DE2251025A1

DE2251025A1 - Antriebseinheit fuer schiffe

Info

Publication number: DE2251025A1
Application number: DE2251025A
Authority: DE
Inventors: Jun John Paul Jones
Original assignee: Mobil Oil AS
Current assignee: Mobil Oil AS
Priority date: 1971-10-20
Filing date: 1972-10-18
Publication date: 1973-04-26
Also published as: JPS4850494A; NL7210260A; GB1379967A; US3762359A; FR2157589A5; BE790095A

Description

Antriebseinheit für Schiffe,

Die Erfindung bezieht sich auf Antriebseinheiten für Schiffe und betrifft insbesondere Schiffsschrauben und deren Lagerung.

Der Bau von Lastschiffen, insbesondere von Tankern, hat in den letzten Jahren eine stürmische Entwicklung erfahren. Der Bau der Antriebseinheiten für Schiffe beruht nach wie vor auf Schiffsschrauben, Wellen und Lageranordnungen, welche die zunehmenden Belastungen und Beanspruchungen aufnehmen müssen, welche auf die zunehmende Grosse der Schiffe zurückzuführen ist. Darüberhinaus werden ständig verlässlichere Schmiermöglichkeiten der Lager und verbesserte Dichtungsanordnungen gesucht, um selbst die bei kleinen Schiffen auftretenden, bekannten Schwierig-

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keiten zu vermindern.

Schiffsschrauben werden herkömmlicherweise am Ende einer Welle befestigt, die aus dem Stevenrohr des Schiffes vorsteht. Aufgrund der einseitigen und freitragenden Aufhängung können grosse Schiffsschrauben das freie, ungestützte Ende der Welle aus der Mittelachse bringen und diese Abweichung von der Mittelachse kann verstärkt werden, wenn sich die auf die Schraube einwirkenden Kräfte ändern. Die Schraubenwelle kann sich daher verbiegen oder sie kann schlagen, wodurch Schwierigkeiten mit der axialen Ausrichtung und der Auslegung der Lager auftreten und unerwünschte Schwingungen entstehen und die Schwierigkeiten mit den Dichtungen und der Schmierung zunehmen.

I:

Die Erfindung schafft eine verbesserte Konstruktion, bei welcher die gegenseitige Zuordnung von Schiffsschraube, Welle und Stützlager so geändert wird, dass der Ort der Lagerung von seiner herkömmlichen vorderen Stelle an eine Stelle wandert, die im Schwerpunkt der Schiffschraube liegt,

Die Erfindung schafft eine aus Schiffsschraube, Welle und Lager bestehende Einheit, die für die Bedürfnisse des Schiffsbetriebes von heute geeigneter ist. Die Erfindung schafft insbesondere eine Antriebseinheit, welche die früher auftretenden Schwierigkeiten mit den Schwingungen vermindert und die Schmierung der Stützlager verbessert. Die Erfindung macht es auch möglich, dass das Stützlager für grosse Schiffsschrauben so angeordnet werden kann, dass das Lager stärker in vertikaler Richtung mit den auf die Schiffsschraube einwirkenden Kräften ausgerichtet ist.

Gemäss der Erfindung besitzt die Vortriebsanordnung eine zylindrische Lagerbüchse, durch welche sich die Schraubenwelle erstreckt, und eine auf der Lagerbüchse gelagerte Schiffsschraube, wobei eine Lagerfläche zwischen

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der Schiffsschraube und der Lagerbüchse vorgesehen ist. Der Antrieb wird von der Welle auf die Schiffschraube mit Hilfe eines Antriebsringes übertragen, der mit Hilfe von Keilen mit der Welle verbunden ist und von einer Haltemutter am Ende der Welle gehalten wird.

