DE3332868C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bootsschraubenan­ triebseinheit mit einem Paar von konzentrischen Schrau­ benwellen, die in einem Antriebsgehäuse in gegenseitiger Richtung angetrieben werden, wobei jede Schraubenwelle eine einzelne Schraube trägt und wobei das Antriebsge­ häuse um eine Steuerachse schwenkbar ist, die einen stump­ fen Winkel mit den Schraubenwellen bildet, und mit einer Antikavitationsplatte über den Schrauben.

Wenn bei der Geradeausfahrt eines mit einem innerbords angebrachten Motor und einer außerbords angeordneten An­ triebseinheit ausgerüstetes Gleitboot (sogenannter Innerbords-Außerbords-Antrieb) erfährt der Bootsführer bestimmte Steuerradkräfte, welche aufgrund der Tatsa­ che verursacht werden, daß das Motordrehmoment und das Reaktionsdrehmoment des Wassers auf die Schraube Komponenten haben, die bei geneigter Steuerachse hin­ sichtlich eines Verschwenkens der Antriebseinheit ein wirken, und zwar gleichzeitig, wenn Strömungskräfte auf die Antriebseinheit und die Schraube Querkräfte erzeugen, die ebenso die Antriebseinheit um ihre Steuerachse verschwenken wollen. Die Summen der ver­ schiedenen Steuerdrehmomente erzeugen ein resultieren­ des Drehmoment, welches ausgeglichen werden muß, um eine neutrale Steuerung innerhalb zumindest eines spezifischen Geschwindigkeitsbereiches zu erzielen.

Das Reaktionsdrehmoment des Wassers auf die Schraube ist unterschiedlich gerichtet, und zwar in Abhängigkeit davon, ob die Schraube sich im Gegenuhrzeigersinn oder im Uhrzei­ gersinn dreht. So kann bei einer Einzelschraubenantriebs­ einheit die Drehrichtung der Schraube so ausgewählt werden, daß das Reaktionsdrehmoment dem Motordrehmoment entgegen­ wirkt. Das resultierende Steuerdrehmoment kann somit mit Hilfe einer schmalen Trimmfinne ausgeglichen werden, die hier der Schraube angeordnet ist.

Eine Bootsschraubenantriebseinheit dieser Art ist aus der US-PS 37 99 103 bekannt, bei der eine Trimmfinne an einem antriebsfähigen Gehäuse unmittelbar unterhalb der Kavita­ tionsplatte über dem Propeller nach hinten ragend vorgese­ hen ist. Das Finnenquerschnittsprofil wird von zwei nach außen konvex geformten Seitenflächen gebildet, wobei mit­ tels unterschiedlichen Außenkrümmungen dieser Seitenflächen und dem daran vorbeiströmenden Medium auf der weniger ge­ krümmten Seitenfläche der Trimmfinne ein höherer Druck auf die Finne wirkt, als auf der Finnenseite mit größerer Krüm­ mung. Diese Trimmfinne umfaßt auf der Finnendruckseite einen oder mehrere vertikal verlaufende Absätze, welche den Übergang zwischen dem vorderen Finnenabschnitt und dem nach hinten angrenzenden Bereich der Trimmfinne bilden. Im Zu­ sammenwirken mit der anderen Finnenseite bewirken diese Absätze einen seitlichen Versatz der Finne. Diese Druck­ differenz zwischen den beiden Seiten der Trimmfinne übt eine seitliche Versetzkraft in einem Abstand zur Steuer­ achse auf die Finne aus und erzeugt auf diese Weise das Ausgleichsmoment der Finne.

Ferner ist aus der US-PS 43 52 666 eine Bootsantriebseinheit bekannt, bei der zwei parallele Einzelfinnen in einem fe­ sten Abstand zueinander, der kleiner als die Finnenhöhe ist, als Einheit drehbar an dem Getriebewellengehäuse befe­ stigt sind und zum Einstellen der Trimmkräfte entsprechend verschwenkt werden können.

Aus der DE-OS 32 07 852 ist ein Doppelschraubenantrieb des eingangs genannten Typs bekannt, mit einer ersten Schrau­ benwelle, die eine erste Schraube trägt, und einer zweiten Schraubenwelle, die konzentrisch zur ersten Schraubenwelle angeordnet ist und eine zweite Schraube trägt, wobei die Schraubenwelle in einem Antriebsgehäuse für eine Drehung in entgegengesetzter Richtung gekuppelt sind. Das gesamte Antriebsgehäuse ist dabei zusammen mit den Schraubenwellen und Schrauben um eine Steuerachse schwenkbar.

