Die Erfindung betrifft einen im Schiffskörper befestigten, rundum steuerbaren

Schiffsantrieb, mit einem unter Wasser befindlichem Umlenkgetriebe, dessen

Ausgangswelle mindestens einen Propeller trägt und dessen Eingangswelle mit einer senkrechten Hohlwelle verbunden ist, die durch einen ölgefüllten senkrechten Schaft verläuft und an Ihrem oberen Ende mit einem Antriebsmotor verbunden ist, wobei der ölgefüllte Schaft und die das Umlenkgetriebe umschließende Gondel durch

mindestens einen Versteilmotor um seine vertikale Achse drehbar ist, um den

Ruderpropeller zu schwenken und wobei der Antriebsmotor zumindest teilweise in den Zwischenraum der Tragstruktur des Ruderpropellers hineinreicht.

Es sind Schiffsantriebe bekannt, die auf ein dieselelektrisches Konzept zum Antrieb eines Ruderpropellers zurückgreifen. Hierbei werden Konzepte mit Elektromotoren, die als rundum steuerbare Schiffsantriebe, sogenannte POD-Antriebe, eingesetzt. Hierbei ist ein Teil des Kraftstranges des Antriebes innerhalb des Schiffsrumpfes und der übrige Teil außerhalb des Schiffsrumpfes angeordnet. Dabei wird ein

Verbrennungsmotor im Schiff verwendet, der über einen Generator die entsprechend elektrische Antriebsleistung bereitstellt.

Bei dem zum Einsatz kommenden Antriebskonzept werden Elektromotoren in den Ausführungsformen mit Drehstromasynchronläufer, mit Drehstromsynchronläufer, mit permanent erregtem oder fremderregtem Läufer sowie die Ausführung als HTSL- Motor verwendet. Diese haben gemeinsam, dass der Elektromotor horizontal in einer Gondel unterhalb des Schiffskörpers angebracht wird. Weitergehend sind rundum steuerbare Schiffsantriebe in Z-Bauform sowie in L- Bauform bekannt.

Bei der Z-Bauform besteht der Antrieb aus einem Oberwasser- und einem

Unterwassergetriebe mit den entsprechenden Eingangs- und Ausgangswellen, die parallel zueinander angeordnet sind, sowie einer diagonal vertikal dazwischen verlaufenden Zwischenwelle. Die L-Bauform weist dahin gehend ein

Unterwassergetriebe auf, wobei hier Eingangs- und Ausgangswelle des

Unterwassergetriebes winkelig zueinander angeordnet sind.

Ruderpropellerantriebe in Z-Anordnung werden üblicherweise über eine

Wellenleitung und entsprechende Gelenkwellen direkt mittels eines Diesel- oder Elektromotors angetrieben. Bei Ruderpropellerantrieben in L-Bauform befindet sich der elektrische Antriebsmotors oberhalb der eigentlichen Antriebsgondel innerhalb des Schiffsrumpfes. Entlang des elektromechanischem Kraftstranges verläuft der elektrische Leistungsfluss hier vom Verbrennungsmotor zu einem Generator und von hier zu einem Elektromotor. Von dort verläuft der mechanische Kraftfluss über Wellen, Kupplungen und Umlenkgetriebe zum Propeller. Die Kupplung zwischen Elektromotor und die durch den Gondelschaft verlaufende Welle ist aus Gummi um eine drehelastische Verbindung zu gewährleisten. Sie ist außerhalb des ölgefüllten Unterwasserteils angeordnet. Deshalb ist der zum Einsatz kommende Elektromotor räumlich vom Unterwasserteil abgesetzt und bildet eine separate Baugruppe. Die entsprechenden Baugruppen werden bei Montage und Demontage getrennt ein- oder ausgebaut.

Der Antriebsstrang ist funktionell zergliedert und in mehrere Baugruppen aufgeteilt, die innerhalb und außerhalb des Schiffes angeordnet sind. Dadurch werden zum einen einige Bauteile wie Lagerungen von Wellen mehrfach benötigt und zum anderen benötigt der Aufbau relativ viel Bauraum.

Aufgrund des benötigten großen Bauraumes ist der Einsatz in einigen Schiffstypen nicht möglich. Dies gilt insbesondere für die im Schiff benötigte Bauhöhe, die durch den vertikal angeordneten Elektromotor bestimmt wird, der bereits teilweise in den keilförmigen Bereich innerhalb des Doppelbodens eingelassen worden ist. Aufgabe der Erfindung ist es einen Schiffsantrieb, nach dem Oberbegriff des

Anspruchs 1 , kompakter auszuführen, um den für den Einbau benötigten Bauraum zu verringern und weitergehend einen vibrationsreduzierten Betrieb zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Ruderpropeller und / oder der Antriebsmotor gegenüber dem Schiffsrumpf Körperschall entkoppelt ist und die Hohlwelle über eine im ölgefüllten Schaft befindliche Ganzmetallkupplung mit der Antriebswelle des Antriebsmotors verbunden ist, wobei die Ganzmetallkupplung Steifigkeiten im Bereich von 0,2 bis 2 MNm/rad und Dämpfungen im Bereich von D = 0,01 bis 0,35 aufweist.

Bei der vorliegenden Erfindung wird der vertikal angeordnete Elektromotor mit den Modulen Schiffgondel bzw. Gondelschaft zu einer Baugruppe

zusammengeschlossen. Der Zusammenschluss der drei Baugruppen zu einer Hauptbaugruppe ermöglicht erstens, die Verringerung des benötigten Bauraums, da die Bauweise des Antriebsstranges kompakter wird.

Die integrierte Bauweise ermöglicht weiterhin, dass die Fundamentierung der Wellenleitung im Schiff nicht mehr notwendig ist.

Weiterhin ist keine Wellenausrichtung bei Montage der Einzelkomponenten mehr notwendig.

Die Kühlung des vertikalen Elektromotors wird ebenfalls in die Baugruppe integriert, sodass der benötigte gesamte Bauraum noch kompakter gestaltet werden kann.

Die vorher benötigten Kupplungen aus Gummi werden durch Ganzstahlkupplungen ersetzt, die drehelastisch den Kraftfluss leiten können. Die Ganzstahlkupplungen sind gleichzeitig verschleißfrei und verbessern somit die Wartungseigenschaften des Schiffsantriebs.

Die Einsatzmöglichkeit von Ganzstahlkupplung ist an Orten möglich, die Kupplungen im Besonderen aus Gummi zerstören würden. Dies bedeutet, dass die

Ganzstahlkupplungen in ölgefüllten Bereichen, unter anderem dem bereits genannten Gondelschaft eingebaut werden können. Dies wiederum reduziert die Bauhöhe des Gondelantriebes, sodass der vertikal angeordnete Elektromotor weiter nach unten in die Aussparung des Doppelschiffsbodens verlagert werden kann.

Durch die gesamtintegrierte Bauweise des Schiffsantriebes ist es möglich, den gesamten Schiffsantrieb und / oder den Antriebsmotor schwingungsgedämpft mit dem Schiff zu verbinden, um eine Körperschallentkopplung des Schiffsantriebes zu erreichen. Dies verbessert insbesondere bei Wasserfahrzeugen in kleineren

Schiffsklassen den Arbeits- bzw. Beförderungskomfort von Passagieren und

Besatzung.

Im Vergleich zu Z-Antrieben entfällt weiterhin die Oberwassergetriebekomponente die bei derartigen Antriebssträngen notwendig ist. Grundsätzlich kann durch die Integration des Elektromotors in eine Gesamtbaugruppe inklusive der

entsprechenden Anbauteile die gesamte Bauhöhe verringert werden, sodass dieses Konzept an Einbauorten in Schiffen eingesetzt werden kann, die zuvor aufgrund der größeren Einbautiefen nicht möglich war.

Der Einsatz eines dieselelektrischen Konzeptes, bei dem der vertikale Elektromotor leistungsbedarfsorientiert die benötigte Leistung zur Verfügung stellt, spart zudem Kraftstoff.

In einer der möglichen Ausführungen des Schiffsantriebes ist es somit möglich, den integrierten Schiffsantrieb für Reparatur-, Wartungs- oder Austauscharbeiten in einem Stück auszutauschen. Dabei kann der Austausch des Antriebes von außerhalb des Schiffes erfolgen.

Das nachfolgende Ausführungsbeispiel stellt eine Ausführungsform eines im

Bauraum verringerten und körperschallentkoppelten Schiffsantriebes dar.

Figur 1 : Seitenansicht eines rundum steuerbaren Schiffsantriebes in L- Anordnung Figur 1 zeigt einen rundum steuerbaren Schiffsantrieb prinzipiell in L-Anordnung, der in einen Schiffsrumpf integriert ist, der aufgrund seiner Doppelbodenstruktur eine inneren Schiffsboden und einen äußeren Schiffsboden aufweist.

Bei dem dargestellten Schiffsantrieb ist der elektrische Antriebsmotor 1 vertikal in die Tragstruktur 2 des mit Öl gefüllten, außerhalb des Schiffskörpers liegenden Teiles des Antriebes 8 integriert. Dies dient im Wesentlichen der Einsparung von Bauraum im Oberwasserbereich des Schiffes.

Die Integration ist möglich, da die Ganzstahlkupplung 3 zur Verbindung von

Ausgangswelle 4 des elektrischen Antriebsmotors 1 und Übertragungshohlwelle 5 zum Umlenkgetriebe 6, das von einer Gondel 22 umschlossen ist, in den ölgefüllten Gondelschaft 7 eingebaut werden kann. Die Positionierung der Ganzstahlkupplung 3 im Öl ist möglich, da die Ganzstahlkupplung 3 durch das Öl nicht beeinflusst, d. h. zerstört wird.

