DEP0051832DA - Nabenloser Schraubenflügelpropeller mit düsenförmigem Außenmantel - Google Patents

Description

Walter Kleemeyer , Schiffbauer, Bl e x.-e η (Oldbg.), Fahrstraße 47.

"labenloser Schraubenflügelpropeller mit düsenförmigem Außenmantel.¹¹

Gegenstand der Erfindung ist ein nabenloser Schiffs-Schraubenpropeller mit düsenförmigem Außenmantel. Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß die Schraubenflügel in dem im Hintersteven des Schiffes gelagerten Düsenmantel mit einem ilare 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 Düse"-mantel im Hintersteven waage^eefelr-Sr^fe-b-aa? gelagert und bis zu 360° im Umkreis schwenkbar ist. Weitere Erfindungsmerkmale sind der Antrieb des Flügelringes durch ein in der senkrechten achse desselben angeordneten 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 nähren Beschreibung.

Durch die Erfindung werden gegenüber den bekannten Schraubenpropellern erhebliche technische Vorteile erzielt. Abgesehen davon, daß durch den Fortfall der Habe eine billigere und einfachere Herstellung und Auswechselung der Propellerflügel sowie eine

bessere Wasserj^aTströmung erreicht wird, besteht der Hauptvorteil des Propellers gemäß der Erfindung darin, daß er infolge seiner

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itKgleichzeitig als Ruder nutzbar ge

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macht ist. Bi--fr&äa]&e übliche Kudereaiage· kommt demnach in Portfall, was nicht nur betriebliche Vorteile, sondern vor allem beträchtliche Gewichts- und Materialersparnisse bedeutet. Außerdem wird dadurch die Manövrierfähigkeit des Schiffes erhöht, weil in jeder waege*#«h±-an Schwenkst©llung des Propellers der Schraubeastrahl mit seiner ganzen Schubkraft unmittelbar zum Steuern ausgenutzt wird. BtH?ete—4«3r-i^:^iirf^^^

Ferner ist nur noch ein einfacher Hintersteven ohne Rudersteven notwendig, der gebaut werden kann, so daß kein Gußmodell erforderlich ist. Dadurch wird überdies ebenfalls an Gewicht gespart. Außerdem ergibt sich ein größerer Abstand des Propellers vom Hintersteven, wodurch, in Verbindung mit dem Fortfall von T/ellennuß und Propellernabe ein besserer Wasserzustrom erzielt wird. Weiterhin braucht bei Rückwärtsfahrt -s-ä-^eh.^

die Hauptantriebsmaschine nicht umgesteuert zu werden. Der Propeller kann infolgedessen seine Gesamtleistung auch bei Rückwärtsfahrt entfalten,und es ist keine umsteuerbare Maschine oder ein Wendegetriebe erforderlich, was weitere wesentliche Ersparnisse bringt. Da ein Propeller-Drucklager «owie das Stevenrohr gleichfalls entbehrlich werden und die Wellen, Wellenlager und Propellerflügelblätter schwäeher werden können, ergeben sich schließlich weitere Gewichts- und Materialersparnisse, so daß im ganzen genommen.das Mehrgewicht eines Propellers gemäß der Erfindung gegenüber dem Gewicht eines üblichen Schraubenpropellers außer Betracht bleiben kann. Letzten Endes läßt sich die Herstellung von mehreren Propellern nach der Erfindung für ungefähr gleich große Schiffe vereinfachen, indem man für bestimmte Schiffstypen, z.B. Fischdampfer, Schlepper, Kanalfahrer u.dgl., die Düsenmäntel normt und die.jeweiligen Schubunterschiede durch entsprechende Flügelformen ausgleicht.

Die Zeichnungen stellen zwei AusführungBbeispiele (für ein einseitig und zweiseitig gesteuertes Schiff) dar. Es zeigen Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch einen einseitig

Propeller, Fig. 2 eine Ansicht des Propellers vom hinteren Schiffsende, Fig. 3 die Propellerbremse im G-rundriß, Fig. 5 einen Längsschnitt durch den Stevenboden mit dem Antrieb für einen zweiseitig drehbaren Propeller, Fig. 5 einen Querschnitt nach A - A, Fig. 4, Snd'Fig. 6 einen Längsschnitt nach B- - B, Fig. 5.

