DE1781141A1 - Schiffsantriebsanlage - Google Patents

Description

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R. 712

Augsburg, den 30. August 1968

Synchro-Drives Limited, 31-55, Stirling Road/ Acton Town,

London, W. 3, England Schiffsantriebsanlage

Die Erfindung-betrifft Schiffsantriebsanlagen mit mindestens einer Antriebsmaschine* /weiche 'uhc-v eine steuerbare Flilasi^fcuibustpumungskuppliin^ and einu ύ&,Άΐι pa^allolilegonde Kei'ialtbare ZaimkupolunK auf &le Ritselwelle einen die Schiffsschraube aaGreiheuiteu '-eUrleh-j;-; arbeitete W-. 1 doraf^Jßeii SGhliftinityvi^brunlmvui ksriü dia

ORDINAL

Arbeitskammer der Flüssigkeitsströmungskupplung jeweils wahlweise gefüllt oder entleert werden. Ist .die Zahnkupplung eingerückt, so wird die Antriebsleistung der Antriebsmaschine unmittelbar auf die Ritzelwelle des Schiffsgetriebes übertragen, so daß der in der Plüssigkeitsströmungskupplung auftretende Schlupf vermieden wird.

Ein wichtiges Anwendungsgebiet derartiger Schiffsantriebsanlagen sind Schiffe, bei welchen die Antriebsleistung einer umsteuerbaren Dieselmaschine mittlerer Drehzahl von der mit einer drehnachgiebigen Kupplung versehenen Kurbelwelle über die Plüssigkeitsströmungskupplung und ein Übersetzungsgetriebe auf eine Schiffsschraube unveränderlicher Steigung übertragen wird und bei welchen die zu der Plüssigkeitsströmungskupplung parallelliegende Zahnkupplung während normaler Vorwärtsfahrt des Schiffes eingerückt ist und nur während Manövern ausgerückt wird* während welcher die Schiffsschraube vorteilhafterweise über die Flüssigkeitsströmungskupplung angetrieben wird ο Es ist bekannt., daß bei derartigen umsteuerbaren Di.eselmaschinen die beim Anfahren und beim Abstoppen bzw. bei der Umsteuerung bei in Bewegung befindlichem SenUT auftretenden ItelasfcimK&vprhülfcniose wesentlich ^Ui ist ir:er liegen, wenn dor Antrieb über uine PlUnnickel tssbrö

W'? Oi 1 § ¹^⁰ ORIGINAL

kupplung erfolgt, da derartige Kupplungen bekanntlich eine für solche Verhältnisse günstige Drehmoment- und Drehzahlkennlinie haben. Ist eine umsteuerbare Dieselmaschine unmittelbar formschlüssig mit der Schiffsschraube gekuppelt, so liegen die Verhältnisse bekanntlich wesentlich ungünstiger. Bei Schiffsantriebsanlagen, in welchen zwei oder mehrere umsteuerbare Dieselmaschinen über ihnen jeweils zugeordnete Flüssigkeitsströmungskupplungen auf die Welle einer Schiffsschraube unveränderlicher Steigung arbeiten, kann bekanntermaßen das Manövrieren dadurch wesentlich erleichtert werden, daß beispielsweise bei Vorhandensein von zwei Antriebsmaschinen die eine Antriebsmaschine im Vorwärtsdrehsinn und die andere Antriebsmaschine im Eückwärtsdrehsinn betrieben wird und die Schiffsschraube je nach Wunsch im Vorwärtsdrehsinn bzw. im Eückwärtsdrehsinn gedreht wird, indem jeweils wahlweise die Arbeitskammern der, der vorwärt si auf enden Maschine bzw. der rückwärtslaufenden Maschine zugeordneten Flüssigkeitsströmungskupplungen entsprechend gefüllt oder entleert werden. Dabei wird die Leistungsabgabe der jeweils treibenden Antriebsmaschine so eingestellt, daß die Schiffsschraube mit der jeweils gewünschten Drehzahl angetrieben wird, während die jeweils andere Antriebsmaschine bei jeweils entleerter Arbeitskammer der ihr zugeordneten Flüssigkeitsströmungskupplung im Leerlauf betrieben wird.

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Es kann jedoch auch vorkommen, daß nur eine Antriebsmaschine in Betrieb ist, während die andere Antriebsmaschine abgestellt ist. Da selbstverständlich das Schiff auch unter solchen Umständen manövrierfähig sein muß, müssen sämtliche Manöver auch mit einer einzigen Antriebsmaschine ausführbar sein, d.h. die Manöver müssen durch entsprechenden Betrieb bzw. durch' entsprechende Umsteuerung nur dieser einzigen Antriebsmaschine ausgeführt werden können, wie dies auch bei Schiffen mit nur einer einzigen Antriebsmaschine der Fall ist, auf welche die vorliegende Erfindung ebenfalls mit Vorteil anwendbar ist.

