SHIPS PROPULSION UNIT

Abstract: 1. A ship's drive system, consisting of a drive motor (11, 17) controllable in the direction of rotation and controllable reduction gearing (2, 14, 15) having various reduction ratios for each of the two selectably connectable directions of rotation.

Description: Schiffsgetriebe mit Umsteuerung Die Erfincuna betrifft ein Schiffsgetriebe mit Umsteuerung, bei dem ein Zahnraduntersetzungsgetriebe, zwei wahlweise schaltbare Kupplungen zur Übertragung des Drehmoments der Antriebsmaschine auf das Zahnraduntersetzungsgetriebe und ein .Umkehrgetriebe zwischen -den# ZaIinraduntersetzungsgetriebe und einer der beiden Kupplungen vorgesehen sind, deren Prima#r- teile mittels einer das Getrieberitzel durchgreifenden Welle miteinander sowie mit der Antriebsmaschine verbunden sind. Bei einer bekannten Anordnung (DE-P.S 1 245 790) treibt eine stets in gleicher Richtung umlaufende Eingangswelle über ein Umlaufrädergetriebe in Verbindung mit Bremsvorrichtungen zum wahlweisen Abbremsen unterschiedlicher Elemente des Umlaufrädergetriebes eine Abtriebswelle, wobei hydraulische Kupplungen zur Kupplung der nicht gebremsten Elemente des Umlaufrädergetriebes mit der Antriebswelle bestimmt sind. Dabei bildet oder trägt die Abtriebswelle das Ritzel eines mechanischen Untersetzungsgetriebes, dessen Drehrichtung somit über die Kupplungen und Bremsen umkehrbar ist. Ein solches Getriebe dient zur Umkehr der Propellerdrehrichtung bei nicht umsteuerbaren Antriebsmaschinen in Schiffsantrieben, wobei die hydraulischen Kupplungen während des Umsteuervorganges als hydraulische Bremsen zur Vernichtung der kinetischen Energie sich drehender teile wirken. Ein Umlaufräder- getriebe ist für stossartige Belastungen nicht geeignet und kann bei extrem hohen Antriebsleistungen nicht eingesetzt werden. Die bekannte Anordnung ist in Verbindung mit den beiden hydraulischen Kupplungen und den beiden Bremsen für die beiden Drehrichtungen der Abtriebswelle teuer in der Herstellung. Obgleich die konstruktive Ausbildung der hydraulischen Kuppiungen nicht erläutert wird, sind hydrodynamische Kupplungen nach den Föttinger-Prinzip bei Antriebsanlagen für Schiffe allgemein bekannt. Mechanische Getriebe werden entsprechend der Antriebsleistung entweder mit einfacher Schrägverzahnung oder mit einer Doppelschrägverzahnung (Pfeilverzahnung) ausgeführt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schiffsgetriebe mit Umsteuerung in der Weise auszubilden, dass die Mittel zur Umsteuerung gleichzeitig zur Wandlung des Drehmoments nutzbar sind und dass das Getriebe zur Übertragung grosser Drehmomente bei gegebenenfalls stossartiger Belastung geeignet ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss im wesentlichen dadurch gelöst, dass ein Zahnradpaar (Vorgelege) das Umkehrgetriebe bildet, dessen Ritzel koaxial zum Ritzel des Untersetzungsgetriebes im Getriebegehäuse angeordnet ist und dass die bei- den Kupplungen einander gegenüberliegend seitlich am Getriebegehäuse angeordnet sind. Ein Schiffsgetriebe mit diesen wesentlichen Ausbildungsmerkmalen ist vorteilhaft mit bekannten hydrodynamischen Kupplungen, insbesondere mit Föttinger-Kupplungen ausgerüstet, so dass es als Hochleistungsgetriebe für extrem grosse Drehmomente ausgelegt werden kann und sich wie bekannte Getriebe durch gute Drehschwingungssysteme , durch torsionselastisches Verhalten beim Anfahren, Manöverieren und beim Zuschalten