DE805847C - Verstellpropeller fuer Schiffe - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 31. MAI 1951

Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen an Verstellpropellern für Schiffe und besonders für Unterseefahrzeuge. Der Hauptzweck der Erfindung ist, einen vereinfachten Mechanismus zu schaffen, der geeignet ist, zuverlässig auf lange Dauer ohne Überwachung und ohne Ölschmierung zu laufen.

Bei dem den Gegenstand der Erfindung bildenden Mechanismus sind die I'ropellerflügel um Drehzapfen mittels Zahnstangen einstellbar, die in Zahnräder am FuÜe der PropellerHügel eingreifen; dabei sind die vorderen Enden der Zahnstangen mit einer gewindebetätigten Muff en vorrichtung gekuppelt, um die Zahnstangen zwecks Einstellung der Steigung, der Schraubenflügel hin und her bewegen zu können.

Bisher wurden die Zahnstangen an ihrem vorderen linde fest mit einem Flansch der Muffenvorrichtung verbunden, so daß die Muffenvorrichtung beim Umlaufen vom Propeller mitgenommen wurde, und es war zwischen dem vorderen Ende der Muffenvorrichtung und der Betätigungsschraube eine Axialkupplung vorgesehen.

Gemäß der Erfindung ist jede Zahnstange mit einer besonderen, an der Muffenvorrichtung angreifenden Axialkupplung versehen; die Muffenvorrichtung läuft daher nicht mit der Schiffsschraube um, so daß für jede Zahnstange ein gewisses Maß von Spiel und ein leichteres und zuverlässigeres Arbeiten erzielt wird. Vorteilhaft stellt ein Teil der Muffenvorrichtung eine Verlängerung des Steven-

rohres oder Wellenbocklagers des Schiffes dar, während das andere Teil einen Flansch besitzt, der mit den einzelnen Axialkupplungen der Zahnstangen zusammenwirkt. Die Axialkupplungen bestehen vorzugsweise aus hin und her bewegbaren Kontaktflächen aus plastischen Kunststoffen, und die Zahnstangen und die umlaufenden einstellbaren Schraubenflügel sind ebenfalls mit Lagerflächen aus diesem Material versehen. Das gegen Metallflächen anliegende plastische Kunststoffmaterial wird durch eindringendes Außenwasser geschmiert, derart, daß der Mechanismus auf lange Zeit hinaus zuverlässig zu arbeiten vermag, ohne Beaufsichtigung und Wartung zu erfordern. Bei diesem verbesserten Mechanismus bedarf die Schraubenwelle keiner Änderung oder schneidenden oder bohrenden Bearbeitung zwecks Anbringung des Mechanismus. Es ist daher möglich, den Mechanismus an vorhandenen Schiffen anzubringen; lediglich muß ein Teil der Schraubenvorrichtung als Verlängerung des Stevenrohres angebracht werden.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mechanismus beispielsweise und schematisch veranschaulicht. Es bedeutet

Abb. ι obere Hälfte Axialschnitt und untere Hälfte Seitenansicht des vorderen Teiles der Verstelleinrichtung;

Abb. 2, die eine Verlängerung der Abb. 1 darstellt, zeigt in der oberen Hälfte einen Axiallängsschnitt durch die Schraube und in ihrer unteren Hälfte einen parallel verlaufenden Schnitt zwecks Sichtbarmachung einer der Zahnstangen;

Abb. 3 ist ein Querschnitt durch die Mitte der Drehzapfen der Schraubenflügel;

Abb. 4 ist ein Querschnitt gemäß Linie IV-IV in Abb. ι;

Abb. 5 ist ein Detailschnitt in größerem Maßstab zur Veranschaulichung der Lagerung einer der in Abb. ι und 4 dargestellten Druckflächen;

Abb. 6 veranschaulicht in einem Längsschnitt eine abgeänderte Anordnung, welche es ermöglicht, den Betätigungsmechanismus in das Schiffsinnere zu verlegen;

Abb. 7 veranschaulicht in einem Längsschnitt eine weitere abgeänderte Ausführungsform.

