DE2727042A1

DE2727042A1 - Verbesserte antriebsvorrichtung fuer schiffe

Info

Publication number: DE2727042A1
Application number: DE19772727042
Authority: DE
Inventors: Kerandraon Olivier Geoff Roche
Original assignee: SEG
Current assignee: SEG
Priority date: 1976-07-29
Filing date: 1977-06-15
Publication date: 1978-02-02
Also published as: AU2640977A; PT66734B; NO142619B; ZA773615B; SU707514A3; IN148888B; JPS5316296A; AU511644B2; DD132960A5; NO142619C; NL7707271A; FR2359744A1; CA1083432A; BR7704820A; IT1082873B; DK146360B; FR2359744B1; DK340777A; NO772680L; ES460201A1

Description

SOCIETE D¹ETUDE ET DE GESTION DES BREVETS de LA ROCHE KERANDRAON ET de SAULCES de FREYCINET "S.E.G.»
68 Boulevard Malesherbes
75008 PARIS

"Verbesserte Antriebsvorrichtung für Schiffe".

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen den Antrieb der Schiffe und bezieht sich insbesondere auf eine verbesserte Antriebsvorrichtung mit im wesentlichen einem offenen Gehäuse, welches am Unterteil des Rumpfes des Schiffes eingebaut ist und in welchem zum Vortrieb des Schiffes einer Fläche, Platte oder dergleichen, eine Hin- und Herbewegung erteilt wird, wobei die genannte Fläche gleichzeitig frei schwingen kann.

Derartige Antriebsvorrichtungen, die dem vorgenannten Aufbau entsprechen, sind schon längst bekannt. In diesem Zusammenhang kann man die in dem französischen Patent Nr. 1 418 806 beschriebene Antriebsvorrichtung erwähnen.

In diesem Patent wird insbesondere eine Antriebsvorrichtung mit einer Fläche, die in einem Gehäuse eingebaut ist, welches seinerseits in einem Medium eingetaucht ist, beschrieben, wobei das Gehäuse mit einer Einlassöffnung und einer Auslassöffnung für das Medium sowie mit zwei Jeweils unteren und oberen Wandungen versehen ist, zwischen welchen mit Hilfe einer an der genannten Fläche angelenkten Steuerwelle die genannte Fläche hin und her bewegt wird und dabei in dem Medium frei schwingend an-

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geordnet ist. k

Die Anmelderin hat jedoch festgestellt, dass diese Antriebsvorrichtung aus verschiedenen Gründen, die in der Folge angegeben sind, die erwarteten Leistungen und Vorteile nicht erzielen lässt.

Die in dem Medium hin und her bewegte Fläche stellt in der schon bekannten Antriebsvorrichtung keineisogenannte! schwebendem Flügel, d.h. ein Flügel, der in Abhängigkeit von dem Vortrieb des Schiffes sein bestmöglichstes Verhalten erreicht, dar. Diese Erscheinung ist darauf zurückzuführen, dass die Fläche nicht vollkommen frei beweglich angeordnet ist. Obwohl die Umdrehung der genannten Fläche um den Gelenkpunkt der Antriebsoder Steuerwelle unbehindert ist, verfügt eine derartige Fläche prinzipiell tatsächlich wegen der durch die genannte Welle erzwungene Stampfbewegung über keine Bewegungsfreiheit in senkrechter Richtung.

Diese Bewegung, die dem Flügel erteilt wird und, wie schon erwähnt, dessen Bewegung in senkrechter Richtung hindert, führt zu zahlreichen Nachteilen, insbesondere bezüglich des starken Trimmes des Flügels. So kann eine Verdrängungswirkung des Mediums nach vorne, d.h. entgegengesetzt zu der Vortriebsrichtung des Schiffes erscheinen, wenn der Flügel nach einer Absenkbewegung wieder aufrichtet, so dass die gezielten Leistungen nachteilig beeinflusst sind. Man hat ausserdem festgestellt, dass die Antriebsvorrichtungen, die zum Stand der Technik bekannt sind, starke Geräusche verursachen, und dass der Kontakt der schwingenden Fläche mit den Wandungen des Gehäuses so gering wie möglich gehalten werden soll.

