers abhängig ist von der Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors, weist der Propeller eine
Mindestumdrehungsdrehzahl auf. Die Mindestumdrehungszahl ist von der
Mindestdrehzahl des Verbrennungsmotors verschieden, da im Allgemeinen eine
Untersetzung der Drehzahl zu langsameren Drehzahlen benötigt wird. Sollte der Propeller sich nicht drehen, so wurde mittels der Schaltkupplung ausgekuppelt.
Der Propeller kann also in einem Bereich zwischen Null Umdrehungen pro Minute und der untersetzten Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors keine konstante Drehzahl abgeben. Durch Betätigen der Schaltkupplung wird dem Propeller Antriebsleistung intervallartig zur Verfügung gestellt. Bei benötigter Geschwindigkeit im Drehzahlbereich, kleiner der Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors, wird die Abtriebsleistung des Propellers durch die Schaltkupplung ein- und ausgeschaltet.
Insbesondere bei Rangier- bzw. Manövriertätigkeiten beim An- oder Ablegen von Kaianlagen oder aber auch bei dem Betrieb von Schleppern oder Lastschiffen bedeutet dies eine hohe Schalthäufigkeit der Schaltkupplungen.
Die Schaltvorgänge rufen eine ruckende bzw. bockende Bewegung des Schiffes hervor, welches sich je nach Schiffsgröße zumindest in verstärkten Vibrationen bemerkbar macht. Ruckend oder bockend deshalb, da der Propeller entweder bei„Null-Drehzahl" oder mit der„Minimum-Leerlauf-Drehzahl" des Verbrennungsmotors bei
berücksichtigtem Untersetzungsverhältnis arbeitet.
Der Drehzahlbereich unterhalb der Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors kann mit Schlupfkupplungen bzw. Strömungskupplungen teilweise erschlossen werden. Die Schlupfkupplungen unterliegen hierbei einem hohen Verschleiß, der bauartbedingt z. B. bei Lamellenkupplungen einen Verschleiß der Lamellen bedeutet. Hierbei brauchen insbesondere die Schlupfkupplungen aufgrund der thermischen Belastung viel
Bauraum, da die Lamellen durch Reibung die Drehmomente übertragen. Da
Schaltvorgänge eine gleitende Bewegung der Lamellenpaare beinhaltet bis Haftreibung eintritt, entsteht an der Oberfläche der Lamellen eine hohe Reibungsenergie. Hierbei wird die Differenzdrehzahl der beiden Kupplungshälften bei Gleitreibung in Wärme umgesetzt. Aufgrund der thermisch freiwerdenden Energie sind Schlupfkupplungen sehr groß, um eine ausreichende Kühlung zu erhalten. Die ebenfalls einsetzbare Strömungskupplung ist als hydraulisches Bauteil im Aufbau komplex, bauraumintensiv und gleichzeitig wartungsintensiv, da Leckagen schnell auftreten können und
entsprechende Dichtungsvorrichtungen Wartungsintervallen unterworfen sind.
Es kommen auch formschlüssige Kupplungen zum Einsatz. Hierbei muss jedoch im Moment des Durchkuppelns eine synchrone Drehzahl oder annähernd synchrone Drehzahl zwischen beiden Teilen der Kupplung erreicht sein. Bei exakter Synchronität kann z. B. eine formschlüssige Kupplung (Bogenzahnkupplung, Klauenkupplung) Verwendung finden.
Die bekannten Bauformen bieten darüber hinaus im unteren Drehzahlbereich keine genaue Steuerungsmöglichkeit der Drehzahl und des Drehmomentes. Dies liegt bei den hydraulischen Komponenten vor allen Dingen daran, dass ein Mindestdurchfluss benötigt wird, um eine Drehzahl und Drehmomentleitung hervorzurufen. Bei den
Schlupfkupplungen ist aufgrund der Abnutzung der Lamellen eine genaue Justierung schwierig, sodass hier ebenfalls in diesem Drehzahlbereich keine gesicherte
Antriebsleistung abgegeben werden kann. Dies bedeutet für das genaue Manövrieren, insbesondere beim Anlegen größerer Schiffe an einen Kai an einer Anlegestelle, ein Gefahrenpotenzial, da es zu einer Beschädigung des Schiffes/Schiffsrumpfes oder aber auch der Anlegestelle kommen kann.
