用于减摇鳍的鳍轴承组件的制作方法

1.本发明涉及用于船只的减摇鳍的鳍轴承组件。

背景技术：

2.用于客船、大型游艇、小船、浮式浮筒等的减摇鳍从现有技术中已知有多种变化。高精度的直接驱动装置，例如包括机械减速传动装置的电驱动装置，目前在大型船舶范围内不被用作这种减摇鳍的驱动装置，该减摇鳍具有30kn或更高的致动力。高精度电驱动装置通常需要额外的联轴器，以使得可以解耦可能出现的鳍横向力和补偿同心度的不准确。此外，传统减摇鳍的鳍轴传递高达380knm的极高扭矩，因此适用于此目的的联接器需要非常大的安装空间，这在许多情况下在船只中是不可用的。此外，联轴器增加了安装和维护费用以及减摇鳍的结构复杂性，从而增加了其失效的可能性。此外，减摇鳍的鳍的更稳定或更坚固且因此更重的鳍轴也由于其在操作中的高惯性而导致高加速力。因此，需要特别强大的电力或电动液压驱动单元来驱动装备有这种鳍的减摇鳍，这导致高电力消耗。现有技术中已知的每个减摇鳍包括至少一个稳定鳍。

技术实现要素：

3.因此，本发明的目的是提供一种用于船只的减摇鳍的改进的鳍轴承组件，该组件尤其具有提高的能量效率和结构上简化且更紧凑的构造。
4.上述目的通过用于驱动减摇鳍的至少一个鳍的轴来实现，该轴同轴地设置在总管中，并且该鳍使用至少两个彼此轴向隔开的鳍轴承可旋转地径向向外地支撑在总管上。由此，由鳍引起的可能的升力和阻力或横向力仅由总管支撑，而驱动单元的驱动扭矩以及由周围水在稳定鳍中引起的扭矩仅通过轴传递。因此，轴可以具有显著减小的直径。横向力通过总管转移，不会传递到轴中。由于轴轴向深入稳定鳍，所以轴也可以配置成轴向更长，从而更灵活。因此，即使不存在机械(接合)耦合，也可以补偿由操作和制造公差引起的减摇鳍的任何未对准、变形。本发明的鳍轴承组件还允许不适于支撑横向力的传动装置以无耦合的方式运行。与传统的减摇鳍实施例相比，由于用于驱动减摇鳍的轴的直径显著减小，由驱动单元驱动的质量减少，这导致装备有本发明的鳍轴承组件的减摇鳍的能量效率增加。这意味着，与包括用于驱动鳍的实心鳍轴的传统减摇鳍相比，在电驱动单元的功率消耗不变的情况下，稳定效果提高，或者在相同的稳定效果下，功率消耗降低。
5.总管优选地包括连接到船只船体的船体外壳的凸缘。因此，可以实现总管与船只船体的特别机械坚固和弹性的附接。总管的凸缘和船只的船体外壳之间的不可释放的连接优选地通过使用特殊方法的焊接或铸造来实现，例如所谓的方法。连接区域优选地在船体内部通过支柱、角撑板等机械地加强，位于总管的凸缘和船只的船体外壳之间。电驱动单元的传动装置优选地使用可释放的附接元件连接到总管的凸缘。
6.在另一技术上有利的设计中，用于减摇鳍的旋转驱动单元的轴在船体内部连接到减摇鳍的驱动单元的传动装置，使得轴和传动装置一起旋转。因此，减摇鳍的无问题的内部
安装是可能的。由于总管接收所有横向力，轴可以具有减小的直径，因此伴随着增加的灵活性。因此，即使在没有(柔性)联轴器(这尤其导致安装空间的显著减小)的情况下，也可以补偿鳍轴承组件和传动装置的输出轴之间可能的偏移或未对准。
7.优选地，在鳍的内边缘区域中形成基本圆柱形的接收空间，用于至少部分地接收总管和与其相关的至少两个鳍轴承。由于在至少两个鳍轴承的帮助下将鳍支撑在总管上，导致轴向显著缩短的设计，因为鳍轴承组件基本在鳍内部实现。接收空间优选地轴向延伸至鳍的理论力施加点或压力点，或者超过该点。由于稳定鳍和水之间的相对运动而产生的所有升力和阻力都作用在该理论力作用点。
8.在另一有利设计的情况下，总管包括轴承部分和基座部分，其中至少两个鳍轴承优选设置在轴承部分上。因此，通过至少两个鳍轴承，在基座部分外部确保鳍在总管的轴承部分上的限定支撑。这里，鳍轴承设置在总管的轴承部分和鳍中的接收空间的内表面之间的环形空间中。在一个优选设计的情况下，基座部分具有比轴承部分更大的(外)直径，使得在轴承部分和基座部分之间出现台阶或肩部，该台阶或肩部可以用于例如至少一个鳍轴承的一侧轴向邻接部。
9.在一个有利技术改进的情况下，第一鳍轴承设置在自由总管的区域中。因此，第一鳍轴承到船只船体的船体外壳的最大可能轴向距离是可用的。
10.第二鳍轴承优选位于轴承部分的肩部区域中。因此，实现了到第一鳍轴承的最大可能轴向距离。第二鳍轴承优选抵靠肩部，从而同时在一侧位置固定并被可靠地引导。
11.在一个有利改进中，第一鳍轴承优选配置为密封滚动元件轴承，特别是密封球面滚子轴承、圆柱滚子轴承或滚针轴承。因此，没有水能够进入轴和围绕它的总管之间的环形间隙。此外，密封元件仍可以设置在接收空间和总管的轴承部分和/或基座部分之间。附加的可选密封元件可以是例如径向密封环或轴密封环(所谓的)等。
