DE102006045077A1

DE102006045077A1 - Schiffsantrieb mit einem Verstellpropeller

Info

Publication number: DE102006045077A1
Application number: DE200610045077
Authority: DE
Inventors: Dirk Dr. Büchler
Original assignee: Air Fertigung Technologie GmbH and Co KG
Current assignee: Voith Turbo Advanced Propeller Technologies GmbH and Co KG
Priority date: 2006-09-21
Filing date: 2006-09-21
Publication date: 2008-03-27
Also published as: EP1902941A2; EP1902941A3; NO20074797L

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schiffsantrieb
- mit einem Verstellpropeller;
- mit einem Nabenkörper;
- mit einem Wellenzapfen zum Antreiben des Nabenkörpers;
- mit einer Mehrzahl von Flügellagertellern, die in der Wandung des Nabenkörpers gelagert und um eine zur Drehachse der Antriebswelle senkrechte Achse verdrehbar sind, und die jeweils ein Propellerblatt tragen;
- mit einem Verstellmechanismus zum Verstellen der Flügellagerteller;
- mit einem Druckmediumanschluss zum Betätigen des Verstellmechanismus.
Die Erfindung ist gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
- der Nabenkörper ist hohl;
- der Nabenkörper umschließt einen gegen die Umgebung abgeschlossenen Innenraum;
- der Verstellmechanismus befindet sich im Innenraum des Nabenkörpers;
- der Nabenkörper weist einen Einlass zum Einleiten sowie einen Auslass zum Abführen eines Druckmediums auf.

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.
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.
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. Der Verstellmechanismus muss einerseits relativ große Kräfte übertragen. Andererseits muss er präzise arbeiten. Dies ist nicht immer gewährleistet.
Die Steuerung des Verstellmechanismus erfolgt im allgemeinen durch den Antriebszapfen hindurch. Dieser ist demgemäß als Hohlwelle ausgeführt.
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. Insbesondere soll der Verstellantrieb des Verstellpropellers präzise arbeiten und möglichst wenig oder gar nicht störanfällig sein.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
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 befinden. Vorteilhaft ist es, wenn er vom heckseitigen Ende des Nabenkörpers aus betätigt wird, somit nicht durch einen hohlen Antriebszapfen hindurch.
Gemäß einem wesentlichen Gedanken der Erfindung umfasst der Nabenkörper einen Innenraum kann hermetisch abgeschlossen sein. Er weist einen Druckanschluss zum Einleiten eines Druckmediums auf, und dementsprechend einen Auslass zum Abführen des Druckmediums. Das Druckmedium kann während des Betriebes ständig den Innenraum durchströmen. Das Druckmedium ist im allgemeinen Wasser, das keinerlei Verunreinigungen enthält. Die relativ empfindlichen Bauteile des Verstellmechanismus befinden sich in dem Druckraum und sind damit ständig geflutet. Somit ist sichergestellt, dass sie nicht mit dem Umgebungswasser in Berührung gelangen und damit auch nicht mit Verunreinigungen.
Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:
1 zeigt den Heckbereich eines Schiffes mit einem Verstellpropeller.
2 zeigt den Nabenkörper des Propellers in einer ersten Verdrehposition der Propellerblätter – hier nicht dargestellt.
3 zeigt den Gegenstand von 2 in einer zweiten Position der Propellerblätter.
4 ist eine vergrößerte Darstellung eines Teiles des Verstellmechanismus in perspektivischer Darstellung und zugleich im Schnitt.
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 eine Eissporn 4.
Der Verstellpropeller umfasst einen Nabenkörper 5. Dieser ist in vorliegendem Falle hohl und annähernd zylindrisch. Er kann auch anders gestaltet sein, beispielsweise sphärisch.
In der Umfangswandung des Nabenkörpers 5 sind Flügellagerteller 6 gelagert. Jeder Flügellagerteller trägt ein Propellerblatt 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.
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.
Das wesentliche Merkmal der Erfindung besteht darin, dass der Nabenkörper 5 einen geschlossenen Innenraum aufweist. Er ist ferner mit einem Einlass für ein Druckmedium versehen, beispielsweise Wasser, sowie mit einem entsprechenden Auslass. Der Nabenkörper kann hierdurch ständig unter Druck stehen, und das eintretende Druckmedium tritt auch wieder aus. Es wirkt als Spülmedium und verhindert das Eintreten von verunreinigtem Wasser von außen her, und somit auch von Verunreinigungen. Einlass und Auslass sollten so weit wie möglich voneinander entfernt sein, um einen Kurzschluss der Strömung zu vermeiden.
Aufgrund dieser Gestaltung kommt der empfindliche Verstellmechanismus nicht mit Umgebungswasser in Berührung. Der gesamte Verstellpropeller kann geflutet werden, das heißt sich während der Fahrt unter Wasser befinden. Es bedarf somit auch nicht der Verwendung von Schmieröl. Dies hat den großen Vorteil, dass Wartungsarbeiten vorgenommen werden können, ohne das Schiff an Land oder in einen Dock zu hieven.
Die Drehdurchführung 14 enthält weiterhin einen Sensor zum Erfassen der Axialposition der Propellerblätter 7.
Der Eissporn 4 dient zum Führen einer Hydraulikleitung 15, welche die Drehdurchführung 14 beaufschlagt. Die 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.
Wie man sieht, besteht der einzelne Flügellagerteller 6 aus einem oberen und einem unteren Teller 6.1, 6.2. Die beiden sind miteinander verschraubt.
Der untere Flügellagerteller 6.2 stützt sich 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.
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.
Aus 2 erkennt man eine der Pleuelstangen 8, die einerseits mit der Platte 9 und andererseits mit dem unteren Flügellagerteller in Wirkverbindung stehen.
4 zeigt den oberen Flügellagerteller 6.1 und den unteren Flügellagerteller 6.2.
Der Verstellpropeller ist wassergeschmiert.

1: Schiff
2: Verstellpropeller
3: Propellerbrunnen
4: Eissporn
5: Nabenkörper
6: Flügellagerteller
6.1: oberer Teller
6.2: unterer Teller
7: Propellerblatt
8: Pleuelstange
9: Platte
10: Kolbenstange
11: Kolben
12: Zylinder
13: Antriebswelle
14: Drehdurchführung
15: Hydraulikleitung

Claims

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 Nabenkörper (5) ist hohl; 1.8 der Nabenkörper (5) umschließt einen gegen die Umgebung abgeschlossenen Innenraum; 1.9 der Verstellmechanismus befindet sich im Innenraum des Nabenkörpers (5); 1.10 der Nabenkörper (5) weist einen Einlass zum Einleiten sowie einen Auslass zum Abführen eines Druckmediums auf.
Schiffsantrieb nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 2.1 der Verstellmechanismus (8, 9, 10, 11, 12) umfasst zur Drehachse der Antriebswelle (13) parallele Pleuelstangen (8), die den Flügellagerteller (6) angreifen, um diesen zu verdrehen, ferner eine Kolben-Zylinder-Einheit zum Betätigen der Pleuelstangen (8); 2.2 der Kolben (11) weist eine Kolbenstange (10) auf; 2.3 die Kolbenstange (10) steht in Schubverbindung mit den Pleuelstangen (8).