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LADISLAV VOJACEK iN PRAG.
Schi1rspropeller.
Gegenstand meiner Erfindung ist ein Propeller, welcher sich speziell für Schiffe und Käbne eignet. Dieser Propeller besteht aus ebenen Schaufeln, welche sowohl um ihre untereinander parallelen Achsen rotieren, als auch um eine gemeinsame, zu den eben erwähnten Achsen parallele Achse eine Drehbewegung ausführen. Für den Antrieb von Schiffen sollen diese Propeller in besonderen Gehäusen eingeschlossen sein, damit keine WirbelstrÖme entstehen.
Fig. 1 stellt ein Diagramm dar, welches die Lage einer Schaufel in ihren verschiedenen aufeinander folgenden Stellungen bei einer Umdrehung um die gemeinsame Achse, und zwar beim Antriebe mittels Ellipsenräder, veranschaulicht.
Fig. 2 und 3 stellt den Propeller mit elliptischen Antriebsrädern dar, und zwar bei abgenommenem Gehäuse ; Fig. 2 ist ein Aufriss, Fig. 3 ein Grundriss.
In Fig. 4 bis 6 ist der Propeller in seinem Gehäuse montiert dargestellt im Aufrisse,
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ist ein Grundriss, Fig. 8 ein Seitenriss.
Fig. 10, 11 und 12 stellen ein Schiff dar, bei welchem die Propeller inmitten desselben angeordnet sind ; Fig. 10 ist ein Aufriss mit Schnitt nach der Richtung Z-Z der Fig. 11 ; Fig. 11 ist ein Seitenriss, Fig. 12 ein Grundriss.
Fig. 13 stellt die Einrichtung der Quer-und Längskanälc für die mittlere Anordnung der Propellor dar, und zwar im Querschnitte nach der Richtung -tF der Fig. 11 in verkleinertem Massstabe.
Um die gemeinsame Antriebswelle 1 rotiert eine bestimmte Anzahl voneinander sowie von der gemeinsamen Achse gleichheit entfernter, ebener Schaufeln, deren zur gemeinsamen Achse parallele Achsen mit 2, 3, 4 und 5 bezeichnet sind.
Die Schaufeln sind in den Fig. 2 bis 6 mit a, 7, 8 und 9 bezeichnet. Fig. 1 stellt die aufeinander folgenden Lagen einer Schaufel dar, welche diese bei einer Umdrehung um die Achse einnimmt.
Ausgehend von der mittleren, zur Stromrichtung senkrechten, untersten, mit 0 bezeichneten Stellung der Schaufel, beginnt diese durch die nächstfolgenden Stellungen aus dem Strome herauszutreten, mit dem inneren Ende voreilend ; in den nächstfolgenden Stellungen hat sie schon den Strom verlassen und behält fast unverändert ihre tangentiale Lage zum Kreise bei, welchen der Mittelpunkt der Schaufel um die gemeinsame Achse beschreibt. Erst wenn die Schaufel in die Stellung 01t'gelangt, beginnt sie wieder in den Strom einzutreten : beim Durchgange durch die mit 011 01 O13 bezeichneten Stellungen eilt das äussere Ende der Schaufel mit zunehmender Geschwindigkeit vor, bis die Schaufel wieder in ihre mittlere, in bezug zur Umdrehungsachse 1 radiale, unterste, zur Stromrichtung senkrechte Lage O gelangt.
Dabei wird, wie die Erfahrung lehrt, das Wasser im ge- schlossenen Gehäuse in fast geradlinigen, parallelen Strömen bewegt, so dass es eine ideale
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weil die Schaufel vor sich das Wasser etwas staut, während sie es hinter sich gewissermassen mitreisst. Diese Kurve bedeutet daher bloss jenen beiläufigen mittleren Stand des Wassers bei der Bewegung dieser Schaufel, der etwa dann eintreten würde, wenn die
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Anzahl der Schaufeln unendlich gross wäre und wenn dabei alle Schaufeln voll ins Wasser tauchen würden. Es dient daher die Darstellung der Fig. 1 als Diagramm zur Veranschaulichung der Bewegung der Schaufel, wie sie mittels dieser Einrichtung erzielt werden soll.
Die Einrichtung zum Erzielen dieser Bewegung ist aus den Darstellungen der Fig. 2 und 3 zu entnehmen, welche einen Propeller mit vier Schaufeln und abnehmbarem Mantelgehäuse veranschaulichen. Auf der gemeinsamen Achse sind elliptische Zahnräder 20 befestigt, derart, dass ihre Brennpunkte in die Achse zu liegen kommen. Mit diesen elliptischen Zahnrädern stehen vollständig gleiche elliptische Zahnräder 21, 23, 25, 27 in Eingriff, welche um ihre Brennpunkte 22, 24, 26, 28 sich drehen, mit welchen sie in den Armen des Propellers gelagert sind ; diese elliptischen Zahnräder sind mit kreisförmigen Zahnrädern versehen, deren Achsen mit denen 22, 24, 26, 28 zusammen fallen. Die letzterwähnten kreisrunden Zahnräder bilden mit ihren elliptischen Zahnrädern ein Ganzes.