von Motoren in Mehrmotorenanlagen, durch biegeelastische Kompensation eventueller Radial- und Winkel versetzungen zwischen Antriebsmotor und Zahnraduntersetzungsgetriebe sowie durch andere anerkannte Vorteile hydrodynamischer Zwischenglieder auszeichnet. In Ergänzung dieser Vorteile wird durch die Erfindung erreicht, dass auch ein Schiffsgetriebe grosser Leistung ein kraftschlüssiges Umsteuermanöver ermöglicht, wobei der Umsteuervorgang aufgrund der Ergebnisse von Probefahrtsversuchen optimal eingestellt werden kann. Das ein Vorgelege bildende Zahnradpaar gestattet eine technische Getriebeauslegung, bei der die Abtriebswelle eine geringere Drehzahl ausführt und mit einem wesentlich erhöhten Drehmoment beaufschlagt werden kann Diese vorteilhafte Wirkung wird nach einem besonderen Erfindungsgedanken für Schiffe in schwierigen Fahrtgebieten nutzbar gemacht, und zwar vor allem in Verbindung mit in der Drehrichtung umsteuerbaren Antriebsmotoren. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet für Schiffsgetriebe gemäss der Erfindung stellen Schiffe für die Fahrt in arktischen Gewässern dar, wobei diese Schiffe zusätzlich zu dem Getriebe mit Umsteuergetriebe einen oder mehrere in der Drehrichtung umsteuerbare Antriebsmaschinen erhalten. Die der Riickwärtsfahrt des Schiffes zugeordnete eropellerwellendrehrichtung kann aufgrund der erfi ndungs- gemässen Ausbildung entweder durch Umsteuerung der Antriebsmotoren oder durch das Einschalten des Umkehrgetriebes erreicht werden. Die Einschaltung des Umkehrgetriebes erfolgt durch Entleeren der für Vorausfahrt gefüllten hydrodynamischen Kupplung und Füllen der für Rückwärtsfahrt bestimmten Kupplung, so dass das Umsteuermanöver für die Propellerwellendrehrichtung bei gleichbleibender Drehrichtung der Antriebsmotoren erreicht wird. Die Vorteile einer schnellen Umsteuerung mittels Oberlappung des Füll- und Entleerungsvorgangessowie die Schnellentleereinrichtung bleiben erhalten. Wesentlicher Vorteil ist jedoch, dass die Propellerwelle nunmehr nicht nur bei Rückwärtsfahrt über das Umkehrgetriebe mit geringerer Drehzahl und einem höheren Drehmoment beaufschlagt werden kann, sondern dass dies auch in Vorwärtsdrehrichtung über das Umkehrgetriebe durch Umsteuern der Antriebsmotoren erreichbar ist. Andert sich die Drehrichtung der Antriebsmotoren und wird gleichzeitig das Umkehrgetriebe zugeschaltet, bleibt die Propellerwellendrehrichtung erhalten. Bei Fahrten in schwerem Eis ermöglicht dies sowohl bei Rückwärtsfahrt als auch bei Vorausfahrt ein hohes Drehmoment in der Propellerwelle bei reduzierter Drehzahl. Ein durch Eis blockierter Propeller kann dadurch besser mit hohem Drehmoment und kleiner Drehzahl oder umgekehrt in beiden Drehrichtungen manöveriert werden, so dass sich rur die Eisfahrt oder auch #ur andere schwierige Fahrtbedingungen erhebliche Verbesserungen gegenüber bisherigen Antrieben ergeben. Zur näheren Erläuterung der wesentlichen Erfindungsmerkmale und besonderer Einzelheiten sind auf der Zeichnung mehrere Ausführungsbeispiele stark schematisiert jeweils in Draufsicht und mit Seitenansicht des Zahnraduntersetzungsgetriebes dargestellt. Es zeigen: Figur 1 ein Schiffsgetriebe mit einfacher Schrägverzahnung sowie mit einem Umsteuergetriebe Figur 2 ein Schiffsgetriebe mit Doppelschräg verzahnung sowie mit einem Umsteuer getriebe Figur 3 ein Schiffsgetriebe mit einfacher Schrag verzahnung sowie mit Umsteuergetriebe und mit