In der britischen Patentschrift 484 594 ist eine Schiffsantriebsanlage beschrieben, bei welcher die Antriebsmaschine über eine Flüssigkeitsströmungskupplung auf die Schiffsschraube arbeitet und bei welcher zur Überbrückung der Flüssigkeitsströmungskupplung und zur Vermeidung der dieser anhaftenden Schlupfverluste eine Zahnkupplung vorgesehen ist. In der genannten Patentschrift sind auch die Schwierigkeiten beschrieben, welche sich bei der Verwendung einer Zahnkupplung zur Überbrückung der Flüssigkeitsströmungskupplung ergeben. Wegen dieser Schwierigkeiten wurde es in Fachkreisen bisher als unmöglich angesehen, tatsächlich Zahnkupplungen zum Zwecke der Überbrückung einer Flüssigkeits-

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strömungskupplung parallel zu derselben anordnen zu können.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, bei Schiffsantriebsanlagen mit einer oder mehreren Antriebsmaschinen, die jeweils über Flüssigkeitsströmungskupplungen auf ein eine Schraubenwelle antreibendes Getriebe arbeiten, die sich beim Einrücken einer einen unmittelbaren Antrieb der Schraubenwelle durch die Antriebsmaschine oder die Antriebsmaschinen herstellenden Zahnkupplung ergebenden Schwierigkeiten zu vermeiden. Dabei ist in erster Linie an den Fall eines Antriebes der Welle einer Schiffsschraube Unveränderlicher Steigung durch eine oder mehrere umsteuerbare Dieselmaschinen gedacht, die jeweils über ihnen zugeordnete Flüssigkeitsströmungskupplungen an das Schiffsgetriebe angeschlossen sind.

Man weiß schon seit langem, daß bei derartigen Schiffsantriebsanlagen die Drehmoment-ZDrehzahlkennlinie einer mit voller Arbeitskammer arbeitenden Flüssigkeitsströmungskupplung ziemlich stark der Drehmoment-/Drehzahlkennlinie der das Schiff antreibenden Schiffsschraube ähnelt, indem der bei derartigen Flüssigkeitsströmungskupplungen bei voller Drehzahl normalerweise kleine Schlupf innerhalb der normalen Betriebsdrehzahlbereiche der Antriebsmaschine und der Schiffsschraube im wesentlichen konstant bleibt.

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Es ist jedoch bisher noch nicht erkannt worden, daß diese bekannte Kennlinie einer mit gefüllter oder im wesentlichen gefüllter Arbeitskammer arbeitenden Flüssigkeitsströmungskupplung als wirksames Mittel zur Drehzahlsynchronisierung benutzt werden kann, wenn in entsprechendem Maße auch die Leistungs- und Drehzahlverhältnisse gesteuert werden, wodurch es möglich wird, die Kupplungshälften einer parallel zu der betreffenden Strömungsflüssigkeitskupplung geschalteten Zahnkupplung mühelos ineinander einzurücken und wodurch es wiederum möglich wird, bei normaler Fahrt die sich durch die Flüssigkeitsströmungskupplung ergebenden SchlupfVerluste zu vermeiden.

In Verbindung mit Schiffsantriebsanlagen, bei welchen Dieselmaschinen über Flüssigkeitsströmungskupplungen mit einem Schiffsgetriebe verbunden sind, ist es schon seit jeher üblich, diese FlüssigkeitsStrömungskupplungen jeweils "voll" zu bemessen, d.h. so groß zu bemessen, daß bei voller Maschinendrehzahl die volle Leistung übertragen wird, wobei der Schlupfwert sioh beispielsweise zwischen etwa 2 1/2 # und 3 1/2 % bewegt, wobei dieser Schlupfverlust und der sich daraus ergebende etwas höhere Brennstoffverbrauch auch während der langen Betriebszeiträume in Kauf genommen wird, während welcher das Schiff nur in

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Vorwärtsrichtung angetrieben wird, da man sich das wertvolle

Drehschwingungs-Dämpfungsvermögen der Jeweils zwischen der Antriebsmaschine und der Ritzelwelle des Übersetzungsgetriebes befindlichen Plussigkeitsströmungskupplung zunutze machen will*

Wenn es Jedoch möglich ist, parallel zu der betreffenden Flüssigkeitsströmungskupplung jeweils eine billige Mehrfachzahnkupplung zu schalten, mittels welcher der durch die Plüssigkeitsströmungskupplung bedingte Schlupf während der normalen Vorwärtsfahrt vermieden werden kann, dann wird es auch möglich, jeweils eine billigere "unterbemessene" Plüssigkeitsströmungskupplung zu verwenden, d.h. eine Flüssigkeitsströmungsküpplung, die gerade groß genug ist, um bei voller Drehzahl die volle Antriebsleistung der Maschine zu übertragen, jedoch mit höheren Schlupf werten zwischen beispielsweise 6 % und 8 % , was jedoch über verhältnismäßig kurze Betriebszeiträume hin in Kauf genommen werden kann.

Die betreffende Antriebsmaschine muß auf jeden Fall für denjenigen Betriebszustand, in welchem sie die Schiffsschraube formschlüssig antreibt, mit einer drehnachgiebigen Kupplung entsprechender Kennlinie ausgerüstet sein. Der Kapitalaufwand für eine vollständige Strömungskupplungs-

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ausrüstung mit formschlüssiger überbrückungskupplung ist nicht größer als der Kapitalaufwand für eine "voll bemessene" Flüssigkeitsströmungskupplung und die sich aus dem ihr anhaftenden Schlupfverlust ergebenden zusätzlichen Brennstoffkosten.

Es sei beispielsweise der Fall eines Schiffes betrachtet., welches von zwei umsteuerbaren Antriebsmaschinen angetrieben wird, deren jede bei 450 U/min eine Leistung von 8000 PS entwickelt, wenn die Ritzelwelle des Getriebes bei voller Leistung mit etwa 420 U/min umläuft. Beim Betrieb mit nur einer Maschine würde in diesem Falle die Ritzelwellendrehzahl höchstens auf 295 U/min absinken und die Maschinendrehzahl würde bei Vollast auf etwa ^40 U/min abfallen. Für die beiden Kupplungshälften einer die Flüssigkeitsströmungskupplung überbrückenden formschlüssigen Kupplung würde sich infolgedessen ein Drehzahlunterschied in der Größenordnung von etwa 45 U/min ergeben.

