DE3235792C2

DE3235792C2 - Arrangement of a diesel engine drive in a ship

Info

Publication number: DE3235792C2
Application number: DE19823235792
Authority: DE
Inventors: Egon Dipl.-Ing. Dr. Seuzach Faber; Emanuel Dipl.-Ing. St. Gallen Höhener
Original assignee: Gebrueder Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1982-09-23
Filing date: 1982-09-28
Publication date: 1987-01-22
Also published as: JPS5975897A; FI76302B; CA1224677A; FI832624A0; DE3235792A1; FI832624A; JPH0324399B2; FI76302C

Abstract

Im Schiffskörper (18) sind je Schiffsschraube (16) zwei langsamlaufende Zwei-Takt-Dieselmotore (11, 12) in ihrer Längsrichtung hintereinander und parallel zur Schiffslängsachse (10) vorgesehen, die zum direkten Antrieb der Schiffsschraube (16) über einen gemeinsamen Wellenstrang (21) mit der Schiffsschraube verbunden sind. Im Wellenstrang (21) ist zwischen den Motoren (11, 12) eine ein- und ausschaltbare Kupplung (13) angeordnet. Durch den direkten Antrieb entfallen Übertragungsverluste zwischen Motoren und Schiffsschraube und wegen des niedrigen spezifischen Brennstoffverbrauchs von langsamlaufenden Zwei-Takt-Dieselmotoren sind die Betriebskosten des Schiffes gering.In the hull (18) for each propeller (16) there are two slow-running two-stroke diesel engines (11, 12) arranged one behind the other in the longitudinal direction and parallel to the longitudinal axis (10) of the ship, which are connected to the propeller (16) via a common shaft (21) for direct drive. A clutch (13) that can be switched on and off is arranged between the engines (11, 12) in the shaft (21). The direct drive eliminates transmission losses between the engines and the propeller and the low specific fuel consumption of slow-running two-stroke diesel engines means that the ship's operating costs are low.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung eines dieselmotorischen Antriebs in einem Schiff mit mindestens einer Schiffsschraube, wobei im Schiffskörper mindestens zwei Dieselmotoren in ihrer Längsrichtung hintereinander und parallel zur Schiffslängsachse vorgesehen sind, die zum direkten Antrieb der Schiffschraube über einen gemeinsamen Wellenstrang mit der Schiffsschraube verbunden sind, und wobei im Wellenstrang zwischen den Motoren eine ein- und ausschaltbare Kupplung angeordnet ist.The invention relates to an arrangement of a diesel engine drive in a ship with at least one ship's propeller, wherein at least two diesel engines are provided in the ship's hull in their longitudinal direction one behind the other and parallel to the ship's longitudinal axis, which are connected to the ship's propeller via a common shaft train for direct drive of the ship's propeller, and wherein an on-and-off clutch is arranged in the shaft train between the engines.

Aus der US-PS 18 02 931 ist eine solche Anordnung für eine kurze Hin- und Herfahrten ausführendes Fährboot bekannt, daß an beiden Enden mit einer Schiffsschraube versehen ist. Die zwischen den Motoren angeordnete Kupplung kann in beliebigen Stellungen ein- und ausgeschaltet werden. Jede Schiffsschraube ist außerdem über eine magnetische Kupplung mit dem benachbarten Motor verbunden, so daß für jede Fahrtrichtung beide Motoren die jeweils am Heck befindliche Schiffsschraube antreiben, während die jeweils am Bug befindliche Schiffsschraube abgekuppelt ist. Bei den Motoren handelt es sich um solche mit verhältnismäßig kleiner Leistung, bei denen es belanglos ist, in welcher Stellung ihrer Kurbelwellen sie gekuppelt werden. Wegen der an beiden Bootsenden angeordneten Schiffsschrauben ist das Boot auch nicht für Eisbrechfahrt geeignet.Such an arrangement is known from US-PS 18 02 931 for a ferry boat that makes short trips back and forth, which is equipped with a propeller at both ends. The coupling arranged between the motors can be switched on and off in any position. Each propeller is also connected to the adjacent motor via a magnetic coupling, so that for each direction of travel both motors drive the propeller at the stern, while the propeller at the bow is uncoupled. The motors are of relatively low power, and it is irrelevant in which position their crankshafts are coupled. Because the propellers are arranged at both ends of the boat, the boat is also not suitable for icebreaking.