Die vorliegende Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, die genannten Nachteile zu beheben und dafür eine verbesserte Antriebsvorrichtung zu schaffen, dessen Leistungen und Zuverlässigkeit im Vergleich zu den schon bekannten Antriebsvorrichtungen wesentlich erhöht sind.

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Zu diesem Zweck schlägt die vorliegende Erfindung eine neue Struktur für die schwingende FlSche vor, welche danach einen richtigen Schwebeflügel darstellt. Mit anderen Worte η ist der erfindungsgemässe Flügel anhand seiner Struktur in der Lage, in dem Medium in senkrechter Richtung mit dem grösstmöglichen Freiheitsgrad zu schwingen, und zwar trotz der Stampfbewegung der Steuerwelle, die, wie schon erwähnt, unentbehrlich ist.

Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Antriebsvorrichtung für Schiffe mit wenigstens einer Fläche, die in einem, von einem Medium umgebenen Gehäuse gelagert ist, wobei dieses Gehäuse eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung für das Medium, sowie zwei jeweils obere und untere Flächen, zwischen welchen die genannte Fläche hin und her bewegt wird und dabei dank einer mit ihr durch eine Gelenkverbindung verbundenen Steuerwelle jedoch frei schwingen kann, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass diese Fläche aus einem durch die genannte Welle gesteuerten und im Bereich der Auslassöffnung des Gehäuses angeordneten Hauptflügel besteht, der mit wenigstens einem Angriffsbzw. Steuerflügel, verbunden ist, welcher seinerseits im Bereich der Einlassöffnung des Gehäuses eingebaut ist, wobei zwischen dem Hauptflügel und dem genannten Steuerflügel ein freier Raum aufrechterhalten ist.

Gemäss einem anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung beträgt der HauptflUgel zwei Drittel der gesamten Länge der genannten Fläche, während der freie Raum und der Steuerflügel das letzte Drittel dieser Länge bilden, wobei der Angrifft-bzw. Anlenkpunkt der Steuerwelle im wesentlichen an dem Ende des Hauptflügels, welches im Bereich des freien Raumes liegt, vorgesehen ist.

Man wird schon verstehen, dass der erfindungsgemässe Grundbegriff darauf beruht, dass das vordere Flächendrittel im Verhältnis zu den zwei hinteren Flächendritteln dadurch auf einem Mindestwert gehalten ist, dass ein freier Raum, der die oben genannten Nachteile behebt, vorgesehen ist.

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Gemäss einem anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung ist der Angriffs- bzw. Steuerflügel mit Hilfe von Stäben, Stangen oder dergleichen, die ihn mit dem Hauptflügel verbinden, entweder fest oder drehbar eingebaut.

Ein derartiger Steuerflügel vddct vorzugsweise als Vorrichtung zur Dämpfung des Endes eines Hubes, so dass dem Hauptflügel im Profil die beste Form gegeben werden kann. Das heisst in diesem Fall, dass zwischen dem Hauptflügel und den jeweils unteren und oberen Stirnflächen des Gehäuses kein wesentlicher Kontakt besteht und dass im Gegenteil durch die gesamte Fläche des Steuerflügels eine hydraulische Dämpfung des Stosses erzielt wird. Die erfindungsgemässe Antriebsvorrichtung ist dadurch im Betrieb geräuscharm.

Gemäss noch einem anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung ist der Steuerwelle ein Gestänge zugeordnet, welches zur Steuerung des Steuerflügels in vorteilhafter Weise ein Gelenkviereck bildet, damit in jeder beliebigen Schrägstellung des Hauptflügels der Steuerflügel im Bezug auf die jeweils oberen und unteren Flächen des Gehäuses im wesentlichen gleichlaufend bleibt.

Gemäss einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung ist der Hauptflügel mit zwei übereinander angeordneten, mit Hilfe von Stangen, Stäben oder dergleichen versteiften Steuerflügeln verbunden.

