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Dokumentenidentifikation DE10000667A1 12.07.2001
Titel Kostengünstige, redundante und energiesparende Anlage für die Leistungsübertragung beim Antrieb von Schiffen und sonstigen maritimen Objekten
Anmelder Gallin, Constantin M., Prof.e.Dr. Dipl.-Ing. Dr.h.c., 76530 Baden-Baden, DE
Erfinder Gallin, Constantin M., Prof.e.Dr. Dipl.-Ing. Dr.h.c., 76530 Baden-Baden, DE
DE-Anmeldedatum 11.01.2000
DE-Aktenzeichen 10000667
Offenlegungstag 12.07.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.07.2001
IPC-Hauptklasse B63H 23/10
Zusammenfassung In der Schifffahrt und in der Meerestechnik wird gegenwärtig, aus verständlichen Gründen, der Betriebssicherheit (Redundanz) und Betriebsanpassungsfähigkeit (Wirtschaftlichkeit) der Antriebsanlagen große Bedeutung bemessen. Zum Beispiel Zweischraubenschiffe, von zwei oder vier Hauptmotoren angetrieben, mit elektrischer Übertragung der Antriebsleistung sind deswegen für bestimmte Schiffstypen im Trend.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, einen ähnlich redundanten und wirtschaftlichen Betrieb zu ermöglichen, jedoch bei niedrigeren Anschaffungskosten und höherem Wirkungsgrad der Leistungsübertragung. Vorgeschlagen wird dabei, zwischen zwei Wellenleitungen eines Zwei- oder Mehrschraubenschiffes eine mechanische Querverbindung zu schaffen.
Zu dem Stand der Technik gehören bereits derartige Vorschläge, aber unter Anwendung von Winkelgetrieben. Diese sind bekanntlich kompliziert in der Herstellung und beschränkt in der Leistung. Andere, bereits vorhandene Vorschläge, die Stirnräder benutzen, bilden steife Querverbindungen sowohl in der Leistungsübertragung als auch bezüglich der Anordnung im Schiff. Sie sind für Schiffspropeller mit verstellbaren Schrauben konzipiert.
Demgegenüber stellt die Erfindung eine einfache, leistungsübertragende, nachgiebige und biegsame Querverbindung aus Paaren von für die Schiffsantriebe übliche und in der Praxis bewährte Stirnzahnräder sowie verschiedene Arten von Kupplungen vor. Diese werden auf die Weise angeordnet, dass sie ...

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft den Antrieb von Schiffen oder sonstigen maritimen Objekten, die mit zwei oder mehreren Schrauben ausgerüstet sind, wobei jede Schraube feste oder verstellbare Flügel haben kann und unabhängig von der anderen, jeweils von einer oder mehreren Antriebsmaschinen (Diesel- oder Elektromotor, Dampf- oder Gasturbine) angetrieben wird.

Antriebsanlagen mit zwei oder sogar mehreren Schrauben haben sich im Laufe der Zeit für bestimmte Schiffstypen stark durchgesetzt. Diese Schiffstypen sind: Fahrgastschiffe und Fähren, Roll-on/Roll-off Frachter, Schlepper und Eisbrecher, Versorger und Forschungsschiffe, Arbeits- und Vergnügungsboote sowie Binnenschiffe.

Diese Entwicklung hat stattgefunden, weil Zwei- oder Mehrschraubenschiffe wichtige Vorteile bieten. Zum Beispiel kann man bei einem Zweischraubenschiff, im Falle einer Beschädigung eines Antriebsmotors oder der Wellenleitung, einschließlich des Propellers, mit dem anderen Motor die Fahrt bei geringerer Schiffsgeschwindigkeit fortsetzen. Diese Art von Betriebssicherheit ist allerdings unter Vorbehalt zu betrachten, denn bei einem Zweischraubenschiff, das nur durch einen Propeller angetrieben ist, um den Fahrtkurs einhalten zu können, Ruder gelegt werden muss. Unter solchen Umständen entsteht ein zusätzlicher Fahrtwiderstand durch das gelegte Ruder und durch den stillliegenden Propeller des Schiffes, was mehr Antriebsleistung bzw. Brennstoffverbrauch und gleichzeitig schlechtere Steuerfähigkeit bedeutet. Die beschriebene Antriebsmöglichkeit ist daher nur für Notsituationen und nicht für den regelmäßigen Betrieb geeignet.