Es sei nun angenommen, daß unter solchen stetigen Belastungsbedingungen die Brennstoffsteuerung der Antriebsmaschine kurzzeitig auf eine langsamer Fahrt entsprechende Einstellung zurückgestellt werde, so daß kurz darauf der in der Flüssigkeitsströmungskupplung auftretende Schlupf

- - / \ auf einen geringeren Wert und dann auf Null abfälltvund

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anschließend einen sehr geringen negativen Wert annimmt, so daß nunmehr bei den unter den genannten Bedingungen herrschenden verhältnismäßig hohen Drehzahlen der Antriebsmaschine und der Ritzelwelle die Flüssigkeitsströmungskupplung einen wirksamen Beinahe-Synchranisiereffekt ausübt. Die Differenzdrehzahl der beiden ineinander einzurückenden Kupplungshälften der die Flüssigkeitsströmungskupplung überbrückenden formschlüssigen Kupplung würde in diesem Falle wirklich sehr niedrig sein und beispielsweise in der Größenordnung von 2 U/min liegen, so daß es ganz leicht möglich ist, eine solche formschlüssige Kupplung, beispielsweise eine Zahnkupplung einfacher Bauart, mühelos einzurücken.

Dieser wirksame Beinahe-Synchronisiereffekt der Flüssigkeitsströmungskupplung hält unter den vorgenannten Drehzahlbedingungen und bei geringem Drehmoment die Kupplungshälften einer solchen Zahnkupplung ungefähr in Synchronismus und ermöglicht, infolgedessen die erwähnte wünschenswerte Umkehr von den erwähnten niedrigen positiven Schlupfwerten auf die erwähnten niedrigen negativen Schlupfwerte, die für eine Einrückung der Zahnkupplung günstig sind.

Bei einem von zwei Antriebsmaschinen angetriebenen Schiff, bei welchem beide Antriebsmaschinen unter Vollast im Vorwärtsdrehsinn laufen, hat die Verstellung der Brenn-

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Stoffsteuerung einer der beiden Antriebsmaschinen auf geringere Fahrt und der Weiterbetrieb der anderen Antriebsmaschine unter Vollast und vollem Drehmoment die Wirkung, daß der in der Flüssigkeitsströmungskupplung der erstgenannten Antriebsmaschine herrschende Schlupf sich auf einen außerordentlich niedrigen Wert vermindert, welcher in der soeben beschriebenen Weise eine Einrückung der erwähnten Zahnkupplung ermöglicht.

Im Sinne einer Lösung der oben angegebenen Aufgabe geht die Erfindung von einer Schiffsantriebsanlage mit mindestens einer Antriebsmaschine aus, welche über eine, steuerbare Flussigkeitsströmungskupplung und eine dazu parallelliegende schaltbare Zahnkupplung auf die Ritzelwelle eines die Schiffsschraube antreibenden Getriebes arbeitet. Eine derartige Schiffsantriebsanlage ist gemäß der Erfindung durch eine Steuereinrichtung gekennzeichnet, die eine Einrückung der Übertragung der Antriebsleistung nur dann zuläßt, wenn sich das Schiff mit verhältnismäßig hoher Fahrt vorwärtsbewegt, so daß der sich dabei aus den demzufolge hohen Drehzahlen des Pumpenrades und des Turbinenrades, bei im wesentlichen vollständig gefüllter Arbeitskammer der Flüssigkeitsströmungskupplung ergebende wirksame Synchronisiereffekt dieser Kupplung eine niedrige gegenseitige

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Relativdrehzahl der Kupplungshälften der Zahnkupplung bewirkt und damit deren mühelose Einrückung sicherstellt. Die Steuereinrichtung" enthält gemäß der Erfindung eine mit der Manövriereinrichtung der Antriebsmaschine gekuppelte Einrichtung, die eine Einrückung der Zahnkupplung im Sinne einer formschlüssigen Übertragung der Antriebsleistung nur dann zuläßt, wenn die Maschinen-Manövriereinrichtung bei verhältnismäßig hoher Maschinen- und Ritzelwellendrehzahl von einer eine große Antriebsleistung bewirkenden Stellung auf eine, eine kleinere Antriebsleistung bewirkende Stellung verstellt wird, so daß der in der Flüssigkeitsströmungskupplung auftretende Schlupf sehr klein und folglich die Zahnkupplungseinrückung erleichtert wird.

Die erfindungsgemäße Schiffsantriebsanlage wird nunmehr unter Bezug auf die anliegenden Zeichnungen anhand eines bevorzugten Ausfuhrungsbeispieles in ihren Einzelheiten beschrieben. In den Zeichnungen stellen dar:

Figur 1 einen Längs-Halbschnitt eines Teiles

einer Schiffsantriebsanlage nach der Erfindung, bei welcher die zur Flüssigkeitsströmungskupplung parallel liegende Zahnkupplung , Zähne mit ebenen Zahnstirnflächen aufweist, wobei die Kupplungs-

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Zahnkränze in ausgerücktem Zustand dargestellt sind,

Figur 2

einen längs-Halbschnitt ähnlich Figur 1, welcher jedoch die Kupplungshälften der Zahnkupplung in eingerücktem Zustand zeigt,

