DE7306891U - Schiffsantrieb mit einem Verstellpropeller - Google Patents

Description

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Schiffsantrieb mit einem Verstellpropeller

Die Erfindung betrifft einen Schiffsantrieb mit einem in einem Nabenkörper gelagerten Verstellpropeller und mit einem vertikal an den Nabenkörper sich anschließenden Hohlkörper, der eine koaxial angeordnete Antriebswelle umschließt und der gemeinsam mit dem Nabenkörper um eine vertikale Achse schwenkbar ist.

Schiffspropeller, bei denen der Nabenkörper um eine vertikale Achse schwenkbar ist, sind als Schwenkpropeller allgemein bekannt. Durch diese Ausbildung kann ein Propellerschub in ;}ede gewünschte Richtung geleitet werden.

Um die Größe des Propellerschubes stufenlos regeln zu können, ist es gleichfalls bereits allgemein bekannt, sogenannte Verstellpropeller vorzusehen, bei denen zur Einstellung eines, gewünschten Propellerschubes die Steigung der einzelnen Flügelblätter entsprechend verstellt wird.

Eine Kombination dieser beiden genannten Antriebsvorrichtungen; würde nun einen optimalen Antrieb für ein Schiff ergeben. Der Propellerschub könnte stufenlos nach Größe und Richtung verändert werden, wobei sich der Antriebsmotor stets mit konstanter Drehzahl und gleichbleibender Drehrichtung betreiben ließe. Ein Umkehrgetriebe bzw. eine Drehzahlrücknahme, die durch entsprechende Einrichtungen erzeugt werden müßte, würde sieh damit erübrigen.

In der DT-OS 1 922 8^4 ist deshalb bereits ein Schiffsantrieb der eingangs bezeichneten Art vorgeschlagen worden, der sowohl

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schwenkbar als auch verstellbar ist. Bei gewöhnlichen Verstellpropellern wird das Verstellen durch hydraulische Steuerungssystem me im Nabenkörper bewirkt. Bei der hier gegebenen Verschwenkbarkeit würde dies jedoch Schwierigkeiten bereiten. Deshalb sieht man bei dem schwenkbaren Verstellpropeller gemäß der DT-OS 1 922 8^4 eine mechanische Betätigungseinrichtung für die Verstellbewegung vor. Dies bringt jedoch wiederum erhebliche Nachteile mit sich. Dieser Schiffsantrieb ist nämlich in seiner Leistungsübertragung begrenzt. Er kann lediglich bis ca. 1000 PS eingesetzt werden. Weiterhin besitzt er durch die mechanische Übertragung eine Reihe von störungsanfälligen Teilen. Nachteilig ist auch« daß zur Schmierung im Ruderglied lediglich eine mit Ol gefüllte Kammer vorhanden 1st. Eine direkte Schmierung der Lagersteilen« insbesondere die Verwendung einer ölstaudichtung, durch die ein Eindringen von Wasser sicher verhindert wird« ist nicht möglich. Ein weiterer Nachteil besteht darin« daß der Schwenkkörper eine Doppellagerung besitzt. Dadurch werden zwar die auf den Propeller wirkenden Schub- und Kippkräfte sicher abgefangen« aber der Propeller weist dadurch eine große Bauhöhe auf.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde« einen Schiffsantrieb der in Rede stehenden Art zu verbessern« wobei insbesondere auch die Übertragung von sehr hohen Leistungen bei einer sicheren Beherrschung der auftretenden Kräfte möglich sein soll.

Durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 wird diese Aufgabe gelöst.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen lassen sich Leistungen bis über JO 000 PS übertragen. Der Antrieb besitzt weniger bewegte Teile und ist deshalb weniger störungsanfällig. Durch die erfindungsgemäße Einleitung der Hydrauliksystems kann der Hohlkörper mit dem Nabenkörper beliebig« ohne die Notwendigkeit irgendeines Anschlages« verschwenkt werden. Entsprechend der Anzahl der Dichtringe können beliebig viele Hydraulikleitungen in den Nabenkörper eingeführt werden.

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Es wäre natürlich' auch ein'e*einfachere Einleitung der Hydrauliksysteme dadurch möglich, daß sie Über Bohrungen im Inneren der Antriebswelle vorgenommen wird. Bei einer derartigen Methode würde jedoch die Zahl der Hydraulikleitung beschränkt sein und weiterhin würde dies eine Schwächung des Widerstandsmomentes der Antriebswelle bedeuten.