Die Teilung der Antriebsleistung auf zwei Propeller ist ferner zu empfehlen, wenn der Tiefgang des Schiffes, wie sehr oft in der Schifffahrt, begrenzt ist. Bei einem Schiff mit nur einem einzigen, statt zwei Propeller und mit begrenztem Durchmesser, müsste, zur Leistungsaufnahme, der Propeller schnell drehen, stark belastet sein und deswegen einen niedrigen Wirkungsgrad haben, sowie von schädlichen Kavitationserscheinungen begleitet sein.

Gegenüber den genannten Vorteilen der Zwei- oder Mehrschraubenschiffe müssen die, zum Stand der Technik gehörenden, folgende Nachteile bedacht werden:

Die Anschaffungs- sowie Montagekosten der gesamten Antriebsanlage sind wesentlich höher als die für ein Einschraubenschiff und der Leistungsbedarf, bzw. die Brennstoffkosten, bei gleicher Fahrtgeschwindigkeit und Tragfähigkeit des Schiffes, können 10 bis 12% mehr betragen.

Die Antriebsanlagen von Schiffen werden nicht selten nur mit Teillast gefahren, wenn die Zeitplanung oder die Gegebenheiten der Route dies erfordern. Dieselmotoren, die meistgebrauchten Antriebsmaschinen in der Schifffahrt, arbeiten bekanntlich bei Teilauslastung unwirtschaftlich, d. h. mit höherem spezifischem Brennstoffverbrauch sowie Ruß- und stärkeren Gasemissionen. Im Fall von Zweischraubenschiffen und der langsamen Fahrt bzw. niedrigem Bedarf an Antriebsleistung, ist die Situation noch ungünstiger, da die niedrige Leistung auf zwei oder vier Motoren verteilt wird.

Zu dem Stand der Technik der Zwei- und Mehrschraubenschiffe muss außerdem erwähnt werden, dass im letzten Jahrzehnt eine deutliche Tendenz zu der Wahl von dieselelektrischen, statt dieselmechanischen Antrieben festzustellen ist.

Die Vorteile eines dieselelektrischen Antriebes sind seit langem bekannt. Die Erzeugung der Antriebsleistung ist auf mehreren Diesel- oder Turbogeneratoren verteilt und dadurch ist die Redundanz der Antriebsanlage erhöht. Diese Leistungserzeuger können beliebig im Schiffskörper angeordnet werden und dadurch wird wertvoller Raum für die Ladung gewonnen.

Bei Teillast arbeitet nur ein Teil der Dieselgeneratoren und daher sind diese optimal ausgelastet.

Die großen Nachteile der dieselelektrischen gegenüber den dieselmechanischen Schiffsantrieben sind bekanntlich die bedeutsam höheren Anschaffungskosten und der Verlust an Wirkungsgrad, der durch die doppelte Umwandlung von mechanischer Energie in elektrische und umgekehrt entsteht.

Das zusätzliche Kapital, das für eine dieselelektrische Antriebsanlage, je nach Schiffstyp und Größe, gebraucht wird, macht 30 bis 50% des Preises der äquivalenten dieselmechanischen Anlage aus. Der Verlust an Wirkungsgrad eines dieselelektrischen Schiffsantriebes beträgt, laut Hersteller solcher Anlagen, 6 bis 8%.

Wie wichtig die Redundanz der Antriebsanlagen und die Flexibilität des Betriebes für die Reedereien sind, erkennt man an der Tatsache dass, ungeachtet der nicht geringen Kostennachteile, für bestimmte Schiffstypen dieselelektrische Antriebe bevorzugt werden. Bei der großen Investition die ein Schiff bedeutet und die vielen Risiken die mit der Schifffahrt verbunden sind, ist diese Haltung des Reeders durchaus verständlich.

