DE1204964B - Fluegelradschiffspropeller mit UEberlastungskupplung - Google Patents

Description

• Flügelradschiffspropeller mit überlastungskupplung Solange bei Schnelläuferzykloidenschiffspropellern das Steuerzentrum, von dem die Flügelschwingung abgeleitet wird, die Nullstellung einnimmt, also in der Mitte des Propellers steht, laufen die Flügel im Betrieb in ihrer langentialen Stellung zum Flügelkreis um. Wenn das Steuerzentrum jedoch durch einen der zwei rechtwinkelig zueinander angeordneten Servomotoren in irgendeiner Richtung aus dem Zentrum heraus verschoben wird, führen sie ihre bekannte Schwingbewegung - während einer halben Umdrehung des Propellers nach außen und während der anderen halben Umdrehung nach innen - aus und üben die zur Fortbewegung des Schiffes und zu dessen Steuerung erforderlichen Kräfte auf das Wasser aus. Die dabei auf die Flügel wirkenden Drehmomente sind in ihrer Summe so gerichtet, daß sie fast auf dem ganzen Umfang des Propellers die Flügel auf eine größere Steigung zu stellen versuchen, also derart, daß sie die Neigung der Flügel gegen die Tangente durch die Flügelachse an den Flügelkreis in der einen Radhälfte nach außen und in der anderen Radhälfte nach innen zu vergrößern suchen. Das Flügelantriebsgestänge ist so ausgelegt, daß es diese Momente aufzunehmen vermag. Dazu kommt aber noch die Belastung, die auf die Flügel wirkt, wenn schwimmende Körper wie Eisschollen, Holzstücke od. dgl. gegen die Flügel schlagen. Wollte man die Flügel und ihr Antriebsgestänge so stark ausbilden, daß sie diesen zusätzlichen Belastungen, die eine erhebliche Größe annehmen können, gewachsen sind, so würde dies eine beachtliche Verteuerung der Propeller mit sich bringen.
• Nach einem älteren Vorschlag wird dieser Schwierigkeit dadurch begegnet, daß die Servomotoren mit Sicherheitsventilen ausgerüstet werden, über die die Druckräume der Servomotoren abblasen können, wenn eine bestimmte Belastung überschritten wird. Die Erfindung hat sich die Aufgabe gemacht, diese Schwierigkeiten in anderer Weise zu lösen. Die Erfindung kann sowohl bei Schnelläuferzykloidenschiffspropellem als auch bei Mittelläufern und Langsamläufern, bei denen im wesentlichen die gleichen Probleme auftreten, angewendet werden.
• Die Erfindung besteht in dem Vorschlag, zum Schutz gegen Beschädigung wegen Überlastung zwei aneinander angreifende Teile des Flügelantriebsmechanismus miteinander, beispielsweise jeden Flügel mit dem ihn unmittelbar antreibenden Teil des Flügelantriebsmechanismus, durch eine in der Eingriffsstellung die richtige Relativlage der beiden Teile gegeneinander sichernde, vorzugsweise durch Federkraft belastete Nocken- oder Klauenkupplung zu verbinden, deren Nocken so abgeschrägt sind, daß sie beim überschreiten einer zulässigen auf die Flügel wirkenden Beanspruchung vorübergehend außer Eingriff kommen, so daß die bewegungsschlüssige Verbindung zwischen den beiden Teilen gelöst wird.
• Gemäß der Erfindung wird die Einrichtung also etwa derart getroffen, daß jeder einzelne Flügel bei einer Überlastung unter Überwindung der Spannung der die Kupplung im Eingriff haltenden Federn aus seiner durch das Flügelantriebsgestänge vorgeschriebenen Stellung ausweichen kann, und zwar je nach der Richtung des auf den Flügel treffenden Schlages in der einen oder anderen Richtung. Nach Aufhören des Schlages bzw. der Überlastung wird sich der im wesentlichen nun frei bewegliche Flügel unter dem Einfluß der Strömung entweder in die Tangentialstellung einstellen und in dieser Stellung verbleiben, bis er den Punkt auf dem Flügelkreisumfang durchläuft, bei dem ihm das Steuerzentrum sowieso die Tangentialstellung vorschreiben würde. In dieser Lage rastet die Nockenkupplung wieder ein und kuppelt den Flügel wieder an das Flügelantriebsgestänge.
