DE526371C - Propellerantrieb mit zwischen Motor und Propeller eingeschalteter Zwischenwelle - Google Patents

Description

Bei Propellerantrieben, wie sie namentlich für Wasser- und Luftfahrzeuge üblich sind, ist es häufig erwünscht, den Propeller an einer vom Antriebsmotor entfernt liegenden Stelle anzuordnen. Die Arbeitsübertragung vom Motor auf den Propeller erfolgt dann in der Regel bei gleichachsiger Anordnung beider Teile über eine Verbindungswelle, bei nicht gleichachsiger über Zwischenwellen, ίο die durch Kegelradgetriebe einerseits mit dem Motor, andererseits mit der Propellerwelle in Verbindung stehen. Bei der üblichen Lagerung dieser Wellen in nur zwei Endlagern zeigt sich bei größerer Länge der Welle der Nachteil, daß mit störenden Schwingungserscheinungen verbundene Drehzahlbereiche verhältnismäßig niedrig, oft unter der Betriebsdrehzahl oder in deren Nähe liegen, wodurch die Sicherheit einer solchen Anlage ao gefährdet wird. Man hat bereits versucht, bei rasch laufenden Wellen die Schwingungserscheinungen dadurch unschädlich zu machen, daß man ihre Endlager so ausbildet, daß diese um einen in der Wellenachse lieas genden Punkt nach allen Seiten schwingen können und daß bei einer durch die Wellenschwingungen erzwungenen Schiefstellung des Lagers ein Arbeit verzehrender Widerstand, also eine Dämpfung des Schwingungsimpulses, auftritt. Diese bekannte Einrichtung hat den Nachteil, daß sich bei ihr die Dämpfungswirkung nur auf einen verhältnismäßig kurzen Wellenteil erstrecken kann und daß sie demgemäß für den Schutz längerer Zwischenwellen gegen sogen. Biegungsschwingungen (das sind umlaufende Ausbauchungen der Wellenmittellinie) nicht geeignet ist. Des weiteren hat man versucht z. B. die zwischen Motor und Propeller eingeschaltete Welle zwischen den Endlagern in mindestens einem weiteren Lager federnd abzustützen.

Erfindungsgemäß wird eine besonders betriebssichere Ausgestaltung solcher Zwischenwellenanordnungen mit Dämpfungslagern dadurch erreicht, daß man der Welle anliegende Lagerschalen in einem feststehenden Gehäuse gegen etwa vorhandene radiale Rückstellkräfte beweglich einsetzt und gleichzeitig mit Einrichtungen, z. B. Reibungs- und Flüssigkeitsbremsen, versieht, die unabhängig von den Rückstellkräften eine Radialverschiebung nur unter Leistung einer gewissen Verschiebearbeit gestatten.

In Fällen, wo zur Zwischenabstützung einer solchen Welle nur verhältnismäßig schwache, elastische Träger zur Verfügung stehen, so daß also Welle und Träger zwei gekuppelte Schwingungssysteme bilden, an deren einem die erregenden Kräfte angreifen, wirkt eine solche Einrichtung auf beide Systeme zugleich schwingungsdämpfend.

Wellen, die im Verhältnis zu ihrer Länge dünn sind und die sehr rasch umlaufen, unter-

liegen besonders starken Schwingungserscheinungen, und demgemäß sind hierbei im allgemeinen auch die Dämpfungsglieder hoch beansprucht. Die Erfindung umfaßt deshalb auch noch Mittel zur Entlastung der Dämpfungsglieder, und zwar kann eine solche Entlastung auf folgende Weise erreicht werden: Die Welle wird der Länge nach in Stücke unterteilt, die nur so lang sind, daß die kritische Drehzahl erster Ordnung jedes Stückes noch über der höchsten Betriebsdrehzahl liegt; die einzelnen Wellenstücke sind durch Kupplungen, die eine gewisse Beweglichkeit der Wellenstücke gegeneinander ermöglichen, verbunden, so daß, genügende Beweglichkeit der Kupplungen vorausgesetzt, bei beliebiger Gesamtwellenlänge im wesentlichen nur die leicht beherrschbaren Schwingungserscheinungen kurzer Wellenstücke auftreten; die Lagerung der Wellenstücke erfolgt in Lagern, die, wie oben beschrieben, unter Leistung von Dämpfungsarbeit allein oder unter gleichzeitiger Überwindung elastischer Kräfte radial verschieblich sind.

