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SchiffsschraubendUse Die Erfindung betrifft eine Schifftschraubendtise
mit Einrichtung zur Stellungsänderung. Derartige Düsen sind als Ruderdüsen bekannt,
die jeweils als Ganzes schwenkbeweglich ausgebildet sind und herkömmliche Schiffsruder
ersetzen können. Ganz allgemein lassen sich mit Schiffsschraubendüsen in Abhängigkeit
von Geschwindigkeit und Belastung erhebliche Schubverbesserungen erzielen.
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Die bekannten starr angebrachten oder als Ruderddsen ausgebildeten
Varrichtungen haben jedoch unter besonderen Umständen, insbesondere in bestimmten
Anwendungsfällen, beachtliche Nachteile zur Folge. Vor allem bei Binnenschiffen
ist es notwendig, wegen der vergleichsweise geringen Tiefgänge mit sogenannten gedrückten
Durchmessern zu arbeiten und wegen der geforderten guten Rückwärtsleistung veränderte
Düsenprofile und Anstellwinkel für die An- und Abströmung zu konstruieren. Damit
kann zwar eine Verbesserung der Rückwärtsleistung erreicht werden, aber dieser Vorteil
geht zwangsläufig zu Lasten der Vorwärtsleistung, so daß nach einem Mittelweg gesucht
werden muß, der
dann weder in der einen noch in der anderen Richtung
optimale Verhältnisse schafft. Auf dem Anwendungsgebiet der Schubschifffahrt kommt
hinzu, daß zur Erreichung der notwendigen Manövriert fähigkeit vor den angeströmten
Düsen jeweils Ruder angeordnet werden, die das anströmende Wasser stören und Wirbel
erzeugen, wodurch sich die Gefahr des Auftretens von Kavitation erhöht.
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Es muß auch mit stärkeren Geräuschen und Erschütterungen gerechnet
werden. Dies alles bedingt einen erhöhten Aufwand bei der Herstellung und laufenden
Instandhaltung derartig konstruierter Anlagen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schiffsschraubendüse
zu schaffen, mit der sich eine wesentliche Verbesserung des Schubes bei Rückwärtsfahrt
ohne nennenswerten Schubverlust bei Vorwärtsfahrt im Vergleich zu Düsen herkömmlicher
Bauart erreichen läßt und welche auch eine größtmögliche Stoppwirkung in beiden
Fahrtrichtungen hat. Bei einer besonderen Ausführungsform soll außerdem eine einwandfreie
Manövrierfähigkeit erzielt werden, ohne daß die Anordnung von Rudern vor oder hinter
der Düse erforderlich wäre.
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Die Lösung der gestellten Aufgabe geschieht nach der Erfindung durch
eine Schiffsschraubendüse mit Einrichtung zur Stellungsänderung und mit dem Kennzeichen,
daß die Düse zur Größenänderung ihrer Ein- und Ausströmöffnung und zur Anstellungsänderung
ihres Längsprofiles verstellbar ausgebildet ist. Hierdurch wird der Vorteil erzielt,
daß die Gestalt der Düse den verschiedenen Verhältnissen beim Manövrieren und während
der Fahrt des Schiffes im Sinne einer optimalen Schuberzeugung angepaßt werden kann.
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Vorzugsweise wird die verstellbare Schiffsschraubendüse nach der Erfindung
derart eingerichtet, dalf eine Verstellung der einen Öffnung und der einen Profilanstellung
in dem einen Sinne
gleichzeitig eine Verstellung der anderen Öffnung
und Profilanstellung in dem anderen Sinne hervorruft. Dabei entspricht zweckmäßigerweisehas
Maß der Verstellung an der einen Seite der Düse dem Maß der Verstellung an der anderen
Seite.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Düse
aus mehreren gegeneinander beweglichen Teilen, insbesondere aus zwei im Querschnitt
halbkreisförmigen Schalenteilen zusammengesetzt ist, welche einander zum Kreis ergänzen
und an den beiden Stellen ihres Zusammentreffens gelenkbeweglich miteinander verbunden
sind,wobei die Achse der Geitnkbeweglichkeit diametral verläuft. Hierdurch ergibt
sich eine besonders einfache und betriebssichere Ausbildungsweise der DU Nach einer
weiteren Aus:führungsform der Erfindung stimmt die Achse der Gelenkbeweglichkeit
der Düsenhälften mit der Drehachse der DUse am Schiffskörper überein. Dies ist für
den Fall vorgesehen, daß die Düse in - wie erwähnt - bekannter Weise als Ganzes
relativ zum Schiffskörper verdrehbar und in Jeder beliebigen Stellung feststellbar
ist, um die Düse selbst als Ruder benutzen und auf Ruder normaler Bauart verzichten
zu können. Insbesondere bei Schubschiffen kommt eine derartige Ausbildungsweise
in Frage; sie ermöglicht eine Umsteuerung von der einen Fahrtrichtung in die andere
ohne Abhängigkeit von der Ruderwirkung.
