DK168885B1 - Foldepropeller - Google Patents

Description

DK 168885 Bl FOLDEPROPELLER.

Opfindelsen angår en såkaldt foldepropeller, der er en skruepropeller med sammenfoldbare blade, som er indrettet 5 til brug i sejlbåde, der har en motor for yderligere frem-drivning.

Sejlbådspropellere, hvor de enkelte propellerblade er hængslet ved navet og under maskinel fremdrivning indtager 10 normal stilling vinkelret eller næsten vinkelret på drivakslen, og ved sejlads for sejl med stillestående motor folder sig sammen, idet bladene drejer sig bagud som følge af vandets tryk, har længe været kendt under navnet foldepropellere. Fordelen ved sammenfoldningen er, at man ved 15 sejlads for sejl alene undgår den store modstand mod fremdrivning, som vil forårsages af en stillestående propeller eller en propeller, der drives meget langsomt rundt af det passerende vand.

20 Ved næsten alle typer foldepropellere har man ved en mekanisme sikret sig, at bladene mekanisk på en eller anden måde følges ad for at sikre, at bladenes position er den samme under deres bevægelse fra hvilestilling til arbejdsstilling. Dette er meget vigtigt, idet forskellige stillin-25 ger af bladene vil bringe propelleren ud af balance, hvilket giver anledning til uheldige kræfter på propellerakslen. Den normalt anvendte måde at sikre bladenes ensartede bevægelse er at forsyne hvert blad med en tandhjulssektor ved hængslingen i navet. Når de svingaksler, hvorom de 30 hængslede blade drejer, er anbragt på en sådan måde, at tandhjulssektorene er i indgreb med hinanden eller med en fælles, forskydelig tandstang, vil en drejning af et blad automatisk medføre en tilsvarende drejning af det andet blad eller de øvrige blade.

Der er flere ulemper ved den beskrevne type af foldepropel- 35 DK 168885 B1 2 lere.

Centrifugalkraften vil bevæge bladene fra hvilestillingen til en position vinkelret på drivakslen, når motoren star-5 tes, og de hydrodynamiske kræfter på bladene vil prøve at tvinge dem enten fremad eller bagud afhængigt af rotations-retningen for drivakslen. Når propelleren skal drive båden fremad, kan en bestemt stilling af bladene let opnås ved at anbringe stop, der kan forhindre bladene i at svinge for 10 langt fremad. Et tilsvarende arrangement er imidlertid ikke muligt, når propelleren skal drive båden bagud. De hydrodynamiske kræfter vil så prøve at folde propelleren sammen, og bladene vil kun forblive i en stilling, som er egnet til at drive båden bagud, hvis centrifugalkraften på et blad er 15 tilstrækkelig stor i forhold til de hydrodynamiske kræfter. Desværre er det i praksis umuligt at gøre bladene så tunge, at de vil forblive i en stilling vinkelret eller næsten vinkelret på drivakslen under alle forhold ved bakning, og den endelige stilling for bladene vil være en sådan, hvor 20 centrifugalkraften og de hydrodynamiske kræfter er i ligevægt. Denne ligevægtsstilling er ikke vel defineret, fordi den er under meget stor indflydelse af geometrien for propellerbladene og arbejdsbetingelserne for de hydrodynamiske kræfter. Den virtuelle diameter for propelleren, som er 25 mindre end den maksimale diameter på grund af bladenes hældning, kan derfor blive for lille, hvilket resulterer i en reduceret ydelse af propelleren.

Det er heller ikke let at fremstille tandhjulssektorerne 30 ved enden af bladene, og der er problemmer med at gøre dem tilstrækkeligt stærke. De er derfor udsat for revnedannelse og kraftigt slid og bladene må derefter kasseres.

AU fremlæggelsesskrift nr. 65092/80 og SE fremlæggelses-35 skrift nr. 381 234 beskriver foldepropellere, hvor mekanismen, som synkroniserer bevægelsen af de to blade, omfatter DK 168885 B1 3 en forskydelig stift og et tandarrangement med et stort antal af små tænder.