In Abb. ι ist α der Schraubensteven eines Schiffes und b das Stevenrohr, durch welches die Propellerwelle c hindurchgeht. Der feste Teil der Schraubvorrichtung, welche betätigt wird, um die Steigung der Schraubenflügel zu verändern, ist ein Rohrstück d, welches über die Propellerwelle c geschoben ist, so daß ein Endflansch d¹ gegen einen Endflansch b¹ des Stevenrohres b zu liegen kommt. Das Rohr d ist durch Bolzen e befestigt, die ebenfalls durch den Flansch b¹ hindurchgehen und in einen Ring/ am Schraubensteven α eingeschraubt sind. Das Rohr d ist außen mit Schraubengewinde versehen, und auf dieses Rohr d ist eine mit Muttergewinde versehene Gewindemuffe g aufgeschraubt. Am vorderen Ende der Gewindemuffe g befindet sich ein großes Kegelrad h, welches gegen Drehung gegenüber der Gewindemuffe g durch eine Feder gesichert ist, welche jedoch eine Axialbewegung der Gewindemuffe g gegenüber dem Kegelrad h gestattet. Dieses Rad ist in zwei Hälften hergestellt, die um die Gewindemuffe g herum zusammengesetzt und durch Schraubenbolzen h¹ aneinander befestigt werden. Das Rad h besitzt eine ringförmige Verlängerung h² mit einem nach innen gerichteten Flansch/;³, der in eine Nut im Umfang des Flansches d¹ eingreift. Dieser Eingriff sichert das Rad h gegen Axialbewegung, gestattet dagegen ein freies Drehen desselben. Ein Kegelrad / auf einer senkrechten Welle k kämmt mit den Zähnen des Rades h; diese Welle fc geht nach oben zu einem Motor oder sonstigen Betätigungsmittel innerhalb des Schiffes.

Auf der gegenüberliegenden Seite der Gewindemuffe g ist die Nabe eines Stirnflansches/ mittels Nut und Feder befestigt und gegen Axialbewegung gegenüber der Muffe g durch einen Haltering I¹ gehindert. Der Flansch / bildet einen Teil einer Axialkupplung zwischen der Gewindemuffe g und drei Zahnstangen»! (s. auch Abb. 3), die zur Einstellung der Flügel eines dreiflügeligen Propellers dienen, wie nachstehend beschrieben wird. Jede Stange m ist für sich mit dem Flansch / in folgender Weise gekuppelt: Das vordere Ende einer Stange m ist mit Schraubengewinde versehen zwecks Einschraubung in eine Nabe«¹, die axial von einer Seite eines Segmentes η vorspringt. Wie aus Abb. 4 ersichtlich, erstreckt sich jedes Segment η über etwa weniger als 120⁰. Wie aus Abb. 1 ersichtlich, besitzen die Segmente η L-förmigen Querschnitt zwecks Bildung einer radialen und einer peripheren, den Flansch / umgebenden Wandung. Auf der radialen Wandung jedes Segmentes befinden sich drei Zapfen 0, die zur Anbringung dreier bogenförmiger Druckstücke p dienen. Diese Druckstücke werden aus einem Kunstharz mit faserförmigen Beimischungen hergestellt, und wie aus Abb. 5 ersichtlich, wird an der Rückseite jedes Druckstückes mittels Schrauben eine kleine Messingplatte p¹ befestigt, derart, daß diese zwischen das Druckstück und die radiale Wandung des Segmentes η zu liegen kommt. Die Platte p¹ ist nur auf einer Seite des Stiftes 0 angeordnet. Das vordere und offene Ende jedes Segmentes η ist durch eine bogenförmige Platte q abgeschlossen, die an dem Segment durch Schrauben befestigt ist und eine zweite radiale Wandung darstellt, die derjenigen des Segmentes gegellübersteht und zur Anbringung eines zweiten Satzes von Druckstücken r in ähnlicher Weise, wie oben für die Druckstücke p beschrieben, dient. Der Schub der Gewindemuffe g auf die Zahnstangen m wird daher in einer Richtung durch die Druckstücke p und in der entgegengesetzten Richtung durch die Druckstücke r übertragen. Die Druckstücke p und r können sich etwas um die Drehzapfen ο drehen und ferner etwas aus ihrer Normalstellung um die Kanten der betreffenden Stützplatte p¹ kippen; auf diese Weise können sich die Druckstücke jederzeit in die beste Lage zur Übertragung des Schubs einstellen. Da ferner jede Zahnstange m für sich mit dem Flansch / gekuppelt ist, ist ein freies Arbeiten der Stange m sichergestellt. Jedes Segment η besitzt an einem mittleren Punkt