12.根据进一步设计，第二鳍轴承优选地由水润滑滑动轴承实现。因此，可实现低轴承阻力和小轴承间隙，同时具有非常低的维护费用和长久耐用性。
13.可替代地，第一和第二鳍轴承也可以实施为彼此预加载的两个密封锥形滚子轴承。由于这种设计，可以最佳地支撑鳍的倾斜力矩。
14.优选地，在轴和总管之间留有环形间隙。由于环形间隙，在轴和同轴环绕它的总管之间产生的摩擦阻力可以忽略不计。在鳍轴承内部，摩擦损失仅由至少两个鳍轴承的轴承阻力引起。
15.在另一技术上有利设计的情况下，至少两个鳍轴承通过至少一个间隔件彼此轴向间隔地设置在总管的轴承部分上。由此确保设置在总管上的至少两个鳍轴承之间的限定且永久的轴向距离。
附图说明
16.在下文中，参照示意图更详细地解释本发明的优选示例性实施例。
17.图1示出了通过减摇鳍的鳍轴承组件的纵向截面。
具体实施方式
18.图1示出了通过减摇鳍的鳍轴承组件的纵向截面。
19.用于未详细示出的船只102(例如轮船、游艇、小船或浮筒)的减摇鳍100尤其包括以流体有利的方式设计的鳍104，该鳍104连接到轴106，使得它们一起旋转。轴106可使用优选的电驱动单元110至少围绕其纵向中心轴线108旋转，以实现期望的稳定效果，特别是用于船只的横摇稳定。优选地，电驱动单元110尤其包括电动马达112，其包括下游的减速传动装置114，该减速传动装置114可以例如通过轴向紧凑的偏心传动装置或摆线传动装置或行星传动装置来实现。传动装置114连接到轴106，使得它们一起旋转，但是是可释放的。
20.减摇鳍100的本发明的鳍轴承组件120包括所谓的总管122或覆层管。沉重且实心的总管122包括位于船体外部的轴承部分124，以及并入凸缘128的基座部分126，该凸缘128在此仅作为示例环形地布置在船只102中的船体内部。基座部分126在船体内部分段延伸，而轴承部分124(这里仅作为示例)完全在船体内部延伸。在优选较大直径且基本稍微呈圆锥形的基座部分126和优选较小直径且大致呈圆柱形的轴承部分124之间，出现了小肩部130或台阶或凹部，其可用作至少一个鳍轴承的一侧轴向邻接部。与图1中仅作为示例描述的台阶式设计不同，肩部130也可以配置成圆锥形或圆角形。类似于基座部分126，轴承部分124也可以配置成略微圆锥形。轴承部分124和基座部分126可以可选地以无台阶或无肩部的方式彼此融合。此外，可能的是，基座部分126和/或轴承部分124具有略微径向向内弯曲或圆角形的外部轮廓，使得从凸缘128开始直到总管122的自由端，总管122略微变细。
21.如果需要，减摇鳍100的凸缘128(该凸缘128设置在船体内部)可以具有锅形几何形状(未示出)。在总管122的较小直径的轴承部分124和较大直径的基座部分126之间，这里仅作为示例形成肩部130或台阶或凹部。
22.在水面132下方，总管的略呈圆锥形的基座部分126被引导穿过船只102的船体138的船体外壳136中的开口134。支柱、型材、角撑板等形状的加强件142优选地形成在船体内部于船体外壳136上。总管122的凸缘128利用船体表外壳136和/或加强件142被焊接或以其他方式不可释放地连接在船体内部。此外，凸缘128可以使用可释放的附接装置144连接到船体内部加强件142，该附接装置144相对于彼此均匀地周向间隔开。传动装置114本身优选地借助于多个彼此周向均匀间隔的附接装置146可释放地连接到总管122的凸缘128。
23.轴106同轴间隔地设置在总管122中，形成环形间隙150，并且可以在其中几乎没有阻力地旋转。环形间隙150位于轴106和总管120的圆柱形内表面160之间。
24.从鳍104的内边缘156或鳍根部开始，形成基本圆柱形的接收空间158，用于至少部分地接收总管122和位于其上的鳍轴承166、168。使用鳍轴承166、168，鳍104可旋转地支撑在总管122或其轴承部分124上。考虑到作用在鳍104上的极高的流体动力和流体静力以及高达380knm的扭矩，可以提供多于两个鳍轴承166、168，这里仅作为示例示出。
25.从内边缘134开始朝向外边缘162或鳍104的鳍尖端，鳍104内部的接收空间158在轴向方向上延伸，即平行于轴106的纵向中心轴线108延伸，该接收空间158同轴地至少包围轴承部分124，并且至少部分地包围基座部分126。由鳍104周围的水182引起的所有液压提升力和阻力作用在理论力施加点180。如这里所示，当力施加点180轴向定位在第一鳍轴承166的区域中时，导致作用在鳍104上的流体静力和流体动力最佳地传递到总管122中，并因此传递到船只102的船体138中。
26.根据本发明，在由鳍104引起的液压触发的横向力和扭矩之间存在严格的分离，该横向力专门从总管122传递到船只102的船体138中，该扭矩仅在鳍104和驱动单元112的传