Oberbrückungskupplung Figur 4 ein Schiffsgetriebe mit Doppelschräg verzahnung sowie mit einem Umsteuer getriebe und einer Oberbrückungskupplung Bei den Ausführungsbeispielen ist einem gemeinsamen Getriebegehäuse 1 ein mechanisches Untersetzungsgetriebe aus einem Getrieberitzel 2 und einem grossen Getrieberad 3 gelagert, wobei letzteres auf der Abtriebswelle sitzt, die mit der Pro pellerwelle fest verbunden ist. Koaxial zu dem Getrieberitzel 2 sind an zwei sich gegenüberliegenden Seiten des Getriebegehäuses 1 in Gehäuseteilen 4 und 5 hydrodynamische Kupplungen 6 und 7, insbesondere Fbttinger-Kupplungen angeordnet. Die Primärteile 8 und 9 sind durch eine Welle 10 fest miteinander und mit der Kurbelwelleje eines Antriebsmotors 11 verbunden. Das Sekundärteil 12 der Kupplung 7 ist mit dem Getrieberitzel 2 fest verbunden, welches hohl gebohrt ist und von der Welle 10 durchgriffen wird. Das Primärteil 13 der anderen Kupplung 6 ist mit dem Umkehrritzel 14 eines Zahnradpaares verbunden, welches ein Umkehrvorgelege bildet und dessen Umkehrrad 15 zweiteilig ausgebildet ist, so dass der eine Teil 16 ein Umkehrritzel für das grosse Getrieberad 3 bildet. Das Umkehrritzel 14 des Vorgeleges ist ebenfalls hohl gebohrt und wird von der Welle 10 durchgriffen.Bei derWorwärts- fahrt treibt der Antriebsmotor 11 über die Welle 10 bei gefüllter Kupplung 7 über deren Sekundärteil 12 das Ritzel 2 des Zahnraduntersetzungsgetriebes an, so dass dessen Grossrad 3 die Propellerwelle in Vorwärtsdrehung versetzt. Zur Umsteuerung der Propeilerwellendrehrichtung wird bei gleichbleibender Drehrichtung des Antriebsmotors 11 die Kupplung 6 gefüllt und die Kupplung 7 entleert, so dass nunmehr das Sekundärteil 13 der Kupplung 6 das Umkehrritzel 14 antreibt und über das Umkehrrad 15 mit dem Umkehrritzel 15 für das Zahnradübersetzungsgetriebe eine Anderung der Drehrichtung des grossen Getrieberades 3 und damit der Propellerwelle erfolgt. Die-nicht belasteten Kupplungsteile laufen jeweils mit. Bei Mehrmotorenanlagen erfolgt beispielsweise eine spiegelbildliche Anordnung zweier Antriebsritzel 2 und Umkehrvoraelege 14, 15, 16 mit Kupplungen 6 und 7 für einen zweiten Antriebsmotor 17; angeordnet in einem gemeinsamen Getriebegehäuse ein, wie es übereinstimmend in allen Ausführungsbeispielen dargestellt ist. Aus den schematisch skizzierten Anordnungen wird deutlich, dass die Welle 10 auch an den dem Motor 11 abgewandten Ende - in der Zeichnung unten - mit einem weiteren Antriebsmotor gekuppelt werden kann, so dass ein in der beschriebenen Weise ausgebildetes Getriebe nicht nur für Einmotor- oder Zweimotorenanlagen, sondern auch für Dreimotoren- oder Viermotorenanlagen ausgeführt werden kann. Ausserdem ist zu den Aus,ührungsbeispielen in den einzelnen Zeichnungsfiguren schematisch angedeu tet, dass die Kupplungen 6 und 7 jeweils in eigenen Gehäusen 4 und 5 untergebracht sind, welche mit dem Getriebegehäuse 1 verschraubt oder in anderer Weise fest verbunden sind. Dadurch ergibt sich eine vorteilhafte Möglichkeit zur Anordnung der Lager. In der einfachsten Auslegung nach der Figur 1 sind die Zahnräder mit einer einfachen Schrägverzahnung versehen, so dass Ausgleichselemente für Axialbewegungen zwischen dem Zahnradpaar des Vorgeleges und den Zahnrädern dee Umsetzungsgetriebes nicht erforderlich sind. Das Ausführungsbeispiel in Figur 2 entspricht im wesentlichen Teilen der Anordnung nach Figur 1, jedoch ist die Verzahnung