seines Umfanges eine Rippe n², und die Rippen npassen gleitend in entsprechende Schlitze s, die in axialer Richtung in einer hohlen Verlängerung t^l der Propellernahe t vorgesehen sind. Die Segmente η werden so mit dem Propeller herumbewegt, obgleich sie sich axial gegenüber der Propellerwelle verschieben können, wenn Steigungseinstellbewegungen erfolgen.

Wie aus den Abb. 2 und 3 ersichtlich, sind die

ίο Zahnstangen m in Bohrungen der Nabe ί des Propellers verschiebbar, welche parallel zur Achse der Propellerwelle c verlaufen. Das rückwärtige Ende jeder Stange m besitzt auf der einen Seite Zahnstangenzähne m¹, während auf der entgegengesetzten Seite jeder Stange zwei Xuten zur Aufnahme von Lagerleisten u vorgesehen sind, die aus Kunstharzmaterial bestehen.

Bei dreiflügeligen Propellern besitzt die Nabe t drei Drehzapfen f² für Anbringung der Flügelblätter r. Die Drehzapfen t- und die entsprechenden Ausnehmungen in den Schäften der Flügelblätter sind etwas konisch ausgebildet, aber an der Spit/..' und dem FuB jedes Drehzapfens befindet sich ein zylindrisches Stück, umgeben von Lagerfnttern in Form von Buchsen w und .r aus Kunstharzmateri;ti. welche die Lager für die Flügel ν bilden, zwecks Drehung derselben bei Steigungsverstellung.

Am Fuß jedes Flügels ν ist, wie aus Abb. 2 er sichtlich, mittels Schrauben ein Ring ν befestigt; ein Segment dieses Ringes ist mit Zähnen v^! (Abb. 3) versehen und kämmt mit den Zähnen ;;;' einer Zahnstange m.

Wie ferner aus Abb. 2 und 3 ersichtlich, ist die Nabe t jedes Drehzapfens /"- mit einer kreisförmigen Ausnehmung zur Aufnahme des Schaftes eines Flügels ν und eines Flügelhalteringes ζ versehen. Der letztere ist diametral in zwei Hälften geteilt und mit einem nach innen vorspringenden Flansch .;' versehen, der in eine um den Schaft der Schaufei herum vorgesehene Nut eingreift. Die Unterseite jedes Flansches r¹ i-st mit einem Lagerring rS¹ aus Kunstharz versehen. Die beiden Hälften des Haltoringes ζ werden um den Schaft eines Flügels z> herum zusammengestellt, wobei die Flanschteiler¹ in die Ausnehmung eingreifen. Der Flügel wird auf seinem Drehzapfen ν montiert, wonach der 1 !altering ζ an der Nabe t des Propellers durch die in Abb. 2 dargestellten Schrauben 2 befestigt wird. Wenn der Propeller sich dreht, besitzen die Flügel r die Neigung, sich infolge der Zentrifugalkraft nach außen zu bewegen, werden aber durch die Flansche z¹ der Halteringe r gehalten. Wenn daher die Flügel ν um die Drehzapfen Z¹ gedreht werden, um die Steigung zu ändern, während der Propeller umläuft, bilden die Ringez'² eine Drucklagerung für die Drehung der Flügel.

