DK155118B - Drivskrue isaer til baade og med sammenklappelige skrueblade. - Google Patents

Description

1 DK 155110 B

Opfindelsen angår en drivskrue af den i hovedkravets indledning angivne art. Sådanne skruer anvendes hyppigt på sejlbåde med hjælpemotor, hvor en konventionel skrue med faste blade yder betydelig modstand mod bådens bevægelse gennem vandet, når der sejles med sejl. Til reduktion af denne modstand har man derfor udviklet skruer, hvis skrueblade er således hængslet til skrueakslen eller skruens nav, at de er frit svingelige mellem en arbejdsstilling, i hvilken de rager radialt ud fra navet, og i hvilken skruen er anvendelig som konventionel drivskrue, og en uvirksom stilling, i hvilken bladene er sammenklappet i retning agterud således, at de praktisk taget strækker sig i skrueakslens retning. Bladene klappes

DK 155118B

agterud under indvirkning af vandtrykket, når båden gør fart fremad med stoppet motor. I denne sammenklappede stilling har bladene kun en meget lille vandmodstand. Når motoren startes svinges bladene udad til deres aktive stilling under indvirkning af centrifugalkraften.

Skruer af kendt art med sammenklappelige blade er således indrettet, at bladene - når disse svinges udad som følge af skruens rotation til fremdrivning af båden - kommer til anlæg mod et anslag i en stilling, i hvilken deres akser danner en vinkel på ca. 90° med skrueakselen. Under deres arbejde påvirker bladene vandet med et bagud rettet tryk, hvorved bladene selv trykkes fremad, så at de svinges ud og holdes fast til anlæg mod nævnte anslag. Skruebladene arbejder da på nøjagtig samme måde som en konventionel stiv skrues blade, og skruebladene har derfor også i det væsentlige samme form som bladene på en konventionel skrue således, at de arbejder optimalt, når de er i en stilling, i hvilken deres akser danner en vinkel på 90° med skrueakselen.

Når skruen derimod roterer i modsat retning under hakning, har skruen væsentlig forringet effektivitet, hvilket skyldes reaktionen fra vandet, der vil søge at klappe skruebladene sammen. Herved vil kun centrifugalkraften påvirke skruebladene med en kraft, der søger at svinge dem til deres aktive stilling. Disse forhold har i praksis til følge, at bladene under hakning indtager en stilling, i hvilken deres akser danner en vinkel på mellem 50 og 70° med skrueakselens forlængelse agterud. I denne stilling er skruens effektive diameter reduceret med 15-20%. Da effektforbruget er proportionalt med diameteren i 5· potens, kan skruen da kun, alt andet lige, optage mindre end 30% af den effekt, som kan optages ved fart fremad. Dette er grunden til, at de hidtil kendte skruer med sammenklappelige blade er ueffektive, når båden bakker.

De svingbare blade i disse kendte skruer vil som nævnt indtage en stilling under hakning, hvor bladakserne danner en vinkel på mellem 50° og 70° med skrueaksens forlængelse agterud, og anbringes anslagene til under fremdrift at stoppe bladenes svingningsbevægelse i en sådan vinkel i stedet for ved 90° som i ovennævnte tilfælde, vil skruen godt nok have omtrent samme udgangseffekt ved frem- og bakdrift, men den vil til gengæld ikke være i stand til at udnytte

3 DK 155118B

stillingsvinklerne op til 90°, hvor skruens effektive diameter er størst.

Det er formålet med opfindelsen at anvise en drivskrue af den indledningsvis nævnte art, som ved frem- og bakdrift har en bedre arbejdskarakteristik end hidtil kendt, og som kan tilpasse sig varierende driftsforhold, således at der gennemsnitligt opnås en forøgelse af effekten.