Ved de kendte foldepropellere og især den fra SE fremlæg-5 gelsesskrift nr. 381 234 kendte foldepropeller findes der følgende ulemper: Når propellerakslen sættes i rotation er det meningen, at propellerbladene gennem centrifugalkraftens indflydelse skal fældes ud til arbejdsstillingen. På grund af den ringe afstand mellem propellerbladenes tyngde-10 punkt og rotationens centrum, hvilket medfører en relativt lille centrifugalkraft, hvortil også kommer friktion i den samlede mekanisme, fældes propellerbladene ikke øjeblikkeligt ud til deres arbejdsstilling, men først når et vist relativt højt omdrejningstal er opnået, hvor de samlede 15 friktionsmodstande er overvundet. Denne pludselige udfældning, som givetvis kun finder sted ved sejlads fremad og derfor bliver ekstra kraftig ved propellerbladenes drivende virkning, medfører foruden støj og stød i båden, påvirkninger af propellerens dele, når propellerbladene med høj ha-20 stighed slår mod deres respektive stoporganer, også påvirkninger af propellerakslen og reduktionsgear gennem den pludselige opbremsning af båden, når propellerbladene begynder at drive.

25 Ved et lavt omdrejningstal for propelleren, hvor propellerbladene er i fuldt udfældet arbejdsstilling og deres tyngdepunkter derfor befinder sig i eller nærved et diametralplan gennem deres svingningscentre, så den fremaddrivende kraft på propellerbladene er relativt lille, opstår der let 30 klapring, det vil sige at propellerbladene slår hen og tilbage mod stoppene, der begrænser deres fremadgående bevægelse. Dette sker fremfor noget, når båden i søgang krænger og stamper og beror på, at den fremaddrivende kraft på propellerbladene ikke altid er tilstrækkelig til at kompensere 35 for bådens bevægelse i forhold til vandet, eller med andre ord at bådens bevægelse i vandet undertiden er større end DK 168885 B1 4 den skulle være som følge af det aktuelle omdrejningstal for propelleren og den aktuelle propellerstigning.

Det er formålet med opfindelsen at angive en sådan udform-5 ning af en foldepropeller af den omhandlede art, så de anførte ulemper kan undgås.

Dette formål opnås med en foldepropeller af den art, som har et nav og et til navet hængslet par af hosliggende 10 bladkomponenter indrettet til at følge hinanden i en bevægelse mellem en sammenfoldet og en ikke-sammenfoldet stilling, hvorved hver af bladkomponenterne er hængslet forbundet til navet på to parallelle svingaksler, og hver bladkomponent har et par af tænder, og hvor der er placeret et 15 stop til fastlæggelse af bladkomponenternes ikke-sammenfol-dede stilling, hvilken foldepropeller ifølge opfindelsen er særegen ved, at hver tand kun har en arbejdsflade og at parret af tænder på en bladkomponent strækker sig i hovedsagen mod den anden bladkomponent, at tænderne på en blad-20 komponent ligger side om side set i retning langs en svingaksel, men er bueformet forsat, så hver tands arbejdsflade, der er bueformet, følger en bue, der vender omvendt i forhold til den ved siden af liggende part, hvorved tænderne på den anden bladkomponent ligeledes ligger side om side og 25 er bueformet forsat, så de nævnte par af tænder vedvarende er i samvirkende indgreb med tænderne på den modstående bladkomponent og alle fire arbejdsflader samtidigt bliver berørt, hvorved et i indgreb stående par tænder træder i funktion, når det ene blad tvinger det andet til sammen-30 foldning eller det andet blad tvinger det ene til udfold-ning, medens det andet par tænder træder i funktion, når det andet blad tvinger det ene til sammenfoldning eller det ene blad tvinger det andet til udfoldning, når det væsentligst er et af bladene, der tvinger bladene til at bevæge 35 sig mellem en sammenfoldet stilling og en ikke-sammenfoldet stilling.

DK 168885 Bl 5

Centrifugalkræfterne vil drive bladene ud til deres arbejdsstilling, når drivakslen roterer. Drejningsmomentet af centrifugalkraften omkring hængslingen af et blad er ifølge 5 simple og velkendte fysiske og geometriske love ved et maksimum, når bladene er drejet 45° ud fra deres hvilestilling, men er betydeligt reduceret, når bladene er drejet til omkring 60°. Propellerens hydrodynamiske aktivitet er imidlertid ved et maksimum, når vinklen er 90°, og den vir-10 tuelle diameter af propelleren er så stor som muligt, men er væsentligt reduceret, når bladenes drejningsvinkel er mindre end 60°. Et godt kompromis mellem en effektiv hydrodynamisk ydeevne og evnen til at forblive i arbejdsstillingen imod stoppet, når der sejles bagud, opnås derfor, når 15 der for arbejdsstillingen vælges en vinkel på omkring 60°.