Es sind auch dieselmotorische Anordnungen in für Eisbrechfahrt und Offenwasserfahrt bestimmten Schiffen bekannt, bei denen ausschließlich sogenannte mittelschnellaufende Motore verwendet wurden, die eine Drehzahl von etwa 500 bis 600 U/min und eine Zylinderleistung von 500 bis 800 PS aufweisen. Da die Schiffsschrau -bendrehzahl höchstens etwa 170 U/min beträgt, wurde zwischen dem mittelschnellaufenden Dieselmotor und der Schiffsschraubenwelle ein elektrisches Aggregat geschaltet, das aus einem mit dem Dieselmotor verbundenen Generator und einem langsamlaufenden, von dem Generator gespeisten, mit der Schiffsschraubenwelle verbundenen Elektromotor besteht.Diesel engine arrangements are also known in ships intended for icebreaking and open water travel, in which only so-called medium-speed engines were used, which have a speed of around 500 to 600 rpm and a cylinder power of 500 to 800 hp. Since the ship's propeller speed is at most around 170 rpm, an electrical unit was connected between the medium-speed diesel engine and the ship's propeller shaft, which consists of a generator connected to the diesel engine and a slow-running electric motor fed by the generator and connected to the ship's propeller shaft.

Eine andere bekannte Möglichkeit, die unterschiedlichen Drehzahlen des Dieselmotors und der Schiffsschraubenwelle zu überbrücken, besteht darin, ein Untersetzungsgetriebe einzuschalten.Another well-known way to bridge the different speeds of the diesel engine and the propeller shaft is to use a reduction gear.

Solche Antriebsanordnungen haben wegen der Notwendigkeit des elektrischen Aggregates bzw. des Untersetzungsgetriebes nennenswerte Übertragungsverluste. Mittelschnelllaufende Dieselmotoren haben einen relativ hohen spezifischen Brennstoffverbrauch, was sich auf die Betriebskosten des Schiffes ungünstig auswirkt. Außerdem lassen sich die Dieselmotoren nicht wirtschaftlich betreiben, wenn sie außer Eisbrechfahrten auch über längere Zeit sich erstreckende Offenwasserfahrten ausführen müssen. Das vom Dieselmotor aufzubringende Leistungsverhältnis von Eisbrechfahrt zu Offenwasserfahrt liegt bei rund 3 : 1 bis 2 : 1, wobei je nach den Betriebsbedingungen des Schiffes die Grenzen fließend sind.Such drive arrangements have significant transmission losses due to the need for the electric unit or the reduction gear. Medium-speed diesel engines have a relatively high specific fuel consumption, which has a negative effect on the ship's operating costs. In addition, diesel engines cannot be operated economically if they have to carry out long-term open-water voyages in addition to icebreaking. The power ratio that the diesel engine has to provide for icebreaking to open-water voyages is around 3:1 to 2:1, although the limits are fluid depending on the ship's operating conditions.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anordnung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß sie in einem Eisbrechfahrt und Offenwasserfahrt ausführenden Schiff verwendbar ist.The invention is based on the object of improving the arrangement of the type mentioned at the outset so that it can be used in a ship carrying out icebreaking and open water travel.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem Eisbrechfahrt und Offenwasserfahrt ausführenden Schiff mit mindestens zwei langsamlaufenden Zwei- Takt-Dieselmotoren die ein- und ausschaltbare Kupplung so ausgebildet ist, daß sie nur in einer genau definierten Stellung der durch sie verbindbaren Abschnitte des Wellenstranges eingeschaltet werden kann.This object is achieved according to the invention in that, in a ship carrying out icebreaking and open water travel with at least two slow-running two-stroke diesel engines, the engageable and disengageable clutch is designed in such a way that it can only be engaged in a precisely defined position of the sections of the shaft train that can be connected by it.

