DE33297C - Schiffsschraube mit verstellbaren Flügeln - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Beim Entwerfen von Schiffsschrauben wird gewöhnlich vorausgesetzt, dafs die Schraube bei ihrer Arbeit in stilles, ruhiges Wasser eintritt. Dementsprechend berechnet man den Neigungswinkel für die Flügel der Schraube je nach der erforderlichen Geschwindigkeit des Schiffes und der Tourenzahl der Maschine. In Wirklichkeit aber bleibt bei der Bewegung des Schiffes das Wasser, in welches die sich drehende Schraube eintritt, niemals ruhig, und abgesehen davon, dafs es später durch die Schraube aufgewühlt wird, erhält das Wasser unmittelbar hinter dem Schiffe, noch ehe die Schraube in dasselbe eintritt, eine gewisse Geschwindigkeit in der Richtung der Bewegung des Schiffes (eine so zu sagen »begleitende Strömung«), deren Gröfse an verschiedenen Stellen der Strömung nicht gleich ist, denn sie ist am gröfsten an der Oberfläche des Wassers, in der Mitte der Strömung, und nimmt allmälig nach beiden Seiten und nach unten zu ab. Demgemäfs müfsten, um eine richtige Wirkung der Schiffsschraube zu erzielen, die Flügel derselben derart construirt sein, dafs dieselben in verschiedenen Momenten der Umdrehung der Schraube verschiedene Neigungswinkel darstellen, was aber bei unbeweglicher. Befestigung der Schraube auf ihrer Welle offenbar unmöglich ist. Daher begnügt man sich in der Praxis damit, dafs man den Schraubenflügeln eine gewisse mittlere Neigung giebt.

Diese mittlere Neigung der Schraubenflügel hat nicht allein einen Verlust an Arbeitskraft zur Folge, sondern es erleiden auch dabei die Schraube und der Rumpf des Schiffes in verschiedenen Momenten der Umdrehung der Schraube sehr heftige und unregelmäfsige Druckeinwirkungen, deren resultirende Kraft mit der Achse der Triebwelle nicht zusammenfällt und die von Stöfsen begleitet sind, welche die Tendenz haben, die Welle in ihren Lagern zu erschüttern und äufserst verderblich auf sämmtliche Verbindungen des Schiffskörpers einzuwirken. Der Einwirkung der begleitenden Strömung gesellen sich noch die Veränderungen in der Geschwindigkeit und Richtung der relativen Bewegung des die Schraube umgebenden Wassers hinzu, welche beim Schlingern und Stampfen des Schiffes entstehen. Diese Veränderungen rufen ebenfalls bei unbeweglicher Befestigung der Schraube auf ihrer Welle und constanter Neigung der Schraubenflügel Erschütterungen und Stöfse hervor und beeinträchtigen die Wirkung der Schraube.

Erfinder hat gefunden, dafs alle diese Uebelstände nur in dem Falle beseitigt werden können, wenn der Neigungswinkel der Schiffsschraubenflügel sich automatisch verändern kann, entsprechend den Veränderungen in der relativen Geschwindigkeit und Richtung der Bewegung des Wassers, in welcher die Schraube arbeitet.

Vorerwähnter Zweck läfst sich auf zweierlei Weise erreichen, nämlich 1. durch Construction von dem Druck nachgebenden (elastischen), federnden Flügeln, und 2. durch eine solche Verbindung der Schraube mit der Triebwelle, welche ein Oscilliren (Schwingen) der Schraube

in verticaler Richtung zu ihrer Drehungsebene, folglich auch Veränderungen im Neigungswinkel ihrer Flügel gestattet.

Das zweite, bei weitem praktischere Mittel besteht in folgendem:

Auf beiliegender Zeichnung zeigt Fig. ι einen Längenschnitt und Fig. 2 einen Querschnitt der Muffe oder Nabe der Schiffsschraube und die Art und Weise ihrer Befestigung auf der Triebwelle; Fig. 3 ist eine Endansicht dieser Muffe, Fig. 4 ein Längenschnitt der Muffe in ihrer äufsersten geneigten Stellung zur Achse; Fig. 5 und 6 sind ein Längen- und ein Querschnitt der Muffe in geschlossener (unbeweglicher) Stellung auf der Achse, wie weiter beschrieben.

A ist die Triebwelle, welche an der Befestigungsstelle der Schraubenmuffe mit einem Schraubengewinde α versehen ist, auf welches ein kugelförmiger Wulst B geschraubt wird. Selbstverständlich kann dieser Wulst mit der Welle A auch aus einem Stück geschmiedet oder in anderer Weise fest' mit ihr verbunden sein. Der Wulst B ist mit zwei Zapfen b b versehen, Fig. 2, aufweiche die Muffen (Lager) b¹ b¹ von quadratischer oder rechtwinkliger Gestalt fest (mit schwacher Reibung) aufgesetzt werden.