In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Abb. ι zeigt schematisch die allgemeine Anordnung eines Propellerantriebes mit Zwischenwelle,

Abb. 2 ein Anwendungsbeispiel mit zwei solchen Antrieben bei Flugzeugen, Abb. 3 ein Anwendungsbeispiel für Schiffe.

Abb. 4 und 5 zeigen im Längsschnitt und

Querschnitt nach Linie V-V der Abb. 4 ein Lager für die in den Abb. 1 bis 3 gezeigten Zwischenwellen,

Abb. 6 und 7 im Längsschnitt und Querschnitt nach Linie VII-VII der Abb. 6 ein Lager für eine unterteilte Zwischenwelle. Bei der Anordnung nach Abb. 1 und 2 treibt der Motor 1 den auf Welle 3 festsitzenden Propeller 2 über die Zwischenwelle 4 an. Zwischen Motor und Zwischenwelle liegt ein ins Schnelle übersetzendes Zahnrädergetriebe 5, 6, das die Drehzahl der Zwischenwelle gegenüber der Motordrehzahl wesentlich erhöht, während das zwischen die Wellen 4 und 3 eingeschaltete Zahnrädergetriebe 7, 8 die hohe Drehzahl der Zwischenweile 4 auf die verhältnismäßig niedrige Drehzahl der Propellerwelle 3 verringert. Die Welle 4 ist außer an ihren Enden auch an dazwischenliegenden Stellen in an sich bekannter Weise durch ein oder mehrere Lager (Zwischenlager) 10 abgestützt, die gemäß Abb. 4 und 5 mit Schwingungsarbeit verzehrenden Dämpfungseinrichtungen versehen sind und, wie Abb. 2 zeigt, auf Auslegern sitzen, die von den Gerüststangen 14, 15 und den nötigen Diagonalversteifungen 16 gebildet werden.

Gemäß Abb. 3 wird ein Schiffspropeller 22 von einem Motor 21 unter Vermittlung einer Zwischenwelle 24 angetrieben, die, an das Übersetzungsgetriebe 25, 26 angeschlossen, mit wesentlich höherer Drehzahl als der Motor 21 umläuft und die mit dem Untersetzungsgetriebe 27, 28 die Propellerwelle 23 antreibt, so daß letztere wieder eine verhältnismäßig geringe Drehzahl besitzt. Die Zwischenwelle 24 ist an mehreren Stellen durch Schwingungsarbeit verzehrende Lager 30 abgestützt. Da diese Welle im Verhältnis zu ihrer Länge sehr dünn sein kann, ist trotz der mehrfachen Lagerung bei Verbiegungen des Schiffskörpers ein schädliches Klemmen der Welle nicht zu befürchten. Die Überbzw. Untersetzungsgetriebe 25, 26 und 27, 28 können natürlich auch so (z. B. als sogen. Planetengetriebe) ausgebildet sein, daß die Zwischenwelle gleichachsig zu der Welle des Motors bzw. des Propellers zu liegen kommt. Die Abb. 4 und 5 zeigen ein Beispiel für die konstruktive Ausgestaltung der Zwischenlager solcher Zwischenwellen. Die Lager sind Wälzlager, bestehend aus einem Innenring 31, den Wälzkörpern 32 und einem Außenring 33. Der Außenring 33 ist in radialer Richtung verbreitert und liegt, in radialer Richtung verschiebbar, zwischen einer ebenen Fläche des feststehenden Lagergehäuses 34 und einer Druckplatte 35, und mittels der gegen das Gehäuse 34 sich abstützenden Federn 36 werden die Teile 33, 34, 35 gegeneinandergedrückt. Bei jeder durch Wellenschwingung verursachten Radialverschiebung des Ringes 33 muß also die zur Überwindung der zwischen den Teilen 33, 34, 35 auftretenden Reibung erforderliche Arbeit geleistet werden. Diese Reibungsarbeit dämpft die von der Welle ausgehenden Schwingungsimpulse wirksam ab. Zwischen den einander zugekehrten Umfangsflächen des Ringes 33 und des Gehäuses 34 sind noch Blattfedern 37 eingelegt, die bestrebt sind, den Ring 33 in der Mittellage zu halten, und die seiner Ausweichung einen zunehmenden Widerstand entgegensetzen. In die Federn 37 eingreifende, auf Ring 33 festsitzende Stifte 38 sichern im Verein mit Anschlägen 39 am Gehäuse, gegen die sich die Federn legen, den Außenring 33 gegen Drehung.

