DE2531054A1

DE2531054A1 - Propeller und impeller

Info

Publication number: DE2531054A1
Application number: DE19752531054
Authority: DE
Inventors: Karl Guenter Dr Ing Hoppe
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-07-11
Filing date: 1975-07-11
Publication date: 1977-01-27

Description

Propeller und Impeller Die Erfindung betritt Schraubenpropeller una Impeller von Axial= strömungsmaschinen mit einer Blügelanoranung zum Anpassen einer günstigen hlügelsteigung an veränderliche Einströmbedingungen in= folge veränderter Betriebszustände unu / oder zur Verminderung Pro= peller-induzierter Schwingungen infolge unregelmäßiger Zustromfel= der, z.B. Schifismitstromfeld, Nachstrom hinter Streben.
Eine typische Schiffsschraubenpropeller-Charakteristik ist in Fig.1 dargestellt, wobei v= Schiffsgeschwindigkeit, n= Propellerdreh= zahl, D= Propellerdurchmesser ist.
Danach fogt, daß nur für einen ganz bestimmten Fortschrittsgrad I ein optimaler Wirkungsgrad erreicht wird, welcher im Entwurf als Betriebspunkt angestrebt wird.
Weichen die Betriebsbedingungen vom Entwurfswert ab, so wird nur ein geringerer Wirkungsgrad erzielt. Für den Schifispropeller tritt dieser Fall z.B. beim Anfahren ein. v ist kleiner als für Entwurf s= bedingungen und somit auch I. Der Wirkungsgrad bei sehr kleiner Geschwindigkeit ist fast Null und gleichzeitig steigen das Dreh= moment und der Schub gewaltig an, was meist zur Uberlastung der hntriebsmaschine führt. Um die Anfahrschwierigkeiten zu überwin= den, muß die Maschine mit reduzierter Drehzahl fahren, damit wird I größer und entsprechend Fig. 1 das Drehmoment kleiner, aber nur ein Teil der Maschinenleistung wird ausnutzbar, was geringere Bes schleunigung bedeutet.
Ähnliche bchwierigkeiten treten auch bei Schiffsmanövern, langsam fahrt, Schleppfahrt und bei Fischereifahrzeugen und bei erhöhtem chiffswiderstand in Wina und Wellen auf. Besondere Schwierigkeiten zeigen sich bei schnellen Motorbooten und Tragilächenbooten, wobei der Schifiswiderstand kurz vor dem Abheben vom Wasser bei Geschwinx digteiten weit unter der Betriebsgeschwindigkeit ein Maximum aufweist, den zu überwinden die volle Maschinenleistung benötigt wird.
Da der Fortschrittsgrad wegen der kleinen Geschwindigkeit v weit unter Entwurfsbedingung liegt, ergibt sich ein stark verminderter Wirkungsgrad der Propeller. Die Maschinenanlage muß eine unnötige hohe Leistungsreserve aufweisen.
Es ist bekannt, zur besseren Anpassung des Propellers und der Ma= schinenanlage an solche variierenden Betriebsbedingungen Getriebe zu benutzen, wobei bei geringeren Schiffsgeschwindigkeiten redu= zierte Drehzahlen und größere Drehmomente erzeugt werden. Die Nachteile sind höhere Gewichte im Schiff, höherer Kapitalaufwand, hohe Instandhaltungskostcn und nur stufenweise Verbesserung. Fer= ner ist es bekannt, Verstellpropeller zur besseren Anpassung zu benutzen, wobei die Steigung des Propellers manuell oder automat tisch den Einströmbedingungen zum Propeller angepaßt rerden kann.
Die Nachteile hier sind hohe Kapitalkosten und Iastandhaltungs= kosten, komplizierte Verstellmaschinen, durchbohrte Wellen- und Propellerschaftleitungen, größere und schwerere Naben und komplia zierte Meß- und Stellgeräte zur automatischen Bestimmung der jeX weiligen optimalen Steigung.
Die Propellercharakteristik eines Verstellpropellers für verschie= dene Flügelsteigungen ist prinzipiell in Fig. 2 dargestellt.
Aus Fig. 2 geht hervor, daß die Steigung (hier als Steiguagadurchs messerverhältnis H/D gegeben) zur Enxichung eines optimalen Wir.
kungsgrades (Linie C in Fig. 2) an jede Veränderung des Fort= schrittsgrades I angepaßt werden muß.