Tandhjulsforbindelsen mellem bladene er som anført ovenfor udformet med kun en tand for hvert blad, og denne tand er kontinuerligt i indgreb med tanden i det modsatte blad. 20 Tandhjul med kun et par af samvirkende tænder vil imidlertid kun forblive sammen, hvis drejningsmomentet, som skal overføres fra den ene svingaksel til den anden, presser de to tænder mod hinanden. Det er derfor nødvendigt at arrangere et tilsvarende par af tænder ved siden af det første 25 par, men rettet i den modsatte retning, hvis der forlanges en fastlagt forbindelse uafhængigt af retningen for drejningsmomentet og kraftoverførslen.

En tandhjulsforbindelse med kun et par af tænder i indgreb 30 vil have en begrænset arbejdsvinkel. Den ovennævnte ar-bejdsvinkel på 60° er derfor reduceret lidt til omkring 56° for at fuldkommengøre mekanismens design.

En foldepropeller ifølge opfindelsen har et antal fordele:

Der skal kun bruges et minimum af materiale til bladene, 35 DK 168885 B1 6 fordi de er fastholdt i en stilling, hvor centrifugalkraftens mulighed for at holde propelleren udfoldet er i et maksimum.

5 Der opnås en ydeevne, som svarer til ydeevnen for en propeller med faste blade, fordi bladene forbliver i den samme stilling, både når der sejles bagud og sejles fremad.

Antallet af tænder i indgreb er reduceret til en for hvert 10 blad for hver venderetning og kun en arbejdsflade anvendes på tanden. Der er derfor ikke særlige krav til tykkelsen af tanden, som således kan bibringes en simpel og robust udformning, hvilket letter fremstillingen og tillader anvendelse af materialer med ringe styrke.

15

Foldepropelleren ifølge opfindelsen adskiller sig i sin mest simple udføreIsesform væsentligst fra kendte foldepropellere på to måder. Først ved den særlige vinkel, i hvilken bladene fastholdes i arbejdsstillingen ved sejlads så-20 vel fremad som bagud, og dernæst ved den særlige tandhjulsudformning med kun en tandside i indgreb, som er muliggjort af den begrænsede drejningsvinkel. Det kan imidlertid ifølge opfindelsen være hensigtsmæssigt at udføre tandsiderne i tandhjulsmekanismen som cirkelbuer, hvilket er en god til-25 nærmelse til den afviklerkurve, som normalt anvendes ved udformningen af tandhjul. I det foreliggende tilfælde, hvor der kun anvendes en tandside af en tand, er det yderligere muligt, at udforme tænderne separat som cylindriske, cirkulære skiver, som kan fastholdes i mekanismen i udboringer, 30 der kun lader den virksomme del af cylinderfladen fri.

Ydermere er det ifølge opfindelsen muligt at fabrikere propellerbladene separat og at forbinde dem med navet ved hjælp af en tap anbragt i bladenes længderetning. Adskil-35 leisen af de forskellige dele, der herved er opnået, vil gøre fremstillingen af foldepropelleren let og billig, og DK 168885 Bl 7 vil også gøre det muligt at erstatte dele i tilfælde af stort slid eller ødelæggelse, hvorved der undgås en kassation af hele foldepropelleren.

5 Endvidere kan det ifølge opfindelsen være hensigtsmæssigt at arrangere den ovennævnte tap til fastgørelse af et propellerblad til navmekanismen på en sådan måde, at den tillader propellerbladet at dreje om sin længdeakse. Hver tap kan fastholdes af en skrue, som tillader en drejning på om-10 kring 15° af propellerbladet, når skruen er løsnet. Herved opnås, at propellerens stigning kan varieres mellem ca. 0,5 gange propellerdiameteren og 1,2 gange propellerdiameteren, hvilket er det normalt anvendte stigningsområde for sejlskibspropellere. Det er på denne måde muligt at tilpasse 15 foldepropelleren nøjagtigt efter bådens hastighed og den anvendte bådmotors effekt og omdrejningstal.

En justerbar foldepropeller ifølge opfindelsen vil blive forklaret nærmere i det følgende under henvisning til teg-20 ningen, der viser:

Fig. 1 viser propelleren i aktiv stilling ved motorsejlads frem eller bak, 25 fig. 2 viser propelleren i sammenfoldet stilling, når mo toren er stoppet under gang for sejl, fig. 3 viser princippet i tandhjulsmekanismen, idet den ene af de tandhjulsforbindelser i dobbeltforbin-30 delsen er vist kraftigt optrukket, medens den an den er vist punkteret, og idet placeringen af de fire skiver, der kan udgøre tandsiderne, er vist stiplet, 35 fig. 4 viser propellernavet, DK 168885 B1 8 fig. 5 viser den ene halvdel af navmekanismen svarende til den del, som et blad er fastgjort til, og fig. 6 viser en samlingstegning af propelleren, idet den 5 ene flig af navet er bortskåret, så mekanismen ligger frit, og idet bagvedliggende konturer kun er vist ved den øverste halvdel af navmekanismen.

