DE2013481A1 - Schiffsschraube - Google Patents

Description

OA-K563

20. Marx 1970 PS/KLS/BU

Beschreibung

zu der Patentanmeldung der Firma

AUBREY COLIN HILL, 258 Koroit Street, Olarrnambool Victoria
Auetralien

betraffend
Sehiffaaehrauba PriorifcMtt Auatrauen Patent Application No. 52,350/69 21. Harz 1969

Dia Erfindung bezieht eich auf Schiffsechrauben und ist insbesondere, jedoch nicht auaachließlich, auf Propeller zur Veraendung bei Außenbordmotoren an Booten, die UJaeserekifahrer ziehen, anwendbar.

Ein Schleppboot für »asserskifahrer muß in der Lage sein, bei Beschleunigung aua dam Stillstand eine große Schubkraft zu er= zepgen, um dan Skifahrer aua dam Uaaaer zu ziehen> idealeres!se erfordert dlea dia Vervendung einea Propellers mit kleiner Blattatjeigung. let jedoch dar Skifahrer aua dam Ufaeaer gezogen und erreicht daa Boot seine Reisegeschwindigkeit bzw. die Geschwindigkeit, bei dar es sich teilweise aue dem Messer hebt, ao wermindert eich der Sewagungaviderstand erheblich^und der motor dee Bootea iat dann in dar Lage, einen Propeller mit wesentlich größerer Blattetaigung anzutreiben, »as höhere Geschwindigkeiten und einen leistungsfähigeren Setrieb daa motors ermöglicht« Ein Propeller mit veränderlicher Blattsteigung, der beim Starten eine kleine Blatt-

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ataigung und balm Erreichen hoher Gaachwindigkaiten eine grOfiere Blattatalgung erlaubt, würde eleo alna wirksamere Auenutzung dea Rotor« und bei gege&enar Balaatung alna nähere fflaximalgeechajlndlgkait ermöglichen.

Bekannt aind mehrere Typen von Propellern mit veränderlicher Blatteteigung, die eich la Betrieb veretallen 1aasen. Dlaaa Pro» pallet alnd Jedoch ziemlich kompliziert. Zm allgemeinen uefaesen ai« aine Anzahl von steifen BlHttarn, dia um ihre Befeetigtmgeachean drehbar auf aina Nabe montiert eind und eomit eine Veränderung der Blattetalgung gestetten. Gewöhnlich eaieen eie hydraulisch oder elektriech betätigte See/omotoren auf und eignen «ich nur für echvere Blotorboote und -schiffe, da Geeicht, Umfang und Laiatungeeufnahma der Servomotoren ihre Verwandung in kleinen Booten verhindern. Salbet wann man dia GrSG* da« Servomeehanlemua reduzieren könnte, wären dieee motoren immer noch FOr dia Verwendung in kleinen Booten unzuläeeig kompliziert und teuer. Da farner die Änderung der Blettetsigung durch mine Drehbewegung der steifen Blätter erreicht wird, könnten diese Propeller nicht in dem ganzen Bereich der Betriebageachwlndigkaiten mit maximaler Leistungsfähigkeit arbeiten. let dia Blettgaatelt so entworfen» da3 eis bei Einstellung auf eine bestimmte Steigung maxiaale LaiatungsfShigkeit im Betrieb ergibt, ao arbeitet daa Blatt bei Einstellung auf eine andere Steigung mit geringerer Leiatungafthigkait.

Die vorliegende Erfindung vermittelt einen Propeller, dar alhrand des Getriebe automatisch vorteilhafte Verenderungen dar Blatteteigung vorsieht und trotzdem in eainem Aufbau ganz einfach und billig eein kann. GemBQ einem bevorzugten Merkmal der Erfindung let ee auch möglich, aine automatiache Veränderung der Blattgaatalt vor« zuaehen, um den Verluat an Propellerleletung bei Veränderung der Steigung eo klein wie möglich zu machen.