Namentlich bei durchlaufenden Wellen nach dem Beispiel der Abb. 1 bis 3 können diese Federn 37 auch fortgelassen und nur die Dämpfungsvorrichtung allein vorgesehen werden. Es ist dann eine Sicherung des Außenringes 33 gegen Drehung vorzusehen, da eine solche Drehung die bei der Radialverschiebung auftretende Reibung sehr stark vermindern würde.

An Stelle der Reibplatten 35 können auch

andere Dämpfungseinrichtungen, ζ. Β. hydraulische Widerstände, Anwendung finden. Die Abb. 6 und 7 zeigen ein Ausführungsbeispiel der Lagerung einer unterteilten Zwischenwelle. Die Welle ist in einzelne Stücke 40, 40' usw., zweckmäßig von je gleicher Länge, aufgeteilt. Die Wellenstücke tragen am Ende Kupplungsklauen 41, 41', die von vorn gesehen viereckig sind, und über diese ist eine Kupplungshülse 42 mit entsprechender viereckiger Durchbrechung geschoben, die das Drehmoment von dem einen Wellenteil 40 auf den benachbarten, 40', weiterleitet. Die Außenflächen der Kupplungsklauen sind gerundet, so daß den Wellenstücken außer Längsverschiebungen auch kleine Winkelabweichungen gegeneinander ermöglicht sind. Die Ausgestaltung des Lagers selbst entspricht genau der des Beispiels nach Abb. 4 und 5, und es sind deshalb auch die gleichen Bezugszeichen wie dort eingesetzt. Auch die Wirkungsweise ist dementsprechend dieselbe. Die Unterteilung der Welle bietet dabei einmal den Vorteil der Erhöhung der kritischen Drehzahl und ferner jeder Vermeidung von Klemmungen, auch dann, wenn der Wellenträger 50 selbst merkbare Formänderungen erfährt. Es ist deshalb möglich, die Wellenträger sehr leicht, z. B. als einfaches dünnwandiges Rohr, auszuführen. Des weiteren können hierbei Wellenteile und Zwischenlager als Normteile ausgebildet sein, so daß Wellen beliebiger Länge leicht daraus zusammengesetzt werden können und bei Be-Schädigungen schneller und einfacher Ersatz möglich ist.

In Fällen, wo solche Wellen, wie beispielsweise bei der Anordnung nach Abb. 2, frei durch die Luft zu führen sind, kann die Welle samt ihrer Lagerung und dem Wellenträger 50 mit einer stromlinienförmigen Verkleidung 51 umschlossen werden.

Möglich ist natürlich auch die Festlegung der Lager 34 in einem die Welle 40, 40' umschließenden Rohr; die dargestellte Ausführungsform bietet aber demgegenüber den Vorteil des leichteren Zusammenbaues und der viel bequemeren Kontrolle.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   ι . Propellerantrieb mit zwischen Motor und Propeller eingeschalteter Zwischenwelle, die zwischen den Endlagern in mindestens einem weiteren Lager abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenlager mit einer von etwa vorhandenen radialen Rückstellkräften unabhängigen arbeitverzehrenden Einrichtung zum Dämpfen radialer Wellenverschiebungen (der sogen. Biegungsschwingungen) versehen ist.
2. 2. Propellerantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenlager außer der arbeitverzehrenden Dämpfungseinrichtung noch eine hiervon unabhängige Rückstellfedereinrichtung enthält, die in an sich bekannter Weise radial gegen die Welle drückt.
3. 3. Propellerantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwelle in mehrere Stücke, zweckmäßig von gleicher Länge, unterteilt ist, die durch beliebige, den einzelnen Wellenteilen kleine Verlagerungen gegeneinander ermöglichende Kupplungsglieder miteinander verbunden und in den mit Dämpfungseinrichtung versehenen Zwischenlagern gelagert sind.
4. 4. Propellerantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aufeinanderfolgenden Wellenteile durch Muffen oder Schalen miteinander gekuppelt sind, die gleichzeitig zur Lagerung der Welle in den Zwischenlagern dienen.
5. 5. Propellerantrieb nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Wellenteile so gewählt wird, daß deren kritische Drehzahl erster Ordnung noch über der höchsten Betriebsdrehzahl liegt.
6. 6. Propellerantrieb nach einem der Ansprüche ι bis 5, gekennzeichnet durch Festlegung der Zwischenlager an einem längs der Zwischenwelle entlanglaufenden, zweckmäßig rohrförmig gestalteten Längsträger.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen