-
Nabenloser Schraubenflügelpropeller mit düsenförmigem Außenmantel
Gegenstand der Erfindung ist ein nabenloser Schiff sschraul>enpropeller mit düsenförmigem
Außenmantel. Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß die Schraubenflügel
in dem ini Hintersteven des Schiffes gelagerten Düsenmantel mit einem ihre Außenenden
verbindenden senkrecht stehenden Ring geführt sind, der durch ein Getriebe von der
Schiffshauptmaschine aus in -Umlauf versetzt wird. Ein weiteres wesentliches Kennzeichen
der Erfindung ist, daß der Schraubenflügelring zusammen mit dem Düsenmantel im Hintersteven
schwenkbar gelagert und bis zu 36o° im Umkreis schwenkbar ist. Weitere Erfindungsmerkmale
sind der Antrieb des Flügelringes durch ein in der senkrechten Schwenkachse desselben
angeordnetes Kegelrad, eine ein- und ausschaltbare Bremsvorrichtung für den Propeller
und die Gestaltung des Düsenmantels mit Bezug auf die Anordnung des Flügelringes
in der Ausführung und für den Zweck gemäß der nachfolgenden näheren Beschreibung.
-
Durch die Erfindung werden gegenüber den bekannten Schraubenpropellern
erhebliche technische Vorteile erzielt. Abgesehen davon, daß durch den Fortfall
der Nabe eine billigere und einfachere Herstellung und Auswechselung der Propellerflügel
sowie eine bessere Wasserströmung erreicht wird, besteht der Hauptvorteil des Propellers
gemäß der Erfindung darin, daß er infolge seiner Schwenkbarkeit um eine senkrechte
Achse gleichzeitig als Ruder nutzbar gemacht ist. Das übliche Ruder kommt demnach
in Fortfall, was nicht nur betriebliche Vorteile, sondern vor allem beträchtliche
Gewichts- und Materialersparnisse bedeutet. Außerdem wird dadurch die Manövrierfähigkeit
des Schiffes erhöht, weil in jeder Schwenkstellung des ]Propellers der Schraubenstrahl
mit seiner ganzen
Schubkraft unmittelbar zum Steuern ausgenutzt
wird. Ferner ist nur noch ein einfacher Hintersteven ohne Rudersteven notwendig,
der gebaut werden kann, so tlaß kein Gußmodell erforderlich ist. Dadurch wird überdies
ebenfalls an Gewicht gespart. Außerdem ergibt sich ein größerer .11-stand des Propellers
vom Hintersteven, wodurch in Verbindung mit dem Fortfall voll Wellennuß und l'rc)pellernabe
ein besserer Wasserzustrom erzielt wird. Weiterhin ])raucht bei Ri.ickwärtsfahrt
die Hauptantriebsmaschine nicht umgesteuert zu wer-(leii. Der Propeller kann infolgedessen
seine Gesaintleistung auch hei Riickwärtsfahrt entfalten, und es ist keine umsteuerbare
Maschine oder ein @@-en<legetriebe erforderlich, was weitere wesentliche Ersparnisse
bringt. Da ein Propellerdrucklager sowie das Stevenrohr gleichfalls entbehrlich
werden und die Wellen, Wellenlager und Propellerlliigell)lätter schwächer xverden
können, ergeben sich schließlich weitere Gewichts- und Nlaterialersparttissc. so
<lall im ganzen genommen das -Mehrgewicht eines Propellers gemäß der Erfindung
gegeniibcr dem Gewicht eines üblichen Schraubenpropellers außer Betracht bleiben
kann. Letzten Endes killt sich die Herstellung von mehreren Propellern nach der
Erfindung für ungefähr gleich große Schiffe vereinfachen, indem man für bestimmte
Schiftstypen, z. B. Fischdampfer, Schlepper, Kanalfahrer u. dgl., die Düsenmäntel
normt und die jeweiligen Schubunterschiede durch entsprechende Flügelformen ausgleicht.
-
Die Zeichnungen stellen zwei Ausführungsbeisl» ele (für ein einseitig
und ein zweiseitig gesteuertes Schift) dar. Es zeigt Fig. r einen senkrechten Schnitt
durch einen einseitig schwenkbaren Propeller, Fig. 2 eine Ansicht des Propellers
vom hinteren Schiffsende, Fig.3 die Propellerbremse im Grundriß, Fig. 4 einen Längsschnitt
durch den Stevenboden finit dem Antrieb) für einen zweiseitig sch\x enkbaren Propeller,
Fig. 5 einen Querschnitt nach _-1-.I, Fig. -., und Fig. 6 einen Längsschnitt nach
R-13, Fig. 5.
