DE2624190A1

DE2624190A1 - Zusammenklappbare schiffsschraube

Info

Publication number: DE2624190A1
Application number: DE19762624190
Authority: DE
Inventors: David Walter Beck
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-07-23
Filing date: 1976-05-29
Publication date: 1977-02-10
Also published as: DK227576A; DE7617240U1; US3982853A; AU503815B2; AU1406276A; SE423071B; CA1035634A; FR2318782A1; JPS59176298U; IT1067055B; JPS5215085A; GB1504673A; FR2318782B1; NO761639L; SE7605456L

Description

DR.-ING. HANS H. PONTAHi Patentanwalt

8752 Kleinosthelm b. Aschaffenburg 9 fi 9 Λ 1 Q Π

Hirschpfad 3 - Tel. 06027 / 8825 *" ^U

28. Mai 1976 6564

David Walter Beck, 2257 Gaylord, Long Beach, CaI./USA

Zusammenklappbare Schiffsschraube

Die Erfindung liegt generell auf dem Gebiet des Schiffbaus und betrifft im besonderen eine verbesserte zusammenklappbare Schiffsschraube.

Die USA-Patentschrift 3 255 826 betrifft eine zusammenklappbare Schiffsschraube mit einer Nabe und zwei Flügeln bzw. Blättern, wobei der radial innen befindliche Teil jedes Blattes drehbar an der Nabe angebracht ist. Wenn sich das Schiff bzw. Boot mit Hilfe von Segeln vorwärtsbewegt, werden die Schraubenblätter durch den Wasserwiderstand automatisch in die geschlossene Position zusammengeklappt. Wenn dagegen der Motor angelassen und die Nabe dadurch in Drehung versetzt wird, werden die Blätter aufgedreht bzw· aufgeklappt und nehmen die offene Antriebsposition ein. Eine weitere zusammenklappbare Schiffsschraube dieses Typs ist in der USA-Patentschrift 3 591 311 beschrieben. Obwohl derartige Schiffsschrauben wirksam arbeiten, begeben sich die Blätter zuweilen nicht in die offene Stellung, insbesondere, wenn bei sich vorwärts bewegendem Boot der Rückwärtsgang ein-

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gelegt wird. Dies kann schwerwiegende Polgen nach sich ziehen, wenn das Boot - insbesondere an stark frequentierten Plätzen - angelegt oder verankert wird.

Mit Hilfe eines beträchtlichen experimentellen Aufwandes und aufgrund langzeitiger Forschungs- und Entwicklungsarbeiten hat die Anmelderin nunmehr festgestellt, daß die Schiffsschraubenblätter selbst bei fahrendem Schiff und gegenläufig rotierender Antriebswelle dazu gebracht werden können, sich in die offene Position zu begeben, wenn man die Blätter so dimensioniert und das Gewicht so verteilt, daß sich das Zentrum der hydrodynamischen Kraft jedes Blattes - radial gesehen - an der Innenseite seines Schwerpunkts befindet.

Genauer gesagt, hat die Anmelderin festgestellt, daß auf jedes Blatt einer zusammenklappbaren Schiffsschraube des vorgenannten Typs zwei primäre Kräfte einwirken. Die erste primäre Kraft resultiert aus den hydrodynamischen Kräften, welche durch das über die Blattoberfläche strömende Wasser hervorgerufen werden. Die zweite primäre Kraft geht auf den

w 2

Einfluß der Fliehkraft zurück und entspricht - r ν , wobei w das Blattgewicht, g die Gravitätsbeschleunigung, r den Abstand längs des Blattes von der Drehachse und ν die Winkelgeschwindigkeit bedeuten. Wenn die Schraube zur Vorschuberzeugung in Drehung versetzt wird, wirken beide Kraftmomente gleichsinnig in Richtung einer öffnung der Blätter, da die rotierenden Blätter dazu tendieren, sich schraubenförmig aufzudrehen. Wenn der Motor die Schraube rückläufig antreibt, ist das hydrodynamische Kraftmoment dem Fliehkraftmoment entgegengerichtet, weil die rotierenden Blätter dann die Tendenz besitzen, sich in die geschlossene Stellung zu drehen. Die Anmelderin hat nunmehr festgestellt, daß zur Gewährleistung einer öffnung der Blätter im Rückwärtsgang das Fliehkraft- aoment höher sein muß als das hydrodynamische Kraftmoment.