Der Propeller besteht aus dem zweckmäßig zweiteiligen Düsenmantel 1, der zur Aufnahme der Schubkraft dient und das Drucklager ersetzt, und dem die Außenenden der Propellerflügel 4 verbindenden und festhaltenden Ring 2, fler in dem Mantel 1 so geführt ist, -ei^3!^e^fa4H"Tafflj^^ä"f^MH£arB^. Die beiden fest, miteinander verbundenen Teile des Düsenmantels an d je mittels eines Spurlagers 8 im Hintersteven 9 gelagert, wobei die beiden Spurzapfen gleichgeformt sind, um die Herstellung zu vereinfachen. Im oberen Spurlager ist der r ejp cir'fest mit einer Drehachse 12 verbunden, die gleichzeitig die Achse der später beschriebenen Bremsvorrichtung ist. Im unteren, in der Stevnesohle 9 angeordneten Spurlager ist der Propeller frei drehbar. Der Propellerrring 2 ist außen mit einer Winkelverzahnung 3 versehen, in die ein waagerecht in der Stevensohle angeordnetes DoppeIkegelrad 5 eingreift, dessen.Achse mit der senkrechten Drehachse 12 des Propellers zusammenfällt. Das Had 5 wird durch ein Kegelrad 6 angetrieben, das auf einer von der Hauptmaschine des Schiffes aus angetriebenen Übertragungswelle 7 befestigt ist. Infolge der Anordnung des Kades 5 kann der Propeller in jeder beliebigen waagerechten Winkelstellung zur Schiffslängsaehse mit gleicher Kraft arbeiten. Da die Propellernabe fortfällt und die Außenenden der Propell erflügel an dem senkrecht drehbaren Ring 2 befestigt sind, wird der sonst in der Nähe der Nabe befindliche gefährliche Querschnitt der Flügel nach außen verlagert. Da nun die den Außenenden nahen Zonen der Flügelflächen infolge ihrer größeren Umfangsgeschwindigkeit auch den größeren Anteil an Schub, Sog und Reibungswiderstand des Propellers haben, wirken diese Kräfte mit einem kürzeren Hebelarm als bisher. Folglich können die Flügel dünner und breiter gewählt werden, was

wiederum beim Überschreiten der normalen Drehzahl eine starke Saugseitenkavitation bis zu 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 nicht mehr bilden, es findet also ein wirbelfreier Durchtritt des Wassers statt. Da, wie aus Vorstehendem ersichtlich, die Schubkraft des Propellers nicht mehr auf eine Propellerwelle, sondern auf den Düsenmantel und 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 w^a^e^e-efe^n Schwenkbarkeit^gleichzeitig als Steuerruder. In jeder Winkellage wird er durch einedie Schwenkachse 12 festhaltende Bremsvorrichtung festgehalten. Diese Vorrichtung besteht beispielsweise aus einer vom Ruderhaus des Schiffes aus betätigten dampfbetriebenen Öldruckbackenbremse. Ihre Funktionen werden durch eine am Steuerstand vorgesehene Kontrollvorrichtung mit Richtungsseiger und Gradskala beobachtet. Im bezeichneten Ausführungsbeispiel ist auf der Schwenkachse 12 eine Bremsscheibe 14 befestigt, an welcher beispielsweise 2 Bremsbacken 17 anlagen, die durch Kolben in den Öldruckzylindern 15 angepreßt werden können. Das Drucköl wird durch die Leitungen 27 und Verteiler 32 den beiden Zylindern zu- und abgeführt. Ferner ist auf der Schwenkachse 12 eine Drahtseiltrommel 25 (Fig. 1) befestigt, die durch die Drahtzüge 26 mit dem vorerwähnten Kontrollzeiger am Steuerstand verbunden ist]. Während einer bestimmten Kursfahrt sind die Bremsbacken 17 an den Br^mskranz auf der Propellerschwenk&chse fest angepreßt, und der Richtungszeiger am Steuerstand zeigt mittels der DrahtySftfrtragung auf der Gradskala der Kontrollvorrichtung die Stellung des Propellers an. Ebenso werden die Propellerstellungen des Propellers angezeigt.

Für den Notfall ist eine Handbremsanlage vorgesehen. Diese besteht aus Handrad 19, Zahnradübersetzung 20, Gewindespindel 21, Läufern 23, Bremsbackenbügeln 24 und Bremsbacken 33. Die Wirkungs-

weise ist aus der Zeichnung ohne weiteres verständlich.