Dette opnås, idet skruen ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at føringerne har en sådan længdeudstrækning, at skruebladene tillades frit at svinge mellem stillinger, som med drivakslens omdrejningsakse danner vinkler, der kan være både større og mindre end 90°. Skruebladene vil herved under alle driftsforhold indtage en stilling, som fastlægges alene af de centrifugal- og strømningskræfter, som de under sejladsen påvirkes af. Således vil bladene under frem- eller baksejlads ved en bestemt hastighed indstille sig i en vinkel, der er lige meget henholdsvis større og mindre end 90°, og skruen vil derfor på fordelagtig måde afgive samme udgangseffekt i begge retninger, når skrueakslen roterer med samme, men modsat rettede omdrejningshastigheder. Samtidigt tilpasses bladenes stillingsvinkler automatisk til varierende omdrejningshastigheder, således at skruen over hele sit arbejdsområde opnår en arbejdskarakteristik, som er væsentlig bedre, end det har vist sig at være tilfældet for de hidtil kendte skruer af denne art, hvor bladenes svingningsvinkel begrænses af et anslag. I modsætning til disse skruer kan skruen ifølge opfindelsen derfor også arbejde ved de optimale stillingsvinkler omkring 90°, hvor skruens effektive diameter er størst, og stadig under afgivelse af tilnærmelsesvis lige stor effekt i begge sejlretninger ved en given omdrejningshastighed af skrueakslen.

Ved en fordelagtig udførelsesform kan bladene ifølge opfindelsen være fremstillet af et let materiale f.eks. plast, og i det yderste parti af hvert blad kan der være anbragt en metaldel, der har en sådan vægt, at bladenes stillingsvinkel mod drivakslens akse er omtrent lige så meget større end 90° ved fremdrift, som den er mindre end 90° ved bakdrift. Skruebladene bliver herved så lette, at de folder sig sammen og således yder mindst mulig

DK 155118 B

strømningsmodstand, når der sejles med sejl, medens de centrifugalkræfter, som påvirker bladene under motordrift, alligevel er tilstrækkelig store til at anbringe bladene i den ifølge hovedkravet forudsatte stillingsvinkel.

I det følgende forklares opfindelsen nærmere ved hjælp af tegningen, hvor fig. 1 set bagfra viser en udførelsesform for skruen ifølge opfindelsen, fig. 2 a-d set fra siden skruen med skruebladene i forskellige stillinger, fig. 3 et diagram til anskueliggørelse af udsvingningsmomentet som funktion af skruebladvinkelen, d.v.s. vinkelen mellem bladaksen og forlængelsen agterud af skrueakselens akse, fig. 4 i større målestok skruen, set fra siden, og fig. 5 og 6 set forfra to forskellige udførelsesformer for et skrueblad.

fig. 1 og 2 viser en til en drivaksel fastgjort skibsdrivskrue med et nav 2 og et antal skrueblade 1, der er således svinge-ligt lejret i navet 2, at de hver især frit kan svinge i et gennem skrueakselens længdeakse passerende plan. Skruebladene er på i og for sig kendt måde fortrinsvis indbyrdes forbundet ved i hinanden indgribende tand segmenter således, at de er tvunget til at svinge sammen. Bladene er iøvrigt frit svingeligt lejret, fig. 2 d viser skruebladene i deres sammenklappede stilling, medens fig. 2 a-c-viser bladene i forskellige vinkelstillinger.

Kurven A i fig. 3 viser udsvingningsmomentet, ved hvilket skruebladene påvirkes til svingning udad ved centrifugalkraften. Momentet er vist som funktion af bladenes vinkelstilling. Ved 0° vil centrifugalkraften være lille men tilstrækkelig stor til at medføre en begyndende udsvingning af bladene. Ved 90° er centrifugalkraften størst, medens udsvingningsmomentet er lille eller

5 DK 155113B

nul, fordi det da virker i skruebladaksens retning.

Når skruen roteres i vand påvirkes skruebladene af et hydrodynamisk reaktionstryk. Under fart fremad adderes dette tryk til centrifugalkraftens effekt, indtil bladene har nået 90°-stillingene I denne stilling og andre skruebladstillinger, hvor vinklen mellem bladakserne og drivakselens akse er større end 90°, vil det hydro-dynamiske tryk derimod modvirke centrifugalkraften. Kortstregkur-ven B i fig. 3 viser det fra det hydrodynamiske tryk mod et skrueblad hidrørende drejningsmoment, hvormed bladet under fart fremad påvirkes til udsvingning, i relation til bladets udsvingnings-vinkel. Såvel selve det hydrodynamiske tryk som drejningsmomentet har deres største værdi, når bladvinklen er 90°. Det resulterende udsvingningsmoment fremgår af kurven C. Skruebladene vil være i ligevægt på det sted i fig. 3, hvor de to kurver A og B har samme værdi, men med modsat fortegn. På dette sted passerer kurven C 0-linien.

Når fartøjet bakker, svarer det hydrodynamiske tryk til kort-stregkurven D, medens kurven E viser den resulterende kraft.