Eine vorteilhafte, erfinderische Weiterbildung ist in den Ansprüchen 2 und 3 aufgezeigt.

Der Schiffsantrieb ist nur fliegend gelagert. Der Erfinder· hat nämlich erkannt, Saß durch diese erfindungsgemäße Lagerung die auftretenden Schub- und Kippkräfte sicher beherrscht und auf das Schiffsgehäuse weitergeleitet werden können. Die Ausbildung der Inneren Lagerschale als Hohlzahnrad stellt dabei eine einfache, kostensparende Lösung dar.

In den Ansprüchen 4 und 5 sind vorteilhafte Ausführungsbeispiele für die Hydrauliksysteme aufgezeigt.

Durch die erfindungsgemäße Folgesteuerung zwischen Steuerstift und Kuppelstange läßt sich in einfacher Weise eine Verstellung de? Propellersteigung erreichen. Dadurch, daß das Ol aus dem Nabenkörper durch eine Pumpe abgesaugt wird, kann der ölstand im Nabenkörper stets konstantgehalten werden.

Durch die Hydrauliksysteme nach Anspruch 5 wird eine Erhöhung der Lebensdauer der Lager erreicht und weiterhin auch ein Eindringen von Wasser in den Nabenkörper sicher verhindert.

Die erfindungsgemäSe Steckkupplung nach Anspruch 6 verhindert die Übertragung von Biegekräften auf die Verzahnung und ermöglicht gleichzeitig eine einfache Montage des Propellers.

Weitere erfindungsgemäße Merkmale gehen aus dem nachfolgend beschriebenen AusfUhrungsbelsplel hervor. Es zeigen:

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Pig. 1 den erfindungsgemäßen Schiffsantrieb, teilweise im Schnitt,

Pig. 2 eine Ausschnittsvergrößerung des Nabenkörpers im Längsschnitt,

Pig. 3 eine Ausschnittsvergrößerung der Einleitung der Hydrauliksysteme in den Hohlkörper,

Pig. 4 Schnitt IV-IV nach Pig. 3.

Der Schiffsantrieb besteht aus einem in einem Nabenkörper 1 gelagerten Propeller 2, wobei der Nabenkörper 1 starr mit einem Hohlkörper 3 mit vertikaler Achse verbunden ist. Der Hohlkörper 3 ist aus strömungstechnischen Gründen im Querschnitt gesehen tropfenförmig ausgebildet. Der Antrieb des Propellers erfolgt über zwei Kegelradstufen 4 und 5« die eine Z-Anordnung aufweisen. Eine im Innenraum des Hohlkörpers 3 koaxial angeordnete Antriebswelle 6 ist durch eine Steckkupplung 7 unterbrochen. Diese Steckkupplung 7 dient zur Eliminierung der Biegekräfte auf die Verzahnung und ermöglicht auch weiterhin eine einfache Propellermontage. Die Steckkupplung ist axial aus- und einkuppelbar. Sie kann als Zahnkupplung, Klauenkupplung, Bolzenkupplung od.dgl. ausgebildet sein.

Der Hohlkörper 3 ist zur Aufnahme der Schub- und Kippkräfte in einem Kugelrollenlager 8 gelagert. Die Verschwenkung des Hohlkörpers 3 und damit auch des Nabenkörpers 1 wird durch ein Hohlzahnrad 9 und ein von einem nicht dargestellten Verstellmotor aus angetriebenes Stirnrad 10 erreicht. Das Hohlzahnrad 9 stellt dabei zugleich auch den inneren Lagerring 13 des Kugelrollenlagers 8 dar.

Die Steigung der Propellerflügel 11 wird in bekannter Weise hydraulisch über eine Kolbenstange 12 eingestellt. Dies kann beispielsweise über ein mit der Kolbenstange verbundenes Verstellkreuz und daran angreifende Kuppelstangen geschehen (nicht dargestellt). Ein Servomotor 15, zur Verschiebung der Kolbenstange 12, 1st zwischen den beiden Propellerlagern l6a und l6b untergebracht, um Baulänge im Nabenkörper 1 zu sparen. Die Steuerung des Druoköles für den Servomotor 15 erfolgt über einen Hilfszylinder 17 und einem davon betätigten Steuerstift 18.

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Die Ölversorgung Übernimmt" eine'Pumpe 19, die das Ol aus aem Ιη Nabenkörper 1 saugt und über die verschiedenen Schmierstellen ^ wieder in den Nabenkörper zurückfließen läßt. Durch den ölkreislauf über die Pumpe 19 wird der ölstand in dem Nabenkörper stets konstant gehalten.

Um den Eintritt von Wasser in den Nabenkörper 1 zu verhindern, ist eine ölstaudichtung 20 als Propellerwellendichtung vorgesehen. Ein am Schmieröldruck angeschlossener ölhochtank 21, der über der Wasserlinie liegt und mit dem die Propellerwellendichtung 20 verbunden ist, gewährleistet, daß der Innendruck an dieser Ölstaudichtung höher ist als der Außendruck durch das Wasser.

Die Einleitung der Hydrauliksysteme von dem feststehenden Gehäuse auf den schwenkbaren Hohlkörper 3 ist aus den Pig. 3 und 4 ersichtlich, wobei zur Verdeutlichung der Erfindung die Leitungen der einzelnen Hydrauliksysteme in der Pig. 3 teilweise versetzt dargestellt sind. Ihre genaue Lage hinsichtlich ihrer Umfangsanordnung ist aus der Fig. 4 ersichtlich. Mehrere Dichtringe 24 übernehmen die Abdichtung zwischen dem schwenkbaren Hohlkörper 3 und dem feststehenden Gehäuse 23, wobei jeweils zwei Dichtringe 24 Ringräume 25 bis 30 bilden. Über diese Ringräume können die einzelnen Hydrauliksysteme jeweils unabhängig von der Stellung des Hohlkörpers 3 in den Nabenkörper 1 eingeleitet werden. Eine ölstauMtung 31 für die ölstaudichtung 20 mündet aus dem feststehenden Gehäuse 23 in den Ringraum 25 und wird als ölstauleitung 31' im Inneren des Hohlkörpers 3 weitergeleitet.

In gleicher Weise erfolgt die Finleitung desiSchmieröles über die Schmierölleitung 32 in den Ringraum 26 und weiter als Leitung 32'. Ebenso die Zuführung des Steueröles für den Hilfszylinder 17 über eine Steueröl-Zulaufleitung 33 in den Ringraum 27 und die Steuerölrücklaufleitung 34 über den Ringraum 28. Das Drucköl für den Servomotor 15 wird über eine Servoölleitung 35» den Ringraum 29 und die Weiterführung der Servoölleitung 35' zu dem Servomotor geführt. Die Pumpe 19 ist über ein Saugrohr 36, den Ringraum 30 und das Saugrohr 36' mit dem ölbad in dem Nabenkörper 1 verbunden.

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Der Einsatzort und die Wirkungsweise dir einzelnen Hydrauliksysteme ist nachfolgend erläutert:

Die ölstauleitung 31' endet an der Propellerwellendichtung 20 und übernimmt dort als ölstaudichtung die Abdichtung gegen das Wasser. Durch die Steuerölzulaufleitung 33' und die Steuerölrücklaufleitung 34' wird der Hilfsaylinder 17 betätigt, wodurch über ein Gestänge 37 der Steuerstift 18 zur Freigabe der jeweils gewünschten Ölleitung 38 oder 39 in Kammern 43 und 44 des Servomotors 15 betätigt wird. Das Drucköl für den Servomotor 15 wird über die Servoölleitung 35¹, und Bohrungen 40 und 41 und eine Ausfräsung 42 im Steuerstift 18 in die gewünschte Kammer des Servomotors,gesteuert durch den Hilfszylinder 17, eingeleitet. Je nach der Kammer des Servomotors 15, die mit Drucköl beaufschlagt wird, wird die Kolbenstange 12 vor- oder zurückbewegt und bewirkt damit eine Verstellung der Steigung der Propellerflügel. Die Entleerung der beiden Kammern 43 und 44 des Servomotors 15 erfolgt, bei entsprechender Stellung des Steuerstiftes 18, über einen Ringraum 45 zwischen Steuerstift l8 und Kolbenstange bzw. über Bohrungen 46 und 47 in den unteren Teil des Nabenkörpers 1. Der Steuerstift l8 ist dabei so ausgebildet, daß z.B. bei Füllung der Kammer 43 über die Ölleitung 38 gleichzeitig die Kammer 44 über die Ölleitung 39 und die Bohrungen 46 und 47 entleert wird. Zur Umkehrung der Bewegungsrichtung der Kolbenstange 12 wird die Kammer 43 in gleicher Weise über die Ölleitung 38 in den Ringraum 45 entleert und die Kammer 44 gleichzeitig mit Drucköl beaufschlagt.