-
Der Propeller bestellt aus dem zweckmäßig zweiteiligen Düsenmantel
i, der zur Aufnahme der Schulkraft dient und das Drucklager ersetzt, und dein die
Außenenden der Propellerflügel. verbindenden und festhaltenden Ring 2, der in dem
Mantel t geführt ist. Die beiden fest miteinander verbundenen "feile des Düsenmantels
sind je mittels eines Spurlagers 8 im Hintersteven 9 gelagert, wobei die beiden
'.Spurzapfen gleichgeformt sind, um die Herstellung zu vereinfachen. litt oberen
Spttr-Itiger ist <Der Düsenmantel fest mit einer Dreh-;icllse 12 verbunden,
die gleichzeitig die Achse der sl);iter beschriebenen Bremsvorrichtung ist. Im unteren.
in der Stevensohle 9 angeordneten Spurlager ist der Propeller frei drehbar. Der
Propellerritlg 2 ist außen mit einer Winkelverzahnung 3 verselien, iti die ciii
waagerecht in der Stevensohle all-Doppelkegelrad 3 eingreift, dessen Achse iliit
der seiikiccilt@n Drehachse 12 des Propellers ztisatlitlicnf:illt. 'Das Rad 5 wird
durch ein Kegelrad 0 an@@etriel)en, (las auf einer von der Hauptmaschine
des Schiffes aus angetriebenen Übertragungswelle 7 befestigt ist. Infolge der Anordnung
des Rades 5 kann der Propeller in jeder beliebigen waagerechten Winkelstellung zur
Schiffslängsachse mit gleicher Kraft arbeiten. Da die Propellernabe fortfällt und
die Außenenden der Propellerflügel an dein senkrecht drehbaren Rill," 2 befestigt
sind, wird der sonst in der \ ä he der Nabe befindliche gefährliche Querschnitt
der Flügel stach außen verlagert. Da nun die den Außenenden nahen Zonen der Flügelflächen
infolge ihrer größeren Villfangsgeschwindigkeit auch den größeren .enteil all Schul),
Sog und Reibungswiderstand des Propellers haben, wirken diese Kräfte finit einem
kürzeren Hebelarm als bisher. Folglich können die Flügel dünner und breiter gewählt
"\-erden, was wiedertnn beim Überschreiten der normalen Drehzahl eitle starke Saugseitenkavitation
bis zti einem gewissen Grade ausschließt. Infolge des Fehlens der Nabe werden die
Flügel etwas länger, so daß die ganze Propellerkreisfläche ausgenutzt wird. Ferner
können sich die bisher durch die Nabe verursachten störenden Wirbel hinter derselben
eicht mehr bilden, es findet also ein wirbelfreier Durchtritt des #,#'assers statt.
Da, wie aus vorstehendem ersichtlich, die Schubkraft des Propellers nicht mehr auf
eitle Propellerwelle, sondern auf den Düsenmantel find über diesen mittels der beiden
Spurzapfen auf den Hintersteven bzw. Schiffskörper übertragen wird, ist kein besonderes
kostspieliges und schwierig einzustellendes Drucklager mehr notwendig.
-
Wie bereits angegeben, dient der Propeller infolge seiner Schwenkbarkeit
um eitle senkrechte Achse gleichzeitig als Steuerruder. In jeder Winkellage wird
er durch eitle die Schwenkachse 12 festhaltende Brenisvorrichtutig festgehalten.
Diese Vorrichtung besteht beispielsweise aus einer von) Ruderhaus des Schitfies
aus ltetä tigten <lami)fb)°triebenen Öldruckbackenbrenise. Ihre Funktionen werden
durch eine am Steuerstand vorgesehene Kontrollvorrichtung mit Richtungszeiger und
Gradskala beobachtet. litt gezeichneten Ausführungsbeispiel ist auf der Scliwenkaclise
12 eine Bretnsscheibe id befestigt, an welcher beispielsweise zwei Bremsbacken 17
anliegen, die durch Kolben in den Öldruckzylindern 1 5 angepreßt werden können.
Das Drucköl wird durch die Leitungen 27 und Verteiler 32 den beiden "Zylindern zu-
mid abgeführt. Ferner ist auf der Schwenkachse 12 eine Drahtseiltrommel 25 (Fig.
i) befestigt, die durch die Drahtzüge 26 mit dem vorerwähnten Kontrollzeiger am
Steuerstand verbunden ist. \\'ährend einer bestimmten Kursfahrt sind die Bremsbacken
17 all den Bretnskranz auf der PropellerschNvenkachse fest atlgepießt, und der Richtungszeiger
am Steuerstand zeigt mittels der Dralitzugiibertragung auf der Gradskala der Kontrollvorrichtung
die Stellung des Propellers an. Ebenso werden <Die Propellerstellungen beim Sch\x
enken des Propellers angezeigt.
-
Für den Notfall ist eitle llandbremsanlage vorgesehen. Diese bestellt
aus Handdraht 19, Zahnradübersetzung 2o, Cirewitl(lesl)itl<lel 21, 1_ätlfern
23,
Brentsbackenbügeln 24 und Bremsbacken 33. Die Wirkungsweise
ist atis der "Zeichnung ohne weiteres verständlich.
-
Die einseitige Steuerung bei dein Ausführungsbeispiel nach Fig. t
geht wie folgt vor sich: Da der Propellerring 2 im Düsenmantel geführt ist, wirken
die durch den Propellerantrieb hervorgerufenen waagerechten Kräfte mit dem Hebelarm
des Alltriel isrades 5 dauernd auf die Drehachse 12. Sobald nun der Widerstand der
Propellerflügel mit dem Propellerring, verursacht durch den Schul, Sog und Reibungswiderstand,
das Beharrungsvermögen des ganzen Propellers bei einer bestimmten Drehzahl desselben
übersteigt, setzt nach Lösen der Bremse sofort eine SchNvenkbewegung des der Drehkraft
den geringeren Widerstand entgegensetzenden Düsenmantels mit den Propellerflügeln
ein, im gezeichneten Beispiel nach links bei angenommener Linksdrehung der Antriebsgelle
7, die so lange datiert, bis die Bremse wieder angezogen wird. Diese Schwenkung
wird, wie oben angegeben, am Steuerstand kontrolliert und eingestellt. Die Drehbewegung'des
Propellerringes wird %vä hrenddessen nicht unterbrochen.
-
Um auch eilte Steuerung nach der anderen Seite, im vorliegenden Falle
nach rechts, zu ermöglichen, ist beispielsweise eine Getriebeanordnung nach Fig.
,4 bis 6 vorgesehen. Die Leistung der Antriebswelle 7 ist dabei auf zwei Getriebe
verteilt, und der untere Spurzapfen des Düsenmantels ist als Zahnkranz 31 ausgebildet
oder mit einem solchen verbunden. Dieser Zahnkranz steht mit einem von der `Volle
7 angetriebenen Zahnrad 13
im Eingriff und dient zum SchNvenken des Propellers.
Der gleichfalls von der Welle 7 angetriebene Zahnradsatz 18 bewirkt in Verbindung
mit einem Kegelrad 22 die Drehung des Propellerringes. Das Rad 13 und der
Radsatz 18, 22 können durch die Kupplung 28 mit der Welle 7 gekuppelt und entkuppelt
werden, während das das waagerecht liegende, in den Zahnkranz 3 des Propellerringes
eingreifende Kegelrad 5 antreibende Kegelrad 6 durch eine Kupplung 29 mit der Welle
7 kuppel- und entkuppelbar ist. Das gleichzeitige Ein- und "Ausriicken der beiden
Kupplungen geschieht durch einen der oben beschriebenen Öldruckbremsanlage angegliederten
6Sldruckerzeuger 34 über die Stange 16, die Hebel 30 (Fig. 4) und die Gestänge 35,
36, 37, 38. Bei Kursfahrt treiben die Kegelräder 6, 5 den Propellerring 2 mit "Zahnkranz
3 an. Alsdann ist die Kupplung 29 ein- und die Kupplung 28 ausgerückt. Das Getriebe
18, 22 läuft leer mit. Zur Einleitung des Steuervorganges nach Steuerbord
(Kursänderung nach Backlord) wird gleichzeitig mit dem Abschalten der Bremsvorrichtung
die vordere Kupplung 29 ausgerückt und die hintere, 28, eingerückt. Die Drehung
des Propellerringes erfolgt jetzt durch das Getriebe 18, 22, 5. Gleichzeitig
wird der Propeller durch die Verzahnungen 13, 31
waagerecht nach Steuerlord
geschwenkt. In dem Düsenmantel erzeugt bekanntlich die durch sein stromlinienförmiges
Längsprofil beschleunigte Wasserströmung ein Unterdruckgebiet. Aus dieseln
Grund drücken die äußeren Wassermassen auf den nach vorn hin sich erweiternden Düsenmantel
und üben einen Schub aus, so claß ein negativer Düsensog entsteht. Um diesen Düsenschuh>
möglichst vor der senkrechten Drehachse des Propellers, zumindest aber in der Drehachse
des Düsenmantels hauptsächlich wirken zu lassen, ist die Diisenlängsschnittfläche
durch die Lage der Drehachse ungleich geteilt, und zwar so, daß der größere Teil
des Düsenmantels vor der Drehachse liegt. Das Beharrungsvermögen des Propellers
in der Fahrtrichtung wird sich dadurch im gev,-issen Maße erhöhen, wodurch die I3remsz@-litider
etwas entlastet Nverden. Außerdem läßt diese Längent 'ltiii" ein schnelleres Umsteuern
des Propellers el auf Gegenkurs zu, denn die Fahrtströmung kann dann durch Einwirkung
auf den längeren Düsenteil <las Schwenken des Propellers beschleunigen, während
diese Strömung nach Überschreiten desGegenwinkels diese Bewegung verzögert.