Figur 3

eine Abwicklung der Kupplungszahnkränze in ausgerücktem Zustand,

eine Abwicklung der Kupplungszahnkränze bei gegenseitiger stirnseitiger Anlage der Zähne dieser Zahnkränze unmittelbar vor dem Einrücken,

Figur 5

eine Abwicklung dieser Kupplungszahnkränze in eingerücktem Zustand bei der Übertragung von Drehmoment im Vorwärtsdrehsinn,

Figur 6

eine schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung, wobei ein dazugehöriges Verbloekungsmembrangehäuse im Schnitt dargestellt ist,

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Figur 7

eine Vorderansicht der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung,

die Figuren 8, 9 und 10

jeweils perspektivische schematische Ansichten der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung in verschiedenen Betriebszustanden, wobei in Figur wiederum das genannte Verblockungsmembrangehäuse im Schnitt dargestellt ist,

die Figuren 11, 12 und 15 Abwicklungen der Kupplungszahnkränze gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Stirnseiten der Zähne dieser Kupplungszahnkränze abgeschrägt sind, wobei die Figuren diese Zahnkränze einmal In ausgerückter Stellung, zum anderen in Schnarrstellung und schließlich in unter Einwirkung eines negativen Drehmoments eingerückter Stellung zeigen und

die Figuren Ik und 15

die Wirkung eines erfindungsgemäßen Hemmringes anhand von Abwicklungen

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der Kupplungsζahnkränze.

Die Figuren 1 und 2 der Zeichnungen zeigen, allgemein mit der Bezugsziffer 1 bezeichnet, die FlüssigkeitsStrömungskupplung der erfindungsgemäßen Schiffsantriebsanlage, welche, wie ersichtlich, der sogenannten steuerbaren Bauart ange- hört. Parallel zu dieser Flüssigkeit^strömungskupplung ist eine diese überbrückende, servobetätigte Zahnkupplung angeordnet, die allgemein mit der Bezugsziffer 2 bezeichnet ist. Der beschaufelte Rotor 3 der Flüssigkeitsströmungskupplung ist auf einer Welle 4- befestigt, mit welcher eine nicht dargestellte Antriebsmaschine gekuppelt ist. Der beschaufelte Rotor 5 der Flüssigkeitsströmungskuppliuib* ist auf -der Ritzelwelle 6 eines Schiffsgetriebes befestigt. Der Rotor J stellt das Pumpenrad der Flüssigkeitsströmungskupplung dar, während der Rotor 5 das Turbinenrad dieser Strömungskupplung darstellt. Das Pumpenrad und das Turbinenrad bilden zusammen eine Arbeitskammer, in welcher sich während des Betriebes der völlig gefüllten Strömungskupplung ein Arbeitsflüssigkeits-Wirbelriiig bildet. Die Füllung" der Arbeitskammer der Flüssigkeitsströnnuif;ül\:uppliuit;; eriolgi. über eine bei b' teilweise angedeutete Saiaiiiolkaiiuuex¹, indem... mi Ut el s einer nicht dargestellten Pumpe über eine Mil leib mit¹; ^

BAD ORIGINAL

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Öl in die Sammelkammer 6^f geleitet wird, von welcher es über öffnungen 5¹ bzw. J5^! in die Arbeitskammer der Flüssigkeit sströmungskupplung gelangt.

Das Turbinenrad 5 ist mit einem umlaufenden Gehäuse J fest verbunden, welch letzteres sieh über die Rückseite des Pumpenrades 3 hinweg erstreckt. Zwischen einem zylindrischen Teil einer Nabe des Pumpenrades J> und einem an der radial inneren Seite des Gehäuses 7 angeordneten Ringteil 9 ist eine öldichtung 8 der Labyrinthbauart angebracht. Das Gehäuse 7 weist verengte Austrittsdüsen auf, von welchen eine bei 7^f dargestellt ist. An den radial inneren Teil des Gehäuses 7 ist ein Kuppelring IO angeschraubt, welcher einen Innenzahnkranz 11 auf v/eist, welcher den treibenden Teil der Mehrfach-Zahnkupplung 2 darstellt. Auf einen Plansch 15 der treibenden Welle 4 ist außerdem ein Rihgteil 12 aufgeschraubt, welcher einen Innenzahnkranz 14 aufweist, in welchen ständig die Zähne eines Außenzahnl-cranzes 17 eingerückt sind, welch letzterer an einem Ende einer Schaltmuffe gebildet ist, deren anderes Ende die treibende Kupplungshälfte darstellt und einen Außenzahnkranz 17 aufweist. Befindet sich die Kupplung in der in Figur 1 dargestellten eingerückten Stellung, so ist die Schaltmuffe 16 an einem Ende durch die ineinander eingerückten Zahnkränze IH- und 15 und an ihrem anderen Ende durch eine von der treibenden

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Welle 4 gehaltene= Muffe 20 abgestützt.. Ein Kupplungsbefeafeigpngsiietjeil. 21, Ist bed!. 21^f an einem; feststehenden Teil der. lnor;dMung gelagerfc und das untere Ende des Hebels 21 ist* vrte aus Figur? 1 ersichtlich istr, gabelartig ausgebildet· umdi greift in. eine Steellnute ein, die zwischen. Hansehem l6^f der/ SeJaaltmuffe: 16 gebildet; ist* Das· obere Eäade des Hebels 21 ist ulier einen. ZMschenlenkei* 22^l an, eine Kolbenstange 22 eines druoJrniitfcelbefeafeigfeen. Servomotors 25 angelenfefe« Die einander zugekehrten Stirnflaehen der Zähne der Kupplungszatmkranze 11 und 12 sind, wie aus den Figuren 3 bis 5 ersichtlich ist, eben und haben abgerundete Zahnkanten.

