EP1099624B1 - Schiffsantrieb mit einem Einmotoren-Getriebe - Google Patents

Schiffsantrieb mit einem Einmotoren-Getriebe Download PDF

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EP1099624B1
EP1099624B1 EP00123782A EP00123782A EP1099624B1 EP 1099624 B1 EP1099624 B1 EP 1099624B1 EP 00123782 A EP00123782 A EP 00123782A EP 00123782 A EP00123782 A EP 00123782A EP 1099624 B1 EP1099624 B1 EP 1099624B1
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transmission
drive
propeller
gearbox
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Wilhelm Dr. Schäfer
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A Friedrich Flender AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/30—Mounting of propulsion plant or unit, e.g. for anti-vibration purposes
    • B63H21/305—Mounting of propulsion plant or unit, e.g. for anti-vibration purposes with passive vibration damping
    • 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
    • B63H23/06—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with mechanical gearing for transmitting drive from a single propulsion power unit

Definitions

  • the invention relates to a ship drive with a Single-motor gearbox with vertical or horizontal axis offset with the features of the preamble of claim 1.
  • Single-motor gearboxes for ship propulsion systems are usually rigid connected to the gearbox foundation of the ship.
  • The is preferably also used as a drive diesel engine rigidly connected to the ship's foundation.
  • the gearbox has one built-in thrust bearing to accommodate the propeller thrust, which is securely connected to the corresponding connecting elements Ship foundation is transferred.
  • the propeller thrust leads to a tipping moment, which, however, is the case with rigid gearbox installation no negative impact on the built-in gear Thrust bearing and the meshing of the gear wheels has there the gearbox with dowel screws fixed to the ship's foundation connected and possibly stopper to the Foundation claw ends are set.
  • For single-motor gearboxes in vertically offset design is a small distance between given the claws, which is the difference from Restoring torque resulting from input to output torque to be taken into account when designing the fitting screws is.
  • DE 39 04 141 A1 describes a ship propulsion system with a Drive engine and two transmissions known to be coaxial are arranged to each other, so that between the output shaft the drive machine, the drive shaft of the transmission and the Propeller shaft there is no axis offset.
  • the prime mover is coaxially attached to the housing of a gear, and the housing of this gearbox is connected to the flange Housing of the other gearbox rigid to a drive unit connected.
  • This consists of a drive machine and gearbox
  • the drive unit is mounted elastically on the ship's foundation. The elastic elements used for this are outside the Axis of the propeller shaft arranged.
  • US-A-4 678 439 describes a marine propulsion system at which only the drive motor is set up on elastic elements is. Together with the non-elastic gearbox the drive motor is arranged in a module that via Vibration elements are suspended in the hull.
  • the invention has for its object the generic Train ship propulsion so that with suitable elastic Storage the structure-borne noise emission can be significantly reduced can, with the gear foundation and the ship's foundation can be designed less complex.
  • the marine propulsion system has a single engine, the is preferably a diesel engine 1.
  • the output shaft 8 of the Diesel engine 1 is via a clutch 3 for the supply and Switch off the diesel engine 1 with the drive shaft as Single-engine gearbox 2 rigidly connected.
  • the clutch 3 can be inside or outside the transmission 2 be arranged.
  • the output shaft of the transmission 2 is with a Propeller shaft line 7 coupled.
  • the propeller shaft line 7 is positioned by support bearing 4 on the ship's foundation 6 are supported.
  • At the end facing away from the transmission 2 the propeller shaft line 7 a propeller 5.
  • a thrust bearing is built into gear 2, whereby the propeller thrust is derived into the ship's foundation 6 becomes.
  • the connected to the output shaft 8 of the diesel engine 1 Drive shaft of the transmission 2 is in the vertical direction offset to the axis coupled to the propeller shaft line 7 Output shaft of the transmission 2 arranged.
  • the waves mentioned can also be offset in the horizontal direction his.
  • the diesel engine 1 is separate and separate from the transmission 2 via elastic supports 9 on the ship's foundation 6 supported.
  • the gear 2 is also elastic on the ship's foundation 6 supported.
  • the gear 2 is also elastic on the ship's foundation 6 supported.
  • foot pads 11 attached to both sides. These claws 11 are located at the center of the propeller shaft line.
  • the foot pads 11 are no longer closed on the underside edit and there are no holes in the Ship foundation 6 engaging dowel screws, which at a rigid installation of the gear 2 are necessary.
