DE3305278A1

DE3305278A1 - Schiffsantriebsvorrichtung

Info

Publication number: DE3305278A1
Application number: DE19833305278
Authority: DE
Inventors: Philip J. 60085 Waukegan Ill. Mc Gowan
Original assignee: Outboard Marine Corp
Current assignee: Outboard Marine Corp
Priority date: 1982-03-24
Filing date: 1983-02-16
Publication date: 1983-09-29
Also published as: AU1140083A; FR2523921B1; JPS58167295A; IT1170321B; FR2523921A1; GB2116926A; SE8300769D0; GB2116926B; SE8300769L; GB8304275D0; AU561897B2; IT8347873A0; CA1199530A

Description

Schiffsantriebsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Schiffsantriebsvorrichtung, z.B. in Gestalt eines Aussenbordmotors oder einer Sternantriebseinheit, und insbesondere eine Schiffsantriebsvorrichtung mit einem durch die Nabe erfolgenden Abgasausstoss und einer Einrichtung zur Erhöhung des Propellerschubes. Ferner betrifft die Erfindung eine Schiffsantriebsvorrichtung mit einer Einrichtung zur Steuerung des hydrodynamischen Stalls.

Aussenbordmotore und Sternantriebseinheiten können ein sog. Nabenabgasausstossystem mit einer Motorabgaspassage aufweisen, die sich durch das Antriebswellengehäuse das Getriebegehäuse erstreckt, wobei in der Propellernabe eine ringförmige Passage vorgesehen ist. Mittel zur Vergrösserung des von den Propellern solcher Schiffsantriegsvorrichtungen abgegebenen Schubes stellen ein Ziel dar, auf das fortlaufend hingearbeitet wird.

Bei höheren Geschwindigkeiten kann Kavitation und ein Abriss der Strömung längs der äusseren Oberfläche des Getriebegehäuses auftreten, was dazu führt, dass Luft zur Unterdruckseite des Propellers gelangt. Wenn grosse Mengen an Luft vorliegen, kann plötzlicher Schubverlust sowie plötzlicher Verlust des Lasttragvermögens des Propellers auftreten/ das heisst, es entsteht ein Zustand, der gewöhnlich als hydrodynamischer Stall bezeichnet wird.

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Zum Stand der Technik wird auf folgende US-Patentschriften verwiesen:

2 111 325 3 467 051

2 564 903 3 492 966

2 791 196 3 799 103

3 310 021 4 295 835.

Die erfindungsgemasse Schiffsantriebsvorrichtung zeichnet sich aus durch eine untere Einheit mit einer Abgaspassage oder -leitung, die an einer Auslassöffnung endet/ eine drehbare Propellerwelle, die sich durch die Auslassöffnung erstreckt, einen an der Propellerwelle zur gemeinsamen Drehung mit dieser befestigten Propeller mit einer Nabe, die eine im wesentlichen kreisförmige äussere Oberfläche und eine Abgaspassage hat, durch die die Abgase nach hinten in das Wasser ausgestossen werden, und ein drehbar die Propellerwelle haltendes Getriebegehäuse. Das Getriebegehäuse umfasst ein vorderes Ende/ das eine konische Nase hat, und ein hinteres Ende/ das an einer im wesentlichen vertikalen hinteren Kante endet, die vor der Propellernabe liegt. Der Aussendurchmesser des hinteren Endabschnittes des Getriebegehäuses ist wesentlich grosser als der Aussendurchmesser der Propellernabe, so dass zwischen diesen Teilen ein scharfer Absatz entsteht, und ferner erweitert sich die äussere Oberfläche des Getriebegehäuses im wesentlichen kontinuierlich radial nach aussen von der Nase zur hinteren Kante.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung erstreckt sich die konische Nase des Getriebegehäuses um eine gewisse Wegstrecke nach vorne über die vordere Kante des Antriebwellengehäuses hinaus, wodurch die äussere Oberfläche des Getriebegehäuses eine spitzere Gestalt erhält. Dies verringert das Auftreten von Kavitation und eines

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Strömungsabrisses längs der äusseren Oberfläche des Getriebegehäuses bei höheren Geschwindigkeiten.