Aus den beschriebenen Überlegungen heraus, hat sich der Erfinder mit der vorliegenden Erfindung die Aufgabe gestellt, eine Antriebsanlage für Zwei- oder Mehrschraubenschiffe vorzuschlagen die, die gezeigten Vorteile einer diesel- oder turboelektrischen Antriebsanlage, d. h. erhöhter Redundanz und Anpassungsfähigkeit des Schiffsbetriebes, so weit es möglich ist, aufweist, jedoch kostengünstig in der Anschaffung und ohne nennenswerte Wirkunsgradverluste in der Leistungsübertragung dies erreicht.

Der Weg führte zu der preisgünstigeren, dieselmechanischen Schiffsantriebsanlage zurück, aber dem Zweck entsprechend angepaßt.

Angenommen wird dabei dass, wie allgemein üblich, bei den genannten Schiffstypen Viertaktmotoren mit Untersetzungsgetrieben zur Anwendung kommen. Bei einem mit einer dieselmechanischen Anlage ausgerüsteten Zweischraubenschiff werden bekanntlich die Schiffspropeller unabhängig voneinander jeweils durch ein oder zwei Dieselmotoren über Kupplungen und durch ein einfaches bzw. doppeltes Untersetzungsgetriebe sowie einer Propellerwelle, angetrieben.

Wenn es gelingt, eine leistungsübertragende, nachgiebeige und biegsame Querverbindung zwischen den Wellenleitungen eines Zweischraubenschiffes zu installieren, dann wäre das Problem gelöst.

Im Falle eines Betriebsausfalles oder während der Wartungszeit eines der beiden Motoren, könnte die Leistung des anderen Motors, unter Einbeziehung der Querverbindung auf beide Propeller verteilt werden und dadurch wird die Redundanz der Anlage erhöht.

Auch sonst, unter normalen Arbeitsbedingungen, bei langsam fahrendem Schiff, mit Teillast der Antriebsanlage, könnte dann nur ein Dieselmotor in Betrieb bleiben und der andere stillgelegt werden. Bekanntermaßen arbeitet ein Dieselmotor optimal und wirtschaftlich bei 85 bis 90% der nominellen Last und nicht bei der Hälfte. Bedingung dafür ist, dass die Schiffspropeller verstellbare Flügel haben oder, dass das Untersetzungsgetriebe mit zwei Stufen arbeiten kann. Propeller mit festen Flügeln, die für den Zweimotoren-Betrieb optimal ausgelegt sind, können naturgemäß nicht die volle Leistung nur eines der beiden Motoren aufnehmen.

Bereits in der Vergangenheit wurden für Querverbindungen Vorschläge gemacht (siehe Referenzen 1 bis 6 in der Liste mit Literaturhinweisen). Den Ref. 1 bis 4 zufolge, sind beide Wellenleitungen eines Zweischraubenschiffes mit Hilfe von Winkelgetrieben und einer in Querschiffsrichtung angeordneten Welle kraftmässig verbunden. Solche Vorschläge konnten sich in der Schifffahrt jedoch nicht durchsetzen. Der Grund dafür ist, dass Winkelgetriebe Kegelräder benötigen, die anspruchsvoller als Stirnräder in der Herstellung und im Betrieb sind. Darüber hinaus, mit den zur Herstellung von Kegelräder für Winkelgetriebe zur Verfügung stehenden Werkzeugmaschinen, ist die zu übertragende Leistung je Getriebeeinheit auf 7000-8000 kW begrenzt. Diese Begrenzung steht im direkten Widerspruch zu dem Trend zu höheren Fahrtgeschwindigkeiten von Schiffen, die stets höhere Antriebsleistungen erfordern. Dieser Trend ist insbesondere bei Fährschiffen und Marinefahrzeugen zu beobachten.

Außerdem, wie bereits darauf hingewiesen wurde, ist die Schifffahrt mit großen Investitionen und Risiken verbunden. Aus diesem Grund verhalten sich die Reeder im allgemeinen zurückhaltend gegenüber unerprobter komplizierter technischer Neuerungen.

