DE654767C - Regeleinrichtung fuer Propeller - Google Patents

Description

Das Hauptpatent 654233 bezieht sich auf eine Regeleinrichtung für Propeller, die mit relativ zum Propellerkörper und taktmäßig zu dessen Drehung sich bewegenden Flügeln arbeiten. Um eine einfache elektrische Steuereinrichtung für die Propeller zu erhalten, wird beim Hauptpatent zur Verstellung der Flügel aus einer bestimmten Nullage heraus ein Wechselfeld verwendet. Der dieses Wechselfeld erzeugende Strom wird einem gleichstromgespeisten Umformer entnommen, der mit einer der Propellerdrehzahl proportionalen Drehzahl umläuft. Dieser Umformer ist als Kontaktapparat ausgebildet, dessen einzelne Kontakte mit Anzapfpunkten einer an einer Gleichstromquelle liegenden Widerstandsanordnung verbunden sind, wobei diese Kontakte mit einem zur Abnahme des Wechselstromes dienenden, relativ zu den Kontakten mit einem der Propellerdrehzahl proportionalen Drehzahl umlaufenden Bürstenpaar zusammenarbeiten. Bei der praktischen Durchbildung eines elektrischeil Propellerantriebes dieser Art stößt man insofern auf Schwieriges keiten, als die Schwungmasse des einzelnen Propellerflügels sehr groß ist. Infolgedessen müssen sehr große elektrische Energien für die Verstellung des zum Antrieb des Propellerflügels dienenden Ankers aufgewendet werden.

Zweck der Erfindung ist es, eine elektrische Antriebsvorrichtung für die Propellerflügel zu schaffen, bei der nur eine kleine elektrische Antriebskraft benötigt wird. Erfindungsgemäß wird das bewegliche System eines Prop eller flügels als schwingungsfähiges System ausgebildet und auf die der Propellerdrehzahl entsprechende Grundschwingung abgestimmt. Man braucht dann nur eine verhältnismäßig kleine elektrische Antriebskraft für die Anregung des - schwingungsfähigen Systems vorzusehen.

In den Fig. 1 und 2 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, ι ist der zu verstellende Propellerflügel, der elektromagnetisch aus einer bestimmten Nulllage heraus verstellt werden soll. Fest mit dem Flügel ist am oberen Ende ein Drehanker 2 verbunden. Dieser Anker kann entweder polarisiert sein oder eine Erregerwicklung tragen. Der Anker wird durch eine fest mit ihm verbundene Führungsstange und mit dieser zusammenarbeitende Federn 4 in der Nullage gehalten. Der dem Drehanker 2 zugeordnete Stator 5 besitzt eine der Polzahl des Ankers entsprechende Anzahl von Magnet-

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-lng. Hans Wolters in Berlin-Siemensstadt.

polen, die durch eine Feldwicklung 6 erregt werden. Das aus den beweglichen Teilen, nämlich dem Prop eller flügel i, dem Dreh-, anker 2, der Führungsstange 3 mit den' Federn 4 bestehende System ist schwingungs -_Λ fähig ausgebildet und auf die Grundsschwur> guhg der Propeller drehzahl abgestimmt. 7 ist" * eine Dämpfungsvorrichtung, die mit der Stange 3 verbunden sein kann. Diese Dämpfungsvorridhtung dient dazu, einen gewünschten Verlauf der Schwingbewegung inne zu halten.

An Stelle der Federn 4 kann auch die in Fig. 3 skizzierte Anordnung verwendet werden. Hier sind mit der Führungsstange 3 Kolben 11 und 12 in der aus der Figur ersichtlichen Weise derart verbunden, daß bei der Schwingbewegung der Führungsstange 3 die in dem Zylinder 13 befindliche Luft zusammengepreßt oder entspannt wird. Eine Umgehungsleitung 14 mit dem Ventil 15 ermöglicht eine Abstimmung der Dämpfung. Bekanntlich ist die Bewegung, die die einzelnen Flügel eines Propellers gemäß der Erfindung ausführen muß, keine reine Sinusschwingung. Die erwünschte Bewegung des Propellers entspricht vielmehr einem solchen Sdrwingungsvorgang, bei dem die Amplitude der Schwingung sehr rasch erreicht wird und verhältnismäßig längere Zeit bis zum Nulldurchgang verläuft, der Ausschlag nach der negativen Seite zu bis zur Amplitude hin dauert wiederum eine verhältnismäßig längere Zeit und schließlich erfolgt ein rasches Durchschwingen durch die Nullage.

In der Fig. 4 ist für verschiedene Schiffsgeschwindigkeiten der Schwipgungsvorgang eines Propellerflügels während einer Umdrehung des Propellers dargestellt. Die Kurven«, b, c lassen erkennen, daß die Amplitude gegenüber einer normalen Sinusschwin gung, wie sie in der Kurvet wiedergegeben ist, verschoben ist. Das Maximum der einzelnen Kurven bewegt sich dabei auf einer Kurve e. Die Kurve α soll beispielsweise der maximalen Leistung entsprechen, die Kurve b einer mittleren, C einer kleineren Leistung. Bei Leerlauf führen die einzelnen Schaufeln des Propellers überhaupt keine Schwingbewegung aus, sie liegen vielmehr tangential zum Drehkreis des Propellers.

