DE102006045076A1 - Marine propulsion unit for use in ship, has variable pitch propeller, adjustment mechanism, wing plates that are supported on cylinder of piston cylinder unit, and drive shaft, whose pivot extends into inner side of hollow hub body - Google Patents

Marine propulsion unit for use in ship, has variable pitch propeller, adjustment mechanism, wing plates that are supported on cylinder of piston cylinder unit, and drive shaft, whose pivot extends into inner side of hollow hub body Download PDF

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Valentin Dr. Kujumdshiev
Jan-Peter Mittelstädt
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    • B63H3/00—Propeller-blade pitch changing
    • B63H3/06—Propeller-blade pitch changing characterised by use of non-mechanical actuating means, e.g. electrical
    • B63H3/08—Propeller-blade pitch changing characterised by use of non-mechanical actuating means, e.g. electrical fluid
    • B63H3/081—Propeller-blade pitch changing characterised by use of non-mechanical actuating means, e.g. electrical fluid actuated by control element coaxial with the propeller shaft
    • B63H3/082—Propeller-blade pitch changing characterised by use of non-mechanical actuating means, e.g. electrical fluid actuated by control element coaxial with the propeller shaft the control element being axially reciprocatable

Abstract

The propulsion unit has a variable pitch propeller (2) and an adjustment mechanism with connecting rods (8) that are arranged parallel to a rotational axis of a drive shaft (13), and a piston cylinder unit for operation of the connecting rods, where the rods are hydraulically or pneumatically driven. A piston rod (10) stays in propulsion connection with the connecting rods, and wing plates (6) are supported on a cylinder (12) of the cylinder unit. The drive shaft has a pivot extending into an inner side of a hollow hub body (5).

Description

Die Erfindung betrifft einen Schiffsantrieb mit einem Antriebspropeller, der eine Mehrzahl von Propellerblättern trägt. Dabei sind die Propellerblätter in einem Nabenkörper gelagert und um ihre Längsachse um einen gewissen Winkel verdrehbar. Ein Wellenzapfen greift am Nabenkörper an, um den Propeller anzutreiben. Auf DE 198 723 884 A1 wird verwiesen.The invention relates to a marine propulsion with a drive propeller carrying a plurality of propeller blades. The propeller blades are mounted in a hub body and rotated about its longitudinal axis by a certain angle. A shaft pin engages the hub body to drive the propeller. On DE 198 723 884 A1 will be referred.

Die Propellerblätter werden je nach Betriebsbedingungen in verschiedene Stellungen verbracht, zum Beispiel für Vorwärtsfahrt oder für Rückwärtsfahrt, oder bei unter Segel fahrendem Schiff, wobei die Propellerblätter in Richtung der Strömung ausgerichtet werden und somit nur einen minimalen Widerstand bieten.The propeller blades are spent depending on the operating conditions in different positions, for example for driving forward or for Reverse, or when the ship is sailing under sail, with the propeller blades in Direction of the flow be aligned and thus offer only a minimal resistance.

Propeller der genannten Art werden am Heck des Schiffes angeordnet. Die Konstruktion des Verstellmechanismus zum Verstellen des Propellers wie auch die Steuerung des Verstellmechanismus sind relativ aufwendig, kostenintensiv und störanfällig. Die Steuerung des Verstellmechanismus erfolgt im allgemeinen durch den Antriebszapfen hindurch. Dieser ist demgemäß als Hohlwelle ausgeführt, was konstruktiv aufwendig und ungünstig ist.propeller of the type mentioned are arranged at the stern of the ship. The construction the adjusting mechanism for adjusting the propeller as well as the Control of the adjustment mechanism are relatively expensive, costly and prone to failure. The control the adjusting mechanism is generally performed by the drive pin therethrough. This is accordingly as a hollow shaft executed which is structurally complex and unfavorable.