动装置114之间双向传递。第一和第二鳍轴承166、168位于环形空间184中，该环形空间184位于总管122的轴承部分124的外表面186和接收空间158的内表面188之间。
27.第一鳍轴承166优选地设置在自由总管端部194附近，并且优选地配置为定位轴承，而第二鳍轴承168优选地定位在肩部130的区域中，并且优选地配置为用于补偿轴向运动的非定位轴承。这里，第二鳍轴承168侧向抵靠肩部130，由此确保第二鳍轴承168的至少一侧轴向位置固定。为了改进图示，未示出用于将至少两个鳍轴承166、168轴向位置固定在总管122上的固定装置，例如弹簧环、环、夹紧环、轴螺母等。由于两个鳍轴承166、168的上述布置在此仅示例性地示出，这些鳍轴承以最大可能的轴向距离定位在总管122的轴承部分124上，这导致鳍轴承组件120用于经由总管122接收施加的横向力的最高可能的能力。
28.第一鳍轴承166优选实施为密封滚动元件轴承196，特别是用于公差和角度补偿的密封球面滚子轴承，或者用于最小化环形空间184的所需体积的密封圆柱滚子轴承或滚针轴承。该实施例防止水182渗入到鳍轴承组件120的环形间隙150中。第二鳍轴承168优选实施为水润滑滑动轴承198，其确保长久使用寿命，同时维护费用最小。
29.为了优化滚动元件轴承196的密封效果并且为了增加鳍轴承120的密封的可靠性，可以在第一鳍轴承166和第二鳍轴承168之间设置至少一个例如环形密封元件200。该密封元件200可以例如使用径向密封环或轴密封环(所谓的)来实现，包括填料盒等。
30.此外，例如，中空圆柱形间隔件206可以设置在总管122的圆柱形轴承部分124上的第一鳍轴承166和第二鳍轴承168之间，以便实现总管122的轴承部分124上的两个鳍轴承166、168的永久且可靠的轴向间隔。这里，间隔件206暴露于水182，并且相应地配置为耐腐蚀或耐海水。
31.鳍轴承组件120尤其使得可以显著减少在减摇鳍100的操作中以鳍104、轴106、传动装置114和电驱动单元110的形式移动的部件的质量。因此，与先前已知的解决方案相比，能量需求的显著降低导致减摇鳍100的恒定稳定功率，或者导致稳定功率在恒定能量需求下的提高，例如以用于为减摇鳍100的电驱动单元110的电动马达112供电的电力的形式。
32.此外，结合鳍轴承120，可以无耦合的方式使用不适合或不旨在支撑横向力的传动设计，横向力是由于水中的鳍104的流体机械升力和/或液压阻力而产生的。鳍轴承组件120的长且相对较细的轴106同时用作任何未对准的补偿器，未对准尤其是由于制造公差以及由于因作用在鳍104上的极高的流体动力和流体静力导致的减摇鳍100的整个结构的弹性变形而引起的。
33.本发明涉及一种用于船只102的减摇鳍100的鳍轴承组件120。根据本发明，用于驱动减摇鳍100的至少一个鳍104的轴106同轴地设置在总管122中，并且鳍104使用至少两个彼此轴向隔开的鳍轴承166、168可旋转地径向向外支撑在总管122上。鳍轴承组件120使得可以提供如此装备的减摇鳍100的能量效率。此外，不适合于接收高横向力的传动装置114可以用在减摇鳍100的驱动单元110内部。此外，实心总管122允许横向力在船只102的船体138上的传递与鳍104和驱动单元110之间的双向扭矩传递之间的分离。因此(驱动)轴106的直径减小是可能的。同时，轴106的轴向长度通过将总管122接合到鳍104的接收空间158中
而增加。轴106的柔性由此增加，使得即使不存在联轴器，也可以补偿可能的未对准和制造公差。
34.附图标记列表
35.100减摇鳍
36.102船只
37.104鳍
38.106轴
39.108纵向中心轴线
40.110驱动单元
41.112电动马达
42.114传动装置
43.120鳍轴承组件
44.122总管
45.124直径较小的轴承部分(总管)
46.126直径较大的基座部分(总管)
47.128凸缘
48.130肩部
49.132水面
50.134开口
51.136船体外壳
52.138船体(船只)
53.142加强件
54.144附接装置(凸缘)
55.146附件装置(传动装置)
56.150环形间隙
57.156内边缘(鳍)
58.158接收空间(鳍)
59.160圆柱形内表面(总管)
60.162外边缘(鳍)
61.166第一鳍轴承
62.168第二鳍轴承
63.180力施加点(压力点)
64.182水
65.184环形空间
66.186外表面(总管)
67.188内表面(接收空间)
68.194总管端部
69.196密封滚动轴承(球面滚子轴承、圆柱滚子轴承和滚针轴承)
70.198水润滑滑动轴承
71.200密封元件
72.206间隔件

