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Dokumentenidentifikation DE4230500C2 21.08.1997
Titel Anordnung einer Wellengeneratoranlage an Bord von Schiffen
Anmelder Dieselmotorenwerk Vulkan GmbH, 18119 Rostock, DE
Erfinder Theben, Henrik, Dipl.-Ing., 18147 Rostock, DE;
Geib, Klaus, Dipl.-Ing., 18055 Rostock, DE
DE-Anmeldedatum 14.09.1992
DE-Aktenzeichen 4230500
Offenlegungstag 17.03.1994
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 21.08.1997
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.08.1997
IPC-Hauptklasse B63J 3/02

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft die Anordnung einer Wellengeneratoranlage zur Stromerzeugung an Bord von Schiffen, die aus einem Übersetzungsgetriebe und einem Generator besteht und die ihre Antriebsenergie über einen Wellenstrang direkt von der Hauptmaschine des Schiffes erhält, wobei der Generator senkrecht stehend zum Wellenstrang angeordnet ist.

Im Schiffbau, insbesondere bei Fracht- und Containerschiffen, sind ständige Bemühungen zur Minimierung der räumlichen Ausdehnung der Maschinenräume zugunsten einer Erweiterung der Ladekapazität und somit zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit des Schiffes zu beobachten. Dieser Notwendigkeit folgend werden die Hauptantriebsmaschinen sowie die Hilfs- und Nebenaggregate immer weiter im Hinterschiff nach achtern verlagert bzw. Einzelaggregate in mehreren Ebenen stationiert.

Bei Wellengeneratoranlagen führte diese Entwicklung u. a. zur Umstellung von großbauenden langsamlaufenden Wellenstranggeneratoren auf schnellaufende und damit kleinbauende Wellengeneratoren, die über ein Übersetzungsgetriebe oder über die Antriebswelle der Hauptantriebsmaschine direkt angetrieben werden. Bekannt ist auch die Anordnung der Wellengeneratoranlage vor der Hauptantriebsmaschine, d. h. auf der Gegenkupplungsseite des Motors.

Zur Verringerung der in Anspruch genommenen Maschinenräume erfolgt die Anordnung der Generatoren entweder im rechten Winkel zur Hauptantriebsmaschine oder in Gegenrichtung parallel neben dieser (z. B. DE-OS 35 26 856). Bekannt ist auch ein Vorschlag, den Wellengenerator unterhalb der Antriebsmaschine achsparallel zu stationieren. Eine solche Anordnung ist jedoch aufgrund des aufwendigen Maschinenfundamentes praktisch nur für kleinere Antriebsanlagen kostengünstig ausführbar.

In der Praxis hat sich die Stationierung der Wellengeneratoren parallel zur Antriebswelle der Hauptantriebsmaschine durchgesetzt, was jedoch zusätzliche Stellfläche erfordert.

Bei mittelschnellaufenden Hauptantriebsmaschinen werden die Wellengeneratoren in der Regel über den Nebenabtrieb (PTO) eines Untersetzungsgetriebes oder auf der Gegenkupplungsseite über ein spezielles Hochtreiber- oder Übersetzungsgetriebe durch die Leistungsabnahme von der Antriebswelle der Hauptantriebsmaschine angetrieben.

Bei langsamlaufenden Hauptantriebsmaschinen werden Übersetzungsgetriebe verwendet, die vielfach als Standgetriebe in den Wellenstrang der Abtriebswelle eingegliedert sind. Bekannt ist auch ein Vorschlag, die Wellengeneratoranlage mit einem auf der Abtriebswelle reitenden Getriebe auszuführen (DE-OS 33 31 481).

Moderne Wellengeneratoranlagen werden drehelastisch und axialbeweglich an das System Antriebsmaschine - Wellenleitung - Propulsionsorgan angekoppelt. Diese Übersetzungsgetriebe werden vielfach als Tunnelgetriebe ausgeführt (DE-30 46 679 C2). Die Abtriebswelle wird dabei frei durch das Getriebe hindurchgeführt, und die Abnahme des Drehmoments erfolgt über eine spezielle elastische Kupplung zwischen der Wellenleitung und der Hohlwelle des Übersetzungsgetriebes.

Beim Einsatz von Wellengeneratorgetrieben werden die Wellengeneratoren entweder achsparallel seitlich in Höhe des Maschinenfundamentes oder oberhalb der Abtriebswelle oder direkt über der Abtriebswelle auf einem eigenen schiffsseitigen Generatorfundament stationiert. Mit dieser Anordnung wird bereits eine relativ günstige Maschinenraumauslastung erreicht, nicht jedoch in der Schiffslängsachse.