Oia erfindungegemttOa Schiffsschraube umfaßt eine mittlere Hebe

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eoeie aehrara etrahlenfSraig von dar Nabe au «gehende Propellarblltter und 1st ao gebaut, defl daa «ehrend daa Propollerbetrieb· dl· Slitter belastende Veeeer eine elastische Verformung daa Propellara bewirkt, die eeine Bletteteigung vermindert! die Blattatelgung verhindert eich dabei «it zunehmender Waeeerbeleetung.

01a aleetieohe Verformung dea Propellers kann auf die BlBtter oder alndeetene teileeise in Form einer Betlichen Verformung an den Verblndungeetellen zviechen den Buttern und der Nabe konzentrier ■•«den« ecbei eich dee Blatt körperlich bezüglich der Nabe bewegt.

Ia Folgenden aind epezielle Aueführungebeiepiele der Erfindung an Hand der Zeichnungen detailliert beschrieben} in den Zeichnungen zeigen
Figur 1 eine Seitenansicht einer erfindungegeaia gebauten Schiffs-

echreubei
Figur 2 eine rQckvKrtlge Aneicht das in Figur 1 gezeigten Pro«

polieret
Figur 3^ einen Querechnitt llnge der Linie 3-3 der Figur 1, eobei in etrlchpunfctierten Linien die Stellung gezeigt ist, die einae der Slitter unter de« Einfluß der Qaassrlast eöhrend

dee Propellerbetriebs annieati Figur 4 eine Seitenenelcht einer anderen AusfOhrungsform eines arfindungegeaee gebauten Propellerat

Figur S einen Querschnitt llnge der Linie 5-S der Figur 4ι Figur 6 eine'gebrochen dargestellte Vorderansicht einer »leder anderen Auaführunnaform einea erfindungegemlQ gebauten

Propellers.

Der in Figur 1 bie 3 gezeigte Propeller umfaßt 3 BlStter T₁ die alt einer Mittleren Nabe B ale einheitliche Bauform aus veretlrkter Glasfaser geforat eind. Dia Glaefaaermasss kann in harkbaalicher Manier in eine^geeignet gestalteten Fora/gebaut •erden.

Dia BlStter haben die herkömmlich« eindschisfe Form und eine

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auf dl· Nabe zu abnehmende Steigung. Ihr Querschnitt ist generell •troBilinienflUgslförmig und verjüngt eich von verhältnismäßig dicken Vorderkanten zu dünnen Hinterkanten 9, In Figur 3 iet ein epezieller Querschnitt eines der Blätter gezeigt, «ehrend die geetrichelten Linien 11 konstanter Blattetärke in Figur 1 und 2 die Quersohnittsänderungen an den Blättern anheben. iflie man sinnt, •eißt Jedes Blatt einen verhältnismäßig dicken Vordorabaohnitt 12, der mit der Nabe verbunden ist, sowie einen Hinterabschnitt 13 auf, der dünner iet als der Vorderabschnitt und daher geringer· Biegesteifigkeit besitzt,

Beim Betrieb wird der Propeller in Richtung dee Pfeiles 14 enge· trieben, «obti er eo auf das Blasser wirkt, daO er «ich in Richtung de· Pfeiles 15 in Figur 1 beeagt. Unter Vassorbslaatung biegen sieh die Blätter in den durch die Pfeile 16 in Figur 1 angegebenen Richtungen, so defl die eirksame oder gesamte Blattsteigung das Pro« peiler» vermindert «lrd. Insbesondere biegen eich die Hinteren·» •chnitte 13 der Blätter gegenüber den Vorderabechnitten 12 in Drehrichtung des Propellere nach hinten. In Figur 3 iet in »trieb· punktierten Linien 17 die Stellung gezeigt, in die eich dar Hinter-•bechnitt eines der Blätter unter dem Einfluß der Basssrlest wer-