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Diese Bedingung wird dadurch erfüllt, daß das Zentrum der hydrodynamischen Kraft (d.h. das Zentrum der Fläche jedes Blattes) in radialer Hinsicht einwärts vom Schwerpunkt des betreffenden Blattes angeordnet wird, wenn sich die Blätter in offener Stellung befinden.

Es ist somit hauptsächlich die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine zusammenklappbare Schiffsschraubenanordnung zur Verfügung zu stellen, bei welcher sich die Blätter während der Vorwärtsbewegung des mit einer solchen Schraube ausgestatteten Bootes bei rückläufig rotierender Schraubenwelle verläßlich von der geschlossenen in die offene Position begeben· Die Aufgabe der Erfindung besteht ferner darin, eine zusammenklappbare Schiffsschraubenanordnung des vorgenannten Typs zu schaffen, bei der die Blätter sich auch dann, wenn der Motor das Boot vorantreibt, gleichzeitig und in, betriebssicherer Weise in die offene Position begeben. Ferner ist es die Aufgabe der Erfindung, eine zusammenklappbare Schiffeechraubenanordnung des vorgenannten Typs zur Verfügung zu stellen, welche eine einfache und kompakte bzw. robuste Bauweise besitzt, welche einen langzeitigen und störungsfreien Gebrauch gewährleistet.

Von den beigefügten Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen zusammenklappbaren Schiffsschraubenanordnung, deren Blätter sich in ihrer offenen Stellung befinden;

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung, welche jener von Fig. 1 entspricht, die Blätter jedoch in der geschlossenen Position zeigt;

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Fig. 3 eine Rückansicht (Aufriß) eines der Blätter der vorgenannten zusammenklappbaren Schiffsschraubenanordnung in der offenen Position;

Fig. 4 einen abgebrochenen Vertikalschnitt (im vergrößerten Maßstab) längs den Linien 4-4 von Fig. 2; und

Fig. 5 einen Horizontalschnitt längs den Linien 5-5 von Fig. 2.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beinhaltet eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen zusammenklappbaren Schiffsschraubenanordnung eine generell das Bezugszeichen 10 aufweisende langgestreckte Nabe und ein Paar entsprechender Blätter 12 und 14, deren radiale innere Teile mit Hilfe des Bolzens 16 drehbar am hinteren Teil der Nabe 10 befestigt sind. Der Drehbolzen 16 verläuft quer zur Rotationsachse der Nabe 10. In Fig. 1 sind die Blätter 12 und in der offenen Position dargestellt. In dieser Stellung treiben die Blätter das Boot, an welchem die Schraube angebracht ist, während der Drehung der auf der Nabe 10 festgekeilten Schraubenwelle 20 vorwärts.

Wenn der Motor außer Betrieb gesetzt oder von der Schraubenantriebswelle 20 entkuppelt wird, bewirkt der durch die Vorwärtsbewegung des Bootes bedingte Wasserwiderstand automatisch, daß sich die Blätter 12 und 14 rückwärts und einwärts in die geschlossene Position drehen (vgl. Fig. 2)· Diese Position stellt die stromlinienförmige Segelstellung mit geringem Widerstand dar. Wenn der Motor dagegen die Welle 20 entweder in Vorwärts- oder in Rückwärtsdrehung versetzt, bewirkt die Fliehkraft, daß sich die Blätter 12 und 14 automatisch vorwärts und auswärts in die (wiederum aus Fig. 1 ersichtliche) offene Position Begeben.