Vorschläge für leistungsübertragende Querverbindungen zwischen den Wellenleitungen von Zweischraubenschiffen, mit Hilfe von einer oder zwei strengen von ineinander greifenden Stirnrädern gab es in der Vergangenheit auch (Ref. 5 und 6). Sie waren jedoch von Anfang an zum Misserfolg verurteilt weil sie entscheidende Gegebenheiten des Schiffsbetriebs nicht oder zu wenig beachtet haben.

Zum Beispiel, ein wichtiges Problem im Zusammenhang mit den kraftmässigen Querverbindungen kann vorkommen, wenn ein Zwei- oder Mehrschraubenschiff während der Fahrt eine plötzliche, starke Kursänderung vornehmen muss, was in der Praxis durchaus geschiet. Bei einer starken Fahrtkurve wirken verschiedene Zuströmungen und Eintrittgeschwindigkeiten des Wassers unterschiedlich auf die beiden Propeller aus. Die Propellerdrehzahlen und -belastungen ändern sich dementsprechend und werden ungleich. Es muss deswegen eine technische Vorrichtung vorgesehen werden die, wie das Differential bei den Autos, diese Erscheinung kompensiert.

Darüber hinaus, ist es nicht ungewöhnlich, dass ein Schiff auf höher See mit schlechtem Wetter und starken Seegang konfrontiert wird. Es entstehen plötzlich große Kräfte bzw. Drehmomentschwankungen, ungleich auf den beiden Propellern eines Zweischraubenschiffes verteilt. Durch schräg zu dem Kurs des Schiffes kommenden Wellen wird die Situation noch schwieriger.

In den bis jetzt bekannten Vorschlägen für leistungsübertragenden Querverbindungen, mit Stirnrädern aufgebaut, sind diese entweder steif konzipiert (Ref. 6) oder bedürfen Verstellpropellern und komplizierte Vorrichtungen um mittels Änderung der Propellersteigung einen Ausgleich anzustreben (Ref. 1 bis 5). Dabei muss bedacht werden, dass steife Verbindungen unzulässige Spannungen verursachen und somit zu Schäden oder sogar Brüchen führen können. Ferner, dass die Flügel eines Verstellpropellers und die mitbewegten Wassermengen, sowie die Vorrichtungen für die Steigungsänderung ihre eigene Trägheitsmomente haben. Ein Verstellpropeller kann daher auf kurzfristige Veränderungen der Umgebung oder plötzlich antretende Kräfte nicht schnell genug reagieren. Es sind Fälle bekannt, von Schiffen, die mit Verstellpropellern ausgerüstet waren und trotzdem im Seegang schwere Schäden in der Wellenleitungen und in den Getrieben erfahren haben.

Man kann also zu dem Schluss kommen, dass die bekannten, in der Vergangenheit gemachten Vorschläge für Querverbindungen zwischen den Wellenleitungen eines Zwei- oder Mehrschraubenschiffes keine richtige oder ausreichende Antwort oder Lösung zu den oben aufgeführten Fahrtprobleme gebracht haben.

Mit der vorliegenden Erfindung hat sich der Erfinder die Aufgabe gestellt, eine Antriebsanlage für Zwei- oder Mehrschraubenschiffe zu gestalten, die ausschließlich aus kostengünstigen Komponenten besteht, mit denen die Reeder vertraut und die in Schiffen üblich sind. Eine leistungsübertragende Querverbindung wird hier auch angestrebt, jedoch eine, die die gezeigte Hindernisse der bis jetzt bekannten Vorschläge überwinden sollte.

Bei der Antriebsanlage, laut Erfindung, sollten die guten Eigenschaften von Zwei- oder Mehrschraubenschiffen beibehalten werden und, darüber hinaus, sollten die gegenwärtigen geschätzten Vorteile der dieselelektrischen Anlagen -d. h. erhöhte Redundanz und optimaler Betrieb der Leistungserzeuger- in Anspruch genommen werden. Außerdem sollte die Antriebsanlage laut Erfindung kostengünstig und energiesparend sein.

Anhand eines Zweischraubenschiffes als Ausführungsbeispiel und mit Hilfe der hier folgenden kurzen Beschreibung, sowie der beiliegenden zwei Zeichnungen, sollte hier die Erfindung weiter erläutert werden. Hier weiter versteht man unter dem Begriff "dieselmechanisch" die Leistungserzeugung mit Hilfe von Dieselmotoren. Das Prinzip und die Patentansprüche der Erfindung bleiben allerdings gültig, auch wenn statt Dieselmotoren Gasturbinen oder andere Energieerzeuger verwendet werden.

Eine Querverbindung, bestehend aus zwei oder mehreren Stirnrädern (1), in einem Gehäuse (2) untergebracht, wird aufgebaut und zwischen den zwei Wellenleitungen des Schiffes angeordnet, wie in den Fig. 1 gezeigt wird.

Die Wellenleitung eines Schiffes wird normalerweise, wie aus Fig. 1 ersichtlich, aus einem Viertaktmotor (3) gebildet, der über eine Schaltkupplung (4) und ein einfaches Untersetzungsgetriebe (5) mittels einer Welle (6) den Propeller (7) antreibt, siehe auch Ref. 7 und 8.

Das einfache Untersetzungsgetriebe (5) hat in der Regel ein großes Stirnrad (8) auf der Abtriebs-(Propeller-)seite und ein kleines Stirnrad (9), auch Ritzel gennant, auf der Antriebs-(Motor-)seite.

Ein Zweischraubenschiff kann auch mit vier Antriebsmotoren ausgestattet sein, wobei dann, paarweise, jeweils zwei auf einen Propeller wirken. Das Getriebe hat dann zwei Eingänge und einen Ausgang. Es handelt sich um ein s. g. Doppelgetriebe oder Sammelgetriebe (siehe Ref. 7).

Sowohl das einfache (5) als auch das doppelte Untersetzungsgetriebe erhalten, laut Erfindung, beim Großrad (8) auf der Austrittseite noch ein zusätzliches Stirnrad (10), das in das Großrad (8) greift und kleiner im Durchmesser als dieses ist.

Jedes Stirnrad (10) ist koaxial mit dem äußersten Stirnrad (1) das auf der Seite des entsprechenden Untersetzungsgetriebes (5) in der Querverbindung (2) liegt.

Das genannte zusätzliche Stirnrad (10) des Untersetzungsgetriebes (5) ist mit dem äußeren Stirnrad (1) der Querverbindung (2) jeweils mittels einer biegeelastischen drehsteifen Kupplung (12) verbunden. Diese Kupplung (12) übernimmt geringfügige Achsversetzungen und Winkeländerungen in der Achse (siehe Ref. 8).

Auf einer der beiden kurzen Wellen, die das zusätzliche Stirnrad (10) des Untersetzungsgetriebes (5) mit dem (äußeren) Stirnrad (1) der leistungsübertragenden, nachgiebiegen und biegsamen Querverbindung (2) bindet, wird laut Erfindung eine s. g. Schlupfkupplung (12) eingebaut, wie in Fig. 1 gezeigt. Diese kann eine Flüssigkeitskupplung oder eine elektrische Kupplung sein, die mit einem Schlupf zum Ausgleich von unterschiedlichen Drehzahlen und damit Belastungen der Propellerwellen und zur Dämpfung von Drehmomentschwankungen arbeitet. Damit wird die gewünschte Nachgiebigkeit in der Leistungsübertragung erreicht. Diese Nachgiebigkeit macht die Anlage auch für Schiffe, deren Propeller feste Flügel haben, geeignet. Es gibt gegenwärtig viele Schiffe mit Festpropellern, insbesondere kleine Fahrzeuge.

Mit der Schlupfkupplung kann, je nach Bedarf, die Leistungsübertragung auch unterbrochen werden.

Der Rumpf eines Schiffes wird gewöhnlich schmäler, je näher man zu den Propellern kommt. Um zu bewirken, dass das Gehäuse (2) der leistungsübertragenden, nachgiebigen und biegsamen Querverbindungen ausreichenden Platz im Hinterschiff hat, besteht noch die Möglichkeit, die Schlupfkupplung (11) auf der Propellerseite der Gehäuses (2) der Querverbindung, mit Hilfe eine Hohlwelle (Quillshaft-Anordung), wie in Fig. 2 gezeigt ist, zu montieren.

Die Vorteile der Antriebsanlage laut Erfindung liegen damit in ihrer erhöhten Redundanz und in der Fähigkeit, den verschiedenen äußeren Betriebszuständen eines Schiffes angepasst werden zu können.

Ähnlich wie bei dieselelektrisch angetriebenen Zwei- oder Mehrschraubenschiffen, kann das Schiff unter normalen Bedingungen seine Reise fortsetzen, wenn eine der Antriebsmaschinen ausfällt oder aus bestimmten Gründen, wie z. B. Wartung, abgeschaltet werden muss. Wegen des exponentiellen Verlaufs der Funktion, die die Schiffsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der dafür notwendigen Antriebsleistung darstellt, erreicht ein Zweischraubenschiff mit nur der Hälfte der nominellen Antriebsleistung ca. 80% der Fahrgeschwindigkeit, die das Schiff mit voller Leistung erzielen würde.

Im Falle einer langsamen Fahrt reicht es aus, wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, wenn nur einer der beiden Motoren (3) gleichzeitig die beiden Propeller (7) antreibt und dann, wegen der besseren Auslastung des Motors, wird der Betrieb wirtschaftlich und nur von - wenn überhaupt - geringem Ruß oder sonstigen Emissionen begleitet.

Diese Vorteile können, laut Erfindung, tatsächlich kostengünstig in der Anschaffung und ohne oder nur mit sehr geringen Wirkungsgradverlusten zwischen den Stirnrädern (1) erzielt werden. Die bis zum jetzigen Zeitpunkt, in der Verwirklichung von Querverbindungen zwischen den Wellenleitungen von Zwei- oder Mehrschraubenschiffen, im Wege stehenden Hindernisse sind beseitigt worden. Die benötigte Komponente der Antriebsanlage sind konventionell, relativ einfach in der Herstellung und bei einem unvorhergesehenen Bedarfsfall leicht ersetzbar.

Der Abstand zwischen den Wellenleitungen eines Zwei- oder Mehrschraubenschiffes hängt von den für die Inspektion und Wartung notwendigen minimalen Abstand zwischen den Leistungserzeugern (Dieselmotor oder Gasturbine) ab. Eine von dem Erfinder weltweit bei den Herstellern von Dieselmotoren durchgeführte Umfrage hat ergeben, dass der minimale Achsenabstand zwischen zwei gleichen Viertaktmotoren, je nach Fabrikat und Leistung, zwischen 2,0 und 4,0 m liegt, wobei der am meisten vorkommende Bereich 2,5 bis 3,5 m beträgt. Weil aus diesem Abstand noch zwei Mal der Radius des Großrades (8) des Untersetzungsgetriebes abgezogen werden kann, verbleibt für die Querverbindung eine relativ kurze Länge, die mit nur zwei oder vier Stirnrädern überbrückt werden kann.

Die Stirnräder (1) in dem Querverbindungsgehäuse (2) drehen relativ schnell und sind dadurch klein und kostengünstig in der Herstellung. Zum Beispiel, wenn der Antriebsmotor (3) bei der Vollfast mit 500 1/min und der Propeller (7) mit 100 1/min drehen, könnte die Drehzahl der leistungsübertragenden, nachgiebigen und biegsamen Querverbindung mit rund 1000 1/min gewählt werden. Die Stirnräder (1) sind leicht begehbar in dem Gehäuse (2) und der Gedanke, diese Stirnräder (1) gleich zu gestalten und ein Stück davon als Reserve an Bord mitzunehmen, ähnlich wie mit den Schiffspropellern gehandelt wird, kann nützlich sein und ist nicht praxisfremd.

Außerdem der Schub, der von einem Propeller erzeugt wird, ist bekanntlich nicht absolut konzentrisch sondern geringfügig versetzt. Um mit den zwei Propellern beim Manövrieren den größtmöglichen Hebelarm zu bekommen, müssen die Propeller einen entgegengesetzten Drehsinn haben. Bei den Festpropellern sollte die Drehrichtung von Mitte unten nach oben außen gerichtet sein und bei den Verstellpropellern umgekehrt. Durch die ausschließlich paarweise Anordnung von Stirnrädern (1) in dem Querverbindungsgehäuse (2) kann diese Forderung erfüllt werden.