Die Kraftübertragung vom elektrischen Antriebsmotor 1 zum Umlenkgetriebe 6 erfolgt über eine Kombination aus vertikaler Übergangshohlwelle 5 und dreh- und

beugeelastischer Ganzstahlkupplung 3. Zur einfacheren Montage ist die Kombination steckbar ausgeführt. Die Kupplungen sind aus einem geeigneten Stahl gefertigt.

Eine Lagerung der Übergangshohlwelle 5 ist nicht mehr erforderlich, die radiale und axiale Führung wird durch das antriebsseitige Motorlager des vertikal eingebauten elektrischen Antriebsmotors 1 sowie der Eingangswellenlagerung 18 bzw.

Ritzelwellenlagerung des Umlenkgetriebes 6 übernommen.

Die Ganzstahlkupplung 3 weist eine elektrische Isolierung auf. In einer weiteren Ausführungsform weist die Ganzstahlkupplung 23 eine elektrische Isolierung auf. Die elektrische Isolation wird notwendig, um einen Stromfluss, der durch den Betrieb des elektrischen Antriebsmotors 1 an einem Frequenzumrichter induziert werden könnte, in die Wellenlagerung des Unterwassergetriebes zu verhindern.

Die Kupplungskombination der Ganzstahlkupplung 3 gleicht Verschiebungen bzw. Verlagerungen zwischen elektrischem Antriebsmotor 1 und dem Umlenkgetriebe 6 des Unterwassergetriebes aus, welche durch Fertigungstoleranzen,

Temperaturschwankungen oder durch äußere Kräfte im Betrieb entstehen.

Durch die Anordnung der Integration von vertikalem elektrischem Antriebsmotor 1 in die Tragstruktur 2 wird eine aufwendige Installation einer Wellenleitung sowie der Ausrichtung der entsprechenden Wellen von Antriebsmotor und weitergehenden Schiffsantrieb nicht mehr nötig.

Der elektrische Antriebsmotor 1 ist soweit in den Schiffsantrieb integriert, dass die Verschwenkung des Propellers 12, der in einer Düse 20 angeordnet ist, durch umgebende Versteilmotoren 13, auch Azimutmotoren genannt, erfolgt.

Die Aufstellung des elektrischen Antriebsmotors 1 weist unter Anderem

Dämpfungselemente auf, die Körperschall entkoppelnd wirken. Die

Körperschallübertragung, die insbesondere bei höheren Frequenzen störend ist, tritt durch den Betrieb des Motors an einem Frequenzumrichter auf. Die entsprechende Körperschallentkopplung erfolgt somit durch Einbau zusätzlicher nicht dargestellter Komponenten.

Diese ist wie folgt ausgeführt:

Im Inneren befindet sich zunächst eine Dichtung gegen das innen anstehende Öl. Nach außen hin ist der Motor auf einer segmentierten elastischen Lagerung 16 aufgestellt. Bei der Aufstellung des Motors in seiner Lagerung werden Dichtfunktion und elastische Lagerung getrennt.

Um den Antriebsmotor möglichst kompakt zu gestalten wird die Kühlung des elektrischen Antriebsmotors 1 durch ein mehrwandiges Gehäuse 17 herbeigeführt. Der Stator des elektrischen Antriebsmotors 1 wird direkt in dieses Gehäuse eingesetzt. Das Gehäuse ist so aufgebaut, dass Kühlwasser um den Stator geleitet und dieser somit gekühlt wird. Man spricht hier von einer Wassermantelkühlung. Zur Erzeugung einer noch besseren Kühlwirkung wird auch die Luft im Innenraum durch einen auf der Rotorwelle befestigten Lüfter über die Außenwände des

Wassermantels geleitet und somit ebenfalls gekühlt. Die Schmierung des antriebseitigen Motorlagers ist ebenfalls in den Aufbau integriert, sodass der

Schmierölkreislauf Teil des Antriebsmodules ist.

Die Drehschwingungseigenschaften des Antriebes können mit der

Ganzstahlkupplung 3/21 maßgeblich beeinflusst werden. Dazu werden

entsprechende Betriebspunkte oder Betriebsbereiche auf die jeweiligen Schiffe abgestimmt.

Die Ganzstahlkupplungen 3 & 21 weisen dabei besondere Steifigkeiten im Bereich von 0,2-2 Meganewtonmeter pro rad auf und erreichen Dämpfungen im Bereich von 0,01-0,35. Die Kupplungen bzw. die Vertikalwelle kommt ohne eine eigene Lagerung aus.

Die Propellerwelle 21 des Antriebes ist auf der Loslagerseite mit einem Toroidallager gelagert. Hierdurch sind eine höhere Tragfähigkeit und ein besserer Ausgleich von Schiefstellungen gegeben.