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Pig. 3 zeigt eines der in der offenen Antriebsstellung befindlichen Schraubenblätter 12. Man erkennt, daß sich das Zentrum der Fläche CA. des Blattes und damit das . Zentrum dessen hydrodynamischerKraft im Abstand r-1 von der Drehachse 22 des Drehbolzens 16 befindet. Ferner ist das Zentrum der Fläche G.A. des Blattes 12 an der radial verlaufenden Mittellinie 24 des Blattes angeordnet. Der Schwerpunkt CG. des Blattes 12 befindet sich im radialen Abstand r-2 außerhalb der Drehachse 22 des Drehbolzens Ferner ist der Schwerpunkt CG. an einer Stelle angeordnet, die relativ zur Mittellinie 24 des Blattes 12 quer nach außen gegen die Stirnseite des Blattes versetzt ist. Diese Position des Schwerpunkts CG. des Blattes ist auch aus Fig. 5 ersichtlich.

Es ist wichtig, daß der Abstand r-1 geringer als der Abstand r-2 sein soll, d.h., daß sich die Zentren der Flächen CA. der Blätter 12 und 14 radial einwärts ihrer Schwerpunkte CG. im Hinblick auf die Drehachse 22 des Drehbolzens 16 befinden sollen. Mit Hilfe dieser Anordnung übersteigt bei rückläufiger Drehung der Schraubenantriebswelle 20 und sich vorwärts bewegendem Boot die den Blättern auferlegte und auf deren Öffnung hinwirkende Fliehkraft die auf die Blätter einwirkende hydrodynamische Kraft, welche dazu tendiert, die Blätter in der geschlossenen Stellung zu halten. Demgemäß begeben sich die Blätter stets zwangsläufig in die offene Position, wenn die Motordrehung umgekehrt wird, wodurch sichergestellt wird, daß sich die Vorwärtsbewegung des Bootes unverzüglich verlangsamt.

Es wurde festgestellt, daß die besten Resultate dann erzielt werden, wenn sich das Zentrum der Fläche CA. jedes Blattes um etwa 5 i» näher an der Drehachse 22 als der Blattöchwerpunkt befindet. Bei den der Anmelderin bekannten herkömmlichen zusammenklappbaren Schiffsschrauben ist

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das Zentrum der Blattfläche im allgemeinen um 10 $ weiter als der Schwerpunkt von der Drehachse 22 entfernt.

Bezugnehmend auf Fig. 3 und weiterhin auf Fig. 2 wird festgestellt, daß die Blätter 12 und 14 gestalte- und gewichtsmäßig so ausgebildet sind, daß sich ihre Schwerpunkte CG. quer außerhalb der Drehachse 22, d.h. an jener Seite der Rotationsachse befinden, gegen welche die Blätter geschleudert werden, wenn die Welle zum Vorantreiben des Bootes in Drehung versetzt wird. Es ist zweckmäßig, zur Erzielung dieser Anordnung sowie zur Erhöhung des Vorschubs die Vorderkanten der Blätter dicker auszugestalten. Dementsprechend drehen sich die Blätter 12 und 14 bei rotierender Schraubenwelle 20 - unabhängig davon, ob die Rotation vorwärts oder rückwärts erfolgt - stets sofort nach außen in die in Fig. 1 gezeigte offene Stellung.

Aus den vorstehenden Erläuterungen geht hervor, daß sich die erfindungsgemäße zusammenklappbare Schiffsschraubenanordnung sowohl bei Vorwärts- als auch bei Rückwärtsdrehung der Schraubenwelle stets in die offene Stellung begibt. Ferner sei festgestellt, daß dadurch, daß die maximale Spannweite der Schraubenblätter näher zur Blattdrehachse als bei den herkömmlichen zusammenklappbaren Schiffsschrauben verlegt wird, das Stromlinienprofil der zusammengeklappten Schraube verbessert wird. Dies bringt den zusätzlichen Vorteil einer Verringerung der Stirnfläche mit sich, wenn die Welle 20 mit dem bti Segelbooteinbauten üblichen Neigungswinkel von 10 bis 18 auf die Horizontale angebracht wird. Eine stromlinienförmigere Schraubenkonfiguration wird auch erzielt, wenn die Schraube in einer horizontaleren Stellung montiert wird. Ferner wurde festgestellt, daß mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Schiffsschraubenanordnung nahezu die doppelte Kraftübertragung einer herkömmlichen festen Schiffsschraube erzielt werden kann. Dadurch wird die Größenwahl für den Käufer erleichtert, da sich dieser eine zusammenklappbare Schiffsschraube anschaffen kann, welche denselben Durchmesser und dieselbe Blattsteigung wie eine herkömmliche fixierte Schiffsschraube derselbenGröU· aufweist.