Günstige Verstellpropellerregelungen streben an, daß in jedem Bes triebazustand (für alle I- Werte) optimale Wirkungsgrade erreicht werden, wobei die Linien A und B in Figur 2 den Schub - und Drehs sonentenverlauf über I darstellen.
In gewissen Anwendungsfällen wird jedoch eine Verstelipropellerregelung angestrebt, die erlaubt, daß der Propeller die volle Ma= schinenleistung in Jedem Betriebszustand absorbiert, was darauf hinausführt, daß die Momentenkennlinie (Linie B in Fig. 2) eine Konstante über I ist und bei Jeweils etwas höheren Steigungen, besonders für kleinere Fortschrittsgrade als bei der B-Eurve benutzt, erreichbar ist. Allerdings ist dann der Wirkungsgrad kleiner als der optimale Wirkungsgrad. In beiden Fällen sind die entsprechen= den Steuer- und Meßeinrichtungen aufwendig und teuer.
Die Anwendung einer Flügelanordnung auf Propeller und Impeller entsprechend der Erfindung gestattet dagegen eine Konstruktion, bei der sich die Steigung den Einströmbedingungen selbsttätig anpaßt, so daß für alle gewünschten Fortschrittsgrade annähernd optimale Wirkungsgrade erreicht werden und bei denen Schub und Moment auch bei kleinen Fortschrittsgraden nicht wesentlich ansteigen, so daß die volle Maschinendrehzahl in Jedem Betriebszustand benutzt werden kann. Durch gezielte Dimensionierung der Flügelanordnung kann ein konstanter Drehmomentenverlauf bei voller Maschinendrehzahl (konstante Leistung) über der iortschrittsziffer erreicht werden, was bedeutet, daß der Propeller in jedem gewünschten Betriebszustand die volle Maschinenleistung absorbiert und damit größtmögliche Bew schleunigung des Fahrzeugs erzielt werden kann.
Die erfindung ermöglicht damit eine selbsttätige annähernd optimale Anpassung des Propellers an die Maschine in einem weiten Bereich variierender Betriebsbedingungen.
Auf Impeller in axialen Strömungsmaschinen angewendet erlaubt sie eine optimale Anpassung des Impellers an die hntriebsmaschiene für variierende Druckhöhen oder Durchilußmengen.
Diese Vorteile werden bei der erfindungsgemäßen Flügelanordnung durch erreicht, aab die Flügel auf der Nabe dreh-elastisch be= festigt sind, wobei das Zentrum der dreh-elastischen Bewegung eine Achse ist, die in radialer oder annähernd radialer Richtung verr läuft und die in Strömungsrichtung vor dem Druckzentrum des Elügels liegt.
Anhand der Fig.3 soll das Frinzip der Erfindung erläutert werden.
Dabei ist der Flügel (1) drehelastisch (5, 6) auf der Nabe (2) be= festigt, und zwar derartig, daß das elastische moment h - hier durch eine Torsionsfeder (6) erzeugt - die Tendenz zeigt, den Flü= gel (1) in eine Richtung zu verdrehen, die eine Vergrößerung der Steigung, welche proportional zu iS; ist, ergeben würde. Der Winkel + (Fig. 3) im Betriebs- Entwurf szustand soll dabei relativ groß gegen über dem Einströmwinkel i sein, wodurch gewährleistet wird, daß sich das elastische Moment im Bereich der zu erwartenden Flügel= stellungen nur geringfügig ändert und somit auch die hydrody-namische Auftriebskraft A, die über die Hebelarmlänge S (8) das dyna= mische Moment MD Ax 8 bildet, welches mit dem elastischen Moment ME im Gleichgewicht steht ME = CE@@ = MD # A # S, wobei 0E der Torsionssteifigkeitskoeffizient ist.
Der Angriffspunkt der resultierenden dynamischen Auftriebskräfte des gesamten Flügels, (Druckzentrui 4), wie in Fig.3 angedeutet, liegt dabei in Strömungsrichtung hinter der Pivotachse (3) des Flügels. Die Bestimmung des elastischen Momentes ME des Flügels(1) erfolgt vorzugsweise für denjenigen Betriebszustand mit höchstem Fortschrittsgrad I, der für den entsprechenden Propeller zu erwar ten ist. Für diesen Zustand wird auch vorzugsseise ähnlich den Ver= stellpropellern die Steigungsverteilung über den Radius berechnet.