Beide Kupplungssysteme sind aufgrund des Aufbaues sehr kostenintensiv. Aufgrund von Sicherheitsaspekten kommen hydraulische Kupplungen jedoch kaum zum Einsatz. Aufgabe der Erfindung ist es einen Schiffsantrieb der eingangsgenannten Art so zu verbessern, dass eine Drehzahlreglung im Drehzahlsegment von Null bis zur
Leerlaufdrehzahl der entsprechenden Antriebsenergie liefernden Verbrennungsmotors ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass parallel zur Schaltkupplung ein hydraulischer Kraftbypass im Kraftstrang existiert, der mit einer Hydropumpe und mit einem Hydromotor die Schaltkupplung in ihrem ausgekuppelten Zustand überbrückt, wobei die Hydropumpe und / oder der Hydromotor verstellbar ist bzw. sind.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein besonderer Aufbau, ein sogenannter paralleler
Kraftbypass zum Antriebssystem hinzugefügt. Dieser besteht aus einer an die
Schaltkupplung eingangsseitig angeschlossenen Hydropumpe und eine an die
Schaltkupplung ausgangsseitig zu und abschaltbarem Hydromotor, der auch als
Hydropumpe genutzt werden kann. Im benötigten Drehzahlbereich des Propellers kleiner der Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors bleibt die Schaltkupplung geöffnet und die Hydraulikpumpe fördert einen Volumenstrom. Ein Teil davon wird zur Verschwenkung der Propellergondel verwendet. Der übrige Teil treibt den Hydromotor an, der zum ausgangsseitigen Teil der Schaltkupplung zugeschaltet wird und so ein Drehmoment in den Kraftstrang einleitet. Somit ist es möglich, durch den
Verbrennungsmotor des Hauptantriebes, der in beliebiger Drehzahl läuft, bei geöffneter Schaltkupplung im Hauptkraftstrang mittels des zur Schaltkupplung parallelen
Kraftbypasses im Pumpenmotorbetrieb den Propeller genau drehzahlvariabel anzutreiben, unabhängig von der Drehzahl des Verbrennungsmotors.
Ein Vorteil ist, dass die Antriebsdrehzahl unterhalb der Leerlaufdrehzahl des
Verbrennungsmotors im Betrieb variabel verstellt werden kann.
Von Vorteil ist weiterhin, dass aufgrund des hydraulischen Aufbaus zwischen
ursprünglichem Kraftstrang und parallelem Kraftstrang ruckel- / stoßfrei umgeschaltet werden kann. Ein Umschalten zwischen Antriebsleistung, die vom Verbrennungsmotor bereitgestellt wird bei abnehmender benötigter Propellerdrehzahl, auf Antrieb des Propellers wird mittels des hydraulischen Kraftbypasses erreicht. Ebenso kann die Umschaltung von sehr geringen Drehzahlen hin in Drehzahlbereiche über der
Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors unterbrechungsfrei erfolgen.
Ein besonderer Vorteil ist, dass der hydrostatische Bypassantrieb über einen parallelen Kraftbypass es technisch ermöglicht, die Drehzahlregelung des Propellers sehr genau vorzunehmen. Diese ist somit von der Drehzahl„Null" bis hin zur Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors kontinuierlich veränderlich möglich.
Von Vorteil ist insbesondere, dass grundsätzlich die Möglichkeit besteht, dass die Hydropumpe, welche die Antriebsleistung für den Hydromotor zur Verschwenkung des außerbords befindlichen Ruderpropellers bereitstellt (Azimutverstellung), gleichzeitig auch die Antriebsleistung für den Hydromotor bereitstellt und im niedrigen
Drehzahlbereich den Propeller antreibt.