Es wird nunmehr auf die Figuren 6 bis 10 Bezug genommen, welche die erfindungsgemäße Steuereinrichtung zeigen. Diese weist einen auf einem Quadranten 25 befestigten Masehinen-Manövrierhebel 24 auf, welcher auf eine Schaltwelle 26 wirkt, die in einem feststehenden Teil der Anordnung gelagert und fest mit dem Quadranten 25 verbunden ist. Der Quadrant 25 weist einen Bogenschiitz 27 mit einer Raste auf. Ein Kupplungsventil-Stellhebel 29 ist auf einer Schaltwelle 30 befestigt, welch letztere in einem feststehenden Teil der Anordnung gelagert ist und die Druckmittelzufuhr zu bzw. die Druckmittelabfuhr aus dem Servo-

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motor 23 steuert. Das eine Ende eines bei 32 an dem .Kupplungsventil-Stellhebel 29 angelenkten Verblockung«- Klinkenhebels 31.1st mittels einer Zugfeder 33 mit einem Ürm 34 des Kupplungsventil-Stellhebels 29 verbunden und das andere Ende dieses Iferblοckungs-JEClinkeiiheibels 3I weist einen hakenförmigen Ansatz 35 auf, der, wenn der Masehineii-JYlanövrierhebel 24 ~und der Quadrant 25 In der in Figur 10 gezeigten Meise 2*iehtlg mit Bezug auf den Bsgensehlitz 27 eingestellt sind, durch die Baste 28 Mnäursiipassleren kann'. Eine in einem feststehenden Teil der Anordnung gelagerte Schaltwelle 37 hält einen Klinken-Winkelhebel 36j dessen eines Ende einen hakenförmigen Ansatz 38 aufweist und dessen anderes Ende über eine Zugfeder 39 sn einem Gehäuse 40 befestigt ist, welch letzteres eine biegsame Membran 4l beherbergt, deren Innenrand zwischen Seheiben und 45 eingespannt ist. Von der Scheibe 42 ragt ein Stößel aus dem Gehäuse 4ö heraus nach oben, dessen oberes Ende an der Unterseite-des Klinkeh-Winkelhebels 36 anliegt. Eine auf die Scheiben 42, 45 wirkende Druckfeder 44 drängt die Membran 4l nach unten in Anlage an die Unterseite des Gehäuses 40. Der Druckstutzen einer von einer Welle, beispielsweise der Ritzelwelle 6 des Schiffsgetriebes angetriebenen, nicht gezeigten Pumpe ist über eine Öffnung des Gehäuses 40 mit dem unterhalb der Membran 4l gelegenen

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Raum dieses Gehäuses verbunden. Der von der genannten Pumpe gelieferte Druck besteht nur bei deren Vorwärtsdrehung und steht in fester Beziehung zur Ritzeldrehzahl. Er wirkt auf die Unterseite der Membran 4l und hat das Bestreben, diese entgegen der Wirkung der Feder 44 nach oben zu drängen. Die genannte Pumpe kann entweder eine Zentrifugalpumpe oder eine Verdrängerpumpe sein, welche öl durch eine kalibrierte Düse drückt.

Der Kupplungsventil-Stellhebel 29 weist einen Anschlagzapfen 52' auf, welcher die Bewegung des Verbloekungs-Klinkenhebels 51 nach oben begrenzt.

Der Masehinen-Manövrierhebel 24 weist einen Zeiger 47 auf, der mit einer feststehenden Skala 48 zusammenwirkt, auf welcher vier Vorwärtsgeschwindigkeiten und vier Rückwärt sges chwindigke it en in üblicher Weise markiert sind. Die Mittelmarke X entspricht der "STOP"-Stellung, die Markierungen links dieser Marke bezeichnen die Geschwindigkeiten "SEHR LANGSAM", "LANGSAM", "HALBE KRAFT" und "VOLLE KRAFT" im "VORAUS"-Fahrtsinn, während die rechts der "STOP"-Marke der Skala befindlichen Markierungen den "RÜCKWÄRTS"-Geschwindigkeiten "SEHR LANGSAM", "LANGSAM", "HALBE KRAFT" und "VOLLE KRAFT" entsprechen.

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Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung ist für den Fall eines Schiffsantriebes mit zwei Antriebsmaschinen, von welchen nur eine Maschine in Betrieb ist> folgende:

Läuft die Antriebsmaschine auf Vollast, wobei sieh der Maschinen-Manövrierhebel 24 in seiner in Figur 8 äußersten linken Stellung befindet, und ist die Mehrfachzahnkupplung entsprechend der Darstellung in Figur 1 ausgerückt, so ist die Flüssigkeitsströmungskupplung 1 gefüllt und die Schiffsschraubendrehzahl entspricht etwa 70 % der vollen Drehzahl. Bei dieser verhältnismäßig hohen Schraubendrehzahl ist der von der durch die Ritzelwelle 6 angetriebenen Pumpe gelieferte und auf die Unterseite der Membran 4l wirkende Druck groß genug, um die Membran entgegen der Wirkung ihrer Belastungsfeder 44 nach oben zu drücken, so daß auf Grund der Wirkung des Stößels 4j der Verbloekungs-Klinkerihebel J>6 sich in der in Figur 8 gezeigten nichtverblockenden Stellung befindet, in welcher der Ansatz 58 vom Ende des Armes'34 des Kupplungsventil-Stellhebels 29 abgehoben ist. Der Kupplungsventil-Stellhebel 29 kann jedoch nicht im Sinne einer Einrückung der Zahnkupplung 2 betätigt werden, weil der hakenförmige Ansatz 35# wie aus Figur 8 ersichtlich ist, nicht auf die Raste 28 ausgerichtet ist und infolgedessen

