Was man an einem Untersetzungsgetriebe prüft.
Eine langsam laufende Zweitakt-Hauptmaschine kann die Propellerwelle unmittelbar antreiben, doch die meisten mittel- und schnelllaufenden Viertaktmotoren laufen mit mehreren hundert bis über tausend RPM, weit über dem, was ein Propeller wirtschaftlich nutzen kann — ein großer, zu schnell drehender Propeller kavitiert und verliert Schub, statt welchen zu gewinnen. Ein Untersetzungsgetriebe sitzt zwischen Maschine und Welle und bringt mit einem Satz präzise geschnittener Zahnräder die Maschinendrehzahl auf die Propellerdrehzahl herunter, typisch mit Verhältnissen von etwa 3:1 bis 7:1 oder höher, je nach Maschinenbauart und Propellerdurchmesser. Viele Getriebe tragen zudem eine Wende-…
Was ein Untersetzungsgetriebe kann, was ein Direktantrieb nicht kann
Eine langsam laufende Zweitakt-Hauptmaschine kann die Propellerwelle unmittelbar antreiben, doch die meisten mittel- und schnelllaufenden Viertaktmotoren laufen mit mehreren hundert bis über tausend RPM, weit über dem, was ein Propeller wirtschaftlich nutzen kann — ein großer, zu schnell drehender Propeller kavitiert und verliert Schub, statt welchen zu gewinnen. Ein Untersetzungsgetriebe sitzt zwischen Maschine und Welle und bringt mit einem Satz präzise geschnittener Zahnräder die Maschinendrehzahl auf die Propellerdrehzahl herunter, typisch mit Verhältnissen von etwa 3:1 bis 7:1 oder höher, je nach Maschinenbauart und Propellerdurchmesser. Viele Getriebe tragen zudem eine Wende- oder Kupplungsfunktion, die die Maschine in einer Drehrichtung laufen lässt, während Voraus und Zurück mechanisch oder hydraulisch gewählt werden, statt die Maschine selbst umzusteuern.
Hauptkomponenten
Radsatz
Schräg- oder Pfeilverzahnung trägt das Untersetzungsverhältnis, gewählt für einen ruhigeren, leiseren Eingriff unter Dauerlast als geradverzahnte Stirnräder. Zahnzustand, Flankenspiel und Fluchtung zwischen Eingangs- und Ausgangswelle sind das, was Besichtiger und Leitender Ingenieur beide zuerst prüfen.
Kupplung und Wendewerk
Hydraulische Lamellenkupplungen sind an mittelschnelllaufenden Anlagen üblich und rücken die Voraus- oder Zurück-Radsätze ein; bei manchen Bauarten erübrigt ein Verstellpropeller ein Wendegetriebe ganz, und das Getriebe wird zu einer einfachen Untersetzung mit festem Verhältnis.
Drucklager
Oft in das Getriebegehäuse eingebaut, überträgt das Drucklager den Längsschub des Propellers vom Wellenstrang in den Schiffsverband. Sein Zustand ist ebenso sicherheitskritisch wie die Zahnräder selbst, denn ein Versagen des Drucklagers kann die Welle sich längs bewegen und Maschine oder Stevenrohr beschädigen lassen.
Schmieranlage
Eine eigene Schmierölanlage, mitunter mit der Maschine geteilt und mitunter unabhängig, versorgt Zahneingriff und Lager unter Druck mit Kühlung und Filterung. Die Ölzustandsüberwachung hier ist eine der frühesten Warnungen vor Zahn- oder Lagerverschleiß, denn Metallteilchen zeigen sich in der Ölanalyse, bevor sie sich als Geräusch oder Schwingung zeigen.
Auswahl / Auslegung
- Das Untersetzungsverhältnis, abgestimmt auf die bestimmte Maschinendrehzahl und die Auslegungsdrehzahl des Propellers für den besten Wirkungsgrad.
- Die Drehmoment- und Leistungsbemessung mit Zuschlag über die Dauerhöchstleistung der Maschine hinaus, denn ein Getriebeschaden unter Spitzenmoment ist weit teurer als ein zu groß bemessenes Gehäuse.
- Kupplungsbauart und Wendeanordnung, abgestimmt darauf, ob das Fahrzeug einen Fest- oder Verstellpropeller nutzt.
- Die Drucklagerkapazität, abgestimmt auf den größten Längsschub des Propellers, besonders bedeutsam bei stärker motorisierten oder eisklassifizierten Fahrzeugen.
Vorschriften und Klasse
Die Klassevorschriften fordern, dass das Getriebe nach den Vorschriften der Klassifikationsgesellschaft für Antriebsmaschinen gebaut und geprüft wird, mit einer Baumusterprüfung der Verzahnungsauslegung und einer wiederkehrenden Besichtigung von Zahnzustand, Fluchtung und Ergebnissen der Schmierölanalyse bei Zwischen- und Sonderbesichtigungen. Die Fluchtung zwischen Maschine, Getriebe und Wellenstrang wird bei jeder Dockung geprüft, und die Klasse fordert bei einer neuen Anlage oder nach einer größeren Reparatur typisch Schwingungs- und Geräuschmessungen als Teil der Probefahrten.
Typische Fehler
| Fehler | Folge |
|---|---|
| Mit der Zeit entstehender Fluchtungsfehler zwischen Maschine, Getriebe und Wellenstrang | Ungleicher Zahnflankenverschleiß und mehr Schwingung, mit der Gefahr eines Zahnbruchs |
| Schmierölverunreinigung durch Wassereintritt über den Kühler | Beschleunigter Lagerverschleiß und geminderte Ölfilmfestigkeit am Zahneingriff |
| Kupplungslamellen über die Toleranz hinaus verschlissen | Rutschendes Einrücken, verzögerte oder unvollständige Reaktion auf Voraus und Zurück |
| Verschleiß der Drucklagersegmente durch seltene Überwachung unentdeckt | Längsbewegung der Welle, die die Stevenrohrdichtung oder die Kurbelwelle der Maschine beschädigen kann |
Worauf es beim Lieferanten ankommt
- Eine Klassebaumusterzulassung für genau dieses Getriebemodell und diese Bemessung, nicht bloß der allgemeine Ruf des Herstellers.
- Belegte Zahngeometrie und Werkstoffangaben für die spätere Zuordnung von Ersatzteilen.
- Die Verfügbarkeit der bestimmten Schmierölfilter- und Kühlbauteile als Ersatzteile, denn diese versagen häufiger als die Zahnräder selbst.
- Unterstützung bei Fluchtung und Einbau, denn ein richtig gebautes Getriebe verschleißt bei schlechter Fluchtung trotzdem vorzeitig.
Die Ergebnisse der Schmierölanalyse als Verlauf betrachten, statt jeden Bericht für sich zu lesen — ein über mehrere Proben steigender Metallgehalt erfasst Zahn- oder Lagerverschleiß lange bevor er hörbar wird, und wenn er hörbar ist, sind die Reparaturmöglichkeiten deutlich enger geworden.