• Auch bei einem Ausweichen des Flügels nach der entgegengesetzten Seite wird er bei seinem weiteren Umlauf um die Propellerachse zur gegebenen Zeit vom Flügelantriebsgestänge wieder mitgenommen, sobald dieses und mit ihm der Flügelantriebshebel jene Stellung vorschreibt, in der sich der Flügel gerade befindet und in der das Widereinklinken der Kupplung eintreten kann.
• Dieses selbsttätige Wiedereinklinken der Kupplung und damit das Wiederherstellen der formschlüssigen Verbindung zwischen Flügel und Flügelhebel kann auch dadurch erreicht oder unterstützt werden, daß das Steuerzentrum durch Betätigen des Fahrt- oder Ruderhebels des Propellers kurzzeitig hin- und hergeschoben wird.
• Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann das selbsttätige und gegebenenfalls durch willkürliche Steuermanöver zu unterstützende Wiedereinklinken auch dadurch erreicht bzw. erleichtert werden, daß für den Kupplungsnocken bzw. Sperrklinke eine keilförmig ansteigende Gleitfläche vorgesehen wird, auf die der Kupplungsnocken beim Ausklinken aufläuft und die zusammen mit der Federkraft der den Kupplungsnocken belastenden Federn das Zurückführen des Flügels in die durch das Flügelantriebsgestänge vorgeschriebene Lage bewirkt bzw. erleichtert.
• Nach einer Weiterentwicklung der Erfindung werden die Flügel von solchen Zykloidenschiffspropellern, deren Flügel im Betrieb eine Schwingbewegung ausführen, so ausgebildet, daß die Flügelzapfen in bezug auf das Flügelprofil relativ weit vorn sitzen, also vor der Mitte der Flügelsehne. Diese an sich bekannte Ausbildung ist in Verbindung mit der Erfindung deshalb von Vorteil, weil sich die Flügel unter dem Einfluß der Steigung um so leichter in die Tangentiallage einstellen, je weiter der Flügelzapfen in der vorderen Hälfte des Flügelprofils liegt. Besonders zweckmäßig ist es dabei, den Flügelzapfen so anzuordnen, daß er mindestens im oder noch besser vor dem Auftriebsschwerpunkt des Flügelprofils liegt.
• Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung noch näher erläutert und in zwei Ausführungsbeispielen beschrieben.
• Fig. 1 zeigt schematisch einen Flügelradschiffspropeller mit Winkellenkerkinematik und Fig. 2 mit Schubkurbelkinematik, in beiden Fällen mit auf Vorwärtsfahrt eingestelltem Steuerzentrum; Fig. 3 und 4 zeigen eine überlastungskupplung zwischen Flügel und Flügelhebel mit radialer Federung und die F i g. 5 und 6 eine Ausführung mit axialer Federung.
• In den beiden schematischen F i g. 1 und 2 ist die Propellerachse oder besser gesagt deren Fluchtpunkt mit 1 und der Flügelkreis, den die Fluchtpunkte der Flügelachsen beschreiben, mit 2 bezeichnet. Die Propellerdrehrichtung ist mit dem Pfeil 3 angedeutet. In der gezeigten Stellung des Steuerzentrums für volle Fahrt voraus ergibt sich ein Strahl nach unten, also eine Antriebsrichtung des mit diesem Propeller ausgerüsteten Schiffs nach oben.
• Die mittels der Zapfen 4 drehbar gelagerten Flügel 5 werden durch den Flügelhebel 6 betätigt, an dem die Kuppelstange 7 angelenkt ist. Nach F i g. 1 ist mit dem anderen Ende der Kuppelstange das eine Ende eines Doppelhebels 8 verbunden, dessen Drehpunkt 9 fest im Propellerkörper sitzt. Der zweite Teil des Doppelhebels gleitet in einer Kulisse 10, die von dem zur Einstellung der gewünschten Flügelschwin-"ung 0 in der Zeichenebene um ein gewisses Maß verschiebbaren Steuerring 11 getragen wird.
• Nach F i g. 2 ist am inneren Ende der Kuppelstange 7 ein Hebel 13 angelenkt, der mit seinem anderen Ende um das Steuerzentrum 14 herumgreift, während in seinem mittleren Bereich ein weiterer am Radkörper drehbar gelagerter Hebel 15 angelenkt ist.