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Weitere Ausführungsformen der Erfindung bestehen darin, daß in Düsenkörper
an seiner Innenseite in Richtung der Schraubenwelle zunächst eine sich verengende
und im Anschluß an eine engste Stelle sich wieder erweiternde Gestaltung hat, wobei
die Ausgangsmaße an der Ein- oder Ausströmöffnung übereinstimmen. Dabei ist vorzugsweise
die engste Stelle der Innenseite der Düse in der Mitte der Düsenlange angeordnet,
und die beiderseits daran anschließenden Steigungsabschnitte sind symmetrisch. Auf
diese
Weise ergeben sich bei allen Düsenstellungen besonders günstige Strömungsverhältnisse.
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Erfindungsgemäß wird empfohlen, daß die Enden der im Querschnitt halbkreisförmigen
Düsenteile, welche mit dem jeweils anderen Düsenhälftenende zusammenstoßen, zugesc1in1ert,
vorzugsweise ungefähr halbkreisförmig ausgebildet sind. Dabei sollen die Enden der
Düsenhälften einander überlappen und so gestaltet sein, daß die Düse auch im Bereich
der Uberlapp- und Gelenkstellen im wesentlichen dieselbe Längsschnittgestaltung
wie in den übrigen Düsenbereichen hat. Diese Maßnahmen tragen ebenfalls zur Vereinfachung
der Ausbildung der Düse und zu günstigen Strömungsverhältnissen bei.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen,
daß die dem Schiffsrumpf benachbarte Gelenkstelle mit einer Hohlwelle und mit einer
darin verlaufenden weiteren Welle versehen ist, wobei die Hohlwelle an der einen
Düsenhälfte und die weitere Welle an der anderen Düsenhälfte befestigt ist und beide
Wellen Uber Hebel mit vorzugsweise hydraulichen Hubwerken in Verbindung stehen,
durch deren Tätigkeit die Düse verstellbar ist. Dabei ist vorzugsweise zwischen
den beiden Verstellwellen und einem einzigen hydraulischen Hubwerk ein Doppelkniegelenk
angeordnet, so daß die Tätigkeit des Hubwerkes beide Düsenhälfte ten gleichzeitig
im gleichen Maße verstellt. Die Wellenkombination kann gleichzeitig als Drehachse
für die ganze Düse eingerichtet sein. Diese MaI5nahmen ergeben eine kombinierte
Verstell- und Drehdüse, bei der beide Bewegungsarten unabhängig voneinander ausgeführt
werden können.
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Schließlich wird gemäßder Erfindung noch vorgeschlagen, daß die Einrichtung
zum Verstellen der Düse mechanisch oder elektrisch oder hydraulisch oder mittels
Kombination dieser Arten derart
mit der Antriebsmaschine des Schiffes
gekoppelt ist, daß eine Umsteuerung der Drehrichtung der Antriebsmaschine gleichzeitig
oder mit wählbarer Phasenverschiebung eine Umsteuerung der Düsenstellung hervorruft.
Im Zusammenhang damit kann noch die Maßnahme ergriffen werden, daß die Umsteuerung
der Düsenstellung schneller erfolgt als die Umsteuerung der Antriebsmaschine.
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Dies ermöglicht die Erreichung einer vorzeitigen Bremswirkung.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben,
welches nachstehend beschrieben wird. Es zeigen Fig. 1 die Verstelidüse mit der
Schiffsschraube in einer Stirnansicht, wobei Teile des angrenzenden Schiffsbodens
und der Düsenverstellvorrichtung im Schnitt dargestellt sind, Fig. 2 einen Querschnitt
durch die Düse längs einer zum Schiffsboden parallelen Ebene mit schematischer Darstellung
der Verstellvorrichtung, Fig. 3 eine Darstellung ähnlich Fig. 2, jedoch mit für
Vorwärtsfahrt verstellter Düse, Fig. 4 eine Darstellung entsprechend Fig. 3 mit
für Rückwärtsfahrt verstellter Düse.
