DE1271583B - Schrau benpiopeller fur Schiffe - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES MftWt PATENTAMT Int. Cl.:

B63h

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche KI.: 65f3-18

Nummer: 1271583

Aktenzeichen: P 12 71 583,2-22

Anmeldetag: 5. Juni 1967

Auslegetag: 27. Juni 1968

Die Erfindung betrifft einen Schraubenpropeller, dessen Nabe sich vor dem Flügelkreis zylindrisch und auf eine größere Länge fortsetzt.

Übliche Schiffsantriebe haben eine volle Propellerwelle aus Stahl, die einen Propeller an ihrem hinteren Ende trägt und sich durch ein Lager im Achtersteven zum hinteren Ende der Schiffsantriebswelle erstreckt. Die Propellerwelle ist normalerweise in die Propellernabe eingepaßt und mit ihr verkeilt.

Bei derartigen bekannten Propellerwellen treten verschiedene Schwierigkeiten durch Ermüdung, Abrieb und Korrosion infolge ungenügender Starrheit auf. Diese Schwierigkeiten maehen sich dort bemerkbar, wo der Propeller auf der Propellerwelle montiert ist sowie bei der Lagerbuchse im Lager.

Bei Stahlpropellerwellen muß eine Umkleidung oder Buchse aus korrosionsbeständigem Werkstoff wie Bronze die Lagerstelle der Propellerwelle umgeben. Diese Buchse verursacht Spannungskonzentrationen, hauptsächlich an ihren Enden, die zu Ermüdung, Abrieb und Korrosion führen. Es können zwar ölgeschmierte Lager verwendet werden, diese sind jedoch kompliziert, teuer und sehr wartungsbedürftig.

Unter weitgehender Vermeidung der genannten Schwierigkeiten und Nachteile ist ein Propeller der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß diese Fortsetzung der Nabe als zylindrische Lagerfläche in einem Lager im Achtersteven läuft und daß der schiffsinnere Teil der Nabe zur Verbindung mit der SchiffsantriebsweHe eine Kupplung mit kleinerem Durchmesser als der das Lager aufnehmenden Öffnung des Achterstevens besitzt.

Durch die Erfindung wird vorteilhafterweise die sonst übliche Propellerwelle, deren Lagerzapfen zudem mit einer korrosionsbeständigen Buchse versehen sein muß, eingespart, indem die Funktion der Propellerwelle durch die Fortsetzung der Nabe als zylindrische Lagerfläche und ihre Kupplung mit der Schiffsantriebswelle übernommen wird. Durch den Wegfall der korrosionsbeständigen Buchsen treten insbesondere nicht die die Lebensdauer verringernden Spannungskonzentrationen auf. Zweckmäßigerweise kann die Nabe aus einem korrosionsbeständigen Metall bestehen.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann das Lager ein wassergesehmiertes Gummilager sein, dessen Länge zweckmäßigerweise nicht wesentlich größer als das l,25fache seines Durchmessers ist. Der dadurch erzielte relative große Außendurchmesser der Nabe führt zu einem hohen Widerstandsmoment Schraubenpropeller für Schiffe

Anmelder:

James Glenn Satterthwaite, Chesapeake, Va.;

James Booth Macy jun.,

Morehead City, N. C. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Phys. F. Endlich, Patentanwalt,

8034 Unterpfaffenhofen, Blumenstr. 5

Als Erfinder benannt:

James Glenn Satterthwaite, Chesapeake, Va.;

James Booth Macy jun.,

Morehead City, N. C. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 7. Juli 1966 (563 516) - -

und einer ausreichenden Festigkeit, ohne daß das Gewicht des Propellers zu groß wird, selbst wenn die Nabe aus einem Nichteisenmetall wie Bronze besteht. Außerdem wird infolge des großen Durchmessers des Lagers für eine gegebene Lagerlänge eine größere Fläche erreicht, was zu niedrigeren Lagerdrücken und damit kleinerem Abrieb führt. Der große Durchmesser der Nabe erleichtert ferner die Kupplung mit der Schiffsantriebswelle.