Eine andere Basis zur Bestimmung der Steigungsverteilung und des elastischen Momentes kann bei dem Fortschrittsgrad I des zu erwartenden am meisten benutzten Betriebszustandes sein, damit der Propeller in diesem Zustand seinen höchsten Wirkungsgrad aufweist.
Bei sogenannten "Segelpropellern", die von Segelschiffen als Hilisantriebe zum Manöverieren benutzt werden, können ebene unverdrillte Flügel angewendet werden, die bei gestoppter Maschine im Segelzustand durch das elastische Moment in Strömungsrichtung (in Fig. 3 die Winkelposition 00 in Propellerachsrichtung) gedreht werden und in diesem zustand den kleinsten Strömungswiderstand liefern.
Der minimale Widerstand des Propellers beim Segeln wird hier höher geschätzt als der etwas geringere Wirkungsgrad des Propellers infolge ungunstiger Steigungsverteilung über den Radius.
Werden nun der Betriebszustand des dynaeo-elastischen Propellers und damit auch der Fortschrittsgrad I verändert, s.B. durch Vergrößerung der Geschwindigkeit vCFlg. 3), so werden ßi größer und kleiner, wodurch die dynamische Auftriebskraft A kleiner wird und das elastische Monent den Flügel zu größerer Steigung (größeres ßi) verdreht bis wieder Momentengleichgewich* herrscht: ME = CE x #1 # A1 x S1 Daraus folgt: A1 = A x #1/# , weil S # S1.
Da schon kleine Änderungen im Anstellwinkel g starke Veränderungen der dynamischen Auftriebskräfte zur Folge haben und azol gilt, wird das Verhältnis #1/# nicht viel von 1.0 abweichen. Mit anderen Worten, die dynamische Buftriebskraft A und R bleiben annähernd konstant und der Schub ändert sich nur entsprechend der Stein gungsänderung.
In diesem Falle (größere Geschwindigkeit v) ergibt sich ein geringfügig verkleinerter Schub . Eine Verkleinerung des Fortschritts grades hat eine entsprechende gegensetzliche Wirkung.
Genauere hydrodynamische Rechnuagen mit konstanter Drehzahl n und variierter Geschwindigkeit v zeigen, daß der Schub mit höheren Fortschrittsgraden 1 leicht abfällt und das Drehmoment leicht an= steigt, falls das elastische Moment ME linear mit dem Winkel 0 an= steigt. Der Verlauf des Sirkungsgrades über I ist dem des optimalem Wirkungsgrades des Verstellpropellers in Fig. 2 sehr ähnlich (Hüllkurve der firkungsgradkurven für veränderliche Steigungen, LLaie C). In Fig. 4 ist die Propellercharakteristik eines dynamoelastischen Propellers im Prinzip dargestellt. Die Steigung wird als Parameter nicht mehr benötigt und das elastische Moment ME oder die Torsionsfedersteifigkeit CE sind maßgebend. Durch gezielte Wahl des elastischen Momentenverlauis übers und des Ruhestellungswinkels +0 können Schub und Momentenverlauf über I in gewünschter Weise beeinflußt werden. Wird als Beispiel das elastische Moment nicht linear über , sondern entsprechend Fig. 5 vorgegeben, so wird der Schub im Bereich kleinerer Fortschritts grade I weniger stark anwachsen und das Moment dort stärker als in Fig. 4 abfallen, aber der Wirkungsgradverlauf #0 höher sein.
Wird ein Propeller konstanter Leistungsaufnahme bei konstanter Drehzahl (volle Maschinenleistung für Verbrennungskraftmaschinen) in Jedem Betriebszustand gewünscht, so muß das elastische Moment derartig vorgegeben werden, daß der Verlauf M in Figur 4 konstant über I wird. Das bedeutet, daß das elastische Moment MB einen relativ steileren Verlauf über 0 aufweisen mub (härtere Torsionafeder), der durch genaue hydrodynamische Rechnungen bestimmt werden kann.
