DE19932873A1

DE19932873A1 - Ship's propulsion drive has parallel engines coupled to common drive transmission for driving propeller shaft with separate elastic mountings and bearings for reducing emitted operating noise

Info

Publication number: DE19932873A1
Application number: DE1999132873
Authority: DE
Inventors: Karl Rasche; Wilhelm Schaefer
Original assignee: A Friedrich Flender AG
Current assignee: A Friedrich Flender AG
Priority date: 1999-07-16
Filing date: 1999-07-16
Publication date: 2001-01-18

Abstract

The ship's propulsion drive uses 2 parallel diesel engines (1), each coupled via a switched clutch (3) to a common drive transmission (2), for driving a propeller shaft line (12) for the ship's propeller (5). The engines and the drive transmission are supported separately via elastic engine mountings and elastic drive bearings (13) and drive mountings (14), the drive bearings incorporated in a bearing block attached to the sidewalls (11) of the transmission drive.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schiffsantrieb mit einem Zweimotoren-Sammelgetriebe, bei dem das Getriebe starr mit den Antrieben verbunden ist und ein eingebautes Drucklager zur Aufnahme und Übertragung des vom Propeller ausgeübten Schubes über die Propellerwellenleitung aufweist, die durch Traglager positioniert ist, und mit Schaltkupplungen zum einzelnen Zu- oder Abschalten der Antriebe verbunden ist.The invention relates to a ship propulsion system with a two-motor collective gearbox which the transmission is rigidly connected to the drives and a built-in thrust bearing for Recording and transmission of the thrust exerted by the propeller over the Has propeller shaft line, which is positioned by support bearings, and with clutches is connected to the individual activation or deactivation of the drives.

Zweimotoren-Sammelgetriebe für Schiffsantriebe sind üblicherweise starr mit dem Getriebefundament eines Schiffes gemäß Fig. 1 verbunden. Als Schiffsantriebe werden vorzugsweise Dieselmotoren 1 verwendet. Dabei sind die Dieselmotoren starr sowohl mit dem Schiffsfundament als auch mit dem Getriebe 2 verbunden, welches ein eingebautes Drucklager zur Aufnahme und Übertragung des Propellerschubes aufweist. Weiterhin sind Schaltkupplungen 3 vorgesehen, so daß die Dieselmotoren einzeln zu- oder abschaltbar sind. Die Propellerwellenleitung 12 mit dem Propeller 5 an dem einen Ende wird durch Traglager 4 positioniert.Two-motor collective transmissions for ship drives are usually rigidly connected to the transmission foundation of a ship according to FIG. 1. Diesel engines 1 are preferably used as ship propulsion systems. The diesel engines are rigidly connected both to the ship's foundation and to the transmission 2 , which has a built-in thrust bearing for receiving and transmitting the propeller thrust. Clutches 3 are also provided, so that the diesel engines can be switched on or off individually. The propeller shaft line 12 with the propeller 5 at one end is positioned by support bearing 4 .

Bei den derzeitigen Fahrgastschiffen, wie Kreuzfahrtschiffen und Fähren, werden die Dieselmotoren 1 bereits elastisch aufgestellt. Darüber hinaus werden insbesondere bei Marineschiffen aus Gründen der hohen Anforderungen an niedrigen Körperschall wegen der möglichen SONAR-Erfassung dieser Schiffe auch die Getriebe 2 elastisch aufgestellt (Fig. 2). Die Dieselmotoren 1 und das Getriebe 2 sind dabei auf einer elastisch aufgestellten gemeinsamen Plattform 10 angeordnet. Die zugehörigen elastischen Elemente 9 sind lediglich symbolisch dargestellt. Das starr aufgestellte Drucklager 7 auf dem Schiffsfundament 6 überträgt sicher den Propellerschub, und eine spezielle Verlagerungskupplung 8 übernimmt sowohl die Übertragung des Drehmomentes vom Getriebe 2 auf den Propeller 5 als auch die erforderliche Körperschallreduzierung vom Getriebe zur Propellerwellenleitung 12.In the current passenger ships, such as cruise ships and ferries, the diesel engines 1 are already set up elastically. In addition, especially in the case of naval ships, due to the high requirements for low structure-borne noise due to the possible SONAR detection of these ships, the gears 2 are also set up elastically ( FIG. 2). The diesel engines 1 and the transmission 2 are arranged on an elastically positioned common platform 10 . The associated elastic elements 9 are only shown symbolically. The rigidly positioned thrust bearing 7 on the ship's foundation 6 safely transmits the propeller thrust, and a special displacement clutch 8 takes over both the transmission of the torque from the transmission 2 to the propeller 5 and the required structure-borne noise reduction from the transmission to the propeller shaft line 12 .