Die Muffen b^l sind zu den Wandungen des Ausschnittes F passend angeschliffen, und indem sie sich gegen die Vorsprünge G, Fig. 2, stemmen, versetzen sie die Schraube bei Umdrehung der Welle A in eine rotirende Bewegung.

Die Flügel der Schraube (in Fig. 2, 3, 5 und 6 ist nur die Basis der Flügel sichtbar) bilden ein Ganzes mit der Muffe C, d. h. sie sind entweder mit derselben in einem Stück gegossen oder solide auf der Nabe oder Muffe C befestigt, welche auf den kugelförmigen Wulst B aufgesteckt ist, auf dem sie durch den mit einer entsprechenden konisch-sphärischen Oeffnung zum Durchgange der Welle A versehenen Deckel C¹ festgehalten wird.

Das äufsere Ende der Muffe C wird durch eine kugelförmige oder cylindrische Oberfläche begrenzt, die mit der Oberfläche des kugelförmigen Wulstes -B concentrisch ist. Im Körper der Muffe befindet sich ein Ausschnitt D, der in der Endansicht, Fig. 3, eine rechtwinklige Form hat und dessen Seitenwandungen gegen das Innere der Muffe schräg zulaufen, Fig. 1 und 4. In diesem Ausschnitt befindet sich das Ende der Welle A, wobei zu deren besserer Führung im Ausschnitte das Lager E dient, welches mit Rändern versehen ist und dicht in dem Ausschnitt D gleitet. Das Lager E wird auf der Welle durch die Muttern e festgehalten.

Es ist zu bemerken, dafs die Flügel der Schraube nicht in einer Ebene mit den Zapfen b b liegen, sondern ein wenig nach hinten geneigt sind, wie in Fig. 7 gezeigt, d. h. so, dafs die resultirenden Kräfte des durch das Wasser auf die Schraubenflügel ausgeübten Druckes nicht durch die Fortsetzung der Achsen der Zapfen b b gehen, da nur unter dieser Bedingung ein Drehungsmöment erhalten werden kann, d. h. die vorerwähnten resultirenden Kräfte des Druckes die Schraube nöthigen, sich auf dem Zapfen zu drehen und den Neigungswinkel der Flügel entsprechend zu verändern. Es ist leicht einzusehen, dafs, wenn man die Flügel nicht nach hinten, sondern zur Seite von der Drehungsachse der Zapfen anordnet, z.B. wie in Fig. 11 bis 15 gezeigt, man ebenfalls ein Drehungsmoment erhalten kann, selbst dann, wenn man die Flügel in einer Ebene mit den Zapfen anbringt, was mitunter nöthig werden kann, wie z. B. in Fällen, wo die Oeffnung für die Schraube, zwischen dem Hintertheil des Schiffes und dem Steuer, nicht grofs genug ist.

Bei der beschriebenen Construction der Schraube werden deren Flügel, wenn sie in ihrer Bewegung einem erhöhten Widerstände seitens des Wassers begegnen, sich in der Richtung ablenken, in welcher der Winkel der Begegnung zwischen ihnen und dem Wasser sich verringert, und wird dieser Winkel um so kleiner werden, je gröfser der von den Flügeln begegnete Widerstand ist.

Hierdurch wird eben die Ausgleichung der Schubkräfte zweier gegenüberliegenden Flügel erreicht.

Bei Rotation der Schraube in entgegengesetzter Richtung wird aber dieselbe Ursache, d. h. der erhöhte Widerstand, den Schraubenflügel nach der entgegengesetzten Seite drehen, d. h. die Drehfähigkeit (Lenkbarkeit) des Schraubenflügels wird nicht zur Verkleinerung, sondern im Gegentheil zur Vergröfserung des erwähnten Begegnungswiiikels beitragen. Daher darf die Schraube bei entgegengesetzter (rückgängiger) Bewegung ihre Drehfähigkeit (Lenkbarkeit) nicht beibehalten, sondern sie mufs sich automatisch auf der Achse feststellen, was durch die in den Zeichnungen dargestellte Construction erzielt wird.

Wenn die Welle A beginnt, sich in entgegengesetzter Richtung zu drehen, verlassen die Zapfen bb die Vorsprünge G, Fig. 2, welche sie mit ihren Muffen b¹ berührten, und indem sie im Ausschnitt F gleiten, gehen sie auf die entgegengesetzten Seiten der Vorsprünge G über, Fig. 6. Bei dieser Lage der Zapfen b kann die Muffe der Schraube nicht mehr auf diesen Zapfen schwingen, wie aus einer Vergleichung der Fig. 4 und 5 deutlich zu ersehen ist, und daher bleibt die Schraube fest, d. h. unbeweglich auf der Welle A sitzen.

In den Fig. 7 und 8 ist in kleinerem Mafsstabe eine Seiten- und Oberansicht einer zweiflügeligen, in Fig. 9 und 10 einer vierflügeligen Schraube nach der beschriebenen Construction dargestellt.

