DE2251025A1 - DRIVE UNIT FOR SHIPS - Google Patents
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Description
Antriebseinheit für Schiffe,Propulsion unit for ships,
Die Erfindung bezieht sich auf Antriebseinheiten für Schiffe und betrifft insbesondere Schiffsschrauben und deren Lagerung.The invention relates to propulsion units for ships and particularly relates to propellers and propellers their storage.
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-The construction of cargo ships, especially tankers, has experienced rapid development in recent years. The construction of propulsion units for ships is still based on propellers, shafts and bearing arrangements, which the increasing loads and stresses must record, which is due to the increasing size of the ships. Beyond that We were constantly looking for more reliable bearing lubrication options and improved sealing arrangements the well-known difficulties encountered with small ships
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keiten zu vermindern.to diminish.
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.Propellers are traditionally attached to the end of a shaft emerging from the ship's stern tube protrudes. Due to the one-sided and self-supporting suspension, large propellers can do the free, unsupported Bring the end of the shaft off the central axis and this deviation from the central axis can be increased, when the forces acting on the screw change. The screw shaft may therefore bend or it can hit, causing difficulties with the axial alignment and design of the bearings and undesirable Vibrations arise and difficulties with seals and lubrication increase.
I: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,The invention creates an improved construction in which the mutual assignment of propeller, Shaft and support bearing is changed so that the place of storage from its conventional front location to a Position that is in the center of gravity of the propeller,
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.The invention creates a unit consisting of a propeller, shaft and bearing, which is suitable for the needs of the Today's ship operation is more suitable. The invention particularly provides a drive unit which the earlier occurring difficulties with the vibrations are reduced and the lubrication of the support bearings is improved. The invention also makes it possible that the support bearing for large propellers can be arranged so that the bearing is aligned more in the vertical direction with the forces acting on the propeller.
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 zwischenAccording to the invention, the propulsion arrangement has a cylindrical bearing bush through which the Propeller shaft extends, and a propeller mounted on the bearing bush, with a bearing surface between
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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.the propeller and the bearing bush is provided. Of the Drive is transmitted from the shaft to the propeller with the help of a drive ring, which is connected to the shaft with the help of wedges and a retaining nut is held at the end of the shaft.
Im Nachstehenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen naher erläutert. In den Zeichnungen zeigen: ·The following is an embodiment of the invention explained in more detail with reference to drawings. In the drawings show:
Pig. I eine schematische Darstellung des Ruderstevens eines SchiffesPig. I a schematic representation of the rudder steving of a ship
Pig. II einen Teilquerschnitt in vergrössertem Massstab durch den Rudersteven mit der Schraubenwelle, dem Stützlager und der Dichtungsanordnung Pig. II a partial cross-section on an enlarged scale through the rudder stem with the propeller shaft, the support bearing and the sealing arrangement
Pig. Ill einen Querschnitt durch eine Labyrinthdichtung der in Pig» II dargestellten Vortriebs-.anordnung undPig. I'll show a cross section through a labyrinth seal the advance arrangement shown in Pig »II and
Pig. IV eine Teilansicht des Antriebsringes zwischen der Schraubennabe und Schraubenwelle.Pig. IV is a partial view of the drive ring between the screw hub and screw shaft.
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.In Pig. I shows the stern of a ship in place of the propeller. The propeller 2 is with its hub 4 via the drive ring 6 with the screw shaft 8 'connected. A retaining nut 1o holds the drive ring 6 and the shaft 8 in via a spline connection rigid touch. The arrangement consisting of the propeller, hub, drive ring and shaft is on a bearing 12 between the screw hub 4 and a bearing bush Ή stored. The bearing bush 14 is an approach of the rudder stev 16 through which the shaft '8 extends.
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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. The bearing bush 14 can be a part of the rudder stev 16. A stern tube can also be inserted into the rudder stem and be rigidly connected to it, depending on what is happening is cheaper for construction. The bearing 12 is sealed against the sea water with the aid of a seal 18.
In Pig. II ist ein Schnitt durch die aus Schraube, Welle, Lager und Dichtung bestehende Anordnung in vergrössertem Masstab dargestellt.In Pig. II is a section through the arrangement consisting of the screw, shaft, bearing and seal, enlarged Scale shown.
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.As can be seen from FIG. II, the hub 4 of the screw 2 is screwed to the drive ring 6. The drive ring ■ 6 is provided with protrusions or wedges 52 as shown provided in Fig. IV. The wedges 52 engage in corresponding Recesses in the hub 4 and form a coupling for transmitting the torque to the screw via the drive ring 6. The drive ring 6 is connected to the screw shaft 8 with the aid of tightly fitting involutes Wedges connected. The drive ring 6 is on the shaft 8 between an annular lip surface 8a on the shaft and the retaining nut 1o arranged on the end of the Shaft 8 is screwed on. The annular lip 8a serves as a pressure surface. A small annulus between the shaft 8 and the bearing bush 14 serves as a return channel for oil. The drive ring 6 is at a distance from the bearing bush 14 in order to also form a flow channel for oil. These improved design eliminated the undesirable and Difficult cantilever suspension of the arrangements previously used. The larger shaft loads are better due to the bearing bush on the Rudder stem added. This has the advantage that the vibrations caused by the screw continue to vary which are known to have been a difficulty in previous arrangements.