W^rie aus Abb. 2 ersichtlich, ist in jedem Flügel ν ein von der Oberfläche desselben zum oberen Ende der Ausnehmung für den Drehzapfen f² gehendes Loch 3 vorgesehen. Wenn der Propeller sich dreht, fließt infolge der Zentrifugalwirkung das Wasser nach außen durch die Löcher 3, wodurch eine Wasserströmung für Schmierung der Lager ζ-, χ und Γι' erzeugt wird. Ferner kann infolge der Dicke der Lagerleisten u auf den Zahnstangen m Wasser längs dieser Zahnstangen hindurchtreten, wie aus Abb. 3 ersichtlich, um diese Gleitlager zu schmieren.

Die Steigungsverstellung geht wie folgt vor sich: Die Welle /c (Abb. 1) wird in der einen oder anderen Richtung gedreht, und das Ritzel j erteilt dem Kegelrad // eine entsprechende Drehbewegung, welche die Gewindemuffe £ mitnimmt. Die Drehung der Gewindemuffe g verursacht eine Schraubbewegung derselben in der einen oder anderen Richtung längs des feststehenden und nicht drehbaren, mit Schraubgewinde versehenen Rohres d. Diese Axialbewegung der Gewindemuffe g wird durch den Schraubllansch / entweder den Druckstücken p oder den Druckstücken r mitgeteilt, wodurch die Zahnstangen m nach rechts oder links bewegt werden. Wie aus Abb. 2 ersichtlich, bewirken solche Bewegungen der Stange m eine Drehung der Flügel ν um die Drehzapfen t'² um einen gewünschten Winkel infolge des Kämmens der Zahnstangen mit den Zähnen v¹ der an den Schäften der Flügel befestigten Ringe 3'. Wenn der Propeller umläuft und die W^relle k stillsteht, drehen sich die Stangen m und die Schubkupplungsteile η gegenüber dem Flansch /, der nicht umläuft. Die auf die Schaufeln wirkende Kraft, welche bestrebt ist, dieselben um die Drehzapfen t- zu drehen, wird aufgenommen durch die Druckstücke p bzw. r, welche gegen den feststehenden Flausch / anliegen. Da das Wasser freien Zutritt zu dem Drucklager hat, werden die Druckstücke p und r ständig geschmiert, so daß sie jederzeit im guten Betriebszustand sind und der Widerstand infolge des Reibens der Druckstücke gegen den Flansch / leicht überwunden wird, wenn der Flansch/ und die Gewindemuffe g durch das Getriebe/, // zwecks Steigungsverstellung gedreht w erden.

L 111 ein Klemmen zu vermeiden, ist die Gewindeniuffe &■ an jedem linde mit Anschlagringen 4 und 5 versehen. Sobald die Muffe £ an der Grenze ihrer Bewegung in rückwärtiger Richtung ankommt, kommt der Anschlagring 4 gegen einen Anschlagring 6 zu liegen, der am hinteren linde des Rohres d befestigt ist. Wenn die Muffen am Ende ihrer Bewegung in Vorwärtsrichtung angekommen ist, stößt der Anschlagring 5 gegen einen Anschlagring 7, der auf dem Flansch </' am vorderen Ende des Rohres d befestigt ist.

Der in Abb. 1 dargestellte Mechanismus kann durch Einbau in ein am Steven <7 angeschraubtes Gehäuse geschützt werden, wobei das Wasser zum Innern des Gehäuses durch ein geeignetes Sieb Zutritt erhält.

Es ist verständlich, daß zur .Anpassung am Propeller mit anderen Flügelzahlen leicht die entsprechenden Änderungen getroffen werden können.