技术特征：

1.一种用于船只(102)的减摇鳍(100)的鳍轴承组件(120)，其特征在于，用于驱动减摇鳍(100)的至少一个鳍(104)的轴(106)同轴地设置在总管(122)中，并且鳍(104)通过至少两个鳍轴承(166、168)可旋转地径向向外支撑在总管(122)上。2.根据权利要求1所述的鳍轴承组件(100)，其特征在于，所述总管(122)包括连接到所述船只(102)的船体(138)的船体外壳(136)的凸缘(128)。3.根据权利要求1或2中任一项所述的鳍轴承组件(100)，其特征在于，用于由所述减摇鳍(100)的驱动单元(110)旋转驱动的轴在船体内部连接到减摇鳍(100)的驱动单元(110)的传动装置(114)，使得轴和传动装置(114)一起旋转。4.根据权利要求1、2或3中任一项所述的鳍轴承组件(100)，其特征在于，在所述鳍(104)的内边缘(156)的区域中形成有基本圆柱形的接收空间(104)，用于至少部分地接收所述总管(122)和与其相关的至少两个鳍轴承(166、168)。5.根据权利要求4所述的鳍轴承组件(100)，其特征在于，所述总管(122)包括轴承部分(124)和基座部分(126)，其中，所述至少两个鳍轴承(166、168)优选地设置在轴承部分(124)上。6.根据权利要求5所述的鳍轴承组件(100)，其特征在于，第一鳍轴承(166)设置在自由总管端部(194)的区域中。7.根据权利要求5或6所述的鳍轴承组件(100)，其特征在于，第二鳍轴承(168)优选位于所述轴承部分(124)的肩部(130)的区域中。8.根据权利要求5至7中任一项所述的鳍轴承组件(100)，其特征在于，第一鳍轴承(166)优选配置为密封滚动元件轴承(196)，特别是密封球面滚子轴承、圆柱滚子轴承或滚针轴承。9.根据权利要求5至8中任一项所述的鳍轴承组件(100)，其特征在于，第二鳍轴承(168)优选由水润滑滑动轴承(198)实现。10.根据权利要求1至9中任一项所述的鳍轴承组件(100)，其特征在于，在所述轴(106)和总管(122)之间保留有环形间隙(150)。11.根据权利要求1至10中任一项所述的鳍轴承组件(100)，其特征在于，所述至少两个鳍轴承(166、168)设置在所述总管(122)的轴承部分(124)上，通过至少一个间隔件(206)彼此轴向隔开。

技术总结

本发明涉及一种用于船只的减摇鳍的鳍轴承组件(100)。根据本发明，用于驱动减摇鳍的至少一个鳍的轴(106)同轴地设置在总管(122)中，并且该鳍使用至少两个彼此轴向隔开的鳍轴承(130)可旋转地径向向外地接收在总管上。鳍轴承组件使得可以提高这样装备的减摇鳍的能量效率。此外，不适合接收高横向力的传动装置可以用在减摇鳍的驱动单元(114)内部。此外，实心总管允许横向力在船只的船体上的传递与鳍和驱动单元之间的双向扭矩传递之间的分离。因此(驱动)轴的直径减小是可能的。同时，通过将总管接合到鳍的接收空间中，轴的轴向长度增加。因此，轴的柔性增加，从而即使不存在联轴器，也可以补偿可能的未对准和制造公差。可以补偿可能的未对准和制造公差。可以补偿可能的未对准和制造公差。