Gemäss noch einem anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung weisen wenigstens die Enden der jeweiligen oberen und unteren Flächen des Gehäuses, die im Bereich der Einlassöffnung des Mediums liegen, ein abgeschrägtes Teil, dessen Profil im wesentlichen dem Profil des Steuerflügels entspricht.

Die untere Fläche bzw. Wandung des Gehäuses kann mit einem Detektor versehen werden, der im Bereich des Steuerflügels eingebaut ist.

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GemSss einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung besitzt der Steuerfltlgel im Durchschnitt die Form eines gleichscherkeligen Dreiecks, dessen Basis abgerundet ist und sich im Bereich der Oeffnung des Gehäuses befindet.

Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, in welcher anhand der beigefügten Zeichnungen verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert werden.

In den Zeichnungen zeigen:

- Figur 1 eine schematische Darstellung im Querschnitt einer erfindungsgemässen Antriebsvorrichtung;

- Figur 2 eine Draufsicht der schwingenden Fläche;

- Figur 3 eine schematische Ansicht der schwingenden Fläche bzw. des Flügels der Figur 2, wobei der genannte Flügel mit in Form eines Gelenkvierecks ausgeführten Steuermitteln versehen ist;

- Figur 4 eine der Figur 3 ähnlichen Darstellung, in welcher jedoch der Flügel in dem Gehäuse eine gewisse Neigung aufweist;

- Figur 5 im Querschnitt eine schematische Darstellung eines Gehäuses mit zwei Flügeln gemäss der Figur 2;

- Figur 6 eine schematische Ansicht eines Flügels gemäss einer anderen Ausführungsart der vorliegenden Erfindung; und

- Figur 7 im Querschnitt eine schematische Darstellung des in Figur 6 gezeigten Flügels, der in einem entsprechend ausgebildeten Gehäuse angeordnet ist.

Die in Figur 1 gezeigte Antriebsvorrichtung besteht 709885/06U

im wesentlichen aus einer Fläche 1, die innerhalb eines Gehäuses 2, der die Form eines rechtwinkligen Parallelogramms aufweist und mit zwei jeweils oberen 3 und unteren 4 Wandungen, sowie mit zwei weiten Wandungen, wie z.B. 5 versehen ist, hin und her bewegt wird. Das Gehäuse 2 ist zur Bildung von einer Mediumeinlassöffnung und einer Mediumauslassöffnung im Bereich seiner Enden 6 und 7 offen. Die Fläche 1 ist in 9 an dem Ende einer Steuerwelle 10, die wie es der doppelte Pfeil F zeigt, eine wechselweise nach oben und nach unten gerichtete Bewegung bzw. eine Stampfbewegung ausführt, angelenkt. Die Welle 10 kann z.B. in einem Lager 11, der in einer an der oberen Wandung 3 des Gehäuses 2 befestigten, z.B. geschweissten Muffe 12 eingebaut ist, gleitbar angeordnet werden.

Die Hin - und Herbewegungen der Welle 10 werden mit Hilfe einer geeigneten, nicht dargestellten Vorrichtung, wie z.B. einer Exzentervorrichtung, die mit Hilfe eines Motors in Drehung versetzt wird, wie das z.B. in dem französischen Patent Nr. 1 418 806 beschrieben ist, hervorgerufen. Es wird in diesem Zusammenhang bemerkt, dass die der Welle 10 erteilte Stampfbewegung, wie an sich bekannt, mit anderen Mitteln erzielt werden kann.

Alle diese Massnahmen, die zum derzeitigen Stand der Technik schon bekannt sind, werden in der vorliegenden Patentanmeldung nicht näher erläutert. Deshalb wird man sich in der Folge auf die besonderen, gemäss der vorliegenden Erfindung vorgesehenen Anordnungen beschränken.

