DE2528387A1

DE2528387A1 - Schiffsschraube mit steuerbarem anstellwinkel

Info

Publication number: DE2528387A1
Application number: DE19752528387
Authority: DE
Inventors: Jaap Wind
Original assignee: Lips BV
Current assignee: Lips BV
Priority date: 1974-07-03
Filing date: 1975-06-25
Publication date: 1976-01-22
Also published as: JPS5131487A; SE421895B; DE2528387C2; NO139950C; NO139950B; CA1022016A; NO752409L; SE7507615L; GB1478674A; US4028004A

Description

MÜLLER-BORE-GROEMKG · D-^FIv

PATESTAKWA1-T13

MÜNCHEN - BRAUNSCHWKTG - KÖLN

25. JUN11975

OR. W W, W G	DFUH	•NG-	Dtp	CHEM	- MÜNCHEN
DR F-.		I. D	■ PL		MÜNCHEN
DR Λ	rl. Di	IPL.-	MÜNCHEN

Hl/We-th - L 1074-

LIPS B.V.
Drunen, Niederlande

Schiffsschraube mit steuerbarem Anstellwinkel

Die Erfindung betrifft eine Schiffsschraube rait steuerbarem Anstellwinkel, wobei der Anstellwinkel der Schraubenblätter über einen Bereich verstellt werden kann, der sich von einem bestimmten Anstellwinkel für Eückwärtsfahrt über eine Neutralstellung und einen bestimmten Anstellwinkel für volle Fahrt voraus bis zu einem Anstellwinkel von 90 ° erstreckt, der als Nullstellung oder Segelstellung zu bezeichnen ist, wobei die Blätter im allgemeinen parallel zu der Längsachse des Schiffes stehen. Die Segelstellung der Blätter wird für bestimmte Schiffe verwendet, die mehr als eine Antriebseinrichtung haben, um den Widerstand des Schiffes im Wasser zu vermindern, wenn eine oder mehrere Schrauben arbeiten, während andere Schrauben abgestellt sind.

Schrauben, die in eine Segelstellung gebracht werden können, haben einen größeren Ansteliwinkelbereich, der zumindest 105 beträgt, und zwar im Vergleich zu gewöhnlichen Schrauben mit verstellbarem Anstellwinkel, bei welchen der Anstellwinkel

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MÜNCHEN 80 · SIEBEHTSTK.4 · POB 860720 · KABEL·: MUEHOPAT · TEL·. (080) 4710 79 · TEUJX: 0-22609

gewöhnlich über einen Bereich von nicht mehr als 50 ° steuerbar ist. Deshalb ist der Weg, \irelcher von der Anstellwinkel-Steuereinrichtung in der Nabe einer Schraube zurückzulegen ist, deren Blätter in eine Segelstellung gebracht werden sollen, etwa doppelt so groß wie bei einer gewöhnlichen Schraube mit verstellbarem Anstellwinkel.

Ein Nachteil, wie er bei bekannten Schrauben auftritt, die in eine Segelstellung gebracht v/erden können und durch eine hydraulische Einrichtung betätigt werden, besteht darin, daß für eine Rückführung der Blattstellung derselbe lange Weg in der Steuerdruckfluid-Verteilereinrichtung innerhalb des Schiffes zurückzulegen ist, was zu der Konstruktion von ölverteilereinrichtungen von außerordentlich großer Länge führt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steuereinrichtung für eine Schraube der oben geschilderten Art zu schaffen, bei welcher die obigen Nachteile überwunden werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen im Patentbegehren niedergelegten Merkmale.

Gemäß der Erfindung ist der Vorteil erreichbar, daß die Betriebssicherheit erhöht wird, mit welcher die Segelstellung erreicht wird, wobei eine Beschädigung aufgrund eines übermäßigen Drehmomentes vermieden wird, welches entweder auf die Schraube oder auf die Schraubenwelle oder auf die Maschine wirken könnte, welche die Schraubenwelle antreibt.·

Bevorzugte Ausführungsformen und vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß das Servosteuersystem ein hydraulisches

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System ist, welches ein hydraulisches Servoventil aufweist, weiterhin eine Hauptdruckfluid-Zuführungspumpe und eine Hilfsdruckfluid-Zufüh.rungspumpe hat, daß das Servoventil in seinen Ventilgehäuse eine verschiebbare und mit einer Öffnung versehene Hülse aufweist, in vieleher das bewegbare Ventile.! enent g'J eitbar angeordnet ist« und daß die Hilf5-pumpe, wenn sie eingeschaltet wird, die Verlagerung der Hülse herbeiführt, um das Ventil zu öffnen und die Betätigungseinrichtung mit Energie su versorgen, um. die Blätter in die nullstellung bzw. Segelsteilung zu bringen, so daß dadurch die Eückführschleife unwirksam wird. In diesem Falle bildet das Einschalten der Hilfspumpe das Anforderungssignal für eine Einεteilung der Blätter in die Segelstellung.

