DE1581010B1

DE1581010B1 - Rotatable screw-shaped float and propulsion body for watercraft

Info

Publication number: DE1581010B1
Application number: DE1964J0026036
Authority: DE
Inventors: Marcel Justinien
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1963-06-26
Filing date: 1964-06-15
Publication date: 1971-01-21
Also published as: GB1033234A; SE337763B; BE661793A; US3233574A

Description

Die Erfindung betrifft einen drehbaren schraubenförmigen Schwimm- und Antriebskörper für Wasserfahrzeuge mit wenigstens einer und normalerweise mehreren hohlen Windungen, wobei die Achse desselben über der Wasserlinie liegt.The invention relates to a rotatable helical floating and propulsion bodies for watercraft having at least one and usually several hollow turns, the axis of which lies above the waterline.

Bekanntlich rührt die Begrenzung der Fahrgeschwindigkeit od. dgl. üblicher Ausbildung im wesentlichen von dem Wasserwiderstand her. Trotz ausgedehnter Untersuchungen der Profile von schwimmenden Rümpfen erhält man keine wesentliche Verbesserung, welche mit den manchmal beträchtlichen aufgewandten Antriebsleistungen in dem richtigen Verhältnis steht.As is well known, the limitation of the driving speed or the like stirs. usual training essentially from the water resistance. Despite extensive Investigations into the profiles of floating hulls do not give any essential information Improvement, which with the sometimes considerable drive power expended is in the right proportion.

Bei der üblichen bekannten Ausbildung von Schiffen und anderen Schwimmkörpern benutzt man einerseits Einrichtungen und Vorrichtungen in Form von schwimmenden Rümpfen oder Volumen, welche den Schiffen auf Grund des Archimedischen Prinzips die Schwimmfähigkeit erteilen, und andererseits Vorrichtungen oder Einrichtungen, welche den Schiffen oder Schwimmkörpern ihre Bewegung durch Zug oder Schub erteilen. Im allgemeinen werden Schubschrauben benutzt.In the usual known formation of ships and other floating bodies one uses on the one hand facilities and devices in the form of floating Hulls or volumes, which the ships on the basis of the Archimedean principle grant the ability to swim, and on the other hand devices or facilities, which give the ships or floating bodies their movement by pulling or pushing. Thrust screws are generally used.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung, welche gleichzeitig eine Tragschraube und eine Antriebsschraube bildet, zu schaffen, die eine wesentliche Verbesserung auf dem Gebiet der Schiffahrt, insbesondere durch die wesentliche Vergrößerung der Fahrgeschwindigkeit ohne hohen Aufwand an Antriebsleistung mit sich bringt.The invention has set itself the task of providing a device which at the same time forms a support screw and a drive screw to create the a major improvement in the field of shipping, in particular through the substantial increase in driving speed without a high expenditure of drive power brings with it.

Aus der deutschen Patentschrift 808 327 ist bereits ein Wasserfahrzeug bekanntgeworden, welches einen oder mehrere in Fahrtrichtung angeordnete spiralspindel- oder schraubenförmige oder diesen ähnliche Körper aufweist, die als sich drehende Schwimmkörper zum Tragen der übrigen Fahrzeugteile dienen. Mit dieser Maßnahme wird angestrebt, einen möglichst günstigen Formwiderstand für das Wasserfahrzeug zu erreichen.The German patent specification 808 327 already describes a watercraft became known, which one or more spiral spindle arranged in the direction of travel or has helical or similar bodies, which are called rotating Float used to carry the other vehicle parts. With this measure will strived to achieve the most favorable form drag for the watercraft.

Aus der französischen Patentschrift 720 848 wurde ein Wasserfahrzeug mit drehbaren schraubenförmigen Schwimm- und Antriebskörpern bekannt, welche im wesentlichen darin bestehen, daß auf einem hohlen zigarrenförmigen Grundkörper schraubenförmig aufgebrachte Lamellen vorgesehen sind.The French patent specification 720 848 became a watercraft known with rotatable helical floating and drive bodies, which in the essentially consist in that helical on a hollow cigar-shaped base body applied lamellae are provided.