Dabei wird dann auch die Schubkraft im Bereich kleinerer Forts schrittsgrade I stärker als für den Propeller besten Wirkungsgrades ansteigen. Ein solcher Propeller erlaubt also, daß die volle Ma= schinenleistung bei konstanter Drehzahl n in jedem Betriebszustand vom Propeller absorbiert wird, ohne daß die Steigung durch aufwendige Eontroll- und Steuerorgane angepaßt werden muß.
Die Konstruktionskosten und der mechanische Aufwand eines dynamoelastischen Propellers sind im Vergleich zum Verstellpropeller viel geringer, so daß die Anwendung auch auf Propeller kleinerer Leistung wie für Fischereifahrzeuge, Motorboote, Tragflächenboote, Außenbordmotore, Rennboote, Fänrschiffe usw., möglich wird. Dabei wird durch Verwendung dynamo-elastischer Propeller ein Getriebe überflüssig.
Ein besonderer Vorteil ergibt sich bei der Anwendung der Erfindung auf kontra-rotierende Propeller mit ihren besonders hohen Wirkungs= graden, bei denen übliche Verstellpropelleranlagen nicht möglich sind. Erhalten ein oder die beiden kontra-rotierenden Propeller dynamo-elastische Flügelanordnungen entsprechend der Erfindung, so ergibt sich auch für das Propellerpaar im Prinzip ein Vorteil der Propellercharakteristik wie für einzelne dynamo-elastische Propels ler, entsprechend Fig. 4, Jedoch können höhere Wirkungsgrade erreicht werden. Die Abstimmung der richtigen Steigung beider Proz peller, die hydrodynamisch interferieren, wird ebenfalls wesentv lich einfacher und optimale Wirkungsgrade beider Propeller im Bereich aller Betriebszustände werden möglich. Dynao-elastische kontra-rotierende Propeller können mit Vorteil auf schnelle Kriegsschiffe (Zerstörer, Fregatten, Schnellboote, Tragflächenboote), schnelle Fahrgastschiffe, Schlepper, Supertanker u.s.w. angrent det werden, die bei Vollgeschwihdigkeit hohe Schubbelastungen auf weisen, aber oft nur mit Teillast operieren (Kreuzfahrt, Schlepp.
fahrt, Ballastfahrt).
Die dynaso-elastlsche Flügelanordnung entsprechend der Erdung kann auch auf die Inrpcller von sogenannten Schiffsstrahlantrieben angewendet werden und ebenfalls mit kontra-rotierenden Impellern, wobei shnlichc Vorteile wie bei Propellern erzielt werden. Die Anwendung der Erfindung auf Axialverdichter und Äzialpumpen bringt ähnliche Vorteile, besonders aber bessere Wirkungsgrade bei Teilbelastung.
Die Konstruktion der dynamo-elastischen Propeller kann auf vers schiedene Arten ausgeführt werden, solange nur die Prinzipien wie bereits erwähnt beibehalten werden.
Der Propeller (1) wird vorzugsweise drehbar in der Nabe (2) gelas gert, wie es beim Verstellpropeller bekannt ist und das elastische Moment durch eine in der Nabe angebrachte Spannfeder (10), die an einem exentrisch zur Pivotachse vorgesehenen Drehzapfen (11) angreift, erzeugt. Die Spannfeder (10) kann verstellbar in ihrer Spannkraft eingebaut werden, z.B. durch eine Regelschraube (13). Fig. 6 zeigt eine solche Anordnung für einen Flügel (1) im Prinzip.
Der Flügel (1) ist dabei von außen her auf eine Drehplatte (12) im Inncrn der Nabe (2) durch Bolzen (9) geschraubt. Die einzelnen Flügel (1) eines Propellers können dabei Beweis durch eine Spann feder (10) belastet werden oder aber eine gemeinsame Spannfeder haben. Letzterer Pall ist nur für Propeller günstig, die in einem annähernd honogenen Mitstromfeld arbeiten.
Getrennte elastische Momente h für jeden Einzeiflügel bringen den Vorteil, daß Propeller-induzierte Schwingungen und Schubschwankungen infolge veränderlicher Einströmgeschwindigkeiten im unregelmäßigen Nachstromfeld hinter Schiffen (besonders Einschrauber) wesentlich verringert werden.