Von Vorteil ist hierbei ebenfalls, dass der neu hinzugefügte Hydromotor auch als
Hydropumpe eingesetzt werden kann. Dazu ist die Schaltkupplung geschlossen und der Hydromotor wird ausgangsseitig von der Schaltkupplung über die kraftmäßige
Ankopplung angetrieben. Der Hydromotor agiert in diesem Fall als Hydropumpe. Der geförderte Volumenstrom wird für die Verschwenkung der Propellergondel verwendet. Dies ist besonders wichtig im Drehzahlbereich des Verbrennungsmotors größer dem der Leerlaufdrehzahl. Bei Drehzahlen größer der Leerlaufdrehzahl weist das Schiff eine höhere Geschwindigkeit auf oder soll diese erreichen. Höhere Drehzahlen sind aber auch zur Steuerung des Schiffes notwendig, wenn schnelle Manöver gefahren werden. Beim Ändern des Kurses oder beim Manövrieren mit größerer Geschwindigkeit wird eine große Kraft und somit eine entsprechend große Leistung benötigt, um den
Ruderpropeller zu verschwenken, da beim Verschwenken Strömungswiderstände überwunden werden müssen. Hierzu wird der zusätzliche Volumenstrom benötigt.
Ein besonderer Vorteil der Doppelverwendung als Hydromotor und Hydropumpe ist das Energieeinsparpotenzial, da ein Großteil der erforderlichen hydraulischen Leistung für den Propellerantrieb dadurch erbracht werden kann, dass die Azimutverstellung in diesem unteren Drehzahlbereich (kleiner Leerlaufdrehzahl) nur ca. 20% ihrer
Nennleistung benötigt und damit durch z. B. ein Wegschalten aller Hydraulikmotoren der Azimutverstellung (Verschwenkung der Ruderpropellergondel) bis auf einen, schon ein erheblicher Volumenstrom für den Propellerantrieb zur Verfügung steht. Der zur Verfügung stehende Volumenstrom auf der eingangsseitig an die Schaltkupplung angekoppelten Hydropumpe kann weiter erhöht werden, in dem man die
Dieselmotordrehzahl anhebt, bei zeitgleich weiterhin geöffneter Schaltkupplung.
Von Vorteil ist auch, dass die ursprüngliche Hydropumpe, die eingangsseitig an der Schaltkupplung angekoppelt ist, kleiner dimensioniert werden kann, da sie bei benötigtem größerem Fördervolumen durch die weitere Hydropumpe unterstützt wird.
Besonders vorteilhaft ist es, dass der Volumenstrom der Hydropumpe in besonderen Fällen, z. B. Notfällen, mittels der Motordrehzahl gesteigert werden kann. Dies ermöglicht eine schnelle Ruderbewegung, was ggf. ein weites Verschwenken der Rudergondel bedarf, wobei ggf. gleichzeitig auch eine erhöhte Antriebsleistung am Ruderpropeller anliegen muss.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Figur 1 : Seitenansicht gesamten Kraftstranges im Schiff. Figur 2 : Draufsicht bei geschlossener Schaltkupplung Figur 3 : Draufsicht bei geöffneter Schaltkupplung
Figur 1 zeigt einen Verbrennungsmotor 1 , z. B. einen Dieselmotor, der die
Antriebsenergie für den Kraftstrang bereitstellt. Dem Verbrennungsmotor 1
nachgeordnet befindet sich die Schaltkupplung 2. Die Schaltkupplung 2 wird dazu verwendet, den Kraftfluss zu unterbrechen. Die Schaltkupplung 2 hat einen Eingang 3 und einen Ausgang 4. Eine Hydropumpe 6 ist am Eingang 3 der Schaltkupplung 2 über eine kraftmäßige Kopplung 5, z. B. einem Riementrieb, angekoppelt und ist hier wie ein Nebenverbraucher dem Kraftstrang zugeordnet. Am Ausgang 4 der Schaltkupplung 2 ist ein Hydromotor 7 wiederum über eine kraftmäßige Kopplung 5 z. B. einen
Riementrieb angeschlossen. Die Hydropumpe 6 ist somit an den Hauptkraftstrang des Verbrennungsmotors angekoppelt, welche die Antriebsleistung für den Ruderpropeller selber liefert. Im Kraftstrang folgend befinden sich nach der Schaltkupplung je nach Ausführungsart Umlenkgetriebe, wie z. B. das Winkelgetriebe 14 sowie Über- bzw. Untersetzungsgetriebe, die sich im Gondelschaft 8 bzw. in der Propellergondel 9 befinden. Der Kraftstrang verläuft somit von Innerbords durch den Schiffsboden 10 nach außerbords, zur Unterseite des Schiffes. Dabei wird der Vortrieb des Schiffes durch den Propeller 11 erreicht. Durch einen (oder mehrere) Hydroverstellmotor(en) 12 wird der Gondelschaft 8 und die daran befestigte Propellergondel 9 verschwenkt, die Lage der außerbords befindlichen Anlagenteile somit verstellt. Der Begriff Verstellmotor bedeutet dabei nicht zwingend, dass der Motor in dem Verhältnis Volumenstrom zu Drehzahl einstellbar ist. Je nach Ausführungsform ist dies aber möglich. Durch das
Verschwenken wird die Ruderbewegung des Schiffes erreicht und die Steuerbarkeit erreicht. Die Hydropumpe 6 liefert für den Hydroverstellmotor 12 den Volumenstrom. Der Hydroverstellmotor 12 wird auch als Azimutmotor bezeichnet, da bei dem
Vorhandensein mehrerer Verstellhydromotoren pro Ruderpropelleraufbau diese um den eigentlichen Kraftstrang herum angeordnet sind. Die Hydropumpe 6 stellt somit die Leistung bereit, den Gondelschaft 8 und die Antriebsgondel 9 zu verschwenken, solange der Hauptantrieb (Verbrennungsmotor 1 ) arbeitet.
Die Hydropumpe 6 ist in der Förderleistung variabel und liefert einen Volumenstrom an einen oder mehrere Hydroverstellmotoren 12. Die Hydroverstellmotoren 12
verschwenken, in Abhängigkeit des bei der Hydropumpe 6 eingestellten
Volumenstroms, die Propellergondel 9 langsam (geringer Volumenstrom) oder schnell (hoher Volumenstrom). Die Propellergondel 9 bewegt sich nicht, wenn eine
Nullförderung bei der Hydropumpe 6 eingestellt ist.
Bei einer Unterbrechung des Kraftstranges durch Öffnen der Schaltkupplung 2 - Eingang 3 und Ausgang 4 weisen keine kraftschlüssige Verbindung auf - kann über die Hydropumpe 6 ein Volumenstrom in den Hydromotor 7 geleitet werden. Der Hydromotor 7 kann über die bestehende kraftmäßige Ankopplung 5 an den Ausgang 4 der
Schaltkupplung 2 den Kraftfluss wieder in den eigentlichen Kraftstrang einleiten. Der Kraftfluss verläuft somit vom Verbrennungsmotor 1 über den Eingang 3 der
Schaltkupplung 2 über die kraftmäßige Ankopplung 5 über die Hydropumpe 6 hin zum Hydromotor 7 von dort über die kraftmäßige Ankopplung 5 zur Ausgangsseite 4 der Schaltkupplung 2 und wird von da aus über ggf. vorhandene Umsetzungs- bzw. Winkelgetriebe im Gondelschaft 8 und der Propellergondel 9 zum Antriebspropeller 11 geleitet.
Die hydraulische Verbindung über die Hydropumpe 6 und dem Hydromotor 7 wird als hydraulischer Kraftbypass 13 bezeichnet. Der Kraftfluss fließt, bei geöffneter
Schaltkupplung 2, vom Eingang 3 der Schaltkupplung 2 über die Hydropumpe 6 und über den Hydromotor 7 zum Ausgang 4 der Schaltkupplung 2 und gelangt anschließend über weitere Kraft leitende Komponenten zum Propeller 11.
Die Umschaltung der Funktion des Hydromotors 7, der entweder als Hydromotor oder als Hydromotor in Funktion einer Pumpe eingesetzt wird, erfolgt u. a. durch die
Hydraulikschaltung 15.