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Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein Schraubensystem mit steuerbarem Anstellwinkel gemäß der Erfindung, in welchem die Blätter in einer Stellung für normale Fahrt dargestellt sind,

Fig. 1a einen Schnitt entlang der Linie Ia-Ia in der Fig. 1, in welcher die Eurbelstangenverbindungseinrichtung dargestellt ist, die dazu dient, jedes Blatt aus der Stellung Volle Fahrt rückwärts über den Anstellwinkel Hull oder die Neutralstellung und weiter über die Stellung volle Fahrt voraus in die Nullstellung zu bringen und umgekehrt;

Fig. 1b einen Schnitt durch ein Blatt in der Stellung volle Fahrt rückwärts,

Fig. 1c einen Schnitt durch ein Blatt in der Stellung mit dem Anstellwinkel Null oder in der Neutralstellung,

Fig. 1d einen Schnitt durch ein Blatt in der Stellung für freie Vorwärtsfahrt,

Fig. 1e einen Schnitt durch ein Blatt in der Nullstellung bzw. Segelstellung,

Fig. 2 einen Axialschnitt der in der Fig. 1 dargestellten Schraube mxt steuerbarem Anstellwinkel, in welcher die Blätter und alle übrigen Teile in der Nullstellung bzw. Segelßtellung dargestellt sind, und

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Fig. 2a einen Schnitt entlang der Linie Ha-IIa in der Fig. 2, und zwar entsprechend der Fig. 1a, wobei jedoch die Einrichtung in der Nullstellung bzw. Segelstellung dargestellt ist.

In der dargestellten Ausführungsform weist eine Schraube mit steuerbarem Anstellwinkel eine Nabe 1 und eine Mehrzahl von verdrehbaren Blättern 2 auf. Ein bev/egbarer hydraulischer Betätigungszylinder 3 mit Ölkainmern C^ und Cp ist mit den Blättern 2 über Verbindungsstäbe 4 verbunden, deren entgegengesetzte Enden Jeweils mit Gelenkstiften 5 auf dem Zylinder 3 und mit exzentrischen Kurbelstiften 6 auf den Blattwellen verbunden sind. Die ölströmung in die Zylinderkammern C^ und Cp sowie aus diesen Zylindernkammern hinaus, wird durch ein Verteilerventil 7 gesteuert, welches in der ölverteilereinheit 8 angeordnet ist. öl wird unter Druck in die rotierende Schraubenwelle 18 entweder durch den Kanal 9 oder durch den Kanal 10 eingeführt, welcher durch das Ventil 7 ausgewählt wird, und es wird dem Zylinder 3 über Ölleitungen 11 und 12 zugeführt bzw. von dort abgeführt, welche in der hohlen Schraubenwelle 18 angeordnet sind. Die Ölleitung 12 ist in axialer Richtung stationär, die Leitung 11 ist jedoch mit der mittleren Wand 13 des sich bewegenden Betätigungszylinders 3 in der Nabe verbunden und bildet eine Rückführung der Blattstellung zu einer schwenkbaren Verbindung 14, und zwar über eine Speiche 15 und einen Ring 16. Die Speiche 15 bewegt sich in einem Schlitz 17 in der Schraubenwelle 18 und bewegt sich in derselben Richtung und gleichzeitig mit dem Zylinder 3, welcher auf festen Kolben D^ und Dp gleitet. Die Verbindung 14 bildet eine Schwenkverbindung mit dem Ring 16, der Fernsteuer-Betätigungsstange 26A und dem beweglichen Element 7^A des Ventils 7 für eine Differentialbewegung.

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Diese Steuerart unter Verwendung einer Rückführ schleif e wird für den normalen Betrieb der Blätter zwischen einem Anstellwinkel für rückwärts und voraus verwendet, wie es in den Fig. 1b bis 1d dargestellt ist. Die Ölleitung 11 ist mit einem Kragen 19 auegestattet, welcher geigen die mittlere Wand 13 des Zylinders 3 durch eine Feder 20 angedrückt werden kann, wobei das rechte Ende dieser Feder gemäß Fig. 1 an der linken Seite der mittleren Wand 13 anliegt und das linke Ende dieser Feder an einem Kolben 21 anliegt, welcher auf dem linken Ende des bewegbaren Bohres 11 angebracht ist. Der Kolben 21 gleitet in einem kleinen Zylinder 21A innerhalb der ülkammer C^, während das linke Ende des Zylinders 21A durch einen Durchgang 33 mit dem Nabeninnenraum II außerhalb der Kammer C₀ verbunden ist. Der Druck in der Zylinderkammer C~ wird stets oberhalb des Druckes in der Nabenkammer H gehalten, und zwar mit Hilfe eines Ventils 40 in der hydraulischen Kückführleitung vom Steuerventil 7- Somit drückt der Differentialdruck am Kolben 21 den Kragen 19 fest gegen die Zylinderwand 13, so daß eine ■feste Anlage zwischen dem Bohr 11 und dem Zylinder 3 gebildet wird.