  • hoisted claws 11 are several from the side Drilled holes, in each of which a bolt 12 is inserted is.
  • Each bolt 12 carries an elastic element 13, the part an elastic bearing 24.
  • the elastic mounting 24 is shown in FIG. 5 and consists essentially of the elastic element 13, which in the side wall of a bearing block 14 is integrated.
  • the elastic element 13 is designed as a rubber sleeve spring, the is vulcanized into a steel bushing 21.
  • the rubber sleeve spring concentrically surrounds the bolt 12.
  • elastic ring elements 20 preferably made of hard rubber, between the claw 11 and..dem Bearing block 14 and between the disc 22 and the bearing block 14 arranged. Ensure the elastic ring elements 20 together with the elastic elements 13 the Structure-borne noise reduction from gearbox 2 to bracket 14.
  • the bearing block 14 is rigid with a via a bracket 15 Ship foundation 6 connected.
  • the propeller thrust Fp takeover bolts 12 are at the level of the transmission output shaft, equal to the propeller shaft line 7, arranged to a Avoid overturning moment of gear 2.
  • This elastic bearing 24 includes in addition to the elastic elements 13 two more of the same type elastic elements 19. These further elastic elements 19 are arranged offset by 90 ° to the elastic elements 13, to better absorb the restoring torque and the weight can.
  • Each of the other elastic elements 19 is made also from a rubber sleeve spring, which in an additional Side wall 17 is integrated.
  • the additional side wall 17 is with the side wall of the elastic elements 13 receiving the Bearing bracket 14 and connected to the bracket 15 via this.
  • the further elastic elements 19 enclose concentrically one pin 18 each.
  • the pins 18 are angled Footrest used on the housing of the transmission 2 is attached.
  • the solution comprising the further elastic elements 19 according to 6 and 7 is provided when in particular large gears where high transmission power is also based on high restoring torques and high Weight forces are present.

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Description

Die Erfindung betrifft einen Schiffsantrieb mit einem Einmotoren-Getriebe mit vertikalem oder horizontalen Achsversatz mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.
Einmotorengetriebe für Schiffsantriebe sind üblicherweise starr mit dem Getriebefundament des Schiffes verbunden. Der vorzugsweise als Antrieb dienende Dieselmotor ist ebenfalls starr mit dem Schiffsfundament verbunden. Das Getriebe weist ein eingebautes Drucklager zur Aufnahme des Propellerschubes auf, der sicher über entsprechende Verbindungselemente in das Schiffsfundament übertragen wird. Der Propellerschub führt zu einem Kippmoment, das jedoch bei der starren Getriebeaufstellung keine negative Auswirkung auf das in dem Getriebe eingebaute Drucklager und den Zahneingriff der Getriebezahnräder hat, da das Getriebe mit Paßschrauben fest mit dem Schiffsfundament verbunden und gegebenenfalls noch Stopper an die Fundamentpratzenenden gesetzt sind. Bei Einmotorengetrieben in vertikal achsversetzter Bauart ist ein kleiner Abstand zwischen den Fundamentpratzen gegeben, wodurch das aus der Differenz von Antriebs- zu Abtriebsdrehmoment resultierende Rückstellmoment bei der Auslegung der Paßschrauben zusätzlich zu berücksichtigen ist.
Bei den derzeitigen Fahrgastschiffen, wie Kreuzfahrtschiffen und Fähren, werden die Dieselmotoren elastisch aufgestellt. Darüber hinaus werden insbesondere bei Marineschiffen aus Gründen der hohen Anforderungen an niedrigen Körperschall wegen der möglichen SONAR-Erfassung dieser Schiffe auch die Getriebe elastisch aufgestellt. Der Antrieb und das Getriebe werden dann zum Beispiel auf einer gemeinsamen Plattform aufgestellt, die in der Form elastisch gelagert ist, daß die elastischen Elemente unter der Plattform angeordnet sind. Hierbei ist dann ein separat aufgestelltes Drucklager außerhalb des Getriebes erforderlich, das starr mit dem Schiffsfundament verbunden ist, um den Propellerschub sicher in das Schiffsfundament einzuleiten. Bei größerer elastischer Nachgiebigkeit der elastischen Elemente muß dann sogar eine verlagerungsfähige Kupplung zwischen Getriebe und Drucklager angeordnet worden. Diese verlagerungsfähige Kupplung muß dann nicht nur das Drehmoment zum Propeller übertragen,sondern auch außerdem körperschalldämmende Eigenschaften haben.