Schließlich wurde noch aus der französischen Patentschrift 555 225 ein Antriebssystem für Wasserfahrzeuge bekannt, welches aus zylindrischen hohlen schraubenförmigen Körpern besteht, die am Unterteil eines Schiffskörpers oder eines sonstigen Fahrgestelles angeordnet sind und zum größten Teil in das Wasser eintauchen.Finally, the French patent specification became 555 225 a drive system for watercraft known, which consists of cylindrical hollow there is helical bodies on the lower part of a ship's hull or a other chassis are arranged and immerse for the most part in the water.

Die vorbekannten spiral-, Spindel- oder schraubenförmigen selbsttragenden Antriebskörper weisen im allgemeinen eine Ganghöhe auf, die in Bezug zur Antriebsumdrehung der gewünschten Geschwindigkeit des Wasserfahrzeuges entspricht.The previously known spiral, spindle or helical self-supporting Drive bodies generally have a pitch that is related to the drive revolution corresponds to the desired speed of the watercraft.

Der erfindungsgemäße drehbare schraubenförmige Schwimm- und Antriebskörper weist ebenfalls wenigstens eine, normalerweise mehrere hohle Windungen auf, wobei die Achse desselben über der Wasserlinie liegt. Er weist jedoch eine besondere, im Hinblick auf die Verringerung des Wasserwiderstandes und damit Erhöhung der Antriebsgeschwindigkeit bei gleicher Motorleistung verbesserte Ausbildung auf und ist gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: a) Sowohl die Schraubenwindungen als auch die diese tragende Nabe sind hohl, b) die hohlen Windungen weisen in ihren äußeren Teilen einen stetig zunehmenden Querschnitt auf, c) die Ganghöhe der Windungen beträgt das Zweibis Dreifache des größten Duichmessers, d) die Windungen weisen in ihrem Anfangs- und Endabschnitt sowohl hinsichlich der Abmessungen als auch des Volumens einen sich über die Hälfte bis über die Gesamtheit einer Ganghöhe erstreckenden stetigen Verlauf auf, e) der Schwimm- und Antriebskörper ist so bemessen, daß er nur mit sehr geringer Tiefe in das Wasser eintaucht oder auf der Wasseroberfläche gleitet, wobei sich der allmähliche Eintritt der hohlen Windungen in das Wasser über etwa eine halbe Ganghöhe und über etwa 180° am Umfang erstreckt, f) das Verhältnis der Höhe des Querschnitts der Windungen in ihrem vollentwickelten Abschnitt, d. h. in dem mittleren Abschnitt des Schwimm-und Antriebskörpers, zu dem größten Durchmesser der Schraube beträgt etwa 1:2,5. Während bei den vorbekannten Schwimm- und Antriebskörpern, sofern sie zylindrisch ausgebildet sind, keine Verringerung des Wasserwiderstandes an der Vorderseite des Wasserfahrzeuges auftritt, wird beim Schwimm- und Antriebskörper gemäß der Erfindung ein »Hinein- und Herausdrehen« sämtlicher bewegter Teile in das Wasser und aus dem Wasser heraus bewirkt. Dies geschieht durch die besondere Ausbildung der hohlen Windungen. Dabei ist die bemessene Ganghöhe ebenfalls bekannt.The rotatable helical float and drive body according to the invention also has at least one, usually several hollow turns, wherein its axis lies above the waterline. However, he has a special with a view to reducing the water resistance and thus increasing the drive speed with the same engine power, improved training and is characterized by the combination of the following features: a) Both the screw turns and the these supporting hubs are hollow, b) the hollow windings point in their outer parts a steadily increasing cross-section, c) the pitch of the turns is two to three times the largest Duichmesser, d) the turns point in their Start and end section both in terms of dimensions and volume one that extends over half to all of a pitch steady course on, e) the float and drive body is dimensioned so that it only immersed in the water to a very shallow depth or on the surface of the water slides, gradually entering the hollow coils into the water extends over about half a pitch and over about 180 ° on the circumference, f) the ratio the height of the cross section of the turns in their fully developed section, d. H. in the middle section of the float and drive body, to the largest diameter the screw is about 1: 2.5. While with the previously known floating and drive bodies, if they are cylindrical, there is no reduction in water resistance occurs at the front of the watercraft, is the float and drive body According to the invention, a "turning in and out" of all moving parts in causes the water and out of the water. This is done by the special Formation of the hollow turns. The dimensioned pitch is also known.