In Fig. 5 sind für eine bestimmte Flügelbewegung weitere charakteristische Kurven gezeichnet, und zwar ist mit α wieder die gewünschte Flügelschwingung bezeichnet. Um diese Schwingung zu erzeugen, muß das auf die Flügel ausgeübte Drehmoment beispielsweise den durch die Kurve / gegebenen Verlauf haben. Diese Kurve hat einen von der reinen Sinusschwingung abweichenden Verlauf, was durch die äußeren Widerstände im Wasser bedingt ist. Um diese Drehmomente zu erzielen, muß der Strom, der „zur Erzeugung des die Drehanker verstelleniäen Wechselfeldes dient, eine entsprechende i^yrvenform haben. Die Form der erforderlJa'.chen Stromkurve wird man durch Berech- ^;nüng und gegebenenfalls durch Versuche feststellen.

Der zur Erzeugung des Wechselfeldes dienende Strom kann beispielsweise aus einem Umformer entnommen werden, der in Fig. 6 dargestellt ist. 21 ist eine Welle, die mit einer dem Schiffspropeller proportionalen Drehzahl umläuft. Mit ihr verbunden sind die beiden Stromabnehmer 22, 23, die auf zugehörigen Widerstandsanordnungen 24, 25 schleifen. Diese beiden Widerstandsanordnungeii sind als in sich geschlossene feststehende Wicklungen ausgebildet. Ihnen wird von außen her durch die einstellbaren Bürsten 26, 27 und 28, 29 Gleichstrom zugeführt. An den Schleifringen 30, 31 wird der Strom zur Speisung der Drehanker entnommen. Mit 32 ist im Ausführungsbeispiel die Feldwicklung eines Drehankers bezeichnet, Mit der in Fig. 6 dargestellten Anordnung kann man an der Feldwicklung 32 des Drehankers jede beliebige Kurvenform erzielen.

Für den Fall, daß die Widerstandsanordnung 24 und 25 als gleichmäßige, über den Umfang verteilte Wicklungen ausgeführt sind, kann man beispielsweise den in Fig. 7 wiedergegebenen Potentialverlauf an der Feldwicklung 32 erzielen. Um andere Kurvenformen zu erhalten, kann man die Widerstände der Anordnungen 24 und 25 auf dem Umfang verschieden verteilen.

Da mit einem Propeller gewöhnlich mehrere Propellerflügel verbunden sind, kann man zur Erzeugung der Ströme in den einzelnen Feldwicklungen der Drehanker den in Fig. 8 dargestellten Umformer benutzen; soweit in dieser Figur die Einzelteile denen in Fig. 6 entsprechen, sind die gleichen Bezugszeichen verwendet. Dieser Umformer ist für einen mit vier Prop eller flügeln ausgerüsteten Propeller bestimmt. Mit der Welle 21 sind hier jeweils vier Schleif bürsten 41, 42, 43, 44 und 45, 4O₃ 47, 48 verbunden. Diese sind an die zugehörigen Schleifringe 49, 50, 51, 52 und S3, 54, 55, 56 gelegt. Zwischen den Schleifringen 49 und 53, 50 und 54, 51 und 55, 52 und 56Wird jeweils der Strom für eine Feldwicklung eines der vier Drehanker eines Propellerflügels entnommen.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Regeleinrichtung für Propeller, die mit relativ zum Propellerkörper und taktmäßig zu dessen Drehung sich bewegen-

   den Flügeln arbeiten, wobei der zur Verstellung der Flügel aus der Nullage heraus dienende Wechselstrom einem gleichstromgespeisten Umformer entnommen wird, der mit einer der Propellerdnehzahl proportionalen Drehzahl umläuft, nach Patent 654 233, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Umformer gelieferte Strom der Erregerwicklung des mit dem Propellerflüge] verbundenen Schwingankers zugeführt wird, der zusammen mit den übrigen beweglichen Teilen der PropellerfLügel als schwingungsfähiges, auf die der Propellerdrehzahl entsprechende Grundschwingung abgestimmtes System ausgebildet ist.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Anregung des schwingungsfähigen Systems dienende Wechselstrom einem gleichstromgespeisten Umformer entnommen wird, der aus zwei je in sich geschlossenen Wicklungen besteht.
3. 3. Regeleinrichtung für Propeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Umformer ein Kontaktapparat dient, dessen einzelne Kontakte mit Anzapfpunkten einer an einer Gleichstromquelle liegenden Widerstandsanordnung verbunden sind, wobei die zwischen den Anzapfpunkten liegenden Widerstände der Wider-Standsanordnung veränderlich sind, und wobei die Kontakte mit einem zur Abnahme des Wechselstromes dienenden, relativ zu den Kontakten mit einer der Propellerdrehzahl proportionalen Drehzahl umlaufenden Bürstenpaar zusammenarbeiten.
4. 4. Regeleinrichtung nach Anspruch 3 für einen Propeller mit mehreren Schaufeln, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schaufel ein mit dem Kontaktapparat zusammenarbeitendes Bürstenpaar entspricht.
5. 5. Regeleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsanordnung aus zwei in sich geschlossenen Wicklungen besteht.
6. 6. Regeleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Wicklungen über einstellbare Bürsten der Gleichstrom zugeführt wird und daß mit jeder der beiden Wicklungen eine Bürste des zur Abnahme des Wechselstroms dienenden Bürstenpaares zusammenarbeitet.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen