DE3901672C2

DE3901672C2 -

Info

Publication number: DE3901672C2
Application number: DE19893901672
Authority: DE
Inventors: Horst 2820 Bremen De Huebner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-01-20
Filing date: 1989-01-20
Publication date: 1991-01-31
Also published as: DE3901672A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Schiffspropeller, mit einem Nabenkörper und mit in diesem um ihre Längsachse drehbar gelagerten Propellerblättern, mit einer in dem Nabenkörper gelagerten und relativ zu diesem verdrehbaren Nabe, mit mindestens einem die Drehbewegung der Nabe relativ zu dem Nabenkörper auf einen Winkel < 360° begrenzenden Anschlag, und mit einem die Nabe mit den Flügelblättern koppelnden Getriebe, insbesondere einem Kegelradgetriebe. Schiffspropel ler der genannten Art werden insbesondere für Segelyachten verwendet.

Schiffspropeller für die Hilfsantriebe von Segelyachten haben in verschiedener Hinsicht anderen Anforderungen zu ent sprechen als die Propeller für reine Motorschiffe. Insbeson dere soll der Widerstand, den der geschleppte Propeller durch Induzierung einer Wirbelschleppe erzeugt, wenn die Yacht unter Segeln fährt, möglichst gering sein. Hierzu sind die üblichen, in erster Linie für die Hilfsantriebe von Segel yachten bzw. -schiffen gedachten und ausgelegten Propeller als sogenannte Verstellpropeller ausgebildet.

Bei Verstellpropellern sind die einzelnen Propellerblätter um ihre Längsachse drehbar auf einem Nabenkörper gelagert, wobei die Ausgestaltung des einzelnen Propellerblattes und die Anordnung der Lagerung vorzugsweise so gestaltet wird, daß bei geschlepptem Propeller, d.h. also bei unter Segel fahrendem Schiff, die an dem einzelnen Propellerblatt angreifenden Strömungskräfte ein Rückstellmoment um die Längsachse des Propellerblattes erzeugen, so daß dieses sich in Richtung der Strömung ausrichtet und damit lediglich einen minimalen Widerstand bietet.

Die relative Stellung des Profils des einzelnen Propeller blattes zum Nabenkörper wird bei herkömmlichen Schiffspropel lern mit verstellbaren Propellerblättern über ein mehr oder weniger kompliziertes Getriebe beeinflußt, das mit einer in der hohlen Antriebswelle verlaufenden Steuerwelle verbunden ist.

Insbesondere bei Segelyachten, bei denen auf eine Optimierung des Propellers in niedrigen Geschwindigkeitsbereichen kein Wert gelegt wird, haben sich auch Verstellpropeller, d.h. also Schiffspropeller mit verstellbaren Propellerblättern durchgesetzt, bei denen abgesehen von der bereits erwähnten Segelstellung der Propellerblätter lediglich eine Stellung für die Vorwärtsfahrt und eine Stellung für die Rückwärtsfahrt vorgesehen ist.

Durch diese Maßnahme läßt sich das aufwendige Getriebe zum kontinuierlichen Verstellen der Propellerblätter durch ein wesentlich einfacheres Getriebe ersetzen, dem nur noch die Aufgabe zufällt, die Propellerblätter in die - i.a. unveränder liche - Vorwärtsstellung bzw. Rückwärtsstellung zu bringen. Das Getriebe eines solchen beschriebenen Schiffspropellers für Segelyachten besteht üblicherweise aus je einem Kegel zahnrad an den dem Nabenkörper zugewandten Enden der Propellerblätter sowie einem rechtwinklig hierzu angeord neten, mit der Nabe und damit mit der Antriebswelle verbun denen, mit den Kegelzahnrädern der Propellerblätter kämmenden weiteren Kegelzahnrad.