Die Antriebsanlage, laut Erfindung, mit getrennten Gehäusen für die Untersetzungsgetriebe (5) und die leistungsübertragende, nachgiebeige und biegsame Querverbindung (2), bei der die Wellen zwischen den Gehäusen mit biegeelastischen dresteifen Kupplungen (12) ausgerüstet sind, hält Rechnung mit den Verformungen, die als elastisch bekannten Stahlkonstruktion eines Schiffes in Seegang oder unter stets wechselnden Traglasten aufweist.

Damit wird auch die angekündigte Biegsamkeit der Querverbindung realisiert. Die Drehsteifigkeit der beiden biegeelastischen Kupplungen (12) wir in erste Instanz empfohlen, um mit einem optimalen Betrieb der Schlupfkupplung (11) nicht zu interferieren. Drehschwingungsrechnungen müssen ohnehin, wie üblich im Schiffbau, für die ganze Anlage durchgeführt werden.

Kostengünstige, redundante und energiesparende Anlage für die Leistungsübertragung beim Antrieb von Schiffen und sonstigen maritimen Objekten Literaturhinweise 1. Patentschrift DE 36 17 425 C2, Anmeldetag 23.5.86, "Schiffsantriebsanlage mit Verstellpropellern

2. Patentschrift DE 36 19 545 C2, Anmeldetag 13.6.86, "Schiffsantriebsanlage mit Verstellpropellern".

3. Patentschrift DE 36 23 980 C2, Anmeldetag 16.7.86, "Schiffsantriebsanlage mit Verstellpropellern".

4. Patentschrift CH-379 313, Anmeldetag 4.6.60, "Getriebeanlage für ein Zweischraubenschiff".

5. Patentspecification GB 11 20 941, Anmeldetag 8.4.64, "Improvements in and relating to Propulsion Units for Ships".

6. Auslegeschrift DE 28 50 693 (Aktenzeichen P 28 50 963.9-22), Anmeldetag 24.11.70, "Antriebsanlage für Schiffe".

7. DE-B.: C. Gallin, H. Hiersig, O. Heiderich "Ships & their Propulsion Systems" Lohmann & Stolterfoht GmbH, Witten ISBN 3-9800624-0-6 Seiten 392 bis 400