Ein weiteres Problem besteht in folgendem: Die Lagerung der Propellerschaufeln kann bei Verstellpropellern problematisch sein. Sie kann einerseits bei Verstellpropellern gar nicht so robust sein, wie bei Propellern mit feststehenden Propellerblättern. Andererseits kommt es gerade bei Verstellpropellern darauf an, den Verstellmechanismus gegen Schlag- oder Stoßkräfte, die auf die Propellerblätter wirken, zu schützen.One Another problem is the following: The storage of the propeller blades can be problematic with variable pitch propellers. She can on the one hand not so robust with variable pitch propellers, as with propellers with fixed propeller blades. On the other hand, it is precisely in the case of variable pitch propellers that the Adjustment mechanism against impact or impact forces acting on the propeller blades, to protect.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schiffsantrieb mit Verstellpropeller derart zu gestalten, dass er gegenüber bekannten Verstellpropellern einfacher im Aufbau, kostengünstig in der Herstellung und von minimalem Wartungsaufwand ist. Der Verstellpropeller soll ferner derart gestaltet sein, dass er Schlag- oder Stoßkräfte, die auf die Propellerblätter während der Fahrt einwirken, aufnehmen kann, ohne dass Schäden am Propeller oder an dessen Verstellmechanismus auftreten.Of the Invention is based on the object, a ship propulsion with variable pitch propeller to be designed such that it compared with known variable pitch propellers simpler in construction, cost-effective in the production and minimal maintenance is. The variable pitch propeller should also be designed so that it impact or impact forces, the on the propeller blades while the ride can absorb, without causing damage to the propeller or occur on the adjustment mechanism.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.These The object is solved by the features of claim 1.

Durch die erfindungsgemäße Ausführung kann ein massiver Antriebszapfen verwendet werden, somit kein Hohlzapfen. Der Nabenkörper ist hohl. Der Verstellmechanismus zum Verstellen der Propellerblätter befindet sich innerhalb des Nabenkörpers. Jedes Propellerblatt ist in einem Flügellagerteller eingespannt. Der einzelne Flügellagerteller ist zum einen in der Wandung des Nabenkörpers gelagert, zum anderen radial innerhalb dieser ersten Lagerung dadurch, dass sich der Flügellagerteller auf dem feststehenden Teil des Verstellmechanismus abstützt, beispielsweise den Zylinder einer Kolben-Zylinder-Einheit, oder auf dem Antriebszapfen, sofern dieser in den Innenraum des Nabenkörpers hineinragt.By the embodiment of the invention can a solid drive pin can be used, thus no hollow pin. The hub body is hollow. The adjusting mechanism for adjusting the propeller blades is located within the hub body. Each propeller blade is clamped in a wing bearing plate. The single wing bearing plate is stored on the one hand in the wall of the hub body, on the other radially within this first storage characterized in that the vane bearing plate supported on the fixed part of the adjusting mechanism, for example the cylinder of a piston-cylinder unit, or on the drive pin, if this protrudes into the interior of the hub body.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:The The invention is explained in more detail with reference to the drawing. This is in detail the following is shown:

1 zeigt den Heckbereich eines Schiffes mit einem Verstellpropeller. 1 shows the stern area of a ship with a variable pitch propeller.

2 zeigt den Nabenkörper des Propellers in einer ersten Verdrehposition der Propellerblätter – hier nicht dargestellt. 2 shows the hub body of the propeller in a first rotational position of the propeller blades - not shown here.

3 zeigt den Gegenstand von 2 in einer zweiten Position der Propellerblätter. 3 shows the item of 2 in a second position of the propeller blades.

4 ist eine vergrößerte Darstellung eines Teiles des Verstellmechanismus in perspektivischer Darstellung und zugleich im Schnitt. 4 is an enlarged view of a part of the adjusting mechanism in perspective and at the same time in section.

Aus 1 erkennt man einen Teil des Heckbereiches eines Schiffes 1. Ein Verstellpropeller 2 befindet sich in einem Propellerbrunnen 3. Das heckseitige Ende des Propellerbrunnens ist begrenzt durch einen Eissporn 4.Out 1 you can see a part of the stern of a ship 1 , A variable pitch propeller 2 is located in a propeller well 3 , The stern end of the propeller well is limited by an ice spur 4 ,

Der Verstellpropeller umfasst einen Nabenkörper 5. Dieser ist in vorliegendem Falle hohl und annähernd zylindrisch. Er kann auch anders gestaltet sein, beispielsweise sphärisch.The variable pitch propeller comprises a hub body 5 , This is hollow in the present case and approximately cylindrical. It can also be designed differently, for example, spherical.

In der Umfangswandung des Nabenkörpers 5 sind Flügellagerteller 6 gelagert. Jeder Flügellagerteller trägt ein Propellerblatt 7.In the peripheral wall of the hub body 5 are wing bearing plates 6 stored. Each wing bearing plate carries a propeller blade 7 ,

Der Verstellmechanismus befindet sich im Inneren des Nabenkörpers 5. Er umfasst Pleuelstangen 8, und zwar jeweils eine Pleuelstange pro Propellerblatt. Jede Pleuelstange 8 greift mit ihrem einen Ende am betreffenden Flügellagerteller 6 an, während sie mit ihrem anderen Ende mit einer Platte 9 in Wirkverbindung steht. Die Platte 9 sitzt auf einer Kolbenstange 10. Der zugehörende Kolben 11 ist in einem Zylinder 12 geführt. Zylinder 12 ist an der – in Fahrtrichtung vorderen – Stirnwand des Nabenkörpers 5 befestigt. Hier greift auch die Antriebswelle 13 an, die von einem Schiffsmotor angetrieben wird. Die Antriebswelle 13 ist massiv. Jedenfalls muss sie nicht hohl sein.The adjustment mechanism is located inside the hub body 5 , It includes connecting rods 8th , in each case one connecting rod per propeller blade. Every connecting rod 8th grips with one end on the respective wing bearing plate 6 while she is with her other end with a plate 9 is in active connection. The plate 9 sits on a piston rod 10 , The associated piston 11 is in a cylinder 12 guided. cylinder 12 is at the - front in the direction of travel - front wall of the hub body 5 attached. Here also engages the drive shaft 13 which is powered by a marine engine. The drive shaft 13 is massive. Anyway, she does not have to be hollow.

Der Verstellmechanismus wird pneumatisch oder hydraulisch betätigt. Er steht mit einer Drehdurchführung 14 in Wirkverbindung. Die Drehdurchführung 14 setzt hydraulischen oder pneumatischen Druck in eine horizontale Bewegung um, mittels welcher die Kolbenstange 10 eine Bewegung in horizontaler Richtung ausführt und die Platte 9 beaufschlagt. Damit werden über die Pleuelstangen 8 die Flügellagerteller verdreht, und damit zugleich auch die Propellerblätter 7.The adjustment mechanism is operated pneumatically or hydraulically. He stands with a rotary union 14 in active connection. The turning through guide 14 converts hydraulic or pneumatic pressure into a horizontal movement, by means of which the piston rod 10 performs a movement in a horizontal direction and the plate 9 applied. This will be over the connecting rods 8th the wing bearing plates twisted, and thus at the same time the propeller blades 7 ,

Die Drehdurchführung 14 enthält weiterhin einen Sensor zum Erfassen der Axialposition der Propellerblätter 7.The rotary feedthrough 14 Also includes a sensor for detecting the axial position of the propeller blades 7 ,

Der Eissporn 4 dient zum Führen einer Hydraulikleitung 15, welche die Drehdurchführung 14 beaufschlagt. Der Eissporn wird somit ausgenutzt als Führungs- und Tragorgan. Sie kann aus einer Mehrzahl von parallel nebeneinander angeordneten Eisspornen bestehen, aber auch aus einer für den Heckbereich des Schiffes 1 durchgehende Querwand.The ice spur 4 serves to guide a hydraulic line 15 which the rotary union 14 applied. The ice spur is thus exploited as a guiding and supporting organ. It can consist of a plurality of parallel juxtaposed Eisspornen, but also one for the rear of the ship 1 continuous transverse wall.