Wird - beispielsweise in der Segelstellung der Propellerblät ter - der Hilfsmotor der Yacht angelassen und die Antriebs welle mit einem Moment beaufschlagt, so dreht sich das erwähnte, mit der Antriebswelle verbundene Kegelzahnrad zunächst und verschwenkt dabei über die anderen, rechtwinklig angeordneten, mit je einem Propellerblatt verbundenen Kegelzahnräder das jeweilige Propellerblatt, bis die Relativbewegung zwischen der Nabe und dem Nabenkörper durch einen Anschlag begrenzt wird. Die Propellerblätter haben dann ihre - beispielsweise - Vorwärtsstellung erreicht.

Wird die Antriebswelle mit einem entgegengesetzten Moment beaufschlagt, so erfolgt zunächst eine Relativbewegung zwischen Antriebswelle und dem damit verbundenen Kegelzahnrad in die entgegengesetzte Richtung, wobei sich die Propel lerblätter aus der "Vorwärtsstellung" in Richtung auf die "Rückwärtsstellung" drehen, bis die Relativbewegung zwischen der Antriebswelle bzw. dem Kegelzahnrad und dem Nabenkörper durch einen zweiten Anschlag begrenzt wird.

Ein Schiffspropeller der beschriebenen Art ist beispielsweise aus der IT-PS 10 52 002 bekannt.

Obgleich man bei Segelyachten und den hierfür vorgesehenen Hilfsantrieben inklusive der Schiffspropeller darauf verzichtet, in jedem Geschwindigkeitsbereich den Steigungs winkel und damit den Anstellwinkel der Propellerblätter zu optimieren, was - wie beschrieben - ein umfangreiches Getriebe erforderlich machen würde, so besteht doch das Problem - wie es sich prinzipiell auch bei Propellern mit feststehenden Propellerblättern stellt -, den Steigungswinkel zumindest in Hinsicht auf die Nenngeschwindigkeit des Bootes bzw. auf die Nenndrehzahl des antreibenden Motors hin zu optimieren.

Wie aus Fig. 1 der - später noch zu erläuternden - Zeichnung hervorgeht, ist der Anstellwinkel α, d.h. also der Winkel zwischen der Richtung der Geschwindigkeit der anströmenden Strömung und der Längsachse des Profiles von der Bootsge schwindigkeit w_f und der Umfangsgeschwindigkeit u des umlaufenden Propellerblattes und damit von der Drehzahl der Antriebswelle abhängig. Im Gegensatz zu der in Fig. 1 dargestellten Profilform sind die für Verstellpropeller für Segelyachten der geschilderten Art verwendeten Profile üblicherweise symmetrisch aufgebaut, um in der Segelstellung des Propellers keine Momente aufgrund der Umströmung zu erzeugen.

Die um die Widerstandskraft F_W verminderte, von den einzelnen Propellerblättern erzeugte Auftriebskraft F_A läßt sich in den Schub F_S und in die Umfangskraft F_U zerlegen. Die Boots- bzw. Schiffsgeschwindigkeit w_f ist in erster Linie von dem Schub F_S, der Größe des Bootes und dem Widerstandsbeiwert der Bootsform abhängig. Letzterer ist im allgemeinen nur schätzungsweise bekannt. Die Umfangskraft F_U ist direkt proportional zu dem vom antreibenden Motor aufzubringenden Drehmoment.

Das sich einstellende Gleichgewicht zwischen den einzelnen Kräften ist von einigen Parametern abhängig, die - wie der Widerstandswert der Bootsform - lediglich schätzungsweise zur Verfügung stehen und eine präzise Berechnung nicht zulassen. Weiterhin treten bei der Fertigung der Schiffspropeller sowie des Motors, des Antriebsstranges etc. Toleranzen auf, die ebenfalls dazu beitragen, das erwähnte Gleichgewicht zu verschieben. Dies führt dazu, daß nach Anbau eines Schiffs propellers an eine Segelyacht o.ä. die Notwendigkeit besteht, den Steigungswinkel ϕ der Propellerblätter zu korrigieren, da anderenfalls die Segelyacht bzw. das betreffende Schiff wegen unnötig erzeugter Verluste aufgrund eines falschen Anstellwinkels α seine theoretisch mögliche Geschwindigkeit nicht erreicht, da der antreibende Schiffsmotor sein Nennmoment nicht erreicht, oder aber der antreibende Motor zu hoch dreht und damit einem erhöhten Verschleiß ausgesetzt ist.

