Schiffsgetriebe / Untersetzungsgetriebe
Ein Untersetzungsgetriebe existiert, weil Diesel- und Gasturbinenmotoren bei Drehzahlen wirtschaftlich laufen, die weit über dem liegen, was ein Propeller ohne Kavitieren nutzen kann — das Getriebe lässt Motor und Propeller jeweils mit der Drehzahl drehen, die zu ihnen passt.
Was man an einem Schiffsgetriebe / Untersetzungsgetriebe prüft.
114 Modelle von ZF Marine in Schiffsgetriebe / Untersetzungsgetriebe. Darunter die vollständige Modellliste.
Was ein Untersetzungsgetriebe leistet, das sonst nichts kann
Die meisten Hauptmaschinen laufen am wirtschaftlichsten deutlich über der Drehzahl, die ein Propeller nutzen kann, ohne dass seine Blattspitzen kavitieren und Schub verlieren. Ein Untersetzungsgetriebe sitzt zwischen beiden und setzt die Motordrehzahl über präzise geschnittene Zahnräder auf die langsamere Drehzahl herab, die der Propeller braucht — und trägt dabei das volle Drehmoment der Motorleistung durch diese Untersetzung. Langsamlaufende Zweitaktmotoren sind direkt mit der Welle gekuppelt und brauchen gar kein Getriebe; mittelschnelllaufende Viertakt-Anlagen und Gasturbinen brauchen fast immer eines — der Hauptgrund, warum das Vorhandensein eines Getriebes dem Motortyp folgt und nicht allein der Schiffsgröße.
Legende
- Getriebegehäuse
- Ritzel
- Eingangswelle vom Motor
- Großrad
- Abtriebswelle zum Propeller
- Drucklager
- Schmierölsumpf
Hauptkomponenten
Zahnradsatz
Einfach oder doppelt untersetzende Schräg- oder Pfeilverzahnung, bemessen, um das volle Dauerdrehmoment des Motors mit Betriebsreserve zu tragen, und präzisionsgefertigt, denn Zahnformfehler zeigen sich unmittelbar als Lärm und Verschleiß.
Lager
Gleit- oder Wälzlager, die die Radiallast der Verzahnung tragen und bei vielen Bauarten auch die über die Ausgangswelle zurückgeleiteten Voraus- und Zurück-Schublasten des Propellers.
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Kupplung
Eine hydraulische oder pneumatische Schaltkupplung bei Mehrmotoren- oder dieselelektrisch angelehnten Anordnungen, die einen Motor für Wartung oder Langsamfahrt auskuppeln lässt, während das Getriebe mit der Welle verbunden bleibt.
Schmieranlage
Ein eigenes Schmierölsystem mit eigener Pumpe, eigenem Kühler und Filter, denn Zahnkontakt und schnelllaufende Lager brauchen laufend gefiltertes, gekühltes Öl unabhängig vom System der Hauptmaschine.
Auswahl / Auslegung
- Die Drehmomentkapazität passend zur höchsten Dauerleistung des Motors mit der Untersetzung, die der Propellerentwurf verlangt, nicht nur zur Typenschildleistung.
- Das Untersetzungsverhältnis, gesetzt durch die Lücke zwischen der wirtschaftlichen Motordrehzahl und der optimalen Propellerdrehzahl für den Rumpf.
- Ob eine Schaltkupplung, ein Nebenabtrieb für einen Wellengenerator oder eine Wendegetriebe-Fähigkeit für die Antriebsanordnung gebraucht wird.
- Die Drehschwingungsverträglichkeit über den ganzen Wellenstrang — Motor, Getriebe und Propeller zusammen, nicht das Getriebe isoliert geprüft.
Vorschriften / Klasse
Die Klassevorschriften verlangen Baumusterzulassung und Entwurfsprüfung von Zahnradsatz, Wellenleitung und Lagern als Teil der Antriebsanlage, mit vor dem Bau eingereichten Drehschwingungsberechnungen für den kompletten Wellenstrang. Zur periodischen Besichtigung gehören Ölprobenahme und -analyse, Lagerspielkontrollen und die Inspektion der Zahnflanken auf Grübchen oder Verschleiß in den Intervallen des Besichtigungszyklus, neben den Schwanzwellen-Besichtigungspflichten der Wellenleitung, wo einschlägig.
Typische Fehler
| Fehler | Ursache | Folge |
|---|---|---|
| Zunehmendes Getriebegeräusch oder Heulen | Zahnverschleiß, Grübchen oder Fluchtungsfehler nach einem Lagertausch | Fortschreitender Zahnschaden, Gefahr eines plötzlichen Zahnbruchs unter Last |
| Lagertemperaturanstieg | Verschmutzender Schmierölkühler oder Ölalterung mit schwindender Filmfestigkeit | Das Lager frisst, wenn nicht gefangen, und erzwingt einen ungeplanten Stillstand |
| Kupplungsschlupf | Verschlissene Kupplungslamellen oder zu niedriger hydraulischer Betätigungsdruck | Verlust der Kraftübertragung, der Motor bringt keine volle Leistung an die Welle |
| Metallpartikel in der Ölanalyse | Frühstadium einer Zahn- oder Lagernot | Ein Warnzeichen, das ignoriert zu einem großen inneren Schaden führt |
Worauf es beim Lieferanten ankommt
- Eine Drehschwingungsanalyse für den kompletten Wellenstrang, mit dem Getriebe geliefert und nicht als getrennte Übung behandelt.
- Klassen-Baumusterzulassung des Verzahnungsentwurfs und dokumentierte Tragbildprüfung.
- Eine getriebespezifische Empfehlung für Ölanalyse und Zustandsüberwachung, denn generische Motoröl-Intervalle gelten hier nicht.
- Ersatz-Zahnradsätze oder mindestens Ersatzlager, vorgehalten oder in vernünftiger Frist beschaffbar, angesichts dessen, wie lange die Nachfertigung eines Sonder-Zahnradsatzes dauert.
Metallpartikel in einer routinemäßigen Getriebeölprobe sind die früheste Warnung, die ein Leitender Ingenieur vor Zahn- oder Lagernot bekommt — eine Änderung der Partikelzahl dringlicher nehmen als eine Änderung der Öltemperatur.
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