Im Nachstehenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen naher erläutert. In den Zeichnungen zeigen: ·

Pig. I eine schematische Darstellung des Ruderstevens eines Schiffes

Pig. II einen Teilquerschnitt in vergrössertem Massstab durch den Rudersteven mit der Schraubenwelle, dem Stützlager und der Dichtungsanordnung

Pig. Ill einen Querschnitt durch eine Labyrinthdichtung der in Pig» II dargestellten Vortriebs-.anordnung und

Pig. IV eine Teilansicht des Antriebsringes zwischen der Schraubennabe und Schraubenwelle.

In Pig. I ist das Heck eines Schiffes an der Stelle der Schiffsschraube gezeigt. Die Schiffsschraube 2 ist mit ihrer Nabe 4 über den Antriebsring 6 mit der Schraubenwelle 8' verbunden. Eine Haltemutter 1o hält den Antriebsring 6 und die Welle 8 über eine Keilverbindung in starrer Berührung. Die aus Schiffsschraube, Nabe, Antriebsring und Welle bestehende Anordnung ist auf einem Lager 12 zwischen der Schraubennabe 4 und einer Lagerbuchse Ή gelagert. Die Lagerbüchse 14 ist ein Ansatz des Ruderstevens 16 , durch welchen sich die Welle '8 erstreckt.

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Die Lagerbüchse 14 kann ein Teil des Ruderstevens 16 sein. Es kann auch ein Stevenrohr in den Rudersteven eingesetzt und mit ihm starr verbunden werden, je nach dem was gerade für die Konstruktion günstiger ist. Das Lager 12 ist mit Hilfe einer Dichtung 18 gegen das Meerwasser abgedichtet.

In Pig. II ist ein Schnitt durch die aus Schraube, Welle, Lager und Dichtung bestehende Anordnung in vergrössertem Masstab dargestellt.

Wie aus Fig. II hervorgeht ist die Nabe 4 der Schraube 2 mit dem Antriebsring 6 verschraubt. Der Antriebsring ■ 6 ist mit Vorsprüngen oder Keilen 52 entsprechend der Darstellung in Fig. IV versehen. Die Keile 52 greifen in entsprechende Ausnehmungen in der Nabe 4 ein und bilden eine Kupplung zur Übertragung des Drehmomentes auf die Schraube über den Antriebsring 6. Der Antriebsring 6 ist mit der Schraubenwelle 8 mit Hilfe von stramm sitzenden evolventen Keilen verbunden. Der Antriebsring 6 ist auf der Welle 8 zwischen einer ringförmigen Lippenfläche 8a auf der Welle und der Haltemutter 1o angeordnet, die auf das Ende der Welle 8 aufgeschraubt ist. Die ringförmige Lippe 8a dient als Druckfläche. Ein kleiner Ringraum zwischen der Welle 8 und der Lagerbüchse 14 dient als Rücklaufkanal für öl. Der Antriebsring 6 liegt in Abstand von der Lagerbüchse 14, um ebenfalls einen Durchflusskanal für öl zu bilden. Diese verbesserte Konstruktion beseitigte d'ie unerwünschte und zu Schwierigkeiten führende, freitragende Aufhängung der früher verwendeten Anordnungen. Die grösseren Wellenbelastungen werden besser durch die Lagerbüchse auf dem Rudersteven aufgenommen. Dies hat den Vorteil, dass die von der Schraube hervorgerufenen Schwingungen weiter ver~ mindert werden, die bekanntermassen eine Schwierigkeit bei früheren Anordnungen waren.

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Die oben beschriebene Anordnung aus Schraube, Welle, Lager und verbindendem Antriebsring hat den weiteren Yor-. teil, dass die Ringdichtung 18 frei von Reib-flachen ist, während gleichzeitig das Meerwasser vom Lager ferngehalten und das Schmieröl,am Austreten in das Meerwasser gehindert wird. Die im Betrieb auftretenden Vortexe der Dichtung werden im Nachstehenden näher erläutert werden.