Die Ausführung solcher Schiffsantriebe weist den Nachteil auf, daß die Dieselmotoren und die Getriebe zwar elastisch zur Reduzierung der Körperschallabstrahlung gelagert sind, aber diese Körperschallabstrahlung über die Propellerwellenleitung in den Schiffskörper gelangt oder als sogenannter Wasserschall leicht zu identifizieren ist. Bekanntlich ist durch die SONAR-Ortung feststellbar, um welche Schiffsklasse und um welches Schiff aus dieser Klasse es sich handelt. The execution of such ship propulsion systems has the disadvantage that the diesel engines and the Gearboxes are mounted elastically to reduce structure-borne noise, but they are Structure-borne noise radiation reaches the hull via the propeller shaft line or as so-called water noise is easy to identify. It is known from the SONAR location Determine which ship class and which ship from this class it is.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Zweimotoren-Sammelgetriebe zu schaffen, das die Körperschallabstrahlung im wesentlichen eliminiert, wobei außerdem das Getriebe kürzer bauen und insgesamt weniger kostenaufwendig sein soll.The object of the present invention is to provide a two-motor collective gear create that substantially eliminates the structure-borne noise, which also Build gears shorter and should be less expensive overall.

Die Aufgabe wird gattungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.The task is generally solved with the characterizing features of claim 1. Further advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.

Als besonders vorteilhaft hat dabei zu gelten, daß durch die Anordnung von elastischen Elementen in Höhe der Propellerwellenmittellinie kein schädliches Kippmoment auf das Drucklager und die Zahneingriffe wirksam wird. Außerdem kann das Getriebe auf den idealen drei Punkten aufgestellt werden. Weiterhin kann die elastische Lagerung von Motoren und Getriebe jeweils für sich separat akustisch optimal hinsichtlich der zu berücksichtigenden Körperschallaspekte gewählt werden. Darüber hinaus kann die drehmomentabstützende elastische Lagerung noch fein eingestellt und durch hydraulische oder ähnliche Hilfen zur Positionierung des Getriebes bei verschiedenen Lastzuständen im Fahrbetrieb auf Position gehalten werden. Ferner kann ein kürzerer erforderlicher Maschinenraum realisiert werden, indem die bisher übliche teurere Lösung mit dem separaten Drucklager und der Verlagerungskupplung entfallen kann. Zusätzlich kann die gefundene Lösung auch für andere Einsatzfälle im kommerziellen Schiffbau verwendet werden, beispielsweise bei systemkritischen Anwendungen wie bei schnellen Schiffen mit WATERJET- Anlagen.To be considered particularly advantageous is that the arrangement of elastic elements at the level of the propeller shaft center line no harmful tilting moment on the thrust bearing and the Meshing takes effect. In addition, the transmission can be set up on the ideal three points become. Furthermore, the elastic mounting of motors and gears can be done individually acoustically selected separately with regard to the structure-borne noise aspects to be taken into account become. In addition, the torque-supporting elastic bearing can still be fine adjusted and with hydraulic or similar aids for positioning the gear different load conditions are kept in position while driving. Furthermore, a shorter required machine room can be realized by using the previously more expensive solution with the separate thrust bearing and the displacement clutch. In addition, the found solution can also be used for other applications in commercial shipbuilding, for example in system-critical applications such as fast ships with WATERJET Investments.

Weitere Vorteile der Erfindung sind nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:Further advantages of the invention are shown below with reference to one shown in the drawing Embodiment explained in more detail. Show it:

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel eines Zweimotoren-Sammelgetriebes mit elastischer Lagerung nach der Erfindung in Draufsicht in verkleinertem Maßstab; Figure 3 shows an embodiment of a two-motor collective gearbox with elastic mounting according to the invention in plan view on a smaller scale.