Bei derartigen Doppelschraubenantriebseinheiten mit gegen­ sinnig drehenden Schrauben ist die Anordnung einer Trimm­ finne hinter der Schraube nicht verfügbar, um ein Reak­ tionsdrehmoment zu erzeugen, welches dem Motordrehmoment entgegenwirkt, da bereits ein Drehmomentenausgleich zwi­ schen den Schrauben besteht, d. h. die Reaktionsdrehmomente gleichen im wesentlichen einander aus. Weiterhin nimmt bei Doppelschraubenantrieben, bei denen sich die vordere Schraube im Gegenuhrzeigersinn und die hintere Schraube im Uhrzeigersinn dreht (in gewisser Hinsicht eine vorteilhaf­ tere Kombination), das Steuerdrehmoment ein wenig zu, wenn der Antrieb ausgetrimmt ist. Diese Zunahme drückt sich mehr aus als für eine im Gegenuhrzeigersinn sich drehende Einzelschraube infolge der Tatsache, daß keine akzeptable Kavitation bei der Doppelschraubenkombination auftritt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Schraubenan­ triebseinheit des in der Einleitung beschriebenen Typs zu schaffen, bei der die Steuerkräfte bzw. die Steuerdrehmomente trotz der zuvor beschriebenen beson­ deren Bedingungen wirksam auch dann reduziert werden können, wenn die Antriebseinheit ausgetrimmt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Antikavitationsplatte an ihrer Unterseite mit einer Trimmfinnenanordnung versehen ist, welche sich im Grenzbereich zwischen den Schrauben befindet.

In diesem Grenzbereich "bläst" die vordere Schraube zur gleichen Zeit wie die hintere Schraube "saugt", was bedeutet, daß ein wohldefiniertes Geschwindigkeitsfeld kontinuierlich um die Trimmfinne strömt, und zwar ohne Beachtung des Trimmwinkels der Antriebseinheit.

Aus verschiedenen Gründen, beispielsweise zum unter Kontrolle halten der Steuerkräfte während scharfer Wenden oder außergewöhnlicher Trimmwinkel, ist es wün­ schenswert, einen relativ kleinen Abstand zwischen den Schrauben zu halten, was jedoch in einer Begrenzung der verfügbaren Seitenfläche für die Trimmfinnenanord­ nung resultiert. Wenn die Finne ganz klein ist, muß sie mit großen Winkeln und Krümmungen und nachfolgenden hohen Belastungen arbeiten, was die Finne unwirksam macht. Entsprechend einer weiteren Entwicklung der Antriebsein­ heit entsprechend der Erfindung besteht die Trimmfinnen­ anordnung aus zumindest zwei parallelen Finnen oder Flügeln. Dies sieht eine ausreichend große Fläche inner­ halb eines begrenzten Bereiches zur selben Zeit vor, wie die Spaltwirkung durch die Zwischenwirkung der Flü­ gel zur Erhöhung des Gesamtwirkungsgrades beiträgt.

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

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Doppelschraubenantriebseinheit entspre­ chend der Erfindung,

Fig. 2 eine Vorderansicht einer Trimmfinnenanordnung der Fig. 1 und

Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie III-III in Fig. 1.

Die Schraubenantriebseinheit der Fig. 1 ist eine soge­ nannte Innerbords-Außerbords-Antriebseinheit, die dazu bestimmt ist, an einer Bootsbodenwange oder an einem Ausleger angebracht und mit der Abtriebswelle eines nicht dargestellten Motors verbunden zu werden. Die Antriebs­ einheit umfaßt ein Gehäuse 1 und enthält einen Wende­ mechanismus mit einer Abtriebswelle 2, die ein Kegel­ rad 3 trägt. Dieses Kegelrad 3 kämmt ständig mit zwei Kegelrädern 4 und 5. Das Kegelrad 4 treibt eine Schrau­ benwelle 6 an. Das Kegelrad 5 treibt eine Hohlschrau­ benwelle 7 an, die konzentrisch zur Schraubenwelle 6 angeordnet ist. Die Schraubenwelle 6 trägt eine Schrau­ be 8 und die Schraubenwelle 7 eine Schraube 9. Die be­ schriebene Anordnung resultiert in einem Antrieb der Schraubenwellen in entgegengesetzter Richtung. Die Dreh­ richtung der Schraubenwelle 2 wird so ausgewählt, daß die Schraubenwelle 7 sich von hinten gesehen im Gegenuhr­ zeigersinn dreht.

Das Antriebsgehäuse 1 ist um eine geneigte Steuerach­ se S schwenkbar, welche auf herkömmliche Weise die nicht dargestellte Antriebsverbindung zwischen dem Motor und dem Antrieb kreuzt. Die Befestigung der Antriebseinheit und des Steuermechanismus sind her­ kömmlich und werden daher hier nicht im einzelnen be­ schrieben. Die Neigung der Steuerachse S bei den An­ triebseinheiten dieses Typs ist abhängig von der Tat­ sache, daß sie die Universalgelenkverbindung zwischen dem Motor und dem Antrieb kreuzen muß und ebenso rela­ tiv nahe am Druckzentrum des Unterwassergehäuses der Antriebseinheit verlaufen muß. Der Winkel der Steuer­ achse S zur Motorantriebswelle und zur Drehachse der Schrauben bestimmt die Größe der Steuerdrehmomente, die von dem Motordrehmoment und dem Reaktionsdrehmoment des Wassers auf die Schrauben stammen und auf die An­ triebseinheit wirken. Herkömmliche Werte dieser Winkel sind 102° bis 105°. Wenn der Antrieb ausgetrimmt ist, nimmt der Winkel zur Motorantriebswelle zu, so daß das Steuerdrehmoment auf die Antriebseinheit aufgrund des Motordrehmomentes zunimmt.

