DE3726242A1

DE3726242A1 - Contrarotating propeller

Info

Publication number: DE3726242A1
Application number: DE19873726242
Authority: DE
Inventors: Kristian Dipl Ing Kusan
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-08-07
Filing date: 1987-08-07
Publication date: 1989-02-16

Abstract

In known contrarotating propellers, the transmission of power by two contrarotating shafts is expensive and susceptible to faults. In the contrarotating propeller according to the invention, the gearing that provides for speed reduction and contrarotation is located in one of the propeller bosses. In this way, a high propulsive efficiency is achieved at a low price, weight, and degree of susceptibility. <IMAGE>

Description

Obwohl durch einen höheren Propulsionswirkungsgrad und kleineren optimalen Durch messer ist der gegenläufige Propeller jedem anderen Propulsor überlegen, kam er zu keiner praktischen Verwendung in der Propulsionstechnik, abgesehen von Ausnahmen bei Z-Bootsantrieben und Torpedos.Although by a higher one Propulsion efficiency and smaller optimal through knife is the opposite propeller to everyone else Superior to Propulsor, he came to no practical Use in propulsion technology, apart from Exceptions for Z-boat drives and torpedoes.

Der Grund dafür liegt in aufwendigen und anfälligen Leistungsübertragungen vom innenbordangeordneten Getriebe nach außenbord mit Hilfe zwei gegenläufiger Wellen zu den Propellern.The reason for this is complex and fragile Power transfers from inboard Gearbox outboard using two counter-rotating Waves to the propellers.

Hier setzt nun die Erfindung ein, deren Aufgabenstellung darin besteht, Momentumwandlung und Leistungsübertragung einfacher und preiswerter zu gestalten.This is where the invention begins, its task consists of torque conversion and power transmission easier and cheaper to design.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Zahnradgetriebe, das die notwendige Herab setzung der Drehzahl bei gleichzeitigem Gegendrehsinn bei den Propellern bewirkt, in der Nabe eines der Propeller angeordnet ist. Diese Anordnung bringt beträchtliche Vorteile mit sich. Man benötigt nur eine Propellerwelle, damit entfallen alle Probleme mit "gegenläufigen Wellen". Sogar diese eine Propellerwelle kann, dadurch daß die Drehmomentumwandlung erst in den Propellernabenzustande kommt, für ein vielfach niedrigeren Übertragungsdrehmoment dimensioniert werden. Bei Nachrüstung von vorhandenen Einpropellerschiffen mit gegenläufigen Propellern gemäß Erfindung bei Beibe haltung gleicher Antriebsleistung wird die vorhandene Propellerwelle um vielfach weniger belastet. Anderenfalls können bei gleicher Propellerwelle Antriebsmaschinen mit höherer Leistung eingebaut werden.According to the invention, the object is achieved by that the gear transmission that the necessary down Setting the speed with simultaneous counter-rotation in the propellers, one of the Propeller is arranged. This arrangement brings considerable advantages with it. You only need one Propeller shaft, so that all problems are eliminated "opposite waves". Even this one propeller shaft can, in that the torque conversion only in the Propeller hub condition comes for a multiple lower transmission torque can be dimensioned. When retrofitting existing single propeller ships with counter-rotating propellers according to the invention at Beibe the same drive power is maintained Propeller shaft much less burdened. Otherwise, with the same propeller shaft Drive machines with higher performance are installed.

Propellerwelle, direkt oder durch eine Zwischenwelle, dreht ein Kegelrad, welches mindestens in ein Paar von Satelitenrädern greift, die in der Propellernabe drehbar gelagert sind und die greifen in auf Propeller wellen drehbar gelagerten mit Propellernabe eines zweiten Propellers fest verbundenen Kegelrades.Propeller shaft, directly or through an intermediate shaft, turns a bevel gear, which is at least in a pair of satellite wheels that engages in the propeller hub are rotatably mounted and they use propellers Shafts rotatably supported with a second propeller hub Propellers firmly connected bevel gear.