Propelleren består af to blade 1, der hver ved enden er 10 forsynet med en cirkulærcylindrisk tap 2, som enten er fremstillet direkte sammen med bladet eller er skruet fast i dette. Tappene er fastholdt i huller 3 ved hjælp af skruer 4 gennem huller 5 i de bevægbare dele 6 af navmekanismen. Disse bevægbare dele er forbundet med den faste del af 15 navet 7 ved hjælp af svingaksler 8, som er sikret med skruer 9. De bevægbare dele af navmekanismen er indbyrdes forbundet ved to tandhjulsforbindelser anbragt side om side. Hver tandhjulsforbindelse består kun af en tandside 10 på hvert tandhjul. I den viste udførelsesform er tænderne for-20 met som cirkulære cylindre 11 med en længde, der er lig med det halve af tykkelsen af de bevægbare dele i navmekanismen. Cylindrene er placeret i huller 12 i de bevægbare dele og kan være fastgjort ved lodning eller på en tilsvarende måde. Stop for bevægelserne svarende til stillingerne for 25 hvilestillingen eller for arbejdsstillingen udgøres af overfladerne 13 og 14.

Claims (4)

1. Foldepropeller med et nav (7) og et til navet (7) hængslet par af hosliggende bladkomponenter (1) indrettet til at 5 følge hinanden i en bevægelse mellem en sammenfoldet og en ikke-sammenfoldet stilling, hvorved hver af bladkomponenterne (1) er hængslet forbundet til navet (7) på to parallelle svingaksler (8), og hver bladkomponent (1) har et par af tænder, og hvor der er placeret et stop til fastlæggelse 10 af bladkomponenternes (1) ikke-sammenfoldede stilling, kendetegnet ved, at hver tand kun har en arbejds-flade (10) og at parret af tænder på en bladkomponent strækker sig i hovedsagen mod den anden bladkomponent (1), at tænderne på en bladkomponent (1) ligger side om side set 15 i retning langs en svingaksel (8), men er bueformet forsat, så hver tands arbejdsflade (10), der er bueformet, følger en bue, der vender omvendt i forhold til den ved siden af liggende part, hvorved tænderne på den anden bladkomponent (1) ligeledes ligger side om side og er bueformet forsat, 20 så de nævnte par af tænder vedvarende er i samvirkende indgreb med tænderne på den modstående bladkomponent (1) og alle fire arbejdsflader (10) samtidigt bliver berørt, hvorved et i indgreb stående par tænder træder i funktion, når det ene blad tvinger det andet til sammenfoldning eller det 25 andet blad tvinger det ene til udfoldning, medens det andet par tænder træder i funktion, når det andet blad tvinger det ene til sammenfoldning eller det ene blad tvinger det andet til udfoldning, når det væsentligst er et af bladene, der tvinger bladene til at bevæge sig mellem en sammenfol-30 det stilling og en ikke-sammenfoldet stilling.

2. Foldepropeller ifølge krav 1, kendetegnet ved, at hver tand omfatter en cylinder (11) og hvori hver af nævnte bladkomponenter (1) indeholder bueformede udtag- 35 ninger tilpasset efter at modtage nævnte cylindre, og omfattende midler til at fastgøre nævnte cylindre i de nævnte 10 DK 168886 B1 recesser.

3. Foldepropeller ifølge krav 1, kendetegnet ved, at hver af bladkomponenterne (1) har en tandhjuldel, 5 som udviser tanden, og en bladdel, som strækker sig ud derfra, hvorved tandhjuldelen indeholder en udtagning og bladdelen indeholder et cylindrisk element, der er tilpasset efter at kunne optages drejeligt i udtagningen, og en indretning til sikring af det cylindriske element mod rotation 10 i udtagningen på en sådan måde, at bladhældningen kan udvælges og derefter kan fastholdes i stilling ved hjælp af sikringsindretningen.

4. Foldepropeller ifølge krav 1, 2 eller 3, kende-15 tegnet ved, at bladkomponenternes (19) vinkelbevægelse fra den sammenfoldede stilling til arbejdsstillingen er i hovedsagen 60°. 20