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Gemäß Fig. 1 ist unterhalb eines Schiffsbodens 1 eine verstellbare
echiffsschraubendüse 2 angeordnet, in deren Hohlraum eine Schilfsschraube (Propeller)
mit Nabe 3 und Flügeln 4 umlauft.
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Die IEse 2 ist ganz allgemein zylindrisch ausgebildet (Fig. 2) und
lanlrs einer senkrechten Ebene in zwei Hälften 5 und C ge-teilt. Diese Halften sind
oben und unten schwenkbeweglich miteinander verbunden, und zwar unten durch einen
an der Düsenhalfte 5 befestigten Zapfen 7, deren ein entsprechendes Auge an
der
Düsenhälfte 6 eingreift. Oben befindet sich an der Düsenhälfte 5 ein zu einer Welle
8 verlängerter Schwenkzapfen, der sich durch eine entsprechende Öffnung der Düsenhälfte
6 ersbeckt und an dem ein Kniehebel 9, 10 angreift, welcher über eine Gelenkstelle
11 von einem hydraulischen Hubwerk 12 beaufschlagt wird. Ein zweiter, ebenfalls
an die Gelenkstelle 11 angeschlossener Kniehebel 13, 14 wirkt auf eine Hohlwelle
15, die den zur Welle 8 verlängerten oberen Schwenkzapfen in sich einschließt und
außen am oberen Ende der Düsenhälfte 6 befestigt ist. Dies bedeutet, daß durch Verdrehen
der Welle 8 die Düsenhälfte 5 und dlrch Verdrehen der Hohlwelle 15 die Düsenhälfte
6 um eine senkrechte Achse verschwenkt werden können. Da beide Wellen 8 und 15 über
das doppelte Kniehebelsystem 9, 10, 13, 14 an das Hubwerk 12 angeschlossen sind,
lassen sich die Düsenhälften 5 und 6 durch Betätigung dieses einen Hubwerkes in
koordinierter Weise verschwenken und damit die ganze Schiffsschraubendüse entsprechend
wunschgemäß verstellen.
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Die Dusenhälften 5 und 6 als solche sind strömungsgünstig und im wesentlichen
symmetrisch gestaltet. Der in Fig. 2 - 4 dargestellte Düsenquerschnitt ist außen
von einer geraden Linie begrenzt, die über Abrundungen an den Enden jeweils in eine
ansteigende gerade Linie übergeht und zu einer mittleren höchsten Erhebung vorstrebt.
Im Bereich dieser Erhebung drehen sich die Schraubenflügel 4, und zwar auch dann,
wenn die Risenhälften 5 und 6 gemäß Fig. 3 und 4 aus ihrer Grundstellung gemaß laig.
2 heraus verstellt sind. An den Enden sind die Düsenh;lTten 5 unö 6 halbkreisförmig
zugeschmälert und gehen im Anschluß daran in Gestaltungen aber, die für das jeweilige
Schwenklager geeignet sind, wobei die einander überlappenden Teile der Düse halften
strömungsgünstig zugerichet sind.
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Während der Fahrt des Schiffes wird das Hubwerk 12 je nach Fahrtrichtung
und Geschwindigkeit entsprechend ausgesteuert,
so daß sich bei Vorwärtsfahrt
eine Diisenstellung gemäß Fig. 3 und bei Rückwärtsfahrt eine Düsenstellung gemäß
Fig. 4 ergeben.
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Bei Anwendung der Düse an einem Schubschiff kann zusätzlich vorgesehen
sein, daß die Wellenkombination 8, 15 mittels eines zusätzlichen Hubwerkes als ganzes
drehbar ist, wodurch sich auch die Düse 2 als ganzes in der einen oder anderen Richtung
dreht. Hierdurch wird dann ein entsprechender Steuereffekt erzielt, wobei aber die
Verstellung der Düsenhälften von der Verstellung der ganzen Düse unabhängig bleibt.
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Die Umsteuerung des Antriebsmotors des Schiffes von der Vorwärtsauf
die Rückwärtsfahrt kann mit der sinngemäßen Umsteuerung der Düse bzw. des Hubwerkes
12 gekoppelt werden. Dabei ist vetgesehen, die Düse schneller umzusteuern als den
Motor, um damit eine vorzeitige Bremswirkung zu erreichen.
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Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung und in den
nachfolgenden Patentanspruchen offenbarten Merkmale des Anmeldungsgegenstandes können
sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen untereinander für die Verwirklichung
der Erfindung in ihren verschiedenen t-rführungsformen wesentlich sein.
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Fatentansprüche