DE10041002B4

DE10041002B4 - Vorrichtung zur Übertragung von Antriebskräften

Info

Publication number: DE10041002B4
Application number: DE2000141002
Authority: DE
Inventors: Hans Dr.-Ing. Oberembt; Alfred Voss
Original assignee: Nordseewerke GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp Marine Systems GmbH
Priority date: 2000-08-22
Filing date: 2000-08-22
Publication date: 2006-03-09
Anticipated expiration: 2020-08-23
Also published as: DE10041002A1

Abstract

Vorrichtung zur Übertragung von Antriebskräften von einer Antriebswelle unter Verwendung eines Schraubenpropellers auf Umgebungswasser, wobei der Propeller mit Propellerflügeln versehen und mit der Antriebswelle verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Propellerflügel (2) auf Sockeln (3) gehaltert sind, die lösbar mit einer Druckplatte (7) verbunden sind, und dass die Sockel (3) formschlüssig mit der Antriebswelle (6) koppelbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Übertragung von Antriebskräften von einer Antriebswelle unter Verwendung eines Schraubenpropellers auf Umgebungswasser, wobei der Propeller mit Propellerflügeln versehen und mit der Antriebswelle verbindbar ist.

Bei bekannten Propellern zur Ausstattung von Schiffen oder U-Booten tritt im Reparaturfall ein erheblicher Arbeitsaufwand dadurch auf, dass die Nabe des Propellers vom zugeordneten Wellenkonus der Antriebswelle abgezogen werden muss. Darüber hinaus liegt im Regelfall ein metallischer Kontakt zwischen dem Propeller und der Antriebswelle vor, so dass eine akustische Kopplung des Propellers über die Antriebswelle mit dem Schiffsantrieb gegeben ist. Dies führt bei einem laufenden Antrieb zu einer leichten Ortbarkeit des Schiffes oder des U-Bootes.

Flügelbefestigungen an Schraubenpropellern ohne akustische Dämpfung und/oder Isolation sind in vielfältigen Ausbildungen gemäß DE-PS 546 799, DE-PS 429 503 und GB-PS 153 534 bekannt geworden. Hierbei sind einmal die Flügel mittels kegeliger Ansätze in Ausnehmungen einer auf der Welle aufgekeilten Nabe einstellbar gelagert und die Flügelfüße mit ebenen an der Nabe sich abstützenden Flächen versehen, wobei die Festlegung durch einen aufgeschobenen Klemmring erfolgt. Ferner ist eine Anordnung bekannt, in der einzusetzende Flügel in schwalbenschwanzförmige Nuten der Nabe aufgenommen sind und die Nuten schraubenförmig in der Nabe verlaufen, in die die Flügelwurzeln über Druckplatten eingepreßt werden. Auch ist eine Anordnung mit geteilten schwalbenschwanzartigen Aufnahmen zur Halterung von Flügelwurzeln bekannt, die zur Halterung zusammengepreßt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art so auszuführen, dass Elemente zur akustischen Dämpfung und/oder Isolation vorgesehen und Reparaturarbeiten mit einem verminderten Aufwand durchgeführt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Propellerflügel auf Sockeln gehaltert sind, die lösbar mit einer Druckplatte verbunden sind und dass die Sockel formschlüssig mit der Antriebswelle koppelbar sind.

Durch die Anordnung der Propellerflügel auf separaten Sockeln ist es möglich, einzelne oder mehrere Propellerflügel auszutauschen, ohne eine vollständige Demontage des gesamten Propellers durchführen zu müssen. Es ist lediglich erforderlich, die Sockel derjenigen Propellerflügel von der Druckplatte zu lösen, die auch tatsächlich beschädigt sind. Aufgrund der relativ geringen räumlichen Dimensionen der einzelnen Propellerflügel mit Sockel ist es insbesondere möglich, derartige Bauelemente an Bord des Schiffes oder des U-Bootes mitzuführen, so dass weltweit an jedem beliebigen Einsatzort eine erforderliche Reparatur ohne aufwendige vorhergehende Ersatzteillogistik durchgeführt werden kann.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die formschlüssige Verbindung dadurch realisiert, dass eine Nabenkrone vorgesehen ist, die starr mit der Antriebswelle koppelbar ist, und dass die Sockel mindestens bereichsweise in Vertiefungen der Nabenkrone angeordnet sind.