als Doppelschrägverzahnung (Pfeilverzahnung) ausgeführt, wie es insbesondere bei Getrieben für hohe Leistungen üblich ist. Um in diesem Falle einen axialen Ausgleich zwischen dem Umkehrrad 15 und dem als Umkehrritzel 16 #ur das Zahnradübersetzungsgetriebe wirkenden Teil zu ermöglichen, sind diese beiden Zahnradteile 15 und 16 ebenfalls in einer Quillshaft-Ausbildung miteinander verbunden, wobei die Welle des Teiles 15 das hohl gebohrte Teil 16 durchgreift und mit diesem auf der dem Teil 15 gegenüberliegenden Seite durch ein axi al elastisches Glied, zum Beispiel durch eine Klauenkupplung 18, verbunden. In der Figur 3 ist eine dem Beispiel in Figur 1 entsprechende Anordnung dargestellt, wobei die Kupplung 7 gemäss Figur 1 durch eine mechanische Schaltkupplung 19 ersetzt ist, welche gegebenenfalls ein torsionselastisches Einbauteil zur Dämpfung von Torsionsschwingungen aufweisen kann. Die Anordnung einer solchen schlupffrei arbeitenden Kupplung ist empfehlenswert, wenn neben Fahrten in schwierigen Gewässern längere Fahrten im freien Wasser durchgeführt werden. Das Beispiel in der Figur 4 entspricht im wesentlichen der Anordnung in Firgur 2, wobei doppelschragverzahnte Getrieberäder für hohe Drehmomentübertragungen vorgesehen sind und das Zahnradpaar 14, 15 axialelastisch mittels einer Quillshaft Ausbildung mit axialelastischer Kupplung 18 von dem Zahnraduntersetzungsgetriebe getrennt ist. Die Kupplung 7 entsprechend Figur 2 ist in diesem Falle ebenfalls durch eine mechanische Schaltkupplung 19 ersetzt, die einen schlupffreien Betrieb ermöglicht und gegebenenfalls ein Dämpfungsglied für Drehschwingungen und stossartige Drehbelastungen aufweist. Kupplungen die ser Art gehören ebenfalls zum Stande der Technik und sind an sich nicht Gegenstand der Erfindung.

Claims: Patentansprüche 1. Schiffsgetriebe mit Umsteuerung, bei dem ein Zahnrad untersetzungsgetriebe, zwei wahlweise schaltbare Kupplungen zur Obertragung des Drehmoments der Antriebsmaschine auf das Zahnraduntersetzungsgetriebe und ein Umkehrgetriebe zwischen dem Zahnraduntersetzungsgetriebe und einer der beiden Kupplungen vorgesehen sind, deren Primärteile mittels einer das Getrieberitzel durchgreifenden Welle miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zahnradpaar (14, 15) (Vorgelege) das Umkehrgetriebe bildet, dessen Ritzel (14) koaxial zum Ritzel (2) des Zahnraduntersetzungsgetriebes im Getriebegehäuse (1) angeordnet ist.und dass-die beiden Kupplungen (6, 7) einander gegenüberliegend seitlich am Getriebegehäuse angeordnet sind. 2. Schiffsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Umkehrrad des Vorgeleges radial und axial elastisch mit einem Umkehrritzel des Untersetzungsgetriebes gekuppelt ist. 3. Schiffsgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle des Umkehrrades des Vorgeleges das Umkehr ritzel des Untersetzungsgetriebes durchgreift und mit diesem auf der dem Umkehrrad gegenüberliegenden Seite mit einerradial und axial begrenzt beweglichen Klauenkupplung verbunden ist. 4. Schiffsgetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, dass die das Drehmoment der Antriebsmaschine unmit telbar auf das Ritzel des Untersetzungsgetriebes übertragende Kupplung als eine schlüpffrei arbeitende Schaltkupplung (mechanische Kupplung) ausgebildet ist.

Inventors: SCHNEIDER, HEINZ
Applicants: AKTIEN-GESELLSCHAFT "WESER"
Application year: 1980
Main classification: B63H23
IPC codes: B63H23, F16H3