Durch die besondere Ausbildung des erfindungsgemäßen Schwimm- und Antriebskörpers wird aber der Wasserwiderstand weitgehend vermindert, und die Antriebsgeschwindigkeiten werden bei gleicher Leistung des Antriebsmotors wesentlich erhöht.Due to the special design of the swimming and swimming pool according to the invention Drive body, however, the water resistance is largely reduced, and the drive speeds are significantly increased with the same power of the drive motor.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielshalber erläutert.The invention is described below with reference to the drawings explained by way of example.

F i g. 1 ist eine schematische Gesamtansicht, welche beispielshalber eine Ausführungsform und gewisse Merkmale einer Schraubenvorrichtung in bezug auf den Wasserspiegel, auf welchem die Vorrichtung schwimmt, zeigt; F i g. 2 ist eine axial geschnittene Teilansicht der in F i g. 1 dargestellten Schraubenvorrichtung; F i g. 3 ist eine Teilansicht des Vorderendes der Schraubenvorrichtung, welche weitere wesentliche erfindungsgemäße Merkmale zeigt; F i g. 4 ist eine in Richtung der Linie 4-4 der F i g. 3 gesehene Ansicht auf ein Ende; F i g. 5 zeigt mehrere in Richtung der Linien 5-5 der F i g. 3 gesehene allmählich zunehmende Querschnitte eines Gewindeganges; F i g. 6 ist eine abgewickelte Ansicht des Anfangsabschnitts eines Gewindegangs mit allmählich zunehmendem Querschnitt; F i g. 7 ist eine Vorderansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wasserfahrzeugs mit zwei parallel angeordneten Schrauben.F i g. 1 is an overall schematic view showing, by way of example relating to an embodiment and certain features of a screw device shows the water level on which the device floats; F i g. 2 is a axially sectioned partial view of the in F i g. 1 shown screw device; F i g. 3 is a partial view of the front end of the screw device, which is further shows essential features of the invention; F i g. 4 is one in the direction of the line 4-4 of FIG. Figure 3 is an end view; F i g. 5 shows several towards lines 5-5 of FIG. 3 seen gradually increasing cross-sections of a thread turn; F i g. 6 is a developed view of the initial portion of a thread with gradually increasing cross-section; F i g. 7 is a front view of an embodiment of a watercraft according to the invention with two screws arranged in parallel.

Insbesondere in F i g. 1 und 3 ist ein im ganzen mit 6 bezeichneter Schwimm- und Antriebskörper dargestellt. Dieser als Schraube dienende Körper besitzt z. B. zwei Gewindegänge 6 a, 6 b. Entsprechend den obigen Ausführungen sind diese Gewindegänge entweder an einer an der Welle 8 befestigten Hülse 7 oder unmittelbar an der Welle 8 befestigt. Die Welle ist in Lagern gelagert, welche von dem schematisch bei 10 dargestellten Oberbau des Schiffes oder Wasserfahrzeugs getragen werden. Bei 11 sind beispielshalber ein an der Welle 8 befestigtes Kettenrad und eine Antriebskette dargestellt.In particular in FIG. 1 and 3 is a designated 6 as a whole Float and drive body shown. This body that serves as a screw has z. B. two threads 6 a, 6 b. Corresponding the above are these threads either on a sleeve 7 or attached to the shaft 8 attached directly to the shaft 8. The shaft is mounted in bearings, which are from carried by the superstructure of the ship or watercraft shown schematically at 10 will. At 11 are for example a sprocket attached to the shaft 8 and a drive chain is shown.