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der Y©rblo;eknngs:-Klinkenhebel nicht: seitlich verschwenkt werden kann, um die Kupplung; mittels der Kolbenstange 22: des Servomotors: 25 einz.uruck.eEu

SqH diese. Kupplung: 2 eingerückt werden, so wird der Maschinen-Manövrierhebel aus der "VOLLE KBAFT"-Stellung in die "LAHGSAM'¹-Stellung zurückgenommen, welche in Figur 10 gezeigt ist und in welchei* der hakenförmige Ansatz 35 auf die Raste 28 ausgerichtet· ist und folglich nunmehr der Kupplungsventil-Stellhebel 29 seitlich relativ zu dem Quadranten 25 verschwenkt werden kann, bis er sich in der in Figur 10 befindlichen Stellung befindet, wobei dieser hakenförmige Ansatz 35 frei durch die Raste 28 hindurchpassiert. Die durch die Verschwenkung des Kupplungsventil-Stellhebels 29 bedingte Drehung der Schaltwelle 30 bewirkt eine Betätigung des in der Zeichnung nicht dargestellten Steuerschiebers des Servomotors 23 in einem Sinne, daß dieser letztere den Kupplungsbetätigungshebel 21 und damit die Kupplungsmuffe l6 verschiebt, so daß nunmehr mit Bezug auf Figur 1 der Kupplungszahnkranz 17 nach rechts in stirnseitige Anlage mit den Zähnen des Kupplungszahnkranzes 11 kommt, wie dies in Figur 4 gezeigt ist. Die Verschiebung des Kupplungsventil-Stellhebels 29 muß kurz nach der Verschwenkung des Maschinen-Manövrierhebels 24 auf die "LANGSAM"-Stellung erfolgen, d.h. noch vor die Schrauben- . "

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drehzahl und folglich, auch die Drehzahl der durch das Getrieberitzel 6 angetriebenen Pumpe so weit abgefallen ist, daß der unter der Membran.4l wirksame Öldruck nicht mehr in der Lage ist, diese Membran entgegen dem Druck der Feder 44 nach oben zu drücken. Eine Nachuntenbewegung üer Membran 4.1 würde es dem Klinken-Winkelhebel 36 ermöglichen,, sieh so zu verschwenken,» daß der hakenförmige .Ansatz j© unter das Ende -des Acmes 34 fassen wurde, wodurch ., wie stirs .'Figur 9 ersichtlich ist, der K-upplungsventil-Steilhebel 2© nicht mehr verschwenkt werden könnte* Wird also der Ifoppluogsventil-Stellhebel 29 genügend schnell versehwerikt, d«h. ;b.evor die Drehzahlen der Antriebsmaschine und des Turbinenrades der Flüssigkeitsströmungskupplung merklich abgefallen sind, so kommen die Zähne des Zahnkranzes Yf in stiipnseitige Anlage mit den Zähnen des Zahnkranzes 11, während das Pumpenrad der Flüssigkeitsströmungskupplung immer noch etwas schneller als das Turbinenrad umläuft und das in der Flüssigkeitsströmungskupplung wirkende Drehmoment infolge der teilweisen Sperrung der Brennstoffzufuhr stark vermindert wird., jedoch immer noch positiv 1st, wie dies in Figur 4 durch den Pfeil angedeutet ist* Die In der Flüssigkeitsströmungskupplung wirkende Drehzahldifferenz, d*h. die Differenz zwischen der Pumpenraddrehzahl und der Turblnenraddrehzahl ist infolge der Niedrigkeit des Übertragenen Drehmoments sehr niedrig, während die Drehzahl hoch genug 1st, so daß nunmehr der Kupplungszahnkranz 17 mit sehr niedriger Umfangsgeschwindigkeit

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an dem mit ihm in stirnseitiger Anlage befindlichem Kupplungszahnkranz 11 vorbeiläuft, so daß, wenn nunmehr die Zähne des Zahnkranzes IJ auf Lücke mit den Zähnen des Zahnkranzes 11 kommen, diese ersteren leicht und schnell zwischen die Zähne des Zahnkranzes 11 eingerückt werden können, was unter der Wirkung des Servomotors 2j5 sodann ,geschieht.

Die Verschwenkung des Maschinen-Manövrierhebels 24 aus der "VOLLE KRAFT"- "VORAUS"-Stellung in die "LANGSAM"-"VORAUS"-Stellung auf welche unmittelbar die Verschwenkung des.Kupplungsventil-Stellhebels 29 im Sinne einer Einrückung der Kupplung folgt, stellt sicher, daß der wirksame Synchronisiereffekt der Flüssigkeitsströmungskupplung bei der vorerwähnten verhältnismäßig hoiien Drehzahl der Flüssigkeitsströmungskupplung zur Verfügung steht, weshalb zunächst ein zuerst in positivem Sinne wirksamer sehr geringer Schlupfwert auftritt" und folglich auch eine sehr geringe Differenzdrehzahl zwischen den Kupplungszahnkränzen 17 und auftritt, welche in der Größenordnung von einer Umdrehung in Jeweils 20 see bis j50 see liegt. Diese Bedingungen werden auf Grund des vorerwähnten wirksamen Synchronisiereffektes der Flüssigkeitsströmungskupplung auf eine gewisse kurze Zeitdauer aufrechterhalten und sind sehr günstig für die durch die Tätigkeit des Hebels 24 sich daraufhin anschließende Kupplungseinrückung.