Figur 2 zeigt den exemplarischen Aufbau mit dem Kraftstrang vom Verbrennungsmotor 1 bis zum Winkelgetriebe 14 in einer Draufsicht in einer der möglichen Schaltstellungen der Schaltkupplung 2. Hierbei ist die Schaltkupplung 2 geschlossen. Von dem
Verbrennungsmotor geht eine Welle mit der Drehzahl n3 in Richtung Schaltkupplung 2. Am Eingang 3 der Schaltkupplung 2 ist die kraftmäßige Ankopplung 5 dargestellt, welche in diesem Ausführungsbeispiel schematisch als Getriebe ausgeführt wurde. Die kraftmäßige Ankopplung 5 leitet die Antriebsleistung an die Hydropumpe weiter. Der Hydropumpe 6 nachgeschaltet ist der hydraulische Kraftbypass 13 ersichtlich. Über den hydraulischen Kraftbypass 13 fließt ein Volumenstrom, dessen Richtung durch einen Pfeil dargestellt ist. Die Hydraulikschaltung 15 steuert und verteilt den Volumenstrom und die Flussrichtung. Über die Hydrauliksteuerung 15 fließt der benötigte
Volumenstrom zu den Hydroverstellmotoren 12. Der Volumenstrom setzt sich aus der Fördermenge der Hydraulikpumpe 6 und des als Pumpe arbeitenden Hydromotors 7 zusammen. Die Flußrichtung des Volumenstromes des Hydromotors, der als Pumpe arbeitet, ist ebenfalls durch einen Pfeil dargestellt. Der Hydromotor 7 wird ebenfalls über eine kraftmäßige Ankopplung 5 mit Antriebsleistung versorgt. Der Kraftfluss der
Antriebsleistung erfolgt jedoch über die kraftmäßige Ankopplung 5 an der Welle, welche sich mit der Drehzahl n4 dreht, vom Ausgang 4 der Schaltkupplung 2 aus hin zum Hydromotor 7. Die Welle die sich mit der Drehzahl n4 dreht verläuft zum Winkelgetriebe 14, welches in der Draufsicht dargestellt ist. Von dort aus verläuft der Kraftfluss in die Blattebene hinein zum Antriebspropeller. Im Zustand, in dem die Schaltkupplung geschlossen ist, sind die Drehzahlen n3 und n4 gleich groß.
Figur 3 zeigt den exemplarischen Aufbau mit dem Kraftstrang vom Verbrennungsmotor 1 bis zum Winkelgetriebe 14 in einer Draufsicht in einer der möglichen Schaltstellungen der Schaltkupplung 2. Hierbei ist die Schaltkupplung 2 geöffnet. Von dem
Verbrennungsmotor geht eine Welle mit der Drehzahl n3 in Richtung Schaltkupplung 2. Am Eingang 3 der Schaltkupplung 2 ist die kraftmäßige Ankopplung 5 dargestellt, welche in diesem Ausführungsbeispiel schematisch als Getriebe ausgeführt wurde. Die kraftmäßige Ankopplung 5 leitet die Antriebsleistung an die Hydropumpe weiter. Der Hydropumpe 6 nachgeschaltet ist der hydraulische Kraftbypass 13 ersichtlich. Über den hydraulischen Kraftbypass 13 fließt ein Volumenstrom, dessen Richtung durch einen Pfeil dargestellt ist. Die Hydraulikschaltung 15 steuert und verteilt den Volumenstrom und die Flußrichtung. Über die Hydrauliksteuerung 15 fließt der benötigte
Volumenstrom zu den Hydroverstellmotoren 12 und zum Hydraulikmotor 7. Die
Flußrichtung des Volumenstromes zum Hydromotor ist ebenfalls durch einen Pfeil dargestellt. Der Volumenstrom zum Hydromotor 7 wird im Hydromotor in eine
mechanische Antriebsleitung umgesetzt. Die Antriebsleistung wird über die kraftmäßige Ankopplung 5, die an den Ausgang 4 der Schaltkupplung 2 angreift, an die Welle abgegeben. Der Kraftfluss der Antriebsleistung über den hydraulischen Kraftbypass 13 ruft dort die einstellbare Drehzahl n4 hervor. Die Welle, die sich mit der Drehzahl n4 dreht, verläuft zum Winkelgetriebe 14, welches in der Draufsicht dargestellt ist. Von dort aus verläuft der Kraftfluss in die Blattebene hinein zum Antriebspropeller. Im Zustand, in dem die Schaltkupplung geschlossen ist, ist die Drehzahl n3 größer als die Drehzahl n4.