Diese kreisförmigen Zahnräder stehen mit anderen kreisförmigen Zahnrädern in Eingriff, deren Achsen gleichzeitig die Rotationsachsen für die Schaufeln 6,7, 8, 9 bilden und mit 2,3, 4,5 bezeichnet sind. Diese Zahnräder, welche mit 29, 30, 31, 32 bezeichnet sind, bilden mit deu Schaufeln ein Ganzes und besitzen doppelt so viele Zähne als die in sie eingreifenden kreisförmigen Zahnräder 22, 24,26, 28, welche in Brennpunkten der Ellipsen angeordnet sind. Infolge dieser Einrichtung beschreiben die freien Brennpunkte der Ellipsenräder einen gemeinsamen Kreis, dessen Zentrum auch den Mittelpunkt eines Ringes 37 bildet, welcher den Rollen 33, 34, 35 und 36 als Führung dient, die in den freien Brennpunkten der Ellipsen angeordnet sind.
Die Führung dieser Rollen durch den Ring 37 hat den Zweck, ein richtiges Eingreifen der Ellipsenriider ineinander zu sichern. Diese Getriebe sind in Trommeln 19 eingeschlossen (Fig. 2 und 3), zwischen welchen die Schaufeln 6 und 7 sich frei bewegen können.
Eine einfachere Planetenbewegung wird durch eine Einrichtung erzielt, veranschaulicht in der Fig. 4, bei welcher die Übertragung der Drehbewegung am die gemeinsame Achse 1 auf die Schaufeln 6, 7, 8 und 9 lediglich durch kreisförmige Zahnräder bewirkt wird, derart, dass die Richtung der Schaufel in jeder Stellung durch einen Punkt 3 hindurchgeht. Diese Bewegungsübertragung kann auf verschiedene Art und Weise erreicht werden ; bloss darauf ist zu achten, dass die Drehungsrichtung der Schaufeln bei ihrer Rotation um die eigenen Achsen 2, 3, 4 und 5 entgegengesetzt sei der Richtung der Rotation um die gemeinsame Achse, ferner, dass die Geschwindigkeit der Drehung um die gemeinsame Antriebswelle 1 doppelt so gross sei wie die Geschwindigkeit der Drehbewegung der Schaufeln um ihre eigenen Achsen.
Wenn also beispielsweise die Drehbewegung um die gemeinsame Achse im entgegengesetzten Sinne der Uhrzeigerbewegung erfolgt, wie dies in der Fig. 2 durch Pfeile angedeutet ist, so müssen die Schaufeln um ihre Achse im Sinne der Uhrbewegung rotieren. In der Fig. 4 ist die folgende Bewegungsübertragung veranschaulicht : Auf der Achse 1 ist ein Zahnrad aufgekeilt, welches die Rotation der Achse vorerst auf Zahnräder überträgt, welche auf den Armen des Propellers angeordnet sind und mit dem auf der Achse befindlichen Zahnrade gleichen Durchmesser haben. In diese Zahnräder greifen andere Zahnräder mit doppelt so grossem Durchmesser ein, welche ebenfalls an den Armen angeordnet sind und mit diesen um die Achse 1 rotieren.
Durch Ketten erfolgt die Bewegungsübertragung weiter auf Kettenräder, welche auf den Achsen der Schaufeln aufgekeilt sind und diese in Umdrehung versetzen. Von selbst versteht es sich, dass dieselbe Bewegungsübertragung auch direkt, beispielsweise durch ein Zahnradgetriebe, erfolgen kann.
Wenn der Propeller fix steht, so kann er zum Bewegen von Fltissigkeiten verwendet werden : zu diesem Zwecke wird er mit einem Gehäuse umgeben, welches ähnlich konstruiert ist, wie dasjenige von Rotationspumpen. Wird er dagegen zum Antriebe von Schiffen verwendet, so wird ein Mantelgehäuse angeordnet, dessen Einrichtung aus den Fig. 4 und li zu entnehmen ist. Das Propellerrad ist mit einem Mantelgehäuse 39, 40,44, 45 umgeben, dessen vertikale Seitenteile 44, 45 den Raum abschliessen, in welchem die Getriebe angeordnet sind. Der Raum, welchen die Schaufeln durchlaufen, ist daher von allen Seiten eingeschlossen ; das Gehäuse bildet an der oberen Seite eine Umhüllung, während der untere Teil einen horizontalen Kanal bildet, dessen Querschnitt annähernd einer Schaufelfläche gleichkommt.
Der Kanal lässt sich zu beiden Seiten durch Schieber oder ähnliche Absperrvorrichtungen 41, 42 verschliessen, so dass kein Wasser hindurchströmen kann. Der Kanal ist schliefbar und nach Bedarf und Umständen derart konstruiert, dass das Wasser aus demselben ausgepumpt worden kann, wenn man in ihn hineinsteigen soll. Bei der Einrichtung nach den Fig. 7 bis 9 ist die Tür senkrecht zur Seitenwand angeordnet und zwar dem Schiffskörper zugewendet.