Das Antriebsgehäuse ist auf bekannte Weise mit einer Antikavitationsplatte 10 versehen, welche nach hinten über die Schrauben verläuft. Der Abschnitt des An­ triebsgehäuses unterhalb der Antikavitationsplatte ist das Unterwassergehäuse 11 der Antriebseinheit. Um das auf die Antriebseinheit wirkende resultierende Steuer­ drehmoment auszugleichen, und zwar zur Erzielung einer im wesentlichen neutralen Steuerung innerhalb zumindest eines bestimmten Geschwindigkeitsbereiches, weist die Antikavitationsplatte 10 eine Trimmfinnenanordnung (allgemein mit 12 bezeichnet) auf, auf die das vorbei­ strömende Wasser eine Querkraft aufbringt, die so ge­ richtet ist, daß sie ein Kompensieren des Steuerdreh­ moments erzeugt.

Die Trimmfinnenanordnung 12 hat eine im wesentlichen rechteckige Bodenplatte 13 mit einer gekrümmten, nach unten gerichteten Fläche 14. Ein Zylinder 15 mit einer zentralen Gewindebohrung 16 verläuft von der Oberseite der Platte 13 nach oben. Der Zylinder 15 ragt in eine Öffnung der Antikavitationsplatte 10 und wird durch eine Schraube 17 am Ort gehalten. Die Bodenplatte 13 besteht aus einem Paar von vertikalen, parallelen Finnen oder Flügeln 18, welche im Grenzbereich zwischen den Schrau­ ben angeordnet sind. Wie der Fig. 3 zu entnehmen ist, sind die Finnen 18 asymmetrisch, d. h. tragflügelprofil­ artig ausgebildet, um eine Querkraft (Auftrieb) mit einem Minimum an Strömungswiderstand vorzusehen. Weiter­ hin ist das Schwanzende ausgetieft bzw. tiefgezogen, um die Anfälligkeit der Finne für Kavitation zu reduzieren und einen plötzlichen Schlupf aufgrund einer Schrägströ­ mung zu vermeiden. Von der Seite her gesehen, entspre­ chen die Formen der Vorder- und Hinterkante der Finnen bzw. Flügel im wesentlichen der Hinterkante des vorderen Schraubenflügels bzw. der Vorderkante des hinteren Schrau­ benflügels, wie dies am besten aus Fig. 1 ersichtlich ist. Untersuchungen haben ergeben, daß der Abstand zwi­ schen den Schrauben 8, 9 und den Kanten der Finnen 18 nicht weniger als 10 mm betragen sollte. Der Abstand zwischen den Finnen 18 beträgt entsprechend der Darstel­ lung in den Zeichnungen im wesentlichen weniger als ihre Länge und Höhe. Bei der Antriebseinheit der Fig. 1, welche für Dieselmotoren mit einem Leistungsbereich von ungefähr 150-300 PS ausgelegt und für Geschwindigkeiten oberhalb von 45 km/h bestimmt ist, wurde ein Abstand von 25 mm zwischen den Spitzen der Finnen als geeignet fest­ gestellt.

Vorstehend wurde die Erfindung unter Bezugnahme auf einen Innerbords-Außerbords-Antrieb beschrieben, welcher außen am Bootskörper zu befestigen ist. Natürlich kann die Erfindung auch bei Antriebseinheiten verwendet werden, bei denen das Antriebsgehäuse so im Boot befestigt ist, daß es durch eine Öffnung im Boden des Bootes vorsteht, d. h. bei einem sogenannten "S-Antrieb".

Claims (4)

1. Bootsschraubenantriebseinheit mit einem Paar von konzentrischen Schraubenwellen, die in einem An­ triebsgehäuse in gegenseitiger Richtung angetrie­ ben werden, wobei jede Schraubenwelle eine einzelne Schraube trägt und wobei das Antriebsgehäuse um eine Steuerachse schwenkbar ist, die einen stumpfen Win­ kel mit den Schraubenwellen bildet, und mit einer Antikavitionsplatte über den Schrauben, dadurch gekennzeichnet, daß die Antikavitions­ platte (10) an ihrer Unterseite mit einer Trimmfinnen­ anordnung (12) versehen ist, welche sich im Grenzbe­ reich zwischen den Schrauben (8, 9) befindet.

2. Bootsschraubenantriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trimmfinnenanordnung (12) aus zumindest zwei parallelen Einzelfinnen (18) besteht.

3. Bootsschraubenantriebseinheit nach Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Einzel­ finnen (18) ein asymmetrisches, tragflügelförmiges Querschnittsprofil haben.

4. Bootsschraubenantriebseinheit nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Einzelfinnen (18) kleiner ist als ihre Höhe.