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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.The above-described arrangement of screw, shaft, Bearing and connecting drive ring has the further Yor-. part that the ring seal 18 is free of friction flat, while at the same time keeping the sea water away from the camp and preventing the lubricating oil from leaking into the sea water will. The vortexes of the seal that occur during operation are are explained in more detail below.
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.The ring seal 18 is between the front face the screw hub and a substantially vertical surface of the rudder stev 16 is arranged. One as rope protection known ring 22 protects the seal after installation. The ring 22 is with the outer surface of the rudder stem? rigidly connected and leaves a small gap 24 on the screw hub. The ring 22 can be welded to the rudder stem or be associated with it in some other suitable manner. In the arrangement shown in FIG. II, there are oil supply lines 26 provided at an angle of 9o and 27o ° around the stern projection or the bearing bush 14, see above that oil can be fed to the front end of the bearing * The oil can also be fed to the rear end of the bearing via a suitable line are supplied.
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.Various sealing arrangements can be used for the seal 18 be used. A preferred seal for this purpose is shown in Fig. III. The in Fig. III The sealing arrangement shown is a labyrinth seal, the parts of which are made of materials such as bronze, rubber, plastic or various combinations of these materials.
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 demThe labyrinth seal according to FIG. III has one rotating ring 3o, which is rigid with the hub 4 is allied, and a stationary ring 32 which is connected to the
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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.Rudder stem 16 is rigidly connected. The two rings are arranged to each other so that between these, two rings a winding canal is created. This winding canal becomes even more winding in certain horizontal sections made by a variety of annular-shaped Projections are provided which fit together but are spaced apart from one another by such a distance that in the flowing Medium in the labyrinth channel a pressure loss occurs. In Pig. Arrangements Ill illustrated are three independent or separate combinations of labyrinth channels provided to create a winding path for the flowing Medium between the coordinated projections on the stationary and movable rings of the seal create.
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 LuftThe seawater penetrates through the opening 24 into the gap between the rotating ring 5o attached to the hub 4 and the stationary ring 32. The seawater runs through the gap 34 into the channel 36 of the upper labyrinth seal, continues through the gap 38 and in the front part of the channel 4o of the middle labyrinth seal. A supply channel 42 is provided in order to supply air or another suitable flow medium, such as fresh water, to the middle part of the central labyrinth seal. On the other hand, an oil is supplied through the channel 26 in order to lubricate the bearing 12. The oil fed to the bearing 12 runs through the opening 44 into the channel 46 of the lower labyrinth seal. The oil runs under pressure through the labyrinth seal and possibly through the space 48 and then into the end of the middle labyrinth seal 49 “Ösa is opposite the inlet end 4o of the sea water * At this point, there are predominantly equilibrium conditions, which cause a further flow movement of the Keerwafteere and the Stop oil. Air discharged through line 42
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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.or supplied, desalinated .water help to reduce the To achieve equilibrium conditions. The .water can also run through line 42 to keep the sea water out when the ship is in dock.
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. The channel of the upper labyrinth seal reduces the Pressure of penetrating between the two rings Jo and 32 Sea water. The channel of the lower labyrinth seal reduces the pressure between the two rings 3o and penetrating bearing oil. The channel of the middle labyrinth seal is pressurized with air, desalinated water, or fresh water to allow the seawater to mix with Prevent oil. The channels of the labyrinth seal can run parallel or perpendicular to the shaft or in one Angle to be inclined against the shaft. In any of these arrangements, it is important that the number of stages of the The resulting pressure loss of the flow medium is sufficient is to ensure that the oil and sea water is prevented from passing through the canal over one desired point to flow out. The design and selection of the seal is influenced by the respective type of ship.
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. DieFIG. IV shows a detail of the drive ring 6 and in particular the face between the drive ring and the screw hub shown to the type of To show the interlocking of these surfaces to absorb the loads applied. With this arrangement is a multitude of screws 5o around the peripheral surface of the drive ring 6 arranged. The screws 5o connect · ■ the coupling ring 6 with the honeycomb 4 of the propeller 2. The shear forces are from raised sections or wedges 52 with beveled sides added to the engage in corresponding recesses in the hub. the
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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.Screws 5o thus primarily take the direct tensile forces while the raised portions or wedges 52 are provided to absorb the shear forces.
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