Das elastische Moment ME kann ebenfalls durch Luftdruckfedern oder durch kombinierte Luftdruckfeder-ölliydraulische Anordnungen in an sich bekannter Weise erzeugt werden. Das erlaubt eine einfache Regelung des elastischen Momentes durch Verändern des Luftdruckes und damit beste Anpassung an die Betriebsbedingungen eines Schiffes wie z. B. bei Lengsamfahrt, Schleppfahrt, Fahrt bei Maschinenteillast u.s.w. Bei Doppelluftdruckfedern in Gegenanordnung kann die Regens lung erfolgen durch Umkehren des Luftdruckes zur Erzeugung eines elastischen Momentes, welches in gegenläufige Richtung dreht, das bedeutet ein einfaches Umsteuern des Propellers auf Rückwärtsiahrt bei gleicher Drehrichtung (Schub dann in Räckwärtsrichtung).
Rückwärtsschub bei Propeller kleiner und mittlerer Leistung kann durch Umkehrung der Drehrichtung des Propellerschaftes wie üblich erreicht werden, wenn die Flügeldrehbewegung über die Pivotachse(3) durch Anschläge (15) beschrankt ist, so daß nur Flügelsteigungen in einem gewünschten Bereich möglich sind und sich im Falle der Rückwärtsfahrt die maximale Steigung einstellt, mit der Rückwärts schub bei umgekehrter Drehrichtung möglich ist. Der Wirkungsgrad ist dann nicht optimal, was aber bei Rückwärtsfahrt und Manöverieren nicht so wichtig ist.
Die Fig 6 dargestellte drehbare Flügelanordnung wie sie für Vert stellpropeller bekannt ist, ist recht aufwendig und teuer und wird darum nur bei Propeller größerer Leistung benutzt. Die Befestig gung des Flügels auf der Gegenplatte (12) durch Bolzen (9) führt oft zu Schwierigkeiten und Schäden, da die Bolzen (9) besonders hoch belastet sind und obwohl sie von hochfestem Material gebers tigt sind, führt es oft zu Bolzenbrüchen infolge von Stoßbelastungen.
Im folgenden soll zur Verbesserung eine Flügelbefestigungsart vors geschlagen werden, die besonders auch für Propeller kleinerer und mittlerer Leistung geeignet ist und auf Verstellpropeller und dynamo-elastische Propeller entsprechend der Erfindung angewendet wers den kann. In Figur 7 ist das Prinzip dieser Befestigungsmethode für Propeller kleinerer Leistung dargestellt. Dabei ist der Flügel (1) mit seinem Wurzelschaft (16) in der Nabenbohrung (17) über ein Tiefringrillenlager (18) befestigt. Um eine gute Lastverteilung zu eneichen und um eine einfache und schnelle Montage zu ermöglichen, werden die Kugeln über einen Kugeleinführkanal (20) eingeführt.
Dieser Kanal wird danach durch eine Füllerschraube (21) oder ähnliche Vorrichtung verschlossen. Der gugeleinführkanal (20) soll dabei vorzugsweise an einer Stelle des Umfanges des Giefringrillen= lagers (18) angeordnet sein, an der keine Belastung in gugeleins £ührkanalachsrichtung (20) auftritt. Die Füllerschraube (21) muß im eingebauten Zustand auf der Seite, die den Kugeln zugerichtet ist, die Form der Ringnut des Rillenlagers annehmen, um die Drehbewegung des Flügels nicht zu stören. Das Tiefringrillenlager (18) kann relativ hohe Belastungen in radialer, axialer und Umfangs= Richtung aufnehmen. Es können auch mehrere Tiefringrillenlager auf einem Flügelwurzelschaft zur besseren Lastverteilung angeordw net werden. Ferner können zur Verbesserung des Tragverlögens Rings rillenlagerschalen (25,26) aus hochfestem Kugellagerstahl geferz tigt werden und auf dem Flügelwurzelschaft (16) und in der Naben bohrung (17) in an sich bekannter Weise befestigt werden (einige= gossen, auf geschrwapft, aufgeschraubt oder ähnlich). Ein Schmieræ mittel zur Verminderung der Haft- und Gleitreibung wird vorzugs= weise in das Ringrillenlager eingeführt. Ein üblicher Dichtring (24) verhindert das Eindringen von Wasser.