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel eines Zweimotoren-Sammelgetriebes mit elastischer Lagerung nach der Erfindung in Seitenansicht in verkleinertem Maßstab und Fig. 4 shows an embodiment of a two-motor gearbox with elastic mounting according to the invention in side view on a smaller scale and

Fig. 5 eine herkömmliche elastische Lagerung im Schnitt. Fig. 5 shows a conventional elastic storage in section.

Fig. 3 zeigt in Draufsicht einen Schiffsantrieb, vorzugsweise mit zwei parallel angeordneten Dieselmotoren 1, die jeweils über eine Schaltkupplung 3 mit einem Getriebe 2 starr verbunden sind. Das Getriebe 2 ist mit der Propellerwellenleitung 12 verbunden, die auf Traglager 4 positioniert ist. An dem einen Ende der Propellerwellenleitung ist ein Propeller 5 angeordnet, der als Verstellpropeller dargestellt ist, während das andere Ende in das Getriebe 2 geführt ist. Fig. 3 shows in plan view a marine propulsion, preferably with two parallel diesel engine 1, which are each rigidly connected via a clutch 3 with a gearbox 2. The transmission 2 is connected to the propeller shaft line 12 , which is positioned on the support bearing 4 . At one end of the propeller shaft line, a propeller 5 is arranged, which is shown as an adjustable propeller, while the other end is guided into the transmission 2 .

Weiterhin ist eine elastische Lagerung 13 gezeigt, die mit einer am Getriebe 2 ausgebildeten Seitenwand 11 verbunden ist.Furthermore, an elastic bearing 13 is shown, which is connected to a side wall 11 formed on the transmission 2 .

In Fig. 4 ist in Seitenansicht ein Dieselmotor 1 gezeigt, der über eine elastische Lagerung 9 separat mit einem Schiffsfundament 6 starr verbunden ist. Das Getriebe 2 ist auf der Motorseite über elastische Auflager 14 ebenfalls mit dem Schiffsfundament 6 starr verbunden. Weiterhin ist das Getriebe 2 auf der Propellerseite über eine elastische Lagerung 13 so mit dem Schiffsfundament 6 verbunden, daß die elastische Lagerung auf der Ebene der Propellerwellenmitte angehoben ist. Dabei ist die elastische Lagerung 13 in einem mit dem Schiffsfundament 6 fest verbundenen separaten Lagerbock 19 (Fig. 5) integriert und mit am Getriebe 2 ausgebildeten Seitenwänden 11 verbunden. Die Seitenwände 11 sind beidseitig des im Getriebe 2 integrierten Drucklagers angeordnet, wodurch das Getriebe einerseits an diesen Seitenwänden angehängt ist und zum anderen sich zur Motorseite hin auf den weiteren zwei elastischen Auflagern 14 abstützt. Die zur Motorseite hin angeordneten elastischen Auflager 14 nehmen das Getriebegewicht und die vom Drehmoment herrührenden Kräfte auf, so daß die Körperschalleinleitung vom Getriebe 2 in das Schiffsfundament 6 ganz wesentlich reduziert wird. In Fig. 5 sind Einzelheiten einer herkömmlichen elastischen Lagerung 13 gezeigt. Dabei besteht die in dem Lagerbock 19 integrierte elastischen Lagerung 13 im wesentlichen aus einer konzentrischen Gummihülsenfeder 18, die wiederum in eine Stahlbuchse 15 einvulkanisiert ist. Ein an der Seitenwand 11 des Getriebes befestigter Bolzen 16 steht mit der elastischen Lagerung in Eingriff. Durch eine Schraube 20 wird die elastische Lagerung 13 auf dem Bolzen 16 axial fixiert. Außerdem sind elastische Ringelemente 21, vorzugsweise aus Hartgummi, zwischen der Seitenwand 11 und dem Lagerbock 19 angeordnet. Die elastischen Ringelemente 21 gewährleisten gemeinsam mit den Gummihülsenfedern 18 die Körperschallreduzierung vom Getriebe 2 zum Lagerbock 19.In FIG. 4 a side view of a diesel engine 1 is shown separately on an elastic support 9 is rigidly connected to a ship foundation. 6 The gear 2 is also rigidly connected to the ship's foundation 6 on the motor side via elastic supports 14 . Furthermore, the transmission 2 is connected on the propeller side via an elastic bearing 13 to the ship's foundation 6 in such a way that the elastic bearing is raised at the level of the propeller shaft center. The elastic mounting 13 is integrated in a separate bearing block 19 ( FIG. 5) which is firmly connected to the ship's foundation 6 and is connected to side walls 11 formed on the gear 2 . The side walls 11 are arranged on both sides of the thrust bearing integrated in the transmission 2 , as a result of which the transmission is attached to these side walls on the one hand and is supported on the other two elastic supports 14 on the motor side. The elastic supports 14 arranged toward the motor side absorb the gearbox weight and the forces resulting from the torque, so that the structure-borne noise from the gearbox 2 into the ship's foundation 6 is reduced considerably. In Fig. 5, details of a conventional resilient mounting 13 are shown. The elastic bearing 13 integrated in the bearing block 19 essentially consists of a concentric rubber sleeve spring 18 , which in turn is vulcanized into a steel bushing 15 . A bolt 16 fastened to the side wall 11 of the transmission engages with the elastic mounting. The elastic mounting 13 is axially fixed on the bolt 16 by a screw 20 . In addition, elastic ring elements 21 , preferably made of hard rubber, are arranged between the side wall 11 and the bearing block 19 . The elastic ring elements 21 , together with the rubber sleeve springs 18, ensure structure-borne noise reduction from the transmission 2 to the bearing bracket 19 .