Allgemein ist festzustellen, daß diese Anlagen für jedes Aggregat ein eigenständiges Fundament benötigen. Insbesondere bei geteilten Fundamenten und bei unterschiedlichen Anschlußpunkten an den Schiffskörper führen die im Schiffskörper auftretenden Schiffskörperverformungen zu zusätzlichen statischen Belastungen, die von der Kupplung zwischen Getriebe und Wellengenerator kompensiert werden müssen.

Ein weiterer Vorschlag zur Optimierung der Wellengeneratoranordnung sieht vor, den Wellengenerator analog dem Tunnelgetriebe als Hohlwellengenerator mit eigenem schiffsseitigen Fundament auszuführen (DD-PS 90 706, DD 2 74 802 A1 und DD 2 79 147). Trotz dieser raumsparenden Ausführungsformen bleibt weiterhin das Problem der Baulänge in der Maschinenraumlängsachse. Zusätzlich dürften sich aber Schwierigkeiten bei der Lagerung ergeben, da auch hier die Schiffskörperverformung und die Wellenbiegung berücksichtigt werden muß. Das trifft besonders bei einer reitenden Anordnung dieser Generatoren auf der Abtriebswelle auf Grund ihrer Baulänge zu.

Bekannt ist auch eine direkte achsparallele Lagerung des Wellengenerators auf dem Abzweiggetriebe (Diesel & Gas Turbine Catalog, Vol.57, 1992, S.824) wie auch eine vertikal stehende Anordnung eines Wellengenerators, wie z. B. auf einem Renk Constant Frequenc Getriebe, das auf der Gegenkupplungsseite der Hauptantriebsmaschine angeflanscht ist (MARINE PROPULSION, Juli/Aug. 92, S.42).

Obwohl in beiden Fällen eine sehr raumsparende Anordnung erreicht wird, erfordern diese Getriebe eine spezielle konstruktive Ausbildung, um die zusätzliche Masse des Generators und die aus dem Betrieb resultierenden dynamischen Belastungen, wie Drehmoment und Schwingungen sicher aufzunehmen. Getriebe dieser Gattung müssen daher konstruktiv sehr steif und statisch hochbelastbar ausgeführt werden, was eine zusätzliche Erhöhung der Kosten für Konstruktion, Material und Fertigung bewirkt.

Ausgehend von den beschriebenen Problemen verfolgt die Erfindung das Ziel der Minimierung des Standflächenbedarfes für Wellengeneratoranlagen an Bord von Schiffen in der Schiffslängsachse unter Vermeidung eines schiffseitigen Generatorfundamentes.

Im Ergebnis soll erreicht werden, daß die Maschinenraumgröße zugunsten des Schiffsladeraumes verringert und gleichzeitig negative Einflüsse auf das System Übersetzungsgetriebe-Wellengenerator, die aus Schiffskörperverformungen resultieren, vermieden werden.

Ausgehend von der Möglichkeit Wellengeneratoren vertikal stehend zur Schiffslängsachse zu stationieren wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die schiffsseitige Fundamentierung der kompletten Wellengeneratoranlage auf einem gemeinsam räumlich auf das Übersetzungsgetriebe bezogenen Fundament erfolgt, in dem der Wellengenerator über dem Getriebe gegenüber der Schiffslängsachse in vertikal stehender Lage stationiert ist, und daß die Generatorwelle drehelastisch mit der Abtriebswelle einer vertikal orientierten Kegelradstufe des Wellengeneratorgetriebes gekoppelt ist.

Das wesentliche Merkmal der Erfindung besteht jedoch darin, daß die Abstützung des Wellengenerators über dem Wellengeneratorgetriebe auf einem portalartigen Brückenträger erfolgt, der das Getriebe überspannt und direkt auf den Fundamentträgern des Getriebes gemeinsam gelagert und befestigt ist.

Die Fundamentabstützung auf den Fundamentträgern kann sowohl kammartig erfolgen, indem die Fundamentauflagepunkte des Getriebes und des Brückenträgers in einer Fluchtachse wechselseitig hintereinanderliegend angeordnet sind. Sie kann aber auch parallel nebeneinander erfolgen, d. h. die Fundamentauflagepunkte des Getriebes und des Brückenträgers liegen auf jeder Fundamentseite in der Fluchtachse auf dem Fundamentträger nebeneinander.

Die vorgeschlagene Abstützung des Wellengenerators mittels eines Brückenträgers kann auch bei einer reitenden Lagerung des Wellengeneratorgetiebes auf der Abtriebswelle der Hauptantriebsmaschine in Anwendung gebracht werden, in dem sich dann der Brückenträger direkt auf den Lagerpratzen des Getriebes abstützt.

Die vorgeschlagene Wellengeneratoranlage kann auch auf der Gegenkupplungsseite der Hauptmaschine angeordnet werden, wobei die Ankopplung an das freie Ende der Kurbelwelle über eine elastische Zwischenkupplung erfolgt.