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Aufgrund der vorgenannten detaillierten Erfindungsbeschreibung können zahlreiche Abwandlungen und Änderungen vorgenommen werden, ohne daß der erfindungsgemäße Rahmen gesprengt wird.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1.J Reversible zusammenklappbare Schiffsschraubenanordnung mit einer Nabe, welche zum Vorantreiben eines Schiffes bzw. Bootes in einer Richtung und zum Zurückführen des Bootes in der entgegengesetzten Richtung um eine Rotationsachse rotiert, wobei die Nabe mit einem Einschnitt für die Schraubenblätter ausgestattet ist, einem Paar Schraubenblättern und einem Drehbolzen, welcher die radialen inneren Enden der Blätter innerhalb des Einschnitts drehbar mit der Nabe verbindet und so eine Bewegung der Blätter um eine die Rotationsachse sehneidende und darauf senkrecht stehende Drehachse gestattet, wobei die Blätter sich jeweils um die Drehachse drehen und automatisch von der geschlossenen, zusammengeklappten Stellung auswärts und vorwärts in die offene Antriebsstellung bewegen, wenn die Nabe zum Vorantreiben des Bootes in einer Richtung in Zwangsrotation versetzt wird, und die Blätter sich allein unter dem Einfluß des Wasserdrucks automatisch einwärts und rückwärts in die geschlossene Stellung bewegen, wenn die Rotation der Nabe unterbrochen wird und das Boot, auf welchem die Nabe montiert ist, sich durch das Wasser vorwärtsbewegt, und wenn die Nabe entweder zum Anhalten der Vorwärtsbewegung des Bootes oder zum Zurückführen des Bootes in der entgegengesetzten Richtung in Zwangsrotation versetzt wird, und wobei sich die Blätter jeweils leicht um die Drehachse drehen und automatisch von der geschlossenen, zusammengeklappten Stellung auswärts und vorwärts in die offene Antriebsstellung bewegen, dadurch gekennzeichnet , daß die Blätter konfigurations- und gewichtsmäßig jeweils so ausgestaltet sind, daß sie in geschlossener Stellung einen minimalen Wasserwiderstand bieten, sich jedoch selbst bei noch vorwärtsfahrendem Boot und die Blätter in

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die geschlossene Stellung lenkendem Wasserdruck leicht in die offene Stellung bewegen, wenn die Nabe in der entgegengesetzten Richtung in Zwangsrotation versetzt wird, da die die Blätter öffnende Fliehkraft höher als die die Blätter schließende hydrodynamisehe Kraft ist, weil sich das Zentrum der hydrodynamischen Kraft der Blätter jeweils radial einwärts vom Schwerpunkt der Blätter und näher an der Drehachse als das äußere Ende der Blätter befindet, und daß jedes Blatt am äußeren Ende über eine beträchtliche Distanz schmäler ausgebildet sowie verdünnt ist und seine maximale Spannweite sich in deutlichem Abstand vom äußeren Ende befindet.

2. Schiffsschraubenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blätter jeweils so gestaltet und gewichtsmäßig ausgebildet sind, daß sich der Schwerpunkt jedes Blattes bei den die geschlossene Stellung einnehmenden Blättern quer außerhalb der Drehachse auf jener Seite der Rotationsachse befindet, gegen welche die Blätter geschleudert werden, wenn die Nabe rotiert.

3. Schiffsschraubenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Zentrum der Fläche jedes Blattes um etwa 5 i» näher an der Drehachse als der Schwerpunkt des betreffenden Blattes befindet.

4. Schiffsschraubenanordnung nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderkanten der Blätter im Vergleich zu ihren Hinterkanten dicker ausgebildet sind, damit der Schwerpunkt der Blätter zu einer quer außerhalb der Rotationsachse befindlichen Stelle verlagert wird.

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