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Die Figuren Ii₉ 12 und IJ zeigen eine Ausführungsfarm der Zähne der Kupplungszahnkränze 11 und 17, bei welcher die Stirnseiten dieser Zähne nicht in der vorbeschriebenen Weise eben sind. Anstelle dessen sind die Stirnseiten der Zähne der Kupplungszalamkränze 11' und 17' abgeschrägt, wobei diese Abschrägung in positivem Sinne verläuft, d.h. die Schrägen der Zahnstirnseiten wirken, wie aus Figur 12 ersichtlich ist.,-. einer Einrückung der Zähne des Zahnkranzes 17' zwischen diejenigen des Zahnkranzes II¹ entgegen, solange ein durch einen langen Pfeil angedeuteter positiver Schlupf vorherrscht. Bei negativem Sehlupf, d.h. wenn der in der Flüssigkeitsströmungskupplung wirksame Schlupf langsam durch den Nullwert hindurch-gegangen und negativ geworden ist, wie dies in Figur 13 durch den kurzen Pfeil angedeutet ist, kommen die Zähne der Zahnkränze 17* und 11^r in teilweise Flankenanlage und infolgedessen können angesichts des vorher noch sehr geringen Drehzahlunterschiedes zwischen den Kupplungszahnkränzen 17 * und 11' die Zähne des ersteren leicht zwischen die Zähne des Kupplungszahnkranzes 11* hineingleiten.

Es kann selbstverständlich auch eine umgekehrte Anordnung der Schräge dieser Zahnstirnflächen vorgesehen sein, falls gewünscht wird, daß die Kupplungseinrückung bei negativem Schlupf vermieden wird, d.h., falls die Tätigkeit des Servomotors 2j5 entsprechend langsam erfolgt, können

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dann die Zähne des Zahnkranzes 17' erst dann zwischen die Zähne des Zahnkranzes 11' einrücken, wenn sich der Schlupf umgekehrt hat, d.h., wenn der Schlupf, nachdem er zuerst von einem positiven Wert über den Nullwert auf einen negativen Wert übergegangen ist, wieder auf einen positiven Wert ansteigt, wenn die Ritzelwelle 6 sich allmählich mit Bezug auf die Pumpenradwelle 4 immer langsamer dreht.

Die Figuren 14 und 15 zeigen die erfindungsgemäße Verwendung eines an sich bekannten Hemmringes, welcher beispielsweise sechs Zähne aufweisen kann, von welchen einer bei 50 gezeigt ist. Der Hemmring wird von derjenigen Kupplungshälfte gehalten, an welcher die abgeschrägten Zähne 11' gebildet sind und ist außerdem auch relativ zu dieser Kupplungshälfte drehbar. Zweck dieses Hemmringes ist eine Verhinderung einer Verschiebung des Kupplungszahnkranzes 17* in stirnseitige Anlage seiner Zähne an den Zähnen des Kupplungszahnkranzes 11' unter vollständig anormalen und sehr selten auftretenden Umständen, wenn beispielsweise die Steuereinrichtung fehlbetätigt wird und dann die Relativdrehung der beiden Kupplungshälften nicht richtig ist, was zu gewaltsamem Aufstoßen der Zahnkanten des Kupplungszahnkranses 17' auf diejenigen des Kupplungszahnkranzes 11' führt. Im dargestellten Fall wird eine Einrückung der Kupplungszähne bei negativem Schlupf formschlüssig vermieden, die beispielsweise dann auftreten

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könnte, wenn bei einem von zwei Antriebsmaschinen angetriebenen Schiff eine Maschine abgestoppt und die ihr zugehörige-Flüssigkeitsströmungskupplung entleert ist und durch einen Steuerfehler, beispielsweise wegen schwerer Fehleinstellung bzw«, schwerer Störung der Steuerungsverblockungsklinkeii 3I ujkI bzw, 36 und 38 der Kupplungszahnkranz 17' ira Sinne einer Einrückung in den Kupplungszahnkranz 11^{ ¥erschoben wird, während diese.Kupplungszahnkränze noch umlaufen, weil das Schiff durch die andere Maschine noch angetrieben wird« Ein derartiger Heramring kann übrigens auch bei der in den Figuren J>s ^ und 5 gezeigten Kupplung, deren Eupplungszähne ebene Stirnflächen haben, als .-Sicherung gegen eine mögliche gegenseitige stirnseitige Anlage vorgesehen sein, falls eine solche beispielsweise infolge einer Storni^ im Steuersystem auftreten sollte_o

Falls beispielsweise ve&m Ausführung . einen ^?iVOLLE KRAFT ZURÜCK"-Manövers bei Kollisionsgefahr oder vor Beginn jeweils eines Manöverbetriobes oder vor dem abstellen einer jeweils an^f]oron Maschine cine KiWpImigsaiiKructeing erforderlich iot₅ so wirci diese vorzugcwsls« so ausgeführt., da!3 aIch die Utfyaa'Ph-'ibhl in den in FiP!ur JJ) is^olgtsn ^tuliuii/ΐθη iiefin-leiio Dies ist allerdings nicht SWinyendi da dlo haicenaa'tipien Aiiijätze ^i> und Jd fi«.;r VerLIockunno-KlIiifcoiifiebel /51 Uii'i. :H>

or.