Eine weitere formschlüssige Verbindung besteht zweckmäßigerweise darin, dass an der Antriebswelle ein Wellenflansch vorgesehen ist, und dass in dem Wellenflansch und den Sockeln Vertiefungen ausgebildet sind, die zur Aufnahme von Zylinderbolzen geeignet sind.

Eine Montage und Demontage wird dadurch unterstützt, dass die Druckplatte durch einen Zentralbolzen mit Mutter mit der Nabenkrone oder der Antriebswelle verbunden ist.

Zur Vermeidung eines unbeabsichtigten Lösens der Mutter wird vorgeschlagen, dass als Zentralverschraubung eine Mutter verwendet ist, die von einem Spannstift sicherbar ist.

An der Druckplatte kann eine Propellerhaube gehaltert werden.

Zur Erreichung einer einfachen Handhabbarkeit wird vorgeschlagen, dass die Propellerhaube von Schrauben mit der Druckplatte verbunden ist, die sich im wesentlichen in einer radialen Richtung mit einer Orientierung auf eine Längsachse der Antriebswelle erstrecken.

Insbesondere ist daran gedacht, dass die Propellerhaube in radialer Richtung außenseitig an der Druckplatte befestigt ist.

Eine kompakte und zugleich mechanisch hoch belastbare Kraftübertragung kann dadurch erreicht werden, dass die Nabenkrone mit einem Wellenflansch der Antriebswelle verschraubt ist.

Ein besonders hoher Modularisierungsgrad kann dadurch erreicht werden, dass jeder Sockel einen Propellerflügel haltert.

Zur Unterstützung einer gleichmäßigen Kraftübertragung wird vorgeschlagen, dass die Sockel zur Nabenkrone einen Formschluss aufweisen.

Eine schnelle Montierbarkeit und Demontierbarkeit wird dadurch unterstützt, dass die Verbindungselemente zur Fixierung der Sockel auf einer Druckplatte als Spannstifte und Sicherungsschrauben ausgebildet sind.

Zur Erreichung einer akustischen Entkopplung wird vorgeschlagen, dass zwischen den Sockeln und der Nabenkrone mindestens ein Isolations- und/oder Dämpfungselement angeordnet ist.

Ebenfalls trägt es zu einer einfachen Montierbarkeit und Demontierbarkeit bei, dass die Verbindungselemente in Buchsen geführt sind, die in der Druckplatte angeordnet sind.

Eine zusätzliche akustische Entkopplung kann dadurch erreicht werden, dass die Buchsen vergossen sind.

Eine typische Anwendung besteht darin, dass die Propellerflügel mit Sockeln als Antriebselemente für ein Wasserfahrzeug ausgebildet sind.

Ebenfalls ist daran gedacht, dass die Propellerflügel mit Sockeln als Antriebselemente für ein U-Boot ausgebildet sind.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:
1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Nabenkrone mit Propellersegmenten sowie aufgesetzter Propellerhaube,
2 einen Querschnitt gemäß Schnittlinie A-A in 1 ohne Darstellung der Propellerflügel,
3 eine teilweise Darstellung eines Vertikalschnittes gemäß Schnittlinie B-B in 2.
4 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer direkten formschlüssigen Verbindung zwischen dem Wellenflansch und den Sockeln mittels Zylinderbolzen,
5 einen Querschnitt gemäß Schnittlinien A-A in 4 ohne Darstellung der Propellerflügel.
Gemäß der Ausführungsform in 1 weist die Vorrichtung zur Übertragung von Antriebskräften einen Propeller (1) auf, der aus Propellerflügeln (2) sowie Sockeln (3) zur Halterung der Propellerflügel (2) ausgebildet ist. Die Sockel (3) bilden hierbei Propellerschäfte aus.
Die Sockel (3) sind in zugeordnete Vertiefungen einer Nabenkrone (4) angeordnet, die über eine Flanschverbindung mit einem Wellenflansch (5) einer Antriebswelle (6) mittels Schraubenbolzen lösbar verbunden ist.
Die Sockel (3) sind mit einer Druckplatte (7) verbunden, die sich in einer Ebene im wesentlichen quer zu einer Längsachse (8) der Antriebswelle (6) erstreckt. Die Druckplatte (7) ist mittels eines Zentralbolzens (15) mit Mutter (9) mit der Nabenkrone (4) verbunden. Die Wellenmutter (9) ist relativ zum Zentralbolzen (15) gesichert.
Mittels je einer Vertiefung im Wellenflansch (5) und in der Nabenkrone (4) zentriert der Kopf des Zentralbolzens (15) den Propeller (1).
Außenseitig trägt die Druckplatte (7) eine angeschraubte Propellerhaube (11) mittels Schrauben (12). Relativ zur Längsachse (8) verlaufen die Schrauben (12) in einer radialen Richtung.
Die Sockel (3) weisen in Richtung der Längsachse (8) mindestens eine schräg zur Umfangslinie der Nabenkrone (4) verlaufende Begrenzungsfläche auf. Hierdurch sind die Sockel (3) mit Vorsprüngen (13) versehen, die an entsprechende Gegenprofilierungen (14) der Nabenkrone (4) angepasst sind und hierdurch eine formschlüssige Anordnung im Bereich der Nabenkrone (4) besitzen.
Aus der Querschnittdarstellung in 2 ist erkennbar, dass die Sockel (3) im wesentlichen tortenstückähnlich ausgebildet sind und jeweils über mindestens zwei Verbindungselemente (16) mit der Druckplatte (7) verbunden sind.
3 zeigt einen vergrößerten Vertikalschnitt im Übergangsbereich zwischen der Nabenkrone (4) und der Druckplatte (7). Insbesondere ist erkennbar, dass zwischen den Sockeln (3) und der Nabenkrone (4) beziehungsweise zwischen den Sockeln (3) und der Druckplatte (7) Isolationselemente (17) aus einem hart-elastischen Material angeordnet werden können, um eine akustische Entkopplung durchzuführen. Die Verbindungselemente (16) können als Spannstifte ausgeführt sein. Als Führung der Verbindungselemente (16) sind im Bereich der Druckplatte (7) Buchsen (18) angeordnet, die zur Unterstützung einer zusätzlichen akustischen Entkopplung in einer Vergussmasse (19) eingebettet sind.
Bei einer Übertragung von Antriebskräften mittels der Antriebswelle (6) wird das Antriebsmoment über drei Grenzflächen zu den Propellerflügeln (2) übertragen.
Gleichfalls auftretende Zentrifugalkräfte werden durch die Verbindungselemente (16) aufgefangen. Durch die Bereitstellung von lediglich drei Grenzflächen für die Übertragung des Antriebsmomentes wird eine Überbestimmung vermieden und trotzdem gewährleistet, dass alle Bewegungsgrade begrenzt sind. Durch die Vermeidung der Überbestimmung werden umfangreiche Passarbeiten vermieden. Die zentrale Verschraubung und Fixierung der Sockel (3) führt darüber hinaus dazu, dass die auftretenden Spannkräfte gleichmäßig verteilt werden und hierdurch eine gleichmäßige Belastung der hart-elastischen Isolationselemente (17) gewährleistet wird, um Beschädigungen durch ungleichmäßige Pressungen zu vermeiden.
Zur Durchführung eines Austausches eines Propellerflügels (2) wird zunächst nach einem Lösen der Schrauben (12) die Propellerhaube (11) von der Druckplatte (7) abgenommen, so dass Sicherungselemente der Verbindungselemente (16) zugänglich sind. Nach einem Lösen dieser Sicherungselemente der Verbindungselemente (16) des Sockels (3), das dem auszutauschenden Propellerflügel (2) zugeordnet ist, können die Verbindungselemente (16) bei einer Ausbildung als Spannstifte ausgetrieben werden.
Anschließend wird nach einem Lösen des Spannstiftes (10) die Mutter (9) ihrerseits gelöst. Nachdem die Mutter (9) abgenommen ist, kann die Druckplatte (7) zurückgezogen werden und die an der Druckplatte (7) befestigten Sockel (3) können gelöst werden.
Der defekte Propellerflügel (2) kann nunmehr durch einen einseitig vorgebohrten Ersatzflügel ersetzt werden und anschließend erfolgt ein erneutes Fixieren des Sockels (3) durch Anziehen einer Montage-Mutter. Dann wird durch die ummantelten und gehärteten Buchsen in der Druckplatte (7) eine Durchgangsbohrung in den neuen Sockel (3) eingebracht, und die Spannstifte werden als Verbindungselemente (16) erneut installiert und mit den Sicherungselementen versehen. Als letzter Arbeitsschritt wird die Propellerhaube (11) wieder auf die Druckplatte (7) aufgesetzt und in Umfangsrichtung derart verdreht, dass eine Einführung und Fixierung der Schrauben (12) möglich ist.
In Abänderung der 1 zeigt die 4 eine Ausführungsform bei der die Sockel (3) mit dem Wellenflansch (5) direkt formschlüssig verbunden sind. Zu diesem Zweck sind sowohl in den Sockeln (3) als auch in dem Wellenflansch (5) Vertiefungen (21) vorgesehen, die zur Aufnahme von Zylinderbolzen (20) geeignet sind.
5 zeigt einen Querschnitt gemäß Schnittlinie A-A in 4 in welcher die Anordnung der Vertiefung (21) in den Sockeln zu sehen ist.

Claims

Vorrichtung zur Übertragung von Antriebskräften von einer Antriebswelle unter Verwendung eines Schraubenpropellers auf Umgebungswasser, wobei der Propeller mit Propellerflügeln versehen und mit der Antriebswelle verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Propellerflügel (2) auf Sockeln (3) gehaltert sind, die lösbar mit einer Druckplatte (7) verbunden sind, und dass die Sockel (3) formschlüssig mit der Antriebswelle (6) koppelbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Nabenkrone (4) vorgesehen ist, die starr mit der Antriebswelle (6) koppelbar ist und dass die Sockel (3) mindestens bereichsweise in Vertiefungen der Nabenkrone (4) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Antriebswelle (6) ein Wellenflansch (5) vorgesehen ist, dass in dem Wellenflansch (5) und den Sockeln (3) Vertiefungen (21) ausgebildet sind, die zur Aufnahme von Zylinderbolzen (20) geeignet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckplatte (7) durch einen Zentralbolzen (15) mit Mutter (9) mit der Nabenkrone (4) oder der Antriebswelle (6) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Zentralverschraubung eine Mutter (9) verwendet ist, die von einem Spannstift (10) sicherbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckplatte (7) eine Propellerhaube (11) haltert.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Propellerhaube (11) von Schrauben (12) mit der Druckplatte (7) verbunden ist, die sich im wesentlichen in einer radialen Richtung in Richtung auf eine Längsachse (8) der Antriebswelle (6) erstrecken.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Propellerhaube (11) in radialer Richtung außenseitig an der Druckplatte (7) befestigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabenkrone (4) mit einem Wellenflansch (5) der Antriebswelle (6) verschraubt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Socke! (3) einen Propellerflügel (2) haltert.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sockel (3) zur Nabenkrone (4) einen Farmschluss aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (16) zur Fixierung der Sockel (3) auf einer Druckplatte (7) mit Spannstiften und Sicherungsschrauben ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Sockeln (3) und der Nabenkrone (4) mindestens ein Isolations- und/oder Dämpfungselement (17) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (16) in Buchsen (18) geführt sind, die in der Druckplatte (7) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchsen (18) vergossen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Propellerflügel (2) mit Sockeln (3) als Antriebselemente für ein Wasserfahrzeug ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Propellerflügel (2) mit Sockeln (3) als Antriebselemente für ein U-Boot ausgebildet sind.