Die Merkmale der Schraube und insbesondere der Gewindegänge sind folgende: Die Gewindegänge 6 a, 6b, sind um die mittlere Nabe der Schraube so aufgewickelt, daß eine vollkommene lange allmähliche Änderung sowohl ihrer Querschnittsabmessungen als auch ihres Volumens erzielt wird, und zwar von dem dem Durchmesser der Hülse oder Nabe 7 entsprechenden Ausgangspunkt 6 a des Gewindeganges bis zu dem größten Durchmesser D der vollen Entwicklung. In entsprechender Weise nimmt der Querschnitt der Gewindegänge von dem größten Durchmesser D bis zu dem Endpunkt 6 d auf der Hülse 7 allmählich ab.The characteristics of the screw, and in particular the threads, are as follows: The threads 6a, 6b are wound around the central hub of the screw in such a way that a perfect long gradual change in both their cross-sectional dimensions and their volume is achieved, from that of the diameter the sleeve or hub 7 corresponding starting point 6 a of the thread up to the largest diameter D of the full development. In a corresponding manner, the cross-section of the thread turns gradually decreases from the largest diameter D to the end point 6 d on the sleeve 7.

Die Ganghöhe P der Gewindegänge beträgt das Zwei- bis Dreifache des größten Durchmessers D der vollen Entwicklung.The pitch P of the threads is two to three times the largest diameter D of the full development.

Die allmähliche Änderung des zunehmenden bzw. abnehmenden Querschnitts des Anfangsabschnitts oder Eintrittsabschnitts bzw. des Endabschnitts reicht über die Strecken m bzw. n, welche wenigstens einer halben Ganghöhe P entsprechen und gewöhnlich etwa gleich einer Ganghöhe P sind.The gradual change in the increasing or decreasing cross section of the initial section or entry section or of the end section extends over the distances m and n, which correspond to at least half a pitch P and are usually approximately equal to a pitch P.

Gemäß den insbesondere in F i g. 3 und 4 dargestellten Merkmalen entsprechen die Strecken m und n etwa einer Ganghöhe P, und die allmähliche Änderung findet so statt, daß zwischen dem Punkt 6g, an welchem der Gewindegang mit dem flüssigen Element in Berübrung kommt, und dem Punkt 6 j der vollen Durchmesserentwicklung und größten Eindringtiefe in das Wasser in axialer Richtung eine Entfernung o besteht, welche etwa der Länge einer halben Ganghöhe der Gewindegänge entspricht, während winkelmäßig die Punkte 6g und 6j durch einen Zwischenraum von etwa 180° getrennt sind.According to the particular in FIG. 3 and 4, the distances m and n correspond approximately to a pitch P, and the gradual change takes place so that between the point 6g, at which the thread comes into contact with the liquid element, and the point 6j of the full diameter development and the greatest depth of penetration into the water in the axial direction is a distance o which corresponds approximately to the length of half a pitch of the thread, while the points 6g and 6j are angularly separated by a gap of approximately 180 °.

Die Gewindegänge 6a, 6b besitzen am Umfang bei 6a (Fig.5) eine flache Form, insbesondere in ihrem Abschnitt der vollen Durchmesserentwicklung D, wobei diese flache Form bei 6 e' entsprechend einer abgewickelt in F i g. 6 dargestellten langen dreieckigen verjüngten Form in dem Anfangs- und Endabschnitt der Gewindegänge abnimmt. Diese Form erleichtert das Gleiten, verbessert die Schwimmfähigkeit und verringert den Tiefgang. Die Ecken längs der Ränder des flachen Abschnitts 6e sind abgerundet.The threads 6a, 6b are flat on the circumference at 6a (FIG. 5) Form, especially in its section of full diameter development D, where this flat shape at 6e 'corresponding to a developed in F i g. 6 shown long triangular tapered shape in the beginning and end portions of the threads decreases. This shape makes sliding easier, improves swimming ability and reduces the draft. The corners are along the edges of the flat portion 6e rounded.