Die einseitige Steuerung bei dem Äusfiihrungsbei spiel nach

Pig. 1 geht wie folgt vor sich: Da sich der Propellerring 2

ΓΙ--* i"n-T iar-s^iücE^&^-ei¹-^ ip Düsenmantel geh-a~l*en ist,

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wirken die durch den Propeller¹ hervorgerufenen waagerechten Kräfte mit dem Heb?larm des Antriebsrades 5 dauernd auf die Drehachse 12. Sobald nun der Widerstand der Propellerflügel mit dem Propellerring, verursacht durch den Schub, Sog und Reibungswiderstand, das Beharrungsvermögen des ganzen Propellers bei einer bestimmten Drehzahl desselben überst&gt, setzt nach lösen der Bremse sofort eine gg-e-efarfre. Schwenkbewegung des der Drehkraft den geringeren Widerstand entgegensetzenden Düsenmantels mit den Propellerflügeln ein - im gezeichneten Beispiel nach links bei angenommener Linksdrehung der Antriebswelle 7 -, die solange dauert, bis die Bremse wieder angezogen wird» Diese waagex&ciuke Schwenkung wird, wie oben angegeben, am Steuerstand kontrolliert und eingestellt. Die s-es-fer-e-ete^e Drehbewegung des Propellerringes wird währenddessen nicht unterbrochen.

Um auch eine Steuerung nach der anderen Seite - im vorliegenden Falle nach rechts - zu ermöglichen, ist beispielsweise eine Getriebeanordnung nach Fig. 4-6 vorgesehen. Die Leistung der Antriebswelle 7 ist dabei auf 2 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 Welle 7 angetriebenen.Zahnrad 13 in Eingriff und dient zum ®. Schwenken des Propellers. Der gleichfalls von der.

Welle 7 angetriebene Zahnrad satz 18 bewirkt in Verbindung mit einem Kegelrad 22 die «eaterrtärfre. Drehung des Propellerringes. Das Rad 13 und der Radsatz 18, 22 können durch die Kupplung 28 mit der V/eile 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 Ausrücken der beiden Kupplungen geschieht durch einen der oben beschriebenen Öldruck-Bremsanlage angegliederten Öldruckerzeuger 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 Backbord) wird gleichzeitig mit dem Abschalten der Bremsvorrichtung die vordere Kupplung 29 ausgerückt und die hintere 28 eingerückt. Die &&άΙ&ρ&οϊ¥&& Drehung des Propellerringes erfolgt 'jetzt durch das Getriebe 18, 22, 5. Gleichzeitig wird der Propeller durch die Verzahnungen 13, 31 waagerecht nach Steuerbord geschwenkt.

In dem Düsenmantel erzeugt bekanntlich die durch sein stromlinienförmiges Längsprofil beschleunigte Wasserströmung ein Unterdruokgebiet. Aus diesem Grund drücken die äußeren Wassermassen auf den nach vorn hin sich erweiternden Düsenmantel und üben einen Schub aus, so daß ein negativer Düsensog entsteht. IJm nun diesen Düsenschub möglichst vor der senkrechten Drehachse des Propellers, zumindest aber in der Drehachse des Düsenmantels hauptsächlich wirken zu lassen, ist die Düsenlängsschnittfläche 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 gewissen Maße erhöhen, wodurch die Bremszylinder etwas entlastet werdem. Außerdem läßt diese Längenteilung ein schnelleres Umsteuern des Propellers auf Gegenkurs zu, denn die Fahrtströmung kann dann durch Einwirkung auf den längeren Düsenteil das nc-eeM-e Schwenken des Propellers beschleunigen, während diese Strömung nach Überschreiten des Gegenwinkels diese Bewegung verzögert.

Claims (6)

Pat entansprüche .

1. liabenloser Schraubenflügelpropeller mit düsenförmigem Außenmantel, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenflügel (4) in einem im Hintersteven (9) gelagerten, -fte-Wisafeyl zur Schiffslängsachse ern^s-eHbaren. Düsenmantel (1) mit einem ihre Außenenden verbindenden Eing (2) geführt sind, der durßh Getriebe von der Schiffshauptmaschine aus in Umlauf versetzt wird.

2. Propeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schraubenflügelring (2) ausammen mit dem Düsenmantel (1) im Hmterstehen (9) emv' d r ehρ ar gelagert und vom Steuerstand aus in beiden Drehrichtungen bis zu 360° im Umkreis schwenkbar ist.

3. Propeller nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schraubenflügelring (2) durch ein Kegelrad (5) angelrieben wird, dessen Drehachse mit der senkrechten Drehachse (12) des Schraubenflügelringes (2) zusammenfällt.

4-. Propeller nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß er in jeder Stellung durch eine vom Steuerstand aus betriebene und zu überwachende ein- und ausschaltbare Bremsvorrichtung (14, 15, 17) festgehalten wird.

5. Propeller nach Anspruch 1-4, dadurch-gekennzeichnet, daß die Bremsvorrichtung für mechanischen und Hand-Betrieb eingerichtet ist.

6. Propeller nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die größere Längsschnittfläche des Düsenmantels (1) vor dessen Drehachse liegt.