Einrichtung zum Umsteuern eines Schiffspropellers Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Um steuern eines Schiffspropellers, und zwar eine solche mit axial verschiebbarer Schraubenwelle. Bei kleine ren Fahrzeugen und bei stilliegendem bzw. nur ge ringe Fahrt laufendem Schiff bietet die Lösung der Aufgabe, die Steigung der Schraubenflügel mecha- nisch-umzukehren, keine besonderen Schwierigkeiten.
Bei grösseren Fahrzeugen, insbesondere bei voller Fahrt, treten jedoch durch die auf die Drehzapfen der Drehflügel wirkenden Momente der Zentrifugal- kraft und des Fahrstromes, d. h. des durch die Fahrt des Schiffes entgegen der Fahrtrichtung vorlaufenden Stromes, derartige Reibungswiderstände infolge Ver klemmen, der Drehzapfen in ihren Lagern auf, dass sehr grosse Kräfte zum Überwinden dieser Reibungs widerstände erforderlich sind.
Deshalb ist nach der Erfindung bei stilliegendem oder annähernd still- liegendem Schiff die Schraubenwelle mittels einer Hilfsmaschine in der gewünschten Richtung ver schiebbar, und durch diese Verschiebung werden an der Schraubenwelle angreifende Verstellmittel für die Schraubenflügel gesteuert, während bei in Fahrt mit grösserer Geschwindigkeit befindlichem Schiff die für das Verstellen der Flügel erforderliche Kraft durch den auf die Schraubenflügelfläche entgegen der Fahrtrichtung ausgeübten Strömungsdruck des Fahr stromes bewirkt wird.
Auf der Zeichnung ist die Erfindung in Aus führungsformen und Varianten beispielsweise dar gestellt; es zeigen: Fig. 1 die Gesamtanordnung der Einzelteile zu einander bei einer Ausführungsform der Erfindung teilweise im Mittellängsschnitt, teilweise in Ansicht mit einem im Steven angeordneten Steuerkopfdrucklager.
Fig.2 in gleicher Weise eine Ausführungsform der Erfindung mit binnenbords angeordnetem Steuer kopfdrucklager, Fig.3 in grösserem Massstab einen Querschnitt durch die Schraubennabe nach Fig. 1, Fig. 4 in grösserem Massstab teilweise in Ansicht einen Mittellängsschnitt durch die Nabe mit Dreh flügel nach Fig. 1, Fig.5 in gleicher Weise einen Schnitt in der Ebene der Verbindungsbolzen der Nabe nach Fig. 1,
Fig. 6 in gleicher Weise einen Schnitt durch die Mittelebene der Flügelteller zur Darstellung der ver schiedenen Lenkerstellungen, Fig. 7 in gleicher Weise die Lagerung eines Dreh flügels in der Nabe zwischen Kegel und Flügelteller, Fig. 8 in gleicher Weise die Lagerung zwischen Flügelteller und Steuerkopf, Fig.9 bis 13 verschiedene Ausführungen des Steuerkopfdrucklagers im Schnitt, Fig. 14 schaubildlich die Stellung eines Dreh flügels, Lenkers und Steuerkopfes sowie des Flügel querschnittes zueinander des ersten Beispiels bei Vor wärtsfahrt,
Fig. 15 die gleichen Teile in der Stellung für Rückwärtsfahrt, Fig. 16 die gleichen Teile in der Segelstellung, Fig. 17 im Mittellängsschnitt durch die Nabe eine Ausführung der Drehflügellagerung, Fig. 18 im Mittellängsschnitt eine zweite Aus führungsform der Erfindung mit Anordnung einer Stellstange innerhalb der verschiebbaren, in einem Wellenblock gelagerten Schraubenwelle,
Fig. 19 einen Querschnitt durch die Nabe nach Fig. 18 zur Darstellung der Lagerung der Flügel drehzapfen und Fig. 20 in Ansicht die Anordnung einer hydrau lischen Einrichtung zum Verschieben der Schrauben welle.
In der Fig. 1 ist rechts mit 1 der Verbindungs flansch für die Hauptmaschine bezeichnet. Eine aus den Teilen 2 und 3 bestehende Keilkupplung ermög licht eine Verschiebung des Hauptdrucklagers 4 der Schraubenwelle 8 mittels der Spindeln 5 und mit ihnen verbundener Schneckentriebe 6, die von einer kleinen umsteuerbaren Hilfsmaschine 7 angetrieben werden können. Die hohle Schraubenwelle 8 ist im Steven 9 in einem Stevenrohr 10 gelagert. Die Was serlinie ist durch die Linie 11 bezeichnet. Ein hoch gelagerter Ölbehälter 12 dient zum Schmieren des Stevenrohres. Die Schraubennabe ist aus Teilen 14 und 15 zusammengesetzt.