Wie es insbesondere die Zeichnungen zeigen, stellt die erfindungsgemässe Fläche 1 im Sinne der Luftwesent e rminologie einen Schwebeflügel dar und besteht aus einem Hauptflügel 13, der durch die Welle 10 (Figur 1) gesteuert ist und im Bereich der Auslassöffnung 7 des Gehäuses 2 liegt, wobei dieser Hauptflügel 13 über Stäbe, Stangen oder dergleichen 14 mit einem Angriffsbzw. Steuerflügel 13, der im Bereich der Einlassöffnung 6 des Gehäuses 2 angeordnet ist, starr verbunden ist.

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Wie es insbesondere die Figur 2 zeigt, ist zwischen dem Hauptflügel 13 und dem Steuerflügel 15 ein freier Raum 16 aufrechterhalten. GemSss der vorliegenden Erfindung beträgt die Länge AB des Hauptflügels 13 zwei Drittel der gesamten Länge BC der Fläche 1, so dass zwangsweise der freie Raum 16 und der Steuerflügel 15 das übrige Drittel der genannten Länge bilden. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsart der vorliegenden Erfindung ist der Anlenkungspunkt 9 der Welle 10 an dem Ende des Hauptflügels 13, welches im Bereich des freien Raumes 16 liegt, vorgesehen, wie es insbesondere die Figur 2 ersehen lässt.

Man kann daher bemerken, dass gemäss der erfindungsgemässen Struktur der Fläche 1 die gesamte wirksame Tragfläche sich hinter dem Angriffspunkt 9 der Stampfbewegung befindet, während die durch den Steuerflügel 15 gebildete Schwebekorrekturfläche nach vorne versetzt angeordnet und von der Hauptfläche 13 getrennt ist.

Gemäss einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung ist der Steuerflügel 15 auf Stäben 14 fest eingebaut. Gemäss einer anderen Ausführungsart der Erfindung kann dieser Steuerflügel 15 auf diese Stäbe beweglich angeordnet werden, d.h., dass in diesem Fall der Steuerflügel 15 um die Drehachse X,X* in Figur 2 frei umdrehen kann.

Wie es insbesondere die Figur 3 zeigt, kann der Steuerflügel 15 gemäss einer bevorzugten Ausführungsart der vorliegenden Erfindung durch eine Anordnung 10a, die ein Gelenkviereck bildet, dessen Seiten jeweils durch den Stab 14, ein Teil der Welle 10, eine in D an der Welle 10 angelenkte Stange 17 und eine weitere, einerseits in E an der Stange 17 und andererseits an dem Steuerflügel 15 angelenkte Stange 18 gebildet sind, kinematisch gesteuert werden. Ein derartiges Gelenkviereck ist dadurch vorteilhaft, dass es den Steuerflügel 15 in jeder beliebigen Schrägstellung des Hauptflügels 13, wie es insbesondere die Figur 4 ersehen lässt, im Bezug auf die unteren 4 und oberen 3 Wandungen des Gehäuses 2 im wesentlichen gleichlaufend hält. Auf diese Weise besteht keine punktförmige Berührung des vorderen Endes der

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Fläche 1 mit der unteren oder oberen Wandung des Gehäuses am Ende der Stampfbewegung. Man kann auch sagen, dass der Stoss auf der gesamten Fläche des Steuerflügels 15» der ausserdem die genannte Wandung besonders sanft berührt, hydraulisch gedämpft wird.