Die Blätter sind eo geforat, daß die Blattsteigung des Propeller· in entlasteten Zustand ziemlich groß und tatsächlich größer let als es für die maximale Motorleistung bein Antrieb «ine· Boot·· mit hoher Geschwindigkeit erforderlich iet» iird da· Boot, für das dsr Propeller ausgelegt ist, vom Stillstand beschleunigt und zieht es einen üfaeeerskifahrer aus dem Vaeaer, eo «erden die Blätter durch den Vaeserdruck sehr stark belastet» eie verbiegen sich dabei elastisch und vermindern die Blattateigung d·· Propellers beträchtlich, so defl dieser eine höh« Schubkraft erzeugt. Ist Jedoch der Skifahrer aus dam fässer gehoben und erreicht das Boot seine Reisegeeehsdndlgkelt, eo niwet die Veeserlest eb und die Butter streben in ihre entlastete Stellung zürOok. Ent· sprechend ihrer Gestaltung kehren die Blätter eo Mit zurück,

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ϋββ die «ich ergebende größere BlettateiQtmg dee Propeller· der «aftimalen Auegangeleietung des üiotora bei der Reisegeschwindigkeit entspricht« Nimmt au« irgend einem ßrund der auf das Boot wirkende Strömungswiderstand zu« eo bewirkt die eich ergebende erhöht« LMt auf den Blättern eine automatische Abnahme, der ßlattetaigunp. Da »loh die Blotter jedoch elastisch biegen, streben ei β »^atjtpder größeren Blattateigung 7.15 und bewegen eich «uf diesem Zv^ttnd der -größeren Bletteteigung zu, sobald es die iBeBserlaet $»*t*ttv%r£o -afti sich et«te die höchstmögliche Geschwindigkeit twid din größtmögliche fUjagangtlBistung ergibt.

V£m oben erwgftpt, nimmt die Steigung jedes.Slettea auf die W»be ψ inti. 9·! der Konstruktion von PropelJerblättern für h(?he Leistung iet i»i.e« Üblich« Ein* eiettneeteltun^_r die fftr atxiMale LjiistunQ bei einer Propeller-Geeamteteigung und für eine Betriebageechwindigkeit auegeve'hlt iet* iet nicht vollständig zweckentaprechand, wann des Boot mit einer anderen Geschwindigkeit betrieben wird und der Propeller eine etwas andere Blattsteigung hat. Die Verjüngung der Pro ellarblStter, nie sie in Figur 1 und 2 durch die Linien konstanter BlattstMrke angezeigt ist, bjb*irltt_; eine derartige Biegung der Blätter.^ daß sich nicht nur Blatte|e4gurig dee Propellers ändert, sondern auch die Cett der aisfctjer selbst und eorait die ma^riiöle Betriebsleistung libehaltpn: iiiXrä, wenn dae Boot mit untarBohieüiichen Geachwindigen und unterschijidlichen Propelleriteigunigen betrieben wird* ainzuaehen ist, biegt eich Jedae Blatt lange den Linien än.itanter Stärke,- ufid jede gewünschte Änderung der Blattgestalt durch entsprechende Verjüngung dar Blätter erreicht werden·

Ojpr in Figur 4 und 5 gezeigte Propeller umfaßt eine Nabe 20 und 3ί Butter 21, «lie aus veratMrktar Glaafaaer geformt aind. Die Butter sind mit der Nabe über rohrförmige muffen 22 verbunden, d|i· ao in die Glasfasermaase eingebettet aind, daß sie in die . ■Mrzeln der BlMtter und in die Nebe hineinragen. Die Glaefaser-Mieiee warliuft el· Kern 23 durch die muffen Γ jedoch besteht keine Verbindung zwiethen der Nebe und den Blättern außerhalb 4er Muffen.

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Infolge dieser Bauveise können eich die Blätter unter Ulaeeerleet körperlich um die Achsen der muffen 22 verdrehen, aobei eich die muffen und die Gleefaeer-Kernabechnitte 23 torsion*« artig deformieren. (Die bei der ersten AusfUhrunrjaform sind di· Blätter ao geformt, daß die Geeemt-Blatteteigung dae Propellare im entlaeteten Zustand der Blätter größer let ale eie für maximale Leistung beim Antrieb eines Bootes mit hoher Geschwindigkeit erforderlich ist. Beschleunigt das Boot aus dam Stillstand und zieht as einen Wasserskifahrer aus dem Wasser, so verdrehen sich die etark baiasteten Blätter körperlich um dia Achsen dar luffan Bk 22, vermindern dabei die Blattsteigung dee Propellers betrlchtlich und er?eugen eine hohe Schubkraft! erreicht das Boot seine Reieegeechelndigkeit, so streben die Blätter in ihre entlastete Stellung zurück und nehmen dabei eine entsprechend größere Steigung an.