Durch das Saugrohr 36', das im unteren Teil des Nabenkörpers 1 endet, läßt sich der ölstand im Nabenkörper konstant halten.

Über die Schmierölleitung 32', welche sich in die Leitungen 32a¹ und 32b* verzweigt, wird den Propellerlagern 16a und l6b Schmieröl zugeführt. Im Bedarfsfälle kann die Schmierölleitung 32' selbstverständlich auch noch in weitere Zweigleitungen zur Schmierung anderer Lagerstellen geteilt werden.

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Durch die Steckkupplung 7, die die Antriebswelle 6 unterteilt, läßt sich der Schiffsantrieb leicht aus- und einbauen. Nach Lösen der Verbindungsschrauben 43 kann der Hohlkörper 3 mit dem Nabenkörper 1 und dem Propeller 2 nach unten abgenommen werden. In gleicher Weise läßt sich das Oberteil des Schiffsantriebes mit dem Stirnrad 10 nach Lösen von Schrauben 49 nach oben abheben .

Neben der Steuerung der Steigung der Propellerflügel durch den Servomotor 1st zusätzlich eine vorgespannte Schraubenfeder 50 vorgesehen, die bewirkt, daß bei Ausfall des Servomotordruckes die Propeilerflügel auf Steigung gehen. Damit ist gewährleistet, daß das Schiff nicht manövrierunfähig wird und mit kleiner Propellersteigung eventuell den nächsten Hafen anlaufen kann.

Claims (1)

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   ap/A ?199 J.M. Voith GmbH

   Kennwort: "Schwenkbarer Verstellpropeller" Heldenhelm/Brenz

   ftnsprüche

   1. Schiffsantrieb mit einem in einem Nabenkörper gelagerten Verstellpropeller und mit einem vertikal an den Nabenkörper sich anschließenden Hohlkörper, der eine koaxial angeordnete Antriebswelle umschließt und der gemeinsam mit dem Nabenkörper um eine vertikale Achse schwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung des Steigungswinkels der Propellerflügel (11) in an sich bekannter Weise mit Hilfe eines in dem Nabenkörper (1) angebrachten Servomotorsystems (15, 17) erfolgt und daß die ZufUhrungs- bzw. AbfUhrungsleitungen der für den Verstellpropeller erforderlichen Hydrauliksysteme (51 bis 36) über die Abdichtung zwischen dem feststehenden Gehäuse (23) und dem schwenkbaren Hohlkörper (3) jeweils über den von je zwei Dichtringen (24) gebildeten Ringraum (25 bis 30) in den Hohlkörper geführt und von dort über hydraulische Druckleitungen (31' bis 36") in den Nabenkörper (1) zu den einzelnen Bedarfsstellen weitergeleitet sind.

   2. Schiffsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der schwenkbare Hohlkörper (3) in einer Plattenlagerung oder in einem axiale und vertikale Kräfte aufnehmenden Kugelrollenoder Kegelrollenlager (8) gelagert ist.

   3. Schiffsantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (3) durch ein von einem Verstellmotor aus angetriebenes Stirnzahnrad (10) und ein Hohlzahnrad (9), das zugleich die Innenwand des inneren Kugel- oder Kegelrollenlagerringes (13) bildet, verschwenkbar ist.

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   Schiffsantrieb naoh Anspruch I, dadurch gekennzeichnet* daß die Hydrauliksysteme eine Servoölleltung (55') für das Servo motorsystem, bestehendaus einer die Verstellung der Steigung der PropellerflUgel (11) bewirkend« Kolbenstange (I?.), die durch einen Servomotor (15) betätigbar ist, einen die Zufuhr des Servoniotoröles regelnden Steuerstift (18), der durch einen hydraulisch über Steuerölzulauf- und SteuerölrUcklauf» leitungen (£5', ^V) betätigten Hilfszylinder (1?) verstellbar ist, und ein Saugrohr (56') für das in dem Nabenkörper (1) sich befindliche Ol zu einer Pumpe (19) aufweisen.

   5· Schiffsantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydrauliksysteme ferner Schmierulleitungen (22a¹, 32b¹) für die Propellerlager (16a, 16b) und eine ölstauleitung (51') für die Propellerwellendichtung (20) aufweisen.

   6. Schiffsantrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Antriebswelle (6) in dem Hohlkörper (5) eine Steckkupplung (7) vorgesehen ist.

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