Die Ringdichtung 18 ist zwischen der vorderen Stirnseite der Schraubennabe und einer im wesentlichen senkrechten Fläche des Ruderstevens 16 angeordnet. Ein als Seilschutz bekannter Ring 22 schützt die Dichtung nach dem Einbau. Der Ring 22 ist mit der Aussenflache des Rudersteven? starr verbunden und lässt einen kleinen Spalt 24 an der Schraubennabe frei. Der Ring 22 kann mit dem Rudersteven verschweisst oder in einer anderen geeigneten V/eise mit ihm verbunden sein. Bei der in Fig. II dargestellten Anordnung sind Ölzuführleitungen 26 bei einem Winkel von 9o und 27o° um den Stevenvorsprung bzw. die Lagerbüchse 14 vorgesehen, so dass dem vorderen Ende des Lagers Öl zugeführt werden kann* Das Öl kann auch dem rückwärtigen Ende des Lagers über eine geeignete Leitung zugeführt werden.

Für die Dichtung 18 können verschiedene Dichtungsanordnungen verwendet werden. Eine für diesen Zweck bevorzugte Dichtung ist in Fig. III gezeigt. Die in Fig. III dargestellte Dichtungsanordnung ist eine Labyrinthdichtung, deren Teile aus Materialien wie Bronze, Gummi,-Kunststoff oder verschiedenen Kombinationen dieser Materialien bestehen können.

Die Labyrinthdichtung nach der Fig. III besitzt einen sich drehenden Ring 3o, der mit der Schrsubennabe 4 starr verbünden ist, und einen ortsfesten Ring 32, der mit dem

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Rudersteven 16 starr verbunden ist. Die beiden Ringe sind so zueinander angeordnet, dass zwischen diesen, beiden Ringen ein kurvenreicher Kanal entsteht. Dieser kurvenreiche Kanal wird in bestimmten Horizontalabschnitten noch kurvenreicher gemacht, indem eine Vielzahl von ringförm-?igen Vorsprüngen vorgesehen wird, die zusammenpassen aber von einander· einen solchen Abstand haben, dass in dem fliessenden Medium im Labyrinthkanal ein Druckverlust entsteht. Bei der in Pig. Ill dargestellten Anordnung sind drei unabhängige oder getrennte Kombinationen von Labyrinthkanälen vorgesehen, um einen kurvenreichen Weg für das fliesöende Medium zwischen den aufeinander abgestimmten Vorsprüngen auf den ortsfesten und beweglichen Ringen der Dichtung zu schaffen.

Das Meerwasser dringt durch die öffnung 24 in den Spalt zwischen den sich drehenden, an der Nabe 4 befestigten Ring 5o und den ortsfesten Ring 32. Das Meerwasser lauft durch den Spalt 34 in den Kanal 36 der oberen Labyrinthdichtung, läuft weiter durch den Spalt 38 und in den vorderen Teil des Kanals 4o der mittleren Labyrinthdichtung. Ein Zuführkanal 42 ist vorgesehen, um Luft oder ein anderes geeignetes Strömungsmedium, wie Süsswasser, dem Mittelteil der mittleren Labyrinthdichtung zuzuführen* Auf der anderen Seite wird ein öl durch den Kanal 26 zugeführt, um das Lager 12 zu schmieren. Das dert Lager 12 zugeführte öl läuft durch die Öffnung 44 in den Kanal 46 der unteren Labyrinthdichtung. Das öl läuft unter Druckverluit durch die Labyrinthdichtung und evtl.durch den Raum 48 und dann in das Ende der mittleren Labyrinthdichtung 49» Ösa dem Eintrittsende 4o des Meerwassers gegenüberliegt* AtI dieser Stelle herrschen überwiegend GleichgewichtKbedIndun gen, die eine weitere fliessbewegung dee Keerwafteere und des Öls unterbinden. Durch die Leitung 42 augeführte Luft

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oder zugeführtes, entsalztes .Wasser helfen mit, um die Gleichgewichtsbedingungen zu erzielen. Das .Wasser kann auch durch die Leitung 42 laufen, um das Meerwasser fern zu halten, wenn das Schiff im Dock ist.