Die Ausführung solchermaßen ausgebildeter Schiffsantriebe weist jedoch den Nachteil auf, daß Dieselmotor und Getriebe zur Reduzierung der Körperschallabstrahlung zwar elastisch gelagert sind, aber diese elastischen Lagerungen nicht optimal an die von dem Dieselmotor und dem Getriebe ausgehenden Frequenzen angepaßt werden können.
Aus der DE 39 04 141 A1 ist ein Schiffsantrieb mit einer Antriebsmaschine und zwei Getrieben bekannt, die koaxial zueinander angeordnet sind, so dass zwischen der Abtriebswelle der Antriebsmaschine, der Antriebswelle des Getriebes und der Propellerwelle kein Achsversatz besteht. Die Antriebsmaschine ist an dem Gehäuse des einen Getriebes koaxial befestigt, und das Gehäuse dieses Getriebes ist über einen Flansch mit dem Gehäuse des anderen Getriebes starr zu einer Antriebseinheit verbunden. Diese aus Antriebsmaschine und Getriebe bestehende Antriebseinheit ist elastisch auf dem Schiffsfundament gelagert. Die dazu verwendeten elastischen Elemente sind außerhalb der Achse der Propellerwelle angeordnet.
Bei einem aus der DE 35 16 903 A1 bekannten Schiffsantrieb ist das Getriebe nicht starr, sondern über eine gelenkige Verbindung mit dem Schiffsmotor verbunden. Die mit dem Getriebe gekoppelte Abtriebswelle des Antriebsmotors ist achsversetzt zu der mit der Propellerwelle gekoppelten Abtriebswelle des Getriebes angeordnet. Lediglich das Getriebe ist über elastische Dämpfungselemente auf dem Fundament gelagert.
In der US-A-4 678 439 ist ein Schiffsantrieb beschrieben, bei dem nur der Antriebsmotor auf elastische Elemente aufgestellt ist. Zusammen mit dem nicht elastisch aufgestellten Getriebe ist der Ahtriebsmotor in einem Modul angeordnet, das über Schwingungselemente in dem Schiffsrumpf aufgehängt ist.
Aus der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 199 32 873.3 ist ein Schiffsantrieb mit einem Zweimotoren-Sammelgetriebe bekannt, bei dem die beiden Antriebe getrennt von dem Getriebe elastisch auf dem Schiffsfundament gelagert sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Schiffsantrieb so auszubilden, daß mit geeigneter elastischer Lagerung die Körperschallabstrahlung wesentlich reduziert werden kann, wobei das Getriebefundament und das Schiffsfundament weniger aufwendig gestaltet werden kann.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Schiffsantrieb erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Als besonders vorteilhaft hat bei dem erfindungsgemäßen Schiffsantrieb zu gelten, daß durch die Anordnung der elastischen Elemente in der Höhe der Propellerwellenmittellinie kein schädliches Kippmoment auf das Drucklager und den Zahneingriff wirken kann. Weiterhin können die separaten elastischen Lagerungen von Motor und Getriebe an die unterschiedlichen Frequenzabstrahlungen angepaßt und damit optimiert werden. Das Getriebe bleibt prinzipiell auf den beiden Fundamentpratzen gelagert, die jedoch nach oben zur Propellerwellenmitte hin angeordnet werden und in die die elastischen Elemente eingebaut werden.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1
die Seitenansicht eines Schiffsantriebes,
Fig. 2
die Draufsicht zu Fig. 1,
Fig. 3
die Einzelheit Z nach Fig. 1
Fig. 4
die Seitenansicht zu Fig.3
Fig. 5
die Einzelheit Y nach Fig. 4
Fig. 6
die Einzelheit Z nach Fig. 1 gemäß einer anderen Ausführungsform und
Fig. 7
die Seitenansicht zu Fig.6.
Der Schiffsantrieb weist einen einzigen Motor auf, der vorzugsweise ein Dieselmotor 1 ist. Die Abtriebswelle 8 des Dieselmotors 1 ist über eine Schaltkupplung 3 zum Zu- und Abschalten des Dieselmotors 1 mit der Antriebswelle eines als Einmotorengetriebes ausgebildeten Getriebes 2 starr verbunden. Die Schaltkupplung 3 kann innerhalb oder außerhalb des Getriebes 2 angeordnet sein.