Wie man sieht, besteht der einzelne Flügellagerteller 6 aus einem oberen und einem unteren Teller 6.1, 6.2. Die beiden sind miteinander verschraubt.As you can see, the single wing bearing plate exists 6 from an upper and a lower plate 6.1 . 6.2 , The two are bolted together.

Gemäß einem wesentlichen Gedanken der Erfindung stützt sich der untere Teller 6.2 mit seinem radial inneren Ende auf den Zylinder 12. Hierdurch wird die Stabilität erhöht. Die Propellerblätter sind hierdurch nämlich an zwei Stellen gelagert, die einen gegenseitigen radialen Abstand aufweisen, nämlich in einer oberen Lagerstelle im oberen Flügellagerteller 6.1 und in einer unteren Lagerstelle, nämlich der genannten Stelle, an welcher sich der untere Flügellagerteller 6.2 am Zylinder 12 abstützt. Hierdurch wird die Stabilität erhöht, was besonders wichtig ist bei Stößen, die auf die Propellerblätter im Verlauf des Betriebes einwirken, beispielsweise durch Fremdkörper.According to an essential idea of the invention, the lower plate is supported 6.2 with its radially inner end on the cylinder 12 , This increases the stability. The propeller blades are thus in fact mounted at two points which have a mutual radial distance, namely in an upper bearing point in the upper wing bearing plate 6.1 and in a lower bearing point, namely the said point at which the lower vane bearing plate 6.2 on the cylinder 12 supported. This increases the stability, which is particularly important for impacts acting on the propeller blades in the course of operation, for example by foreign bodies.

Eine Alternativlösung – hier nicht dargestellt – kann wie folgt aussehen: Die Kolben-Zylinder-Einheit aus Kolben 11 und Zylinder 12 erstreckt sich nicht bis zur antriebsseitigen Stirnfläche des Nabenkörpers 5. Vielmehr erstreckt sich die Antriebswelle 13 durch die Stirnwand hindurch in den Nabenkörper 5 hinein. In diesem Fall kann sich der untere Teller 6.2 auf der Antriebswelle 13 abstützen.An alternative solution - not shown here - can look like this: The piston-cylinder unit from piston 11 and cylinders 12 does not extend to the drive-side end face of the hub body 5 , Rather, the drive shaft extends 13 through the front wall into the hub body 5 into it. In this case, the lower plate can 6.2 on the drive shaft 13 support.

In jenem Falle ist eine „Zweipunktlagerung" gewährleistet. Es gibt nämlich eine äußere Lagerung des Propellerblattes 7 am oberen Flügellagerteller 6.1, und eine zweite, radial innere Lagerung des radial inneren Endes des unteren Flügellagertellers 6.2, entweder auf den Zylinder 12 der Kolben-Zylinder-Einheit, oder auf der Antriebswelle 13.In this case, a "two-point bearing" is guaranteed, because there is an outer bearing of the propeller blade 7 at the upper wing bearing plate 6.1 , and a second, radially inner bearing of the radially inner end of the lower wing bearing plate 6.2 , either on the cylinder 12 the piston-cylinder unit, or on the drive shaft 13 ,

Die jeweiligen Stützflächen – Zylinder 12 oder Mantelfläche der Antriebswelle 13 – könnten sogar noch mit einer Ringnut versehen sein, um beim Einwirken eines Stoßes auf die Propellerblätter 7 deren Kippen um eine Horizontalachse zu verhindern.The respective support surfaces - cylinder 12 or lateral surface of the drive shaft 13 - could even be provided with an annular groove to the impact of a impact on the propeller blades 7 their tilting to prevent a horizontal axis.

Die gesamte Nabe ist geflutet, das heißt sie befindet sich teilweise oder völlig unter Wasser.The entire hub has flooded, that is, it is partially located or completely under water.