Der Lagerbock 19 ist starr mit dem Schiffsfundament 6 verbunden. Die den Propellerschub übernehmenden Bolzen 16 sind in Höhe der Getriebeabtriebswelle 22 angeordnet, um ein Kippmoment des Getriebes zu vermeiden. The bearing block 19 is rigidly connected to the ship's foundation 6 . The bolts 16 which take over the propeller thrust are arranged at the level of the transmission output shaft 22 in order to avoid a tilting moment of the transmission.

Mit der bevorzugten Ausführung ist ein wichtiger Körperschalleffekt eliminiert, und zwar insofern, als die Dieselmotoren 1 separat elastisch aufgestellt und die Ausführung der elastischen Aufstellung auf die Frequenzlage des Dieselmotors abstimmbar ist. Dabei ist das Getriebe ebenfalls separat elastisch aufgestellt, so daß die Ausführung der elastischen Aufstellung auf die Frequenzlage des Getriebes mit den wesentlich höheren Frequenzen im Vergleich zum Dieselmotor einstellbar ist. Aufgrund der jeweils separaten elastischen Lagerung der jeweiligen Dieselmotoren und des Getriebes mit der möglichen Abstimmung der elastischen Aufstellung auf die Frequenzlage der Dieselmotoren und des Getriebes ergibt sich eine akustische Entlopplungs oder die Möglichkeit einer Feinabstimmung, die nunmehr gegenüber früheren konstruktiven Ausführungen von Schiffsantrieben mit Zweimotoren-Sammelgetrieben in vorteilhafter Weise erreicht werden kann.With the preferred embodiment, an important structure-borne noise effect is eliminated, to the extent that the diesel engines 1 are separately set up elastically and the design of the elastic set-up can be adjusted to the frequency position of the diesel engine. The gearbox is also set up separately and elastically, so that the design of the elastic set-up can be adjusted to the frequency position of the gearbox with the substantially higher frequencies compared to the diesel engine. Due to the separate elastic mounting of the respective diesel engines and the gearbox with the possible adjustment of the elastic positioning to the frequency position of the diesel engines and the gearbox, there is an acoustic decoupling or the possibility of fine-tuning, which is now compared to earlier design versions of marine drives with twin-engine gearboxes can be achieved in an advantageous manner.

Ein lediglich separat aufgestelltes Zweimotoren-Sammelgetriebe mit eingebautem Drucklager würde bei elastischer Aufstellung technisch gesehen kippen. Der Propellerschub, der ein mehrfaches des Getriebegewichts beträgt, wird aufgrund des Hebelarms von der Propellerwellenmitte zur Getriebeauflage mit dem daraus resultierenden Kippmoment das Getriebe zu den Motoren hin kippen lassen. Das hätte zur Folge, daß das integrierte Drucklager des Getriebes wegen örtlicher Überbelastung, zerstört werden kann und die Verzahnungseingriffe auch stark beeinflußt werden können bis hin zu extremen Eckenträgern mit ebenfalls möglichen Verzahnungsschäden.A two-motor collective gearbox set up separately with built-in thrust bearing would tilt technically seen with elastic installation. The propeller thrust, the one is several times the gearbox weight, due to the lever arm of the Propeller shaft center to the gearbox support with the resulting tilting moment Let the gearbox tip over to the motors. This would have the consequence that the integrated thrust bearing of the gearbox due to local overload, can be destroyed and the gear interventions can also be strongly influenced up to extreme corner beams with also possible Gear damage.