Durch eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung kann auch eine bei wassergeschmierten Gummilagern, insbesondere für große Schiffe, auftretende Schwierigkeit verringert werden. Bei vielen Schiffen, insbesondere mit Turbinenantrieb, müssen nämlich die Schiffsantriebsmotoren und der Propeller mit relativ niedriger Drehzahl betrieben werden, wenn das Schiff sieh im Hafen befindet, um eine gleichmäßige Kühlung der Antriebsturbinenschaufeln zu gewährleisten. Dieser Betrieb soll im folgenden mit »Langsamlaufen« bezeichnet werden. Da die durch den Propeller erzeugte Belastung und die für das Langsamlaufen erforderliche Leistung beide proportional zur Langsamlaufdrehzahl sind, wird das Langsamlaufen bei einer möglichst niedrigen Drehzahl durchgeführt. Für sehr große Schiffe beträgt die Langsamlaufdrehzahl normalerweise etwa 3 bis 4 U/min und für kleinere Schiffe etwa 10 U/min. Das Langsamlaufen führt oft zu einer Beschädigung des

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Gummilagerwerkstoffs, indem die Oberfläche auf- barte Ende der Schiffsantriebswelle 36 ist im Lager gerauht und für eine entsprechende Schmierung bei 43 gelagert, das mit dem Achtersteven 10 des Schiffsnormalen Betriebsdrehzahlen ungeeignet gemacht körpers verbunden ist.

wird. Diese Schwierigkeit wird dadurch überwunden, Durch das abgebildete Ausführungsbeispiel gemäß daß der Propeller eine solche Ausbildung erfährt, 5 der Erfindung wird die übliche Propellerwelle zudaß der Außendurchmesser der Lagerfläche so groß sammen mit ihrer korrosionsbeständigen Buchse vollist, daß ihre Umfangsgeschwindigkeit im Lager ständig eingespart. An Stelle dessen wird eine rohrmindestens 7,5 m/min = 0,125 m/sec beträgt, wenn förmige Nabe großen Durchmessers verwendet. Die die Schiffsantriebswelle bei Langsamlaufdrehzahlen, Nabe kann wegen ihres großen Widerstandsmoments d. h. etwa 3 bis 4 U/min für größere Schiffe und etwa io wirksam alle Torsions- und Biegespannungen auf-

10 U/min für kleinere Schiffe, rotiert. nehmen, selbst wenn sie aus einem Nichteisenmetall Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher besteht. Es treten auch keine größeren Spannungs-

erläutert werden. Es zeigt konzentrationen auf, so daß Ermüdungserscheinun-

Fig. 1 eine Teilseitenansicht, teilweise im Schnitt, gen praktisch ebenfalls nicht vorhanden sind. Ferner

eines Ausführungsbeispiels eines Schraubenpropellers 15 werden durch die Verwendung eines einteiligen,

gemäß der Erfindung, korrosionsbeständigen Propellers mit einer Nabe nach

Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt durch das Aus- der Erfindung Abrieb und Korrosion vermieden. In

führungsbeispielvonFig. lund den meisten Fällen ist das Gesamtgewicht des Pro-

Fig. 3 eine Ansicht von hinten des in Fig. 2 pellers nicht größer als das Gewicht eines üblichen

abgebildeten Ausführungsbeispels, wobei die Lager- 20 Propellers mit seiner Propellerachse,

schalensicherungsplatte entfernt worden ist. Der Durchmesser des Lagers 13 ist wegen des

Gemäß den Fig. 1 bis 3 hat der Achtersteven 10 größeren Durchmessers der zylindrischen Lagerfläche

eines Schiffskörpers eine zylindrische Bohrung 11, der Nabe wesentlich größer, und entsprechend ist die

die Gummilagerschalen 12 eines wassergeschmierten Umfangsgeschwindigkeit im Lager für eine gegebene

Gummilagers 13 aufnehmen kann. Eine Stopfbuchse 25 Drehzahl wesentlich höher als bei den bisher üblichen

14 ist am vorderen Ende der Bohrung 11 ange- Wellenlagerungen im Steven. Bei bekannten Schiffs-

schraubt. Die Stopfbuchse 14 hat eine in einer antrieben, die eine Propellerwelle verwenden, wird

radialen Ebene verlaufende Oberfläche, an der das beispielsweise ein Propeller mit einem Durchmesser

innere Ende jeder Lagerschale 12 anliegt. In der von 7,3 m und fünf Flügeln auf einer Propellerwelle

Nähe des anderen Endes der zylindrischen Bohrung 30 mit einem Durchmesser von etwa 71 cm montiert.