bei jeder Stellung des Maschinen-Manövrierhebels 24 bzw. des durch die Membran betätigten Verblockungshebels 36 in die der Kupplungsausruckung entsprechenden, in den Figuren 8 und 9 dargestellten Stellungen zurückbewegt werden können,-

Der zur Betätigung des Servomotors 2J> erforderliche Druckmitteldruck kann vorzugsweise in Form von Öldruck zur Verfügung stehen, welcher vom Getriebeschmiersystem des Schiffsgetriebes abgeleitet wird, welches stets auch eine Reserveölpumpe aufweist. Er kann aber auch in Form von Druckluft zur Verfugung stehen, die vom Maschinenanlaß system abgeleitet wird, welches ebenfalls stets eine Reserve-Druckluftquelle aufweist.

BAD ORIGINAL

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Claims (1)

1. iBHegexemQla!- . ₁

   j i)-^!rf nicht fiesnoKi/'sardr¹ I ** J

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   Patentansprüche

   1, Schiff santriebsanlage mit islB&estens einer Antriebs» maschine, welche über eine steuerbare FXÜssigkoitsstrüiimngakupplung und eine dazu parallelliegende schaltbare Zahn« kupplung auf die Ritzelweile eines die Schiffsschraube antreibenden Getriebes arbeitet« gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung, die eine SinriSekimg der Zahnkupplung (2) im Sinne einer formschlüssigen übertragung der Antriebsleistung nur dann zuläßt» wenn sich das Sohiff mit verhältnis mäßig hoher Fahrt vorwSrtsbewegt« so dai der sfeli dabei aus den demzufolge hohen Drehzahlen des Pumpenrades (3) und des Turbinenrades (5) bei im wesentlichen vollständig gefüllter Arbeitskammer der Flüssigkeitsströmungekupplung (l) ergebende wirksame Synohronlsi&reffekt dieser Kupplung eine niedrige gegenseitige Relativdrenzahl der Kupplungshälften (JO, l6) der Zahnkupplung bewirkt uni deailt deren mühelose Elnrüokung sicherstellt·

   2. Sohiffaantriebsanlage naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet* dad die Steuerelnrioiitung ein« mit der Man5vriereinriohtung (24) der Antrlsbsmasohine gekuppelte Einrichtung (25« 27« 28, JU 35* Ί&* 33, %» kl» k$) enthält-, die eine Sinrüokung der Zahnkupplung (2) la Sinne

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   formsohlUasigen Übertragung der Antriebsleistung nur dann zuläßt, wenn die Masohlnen-Manuvrierelnrlohtung bei vor· hältnlsmäJßig hoher Masohinen- und Ritzelwellendrehzahl von einer eine große Antriebsleistung bewirkenden Stellung auf eine, eine kleinere Antriebsleistung bewirkende Stellung verstellt wird,, so dad der In der FlUaeigkeiteströraungakupplung (1) auftretende Schlupf sehr klein und folglloh die ZahnkupplungselnrUokung wesentlich erleichtert wird·

   3. Schiffsantriebsanlage nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine mit der Antriebsmasohinen« Manövrierelnrlohtung (24) gekuppelte Einrichtung (25* 27« 28« 31 # 35 )# Ale eine Betätigung eines Zahnkupplungs-Sohalt« glledes (29) im Sinne einer formsohlüaslgen Antriebsleistung* übertragung über die Zahnkupplung (2) nur dann tulKßt, wenn ßioh die Antriebsmaschinen-Manövriereinriohtung in einer« einer geringeren, als der vollen Masohinenleistung entsprechenden Stellung befindet, und welter gekennzeichnet durch eine Einrichtung (34, 38, 26, kl, 43), welche in Abhängigkeit von der Ritzelwellendrehzahl eine Betätigung des Zahnkupplungssohaltglledee nur dann gestattet« wenn die Antriebsmaschine und die Ritzelwell* (6) mit verhttltnü hohen Drehzahlen umlaufen· .

   4· Schiffsantriebsanlage nach einen der Anspruch· X bis dadurch gekennzeichnet, daß dl« Kupplungsiahnkritns· (U* 17)

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   1.78 !linZahnkupplung (2) in an aioh bekannter Weise flache Stirnflächen aufweisen (Figuren 3, % und 5)·

   5. Schiff s antriebe anlage naoh einem der Ansprüche 1 bis 2# dadurch gekennzeichnet« daß die Stirnflächen der Kupplungs· Zahnkränze (11V 17') der Zahnkupplung (2) in an sich bekannter Welse derart abgeschrägt sind* daß sie eine gegenseitige Einrückung dieser Zahnkränze jeweils vor der Umkehr der in der Flüssigkeitsstrumungekupplung (1) herrschenden Drehmoment- und Schlupfwerte von positiven auf negative Werte verhindern und dadurch eine Einrückung der Zahnkupplung jeweils naoh Eintritt dieser Umkehr erleichtern·

   6. Schiffsantriebsanlage naoh einem der AneprUohe bis 5# gekennzeichnet durch eine Heizeinrichtung (50), die eine SinrÜokung der Zahnkupplung (2) unter völlig abnormalen Verhältnissen verhindert, wenn die Steuereinrichtungen falsch eingestellt sind und bei abgestoppter Antriebsmaschine und umlaufender Ritatlwell· (6) »ine Fehlbetätigung vor· kommt· ■

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