Dadurch läuft ein Propeller mit drehbar gelagerten Satellitenrädern in Nabe mit einem Drehsinn und mit auf der Propellerwelle freidrehende und mit der Nabe des zweiten Propellers verbundenen Kegelrades mit entgegengesetztem Drehsinn. Die Höhe der Drehzahlen von einzelnen Propellern hängt von den Drehwiderständen einzelner Propeller ab und der ist beeinflußbar durch Steigung und Drehzahländerung. Durch Auslegung des vorderen und hinteren Propellers kann man erreichen, daß beide Propeller mit gleicher Drehzahl drehen, aber gegenläufig. Gleiche Drehzahl von gegenläufigen Propellern ist nicht notwendig, um maximale Propulsions wirkungsgrad zu erreichen. Im Gegenteil, viel besser ist, wenn der hintere Propeller schneller dreht und überträgt höhere Leistung als der vordere Propeller. Deswegen liegt auch hier ein Vorteil der Anordnung gemäß der Erfindung, weil nur eine Auslegung von Propellern nur in erster Annäherung notwendig ist und weitere feine Anpassung kommt durch gegenseitige Beeinflussung der Propeller. Aus diesem Grunde ist es vorteilhaft, an Propellernaben verschraubbare Propeller flügel,mit welchen auch eine gewisse Steigungsänderung möglich ist, zu verwenden.As a result, a propeller with rotatable bearings runs Satellite wheels in hub with a direction of rotation and with freely rotating on the propeller shaft and with the hub of the second propeller connected bevel gear opposite sense of rotation. The amount of revs of individual propellers depends on the rotational resistance individual propeller and can be influenced by Incline and change in speed. By interpreting the front and rear propellers can be reached that both propellers turn at the same speed, but in the opposite direction. Same speed from opposite Propellers are not necessary to get maximum propulsions to achieve efficiency. On the contrary, much better is when the rear propeller turns faster and transmits higher power than the front propeller. Therefore, there is also an advantage of the arrangement here according to the invention because only an interpretation of Propellers are only necessary in a first approximation and further fine adjustment comes through mutual Influencing the propellers. That's why it is advantageous propellers that can be screwed to propeller hubs wings, with which also a certain change in slope is possible to use.

Hinter dem hinteren Propeller soll ein Sensor in Form eines kleinen Ruders angeordnet sein, der die Richtung des Strahles zeigen kann.Behind the rear propeller is a sensor in shape a small oar, which is the direction of the ray can show.

Auf ähnliche Weise funktioniert auch ein Planetengetriebe mit Stirnrädern.A planetary gear works in a similar way with spur gears.

Weil Planetensätze eine hohe spezifische Leistung haben, da Leistung auf so viele Pfade, wie Planeten räder vorhanden sind, aufgeteilt wird. Die Durch messer von Propellernaben gemäß Erfindung bleiben in normalen Grenzen. Dadurch daß Propellernaben samt Getriebe sich stets im Wasser befinden, sind alle Kühlprobleme gut gelöst.Because planetary gear sets have a high specific output have since performance on as many paths as planets wheels are available, is divided. The through remain of propeller hubs according to the invention within normal limits. Because propeller hubs including the gearbox are always in the water all cooling problems well solved.

Dichtungs- und Lagerungsprobleme bei Anordnung gemäß Erfindung sind nicht zu erwarten, da sich Umfangs geschwindigkeiten und Belastungen im üblichen Rahmen befinden. Sollte sich ein Gegenstand plötzlich zwischen den gegenläufigen Propellerblättern einklemmen, dann drehen sich beide Propeller samt des eingeklemmten Gegenstandes in gleicher Richtung, wie die Propeller welle, wobei das Drehmoment steigt, so daß die Anlage automatisch abgeschaltet werden kann.Sealing and storage problems when arranged according to Invention is not to be expected, given the scope speeds and loads in the usual range are located. Should an object suddenly come between pinch the opposite propeller blades, then both propellers rotate together with the jammed one Object in the same direction as the propeller shaft, the torque increasing, so that the system can be switched off automatically.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind anhand von Ausführungsbeispielen der Erfindung in den Zeichnungen dargestellt und in der noch folgenden Beschreibung unter Angabe weiterer Vorteile näher erläutert. Es zeigenFurther advantageous embodiments of the invention are based on embodiments of the invention shown in the drawings and in the following Description with further advantages explained. Show it

Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungs gemäßen Anordnung als Längsschnitt durch Propellernaben. Fig. 1 is a schematic representation of the arrangement according to the Invention as a longitudinal section through propeller hubs.

Fig. 2 eine Ausführungsvariante Gegenlaufpropeller gemäß Erfindung mit einem Planetengetriebe mit Stirnrädern. Fig. 2 shows an embodiment variant counter-rotating propeller according to the invention with a planetary gear with spur gears.

Fig. 3-6 verschiedene Antriebsformen der erfindungs gemäßen Gegenlaufpropeller. Fig. 3-6 different forms of drive of the counter-rotating propeller according to the Invention.

Fig. 7 Gegenlaufpropeller in einem Wasserstrahlantrieb. Fig. 7 counter-rotating propeller in a water jet drive.

Fig. 8 Querschnitt A-B von Fig. 7. Fig. 8 cross-section AB of Fig. 7.

Fig. 9 Gegenlaufpropeller in einem Wasserstrahlantrieb, aber mit Stirnradplanetengetriebe Fig. 9 counter-rotating propeller in a water jet drive, but with spur gear planetary gear

In Fig. 1 ist mit 10 ein gegenläufiger Propeller darge stellt, das in Nabe 12 des hinteren Propellers 11 ein Kegelradgetriebe 13 gemäß Erfindung angeordnet ist. Durch Propellerwelle 14 angetriebenes Kegelrad 15 greift in Satellitenräder 16 und 17, welche in Pro pellernabe 12 mit Hilfe von Bolzen 18 und 19 drehbar gelagert sind. Die Satellitenräder 16 und 17 greifen in auf Propellerwelle 14 drehbar gelagertes Kegelrad 20, welches fest verbunden ist mit Propellernabe 21 des vorderen Propellers. 22 und 23 sind schematisch angedeutete Dichtungen.In Fig. 1, 10 is a counter-rotating propeller Darge, which is arranged in the hub 12 of the rear propeller 11, a bevel gear 13 according to the invention. By propeller shaft 14 driven bevel gear 15 engages in satellite wheels 16 and 17 , which are rotatably supported in Pro pellernabe 12 by means of bolts 18 and 19 . The satellite wheels 16 and 17 engage in a bevel gear 20 which is rotatably mounted on propeller shaft 14 and which is fixedly connected to propeller hub 21 of the front propeller. 22 and 23 are schematically indicated seals.

Durch Drehbewegung der Propellerwelle 14 übt das Zahnrad 15 auf die Satellitenkegelräder 16 und 17 eine Drehbewegung. Dadurch, daß die Satellitenräder 16 und 17 um Propellernabe 12 gelagerte Bolzen 18 und 19 drehen können, kommt es zu einer komplexen Bewegung. Einerseits wird Drehmoment ausgeübt auf Nabe 12 des zweiten Propellers und als Reaktion dazu wird Gegendrehmoment auf Kegelrad 20 und damit auch auf Propellernabe 21.By rotating the propeller shaft 14 , the gear 15 exerts a rotary movement on the satellite bevel gears 16 and 17 . The fact that the satellite wheels 16 and 17 can rotate about the propeller hub 12 bolts 18 and 19 , there is a complex movement. On the one hand, torque is exerted on the hub 12 of the second propeller and, in response, counter torque is applied to the bevel gear 20 and thus also to the propeller hub 21 .

In Fig. 2 mit 24 ist ein Stirnradplanetengetriebe dargestellt. Das von Propellerwelle 25 angetriebene Sonnenrad 26 greift in Satellitenräder 27 und 28, welche mit Drehscheibe 31 verbundene Bolzen 29 und 30 drehbar gelagert sind.In Fig. 2 with 24 a spur planetary gear is shown. The sun gear 26 driven by the propeller shaft 25 engages in satellite gears 27 and 28 , which are rotatably mounted on bolts 29 and 30 connected to the turntable 31 .

Satellitenräder 27 und 28 greifen in mit Propellernabe 32 fest verbundene Innenzahnrad 33. Satellite wheels 27 and 28 engage in internal gear 33 which is fixedly connected to propeller hub 32 .

Drehscheibe 31 ist drehbar gelagert auf der Propeller welle 25 und verbunden mit Propellernabe 34 des hinteren Propellers.Turntable 31 is rotatably mounted on the propeller shaft 25 and connected to the propeller hub 34 of the rear propeller.

Fig. 3 zeigt Einbau Gegenlaufpropellers gemäß Erfindung in ein flachgehendes Schlepper- oder Binnenschiff 37. Propeller ist durch Düse 38 umgemantelt. Fig. 3 shows mounting mating propeller according to the invention in a flat walking tractor or barge 37th Propeller is covered by nozzle 38 .

Fig. 4 zeigt Anordnung von Gegenlaufpropeller in einem Schnellboot. Hier kann sogar Nabendurchmesser kleiner sein als bei einem Verstellpropeller. Bei Schnellbooten muß man Leistung bis auf vier Propeller verteilen. Bei Verwendung von Gegenlaufpropeller gemäß Erfindung könnte man mit maximal zwei Wellenleitungen auskommen. Fig. 4 shows arrangement of counter-rotating propellers in a speed boat. Here the hub diameter can even be smaller than that of an adjustable propeller. With speed boats you have to distribute power to four propellers. When using counter-rotating propellers according to the invention, one could manage with a maximum of two waveguides.

Fig. 5 zeigt Einbau Gegenlaufpropeller gemäß Erfindung 10 angebaut an der Propellerwelle eines seegehendes Schiffes. 35 ist Sensor zur Ermittlung Richtung des Antriebstrahlers 36. Fig. 5 shows installation of counter-rotating propeller according to the invention 10 mounted on the propeller shaft of a seagoing ship. 35 is a sensor for determining the direction of the drive radiator 36 .

Fig. 6 zeigt Anordnung von gegenläufigen Oberflächen propellern gemäß Erfindung wird das Problem gelöst, ein Boot mit einer Antriebsmaschine und gegenläufigen Oberflächenpropellern anzutreiben. Fig. 6 shows arrangement of counter-rotating surface propellers according to the invention, the problem is solved to drive a boat with a prime mover and counter-rotating surface propellers.

Einfache Propeller übt große Querkräfte aus, so daß man Oberflächenpropeller immer nur in Schiffen mit Doppelanlagen verwenden muß.Simple propellers exert large lateral forces, so that surface propellers are only ever in ships must be used with double systems.

Gemäß Erfindung Querkräfte werden durch Gegenlauf von Propellern ausgeglichen oder mindestens vermindert. According to the invention, transverse forces are generated by counter-rotation balanced or at least reduced by propellers.

Fig. 7 zeigt Anordnung gegenläufigen Impellers in einem Wasserstrahlantrieb. Bei dieser Anlage erfinder gemäße Anordnung wirkt sich besonders günstig aus durch große optimale Impellernabendurchmesser und durch Verzicht auf Leitradschaufeln, bei welcher es sehr aufwendig ist, gute Oberfläche zu erzeugen. Bei gegenläufigen Impellern kann Düse poliert werden und Nabenkegel kann aus Kunststoff sehr glatt ange fertigt werden. Fig. 7 shows arrangement of opposing impellers in a water jet drive. In this system inventive arrangement has a particularly favorable effect by large optimal impeller hub diameter and by dispensing with stator blades, in which it is very complex to produce a good surface. In the case of opposing impellers, the nozzle can be polished and the hub cone can be made of plastic in a very smooth manner.

Claims

1. counter-rotating propeller consisting of two successively arranged propellers with opposite directions of rotation, characterized in that a gear drive arranged in one of the propeller hubs is designed so that an optimal propeller speed is achieved with the opposite direction of rotation, wherein none of the propeller hubs are firmly connected to the propeller shaft.

2. counter-rotating propeller according to claim 1, characterized in that the propeller shaft ( 14 ) driven in the propeller hub ( 12 ) rear Pro pellers located bevel gear ( 13 ) engages in planet gears ( 16 and 17 ) which are rotatably mounted in the propeller hub ( 12 ), and the further engage in bevel gear ( 209 ) which is rotatably mounted on the propeller shaft ( 14 ) and is connected to the propeller hub ( 21 ) of the front propeller.

3. counter-rotating propeller according to claim 1, characterized in that by the propeller shaft ( 25 ) driven in the propeller hub ( 35 ) located sun gear ( 26 ) engages in planet gears ( 27 and 28 ) which engage with the propeller hub ( 35 ) fixedly connected internal gear ( 33 ) and are rotatably supported on the disk ( 31 ) which can be rotated around the propeller shaft ( 25 ) and which is firmly connected to the propeller hub ( 34 ) of the rear propeller.

4. counter-rotating propeller according to claims 1-3, characterized characterized in that the propeller blades by Ver. Screw connections with propeller hubs can be bound.

5. counter-rotating propeller, characterized in that behind rear propeller beam direction sensor is arranged.