11 befindet sich ein stark belastbarer, geteilter Ring Derartige Propellerwellen haben gewöhnlich eine 16, der lösbar durch Bolzen 17 befestigt ist. Die ver- korrosionsbeständige Buchse mit einer radialen Dicke schiedenen Elemente sind so bemessen, daß der Ring von etwa 3,8 cm. Entsprechend hat die Außenfläche 16 mit der Stopfbuchse 14 zusammenarbeitet, um der in das Lager eingepaßten Buchse einen Durcheine axiale Kompression der Lagerschalen 12 zu 35 messer von etwa 79 cm. Ein derartiger Propeller hat ergeben, damit die Lagerschalen durch radiale Aus- gewöhnlich für die Nabe einen Außendurchmesser dehnung in ihrer Lage gesichert werden. von etwa 1,5 m. Wenn er bei einer Langsamlauf-

Ein einteiliger Propeller 18 hat eine hohle Nabe 19, drehzahl von 3 U/min betrieben wird, ist die Umvon deren einem Ende mehrere Flügel 21 ausgehen. fangsgeschwindigkeit einer derartigen Propeller-DieNabel9 ist an ihrem hinterenEnde 22 strömungs- 40 welle in ihrem Stevenlager kleiner als 7,6 m/min günstig geformt, während ihr vorderes Ende vermöge = 0,127 m/sec, und die Aufrauhung der Gummiseiner zylindrischen Oberfläche durch das Lager 13 lagerauskleidung ist wahrscheinlich, da die Schmie- und an der Stopfbuchse 14 vorbei in das Schiffsinnere rung nicht ausreicht.

verläuft. Die abgebildete Stopfbuchse 14 hat Dich- Ein Propeller gleicher Größe gemäß der Erfindung

tungselemente 16 c, die durch einen Ring 16 a und 45 führt zwar zu einer Vergrößerung der Nabe, aber Spannbolzen 16 & zusammengedrückt sind. Die Stopf- zu einer Einsparung sowohl der Propellerwelle als buchse 14 kann entlang der Nabe und der Schiffs- auch der Buchse. Die Außenfläche der in das Lager antriebswelle nach vorn bewegt werden, um einen eingepaßten Nabe hat einen Durchmesser von etwa Ausbau und Austausch der Lagerschalen zu erlauben. 1,5 m und eine Langsamlaufdrehzahl von etwa

Die Nabe 19 hat eine axial verlaufende, zentrische 50 3 U/min, so daß eine Umfangsgeschwindigkeit im zylindrische Höhlung 26, die einen im wesentlichen Lager von etwa 14,3 m/min = 0,238 m/sec auftritt, gleichbleibenden Durchmesser von ihrem hinteren Diese Umfangsgeschwindigkeit ist ausreichend größer geschlossenen Ende 27 bis zu einer im wesentlichen als diejenige, die für eine gute Wasserschmierung des konischen Innenfläche 28 hat, die die Höhlung 26 mit Lagers erforderlich ist, so daß auch während des einer vorderen Öffnung 29 kleineren Durchmessers 55 Langsamlaufs kaum eine Abnutzung stattfindet,
verbindet. Am vorderen Ende der Nabe 19 befindet Ein derartiger Propeller wird normalerweise mit

sich der Kupplungsflansch 32, der von der Lauffläche 91 bis 105 U/min betrieben, so daß eine Umfangsder Nabe durch eine ringförmige Ausnehmung zur geschwindigkeit von 430 bis 500 m/min = 7,17 bis Aufnahme der Verschraubung abgesetzt ist. Mit 8,34 m/sec auftritt. Andererseits würde bei den beseiner vorderen Fläche 33 legt sich der Flansch 32 60 kannten Ausbildungen mit einem Innendurchmesser an die dazu passende Endfläche 34 des Flansches 39 des Lagers von etwa 79 cm eine derartige Drehzahl der Schiffsantriebswelle 36 an. Im abgebildeten Aus- zu Umfangsgeschwindigkeiten von etwa 220 bis führungsbeispiel hat die Endfläche 33 einen bund- 260 m/min = 3,67 bis 4,34 m/sec führen. Bei Gummiartigen Vorsprung 37 um die öffnung 29, der in eine lagern nimmt die Lagerreibung mit der Umfangszugehörige Aussparung 38 der Schiffsantriebswelle 36 65 geschwindigkeit ab. Daher hat das durch die Ereingepaßt ist, um die Kupplung zu zentrieren. Der findung angegebene größere Lager für alle Betriebs-Flansch 32 und der Flansch 39 haben Bolzenlöcher, zustände eine kleinere Reibung gegenüber den durch die mehrere Bolzen 41 verlaufen. Das benach- üblichen Lagern.