Die Abtriebswelle des Getriebes 2 ist mit einer Propellerwellenleitung 7 gekoppelt. Die Propellerwellenleitung 7 ist durch Traglager 4 positioniert, die auf dem Schiffsfundament 6 abgestützt sind. An dem dem Getriebe 2 abgewandten Ende trägt die Propellerwellenleitung 7 einen Propeller 5. Zur Aufnahme des Propellerschubes ist in das Getriebe 2 ein Drucklager eingebaut, wodurch der Propellerschub in das Schiffsfundament 6 abgeleitet wird.
Die mit der Abtriebswelle 8 des Dieselmotors 1 verbundene Antriebswelle des Getriebes 2 ist in vertikaler Richtung achsversetzt zu der mit der Propellerwellenleitung 7 gekoppelten Abtriebswelle des Getriebes 2 angeordnet. Die genannte Wellen können auch in horizontaler Richtung achsversetzt angeordnet sein.
Der Dieselmotor 1 ist für sich und getrennt von dem Getriebe 2 über elastische Auflager 9 auf dem Schiffsfundament 6 abgestützt.
Das Getriebe 2 ist ebenfalls elastisch auf dem Schiffsfundament 6 abgestützt. Zu diesem Zweck sind an dem Gehäuse des Getriebes 2 zu beiden Seiten Fußpratzen 11 befestigt. Diese Fußpratzen 11 befinden sich in der Höhe der Mitte der Propellenwellenleitung. Die Fußpratzen 11 sind an der Unterseite nicht mehr zu bearbeiten und es entfallen die Löcher für die in das Schiffsfundament 6 eingreifenden Paßschrauben, die bei einer starren Aufstellung des Getriebes 2 notwendig sind. In diese hochgezogenen Fußpratzen 11 sind von der Seite her mehrere Bohrungen eingebracht, in die jeweils ein Bolzen 12 eingesetzt ist. Jeder Bolzen 12 trägt ein elastisches Element 13, das Teil einer elastischen Lagerung 24 ist.
Die elastische Lagerung 24 ist in der Fig. 5 näher gezeigt und besteht im wesentlichen aus dem elastischen Element 13, das in die Seitenwand eines Lagerbockes 14 integriert ist. Das elastische Element 13 ist als Gummihülsenfeder ausgebildet, die in eine Stahlbuchse 21 einvulkanisiert ist. Die Gummihülsenfeder umschließt konzentrisch den Bolzen 12.
Durch eine in den Bolzen 12 eingreifende Schraube 23 und eine Scheibe 22 wird das elastische Element 13 auf dem Bolzen 12 axial fixiert. Außerdem sind elastische Ringelemente 20, vorzugsweise aus Hartgummi, zwischen der Fußpratze 11 und..dem Lagerbock 14 sowie zwischen der Scheibe 22 und dem Lagerbock 14 angeordnet. Die elastischen Ringelemente 20 gewährleisten gemeinsam mit den elastischen Elementen 13 die Körperschallreduzierung vom Getriebe 2 zum Lagerbock 14.
Der Lagerbock 14 ist über einen Aufnahmebock 15 starr mit dem Schiffsfundament 6 verbunden. Die den Propellerschub Fp übernehmenden Bolzen 12 sind in Höhe der Getriebeabtriebswelle, gleich der Propellerwellenleitung 7, angeordnet, um ein Kippmoment des Getriebes 2 zu vermeiden.
In den Fig. 6 und 7 ist eine Variante der elastischen Lagerung 24 gezeigt. Diese elastische Lagerung 24 umfaßt zusätzlich zu den elastischen Elementen 13 zwei weitere gleichartige elastische Elemente 19. Diese weiteren elastischen Elemente 19 sind um 90° versetzt zu den elastischen Elementen 13 angeordnet, um das Rückstellmoment und das Gewicht besser aufnehmen zu können. Jedes der weiteren elastischen Elemente 19 besteht ebenfalls aus einer Gummihülsenfeder, die in eine zusätzliche Seitenwand 17 integriert ist. Die zusätzliche Seitenwand 17 ist mit der die elastischen Elemente 13 aufnehmenden Seitenwand des Lagerbockes 14 und über diese mit dem Aufnahmebock 15 verbunden. Die weiteren elastischen Elemente 19 umschließen konzentrisch jeweils einen Bolzen 18. Die Bolzen 18 sind in eine gewinkelte Fußpratze eingesetzt, die an dem Gehäuse des Getriebes 2 befestigt ist.