Ein mit der Erfindung erzielter Vorteil liegt darin, dass eine Schiffsantriebsvorrichtung mit einem Nabenabgassystem vorliegt, das eine einfache Einrichtung zur Vergrösserung des Propellerschubes aufweist. Ein weiterer Vorteil bei der Schiffsantriebsvorrichtung der genannten Art ist das Vorsehen einer einfachen Einrichtung zur Beeinflussung des hydrodynamischen Stalls. Das Getriebegehäuse der erfindungsgemässen Schiffsantriebsvorrichtung hat eine äussere Oberfläche, die eine solche Konfiguration hat, dass in Nähe des Propellers Druckverhältnisse geschaffen werden, die für einen erhöhten Propellerschub günstig sind. Des weiteren ist das Getriebegehäuse so gestaltet, dass das Auftreten von Kavitation und eines Strömungsabrisses längs der äusseren Oberfläche bei höheren Geschwindigkeiten herabgesetzt werden.

Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine fragmentarische teilweise weggebrochene und teilweise geschnittene Ansicht der

unteren Einheit einer erfindungsgemäss aufgebauten Schiffsantriebsvorrichtung, und

Fig. 2 eine fragmentarische Ansicht der unteren Einheit von einer Schiffsantriebsvorrichtung

mit einem Getriebegehäuse anderer Bauart.

Fig. 1 zeigt fragmentarisch eine Schiffsantriebsvorrichtung 10, bei der es sich entweder um eine Stcrnantriobseinheit oder einen Au.ssenbordmotor handeln kann, und die

cine Antrieb«- odor unLore Einheit 12 mit einem Antriebswellengohäuso 14 und einem Getriebegehäuse 16 umfasst. Day Getriebegehäuse 16 ist normalerweise im Wasser eingetaucht. Das Antriebsweilongohäuso 14 hat eine vordere Kante 17. Das; Getriebegehäuse 16 hat ein vorderes Ende in Gestalt einer sich verjüngenden Nase 18, eine Stromlinien- oder torpedoförmige äussere Oberfläche 19 und einen achterseitigen oder hinteren Endabschnitt 20 mit einem im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt. 10

In dem Getriebegehäuse 16 ist drehbar eine Propellerwelle

22 gehalten, die hinter dem Gehäuse 16 einen Propeller

23 trägt. Durch das Antriobswellengehäuse 14 erstreckt sich quer zur Propellerwelle 22 die drehbar gehaltene Antriebswelle 24, die an ihrem oberen Ende in Verbindung mit einom nicht gezeigten Verbrennungsmotor und am unteren Ende in Antriebsverbindung mLt dor Propellerwelle 22 über eine herkömmliche Umkehrkupplung oder Kraftübertragung 26 steht. Von dem Getriebegehäuse 16 erstreckt sich nach unten eine vertikale Finne oder ein Schwert 28.

Durch das Gehäuse 14 erstreckt sich eine Abgasleitung 30, die an einer Abgasauslassöffnung 32 am hinteren Ende 20 des Getriebegehäuses 16 endet.

Die Propellerwelle 22 umfasst einen achternseitigen oder hinteren Abschnitt 36, der sich vom Getriebegehäuse 16 nach hinten erstreckt, und einen vorderen. Abschnitt 38, der sich durch die Auslassöffnung 32 erstreckt und drehbar in dem Getriebegehäuse 1G durch einen in geeigneter W(USU an der Innenwand dos; Gftriobegehäuses 16 befestigten Lagerhalter 40 gehalten ist. Der Lagerhalter 40 umfasst ein 'zentrales nabenförmigos Teil 4 2, das ein Rollenlager 44 trägt, und eine Schiuionnit.teldichtung 46. Der Lagerhalter 40 umfasst fc!rner eine ring lTörmige äussere Hülse 48,

die mit dor Innenwand den Getriobegohäuscs 16 in Berührung steht, und eine Vielzahl von umfänglich voneinander i.n Abstand liegenden riidi.nl sich erstreckenden Speichen oder Rippen 50, die den NabcnLoil 42 mit der Hülse 48 verbinden. Die zwischen den Rippen T>0 verbleibenden Öffnungen 52 sind Teil der Motorabgaslcitung 30.

Der Propeller 23 hat eine hohle Nabe 54 mit einer im wesentlichen kreisförmigen äussoron Oberfläche 55.

Die Nabe 54 trägt eine Reihe von Schaxifeln 56. Der Propeller 23 umfasst ferner eine innere Hülse 58, die mit der Nabe 54 durch eine Vielzahl von umfänglich beabstandeten radial sich erstreckenden Rippen 60 verbunden ist. Die Hülse 58 ist an dem hinteren Abschnitt 36 der Propellerwelle 20 z.B. durch eine Keilverzahnung 62 befestigt und dreht sich zusammen mit der Propellerwelle 20. Die Öffnungen 64 zwischen den Rippen 60 zusammen mit dem Inneren der Nabe 54 bilden eine axial sich erstreckende Abgasleitung oder Abgaspassage 66, die sich durch die Nabe 54 erstreckt. Die Passage 66 hat einen Einlass, der in Verbindung mit der Auslassöffnung 3 2 steht,und einen Auslass rückwärtig der Propellerschaufeln 56, durch den die Abgase in das Wasser ausgestossen werden. Eine derartige Motorabgasanordnung wird gewöhnlich als Nabenabgassystem bezeichnet.