Die eine körperliche Drehung gestattende montage dar Blätter ge» maß Figur 4 und 5 ermöglicht eine ziemlich große Änderung der Blattsteigung, die in Übereinstimmung mit der Vaaaerleet auf den Blättern sicher erreicht eird. Bei einer derartigen Propeller» bauweise kann sich die Blattstärke verjüngen, so daß eich die Ce« stalt Jedes Blattes bei Verbiegung derart ändert, daB bei einer bestimmten Blattsteigung, bei der der Propeller arbeitet, die ψ Qlattgestalt im wesentlichen derjenigen entspricht, dia maxiaale Leistung ergibt.

Bei de« in Figur 6 gezeigten Propeller ist die Habe auf einen glatten zylindrischen Teil 24 reduziert, und die drei Blatter

25 sind Ober verlängerte und bogenförmige Blatt-VurzalaDachnitt·

26 alt der Nabe zu einer Einheit verbunden. Der Propeller kenn ' dadurch hergestellt «erden, daO Glasfasermaterial in For« der Blätter und eines die Nabe 24 und die Blatteurzeln 26 bildenden mittleren zylindrischen Abschnitte aufgebaut «led. Dieser Mittlere Abschnitt «lrd anschließend so geechlitzt, defl drei KenSle 27 entstehen, die die Blatteurzeln 26 von der"eigentlichen Hat» trennen. Die Butter können denn durch Biegung der Glaefaeeraaeee en den

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\. ' ORIGINAL INSPECTED

Verbindungeeteilen zwischen den Wurzeln 26 und der Nabe 24 kürpsrliche Bewegungen ausführen, um die gaeünechte Blettsteigung zu vermitteln. UlIe einzusehen lot, führen die Blätter in diesem Tall Bewegungen aua, die etwa Schminqbemequngan um parallel tür Nabenachse liegende Achsen gleichkommen, wahrend sich die Blätter in dem vorangegangen Ausführungebeispiel um Acheen drehten, die generell radial zur Nabe liegen. Die Kanäle 27 elnd bo singeschnitten, daß Stege 2Θ im Anschluß an die Suderen Selten der Blettwurzeln 26 gebildet cierden, mobci die BiegebBoegunQ der Blätter an den Wurzelverbindungen dadurch begrenzt wird, daß diese Stegs die benachbarten Blattwurzeln berühren, d. h. daß die äußeren Enden der Kanäle 27 sich schließen. (Kie oben 1st derPropeller so aufgebaut, daß seine Blattsteigung im entlasteten Zustand größer ist 'als im Betrieb erforderlich. Bohrend des Betriebs bewirf* die Öasserlast auf den Blättern, deß eich diese bewegen und die Blattsteigung reduziert erirdj die Bietter tendieren jedoch dazu, in ihre entlastete Stellung zurückzukehren, so daß die Blattstslgung mit abnehmender öassarlas-t größer wird, iie.oben können sich die Blatter 20 wiederum in ihrer Stärke derart verjüngen, daß sie sich selbst unter der Vaeserlast biegen und sich sine Änderung der Blattgestalt ergibt» die der Änderung der Blattsteigunn, entspricht, um dadurch die aaxiaale Leistungsfähigkeit des Propellers beizubehalten.

DjLe oben beschriebenen BeuForaen, die gegenüber den herkömmlichen Propellarn alt veränderlicher Blattsteigunn ganz einfach und billin aind« vermitteln eine automatische Veränderung der Biattateigung in Einklang alt dar auf die Bietter wirkenden Lest und daher mit den Betriebsanforderungen. Diese speziellen Boufornen eind Jedoch nur als Ausführungsbeispiele beschrieben aordenund lleOsn sich abfindern. Um beispielsweise die noteendige Regulierung der Biegesteifigkeit zu erzielen, könnte der Propeller aua varachiedenertigen Faaern aufgebaut sein. Kohlenstoffseem varpitteln gröQsrs Biegesteifigkeit als Glasfasern und könnten en den Blatteurzeln und fihnlichen Bereichen eingefügt werden, uei dieea Sareiche zu veretsifen. Ähnlich kennte der Propeller