Die die weiteren elastischen Elemente 19 umfassende Lösung gemäß den Fig. 6 und 7 wird dann vorgesehen, wenn insbesondere bei großen Getrieben, bei denen eine hohe Übertragungsleistung zugrunde liegt, auch hohe Rückstellmomente und hohe Gewichtskräfte vorliegen. In diesem Fall übertragen die elastischen Elemente 13 nur den Propellerschub Fp, während die weiteren elastischen Elemente 19 das Rückstellmoment aus der Differenz von Antriebsmoment und Abtriebsmoment aufzunehmen haben. Aufgrund der zueinander um 90° verdrehten Anordnung der elastischen Elemente 13 und 19 wird somit eine Überschneidung der jeweiligen Aufgabenstellung dieser Elemente 13, 19 vermieden und eine saubere Trennung in der Aufgabenstellung der Übernahme des Propellerschubes einerseits sowie des Drehmomentes und der Gewichtskraft andererseits geschaffen.
Bei dem beschriebenen Schiffsantrieb entfallen im Vergleich mit einer starren Aufstellung von Dieselmotor 1 und des Getriebe 2 komplett die entsprechenden zeitaufwendigen und somit auch teuren Bearbeitungen der Getriebefußleiste und des Schiffsfundaments sowie das kostspielige Auftreiben der Bohrungen bei Getriebe 2 und Schiffsfundament 6 zur Aufnahme der Paßbolzen. Weiterhin ist ein wichtiger Körperschalleffekt insofern eliminiert, als der Dieselmotor 1 separat elastisch aufgestellt und die Ausführung der elastischen Aufstellung auf die Frequenzlage des Dieselmotors 1 abstimmbar ist. Das Getriebe 2 ist ebenfalls separat elastisch aufgestellt, so daß die Ausführung der elastischen Aufstellung auf die Frequenzlage des Getriebes 2 mit den wesentlich höheren Frequenzen im Vergleich zum Dieselmotor 1 einstellbar ist. Aufgrund der jeweils separaten elastischen Lagerung des Dieselmotors 1 und des Getriebes 2 mit der möglichen Abstimmung der elastischen Aufstellung auf die Frequenzlage des Dieselmotors 1 und des Getriebes 2 ergibt sich eine akustische Entkopplung und die Möglichkeit einer Feinabstimmung, die nunmehr gegenüber früheren konstruktiven Ausführungen von Schiffsantrieben mit Einmotorengetrieben in vorteilhafter Weise erreicht werden kann.

Claims (4)

  1. Schiffsantrieb mit einem Einmotoren-Getriebe mit vertikalem oder horizontalem Achsversatz zum Antreiben einer mit einem Propeller (5) versehenen Propellerwellenleitung (7), die durch Traglager (4) positioniert ist, wobei das Getriebe (2) starr mit dem Antrieb (1) verbunden ist, ein eingebautes Drucklager zur Aufnahme und Übertragung des vom Propeller (5) über die Propellerwellenleitung (7) ausgeübten Schubes aufweist und mit einer Schaltkupplung (3) zum Zu- oder Abschalten des Antriebes (1) verbunden ist, wobei das Getriebe (2) über elastische Elemente (13) enthaltende Lagerungen (24) elastisch auf dem Schiffsfundament (6) gelagert ist und wobei die elastischen Elemente (13) in einem mit dem Schiffsfundament (6) fest verbundenen separaten Lagerbock (14) integriert und mit an dem Getriebe (2) seitlich ausgebildeten Fußpratzen (11) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (1) separat von dem Getriebe (2) über elastische Auflager (9) elastisch auf dem Schiffsfundament (6) gelagert ist und daß die dem Getriebe (2) zugeordneten elastischen Elemente (13) in der Höhe der Propellerwellenleitung (7) angeordnet sind.
  2. Schiffsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beiderseits des Getriebes (2) jeweils eine Fußpratze (11) angeordnet ist.
  3. Schiffsantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der elastischen Lagerung (24) um 90° gedreht zu den elastischen Elementen (13) weitere elastischen Elemente (19) vorgesehen sind, die als drehmomentabstützende und gewichtsaufnehmende Auflager ausgebildet sind.
  4. Schiffsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Aufstellung von Antrieb (1) und Getriebe (2) jeweils für sich separat akustisch hinsichtlich hervorgerufener Körperschalleffekte wahlweise feinabgestimmt ist.
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