Die Notwendigkeit, den Steigungswinkel ϕ der Propellerblät ter nach erfolgtem Zusammenbau des Propellers bzw. Anbau an die jeweilige Segelyacht nachträglich zu korrigieren, führte bei verstellbaren Schiffspropellern der eingangs beschrie benen Art bisher dazu, daß die im Schiffspropeller vorge sehenen Anschläge durch Aufschweißen oder Abfräsen von Material in ihrer Stärke verändert wurden.

Wie unmittelbar einsichtig ist, erfordert dieses Verfahren einen hohen Aufwand, da der Schiffspropeller zunächst demontiert und zerlegt werden muß, um eine Zugriffsmöglich keit auf die Anschläge zu haben.

Aus der DE-OS 27 21 897 ist der Vorschlag bekannt, bei einem Schiffspropeller der beschriebenen Art die Anschläge nicht durch Aufschweißen oder Abfräsen von Material in ihrer Stärke zu verändern, sondern die Anschläge einsteckbar und mit Schrauben feststellbar auszubilden, so daß sie ausgetauscht oder bewegt werden können. Auch bei dieser Anschlagsart ist jedoch eine Demontage des Schiffspropellers notwendig, um eine Zugriffsmöglichkeit auf die Anschläge zu haben.

Aus der GB-PS 12 80 197 ist ein Schiffspropeller mit verstellbaren Propellerblättern bekannt, bei dem Propellerblätter auf Achsen drehbar auf einem Nabenkörper angeordnet sind, in dem eine mit der Antriebswelle verbundene Nabe verläuft. Dieser Schiffspropeller weist kein die Nabe mit den Propellerblättern koppelndes Getriebe auf, sondern bewerkstelligt die Drehung der Propellerblätter lediglich durch die Ausnutzung von Trägheitskräften, wobei die Propellerblätter selbst gegen ihren Weg begrenzende Anschläge stoßen, die veränderlich ausgebildet sein können.

Bei dieser Bauart eines verstellbaren Schiffspropellers ist es jedoch notwendig, die Achsen, auf denen die Propellerblätter angeordnet sind, außermittig anzuordnen, um ein Rückstellmoment zu erzeugen. Diese Anordnung der Achsen führt zu einer hohen Lagerbelastung, weswegen sich diese Bauform eines verstellbaren Schiffspropellers gegenüber denen mit einem die Nabe mit den Propellerblättern koppelnden Getriebe nicht durchsetzen konnte.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Schiffspropeller mit verstellbaren Propellerblättern der eingangs erwähnten Art so zu verbessern, daß eine nachträg liche Veränderung des für Vorwärts- bzw. Rückwärtsfahrt vorgesehenen Steigungswinkels der Propellerblätter ohne Demontage und Zerlegung des Schiffspropellers ermöglicht wird.

Die Lösung der Aufgabe ist bei einem Schiffspropeller der eingangs erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, daß die Lage mindestens eines Anschlages relativ zum Nabenkörper veränder lich ist und durch eine Öffnung im Nabenkörper von außen beeinflußt werden kann.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind sowohl für die Vorwärtsstellung wie auch für die Rückwärtsstellung der Propellerblätter je ein von außen verstellbarer Anschlag vorgesehen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Öffnungen, durch die die Lage der Anschläge verändert werden kann, verschließbar, um die Anschläge bzw. u.U. das Innere des Nabenkörpers vor dem Zutritt von Seewasser zu schützen.

Vorteilhaft ist weiterhin, wenn die Anschläge im wesentlichen aus je einem Gewindebolzen bestehen.