Der durch den Propeller 23 entwickelte Vorwärtsschub wird dadurch vergrössert, dass der Aussendurchmesser des kreisförmigen hinteren Endabschnittes 20 des Getriebegehäuses 16 so ausgelegt ist, dass er wesentlich grosser als der äusscre Durchmesser der Propcl lernabe 54 ist, weiter dadurch, dass die hintere Kante 21 des Getriebegehäuses 16 im wesentlichen vertikal xu liegen kommt, so dass ein scharfer Absatz vom hinteren Kndnbsrhnitt 20 des Getriebegehäuse;; 16 zur Propol 1 onialic ^Γ>Ί vorliegt,

— Gt —

und ferner dadurch, dass die äusuere Oberfläche 19 des Getr.iebcgchäuyes 16 eine solche Konfiguration hat,
dass sie sich im wesentlichen kontinuierlich radial
nach aussen von der Nase 18 zur hinteren Kante 21
erweitert. Diese besondere Anordnung schafft Druckverhältnisse in Nähe der Propellerschaufeln 56, die für
die Vorstärkung des Kraftübertragungsverhaltens des
Propellers 23 günstig sind.

Bei der in Fig. 2 gezeigten anderen Konstruktion erstreckt sich die konische Nase 70 des Getriebegehäuses
72 um eine gewisse Wegstrecke nach vorne über die vordere Kante 17 des Antriobswellengohäuses 14 hinaus, wodurch die äusserc Oberfläche 74 des Getriebegehäuses 7 2 eine spitzere Form bekommt. Wie bei der in Fig, 1 gezeigten Ausführungsform ist der Aussendurchmesser des kreisförmigen hinteren Endabschnittes 76 des Getriebegehäuses 72 wesentlieh grosser als der Aussendurchmesser der Propellernabe 54, liegt die hintere Kante 78 des Getriebegehäuses 72 im wesentlichen vertikal, um einen scharfen Absatz von dem hinteren Ende 76 des Getriebegehäuses 72 zur Propellernabe 54 zu erhalten, und erweitert sich die äussere Oberfläche 74 des Getriebegehäuses 72 im wesentlichen kontinuierlich radial nach aussen von der Nase 70 zur hinteren Kante 78. Diese Anordnung verringert ,zusätzlich zur Erhöhung des Propeller Schubes, die Neigung zu Kavitation und eines Strömungsa risse« längs der äusseren Oberfläche 74 des Getriebegehäuses 72 bei. höheren Geschwindigkeiten, wodurch die Menge an in Nähe der Unterdruckseitc der Propellerschaufeln 56

befindlicher Luft minimiert wird. Diese Luft kann einen hydrodynamischen Stall bewirken.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Schiffsantriebsvorrichtung, gekennzeichnet durch eine untere Einheit (12) mit einer Abgasleitung (30), die an einer Auslassöffnung (32) endet, eine drehbare Propellerwelle (22), die sich durch die Auslassöffnung (32) erstreckt, einen Propeller (23), der normalerweise im Wasser eingetaucht und an der Propellerwelle zur gemeinsamen Drehung mit dieser befestigt ist, wobei der Propeller eine Nabe (54), die eine im wesentlichen kreisförmige äussere Oberfläche und eine Abgaspassage (66) aufweist, die einlasseitig in Verbindung mit der Auslassöffnung und auslasseitig in Verbindung mit dem Wasser steht, und ein Getriebegehäuse (16,72),das drehbar die Propellerwelle hält,wobei

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das Getriebegehäuse aufweist; ein vorderes Ende, das eine sich verjüngende Nase (18, 70) hat, ein hinteres Ende (20, 76), das einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt mit einem Aussendurchmesser hat, der wesentlieh grosser als der Aussendurchmesser der Prppellernabe (54) ist und das an einer im wesentlichen vertikalen hinteren Kante (21, 78) endet, die vor der Propellernabe liegt, und eine äussere Oberfläche (19, 74), die im wesentlichen kontinuierlich radial nach aussen von der Nase zur hinteren Kante sich erweitert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die untere Einheit (12) ein Antriebswellengehäuse (14) mit einer vorderen Kante (17) aufweist, und dass die Nase (70) des Getriebegehäuses (72) sich nach vorne über die vordere Kante (17) des Antriebswellengehäuses hinauserstreckt.