Der Kanal der oberen Labyrinthdichtung Vermindert den Druck des zwischen den beiden Ringen Jo und 32 eindringenden Meerwassers. Der Kanal der unteren Labyrinthdichtung vermindert den Druck des zwischen den beiden Eingen 3o und eindringenden Lageröls. Der Kanal der mittleren Labyrinthdichtung wird mit Luft, entsalztem Wasser oder Süsswasser unter Druck gesetzt, um ein Vermischen des Meerwassers mit Öl zu verhindern. Die Kanäle der Labyrinthdichtung können parallel oder senkrecht zur Welle verlaufen oder in einem Winkel gegen die Welle geneigt sein. Bei jeder dieser Anordnungen ist es wichtig, dass die Anzahl der Stufen des entstandenen ruckverlustes des Strömungsmediums, ausreichend ist, um zu erreichen, dass das Öl und das Meerwasser daran gehindert wird, durch den Kanal über einen gewünschten Punkt hinaus zu fliessen. Die Auslegung und die Auswahl der Dichtung wird von der jeweiligen Schiffsart beeinflusst.

In !"ig. IV ist eine Einzelheit des Antriebsringes 6 und insbesondere die Stirnfläche zwischen dem Antriebsring und der Schraubennabe dargestellt, um die Art des Ineinandergreifens dieser Flächen zur Aufnahme der auf- · gebrachten Belastungen zu zeigen. Bei dieser Anordnung ist eine Vielzahl von Schrauben 5o um die Umfangsflache des Antriebsringes 6 angeordnet. Die Schrauben 5o verbin- ·■ den den Kupplungsring 6 mit der Wabe 4 der Schiffsschraube 2. Die Scher-kräfte werden von erhabenen Abschnitten oder Keilen 52 mit abgeschrägten Seiten aufgenommen, die in entsprechende Ausnehmungen in der Nabe eingreifen. Die

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Schrauben 5o nehmen somit in erster Linie die direkten Zugkräfte auf, während die erhabenen Abschnitte oder Keile 52 zur Aufnahme der Scherkräfte vorgesehen sind.

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Claims

Ansprüche

Antriebseinheit für Schiffe mit einer zylindrischen :&!agerbüchse, durch welche die Schraubenwelle, hindurchtritt, und mit einer Schiffsschraube, die mittels eines Antriebsringes an der Welle befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lager (12) zwischen der Schraubennabe (4) und der Lagerbüchse (14) angeordnet ist und eine Dichtung (18) vor dem Lager (12) vorgesehen und gegen den Rudersteven (16) gerichtet ist und ein Ölkanal zwischen der Welle (8) und der Lagerbuchse (14) sowie zwischen der Welle (8) und dem Antriebsring (6) vorgesehen ist.
2. Antriebseinheit nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Leitung (26) für die Ölzufuhr zum Lager (12) zwischen dem Antriebsring (6) und der Dichtung (18).
3. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsring (6) mittels einer Keilverbindung mit der Welle (8),vorzugsweise unter Verwendung einer Haltemutter (1o) verbunden ist, welche den Antriebsring (6) gegen eine Druckfläche (8a) auf der Welle 8'drückt.
4. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1-3» dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsring (6) mit Hilfe von Zähnen (52) und Schrauben (5o) mit der Schraubennabe (4) verbunden ist.
5. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1- 4?da~ durch gekennzeichnet, dass das Lager (12) in vertikaler Richtung mit dem Schwerpunkt der Schiffsschraube (2) ausgerichtet ist. :-■".-"

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6. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1-5» dadurch gekennzeichnet, dass die Welle(8)im Lager (12) gelagert ist.
7. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (18) eine Labyrinthdichtung ist.
8. Antriebseinheit nach Ansprach 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Labyrinthdichtung (18) eine Leitung (42) zum Einspritzen eines Strömungsmediums in die Mitte des gesamten, durch die Labyrinthdichtung hindurchgehenden Kanals aufweist.

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