Claims (2)

In letzterem Falle ist es nützlich, den Ausschnitt D unter einem Winkel von 45 ° zur Richtung eines der gegenüberliegenden Flügelpaare anzubringen. In Fig. 9bis und iobis ist eine Combination zweier zweiflügeligen Schrauben auf einer und derselben Welle sitzend gezeigt, deren jede bei der Vorwärtsbewegung des Schiffes einer schwingenden Bewegung fähig ist, wie oben beschrieben. In Fig. 16 und 17 ist die Construction von federnden Schraubenflügeln gezeigt. In diesem Falle sitzt die Muffe C auf der Welle A unbeweglich fest und ist mit starken Rippen oder Speichen II versehen, auf denen, der Gestalt der Schraube entsprechend, die Federn i i i befestigt sind. Wenn eine derartige Schraube in Thätigkeit ist und ihre Flügel einem übermäfsigen Drucke seitens des Wassers begegnen, werden die Federn z'i, diesem Drucke nachgebend, zurückgebogen und wird der Neigungswinkel der Flügel sich selbsttätig verkleinern; umgekehrt wird der Neigungswinkel der Flügel sich vergröfsern, wenn der Widerstand des Wassers sich verringert. Eine derartige Schraube mit federnden Flügeln ist nur für kleine Fahrzeuge geeignet und steht aufserdem beim Rückgänge ein Zerbrechen der Federn ii zu befürchten, welche bei der Rückwärtsbewegung sich leicht in das Wasser so zu sagen einschneiden, d. h. durch den Druck des Wassers eine übermäfsige Abweichung erleiden können. Schliefslich mufs noch erwähnt werden, dafs bei der Wirkung der schwingenden Schraube als wesentlich derjenige Umstand hervortritt, dafs infolge der Beweglichkeit ihrer Muffe auf den Zapfen stets zwei gegenüberstehende Flügel automatisch eine Stellung einnehmen, bei welcher der von dem einen wie von dem anderen dieser Flügel erlittene Druck streng ein gleicher ist und folglich die resultirende Kraft dieses Druckes stets in der Nähe der Wellenachse durchgeht, d. h. diejenige Bedingung erfüllt wird, bei welcher Erschütterungen vermieden werden und die beiden Flügel der Schraube dem Wasser unter gleichem Winkel begegnen, wodurch eine erhöhte Leistungsfähigkeit der Schraube erzielt wird. In allen Zeichnungen sind die Flügel als mit der Muffe ein Ganzes bildend dargestellt; für grofse Schrauben ist dieses technisch nicht ausführbar. Die schwingende Schraube kann auch zum Heben eingerichtet werden. Um die Muffe B der Schraube gegen das Eindringen von Schmutz, Seepflanzen oder Seethieren (Molusken etc.) durch den Ausschnitt D zu schützen, kann die äufsere Oeffnung dieses Ausschnittes durch einen Metalldeckel D1 verdeckt werden, welcher an der Muffe C befestigt wird, wie solches aus Fig. 18 zu ersehen ist. Zu demselben Zwecke kann die Oeffnung im Deckel C1 dadurch geschützt werden, dafs man die Welle A mit einem ringförmigen Vorsprung a1 versieht, an welchem eine biegsame (gewellte) Metallscheibe K derart befestigt wird, dafs der äufsere Rand des Mantels L dieser Scheibe die kugelförmige Oberfläche der Muffe C dicht berührt und bei jeder Lage dieser Muffe die Oeffnung im Deckel C1 verdeckt. Patenτ-Ansρruche:

1. Eine Schiffsschraube, bei welcher der Neigungswinkel der Flügel (bezw. der Schraubengang) sich automatisch verändern kann, entsprechend den Veränderungen in der Stärke und Richtung des auf die Schraube ausgeübten Wasserdruckes, und zwar:

a) durch die beschriebene Befestigungsweise der Schraube auf der Welle mittelst der Muffe C, welche einerseits mit einem Ausschnitte F versehen ist, in welchem die sich gegen die Vorsprünge G anstemmenden Zapfen b der Welle gleiten können, und andererseits mit einem Ausschnitt D von flach konischer Gestalt, welcher ein Schwingen der Muffe C auf dem Ende der Welle A bei der Vorwärtsbewegung des Schiffes gestattet, während beim Rückwärtsgange desselben die Muffe C sich auf der Welle automatisch festsetzt, Fig. ι bis 10, oder

b) durch die Anwendung von federnden Flügeln, Fig. 16 und 17.

2. Die beschriebene Anordnung der Schraubenflügel hinter den Zapfen b b oder excentrisch zu denselben, Fig. 11 bis 15, welche die Empfindlichkeit der Schraube und deren Fähigkeit zur automatischen Regulirung ihrer Stellung bedingt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.