Gemäss der vorliegenden Erfindung ist es auch möglich, zwei Flächen bzw. schwebende Flügel 1 in ein und demselben Gehäuse 2 vorzugsweise reihenmässig zu koppeln, wie es insbesondere die Figur 5 zeigt. In einer derartigen Anordnung sind vorzugsweise im Bereich eines jeden Steuerflügels 15 Näherungsdetektoren vorgesehen, die in den Wandungen 3 und 4 des Gehäuses 2 angeordnet sind. Wenn der Steuerflügel 15 der linken Fläche 1 sich nahe an der unteren Wandung 4 des Gehäuses befindet, bewirkt der Detektor die Stillsetzung der Stampfbewegung der Welle 10 und gleichzeitig die Auslösung der Steuerwelle der in Figur 5 rechts angeordneten Fläche 1. Die rechte Fläche verstellt sich dann in dem Gehäuse nach oben, wShrend die linke Fläche eine im wesentlichen waagerecht gerichtete Stellung annimmt,und die genannte linke Fläche wird wieder anlaufen können, sobald die rechte Fläche sich in der Nähe eines in der oberen Wandung 3 des Gehäuses 2 angeordneten Detektors wie z.B. 19 befinden wird. Die Detektoren 19 dienen zur Steuerung einer geeigneten Logik, die den gewünschten Betriebssynchronismus der zwei Flächen in dem Gehäuse ermöglicht. Man möchte bemerken, dass die in Figur 5 dargestellte Vorrichtung besonders geräuscharm arbeitet, da mit Hilfe der Detektoren 19 ausreichend grosse Bremsstrecken vorgesehen werden können, um die Geräusche, die sonst durch das Anschlagen der Flügel gegen die jeweiligen oberen und unteren Wandungen des Gehäuses hervorgerufen werden, zu verhindern.

Gemäss einer anderen Ausführungsart, die insbesondere in den Figuren 6 und 7 schematisch gezeigt ist, ist der Hauptflügel 13 mit zwei übereinander angeordneten, mit Hilfe von Stäben oder dergleichen 20 versteiften Steuerflügeln 15a, 15b starr verbunden. Stangen oder Stäbe 21 stellen die Verbindung zwischen dem Ende des Hauptflügels 13 und den Steuerflügeln 15a, 15b her, welche ihrerseits in diesem Ausführungsbeispiel fest, bzw. unbeweglich angeordnet sind und eine Art Doppeldecker bilden. Wie es

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die Figur 7 ersehen lässt, weist das Gehäuse 2 eine besondere Form auf, die der Ausbildung des in Figur 6 gezeigten Flügels angepasst ist. Die Enden der unteren 4 und oberen 3 Wandungen des Gehäuses 2, die sich im Bereich der Einlassöffnung des Mediums befinden, sind mit einer Abschrägung 22 versehen, deren Profil im wesentlichen dem Profil der Steuerflügel 15a und 15b entspricht. Auf diese Weise ist der Steuerflügel 15a oder 15b im Bezug auf die untere Fläche der genannten Wandungen immer tangential angeordnet und kann wirksamerweise die Rolle einer hydraulischen Dämpfungsvorrichtung übernehmen. Es wird ausserdem bemerkt, dass, wenn die Fläche 1, die in Figur 7 gezeigte Stellung annimmt, die Steuerflügel 15a und 15b den mit dem Pfeil A angedeuteten Wassereintrittslinien folgen und aus diesem Grund diesen Wasserlinien keinen Widerstand bzw. keine Reaktion entgegensetzen. Daraus ergibt sich, dass der in Figur 6 dargestellte Flügel mit hoher Frequenz und ohne eventuelle Beschädigung wegen eines Anschlagens gegen die Wandungen des Gehäuses arbeiten kann. Ausserdem kann der Flügel eine ziemlich stark geneigte Schrägstellung annehmen, ohne dass dabei wegen der abgeschrägten Form der Enden des Gehäuses seine richtige Arbeitsweise negativ beeinflusst wird.

In den verschiedenen dargestellten Ausführungsbeispielen weisen die Steuerflügel 15 im Querschnitt die Form eines Wassertropfens oder eines gleichschenkligen Dreiecks, dessen Basis abgerundet ist und sich im Bereich der Einlassöffnung 6 des Gehäuses 2 befindet.

Mit der vorliegenden Erfindung ist daher eine verbesserte Antriebsvorrichtung mit bemerkenswerten Leistungen und Eigenschaften, insbesondere bezüglich des geräuscharmen Betriebes, geschaffen. Die Vorteile dieser Antriebsvorrichtung sind die folgenden:

- die Stösse des Angriffsrandes des Flügels gegen die unteren und oberen Wandungen des Gehäuses sind sehr gering gehalten, wenn nicht vollkommen vermieden.