Die Gewindegänge 6 a, 6 b besitzen einen trapezförmigen oder etwa trapezförmigen Querschnitt, insbesondere in ihrem Abschnitt der vollen Durchmesserentwicklung, während dieser Querschnitt an den Enden abnimmt (F i g. 5).The threads 6 a, 6 b have a trapezoidal or approximately trapezoidal cross-section, in particular in their section of the full diameter development, while this cross-section decreases at the ends (FIG. 5).

Der Querschnitt der Gewindegänge ist verhältnismäßig groß, wofür für den Abschnitt der vollen Durchmesserentwicklung eine Höhe h des Querschnitts vorgesehen wird, welche der Breite der flachen Umfangsfläche oder kleinen Grundseite b entspricht, wobei die gleichen Abmessungen h und b z. B. zu dem Durchmesser D in dem Verhältnis 1: 2,5 stehen. Die große Grundseite B des Querschnitts ist z. B. gleich der Hälfte des Durchmessers D.The cross-section of the threads is relatively large, for what the section of the full diameter development provided a height h of the cross section which corresponds to the width of the flat peripheral surface or small base side b, where the same dimensions h and b e.g. B. to the diameter D in the ratio 1: 2.5 stand. The large base B of the cross section is z. B. equal to half of diameter D.

Durch die obige Ausbildung erhält man eine Schraube, welche die beste Schwimmfähigkeit bei dem geringsten Tiefgang und somit bei geringster dynamischer Wasserverdrängung gewährleistet.The above training gives you a screw that is the best Buoyancy at the shallowest draft and thus at the lowest dynamic Water displacement guaranteed.

Es ist zu bemerken, daß, wie aus der Ansicht des Vorderendes der Schraube der F i g. 4 hervorgeht, das eingetauchte Volumen eines jeden Gewindegangs in genau bestimmter Weise entsprechend der geringsten Wasserverdrängung und des geringsten Widerstandes zunimmt. Der Berührungspunkt 6 g des Anfangsabschnitts eines jeden Gewindegangs mit dem Wasserspiegel liegt in einer gewissen Entfernung von dem Ausgangspunkt 6c, wobei diese Entfernung einer Drehung der Schraube um etwa eine halbe Umdrehung entspricht.It should be noted that, as viewed from the front end of the screw the F i g. 4 shows the submerged volume of each thread turn in exactly certain way corresponding to the least displacement and the least Resistance increases. The point of contact 6 g of the initial section of each The thread with the water level is at a certain distance from the starting point 6c, this distance being one turn of the screw about half a turn is equivalent to.

Infolge des geringen Tiefgangs kann angenommen werden, daß die Schraube sozusagen auf dem Wasser oder in einer sehr geringen Wassertiefe rollt. Es liegt also eine Schraube vor, welche ihrer Schwimm- und Antriebsaufgabe vollständig angepaßt ist, so daß sie als eine vollkommene Schraube angesehen werden kann.As a result of the shallow draft, it can be assumed that the propeller rolling on the water, so to speak, or in a very shallow water depth. It lies So a screw before, which is fully adapted to your swimming and drive task so that it can be considered a perfect screw.

Der von dem Wasser herrührende Fahrwiderstand wird daher beträchtlich verringert, so daß eine Fahrt mit interessanten Geschwindigkeiten mit verhältnismäßig kleinen Antriebsleistungen erzielt werden kann. Hierfür kann der Antrieb von mit erfindungsgemäßen Schrauben versehenen Schiffen von zwei bis sechs Plätzen durch die in der Kraftfahrzeugindustrie übliche Technik erfolgen, wobei die wesentlichen Teile, wie Motor, Kupplung, Getriebekasten usw., mit geringen Änderungen oder auch ohne jede Änderung verwendbar sind. In diesem Sinn ist in F i g. 7 beispielshalber die Vorderansicht eines Bootes mit zwei parallelen erfindungsgemäßen Schrauben mit entgegengesetzten Steigungen dargestellt.The running resistance resulting from the water therefore becomes considerable decreased so that a trip at interesting speeds with relatively small drive powers can be achieved. For this, the drive from with Ships provided with screws according to the invention from two to six seats the technology customary in the automotive industry, with the essentials Parts such as the engine, clutch, gear box, etc., with minor changes or even can be used without any change. In this sense, in FIG. 7 by way of example the front view of a boat with two parallel screws according to the invention opposite slopes shown.