Für Propeller größerer Leistung werden vorzugsweise an Stelle von Kugeln im Ringrillenlager Ringsekt ionen kreisförmigen Quer schnit = tes (28) benutzt, die sich der Oberfläche der Ringrillennut; genau anpassen und in Fig. 8 angedeutet sind. Die Montage erfolgt eben= falls über einen Einführkanal (20X der danach verschlossen wird.
Ringrillenlagerelemente mit rechteckförmigen Querschnitten (29) oder horizontale Zylinder sekt ionen (30) oder ähnliche Elemente zur besseren Lastverteilung (größere Berührungsflächen) sind ebenfalls möglich.
Die Erzeugung des elastischen Momentes h wird in Fig. 7 über einen Torsionsstab (23) erreicht, der in den Flügelwurzelschaft (16) eingelassen ist. Andere Anordnungen zur Erzeugung des elastischen Momentes sind ebenfalls möglich, z.B., kann das elastische Moment auch durch eine Torsionsspiralfeder (27) entsprechend Fig. 9 er= zeugt werden.
Die vorangehenden Ausfiihrungen über Propeller gelten natürlich auch für Luftschraubenpropeller in gleicher Weise und auch für Hubschrauberrotoren, fur die die dynamo-elastische Flügel- Anordnung einen besonderen Vorteil bringt. Infolge Vorwärtabewegung des Hubschraubers schlägt jeder Flugel des Roters auf der einen Seite durch ein Strömungsfeld "gegen den Wind" und auf der gegenüborliew genden Seite durch ein Strömungsfeld "mit dem Wind". Dadurch verändert sich bei jedem Umlauf laufend die relative Einströmgeschwindigkeit in Intensität und Richtung. Die Anwendung der dynamoelastischen Flügelanordnung erlaubt eine annähernd optimale Anpassung an die variierenden Einströmbedingungen und konstante Schub erzeugung und kann komplizierte instellwinkelsteuereinrichtungen (Taumelscheibe) ersparen. Dabei kann der Rotor die volle Maschine leistung in allen Betriebszuständen absorbieren. Die Anordnung kontra-rotierender Rotoren mit dynamo-elastischen Flügelanordnungen wird möglich und ergibt bessere Wirkungsgrade und gleichzeitig Drehmomentenausgleich. Die Regelung der dynamischen Auftriebs kräfte ist über die Maschinendrehzahl und / oder über Veränderungen des elastischen Momentes möglich.

Claims

Patentansprüche

Propeller und Impeller mit einer Blügelanordnung zum Anpassen einer günstigen Flügelsteigung an veränderliche Einströmbedin= gungen infolge veranderter Betriebszustände und / oder zur Ver= minderung Propeller-induzierter Schwingungen infolge unregeli mäßiger Zustromtelder, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel(1) auf der Nabe (2) dreh-elastisch befestigt sind, wobei das Zentrum der dreh-elastischen Bewegung (3) eine Achse ist, die in radialer oder annähernd radialer Richtung verläuft und die in Strömungsrichtung vor dem Druckzentrum (4) des Flügels (1) liegt.
2).Propeller und Impeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Flügel (1) auf der Nabe (2) drehbar über eine Pivot= achse (3) senkrecht oder annähernd senkrecht zum Propeller schaft (5) befestigt ist, wobei die Pivotachse (3) in Strömung richtung vor dem Druckzentrum (4) des Flügels (1) angeordnet ist und der Flügel (1) oder der Flügelwurzelschaft (5) durch ein Torsionsmoment M, erzeugt durch eine elastische Torsionsfeder(6) oder andere an sich bekannte Vorrichtungen zur Erzeugung eines Torsionsmomente8 ME, belastet ist, das den Flügel zu höheren Steigungen zu verdrehen sucht und somit eine Vergrößerung der dynamischen Auftriebskraft (7) im Betriebszustand anstrebt, die über den Hebelarm (8) ein dynamisches Moment MD über die Pivotachse (3) erzeugt, welches einen entgegengesetzten Drehsinn gegenüber dem elastischen Moment besitzt und wobei selbsttätig ein Glei*gewichtszustand ME + MD angestrebt wird und die nötige Schubkraft erzeugt wird.