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mit unterschiedlichen Harzen in den verschiedenen Propellerzonen aufgebaut sein, um in einigen Zonen größere Steifigkeit als in anderen zu erzeugen. Es können auch andere Aufbauarten ale aus faserverstörktem Kunststoff angewandt «erden und Olätter und Nabe können getrennt hergestellt und dann aneinander befestigt werden. Die Blätter können aus dünnem Blech bestehen und lönge ihrer Wurzeln an einer mstallnabe angeschweißt sein· Ce wäre auch möglichj, Metall- oder Kunststoff blätter derart an einer mittleren Nabe zu befestigen, daß sie bei Beschädigung ersetzt •erden können.

inneren Enden der Blattaurzeln könnte« beispielsweise mit Schwelbenschwanzführungen oder -federn versehen sein und in entsprechende Schlitze in der Nabe pasesn'd sowie durch Halt·- Schrauben festgehalten sein. ErfindungegeraaÖ gebaute Propeller lassen sich nicht nur bsi Schleppbooten für Waeeerskifahrer ein» «atzen. Sie können auch für tSsttrennboote ausgelegt sein, wobei dann, wenn die Boote mit hohen Geschwindigkeiten fahren, ein fallender Schubkraftbedarf voll ausgenützt wird, um eine ent» sprechende Ceschwindigkeitssteigerung zu erzielen. Es ergibt eich also, daß die Erfindung keineswegs auf die hier beschriebenen konstruktiven Einzelheiten und speziellen Anwendungen beschränkt ist, sondern daß viele Abänderungen vorganonmen werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.

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Claims (1)

1. Anspruch·

   . 1. Schiffsschraube mit einet mittleren Nabe und mehreren von ^~4n Nabe auegehenden Propellerblättern, gekennzeichnet durch • einen derartigen Aufbau, daß die beim Betrieb dee Propellers an den Blattern (7;21j25) angreifende Ulasserlast eine elastische Verformung dee Propellers bewirkt, die die Blattsteigung des Propeller« vermindert, utobei die Blatteteigung mit zunehmendnr lOaeswrlast abnimmt und mit abnehmender Ulaeeerlaet ansteigt*

   2· Schiffsachraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die,Verformung eine Biegung der einzelnen Blätter (7f21|25) umfaßt.

   3. Schiffsschraube nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, das jedes Blatt (7|21}25) einen mit der Nabe (8) verbundenen Vorderabschnitt (12) sowie einen Hinterabschnitt (13) umfaßt, der eine giaringeafliegesteifigkeit als der Vorderabschnitt besitzt und

   die Biegung der einzelnen Blätter eine Biegung des Hinterab- :hnitte gegenüber dem Vorderabachnitt in Drehrichtung dee Propellers nach hinten umfaßt.

   4, Schiffsschraube nach Anspruch 1*dadurch gekennzeichnet, daß Φ» Verformung eins örtliche Verformung an dan Verbindungsstellen (23|26) zttischen den Buttern (21;25) und der Nabe (20) 2·4) umfafit, «obei sich die einzelnen Blätter körperlich gegenüber der Nabe derart bsaegen, daß sie eine Verminderung der Blattstsigung bewirken,

   S:. Schiffsschraube nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Blätter (21) derart mit der Nabe (20) verbunden sind, daß die örtliche Verformung an den einzelnen Verbindunga-•tsllrfn (23) eins Drehung der Blattwurzeln gegenüber der Nabe u* Achsen umfaflt, die durch die Verbindungsstellen nach außen laufen.

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   6. Schiffeschraube nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, deö die einzelnen Blätter (25) mit der Nabe (24) derart verbunden eindj daß die örtliche Verformung mit einer körperlichen Schlingbewegung der Blätter generell um Achsen verbunden lot, die parallel zuC Mittelachse des Propellers durch die Verbindung·· stellen (26) verlaufen.

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