• Bei dem in den F i g. 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiel für eine überlastungssehutzeinrichtung gemäß der Erfindung ist mit dem Schaft 4 des abgebrochen dargestellten Flügels 5 durch zwei Keile 16 eine Büchse 17 verbunden. Diese weist auf einer Seite einen zylindrischen Ansatz 18 mit Bohrung 19 auf, in der der Kupplungsbolzen 20 mit seinem nach beiden Seiten abgeschrägten Kopf 21 gleitend gelagert ist. Zwischen einem Bund 22 an der Büchse und dem Kopf 21 des Kupplungsbolzens ist eine Feder 23 angeordnet, die den Kupplungsbolzen mit einer genau vorausberechneten Kraft nach außen drückt.
• Auf der Büchse 17 ist der Flügelhebel 6 drehbar gelagert, an dem die Kuppelstange 7 angelenkt ist. Der Flügelhebel ist mit einer bogenförmigen Spange 24 versehen, die in der Mitte die öffnung für den Eingriff des Kopfes 21 des Kupplungsbolzens 20 aufweist. Die Eingriffsöffnung (Raste) ist entsprechend abgeschrägt. An die inneren Enden der Raste schließen sich die Gleitbahnen 25 und 25' an, die, bezogen auf die zylindrische äußere Begrenzung der bogenförinigen Spange, einen keilförmigen Anstieg für den Sperrstift ergeben und dessen Zurückgleiten in die Raste bewirken bzw. erleichtern.
• Wie ohne weiteres ersichtlich, wird bei einem entsprechend großen Stoß schräg gegen den Flügelkopf, wie er etwa von einer schwimmenden Eisscholle ausgeübt wird, die teils form-, teils kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Flügelzapfen und der mit ihm starr verbundenen Büchse gelöst, indem der Kupplungsbolzen durch das auf den Flügel vom Schlag ausgeübte Drehmoment gegen die Kraft der Belastungsfeder 23 aus der Raste herausgedrückt und auf die Bahn 25 bzw. 25' geführt wird.
• Sobald der Flügelhebel 6 beim weiteren Umlauf des Flügels oder durch willkürlich ausgelöste Steuermanöver in diejenige Stellung kommt, die der Stellung des ausgerasteten Flügels gerade entspricht, gleitet der Sperrbolzen 20 wieder in die Raste ein und hält den Flügel wieder in seiner richtigen Relativlage gegenüber dem Flügelhebel.
• Bei dem in den F ig. 5 und 6 gezeigten Ausführungsbeispiel, wobei die F i g. 6 einen Schnitt nach VI-VI der F i g. 5 darstellt, ist auf dem Flügelzapfen 4 eine Büchse 27 mittels eines Keilwellenprofils axial verschiebbar gelagert. Sie wird durch eine gegen den Bund 28 anliegende Feder 29 gegen den Deckel 30 des Flügelhebels 6 gedrückt. Bei entsprechender Relativlage zwischen Flügelachse und Flügelhebel greift dabei ein an dem Bund 28 der Büchse 27 angeordneter Spermocken 31 in eine entsprechende Raste 32 am Deckel des Flügelhebels 6 ein. Der Spermocken und die Raste sind, wie im Ausführungsbeispiel nach den F i g. 3 und 4 beschrieben, abgeschrägt, und in ähnlicher Weise wie dort schließt sich beiderseits an die Raste eine keilförinige ansteigende Gleitfläche 33 bzw. 33' an, die das Wiedereinrasten der Sperrklinke nach dem Auslösen der Sicherung bewirken oder wenigstens erleichtern soll.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Flügelradschiffspropeller, dessen Flügel im Betrieb eine von einem Steuerzentrum abgeleitete Schwingbewegung oder eine fortlaufende Drehbewegung oder eine durch überlagerung aus Schwingbewegung und Drehbewegung gebildete Bewegung um ihre Achsen durchführen, d a - durch gekennzeichnet, daß zum Schutz der Flügel (5) und des Flügelantriebsmechanismus (Flügelantriebsgestänge, Flügelantriebszahnräder od. dgl. 6 bis 11) gegen überlastung zwei aneinander angreifende Teile des Flügelantriebsmechanismus miteinander, beispielsweise jeder Flügel mit dem ihn unmittelbar antreibenden Teil (6) des Flügelantriebsmechanismus, durch eine in der Eingriffsstellung die richtige Relativlage der beiden Teile gegeneinander sichernde, vorzugsweise durch Federdruck belastete Nocken-oder Klauenkupplung (21, 24; 31, 32) verbunden sind, deren Nocken (21, 31) so abgeschrägt sind, daß sie beim überschreiten einer zulässigen, auf die Flügel wirkenden Beanspruchung vorübergehend außer Eingriff kommen, so daß die bewegungsschlüssige Verbindung zwischen den beiden Teilen gelöst wird.