- durch die Verbesserung des Trimmes des Hauptflügels

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AX

können grössere spezifische Antriebskräfte erzielt werden; und

- eine sehr sanfte Arbeitsweise des erfindungsgemässen Flügels auch bei hoher Frequenz ist gewährleistet, da dieser Flügel einen richtigen Schwebeflügel darstellt.

Der Hauptflügel könnte mit verschiedenen Mitteln, wie z.B. mit Schaufeln oder dergleichen, versehen werden, die selbsttätig aufrechterhaltene sekundäre Schwingungen hervorrufen, die sich zu den primären, mit Hilfe der Steuerwelle erzielten Schwingungen zusetzen und das schwebende Verhalten des Flügels im Medium an sich verbessern.

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Claims

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PATENTANSPRUECHE

1y Verbesserte Antriebsvorrichtung für Schiffe mit wenigstens einer Fläche, die in einem, von einem Medium umgebenen Gehäuse gelagert ist, wobei dieses Gehäuse eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung für das Medium sowie zwei jeweils obere und untere Flächen, zwischen welchen die genannte Fläche hin und her bewegt wird und dabei dank einer mit ihr durch eine Gelenkverbindung verbundene Steuerwelle jedoch frei schwingen kann, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass diese Fläche 1 aus einem durch die genannte Welle 10 gesteuerten, im Bereich der Auslassöffnung 7 des Gehäuses 2 angeordneten Hauptflügel 13 besteht, der mit wenigstens einem Angriffs- bzw. Steuerflügel 15 verbunden ist, welcher seinerseits im Bereich der Einlassöffnung 6 des Gehäuses 2 eingebaut ist, wobei zwischen dem Hauptflügel 13 und dem Steuerflügel 15 ein freier Raum 16 aufrechterhalten ist.

P. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass der Hauptflügel 13 zwei Drittel der Länge der gesamten Fläche 1 beträgt, während der freie Raum 16 sowie der Steuerflügel 15 das letzte Drittel dieser Länge bilden, wobei der Angriffs- und Anlenkungspunkt 9 der genannten Welle 10 an dem Ende des Hauptflügels 13, welches dem freien Raum 16 zugewandt ist, liegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet , dass der Steuerflügel 15 mit Hilfe von Stäben, Stangen oder dergleichen 14, die ihn mit dem Hauptflügel 13 verbinden, starr eingebaut ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerflügel auf Stäben, Stangen oder dergleichen 14, die ihn mit dem Hauptflügel 13 verbinden, drehbar angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, P. oder 4, dadurch gekennzeichnet , dass der genannten Welle 10 ein

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ORIGINAL INSPECTED

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zur Steuerung des Steuerflügels 15 dienendes, ein Gelenkviereck bildendes Gestänge 10a zugeordnet ist, damit der Steuerflügel in ,jeder beliebigen Schrägstellung des Hauptflügels 13 im Bezug auf die oberen 4 und unteren 3 Wandungen des Gehäuses 2 im wesentlichen gle ichlaufend bleibt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , dass der Hauptflügel 13 mit zwei übereinander angeordneten, mit Stangen, Stäben oder dergleichen 20 versteiften Steuerflügeln 15a, 15b verbunden ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die Enden 22 der jeweils unteren 4 und oberen 3 Wandungen des Gehäuses 2, die der Einlassöffnung 6 des Mediums zugewandt sind, mit einem abgeschrägten Teil versehen sind, dessen Profil dem Profil des Steuerflügels 15 im wesentlichen entspricht.

8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die untere Wandung 4 des Gehäuses 2 mit einem Näherungsdetektor 19 versehen ist, der in Höhe des Steuerflügels 15 angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerflügel 15 im Querschnitt die Form eines gleichschenkligen Dreiecks aufweist, dessen Basis abgerundet ist und zu der Einlassöffnung 6 des Gehäuses 2 zugewandt ist,

10. Schiff, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einer Antriebsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgerüstet ist.

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