Eine Nabenmutter 16 ist auf das Wellenende aufgeschraubt. Eine stromlinien förmige Kappe 17 dient als Anschluss. Die Schraube hat beispielsweise drei Flügel 18 (Fig.3), welche Schraubenflügel in der Nabe drehbar sind. Wie aus den Fig. 14, 15 und 16 ersichtlich ist, sind Len ker 19 einerseits an einem Gelenkzapfen 20, d. h.
exzentrisch am Schraubenflügeldrehzapfen, und an derseits bei 21 an einem auf der Schraubenwelle 8 sitzenden Steuerkopf 22 angelenkt. Die Lenker stellen mit dem gedachten, zwischen 20 und der Achse des Flügels gebildeten Lenker 50 eine kniehebelartige Gelenkverbindung zwischen der mit der Hauptwelle 8 verschiebbaren und die Schraubenflügel verschwenk- bar haltenden Nabe und dem mit der Welle umlaufen den, aber gegen axiale Verschiebung gesicherten Steuerkopf 22 dar. Diese Sicherung erfolgt durch ein Steuerkopfdrucklager 24, das aussenbords angeord net ist.
Verschiedene Ausführungsformen des Druck lagers sind in den Fig. 9 bis 13 dargestellt, und zwar als Tragrollenlager mit Rollen 31 und Doppeldruck kugellager 32 mit Schulterring 37 als Längslager (Fig.9), als Tragrollendrucklager 33 mit hohen Schultern als Längslager (Fig. 10), als Pendelrollen lager 34 .zur Aufnahme der Längs- und Querdrücke (Fig.ll), als Schulterkugellager 36 mit Schulter ring 37 (Fig. 12) oder als Schulterkugellager 35 mit einem umfassenden Schulterring 37.
Diese Ausfüh rungen sind nur beispielsweise dargestellt.
Damit die Schraubenflügel möglichst leicht beim Umkehren der Schraubensteigung verschwenkt wer den können, ist die Lagerung der Drehzapfen und ihre Gestaltung den Verhältnissen angepasst. Die Nabe ist aus zwei Teilen 14 und 15 zusammen gesetzt, die durch Verbindungsbolzen 25 (Fig.5) zusammengehalten werden. Diese Teile 14 und 15 umfassen einen konischen 26 und einen tellerförmi gen Teil 29 des Flügelfusses sowie das konische Wellenende 27 (Fig. 4, 5, 6). In den Fig. 4, 7 und 8 sind diese Teile und ihre Anordnung ersichtlich. Zur Verringerung der Reibung können auch noch Zwi schenlagen vorgesehen sein.
Nach Fig. 17, die auch die Verwendung eines an sich bekannten und deshalb nicht näher beschriebenen Nabenabziehers zeigt, ist der Flügelfuss abgestuft, wobei der eine Teil 28 konisch ist.
Die Arbeitsweise der beschriebenen Ausführungs form ist folgende: Liegt das Schiff still - oder macht nur sehr geringe Fahrt -, so werden von der um steuerbaren Hilfsmaschine 7 (Fig. 1) die Spindeln der Schneckengetriebe 6 in der gewünschten Dreh richtung angetrieben. Infolgedessen werden die Schraubenspindeln 5 in ihren Muttern in Drehung versetzt und verschieben - entsprechend ihrer Dreh richtung - das Drucklager 4 der Welle 8, wobei sich diese auch in der Keilkopfkupplung 2, 3 in der einen oder andern Richtung verschiebt und damit die Schraubenflügel verdreht.
Fig. 14 zeigt die Stellung eines Schraubenflügels und seiner Lagerung für Vorwärtsfahrt. E ist die Ein trittskante. A ist die Austrittskante und EZ die Er zeugende des Flügels. Der Lenker 19 greift bei der grössten Schraubensteigung für Vorwärtsfahrt unter einem rechten Winkel an dem - einen Kurbelarm bildenden - Radius 50 des Tellers 29 an (s. Fig. 14). Zum Umkehren der Schraubensteigung für die Rück wärtsfahrt wird die Nabe 14 mit der Welle 8 nach links (achtern) verschoben, bis die Teile die in Fig. 15 dargestellte Stellung einnehmen.
Dabei hat sich der gegen axiale Verschiebung gesicherte Steuerkopf 22 nicht verschoben, aber der Lenker 19 hat sich um etwa 90 in dem Schlitz des Tellers verschwenkt und der Konus 26, der Teller 29 und der Schraubenflü gel 18 haben an dieser Verschwenkung teilgenommen. Wird die Welle noch weiter nach links (achtern) ver schoben, so ergibt sich die Segelstellung nach Fig. 6, die zweckmässig eingenommen wird, wenn das Schiff zum Beispiel geschleppt wird. In Fig. 6 sind die drei Stellungen, 1-Vorwärts, 11-Rückwärts, III-Segelstel- lung, eingezeichnet.
Es können die Propellerflügel auch in eine Stel lung mit der Steigung Null gebracht werden, wo bei die Schraube keinen Schub erzeugt, wenn man zum Beispiel die Maschinenanlage bei festliegendem Schiff erproben will. In Fig. 6 ist diese Stellung mit IV bezeichnet.
Man kann auch eine Korrektur der Schrauben steigung vornehmen, um für eine bestimmte Fahrt stufe einen besonders günstigen Schraubenwirkungs grad zu erreichen.