Es ist ersichtlich, daß dann, wenn der Zylinder 3 weiter nach links über die Stellung voraus hinweggeht, der Kolben 21 durch Anschlagen gegen die Nabenabdeckung 22 angehalten wird, wie es aus der Fig. 2 ersichtlich ist. Der Kragen 19 des Rohres 11 hebt von der Wand 13 ab, und der Zylinder 3 gleitet über das Teil 23 des Rohres 11 hinweg, bis der Zylinder 3 durch den Endanschlag 24 angehalten wird, was der in der Fig. 1e dargestellten Nullstellung oder Segelstellung entspricht. Aus Sicherheitsgründen ist diese Wirkung nicht im Bereich des bei 25 und 26 dargestellten normalen Fernsteuersystems.

Um die Blätter aus der Stellung voraus in die Segelstellung zu bringen, muß die Haupthydraulikpumpe 27 angehalten werden.

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Eine kleinere Hilfspumpe 28 wird dann eingeschaltet und setzt das Verteilerventil 7 unter Druck (über die übliche Leitung 29) und wirkt über die Leitung 30 auf einen Kolben 31 auf der Ventilhülse 32 ein. Der Kolben 31 verlagert die Ventilhülsc 32 in dem Ventilkörper 7_? wodurch das Ventil geöffnet wird, so daß Öl über die Leitungen 29 und 9 in die Zylinderkammer C. gedrückt wird. Sobald der Kolben 21 die Nabenabdeckung 22 berührt, wird die Rückführung unwirksam, und der Zylinder 3 geht automatisch in die Segelstellung über.

Die Fig. 2 zeigt die Anordnung der Blätter 2, des Zylinders und dei· Teile 11, 15» 16 und 30 in der Segelstellung. Der Hub der Speiche 15 in. der geschlitzten Welle 18 ist etwa die Hälfte der Auslenkung des Zylinders 3 in der labe 1, so daß eine Standardgröße eines Servosteuerventils 7 niit normaler Länge verwendet werden kann, vergleichbar mit Servoeinrichtungen für solche im Anstellwinkel steuerbaren Schrauben, die nicht in die Segelstellung gebracht werden.

Gemäß den obigen Ausführungen ist in der Nabenabdeckung 22 ein Durchgang 33 vorhanden, welcher die Nabenkammer H mit der Kammer C2 auf der linken Seite des Kolbens 21 verbindet. Ohne diesen Durchgang 33 wäre das Öl in dieser Arbeitskammer des Kolbens 21 eingeschlossen. Die Nabenkammer H ist durch' einen Durchgang 35 mit dem Ringraum in der Schraubenwelle 18 um die feste Leitung 12 herum verbunden, wobei dieser Raum wiederum durch einen Durchgang 36, 37 mit dem Schlitz 17 und von dort zurück zu dem ölbehälter verbunden ist.

Weiterhin ist eine Leitung 34- zwischen der Hilfspumpe 28 und der rechten Seite des Kolbens 31 vorhanden. Der Kolben 31 bewegt sich gegen die Wirkung eines Ringes 35 nach rechts, wenn Öldruck über die Leitung 30 zugeführt wird. Die Kraft, welche sich aus dem Öldruck ergibt, der über die Leitung

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der rechten Seite des Kolbens 31 zugeführt wird, unterstützt die Feder 35, wird jedoch durch die Kraft des Öldruckes überschritten, welcher über die Leitung 30 der linken Seite des Kolbens 31 zugeführt vrird, der eine größere Fläche hat. Der Kolben 31 wird jedoch durch die Feder 35 nach links zurückgeführt, und zwar ohne Schwierigkeit, wenn die lumpe 28 abgeschaltet wird.

Somit ist im Bereich zwischen einem Anstellwinkel für Rückwärtsfahrt, beispielsweise -15 , über einen Anstellwinkel Null bis zum vollen Anstellwinkel, beispielsweise +25 , das Rückführsystem normal im Betrieb, wobei die Pumpe 27 eingeschaltet ist und die Pumpe 28 ausgeschaltet ist. Wenn das normale Fernsteuersystem 25, 26 eingeschaltet und auf beispielsweise +25 eingestellt ist, werden die Blätter 2 in die entsprechende Stellung für volle Fahrt voraus gebracht.

