DE3101272A1

DE3101272A1 - Faltpropeller fuer bootsmotoren

Info

Publication number: DE3101272A1
Application number: DE19813101272
Authority: DE
Inventors: Lennart Holger Dipl.-Ing. 43033 Fjärås Brandt; Ingvar Olof 42531 Hisings Kärra Hultmark; Lars Henry 42300 Torslanda Petersson; Carl Ulf 46300 Askim Söderbaum
Original assignee: Volvo Penta AB
Current assignee: Volvo Penta AB
Priority date: 1980-01-16
Filing date: 1981-01-16
Publication date: 1981-12-24
Also published as: BR8100189A; IT8147575A0; DE3101272C2; GB2067676A; FR2473462B1; IT1170627B; CA1172521A; SE8000362L; JPH026672B2; IT8147575A1; AU6620981A; US4364711A; AU541829B2; FR2473462A1; GB2067676B; JPS56103694A

Description

DR. ING. Ε. HOFFMANN (1930-197Ä) . DIPL-ING. V/. EITLE · D R. R ER. N AT. K.HOFFMANN · DIPl.-ING. W. LEHN

DIPl.-ING. K.FOCHSIE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABEIUSTRASSE A · D-8000 MO N CH EN 81 . TELE FON (089) 9Π087 · TELEX 05-29619 (PATH E)

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AB VOLVO Penta
Göteborg / Schweden

Faltpropeller für Bootsmotoren

Die Erfindung bezieht sich auf einen Faltpropeller für Bootsmotoren mit einer Nabe zur Anbringung einer Propellerwelle und zumindest zwei von der Nabe gehaltenen Propellerflügeln, die drehbar in der Nabe so befestigt sind, daß sie zwischen einer aufgefalteten Betriebslage und einer zusammengefalteten Lage bewegbar sind, in der die Flügel nach hinten in Richtung der Welle verlaufen.

Propeller dieser Art werden bevorzugt in Segelbooten verwendet, um während des Segeins den Wasserwiderstand zu reduzieren. Wenn die Propellerwelle sich während des Segeins nicht dreht, werden die Flügel des Propellers aufeinander zu zusammengefaltet, was durch den Wasserdruck erfolgt. Dadurch bildet sich eine spulenförmige Verlängerung der Propellernabe.

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Wenn der Motor gestartet und die Propellerwelle angetrieben wird, wirken sich die Zentrifugalkräfte dahingehend aus, daß die Flügel in den aufgefalteten Betriebszustand gelangen.

Flügel von bekannten Propellern dieser Art sind mit ihren Achsen so festgelegt, daß diese senkrecht zur Drehachse der Nabe verlaufen, so daß das Auffalten bzw. Entfalten dadurch erfolgt, daß die Flügel in einer Ebene um einen Winkel von 90° schwingen.

Diese Art von Propellern erfordert schwere Flügel, welche sperrig sind und einen schlechteren Propellerwirkungsgrad haben. Außerdem treten beim Auseinanderfalten für den Vorwärtsantrieb erhebliche Schlagkräfte auf. Ein weiterer wesentlicher Nachteil besteht darin, daß der Wirkungsgrad bei Rückwärtsfahrt wesentlich geringer ist als bei Vorwärtsfahrt, da die Strömungskraft bei Rückwärtsfahrt hinsichtlich eines Zusammenfaltens der Flügel wirkt. Infolge der Dicke der Flügel haben sie eine stark konvexe Saugseite.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Propeller der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die vorgenannten Nachteile vermieden werden und bei dem die Flügel dünn und leicht ausgebildet sind (dadurch erzielt man einen hohen Wirkungsgrad).

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Befestigungsachsen der Flügel in einem solchen Relativwinkel zur Drehachse der Nabe angeordnet sind, daß die Flügel zwischen dem zusammengefalteten und dem auseinandergefalteten Zustand durch eine Drehung um die jeweilige Befestigungsachse der Flügel bewegbar sind, und zwar im wesentlichen durch eine halbe Umdrehung.

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Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß die auf einen Propellerflügel wirkende Strömungskraft nahezu senkrecht zu einem Abschnitt der Flügeloberfläche wirkt, und zwar unabhängig von den Betriebszuständen. Beim Propeller entsprechend der Erfindung bewegen sich die Flügel beim Auseinanderfalten auf einem Kreisweg, was bedeutet, daß die Flügel sich auf einem Weg bewegen, welcher stets fast senkrecht zur Strömungskraft liegt, welche auf die Flügel wirkt. Da im Prinzip keine Arbeit erforderlich ist, um eine Bewegung senkrecht zu einer wirkenden Kraft durchzuführen, wird eine Arbeit erforderlich, um eine Bewegung in der Wirkungslinie der Kraft durchzuführen. Dies bedeutet, daß die Flügel des Propellers entsprechend der Erfindung theoretisch ohne Arbeit auseinandergefaltet werden können.