Bei den vorstehenden Angaben über die Arbeits weise war vom stilliegenden oder geringe Fahrt auf weisenden Schiff ausgegangen, weil dann kein Fahr strom entstehen kann. Bei voller Fahrt rufen aber die Zentrifugalkraft und der Schraubenschub in der einseitigen Drehflügelhalslagcrung so grosse Klemm kräfte hervor, dass eine Umsteuerung nahezu unmög lich wird. Bei den bekannten Umsteueranlagen, ins besondere den ölhydraulischen, hat man vergeblich versucht, durch ungewöhnlich hohe Öldrücke eine Besserung zu erzielen, musste aber mit weiteren Schwierigkeiten bei der Abdichtung an der laufenden Welle rechnen.
Beim erläuterten Erfindungsbeispiel wird nun bei mit grösserer Geschwindigkeit in Fahrt befindlichem Schiff die für das Verstellen der Flügel beim Ver schieben der Schraubenwelle erforderliche Kraft vom Fahrstrom geliefert.
Die Verschiebung der Schraubenwelle zum Um steuern -der Schraubensteigung von der Vorwärts- auf Rückwärtsfahrt des Schiffes erfolgt deshalb in dem Sinne, dass der Fahrstrom, d. h. der bei der Vor wärtsfahrt des Schiffes auf die Drehflügelflächen ent gegen der Fahrtrichtung ausgeübte Strömungsdruck, die Verschiebung der Schraubenwelle in der der Fahrtrichtung entgegengesetzten Richtung bewirkt, wobei die Hilfsmaschine eine mehr oder weniger grosse Bremswirkung ausüben kann.
Man kann auf diese Weise mit einer erfindungsgemässen Einrichtung ein Schiff ebenso manövrieren, wie wenn eine um steuerbare Hauptmaschine vorhanden ist, und gerade besonders leicht, wenn das Schiff auf Höchstfahrt läuft. Statt einer umsteuerbaren Hilfsmaschine 7 gemäss Fig. 1 kann auch eine aus einer hydraulischen Kolben einrichtung 7' in Fig.20 bestehende Hilfsmaschine zum Verschieben des Hauptdrucklagers bei still stehendem oder fahrendem Schiff in der gewünsch ten Richtung verwandt werden,
auch die Anwendung einer handelsüblichen hydraulischen oder elektrischen Rudermaschine mit der üblichen Fernsteuerung und Rückmeldeeinrichtung von der Kommandobrücke aus ist ohne weiteres möglich. Da diese Einrichtungen selbst aber keinen Teil der Erfindung bilden, sind sie nicht dargestellt und beschrieben.
Die Ausführung der Erfindung nach den Fig. 18 und 19 unterscheidet sich von den vorbeschriebenen nur in konstruktiver Hinsicht. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 versehen. Anstelle des auf der Hauptwelle sitzenden Steuerkopfes 22 ist in der Hohlwelle 8 eine Stellstange 41 (Fig. 18 und 19) mit den Steuer kopf 22 bildenden Armen vorgesehen, die durch ein dem Steuerkopfdrucklager 23 in Fig.1 entsprechendes Drucklager 24 in Fig. 18 gegen Axialverschiebung gesichert ist.
Die Lenker 19 haben die gleiche Funk tion wie vorbeschrieben und sind an Zapfen 20 bzw. 21 des Steuerkopfes 22 der Stellstange bzw. der Drehflügelzapfen angelenkt. Die Drehflügel 18 sind zum Aufsetzen auf besondere Drehzapfen 42 einer auf der Stellstange 41 sitzenden Halterung, die mit dem Wort Sternbolzen bezeichnet werden mag, bei drei Flügeln dreistrahliger Sternbolzen , mit einer zylindrischen Bohrung versehen, Fig. 18 und 19, so dass sich die Drehflügel 18 um diese ver- schwenken können.
Die beiden Nabenteile 14 und 15, die durch Haltebolzen 38 miteinander verbunden sind, umfassen und sichern die Drehflügel mittels entsprechenden Schultern.
Beim Verschieben der Schraubenwelle 8 im La ger des Wellenbockes 9 in die punktiert gezeichnete Stellung wird je nach \dem Mass der Verschiebung der Lenker 19 eine der punktiert gezeichneten Stel lungen einnehmen, wobei die Lage I der Flügelstel lung für Vorausfahrt, die Lage II für Rückwärtsfahrt und die Lage III für Segelstellung entsprechen, analog den Fig. 14, 15 und 16.
Diese Ausführung ist insbesondere zum Einbau einer Umsteuerschraubeneinrichtung nach der EAin- dung bei bereits vorhandenen Antriebseinrichtungen für Schiffe wegen ihrer kompakten Bauart geeignet. Im Ausführungsbeispiel gemäss Fig.l ist die Steuerrohrstopfbüchse 24 ausserbord angeordnet. Die Steuerrohrstopfbüchse 24 kann gemäss der Anord nung, wie in Fig. 2 gezeigt, an innerbord angeordnet sein.