Bei den heute verwendeten Zwei-Takt-Dieselmotoren in eisgängigen Schiffen sind die aus Torsionsfrequenzen, Erregungsmomenten und Dämpfungen resultierenden Beanspruchungen zu beachten und durch Berechnung zu bestimmen. Die eine Torsionsschwingung erregenden Momente sind unter anderem vom sogenannten Mitteldruck des Motors abhängig, der bei den heute verwendeten Motoren so hoch liegt, daß eine ganz bestimmte Zündfolge und damit auch gegenseitige Anordnung der Kurbelkröpfungen eingehalten werden muß, um unzulässige Beanspruchungen zu vermeiden. Aus dem gleichen Grund ist die zwischen den Motoren angeordnete Kupplung so ausgebildet, daß sie nur in einer genau definierten Stellung der Wellenstrangabschnitte eingeschaltet werden kann.In the two-stroke diesel engines used today in ice-going ships, the stresses resulting from torsional frequencies, excitation moments and damping must be taken into account and determined by calculation. The moments that cause torsional vibrations depend, among other things, on the so-called mean pressure of the engine, which is so high in the engines used today that a very specific ignition sequence and thus also the mutual arrangement of the crank throws must be observed in order to avoid inadmissible stresses. For the same reason, the clutch arranged between the engines is designed in such a way that it can only be switched on in a precisely defined position of the shaft train sections.

Durch die Verwendung von zwei Motoren läßt sich - wie an sich bekannt - die Antriebsleistung unterteilen, indem bei Eisbrechfahrt alle Motoren in Betrieb sind und bei Offenwasserfahrt, bei der eine wesentlich geringere Leistung erforderlich ist, nur der der Schiffsschraube am nächsten befindliche Motor in Betrieb steht, da die übrigen mittels der ausgeschalteten Kupplung vom Wellenstrang getrennt sind. Auf diese Weise wird für jeden Dieselmotor ein wirtschaftlicher Betrieb erreicht. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß auch das Drehmomentverhalten von langsamlaufenden Dieselmotoren in der erfindungsgemäßen Anordnung bei den verschiedenen Betriebsarten des Schiffes günstig ist.By using two engines, the propulsion power can be divided - as is well known - in that all engines are in operation during icebreaking and in open water travel, where much less power is required, only the engine closest to the propeller is in operation, as the others are separated from the shaft train by the disengaged clutch. In this way, economical operation is achieved for each diesel engine. Surprisingly, it has been shown that the torque behavior of slow-running diesel engines in the arrangement according to the invention is also favorable for the various operating modes of the ship.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung näher erläutert, die schematisch vereinfcht eine Antriebsanordnung mit zwei Dieselmotoren zeigt.An embodiment of the invention is explained in more detail in the following description with reference to the drawing, which schematically shows a drive arrangement with two diesel engines.

Die beiden mit 11 und 12 bezeichneten, langsamlaufenden Zwei-Takt-Dieselmotoren sind hintereinander und parallel zur Schiffslängsachse 10 angeordnet und in üblicher Weise im Schiffskörper 18 befestigt, von dem in der Zeichnung nur ein Teil des Hecks angedeutet ist. Die beiden Motoren 11 und 12 die von der Kreuzkopfbauart sind und nach dem Zwei-Takt-Verfahren arbeiten, haben gleiche Leistung und wirken direkt auf einen gemeinsamen Wellenstrang 21. Am in der Zeichnung unteren Ende des Wellenstranges 21 ist eine Schiffsschraube 16 befestigt, die feststehende Flügel aufweist und das Schiff sowohl bei Eisbrechfahrt als auch bei Offenwasserfahrt bewegt.The two slow-running two-stroke diesel engines, designated 11 and 12 , are arranged one behind the other and parallel to the ship's longitudinal axis 10 and are mounted in the usual way in the hull 18 , of which only part of the stern is indicated in the drawing. The two engines 11 and 12 , which are of the crosshead type and work according to the two-stroke process, have the same power and act directly on a common shaft 21. At the lower end of the shaft 21 in the drawing, a propeller 16 is mounted, which has fixed blades and the Ship moves both during icebreaking and open water travel.

Zwischen den Dieselmotoren 11 und 12 ist im Wellenstrang 21 eine ein- und ausschaltbare Kupplung 13 an sich bekannter Bauart angeordnet, die so ausgebildet ist, daß sie nur einschaltbar ist, wenn die zu verbindenden Abschnitte des Wellenstranges 21 eine genau definierte Stellung zueinander aufweisen.Between the diesel engines 11 and 12, an on-off clutch 13 of a known type is arranged in the shaft train 21 , which is designed such that it can only be switched on when the sections of the shaft train 21 to be connected have a precisely defined position relative to one another.