Durch die erfindungsgemäße Lösung können nicht nur leichte und dünne Flügel gebaut werden, sondern es wird auch geringes Trägheitsmoment um die Drehachse (daraus resultiert ein geringes Eingriffsdrehmoment) und geringe Druckimpulse im Wasser erzielt.

Um bei allen Betriebsbedingungen ein Auseinanderfalten sicherzustellen, ist entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform eines Propellers entsprechend der Erfindung die Nabe mit Mitteln versehen, die eine begrenzte Drehung der Nabe relativ zur Propellerwelle erlauben. Weiterhin sind Transmissionsmittel vorgesehen, welche aufgrund der Relativbewegung das Drehmoment auf die Propellerflügel überträgt, um diese zwischen dem zusammengefalteten und dem auseinandergefalteten Zustand zu drehen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigt:

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Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Propellernabe mit einem gefalteten Zustand dargestellten Flügel,

Fig. 2 eine Ansicht entsprechend Fig. 1 mit in Betriebsstellung befindlichem Flügel,

Fig. 3a, 3b und 4a, 4b schematische Seitenansichten bzw. Stirnansichten verschiedener Ausführungsformen von Propellern gemäß der Erfindung,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch einen Propeller mit der Darstellung des Transmissionsmechanismus und

Fig. 6 eine schematische Ansicht eines modifizierten Transmissionsmechanismus .

Figuren 1 und 2 zeigen einen Propeller entsprechend der Erfindung, welcher eine Nabe 1 umfaßt. In der Nabe 1 sind zwei, drei oder vier Flügel 2 drehbar befestigt. Zur vereinfachten Darstellung ist nur ein Flügel in den Figuren dargestellt. Beim dargestellten Beispiel liegt die Befestigungsachse 3 des Flügels 2 in einem Winkel von ungefähr 45° zur Drehachse der Nabe 1 und in einem Winkel von ungefähr 135° zur Längsachse des Flügels, so daß der Flügel in der in Fig. 1 dargestellten Lage parallel zur Achse 4 liegt. Wenn der Flügel um eine halbe Umdrehung aus dieser Lage verdreht wird, wird der Flügel in die in Fig. 2 dargestellte Lage verschwenkt, in der der Flügel mit der Drehachse 4 einen Winkel von 90° bildet. Wie dies in Fig. 2 angezeigt ist, bewegt sich der Flügel auf einem Kreisweg, wobei die Bewegung immer nahezu senkrecht zur durch den Pfeil 5 angezeigten Strömungskraft liegt. Bei dem Propeller entsprechend der Erfindung können die Flügel 2 prinzipiell unterschiedliche Lagen einnehmen, wie dies in Fig. 3a, 3b und 4a, 4b dargestellt ist. Beim in Fig. 3a, 3b

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dargestellten Beispiel sind die Befestigungsachsen 3 der Flügel 2 entsprechend dem Beispiel in Figur 1 und 2 nach hinten um 45° geneigt. Daraus resultiert, daß die Saugseiten der Flügel 2 im Faltzustand aufeinander zu gerichtet sind. Fig; 4a, 4b zeigen eine Ausführungsform, bei der die beiden Lagerachsen 3 der Flügel nach vorne um 45° geneigt sind. Daraus resultiert ein Gegenüberliegen der Druckseiten der Flügel. Beim erstgenannten Beispiel können die Flügelachsen in derselben oder in verschiedenen Ebenen liegen und der Propeller kann mit höchstens vier Flügeln versehen werden, die um 360° drehbar sind. Beim zweiten Beispiel befinden sich die Flügelachsen 3 in unterschiedlichen Ebenen (siehe Fig. 4b) , so daß der Propeller mit höchstens drei Flügeln versehen sein kann, die um 180° drehbar sind.