Wenn diese Stellung volle Fahrt voraus erreicht ist (oder bei einem früheren geforderten Anstellwinkel), wird die ölzuführung zu der ölkammer C^ geschlossen, das Verteilerventil 7 schließt erneut den Kanal 9 unter Einwirkung der Rückführeinrichtung, was der normalen Betriebsart entspricht.

Wenn es jedoch erforderlich ist, die Blätter in die Ruhestellung oder Segelstellung zu bringen, d. h. +90 °, wird die Hauptölpumpe 27 abgeschaltet, und die Hilfspumpe 28 wird eingeschaltet. Nun wird die Yentilhülse 32 gemäß Fig. 2 nach rechts bewegt, so daß die-Pumpe 28 öl in die Kammer C^ liefern kann, bis die Segelstellung erreicht ist. Während der Auslenkung von +25 ° bis +90 °, wird der Schieber 7A des Verteilerventils 7 durch die Rückführeinrichtung nicht bewegt, welche stationär bleibt. Somit wird die.normale Steuerung nicht beeinträchtigt.

- Patentansprüche 509884/0387

Claims

Pat entansprüch e

0\J Schiffsschraube mit steuerbarem Anstellwinkel, vrobei eine hydraulische Betätigungseinrichtung vorgesehen ist, die in ihrer ITabe angeordnet ist und mit den Blättern gekoppelt ist, um deren Anstellwinkel in beiden Richtungen in dem vorgegebenen Bereich zu ändern, wobei weiterhin ein Servosteuersystem für die Steuerung der Betätigungseinrichtung vorhanden ist, um den Anstellwinkel der Blätter zu ändern, dadurch gekennz ei chne t, daß das Steuersystem eine Rückführschleife für die Blattstellung aufweist, daß die Anordnung weiterhin derart getroffen ist, daß das System mit einer Stellungsrückführung über den Bereich des Anstellwinkels zwischen Rückwärtsfahrt und volle Fahrt voraus arbeitet, daß die Rückführschleife jedoch automatisch in Reaktion auf ein Anforderungssignal unwirksam wird, durch welches die Blätter in eine Nullstellung bzw. Segelstellung gebracht werden sollen, wodurch die Betätigungseinrichtung dann die Blätter in die Nullstellung bzw. Segelstellung bringt, ohne daß eine Rückführung wirksam ist, und zwar 'in Reaktion auf das Anforderungssignal.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführschleife eine mechanische Verbindung aufweist, welche durch eine Fluidzuführungsleitung gebildet ist, welche in der Längsrichtung bewegbar in einer Bohrung in der Schraubenwelle angeordnet ist, um der Betätigungseinrichtung Druckfluid zuzuführen, wobei die ölzuführungsleitung einen Endanschlag aufweist, welcher derart ausgebildet ist, daß er mit einem festen Anschlag in Eingriff bringbar ist, um die Rückführschleife unwirksam werden zu lassen, wenn die Betätigungseinrichtung den Blattanstellwinkel über die Stellung volle Fahrt voraus hinaus eingestellt hat.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidzuführungsleitung mechanisch mit dem bewegbaren Element der Betätigungseinrichtung über eine elastisch vorgespannte Leergangverbindung verbunden ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidzuführungseinrichtung einen Kragen trägt, welcher in bezug auf die Leitung fest angeordnet ist und weiterhin derart angeordnet ist, daß er elastisch gegen das bewegbare Element der Betätigungseinrichtung gedrückt ist derart , daß er mit derselben mittels einer Feder bewegbar ist.
5· Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidzuführungsleitung elastisch gegen das bewegbare Element der Betätigungseinrichtung gehalten ist, so daß eine gemeinsame Bewegung mittels eines Differentialhydraulikdruckes möglich ist, welche auf einen Kolben wirkt, der auf der Leitung sitzt.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Servosteuersystem ein hydraulisches System ist, welches ein hydraulisches Servoventil aufweist, weiterhin eine Hauptdruckfluid-Zuführungspumpe und eine Hilfsdruckfluid-Zuführungspumpe hat, daß das Servoventil in seinem Ventilgehäuse eine verschiebbare und mit einer Öffnung versehene Hülse aufweist, in welcher das bewegbare Ventileleaent gleitbar angeordnet ist, und daß-die Hilfspumpe, wenn sie eingeschaltet wird, die Verlagerung der Hülse herbeiführt, um das Ventil zu öffnen und die Betätigungseinrichtung mit Energie zu versorgen, um die Blätter in die Nullstellung bzw. Segelstellung zu bringen, so daß dadurch die Rückführschleife unwirksam wird.

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