Ein weiteres interessantes Merkmal besteht darin, dass der Nabenkörper 5 einen Anschluss für ein Druckmedium aufweist, beispielsweise Wasser, sowie auch einen entsprechenden Auslass. Der Nabenkörper 5 kann hierdurch ständig unter Druck stehen, und das eintretende Wasser tritt auch wieder aus. Es wirkt als Spülmedium und verhindert das Eintreten von Wasser von außen her, und somit auch von Verunreinigungen.Another interesting feature is that the hub body 5 has a connection for a pressure medium, such as water, as well as a corresponding outlet. The hub body 5 This can be constantly under pressure, and the incoming water also exits. It acts as a flushing medium and prevents the ingress of water from the outside, and thus also from impurities.

Der Nabenkörper 5 ist ferner aus den 2 und 3 ersichtlich. Man erkennt drei der oberen Flügellagerteller 6.1. Die oberen Flügellagerteller 6.1 weisen jeweils eine Nut 6.3 auf. Die Platte 9 ist bei dem in 2 dargestellten Zustand ausgefahren, bei dem in 3 dargestellten Zustand eingefahren, was zu unterschiedlichen Drehwinkeln der Propellerblätter führt.The hub body 5 is also from the 2 and 3 seen. One recognizes three of the upper wing bearing plates 6.1 , The upper wing bearing plates 6.1 each have a groove 6.3 on. The plate 9 is at the in 2 shown extended state, in which 3 retracted state shown, resulting in different angles of rotation of the propeller blades.

Aus 2 erkennt man eine der Pleuelstangen 8, die einerseits mit der Platte 9 und andererseits mit dem unteren Flügellagerteller in Wirkverbindung stehen.Out 2 you recognize one of the connecting rods 8th on the one hand with the plate 9 and on the other hand are in operative connection with the lower vane bearing plate.

4 zeigt den oberen Flügellagerteller 6.1 und den unteren Flügellagerteller 6.2. 4 shows the upper wing bearing plate 6.1 and the lower wing bearing plate 6.2 ,

Die erfindungsgemäße Gestaltung mit dem hohlen Nabenkörper und dem darin angeordneten Verstellmechanismus in Kombination mit der Mehrfachlagerung ist auch noch aus folgendem Grunde vorteilhaft: Der Nabenkörper 5 kann gegen die äußere Umgebung hermetisch abgeschlossen sein. Das genannte Druckmedium dient zugleich als Schmiermittel für die genannte radial innere Lagerung zwischen dem unteren Flügellagerteller 6.2 und der Stützfläche – Zylindermantel oder Mantelfläche der Antriebswelle. Es bedarf somit keinerlei Ölschmierung für den Verstellmechanismus. Dies bedeutet, dass die Wartung bedeutend einfacher wird. Das Schiff muss nicht in einen Dock oder an Land gehievt werden.The design according to the invention with the hollow hub body and the adjustment mechanism arranged therein in combination with the multiple storage is also advantageous for the following reason: The hub body 5 can be hermetically sealed against the outside environment. Said pressure medium also serves as a lubricant for said radially inner bearing between the lower vane bearing plate 6.2 and the support surface - cylinder jacket or lateral surface of the drive shaft. It therefore requires no oil lubrication for the adjustment. This means that maintenance becomes much easier. The ship does not have to be hoisted in a dock or ashore.

Der Verstellpropeller ist wassergeschmiert.Of the Variable pitch propeller is water lubricated.

11
Schiffship
22
Verstellpropellervariable pitch
33
Propellerbrunnenpropeller well
44
Eisspornice horn
55
Nabenkörperhub body
66
FlügellagertellerA sash bearing plate
6.16.1
oberer Tellerupper Plate
6.26.2
unterer Tellerlower Plate
77
Propellerblattpropeller blade
88th
Pleuelstangeconnecting rod
99
Platteplate
1010
Kolbenstangepiston rod
1111
Kolbenpiston
1212
Zylindercylinder
1313
Antriebswelledrive shaft
1414
DrehdurchführungRotary union
1515
Hydraulikleitunghydraulic line

Claims (3)