Figur 5 zeigt einen Längsschnitt durch einen Propeller entsprechend der Erfindung im Zusammenhang mit einer praktischen Ausführungsform. Die Nabe 1 umfaßt einen"Nabenabschnitt 10, welcher drehbar auf einer Propellerwelle 11 drehbar befestigt ist. Dieser Nabenabschnitt 10 wird jedoch durch einen Stift 12 an der Vorwärtsbewegung auf der Propellerwelle gehindert. Ein zweiter Nabenabschnitt 13, welcher die beiden Propellerflügel 2 trägt, ist an dem ersten Nabenabschnitt 10 befestigt. Die Nabenabschnitte bilden einen Hohlraum 15, in dem sich ein Transmissionsgetriebe befindet. Dieses Transmissionsgetriebe umfaßt ein Zahnrad 16, welches an der Propellerwelle 11 befestigt ist. Weiterhin umfaßt das Transmissionsgetriebe zwei Zahnräder 17, 18, die mit dem Zahnrad 16 im Eingriff stehen und welche an Flügelwellen 19, 20 befestigt sind. Diese Flügelwellen sind frei drehbar im Nabenabschnitt 13 und jeweils an einem individuellen Flügel 2 befestigt. Das Zahnrad 16 ist mit einem Stift 21 versehen, welcher in eine Kreisnut 22 des Nabenabschnittes 10 eingreift. Aus der Figur ist ersichtlich, daß die Zahnräder 17, 18 unterschiedlich groß sind und in radialer Richtung der Propellerwelle an unterschiedlichen

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Stellen (verschiedene Radien) in das Zahnrad 16 eingreifen. Dies ermöglicht ein höheres übersetzungsverhältnis und die Geometrie vereinfacht das Fräsen der Zähne des Zahnrades 16, welche leicht konisch sind.

Beim dargestellten Beispiel sind die Drehachsen 3 der Flügel um 45° nach hinten zur Drehachse 4 der Nabe geneigt und die Flügel 2 liegen parallel zur Achse 4, wenn sie sich im Faltzustand befinden. Das übersetzungsverhältnis zwischen dem Zahnrad 16 und den Zahnrädern 17, 18 beträgt 0,75:1 und die Kreisnut 22 verläuft über 270°. Wenn die Flügel aufeinander zu gerichtet werden, befindet sich der Stift 21 auf halbem Wege zwischen den Enden der Nut 22, so daß eine Drehung des Zahnrades 16 um 135° in beiden Richtungen relativ zum Nabenabschnitt 10 möglich ist. Mit dem Übersetzungsverhältnis von 0,75:1 resultiert aus dieser Drehung eine Drehung der Flügelwellen 19, 20 um 180° in jeweils eine der genannten Richtungen, wodurch ein Aufstellen der Flügel in die Betriebsstellung erfolgt, d.h. in eine Stellung senkrecht zur Drehachse der Nabe. Unabhängig davon, ob die Propellerwelle vorwärts oder rückwärts getrieben wird, resultiert das Reaktionsdrehmoment in ein Zusammenfalten der Flügel.

Anstelle der dargestellten Ausfuhrungsform kann der Propeller mit einstellbaren Anschlägen (nicht dargestellt) für den Stift 21 versehen sein, so daß der Drehwinkel der Flügelwelien verändert werden kann, um so den Verstellhub zu ändern.

Figur 6 zeigt schematisch eine andere Ausführungsform eines Transmissionsmechanismus zum Übertragen der Relativdrehung zwischen der Propellerwelle und der Nabe für die Drehung der Propellerflügel. In der Darstellung bezeichnet das Bezugszeichen 3 0 eine Mutter, welche an der Propellerwelle (nicht dargestellt) befestigt ist. Die Mutter 30 steht mit einer Schraube 31 im Eingriff, deren Verlängerung eine Zahnstange bildet. Eine Propellerflügelwelle 33 ist mit einem Zahnrad

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verbunden, welches mit dem Gewinde der Zahnstange 32 im Eingriff steht. Die Zahnstange ist nicht drehbar, jedoch axial verschiebbar in einer nicht dargestellten Propellernabe befestigt, die, wie beim vorherigen Beispiel, relativ zur Propellerwelle 'begrenzt drehbar ist. Wenn die Welle relativ zur Nabe gedreht wird, versetzt das Zusammenwirken von Mutter 30 und Schraube 31 die Zahnstange 32 in axialer Richtung, so daß das Zahnrad 34 und somit die Flügelwelle 33 gedreht wird.

Die Erfindung ist natürlich nicht auf die vorgenannten Ausführungsformen beschränkt. Der Winkel zwischen den Drehachsen der Propellerflügel und der Drehachse der Nabe kann innerhalb eines Bereichs von ungefähr 35° bis 50° verändert werden. Weiterhin können die Propellerflügel im Faltzustand bis zu 15° zur Drehachse der Nabe geneigt sein. Die Transmission zwischen der Propellerwelle und den Flügeln kann Verbindungsarme, Nockeneinrichtungen und dgl. umfassen. Es ist von Bedeutung, daß die Reibung niedrig gehalten wird, da das Reaktionsdrehmoment im Faltzustand der Flügel relativ klein ist.