Det ses, at de to ligevægtspunkter er beliggende på hver sin side af 90°-punktet. Skruen kan derfor fortrinsvis være konstrueret og udformet på en sådan måde, at dens diameter og stigning giver normal funktion under henholdsvis hakning og fart fremad, når skruebladene er udsvinget henholdsvis tilnærmelsesvis 65° og 125°, hvorved der sikres maksimal effektivitet såvel under fart fremad som under hakning.

Derudover opnås den fordel, at skruen indstiller sig selv svarende til et i det væsentlige konstant drejningsmoment på skrueakselen ved konstant rotationshastighed uafhængigt af fartøjets fart. Mindskes farten på grund af tiltagende modstand mod fartøjets fremdrift, øges hermed også det hydrodynamiske tryk mod skruebladene, hvorved disse svinges til en stilling, hvor skruens diameter er reduceret, så at også trykket mod bladene og dermed tillige det på skrueakselen virkende vridningsmoment ikke vil være forøget. Under reduceret fart og konstant omløbshastighed vil derfor vridningsmomentet på skrueakselen tiltage i mindre grad end ved en konventionel skrue, hvilket er vigtigt, når skruen drives af en forbrændingsmotor.

6 DK 155118B

Opfindelsen er her beskrevet i forbindelse med drivskruer til både, men de beskrevne·, fordele under driften vil kunne opnås uafhængigt af det medium, hvori skruen arbejder , uanset om skruen er monteret på en stationær eller en bevægelig del, d.v.s. om den tjener til at bevæge et medium eller til at bevæge et legeme gennem mediet.

Også i den i fig. 4 viste udførelsesform har skruen et nav 2, i hvilket er svingeligt lejret to skrueblade 4, der kan svinges mellem en med fuldstreglinier vist funktionsstilling og en med kort-streglinier vist sammenfoldet stilling. Skruebladenes indre partier kan være i indgreb med hinanden ved hjælp af tandsegmenter 6 til sikring af en samtidig svingning af de to skrueblade.

Hvert blad er svingeligt lejret på en aksel 14 i en føring eller slids 5 i skruenavet 2. Føringerne strækker sig til begge sider for akselen 14 således, at hvert blad kan svinges udad fra den med kort-streglinier viste stilling svarende til en vinkel på over 90°.

Ifølge opfindelsen er størstedelen af bladene 4 fremstillet af et egnet plastmateriale, medens en yderste del 8 af hvert blad består af et tungt materiale, f.eks. bronze, og er forankret på plastdelen på en hvilken som helst hensigtsmæssig måde.

Fig. 5 viser, hvorledes bladenes ydre del 8 kan have et svalehaleformet parti 10, ved hvilket den er forankret i bladets øvrige del, der er støbt omkring det svalehaleformede parti 10. Bladenes yderste del 8 er yderligere forankret ved hjælp af en metalkeme 12, der med sit indre endeparti er fastgjort til en på svingningsakselen 14 drejeligt lejret bøsning 13.

Fig. 6 viser et skrueblad med en tung ydre del 8, der er helt indesluttet i plastmateriale. Til korrekt centrering af bladets tunge del i støbeformen forud for plastlegemets støbning findes der i den tunge del 8 afstandstappe 16.

Det vil dog være mest hensigtsmæssigt, at i det mindste en vis del af overfladen på skruebladets blokformede, tunge ydre parti 8 er beliggende frit, idet en eventuel nødvendig justering af

Claims (2)

1. Drivskrue, især til både, og som omfatter et til fastgørelse på en drivaksel indrettet skruenav, som er udformet med en eller flere aksialt forløbende føringer, samt omfatter skrueblade, som er anbragt i disse føringer, og som kan svinge omkring fortrinsvis på tværs af føringerne forløbende· aksler (14), kendetegnet ved, at føringerne '(5) har en sådan længdeudstrækning, at skruebladene (1) tillades frit at svinge mellem stillinger, som med drivakslens omdrejningsaks.e danner vinkler, der kan være både større og mindre end 90°.

2. Drivskrue ifølge krav 1, kendetegnet ved, at bladene er fremstillet af et let materiale, f.eks. plast, og at der i det yderste parti af hvert blad er anbragt en metaldel, der har en sådan vægt, at bladenes stillingsvinkel med drivakslens akse er omtrent lige så meget større end 90° ved fremdrift, som den er mindre end 90° ved bakdrift.