Durch die Erfindung wird auch eine bessere bauliche Anordnung ermöglicht, da das Lager für einen Propeller gegebener Größe ohne Erhöhung des spezifischen Lagerdrucks verkleinert werden kann. Bei Gummilagern ist es wünschenswert, den Lagerdruck bei etwa 0,7 bis 1,05 kg/cm² und immer niedriger als 1,75 kg/cm² zu halten. Durch die Erfindung werden annehmbare Lagerdrücke im allgemeinen erreicht, wenn die Lagerlänge ungefähr l,25mal so groß wie der Nabendurchmesser ist. Wenn also der Nabendurchmesser 1,5 m ist, dann kann die Lagerlänge etwa 1,9 m betragen. Ein Gummilager für einen Propeller von 7,3 m Durchmesser wie oben beschrieben üblichen Aufbaus benötigt dagegen normalerweise eine Lagerlänge von etwa 3 m. Daher müssen für bekannte Ausbildungen die Achtersteven eine längere Halterung für das Lager aufweisen.

Vorzugsweise ist der Durchmesser des Flansches 32 mindestens so klein wie der Durchmesser der Nabe 19, so daß der Propeller leicht in das Lager eingesetzt werden kann. Da jedoch der Flansch 32 einen relativ großen Durchmesser hat, gibt eine einfache Bolzenringkupplung genügend Festigkeit, um das Antriebsdrehmoment von der Schiffsantriebswelle 36 auf den Propeller zu übertragen.

Vorzugsweise ist eine Ausnehmung 35 zwischen den Flügeln 31 vorhanden, die so breit ist, daß der axiale Ausbau und Austausch der Lagerschalen 12 ohne Ausbau des Propellers möglich ist. Diese Anordnung ist aus F i g. 3 ersichtlich.

Da die Nabe des Propellers 19 hohl ist, können Dehnungsmeßstreifen oder andere Test- und Meßeinrichtungen ständig am Propeller befestigt sein, um laufend den Zustand des Propellers anzuzeigen.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   35

   1. Schraubenpropeller für Schiffe, dessen Nabe sich vor dem Flügelkreis zylindrisch und auf eine größere Länge fortsetzt, dadurch gekennzeichnet, daß diese Fortsetzung der Nabe (19) als zylindrische Lagerfläche in einem Lager (13) im Achtersteven (10) läuft und daß der schiffsinnere Teil der Nabe zur Verbindung mit der Schiffsantriebswelle (36) eine Kupplung (32, 39,

   41) mit kleinerem Durchmesser als der das Lager aufnehmenden Bohrung (11) des Achterstevens besitzt.

   2. Propeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (19) vollständig aus einem korrosionsbeständigen Metall besteht.

   3. Propeller nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (19) und die Flügel (21) aus einem Stück und aus einem korrosionsbeständigen Metall bestehen.

   4. Propeller nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (21) lösbar an der Nabe (19) befestigt sind.

   5. Propeller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (13) ein wassergeschmiertes Gummilager ist und daß eine Stopfbuchse (14) an der Nabe (19) zwischen dem Lager (13) und der Kupplung (32, 39,41) angeordnet ist.

   6. Propeller nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Lagers (13) nicht wesentlich größer als das l,25fache seines Durchmessers ist.

   7. Propeller nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (13) der Länge nach in mehrere einander ähnliche Lagerschalen (12) unterteilt ist und daß der lichte Abstand zwischen mindestens zwei Flügeln (21) groß genug ist, um einen axialen Ausbau der Lagerschalen (12) dazwischen zu ermöglichen.

   8. Propeller nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sicherungsring (16) lösbar am Achtersteven (10) befestigt ist, um die Lagerschalen (12) in axialer Richtung zusammenzupressen und in ihrer Lage zu sichern.

   9. Propeller nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der Lagerfläche so groß ist, daß die Umfangsgeschwindigkeit im Lager (13) mindestens 7,5 m/min = 0,125 m/sec beträgt, wenn die Schiffsantriebswelle (36) bei Langsamlaufdrehzahlen, d. h. etwa 3 bis 4 U/min für größere Schiffe und etwa 10 U/min für kleinere Schiffe, rotiert.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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