8. Wie 4., Seiten 386 bis 390


Anspruch[de]
  1. 1. Kostengünstige, redundante und energiesparende Anlage für die Leistungsübertragung beim Antrieb von Schiffen oder sonstigen maritimen Objekten, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehrere Wellenleitungen eines Zwei- oder Mehrschraubenschiffes ausschließlich mit Hilfe von den bei den Schiffsantrieben üblichen Komponenten [Stirnräder (1), sowie Kupplungen (11) und (12)], eine in der Leistungsübertragung nachgiebige und in der Anordnung biegsame Querverbindung gebildet wird.
  2. 2. Kostengünstige, redundante und energiesparende Anlage für die Leistungsübertragung laut Patentanspruch 1., dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnräder (1) der leistungsübertragenden, nachgiebigen und biegsamen Querverbindung parallel zu den Großrädern (8) der Untersetzungsgetriebe (5) in einem zentralen Gehäuse (2) untergebracht sind und dass das Gehäuse (2) der Querverbindung, zwischen den Wellenleitungen angeordnet und an die vorhandenen Querabstände angepasst wird.
  3. 3. Kostengünstige, redundante und energiesparende Anlage für die Leistungsübertragung laut Patentanspruch 1., dadurch gekennzeichnet, dass jedes äußere Stirnrad (1) der leistungsübertragenden, nachgiebigen und biegsamen Querverbindung zwischen den Wellenleitungen, mit einem Stirnrad (10), das an das Großrad (8) des Untersetzungsgetriebes angreift, koaxial auf der selben Welle angeordnet ist.
  4. 4. Kostengünstige, redundante und energiesparende Anlage für die Leistungsübertragung laut Patentanspruch 1., dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnräder (1) der leistungsübertragenden, nachgiebigen und biegsamen Querverbindung zwischen den Wellenleitungen und die dazugehörigen Kupplungen (11) und (12) schnelldrehend sein können und daher kostengünstig sind.
  5. 5. Kostengünstige, redundante und energiesparende Anlage für die Leistungsübertragung laut Patentanspruch 1., dadurch gekennzeichnet, dass die leistungsübertragenden, nachgiebigen und biegsamen Querverbindungen (2) zwischen den Wellenleitungen zwei oder mehrere Paare von ineinandergreifenden Stirnrädern (1) beinhaltet, wodurch die äußeren, an beiden Enden der Querverbindung liegenden Stirnräder (1) und damit auch die Wellenleitungen mit den Propellern den Erfordernissen der Schiffshydrodynamik und der Steuerfähigkeit des Schiffes entsprechend, in entgegengesetzten Drehsinn drehen.
  6. 6. Kostengünstige, redundante und energiesparende Anlage für die Leistungsübertragung laut Patentanspruch 1., dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Gehäuse (2), der leistungsübertragenden, nachgiebigen und biegsamen Querverbindung und dem Gehäuse (5) des Untersetzungsgetriebes jeweils biegeelastische drehsteife Kupplungen (12), zur Kompensation von geringen axialen oder lateralen Achsversetzungen sowie Winkeländerungen, angeordnet werden.
  7. 7. Kostengünstige, redundante und energiesparende Anlage für die Leistungsübertragung laut Patentanspruch 1., dadurch gekennzeichnet, dass in der der leistungsübertragenden, nachgiebigen und biegsamen Querverbindung Verbindung zwischen den Wellenleitungen eine Schlupfkupplung (12), d. h. eine Flüssigkeitskupplung oder eine elektrische Kupplung, zum Ausgleich von Drehzahlschwankungen und damit von unterschiedlichen Belastungen der Propellerwellen, sowie zur Dämpfung von Drehmomentschwingungen eingebaut wird, wobei mit der Schlupfkupplung die Leistungsübertragung, je nach Bedarf, auch unterbrochen werden kann.
  8. 8. Kostengünstige, redundante und energiesparende Anlage für die Leistungsübertragung laut Patentanspruch 1., dadurch gekennzeichnet, dass alternativerweise, die Schlupfkupplung (12) raumsparend, nicht zwischen dem Gehäuse (2) der leistungsübertragenden, nachgiebigen und biegsamen Querverbindung und den Gehäuse (5) eines Untersetzungsgetriebes angeordnet wird, sondern an der Propellerseite des Querverdindungsgehäuses (2) mit Hilfe eine Hohlwelle (Quillshaft), wie in Fig. 2 gezeigt montiert wird.
  9. 9. Kostengünstige, redundante und energiesparende Anlage für die Leistungsübertragung laut Patentanspruch 1., dadurch gekennzeichnet, dass die übliche Anordnung der Wellenleitungen und deren Komponenten (Antriebsmotor oder -turbine, Kupplung, Untersetzungsgetriebe, Propellerwelle und Propeller), mit Ausnahme der zuzätzlichen Stirnrädern (10) zu den Großrädern (8) der Untersetzungsgetrieben (5), unangetastet bleibt.
  10. 10. Kostengünstige, redundante und energiesparende Anlage für die Leistungsübertragung laut Patentanspruch 1., dadurch gekennzeichnet, dass auch mehr als zwei Antriebsmotoren (3), z. B. vier, paarweise und mit Hilfe jeweils eines Sammelgetriebes, jedoch nur mit einer leistungsübertragenden, nachgiebigen und biegsamen Querverbindung laut der Erfindung, zur Anwendung kommen können.
  11. 11. Kostengünstige, redundante und energiesparende Anlage für die Leistungsübertragung laut Patentanspruch 1., dadurch gekennzeichnet, dass die Propeller (7) nicht nur mit verstellbaren sondern auch mit kostengünstigen festen Flügeln ausgestattet werden können, wobei in dem zweiten Fall die Untersetzungsgetriebe (5) zweistufig, d. h. jeweils zwei Ausgangsdrehzahlen haben sollten.






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