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Antriebseinrichtung für Wasserfahrzeuge
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebseinrichtugg für Wasserfahrzeuge,
wie sie im Oberbegriff des Hauptanspruchs beschrieben ist.
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Der Erfindung liegt als Aufgabe eine Antriebseinrichtung der beschriebenen
Art zu Grunde, die bezogen auf den Unterwasserteil, d.h. also Propeller, Strömung
und was damit zusammenhängt, geräuscharm arbeitet.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird mit einer Antriebseinrichtung
gelöst, die die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist. Die Kombination dieser
Merkmale vereinigen sich zu dem gemeinsamen Zweck, daß das Wasser dem Propeller
ungestört zustrcmt und andererseits die vom Propeller erzeugte Strömung sich nicht
vom Schaft ablöst.
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So ist die Anregung von Schwingnen und auch eine Kavitation vermieden.
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Bei Antriebseinrichtungen mit einer Antriebswelle, die vertikal angeordnet
ist, um den beispielsweise im Schiff angeordneten F:otor mit der Propellerwelle
in der Gondel zu verbinden, ist zum Umlenken der Leistung von der vertikalen od.dgl.
Antriebswelle auf die im wesentlichen horizontalen Propellerwelle erfindungsremß
ein Getriebe mit versetzten Achsen, oder anders ausgedrückt, mit sich in einem Abstand
kreuzenden
Achsen vorgesehen (Anspruch 2). Solch ein Getriebe kann ein Schneckengetriebe oder
ein Keg elradgetriebe mit spiraligen ähnen oder ein anderes Getriebe mit einer großen
bedeckung sein. Zwar sind Ruderpropeller mit einem Schneckengetriebe in der Gondel
bekannt (z.B. US-PS 27 37 145), jedoch ist dieses Merkmal in Zusanmenhang mit der
Erfindung von besonderer Bedeutung, weil es das Ziel der Geräuscharmut unterstützt.
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Damit vom Propeller und seiner Strömung evtl. erregte Restschwingungen
von Gehcíuseteilen und vom Rumpf ferngehalten werden und um so Resonanzerscheinungen
zu vermeiden, wird die Erfindung zweckmäßigerweise mit den Merkmalen des Anspruchs
3 weitergebildet.
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Die Erfindung bezieht sich auf jede Bauform von Antriebseinrichtungen,
bei denen der Propeller an einer Gondel od.
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dgl. angeordnet ist, die mit einem Schaft od.dgl. am Rumpf des Schiffes
befestigt ist.* ln der einfachsten Form wäre das ein Propeller, der von einem Motor
(Elektro- oder Hydraulikmotor) angetrieben wird, der in der Gondel gelagert ist.
Sie bezieht sich aber auch auf sogenannte Z-Triebe, bei der der Motor im Rumpf des
Wasserfahrzeugs gelagert ist. Zu dieser Klasse gehören auch die sogenannten Ruderpropeller,
die zum Zwecke des Manöverierens um eine verti-'kale Achse schwenkbar sind (z.B.
DE-PS 26 55 667 bzw. US-PS 41 75 511), wobei der Propeller auch in den Rumpf einziehbar
(DE-PS 10 39 874) oder aus dem Wasser herausklappbar (DE-PS 12 60 335) angeordnet
sein kann.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand von mit den Figuren 1 bis 6
dargestellten Ausfhrungsbeispielen erläutert.
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Es zeigen Figur 1 schematisch eine prinzipielle Anordnung nach der
Erfindung, Figur 2 eine Antriebseinrichtung nach der Erfindung, teilweise im Schnitt,
Figur 3 eine den Propeller tragende Gondel mit einem Schaft nach der erfindung (Schnitt
III-III in Fig.2), Figur 4 eine Ansicht auf die dem Propeller abgekehrte Seite der
Gondel, Figur 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V in Fig.2, Figur 6 als weiteres
Beispiel einen Schnitt durch eine Schwenkeinrichtung für eine Antriebseinrichtung
nach der Erfindung.
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Ein Propeller 1 einer Antriebseinrichtung für wasserfahrzeuge und
dgl. ist in einer Gondel 2 mit Hilfe einer Propellerwelle 3 und geeigneten Lagern
4 gelagert. Die Gondel befindet sich in Betriebsstellung unter dem Wasserspiegel.