In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann die Hydropumpe 6 in einer kleineren Baugröße verwendet werden. Dies ist möglich, da die Hydropumpe 6 nur bei sehr geringerer Vortriebsgeschwindigkeit den Volumenstrom für das Verschwenken von Gondelschaft 8 und Propellergondel 9 bewirken muss. Die gleichzeitig von der
Hydropumpe 6 bereitgestellte Antriebsleistung über einen Volumenstrom zum
Hydromotor 7 für den Propellerantrieb ist dabei gering. Bei geringen
Antriebsumdrehungsdrehzahlen des Propellers 11 wird für ein Verschwenken von Gondelschaft 8 und Propellergondel 9 nur ein geringer Volumenstrom benötigt.
Gleichzeitig benötigt der Propeller 11 nur eine geringe Umdrehungsdrehzahl, die vom Hydromotor 7 bereitgestellt wird. Für diesen Anwendungsfall wird die Hydropumpe 6 in einer geringeren Baugröße vorgesehen.
Bei höheren Propellerumdrehungsdrehzahlen des Propellers 11 befindet sich der Aufbau, wie er in einem weiteren Ausführungsbeispiel vorgesehen ist, im
Drehzahlbereich des Verbrennungsmotors 1 größer der Leerlaufdrehzahl. Hierzu kann die in ihrer Baugröße verringerte Hydropumpe 6 nicht mehr den ausreichenden
Volumenstrom für alle Hydroverstellmotoren 12 bereitstellen. Jedoch kann der
Hydromotor 7 auch als Hydropumpe betrieben werden. Dies ist möglich, wenn die Schaltkupplung 2 zwischen Eingang 3 und Ausgang 4 eine kraftmäßige Kopplung hergestellt hat. Die Hydropumpe 6 erhält über die kraftmäßige Ankopplung 5
Antriebsenergie, um einen Volumenstrom hervorzurufen. Der Hydromotor 7 erhält über die kraftmäßige Ankopplung 5 ebenfalls ein Antriebsmoment, um einen Volumenstrom herzustellen. Beide bereitgestellten Volumenströme werden zusammen genutzt, um die Verstellung der Hydroverstellmotoren 12 zu gewährleisten. Somit wird mit einem einfachen hydraulischen Schaltaufbau der Hydromotor 7 für Hydropumpenbetrieb genutzt, insbesondere in Drehzahlbereichen größer der Leerlaufdrehzahl.
In einer Ausführungsform wird die Hydropumpe, die am Eingang 3 der Schaltkupplung 2 angekoppelt ist, bei Förderung eines Volumenstroms über den hydraulischen
Kraftbypass 13 vom Verbrennungsmotor 1 im gesamten Drehzahlbereich von Leerlauf bis Nenndrehzahl angetrieben. Somit kann eine fest eingestellte Fördermenge der Hydropumpe 6 durch Veränderung der Motordrehzahl des Verbrennungsmotors 1 verändert werden. Die Fördermenge, also der Volumenstrom, der über den
hydraulischen Kraftbypass 13 fließt, kann neben der einstellbaren Förderleistung der Hydropumpe 6 auch über ein Variieren der Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 verändert werden. Dies ermöglicht insbesondere eine Vergrößerung des
Volumenstroms über den hydraulischen Kraftbypass 13 der Hydropumpe 6 in
Situationen, wo schnelle Steuer- bzw. Manövrieraktionen am Schiff durchgeführt werden müssen.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Hydropumpe, die am Eingang 3 der
Schaltkupplung 2 angekoppelt ist, eine Verstellpumpe. In einer weiteren Ausführungsform ist die Hydropumpe 6, die am Eingang 3 der
Schaltkupplung 2 angekoppelt, ist keine Verstellpumpe, da durch den Einsatz entsprechender Ventiltechnik zur Ausspeisung überflüssigen Volumenstromes eine Konstantpumpe eingesetzt wird.