Bei der in den Fig. 10 bis 13 dargestellten Ein- richtung kann der obere Deckel des Mantels abgehoben werden, so dass man, wenn das
Wasser aus dem durch die Schieber 41, 42 abgesperrten Raume ausgepumpt worden ist, in denselben hineinsteigen kann, um alles besichtigen, ausbessern und einzelne Teile oder selbst den ganzen Propeller auswechseln za können.
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Der derartig eingerichtete Propeller wird entweder zu beiden Seiten des Schiffes (Fig. 7 bis 9) oder an dessen Ende oder schliesslich, wo dies eben notwendig erscheint, angeordnet und kann entweder vollständig unterhalb des Wasserspiegels sich befinden oder aber in solcher Lage, dass noch der Kanal vom Wasser überflutet wird. Bei dem antriebe durch Ellipsenräder, bei welchem die Schaufeln die im Diagramm der Fig. 1 dargestellte Bewegung ausführen, geht das Eintauchen und das Emportauchen der Schaufeln aus dem Wasserstrome sehr ruhig und regelmässig ohne Bildung von Schaum und Wasserwirbein vor sich, also fast ohne jeden Verlust an Energie, wobei bloss im Propeller selbst der Strom eine sanfte Welle bildet, wie dies durch die ideale Kurve P-V2 der Fig. 1 veranschaulicht ist.
Deshalb kann auch der Propeller inmitten des Schiffes in Verbindung mit einem Kanal 48 angeordnet werden (Fig. 10 bis 12), der seiner ganzen Länge nach das Schiff durchsetzt ; eine derartige Anordnung konnte sich weder bei Schrauben noch bei Turbinen bewähren, weil bei derartigen Propellern Wirbelbildung auftreten, wodurch der dem Durchniessen des Stromes sich entgegensetzende Widerstand anwächst. Damit nun, mag auch das Schiff oder der Kahn noch so sehr schaukeln, in keinem Falle ein Leerlauf eintreten könne, so können Querkanäle 49 in Verbindung mit dem Längskanale 48 (Fig. 13) angeordnet werden, so dass dem in der Mitte des Schiffes befindlichen Propeller auch dann Wasser zufliesst, wenn die Mündung des Längskanals über die Wasseroberfläche emportaucht.
Bei einer derartigen Anordnung entfällt die lange Schraubenwelle mit allen ihren Lagern ; die Verbindung der Welle mit den Antriebsmotoren ist einfach und verhältnismässig leicht zu bewerkstelligen. Der Propeller ist nicht so leicht einer Beschädigung ausgesetzt, wie dies bei einer Schraube der Fall ist, er ist leicht zugänglich, wobei durch die Kanäle eine grössere Festigkeit des ganzen Baues des Schiffes erreicht wird. Bei der seitlichen Anordnung der Propeller nach den Fig. 7 bis 9 macht sich auch der Vorteil geltend, dass der Propeller einen unverhältnismässig kleineren Radius und Umfang besitzt, als die bisherigen Schaufelräder, dagegen einen weit grösseren Effekt abgibt.
Schliesslich sind nach Umständen verschiedene Kombinationen in der Anordnung und Anzahl der Propeller am Schiffe möglich, ohne dass dadurch das Wesen der Erfindung geändert würde.
Damit die Schaufel sich einmal um ihre eigene Achse umdrehe, muss das ganze System um die gemeinsame Achse zweimal gedreht werden ; wird das ganze System einmal
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Der Zufluss der Kanäle kann mit Gittern versehen werden, um verschiedene Gegen- stände und Tiere aufzufangen, welche sonst bis zum Propeller vordringen würden : auch können bekannte Vorrichtungen angeordnet werden, um die derart aufgefangenen Gegen- stände von den Gittern zu entfernen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schiffspropeller, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl von der Antriebswelle (1) als auch untereinander gleichweit entfernte Achsen (2, B, 4, 5), die zur Antriebswelle parallel sind, symmetrisch angeordnete, treibende Schaufeln (6, 7, 8, 9) tragen, welche um ihre Achsen (2, 3, 4, 5) und gleichzeitig um die Antriebswelle (1) derart rotieren, dass sie bei jeder Umdrehung der Antreibswelle (1) gleichzeitig eine halbe Umdrehung um ihre eigene Achse (2,3, 4, 5) ausführen, wobei der ganze Propeller in einen Mantel eingeschlossen ist, an den sich unten ein senkrecht zu der in diametraler Stellung befindlichen Schaufel (9)
stehender Durchströmkanal anschliesst und der Antrieb der Schaufeln unter Vermittlung eines feststehenden in seinem Brennpunkt bezw. Mittelpunkt mit der Antriebswelle verbundenen Zahnrades erfolgt, in welches Rad je ein ähnliches zu je einer Schaufel gehöriges, u) n seinen Brennpunkt bezw. Mittelpunkt drehbares Zahnrad eingreift, das seine
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überträgt.