Gemäß der in Abb. 6 veranschaulichten Ausführungsform besteht der feste Teil der Schraubvorrichtung aus einer mit Innengewinde versehenen Muffe 10. die sich von dem Schraubensteven α des Schiffes nach innen zu erstreckt. Diese Muffe 10 bildet demgemäß eine innere Verlängerung des

Stevenrohres b, das im Steven ο fest gelagert ist. j Das hintere Ende der Muffe io ist mit einem | Flansch io° versehen, zwecks Verschraubung der i Muffe io mit der Heckkonstruktion, und ferner mit einem Gewindeloch io* zur Befestigung einer Schmiervorrichtung. Auf der Propellerwelle c ist eine lange Muffe 11 verschiebbar gelagert, die sich von dem Innern des Schiffes aus durch die Muffe io und das Stevenrohr b hindurch erstreckt. Am inneren Ende dieser Muffe ist ein Zahnrad 12 aufgekeilt. An einem mittleren Teil der Muffen ist diese mit einem Schraubgewinde 13 versehen, wel- \ dies in das Muttergewinde der Muffe 10 eingreift. Am hinteren Ende ist die Muffe n mit einem Druckflansch /, ähnlich dem mit Bezug auf Abb. 1 | beschriebenen, versehen. Der Innendurchmesser der ; Muffe 11 ist etwas größer als der Durchmesser der i Propellerwelle c und in geeigneter Weise mit Ausnehmungen versehen zur Aufnahme von Futtern 14,

ao die aus Kunstharzmaterial hergestellt sein können. Diese Lagerfutter 14 bilden Lagerflächen zwischen der Muffe 11 und der Welle c. In dem offenen Ende der Muffe 10 ist eine Dichtung 15 vorgesehen, um ein Entweichen von Schmierstoff zwischen den

as Muffen 10 und 11 zu vermeiden. Auf das innere Ende der Muffen ist eine Stopfbuchse 16 aufgeschraubt, die eine Dichtung 17 enthält, um ein Entweichen von Schmiermitteln zwischen Muffe 11 und Weiler zu vermeiden. Das Zahnrad 12 kämmt mit einem Ritzel 18, und die Breite der Zähne des Ritzels 18 beträgt ein Mehrfaches der Breite der Zähne des Rades 12. Die Wirkungsweise ist folgende: Um die Steigung der Propellerflügel zu ändern, wird das Ritzel 18 gedreht, um das Zahnrad 12 und die Muffe 11 in der einen oder anderen Richtung zu betätigen. Wenn die Muffe 11 gedreht wird, verschraubt sich das Schraubengewinde 13 in dem Innengewinde der Muffe 10 und bewirkt so eine Axialbewegung der Muffe 11 in der einen oder anderen Richtung. Infolge der Breite der Zähne des Ritzels 18 kann sich das Zahnrad 12, welches auf der Muffe fest angeordnet ist, entweder nach links oder nach rechts in Abb. 6 bewegen und bleibt dabei in Eingriff mit dem Ritzel 18. Die Axialbewegungen der Muffe 11 werden mittels des Druckflansches / und der mit Bezug auf Abb. 1 beschriebenen Zug- und Schraub- j kupplungsmittel auf den Steigungsverstellmechanismus übertragen. Die Lagerfutter 14 bilden Lagerflächen für die umlaufende Propellerwelle c und dienen ferner als Lagerflächen für die Axialverschiebung der Muffe 11 längs der Welle c zwecks Steigungsverstellung. Während dieses Vorganges dreht und verschiebt sich die Muffe 11 axial innerhalb des Stevenrohres b als Lager. Bei dieser Ausführungsform befindet sich der Steuermechanismus, bestehend aus Zahnrädern 12 und 18, völlig innerhalb des Schiffes.