Schiffsantrieb 1.1 mit einem Verstellpropeller (2); 1.2 mit einem Nabenkörper (5); 1.3 mit einem Wellenzapfen (13) zum Antreiben des Nabenkörpers (5); 1.4 mit einer Mehrzahl von Flügellagertellern (6), die in der Wandung des Nabenkörpers gelagert und um eine zur Drehachse der Antriebswelle (13) senkrechte Achse verdrehbar sind, und die jeweils ein Propellerblatt (7) tragen; 1.5 mit einem Verstellmechanismus zum Verstellen der Flügellagerteller (6); 1.6 mit einem Druckmediumanschluss (15) zum Betätigen des Verstellmechanismus (8, 9, 10, 11, 12); gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 1.7 der Verstellmechanismus (8, 9, 10, 11, 12) umfasst zur Drehachse der Antriebswelle (13) parallele Pleuelstangen (8), die am Flügellagerteller (6) angreifen, um diesen zu verdrehen, ferner eine Kolben-Zylinder-Einheit zum Betätigen der Pleuelstangen (8); 1.8 die Pleuelstangen (8) sind hydraulisch oder pneumatisch antreibbar; 1.9 der Nabenkörper (5) ist hohl; 1.10 der Kolben (11) weist eine Kolbenstange (10) auf; 1.11 die Kolbenstange (10) steht in Schubverbindung mit den Pleuelstangen (8); 1.12 der Flügellagerteller (6) stützt sich auf dem Zylinder (12) der Kolben-Zylinder-Einheit ab, oder 1.13 der Zapfen der Antriebswelle (13) erstreckt sich in den Innenraum des Nabenkörpers (5) hinein, und der Flügellagerteller (6) stützt sich auf dem Antriebszapfen ab.Ship propulsion 1.1 with a variable pitch propeller ( 2 ); 1.2 with a hub body ( 5 ); 1.3 with a shaft journal ( 13 ) for driving the hub body ( 5 ); 1.4 with a plurality of wing bearing plates ( 6 ), which are mounted in the wall of the hub body and about a to the axis of rotation of the drive shaft ( 13 ) vertical axis are rotatable, and each one a propeller blade ( 7 ) wear; 1.5 with an adjustment mechanism for adjusting the vane bearing plates ( 6 ); 1.6 with a pressure medium connection ( 15 ) for actuating the adjusting mechanism ( 8th . 9 . 10 . 11 . 12 ); characterized by the following features: 1.7 the adjustment mechanism ( 8th . 9 . 10 . 11 . 12 ) comprises to the axis of rotation of the drive shaft ( 13 ) parallel connecting rods ( 8th ) on the wing bearing plate ( 6 ) to turn it, also a piston-cylinder unit for actuating the connecting rods ( 8th ); 1.8 the connecting rods ( 8th ) can be driven hydraulically or pneumatically; 1.9 the hub body ( 5 ) is hollow; 1.10 the piston ( 11 ) has a piston rod ( 10 ) on; 1.11 the piston rod ( 10 ) is in thrust connection with the connecting rods ( 8th ); 1.12 of the wing bearing plate ( 6 ) rests on the cylinder ( 12 ) of the piston-cylinder unit, or 1.13 the pin of the drive shaft ( 13 ) extends into the interior of the hub body ( 5 ), and the wing bearing plate ( 6 ) is supported on the drive pin. Schiffsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckmediumanschluss (15) im heckseitigen Bereich des Nabenkörpers am Verstellmechanismus (8, 9, 10, 11, 12) angreift.Ship drive according to claim 1, characterized in that the pressure medium connection ( 15 ) in the rear-side region of the hub body on the adjusting mechanism ( 8th . 9 . 10 . 11 . 12 ) attacks. Schiffsantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum des Nabenkörpers (5) einen Druckanschluss für eine Spülflüssigkeit sowie einen Auslass für die Spülflüssigkeit aufweist.Ship drive according to claim 1 or 2, characterized in that the interior of the hub body ( 5 ) has a pressure connection for a rinsing liquid and an outlet for the rinsing liquid.
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