Prof. Dr.-Ing. Berthold Schlecht, Dr.-Ing. Thomas Rosenlöcher, Dipl.-Ing. Christian Bauer, Technische Universität Dresden
Durch den Einsatz von Strahlrudern können die bei klassischen Schiffsantrieben getrennten Funktionen des Antreibens und des Ruders in einer Baugruppe kombiniert werden. Der horizontal ausgerichtete Propeller ist dabei in einer um die vertikale Achse drehbaren Gondel unterhalb des Schiffsrumpfes gelagert und kann direkt über einen in der Gondel befindlichen Elektromotor oder indirekt angetrieben werden, wobei der Motor im Schiffsrumpf positioniert ist. Im Mittelpunkt des Beitrages steht die dynamische Untersuchung von indirekten Antrieben, bei denen die Leistung des Motors über einen vertikalen Wellenstrang und eine Kegelradstufe an die Propellerwelle übertragen wird. Aufgrund der abgeschlossenen und im montierten Zustand unzugänglichen Bauweise bestehen hohe Anforderungen an die Zuverlässigkeit der Antriebe, wobei vor allem für die Auslegung der hochbeanspruchten Kegelradstufe genaue Informationen zu den auftretenden Lasten erforderlich sind. Erkenntnisse aus dem Betrieb der Strahlruderantriebe belegen, dass dabei vor allem selten auftretende Sonderlastfälle zu berücksichtigen sind, die messtechnisch nur mit sehr hohem Aufwand und durch Langzeitmessungen ermittelt werden können. Mit Hilfe detaillierter Mehrkörpersystem-Simulationsmodelle des gesamten Antriebsstranges ist es jedoch möglich, bereits grundlegende Erkenntnisse zu den dynamischen Eigenschaften des Gesamtsystems zu erarbeiten und Aussagen zu den auftretenden Beanspruchungen für die Antriebsstrangkomponenten zu treffen.
The usage of modern thrusters allows to combine the functions of the drive and the ship rudder in one assembly, which are separated in conventional ship propulsions. The horizontally orientated propeller is supported in a vertically rotatable nacelle, which is mounted underneath the ship hull. The propeller can be directly or indirectly driven by an electric motor or combustion engine. The direct drive requires the installation of a low speed electric motor in the nacelle. The present paper concentrates on indirect drives where the driving torque is transferred by bevel gear stages and shafts from the ship to the propeller. Due to the closed and inaccessible construction high demands on the reliability have to be achieved. Especially for the design of the highly loaded bevel gear stage accurate information to the occurring loads are required. The experience of operating thrusters show that primarily rarely occurring special load cases have to be considered, which can only be determined by long-term measurements at very high cost. By means of a detailed multibody system simulation model of the thruster it is already possible to develop a basic knowledge to the dynamic properties of the drive train and to determine design loads for drivetrain components.