3).Propeller und Impeller nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennw zeichnet, daß der Verlauf des elastischen Momentes ME über den Flügelstellungswinkel ¢ (Fig. 3) konstant ist oder aber linear mit dem Flüge Isiellungswfnkel ß ansteigt oder abfällt und wobei in der Flügelstellung 00 das elastische Moment Null ist oder aber daß der Verlauf des elastischen Momentes über + und die Flügelstellung im Ruhezustand 0 gezielt vorgegeben werden, derartig, daß eine annähernd konstante Leistungsaufnahme des Propellers bei voller Drehzahl und allen Zuströingeschwindigkeiten erreicht wird oder aber der Propeller in allen Betriebszuständen einen möglichst hohen Wirkungsgrad erreicht oder aber eine annähernd konstante Schubkraft bei veranderlichen Einströmbedingungen erzeugt wird.
4).Propeller und Impeller nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ges kennzeichnet, da die Konstruktionsanordnung (Fig. 6)zur Ers zeugung des elastischen Momentes h derartig ausgebildet ist, daß ein Verstellen der Torsionsiederkraft im Ruhe- oder Betriebs= zustand möglich ist, um das elastische Moment ME den Betriebs= bedingungen insbesondere bei Fahrt mit reduzierter Maschinen leistung anpassen zu können.
5).Propeller und Impeller nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch ges kennzeichnet, daß die Erzeugung des elastischen Momentes ME mit Hilfe einer elastischen Spannfeder (10) erfolgt, die auf einen exzentrischen Zapfen (11) wirkt, der am drehbar in der Nabe angeordneten J?lügelwurzeschaft (5) befestigt ist, wobei im Be darfsfall die Spannung in der Spannfeder (10) über eine Regels schraube (13) oder ähnliche Vorrichtung zur Anpassung des Pros pellers an die Jeweiligen Betriebszustände einstellbar ist.
6).Propeller oder Impeller nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannfeder eine Luftdruckfeder ist, die über ein Gestänge auf den exzentrischen Drehzapfen (11) des Flügelwurzelschaftes (5) wirkt und somit das elastische Momente erzeugt, wobei durch Regelung des Luftdruckes der Luftfeder das elastische Moment beliebig dosiert werden kann.
7).Propeller und Impeller nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gen kennzeichnet, daß an sich bekannte Konstruktionsanordnungen vorgesehen sind, die es erlauben, das elastische Moment im Betriebs zustand in seinem Drehsinn umzukehren und der Propeller oder Impeller auf diese Art und Weise auf Brems- oder Rückwärtsfahrt bei gleicher Drehrichtung des Propellerschaftes geschaltet ist.
8).Propwller und Impeller nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch ges kennzeichnet, daß die elastischen Federelemente oder Luftdruckfedern zur Erzeugung des elastischen Momentes ME außerhalb der Propellernabe angebracht sind und die von ihnen erzeugten Eräfz te oder Momente in an sich bekannter Weise mechanisch, ölhyw draulisch oder pneumatisch auf den exzentrischen Drehzapfen (11) übertragen werden.
9).Propeller und Impeller nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch ge= kennzeichnet, daß jeder einzelne Flügel (1) des Propellers oder Impellers durch ein elastisches Moment ME unabhängig von den Nachbarflügeln tür die hinwendung in unregelmäßigem Zustrom von Nachstronfeloern besonders bei Einachraubenschilfen belastet wird oder aber für die Anwendung in annähernd homogenen Zustrom= feldern, daß ein gemeinsames elastisches Federelement zur Er= zeugung der elastischen Momente aller Flügel benutzt wird.
10).Propeller und Impeller nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch get kennzeichnet, daß das elastische Moment ME durch eine Gorsis onsfeder (23), oder eine Torsionsspiralfeder (27) oder eine Torsionsgummifeder, die Jeweils in den Flügelwurzelschaft (5,16) und / oder teilweise in der Nabe (2) eingelassen sind und einer5 seits am Flügel (1) und andererseits am anderen Ende der Nabe(2) drehstarr befestigt sind, wobei die Torsionsfederelemente (23,27) derartig dimensioniert sind, daß ein notwendiges elastisches Moment im Propellerbetriebszustand erreicht wird und ein guasti= ger Verlauf des elastischen Momentes über den Flügelatellungs= winkel # vorhanden ist.