Bei einer modifizierten Ausführungsform der Transmission in Figur 5 kann das an der Propellerwelle befestigte Zahnrad nur in eines der Flügelwellenzahnräder eingreifen, wobei dieses Zahnrad wiederum in das andere Flügelwellenzahnrad eingreift.

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Claims

HOFFMANN · JSITL.TS & 1>Λ RTNER 3101272

1^:ΛΊ ENTaNVAXVW

DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) - Dl PU-I N G. W. EITLE · D R.RER. NAT. K.H OFFMAN N . D I PL.-I NG. W. LEHN

DIPl.-ING. K.FOCHSLE ■ DR. RcR. NAT. B. HANSEN ARABELlASTRASSEi · D-8000 MO N CH EN 81 - TELE FON (08?) 911087 · TELEX 05-2ίί1? (PATH E)

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AB VOLVO Penta
Göteborg /Schweden

Faltpropeller für Bootsmotoren

Patentansprüche

1-. Faltpropeller für Bootsmotoren mit einer Nabe zur Anbringung einer Propellerwelle und zumindest zwei von der Nabe gehaltenen Propellerflügeln, die drehbar in der Nabe so befestigt sind, daß sie zwischen einer aufgefalteten Betriebslage und einer zusammengefalteten Lage bewegbar sind, in der die Flügel nach hinten in Richtung der Welle verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsachsen (3) der Flügel (2) in einem solchen Winkel relativ zur Drehachse (4) der Nabe (1) angeordnet sind, daß die Flügel durch Drehung um die jeweilige Befestxgungsachse zumindest um im wesentlichen eine halbe Umdrehung zwischen dem zusammengefalteten Zustand und dem aufgefalteten Betriebszustand bewegbar sind.

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2. Propeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Befestigungsachsen (3) relativ zu den Flügeln so orientiert sind, daß die Saugseiten der Propellerflügel (2) im zusammengefalteten Zustand aufeinander zu gerichtet sind.
3. Propeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsachsen relativ zu den Flügeln so orientiert sind, daß die Druckseiten der Propellerblätter (2) im zusammengefalteten Zustand aufeinander zu gerichtet sind.
4- Propeller nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der Befestigungsachsen (3) zur Drehachse (4) der Nabe ungefähr 35° bis 50° beträgt.
5- Propeller nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß der Winkel (3) der Befestigungsachsen zur Drehachse (4) der Nabe ungefähr 45° beträgt und daß die Längsachsen der Flügel im zusammengefalteten Zustand der Flügel im wesentlichen parallel zur Drehachse (4) der Nabe liegen.
6. Propeller nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Nabe (1) mit einer Einrichtung {21, 22) versehen ist, durch die eine begrenzte Drehung der Nabe relativ zur Propellerwelle (11) möglich ist und daß eine Transmissionseinrichtung (16, 17, 18; 30, 31, 32, 34) angeordnet ist, aufgrund deren Relativbewegung ein Drehmoment auf die Propellerflügel (2) übertragbar ist, um diese zwischen dem zusammengefalteten und dem aufgefalteten Zustand zu drehen.

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7. Propeller nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Flügel

(2) in der Nabe (10, 13) um einen Winkel von 360° drehbar sind, daß die Einrichtung (21, 22) so ausgeführt ist, daß sie die Drehung der Nabe relativ zur Propellerwelle (11) auf einen Winkel von 270° begrenzt und daß das Übersetzungsverhältnis der Transmissionseinrichtung (16, 17, 18) ungefähr 0,75:1 beträgt.
8. Propeller nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Propellerflügel (2) geneigte Wellen (19, 20) aufweisen, welche Zahnräder (17, 18) tragen, wobei zumindest eines dieser Zahnräder mit einem Zahnrad (16) kämmt, welches drehfest mit der Propellerwelle (11) verbunden ist, und wobei das verbleibende Zahnrad entweder mit dem erstgenannten Zahnrad oder dem an der Propellerwelle befestigten Zahnrad kämmt.
9. Propeller nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichn e't , daß die Zahnräder (17, 18) der Flügelwellen (19, 20) unterschiedliche Radien haben und an verschiedenen Radialstellungen in das Propellerwellenzahnrad (16) eingreifen.
10. Propeller nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die geneigten Wellen (33) der Propellerflügel Zahnräder (34) tragen, die mit einer Zahnstange (32) kämmen, die verschiebbar in der Nabe angeordnet ist, und daß die Zahnstange einen Gewindeabschnitt (31) aufweist, welcher mit einer Mutter (30) in Eingriff steht, welche drehfest mit der Propellerwelle verbunden ist.

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