Beide Motoren 11 und 12 sind in bekannter Weise mit einem Schublager 19 versehen, das jeweils den Axialschub der zugehörigen Kurbelwelle aufnimmt. Auch für den die Schiffsschraube 16 tragenden Wellenabschnitt ist ein Schublager 15 vorgesehen, das im Schiffskörper 18 befestigt ist und den wesentlich größeren, von der Schiffsschraube 16 herrührenden Axialschub aufnimmt. Zwischen dem Schublager 15 und dem Motor 12 ist im Wellenstrang 21 eine Kupplung 14 angebracht, die so ausgebildet ist, daß sie relative Axialbewegungen der angeschlossenen Wellenabschnitte aufnimmt.Both motors 11 and 12 are provided in a known manner with a thrust bearing 19 , which absorbs the axial thrust of the associated crankshaft. A thrust bearing 15 is also provided for the shaft section carrying the propeller 16 , which is fastened in the hull 18 and absorbs the much larger axial thrust resulting from the propeller 16. Between the thrust bearing 15 and the motor 12 , a coupling 14 is mounted in the shaft train 21 , which is designed to absorb relative axial movements of the connected shaft sections.

Bei Eisbrechfahrt des Schiffes ist die Kupplung 13 eingeschaltet, und die Antriebsleistung beider Motoren 11 und 12 wirkt über den gemeinsamen Wellenstrang 21 auf die Schiffschraube 16. Bei Offenwasserfahrt dagegen ist die Kupplung 13 ausgeschaltet und allein die Leistung des Motors 12 wird auf die Schiffsschraube übertragen. Die Gesamtleistung der beiden Motoren 11 und 12 wie auch die Einzelleistung des Motors 12 ist dabei derart abgestimmt, daß immer Dauerbetrieb bei möglichst hoher relativer Motorleistung gewährleistet ist.When the ship is travelling through icebreaking, the clutch 13 is switched on and the drive power of both engines 11 and 12 acts on the propeller 16 via the common shaft 21. When travelling in open water, however, the clutch 13 is switched off and only the power of the engine 12 is transmitted to the propeller. The total power of the two engines 11 and 12 as well as the individual power of the engine 12 is coordinated in such a way that continuous operation with the highest possible relative engine power is always guaranteed.

Anstelle der Schiffschraube 16 mit feststehenden Flügeln ist es auch möglich, eine Schiffsschraube mit verstellbaren Flügeln vorzusehen, wodurch die Anpassung der Motorleistung an die Schiffsgeschwindigkeit weiter verbessert werden kann. Das Leistungsverhältnis der auf einen gemeinsamen Wellenstrang wirkenden Motoren kann - statt wie oben angegeben 1 : 1 - auch davon abweichen und z. B. 2 : 1 betragen, wobei dann der größere Motor näher zur Schiffsschraube angeordnet ist.Instead of the propeller 16 with fixed blades, it is also possible to provide a propeller with adjustable blades, which can further improve the adaptation of the engine power to the ship's speed. The power ratio of the motors acting on a common shaft train can also deviate from this - instead of 1:1 as stated above - and be, for example, 2:1, in which case the larger motor is arranged closer to the propeller.

Die Erfindung ist auch bei Schiffen anwendbar, die mit zwei oder drei parallel arbeitenden Schiffsschrauben angetrieben werden. In diesem Falle ist für jede Schiffsschraube ein Wellenstrang mit zwei darauf wirkenden langsamlaufenden Dieselmotoren vorgesehen, zwischen denen eine ein- und ausschaltbare Kupplung vorhanden ist. Je Wellenstrang können auch mehr als zwei Motoren vorgesehen sein.The invention can also be used for ships that are driven by two or three propellers working in parallel. In this case, each propeller is provided with a shaft train with two slow-running diesel engines acting on it, between which there is an on-off clutch. More than two engines can also be provided per shaft train.

Claims

Arrangement of a diesel engine drive in a ship, with at least one ship's propeller, wherein in the ship's hull at least two diesel engines are provided for each ship's propeller in their longitudinal direction one behind the other and parallel to the ship's longitudinal axis, which are connected to the ship's propeller via a common shaft train for direct drive of the ship's propeller, and wherein an on and off switchable clutch is arranged in the shaft train between the engines, characterized in that in the case of a ship carrying out icebreaking and open water travel with slow-running two-stroke diesel engines, the on and off switchable clutch is designed such that it can only be switched on in a precisely defined position of the sections of the shaft train that can be connected by it.