2. 2. Flügelradschiffspropeller nach Anspruch 1 mit zwischen Flügelzapfen und Flügelhebel angeordnetem überlastungsschutz, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Flügelzapfen (4) jedes Flügels (5) und seinem Flügelhebel (6) ein mit dem Flügelzapfen auf Drehung gekuppelter, beispielsweise aufgekeilter Zwischenkörper (17) angeordnet ist, in dem ein radial oder axial gegenüber diesem gleitender, in der vorgeschriebenen Relativlage von Flügel und Flügelhebel zueinander durch einen Kraftspeicher (23) (vorgespannte Feder od. dgl.) in eine am Flügelhebel angeordnete Raste oder Nut eingreifender Mitnehmer (20, 21) vorgesehen ist, wobei der Mitnehmer und/oder die Raste derart abgeschrägt ist, daß bei überschreitung einer durch die Wahl der Kraft des Kraftspeichers vorbestimmten Größe der Beanspruchung des Flügels der Nokken gegen die Kraft des Kraftspeichers aus der Raste ausweicht und hierdurch der Bewegungsschluß zwischen den beiden aufgehoben wird. 3. Flügelradschiffspropeller nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine auf dem Flügelzapfen aufgekeilte Büchse (17) mit seitlicher, radialer Führung für einen Mitnehmerbolzen (20) und mit zwischen Büchse und Mitnehmerbolzen angeordneter Belastungsfeder (23) entsprechender Vorspannung. 4. Flügelradschiffspropeller nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das abgeschrägte Ende (21) des federbelasteten Mitnehmerbolzens (20) in eine entsprechend geformte Raste eines vom Flügelhebel (6) gebildeten, etwa halbkreisförmigen Bügels (24) eingreift. 5. Flügelradschiffspropeller nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die nach beiden Seiten an die Raste sich anschließenden Wände des Bügels (24) Führungsflächen (25, 25') bilden, deren radialer Abstand von der Drehachse mit zunehmendem Abstand von der Raste keilförTnig abnimmt. 6. Flügelradschiffspropeller nach Anspruch 1 mit zwischen Flügelzapfen und Flügelhebel angeordnetem überlastungsschutz, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Flügelzapfen (4) jedes Flügels (5) und seinem Flügelhebel (6) ein mit dem Flügelzapfen beispielsweise durch Nut und Feder verdrehungsfest verbundener, aber axial gegenüber diesem gleitender, unter Vorspannung axial gegen den Flügelhebel angepreßter buchsenförnüger Zwischenkörper (27) vorgesehen ist, der mit einem abgesehrägten Mitnehmernocken in Achsrichtung in eine entsprechend geformte Raste des Antriebshebels (6, 30) eingreift. 7. Flügelradschiffspropeller nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der büchsenförmige Zwischenkörper außen einen Flansch (28) aufweist, der an einem entsprechenden Bund des Flügelhebels anliegt, und daß auf der dem Bund zugekehrten Seite des Flansches wenigstens ein Nocken (31) mit abgeschrägten Kanten und am Bund wenigstens eine entsprechende Nut (32) angeordnet ist. 8. Flügelradschiffspropeller nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Nocken (31) mit abgeschrägter Kante und die die Nut (32) am Bund (30) sich anschließenden Bereiche des Flansches und Bundes eine keilfönnige ansteigende Gleitfläche (33, 33') bilden. 9. Flügelradschiffspropeller mit im Betrieb schwingenden Flügeln nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel in an sich bekannter Weise mit nach vorn versetzten Zapfen versehen sind, also derart daß der Flügelzapfen in der vorderen Hälfte der Flügelsehne vorzugsweise vor dem Auftriebsschwerpunkt des Flügelprofils liegt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 375 285, 435 010, 869 749; USA.-Patentschriften Nr. 1864 716, 2 402 197.