Gemäß dem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird das Kippmoment auf das Getriebe vermieden, und zwar dadurch, daß die elastische Lagerung 13 auf die Ebene der Propellerwellenmitte angehoben wird. Der Propellerschub wird dabei ohne Biegehebelarm vom Getriebe 2 auf den vorteilhafterweise ausgebildeten Lagerbock 19 übertragen, der wiederum starr mit dem Schiffsfundament 6 verbunden ist. Die Seitenwände 11 sind beidseitig des integrierten Drucklagers des Getriebes so angeordnet, daß das Getriebe einerseits an den Seitenwänden 11 angehängt ist und zum anderen zur Motorseite hin sich durch weitere zwei elastische Auflager 14 so abstützt, daß die aus dem Drehmoment sich ergebenden Lagerkräfte und die Gewichtskräfte abgefangen werden. Die elastischen Auflager 14 können noch fein eingestellt werden, so daß sich unter Drehmomentbelastung keine Lageveränderungen des Getriebes 2 ergeben. Damit ist das Getriebe auf den idealen drei Punkten solide aufgestellt und ausgerichtet und unterliegt somit keinen Einflüssen aus einer Verwindung des Schiffskörpers.According to the advantageous embodiment, the tilting moment on the gearbox is avoided by lifting the elastic bearing 13 to the level of the center of the propeller shaft. The propeller thrust is transmitted from the transmission 2 to the advantageously designed bearing bracket 19 without a bending lever arm, which in turn is rigidly connected to the ship's foundation 6 . The side walls 11 are arranged on both sides of the integrated thrust bearing of the transmission so that the transmission is attached to the side walls 11 on the one hand and is supported on the motor side by two further elastic supports 14 so that the bearing forces and the weight forces resulting from the torque be intercepted. The elastic supports 14 can still be finely adjusted so that there are no changes in position of the transmission 2 under torque loading. The gearbox is thus solidly positioned and aligned on the ideal three points and is therefore not subject to any distortion of the hull.

Claims

1. Ship drive with a two-motor collective gearbox, the gearbox ( 2 ) and the drives ( 1 ) being rigidly connected to the ship's foundation ( 6 ) and the gearbox being rigidly connected to the drives, and the gearbox has a built-in thrust bearing for receiving and transmitting the propeller ( 5 ) exerted thrust on the propeller shaft line ( 12 ), which is positioned by support bearings ( 4 ), and is connected to clutches ( 3 ) for individual switching on or off of the drives, characterized in that the drives ( 1 ) via elastic Elements ( 9 ) and the gearbox ( 2 ) via elastic supports ( 14 ) and elastic bearings ( 13 ), integrated in a separate bearing block ( 19 ) firmly connected to the ship's foundation ( 6 ) and with side walls formed on the gearbox ( 2 ) ( 11 ) connected, each separately elastically supported.

2. Ship propulsion system according to claim 1, characterized in that the elastic set-up of drives ( 1 ) and gear ( 2 ) is each individually finely tuned separately acoustically with regard to structure-borne noise effects.

3. Ship propulsion system according to claim 1, characterized in that the elastic bearings ( 13 ) at the level of the center line of the propeller shaft line ( 12 ) are arranged so that on the in the gearbox ( 2 ) integrated thrust bearing and on the gear meshes arranged in the gearbox acting harmful tilting moment is prevented.

4. Ship propulsion system according to claim 1, characterized in that the gear ( 2 ) on the elastic supports ( 12 ) and the elastic bearings ( 13 ) is placed on the ideal three points.

5. Ship propulsion system according to claim 1, characterized in that the elastic supports ( 14 ) are designed as torque-supporting supports and are fine-tuned and that hydraulic or similar aids for adjusting and holding the transmission ( 2 ) are arranged at "load" in various load conditions during operation .

6. Ship propulsion system according to claim 1, characterized by the use in commercial and naval shipbuilding for critical applications in fast ships.