Hierbei können die Gewindebolzen an ihren nach außen gewandten, frei zugänglichen Enden eine Vertiefung mit im wesentlichen polygonförmigem Querschnitt aufweisen, um einen entsprechend geformten Schlüssel ansetzen zu können. Eine besonders einfache und zweckmäßige Lösung besteht hierbei in einem sechseckigen Querschnitt der Vertiefung, so daß ein herkömmlicher Sechskantschlüssel angesetzt werden kann, um die Gewindebolzen hinein- und herauszudrehen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine bereits weiter oben erwähnte schematische Darstellung der Geschwindigkeitsverhältnisse an einem Propellerblattquerschnitt sowie eine ebenfalls schematische Darstellung der an einem Propellerblatt angreifenden Kräfte;

Fig. 2 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Schiffspropeller; und

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 2.

Der erfindungsgemäße Schiffspropeller 1 besteht aus einem Nabenkörper 2. Dieser besteht aus zwei Teilen 3 und 4, die mittels Schrauben 5 zusammengehalten werden. Der Nabenkörper 2 weist drei rotationssymmetrisch angeordnete Abflachungen 6 auf, in denen sich Bohrungen 7 befinden. In den Bohrungen 7 ist je ein Propellerblatt 8 gelagert, so daß der vorliegende Schiffspropeller dreiblättrig ausgeführt ist. Jedes Propel lerblatt 8 weist an seinem dem Nabenkörper 2 zugewandten Ende 9 ein Kegelzahnrad 10 auf.

In dem Nabenkörper 2 ist eine Nabe 11 gelagert, die mit einer Antriebswelle 12 verbunden ist. Die Antriebswelle 12 weist ein kegeliges Ende auf und ist mit der eine entsprechende kegelige Bohrung aufweisenden Nabe 11 mittels einer Paßfeder 13, einer Mutter 14 und einer Scheibe 15 verbunden.

Die Nabe 11 weist einen als Kegelzahnrad ausgebildeten Abschnitt 16 auf. Das Kegelzahnrad 16 kämmt mit den Kegel zahnrädern 10 der Propellerblätter 8. Bei Drehen der Antriebswelle 12 drehen sich die mit dieser fest verbundene Nabe 11, das in die Nabe integrierte Kegelzahnrad 16 und damit auch die Kegelzahnräder 10. Auf diese Art und Weise wird die relative Stellung der Propellerblätter zum Nabenkör per und damit der Steigungswinkel ϕ verändert.

An das in die Nabe 11 integrierte Kegelzahnrad 16 schließt sich ein Bund 17 mit einem Ansatz 18 an. Der Ansatz 18 weist zwei Anschlagskanten 19 und 20 auf.

In dem Nabenkörperteil 4 sind zwei mit den Anschlagskanten 19 und 20 korrespondierende Anschläge 21 und 22 vorgesehen, die in Form von Gewindebolzen ausgeführt sind und in entsprechen de Gewindebohrungen 23 und 24 eingeschraubt sind.

Dreht sich beispielsweise die Antriebswelle 12 links herum, d. h. in Richtung des Pfeiles 26, so wird sich zunächst die Nabe 11 und damit der Ansalz 18 relativ zu dem Nabenkörper 2 bzw. dem Teil 4 des Nabenkörpers drehen, wobei sich die Propellerblätter entsprechend verstellen, bis die Anschlags kante 19 gegen den Anschlag 21 stößt. In dem Augenblick, wo die Anschlagskante 19 gegen den Anschlag 21 stößt, liegt der Steigungswinkel der Propellerblätter fest, eine weitere relative Drehung zwischen Nabe 11 und Nabenkörper 2 wird verhindert und die Welle 12 dreht nunmehr den gesamten Nabenkörper 2 und damit die Propellerblätter 8. Die Welle 12 treibt nunmehr den gesamten Schiffspropeller 1 wie einen herkömmlichen Schiffspropeller mit feststehenden Propel lerblättern.