119.Propeller und Impeller nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Flügel (1) in seiner Drehbewegung über die Pivotachse (3) durch Anschläge (15) auf einen gewissen Winkelbereich ß beschränkt wird, sodaB die maximale mögliche Propellersteigung am Anschlag bei umgekehrter Propellerdrehrichtung zur Brems- und Rückwärtsfahrt benutzt werden kann.
12).Propeller und Impeller nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Jeder Flügel (1) mit seinem Wurzelschaft (5,16) in der Nabenpivotbohrung (17) mit Hilfe eines Rings rillenlagers (18) befestigt ist und die im Falle eines Kugeln lagers ein Kugeleinführkanal (20) und eine Vorrichtung zum Ab= schließen des Kugeleiniührkanals (21), zum Beispiel eine Füllerschraube (21) vorgesehen ist.
13).Propeller und Impeller nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich= net, daß die Füllervorrichtung (21) auf der den Kugeln (19) zugewandten Seite die Form des Ringkanals annimmt, um die Kugelberegungen möglichst nicht zu stören und wobei der Kugel= einführkanal (20) an einer Stelle der Nabe angeordnet ist, an der vom Flügelwurzelschaft (5,16) auf die Kugeln (19) in Richtung des Kugeleinführkanal (20) möglichst geringe Kräfte infolge der Flügellast übertragen werden.
14).Propeller und Impeller nach Anspruch 12 und 13, dadurch Bekenns zeichnet, daß das Ringrillenlager (18) aus zwei Iagerschalen= hälften (25,26) von hochfestem Material (Eugellagerstahl) besteht, wobei die innere Lagerschale (26) im Flügelwurzelschaft (5,16) eingegossen, aufgeschrumpft, verschraubt oder ähnlich befestigt ist und die Gegenschale (25) in der Nabenpivotboh= bohrung (17) auf: ähnliche Weise befestigt ist (Fig. 9).
15).Propeller und Impeller nach Anspruch 12 bis 14, dadurch gekennz zeichnet, daß im Ringrillenlager (18) anstelle der Kugeln (19) gebogene Zylindersektionen (28) mit kreisförmigen Querschnitten oder mit rechteckförmigen Querschnitten (29) oder vertikal stehende Zylindersektionen in entsprechend t grillennuten (50), die bei der Montage über einen Euifubrkanal (20) in das Ring= rillenlager eingeführt werden, der anschließend durch eine Füllervorrichtung (21) verschlossen wird und wobei die Lagers segmente (19,28,29,50),die Flügelbefestigung in der Nabe und die nötige Gleitbewegung ermöglichen und durch große Flächen= berührung von den Lagersegmenten (19,28,29,30) zur Lagerschale (18,25,26) hohe Belastungen übertragen werden können.
16).Propeller und Impeller nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Propeller oder Impeller in tandem oder kontra-rotierender Anordnung auf einem Schaft hintereinander angeordnet sind, wobei der hintere Propeller oder Impeller eine dynamo-elastische Flügelanordnung aufweist und der vordere Propeller oder Impeller starr angeordnete Flügel hat oder aber ein an sich bekannter Verstellpropeller oder Ilpeller ist oder aber, daß beide Propeller oder Impeller des Paares mit dynamoelastischen Flügelanordnungen versehen sind.
17).Segelschiffpropeller nach den Ansprüchen 1 bis 16, dadurch ge= kennzeichnet, daß der Propeller ebenflächige oder annähernd ebenflächige Flügel in dynamo-elastischer Anordnung aufweist, die sich selbsttätig durch das elastische Moment ME bei abge= schaltet er Maschine in der Ruhezustandslage #0 drehen, die in Strömungsrichtung liegt, so daß der Propeller beim Segeln des Schiffes einen möglichst kleinen Widerstand erzeugt.
18).Hubschrauberrotor nach den Ansprüchen 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rotor oder zwei Rotoren in kontra-rotierender Weise angeordnet sind und die Dosierung der gewünschten dyna= mischen Auftriebskräfte vorzugsweise durch Einstellen und Res geln des elastischen Momentes ME erfolgt.
19).Propeller und Impeller nach den Ansprüchen 1bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß Flügel mit vollkavitierenden Profilen verwendet werden.