Mit der vorgeschlagenen erfindungsgemäßen Lösung der Anordnung des Wellengenerators an Bord von Schiffen entfällt das schiffsseitige Generatorfundament. Insgesamt verringert sich die Gesamtbaulänge der Wellengeneratoranlage, da nur die Längsausdehnung des Getriebes in Achsrichtung zu berücksichtigen ist. Durch die erzielte kurze Baulänge der Wellengeneratoranlage kann bei den üblichen Einsatzfällen die Hauptmaschine um mindestens 2 Meter nach achtern verlagert und so der vor dem Maschinenraum liegende Schiffsladeraum erweitert werden.

Ein Vorteil der vorgeschlagenen Lösung besteht besonders darin, daß sich der Bauaufwand und der Materialeinsatz für die Fundamentierung und die Getriebekonstruktion sowie auch für die Wellenleitung verringert und daß die vollständige Abkopplung des Generators vom Schiffskörper gewährleistet ist. So werden die Schiffskörperverformungen mit ihren daraus resultierenden unerwünschten Einflüssen mit Sicherheit vom Wellengeneratoraggregat ferngehalten. Damit kann das Getriebe konstruktiv vereinfacht und relativ leicht gebaut werden, da die Aufnahme der Generatormasse und die Drehmomentenabstützung für den Generator über den separaten Brückenträger direkt in das Getriebefundament erfolgt. Der Material- und Fertigungsaufwand für das Getriebe und das Fundament kann so um ca. 50% verringert werden.

Nachfolgend wird die erfindungsgemäße Lösung an einem Ausführungsbeispiel nochmals verdeutlicht. Die Abbildung zeigt ein Wellengeneratoraggregat mit einem senkrecht zur Abtriebswelle 8 gelagerten Wellengenerator 3 in der Seitenansicht. Im Adapter 5 des Übersetzungsgetriebes 2 befindet sich ein PTO-Kegelradabtrieb für den Antrieb des Wellengenerators 3. Das Übersetzungsgetriebe 2 selbst ist auf den Fundamentträgern 1/1&min; gelagert. Der Wellengenerator 3 wird von dem portalartigen Brückenträger 4 getragen, der das Übersetzungsgetriebe 2 frei überspannt und sich gemeinsam mit dem Übersetzungsgetriebe 2 auf den Fundamentträgern 1/1&min; abstützt. Die PTO-Ankopplung des Wellengenerators 3 an das Übersetzungsgetriebe 2 erfolgt durch die elastische Kupplung 7.

In der gezeigten Darstellung erfolgt die Abstützung des Brückenträgers 4 auf den Fundamentträgern 1/1&min; parallel neben den Lagerpratzen 6 des Übersetzungsgetriebes 2. Bei einer kammartigen Lagerung liegen die Abstützpunkte der Lagerpratzen 6 und des Brückenträgers 4 hintereinander auf einer Fluchtebene. Bei einer solchen Ausführungsform kann der Fundamentträger 1/1&min; in seiner Aufnahmebreite entsprechend schmaler ausgeführt werden.

Bezugszeichenliste

1, 1&min; Fundamentträger (Fundament)

2 Übersetzungsgetriebe (Getriebe)

3 Wellengenerator

4 Brückenträger

5 Adapter

6 Lagerpratze

7 Kupplung

8 Abtriebswelle


Anspruch[de]
  1. 1. Anordnung einer Wellengeneratoranlage zur Stromerzeugung an Bord von Schiffen, die aus einem Übersetzungsgetriebe und einem Wellengenerator besteht und die ihre Antriebsenergie über eine Wellenleitung direkt von der Hauptmaschine des Schiffes erhält, wobei der Wellengenerator in senkrecht stehender Lage über dem Getriebe angeordnet ist und über eine PTO-Kegelradstufe und Kupplung mit diesem drehelastisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellengenerator (3) räumlich getrennt vom Getriebe (2) auf einem portalartigen Brückenträger (4) befestigt ist und daß das Getriebe (2) und der Brückenträger (4) ein gemeinsames Fundament (1) besitzen.
  2. 2. Anordnung einer Wellengeneratoranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brückenträger (4) und das Getriebe (2) mit seinen Lagerpratzen (6) auf den Fundamentträgern (1, 1&min;) kammartig in einer Flucht hintereinander liegend befestigt sind.
  3. 3. Anordnung einer Wellengeneratoranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brückenträger (4) und das Getriebe (2) mit seinen Lagerpratzen (6) sich in der Fluchtachse der Abtriebswelle (8) parallel nebeneinander auf den Fundamentträgern (1, 1&min;) abstützen.






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