Die flachen Umfangsflächen 6 e der Gewindegänge können auf ihrer ganzen abgewickelten Länge oder einem Teil derselben und vorzugsweise in dem mittleren Abschnitt ihrer Breite eine Kante 6 j mit Dreieckquerschnitt aufweisen, wie gestrichelt in F i g. 2 dargestellt, um das Eintreten in das Wasser und das Gleiten in demselben zu verbessern.The flat circumferential surfaces 6 e of the threads can on their whole developed length or part thereof and preferably in the middle Section of its width have an edge 6 j with a triangular cross-section, as shown in dashed lines in Fig. 2 illustrated to be entering and sliding in the water to improve.

Die Drehzahl der Schraube ist verhältnismäßig gering und beträgt z. B. größenordnungsmäßig 400 bis 700 Umdrehungen in der Minute. Diese Drehzahl wird in jedem Fall unter Berücksichtigung der großen Ganghöhe der Gewindegänge fesgelegt; um nicht einen zu großen Wert des von den Gewindegänger. angetroffenen Wasserwiderstands zu erreichen. Die Lagerung der Schrauben an den beiden Enden verhindert Schwingungen.The speed of the screw is relatively low and is z. B. of the order of 400 to 700 revolutions per minute. This speed is in each case fixed taking into account the large pitch of the thread turns; so as not to give too great a value to the thread. encountered water resistance to reach. The mounting of the screws at both ends prevents vibrations.

Eine oder mehrere Bremsen 12 können auf die Welle 8 oder die Hülse 7 wirken. Bei einem Fahrzeug mit zwei parallelen Schrauben kann durch mehr oder weniger starke Bremsung einer Schraube gegenüber der anderen eine Steuerwirkung erzielt werden.One or more brakes 12 can be on the shaft 8 or the sleeve 7 work. In the case of a vehicle with two parallel screws, more or less braking of one screw compared to the other has a control effect be achieved.

Claims

Claims: 1. Rotatable helical float and drive body for watercraft with at least one and usually several hollow connections, the axis of which lies above the water line, g e k e n n n z e i c h n e t by the combination of the following features: a) Both the screw turns as the hub supporting this is also hollow, b) the hollow turns have a steadily increasing cross-section in their outer parts, e) the The pitch of the turns is two to three times the largest diameter, d) the turns point in their beginning and end section both with regard to the Dimensions as well as the volume come together over half to over the entirety a continuous course extending over a pitch, e) the floating and drive bodies is dimensioned so that it is only immersed in the water to a very shallow depth or slides on the water surface, with the gradual entry of the hollow Windings in the water over about half a pitch and about 180 ° around the circumference extends, f) the ratio of the height of the cross section of the turns in their fully developed Section, d. H. in the middle section of the float and drive body, too the largest diameter of the screw is about 1: 2.5.

2. Screw arrangement according to Claim 1, characterized in that the threads at least in their section have a flat circumferential shape of the full diameter development.

3. Screw arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that the threads are at least in their section of the full diameter development is trapezoidal or approximated have a trapezoidal cross-section.

4. Screw arrangement according to one of the claims 1 to 3, characterized in that the developed flat peripheral part of the thread turns has the shape of a long tapered triangle in the beginning and end sections (F. i g. 6).

5. Screw arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the height (h) of the cross-section of the threads is equal to the width (b) of the flat Is peripheral part.

6. Screw arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized by a triangular one provided along the flat circumferential sections of the threads Edge (6f, Fig. 2).