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Bezogen auf die Fahrtrichtung F (Fig.3) ist der Propeller vor der
Gondel angeordnet, er wirkt also als sogenannter Zugpropeller. Die Strömung des
wassers relativ zum Propeller ist in den Figuren 2 und 3 mit 5 bezeichnet. Die Gondel
ist mit dem Wasserfahrzeug, dessen Unterseite in Fig.2 schematisch eingezeichnet
und mit 6 bezeichnet ist, mittels
eines Schaftes 7 verbunden, der
flossenartig gestaltet ist. Die Längserstreckung 8 bildet mit der Achse 9 der Propellerwelle
einen Winkel cS . In Fig. 1 sind durch den flossenartigen Schaft und durch die Achse
der Propeller welle äe eine Vertikalebene 10,11 gelegt, die den besagten Winkel
deutlich machen. Die Größe des Winkels CL ist so bemessen, dan sich der flossenartige
Schaft in die Strömung hinter dem Propeller einschmiegt.Bei größeren Schiffen mit
höherer Geschwindigkeit ergibt sich beispielsweise ein optimaler Winkel von 70,
Der Propeller 1 kann von einem nicht gezeichneten otor angetrieben werden, der in
der Gondel 2 angeordnet ist, zweckmäBigerweise ist das ein Elektromotor oder Eydraulikmotor.
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In dem Ausfjihrungsbeispiel Fig.2 ist ein Motor 12 zum Antrieb des
Propeller im Rumpf des Wasserfahrzeugs gelagert. Der Antrieb verläuft dann von der
Motorwelle 13 aus über eine elastische Kupplung 14, eine in Betriebsstellung im
wesentlichen vertikale Antriebswelle 15, die aus mehreren Teilen zusammengesetzt
sein kann, zu einem Schneckengetriebe 16,17, das sich in der Gondel befindet. Die
Schnecke 16 dieses Getriebes ist am unteren Ende der vertikalen Antriebswelle angeordnet,
whrend das Schneckenrad 17 auf der Propellerwelle sitzt. Beide kämmen zusammen mit
einer großen tlberdeckung, woraus sich eine geräuscharme teistungsübertragung ergibt.
Statt des Schneckengetriebes kann auch ein Kegelradgetriebe beispielsweise mit Spiralverzahnung
(Paloid-
oder Hypoidgetriebe od.dgl.) verwendet sein. Da sich die Achsen der genannten und
shnlicher Getriebe im Abstand kruzen und die Antriebswelle durch den flossenartigen
Schaft gefThrt ist, ergibt sich fr die Lagerung der Propellerwelle in der Gondel
zum flossenartigen Schaft bzw. der Antriebswelle eine Exzentrizität e. Daraus ergibt
sich, daß sich die oben erwnhnten Ebenen 10 und 11 vom Propeller aus gesehen hinter
der Gondel schneiden (Fig.1). Im Beispiel ist der Motor 12 direkt mit der vertikalen
Antriebswelle 15 gekuppelt. Statt dessen kann er auch andernorts im Rumpf des Wasserfahrzeugs
gelagert sein und beispielsweise über eine Kardanwelle od.dgl. und einen Winkeltrieb
(Kegelradgetriebe) mit der Antriebswelle verbunden sein.
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Am oberen Ende ist am flossenartigen Schaft 7 ein Tragrohr 18 befestigt,
das die Antriebswelle 15; ohne sie zu berühren, umhüllt. In der Nähe der elastischen
Kupplung ist das Tragrohr über eine Flanschkonstruktion 19 mit einem Zylinder 20
axial verbunden. Im unteren Bereich stützt es sich radial am Zylinder ab. Dieser
Zylinder ist im W&sserfahrzeug elastisch gelagert. Am unteren Ende stWtzt sich
der Zylinder über eine Anzahl, z.B. vier, Federblöcken 21 (siehe auch Fig,5) radial
an einer Hülse 22 ab, die mit dem Rumpf 28 des Wasserfahrzeugs eine Einheit bildet.
Am oberen Ende ist am Zylinder 20 ein Flansch 23,24 befestigt, der über Federelemente
25,26,27 mit dem Rumpf 28 des Wasserfahrzeugs radial und axial verbunden ist. Der
Motor 12
ist über einen Flansch 29 und über Gummipuffer 30 elastisch
od.dgl. mit dem Flansch 23,24 des Zylinders 20 verbunden.
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Durch die beschriebene elastische Lagerung wird vermieden, daß Restschwingungen
von der Strömung her eine Resonanz im Rumpf des Wasserfahrzeuges anfachen können.
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Fig.6 zeigt schematisch eine Ausführungsform, bei der der Propeller
1 mit der Gondel schwenkbar und dafür antreibbar im Rumpf des Wasserfahrzeuges gelagert
ist. Eine derartige Ruderpropeller genannte Antriebsvorrichtung dient dazu, das
Wasserfahrzeug zu manöverieren. Der Zylinder ist am oberen Ende mit einem Flansch
31 versehen und über ein Federelement 32 an einem Innenflansch 33 befestigt, der
mit der Hülse 34 eine Einheit bildet Ferner trägt die hülse 34 am oberen Endeeinen
Außenflansch 35, der am Umfang mit einer Zahnradverzahnung 36 versehen ist. In letztere
greift die Verzahnung eines Ritzels 37 ein, das im Rumpf des Wasserfahrzeugs gelagert
und mit einem Motor 42 antreibbar ist. Die Hülse 34 ist ferner im Rumpf mit Längslagern
38,39 und Radiallagern 40,41 drehbar gelagert. Dieser Schwenkantrieb ist schematisch
gezeichnet. Die Lager können auch Wälzlager sein. Dichtungen wurden nicht angegeben.
Der Antrieb ist zweckmäßigerweise selbsthemmend, um eine unerwunschte Schwingung
zu vermeiden. Abweichend von Fig.5 ist die Hülse mindestens im Bereich der Radiallager
zylinderisch gestaltet. Der Motor 12 mit seiner Lagerung wurde in Fig.G
fortgelassen.
Wichtig für die Erfindung ist, daß Restschwingungen, die evtl. vom Propeller angeregt
werden könnten, von einem Resonanzkörper im Rumpf des Wasserfahrzeugs mittels elastischen
Gliedern ferngehalten werden.
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Nach einer weiteren nicht gezeichneten Ausführungsform kann der Propeller
mit Gondel bzw. der Ruderpropeller in den Schacht 43~zurückgezogen werden. Die Vorrichtung
ist hierfür zweckentsprechend umzugestalten. Derartige Vorrichtungen sind bekannt,
so daß eine Beschreibung berflssig ist. Ebenso kann die Antriebsvorrichtung in an
sich bekannter Weise aus dem Wasser herausklappbar ausgebildet sein. Diese Bauart
kommt insbesondere dann in Frage, wenn die Antriebseinrichtung am eck des Wasserfahrzeugs
angeordnet ist.
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Die AusftShrungsbeispiele sind so gezeichnet, daß die Wirda kungsweise
übersichtlich ist,/bei ist häufig keine Rücksicht genommen auf die herstellbarkeit
und Montierbarkeit, wenn das selbstverstndlich erscheint.
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Begriffsliste 1 Propeller 2 Gondel-3 Propellerwelle -4 Lager 5 Strömung
6 Wasserfahrzeug (Unterkante) 7 Schaft 8 Längserstreckung 9 Achse der Propellerwelle
10) 11) Vertikalebene , 12 Motor 13 Rotorwelle 14 elastische Kupplung 15 Antriebswelle
16 Schnecke 17 Schneckenrad -18 Tragrohr 19 Flanschkonstruktion 20 Zylinder -21
Federblacke 22 Hülse -223) Flansch / 25) 26) Federelemente 27) 28 Rumpf 29 Flansch
30 Gummipuffer 31 Flansch 32 Federelement 33 lnnenflansch 34 Hülse
35
Außenflansch 36 Bahnradverzahlung 37 Ritzel 38) Längs lager 39) 40) 41) Radiallager
42 Motor 43 Schacht, d = Winkel e = Exzentrizität F = Fahrtrichtung
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