Gemäß der in Abb. 7 veranschaulichten weiteren j Ausführungsform besteht der Steuermechanismus ^:

aus einer nach oben gehenden Welle k, die ein Kegel- | rad j trägt, welches in ein fest auf einer Gewinde- ' muffe g angeordnetes oder mit diesem aus einem i Teil bestehendes Kegelrad h eingreift, wie in Abb. 1. j In Abb. 7 ist jedoch die Gewindemuffe g als Verlängerung der Wellenlagerung 19 in einen Wellenbock 20 angeordnet, so daß sie sich frei drehen kann, aber an axialer Bewegung gehindert ist. Zu diesem Zweck ist das hintere Ende der Gewindemuffe g mit einem Flansch 21 versehen, der zwischen dem vorderen Ende des Lagerrohres 19 und einem Haltering 22 eingeschlossen ist, welcher an dem Lagerrohr 19 durch Schrauben befestigt ist, unter Einfügung geeigneter Ringe 23 zwischen die Teile τ9 und 21 zwecks Aufnahme der Schubkraft und Abdichtung des Raumes zwischen dem Ende der Wellenlagerung 19 und dem Flansch 21. Die Gewindemuffeg· ist auf dem mit Schraubengewinde versehenen Ende einer langen Muffe 24 verschraubbar, die sich durch das Lagerrohr 19 erstreckt und auf deren äußerem Ende der mit Bezug auf Abb. 1 beschriebene Flansch / der Schubkupplung angeordnet ist. Die Bohrung der Muffe 24 ist mit Futtern 25 versehen, die als Lagerflächen für die Propellerwelle c dienen, und die Bohrung des Rohres 19 ist mit einem Futter 26 versehen, welches als Lagerfläche für die lange Buchse 24 dient, die sich während einer Steigungsverstellung axial verschiebt. Das Steuergetriebe /;, j, k kann innerhalb des Schiffes angeordnet sein, wenn der Flansch 27 an der Heckkonstruktion des Schiffes befestigt ist.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verstellpropeller für Schiffe, bei welchem durch Betätigung einer Schraubvorrichtung axial bewegte Zahnstangen in Verzahnung an den Propellerflügeln eingreifen zwecks Drehung der letzteren um ihre Drehzapfen, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zahnstange mit einer eigenen Druckkupplung versehen ist, die an einer Muffe der Schraubvorrichtung anliegt.

2. Verstellpropeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Schraubvorrichtung eine Verlängerung des Stevenrohres oder Wellenbocks des Schiffes darstellt und daß der andere Teil der Schraubvorrichtung die Muffe ist, welche mit den Zahnstangen mittels der einzelnen Schubkupplungen gekuppelt ist.

3. Verstellpropeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubkupplungen Druckstücke aus plastischen Kunststoffen mit einer metallischen Rückenplatte besitzen, die so angeordnet ist, daß sie ein Kippen der Üruckstücke um eine Kante ihrer jeweiligen Rückenplatte ermöglicht, wobei zwecks Schmierung der Druckstücke und der Metallflächen, gegen welche diese reibend anliegen, Wasser zur Kupplung Zutritt erhält.

4. Verstellpropeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstangen (w) mit Lagerleisten (w) aus plastischen Kunststoffen versehen sind, welche ein Durchfließen von Wasser längs der Zahnstangen zwecks Schmierung der Leisten und der Metallflächen, auf welchen diese gleiten, ermöglichen.

5. Verstellpropeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Propellerflügel (v) auf

Drehzapfen (i^ä) drehbar gelagert sind, unter | (z^e) zwischen den als Drucklager wirkenden

Vorsehung von Lagerfuttern (w, x) aus plasti- Metallflächen der ljetreffenden Halteringe und

sehen Kunststoffen zwischen den Flügeln und den Flügeln angeordnet ist.

ihren Drehzapfen, und daß die Flügel mittels

6. Verstellpropeller nach Anspruch [,dadurch

Halteringen (^), die in die Flügel eingreifen, gekennzeichnet, daß jedeSchubkupplungsvorrich-

auf den Drehzapfen gehalten sind, wobei eine j tung («) in einer nabenartigen Verlängerung (i¹)

Schicht von plastischem Kunststoffmaterial , der Propellernabe axial geführt ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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