Stellt sich nach Anbau des Schiffspropellers an die betref fende Yacht heraus, daß der Steigungswinkel, der sich bei Anlegen der Anschlagskante 19 an dem Anschlag 21 einstellt, nicht der bestmögliche ist, so läßt sich durch einfaches Verdrehen des Anschlages bzw. Gewindebolzens 21 in seiner Bohrung 23 der Steigungswinkel ϕ innerhalb gewisser Grenzen verändern und damit optimieren.

Soll die Fahrtrichtung umgekehrt werden, so dreht die Welle 12 im Uhrzeigersinn, wobei sich zunächst die Nabe 11 und damit der Ansalz 18 relativ zu dem Nabenkörper 2 dreht, bis die Anschlagkante 20 an dem Anschlag bzw. Gewindebolzen 22 anliegt und die Propellerblätter 8 sich um etwa 180° gedreht haben. Eine Optimierung des für diese Fahrtrichtung vor gesehenen Steigungswinkels der Propellerblätter ist auf völlig gleiche Art und Weise durch einfaches Verdrehen des Gewindebolzens 22 möglich.

Um ein einfaches Ansetzen eines Schlüssels zu ermöglichen, weisen die Anschläge bzw. Gewindebolzen 21 und 22 je einen Innensechskant 27 bzw. 28 auf.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Schiffspropel lers mit verstellbaren Propellerblättern wird eine Opti mierung der für Vorwärts- bzw. Rückwärtsfahrt vorgesehenen Steigungswinkel der Propellerblätter auf denkbar einfache Art und Weise ermöglicht. Eine umständliche Demontage des Schiffspropellers zur nachträglichen Optimierung des entsprechenden Steigungswinkels entfällt.

Bezugszeichenliste

1 Schiffspropeller
2 Nabenkörper
3 Teil (von 2)
4 Teil (von 2)
5 Schraube
6 Abflachung
7 Bohrung
8 Propellerblatt
9 Ende (von 8)
10 Kegelzahnrad
11 Nabe
12 Antriebswelle
13 Paßfeder
14 Mutter
15 Scheibe
16 Kegelzahnrad (von 11)
17 Bund
18 Ansatz
19 Anschlagskante
20 Anschlagskante
21 Anschlag, Gewindebolzen
22 Anschlag, Gewindebolzen
23 Gewindebohrung (für 21), Öffnung
24 Gewindebohrung (für 22), Öffnung
25 Wellenstumpf
26 Drehrichtung (Pfeil)
27 Innensechskant (von 21), Vertiefung
28 Innensechskant (von 22), Vertiefung

Claims

1. Schiffspropeller, insbesondere für Segelyachten, mit einem Nabenkörper und mit in diesem um ihre Längsachse drehbar gelagerten Propellerblättern, mit einer in dem Nabenkörper gelagerten und relativ zu diesem verdrehbaren Nabe, mit mindestens einem die Drehbewegung der Nabe relativ zu dem Nabenkörper auf einen Winkel <360° begrenzenden Anschlag, und mit einem die Nabe mit den Propellerblättern koppelnden Getriebe, insbesondere einem Kegelradgetriebe, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage mindestens eines Anschlages (21, 22) relativ zum Nabenkörper (2) veränderbar ist und durch eine Öffnung (23, 24) im Nabenkörper (2) beeinflußt werden kann.

2. Schiffspropeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (23, 24) verschließbar sind.

3. Schiffspropeller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge im wesentlichen aus je einem Gewindebolzen (21, 22) bestehen.

4. Schiffspropeller nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindebolzen (21, 22) an seinem nach außen gewand ten, frei zugänglichen Ende eine Vertiefung (27, 28) mit im wesentlichen polygonförmigem Querschnitt aufweist.

5. Schiffspropeller nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Vertiefung (27, 28) des Gewinde bolzens (21, 22) sechseckig ist.