In einer Ausführungsform ist der Hydromotor 7, der am Ausgang 4 der Schaltkupplung 2 angekoppelt ist, ein Konstanthydromotor. Sofern ein Konstanthydromotor Verwendung findet, kann dieser z. B. im eingekuppelten, auch„durchgekuppelten Betrieb" genannt, also kraftschlüssigen Betrieb der Schaltkupplung durch die Hydropumpe 6, die am Eingang 3 der Schaltkupplung 2 angekoppelt ist, kompensiert werden oder in
Leerlaufzirkulation geschaltet werden. Im durchgekuppelten Betrieb und bei voller Azimutdrehzahl (Drehzahl der Versteilmotoren 12 zur Verschwenkung des
Ruderpropellers) arbeiten aber beide Hydraulikkomponenten im Pumpenbetrieb.
In einer Ausführungsform ist der Hydromotor 6, der am Ausgang 4 der Schaltkupplung 2 angekoppelt ist, ein Versteilmotor.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform entfallen aufwendige Stufenschaltungen oder Druckregelungen der reibschlüssigen Kupplung, da durch den hydraulischen Kraftbypass 13 Eingang und Ausgang der Schaltkupplung synchronisiert werden.
In einer weiteren Ausführungsform entfällt die Schaltkupplung 2 vollständig, wenn der hydraulische Kraftbypass 13 stattdessen ein Planetengetriebe enthält, welches als Überlagerungsgetriebe mit einem Antrieb durch den Hauptantriebsmotor des
Propellerantriebes und einem weiteren Antrieb durch eine der Hydraulikeinheiten ausgeführt wird. Aber auch im Falle der Verwendung einer reibschlüssigen Kupplung muss diese nur noch statisch, also für die reibschlüssige Übertragung des Momentes ausgelegt sein. Thermisch wird die Kupplung nicht mehr beansprucht.
In einer Ausführungsform muss die Hydropumpe, die am Eingang 3 der Schaltkupplung 2 angekoppelt ist, die Leistung für den hydraulischen Antrieb der Sekundärseite sowie die Leistung zum Antrieb des Azimutantriebes bereitstellen. Damit die Hydropumpe, die am Eingang 3 der Schaltkupplung 2 angekoppelt ist, nicht unnötig groß dimensioniert werden muss, können die je nach Größe des Ruderpropellerantriebes mehrfach vorhandenen Azimutantriebe (Hydromotoren) teilweise weggeschaltet werden. Dies ist möglich, weil im Drehzahlbereich unterhalb der Leerlaufdrehzahl auch der
Azimutantrieb nur einen Bruchteil seiner Auslegungsleistung aufnimmt. Der
Propellerantrieb hat einen ca. kubischen Leistungsverlauf über die Drehzahl und damit nimmt der Propellerstrang bei Leerlaufdrehzahlen, die typischerweise 30 - 40% der Nenndrehzahl betragen, nur rund 10% seiner Leistung auf. Ähnlich verhält es sich mit der Azimutleistung. Dementsprechend können bei einer Ausführungsform eines Ruderpropellerantriebes mit 2-5 Azimutantrieben alle bis auf einen weggeschaltet werden.

Claims

Ansprüche
1. Schiffsantrieb mit einem Kraftstrang der mindestens aus einem
Verbrennungsmotor, einer Schaltkupplung, einem Umlenkgetriebe und einem Antriebspropeller besteht, wobei der Propeller an der Abtriebswelle des Umlenkgetriebes einer schwenkbaren Gondel unterhalb des Schiffsbodens befestigt ist und die Gondel sich um 360 Grad verschwenken lässt, wobei die Verschwenkung durch mindestens einen Hydroverstellmotor erfolgt und sich innerhalb des Schiffskörpers befindet, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zur Schaltkupplung ein hydraulischer Kraftbypass im
Kraftstrang existiert, der mit einer Hydropumpe und mit einem Hydromotor die Schaltkupplung in ihrem ausgekuppelten Zustand überbrückt, wobei die Hydropumpe und / oder der Hydromotor verstellbar ist bzw. sind.
2. Schiffsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftfluss des Schiffsantriebes wahlweise über die Schaltkupplung oder den hydraulischen Kraftbypass erfolgt.
3. Schiffsantrieb nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass nach dem Öffnen der Schaltkupplung der Kraftfluss über den hydraulischen Kraftbypass läuft.
4. Schiffsantrieb nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Öffnen der Schaltkupplung bei niedrigen Drehzahlen, insbesondere unterhalb der Leerlaufdrehzahl des
Verbrennungsmotors, erfolgt.
5. Schiffsantrieb nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Hydropumpe die hydraulische Leistung für den Hydroverstellmotor zur Antriebsverschwenkung liefert.
6. Schiffsantrieb nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydropumpe gemeinsam mit dem dann als Pumpe arbeitenden Hydromotor bei Kraftfluss über die Schaltkupplung die hydraulische Leistung für den Hydroverstellmotor zur Antriebsverschwenkung liefern.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111089715A (zh) * 2020-01-10 2020-05-01 河海大学 一种桥梁拉索索力检测装置及检测方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112061360A (zh) * 2020-09-08 2020-12-11 浙江大学 一种舵桨推进系统及船舶
CN112061359A (zh) * 2020-09-08 2020-12-11 浙江大学 一种舵桨推进系统及船舶
CN115092374B (zh) * 2022-06-28 2024-01-19 北京航空航天大学 一种泵喷式水下矢量推进器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2501391A1 (de) * 1975-01-15 1976-07-22 Niigata Eng Co Doppelschrauben-z antrieb fuer einen schlepper
US4175511A (en) * 1976-12-08 1979-11-27 Schottel-Werft Josef Becker Gmbh & Co. Kg Tugboat or the like
EP0159144A1 (de) * 1984-02-27 1985-10-23 Niigata Engineering Co., Ltd. Azimutalpropeller für Schiffe
NL1019616C1 (nl) * 2001-12-19 2003-06-20 Kemper En Van Twist Diesel B V Inrichting voor een lage snelheid voortstuwingsinstallatie alsmede werkwijze voor het installeren ervan.

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE7310806U (de) * 1973-08-30 Schottel Werft Becker J Kg Ruderpropeller
DE1099887B (de) * 1957-09-06 1961-02-16 Renk Ag Zahnraeder Regelbarer Schiffsantrieb
US3452703A (en) * 1966-12-07 1969-07-01 Schottel Werft Transmission for propulsion systems of watercraft
US3962985A (en) * 1975-01-20 1976-06-15 Niigata Engineering Co., Ltd. Twin-shaft type propulsion arrangement for a tug boat
DE2913375C2 (de) * 1979-03-30 1981-03-26 Mannesmann AG, 40213 Düsseldorf Von Marschfahrt auf Langsamfahrt umschaltbares Schiffsgetriebe
WO1984003871A1 (en) * 1983-03-30 1984-10-11 Niigata Engineering Co Ltd Turning controller for z-type propulsion device
JP2002002594A (ja) * 2000-06-23 2002-01-09 Yanmar Diesel Engine Co Ltd 舶用油圧式動力伝達装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2501391A1 (de) * 1975-01-15 1976-07-22 Niigata Eng Co Doppelschrauben-z antrieb fuer einen schlepper
US4175511A (en) * 1976-12-08 1979-11-27 Schottel-Werft Josef Becker Gmbh & Co. Kg Tugboat or the like
EP0159144A1 (de) * 1984-02-27 1985-10-23 Niigata Engineering Co., Ltd. Azimutalpropeller für Schiffe
NL1019616C1 (nl) * 2001-12-19 2003-06-20 Kemper En Van Twist Diesel B V Inrichting voor een lage snelheid voortstuwingsinstallatie alsmede werkwijze voor het installeren ervan.

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DATABASE WPI Week 200365, Derwent World Patents Index; AN 2003-686293, XP002679608 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111089715A (zh) * 2020-01-10 2020-05-01 河海大学 一种桥梁拉索索力检测装置及检测方法

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