EP0281022B1 - Verstellpropeller für Wasserfahrzeuge - Google Patents

Verstellpropeller für Wasserfahrzeuge Download PDF

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EP0281022B1
EP0281022B1 EP19880102841 EP88102841A EP0281022B1 EP 0281022 B1 EP0281022 B1 EP 0281022B1 EP 19880102841 EP19880102841 EP 19880102841 EP 88102841 A EP88102841 A EP 88102841A EP 0281022 B1 EP0281022 B1 EP 0281022B1
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EP
European Patent Office
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shaft
propeller
watercraft
yoke
strap
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EP19880102841
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EP0281022A1 (de
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Peter Müller
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MUELLER, PETER
Original Assignee
Mueller Peter
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H3/00—Propeller-blade pitch changing
    • B63H3/02—Propeller-blade pitch changing actuated by control element coaxial with propeller shaft, e.g. the control element being rotary
    • B63H3/04—Propeller-blade pitch changing actuated by control element coaxial with propeller shaft, e.g. the control element being rotary the control element being reciprocatable

Definitions

  • the invention relates to an adjustable propeller for a watercraft, with a carrier element arranged on the hull of the watercraft and designed as a hollow body, in which a shaft driven by a first motor arranged in the watercraft and appropriately mounted, a shaft which can be actuated by a second motor and which has a rotating part as well as a part that is movable in the axial direction of the shaft, a rotating sliding coupling and an operatively connected adjusting linkage and a propeller hub designed to accommodate adjustable blades, the adjusting linkage pivotably mounted in the carrier element being arranged with a first lever with the second motor and is operatively connected to the rotary sliding coupling with a second lever.
  • the actuating device which can be actuated by a linear motor that is operatively connected to a power source, is arranged in a support element designed as a hollow body and fastened to the hull of the watercraft and comprises a lever linkage formed from several articulated and correspondingly mounted levers, which has one end connected to the linear motor and the other the other end is operatively connected directly to an adjusting member, rods arranged by the adjusting member in the propeller hub and the propeller blades being actuated.
  • a propeller arrangement for a watercraft is known from EP-A 0 140 097 (D3), in which arrangement the individual propeller blades are fastened to a propeller hub and the propeller hub is arranged on a housing.
  • the housing is arranged by means of correspondingly distributed holding elements on an inner housing formed from a plurality of elements and operatively connected to a motor-driven shaft.
  • the pitch of the propeller blades is adjusted by means of appropriate adjustment devices or manually, this adjustment essentially serves on the one hand to optimally utilize the performance of the motor arranged in the watercraft and on the other hand to improve maneuverability.
  • the invention is based on the adjustable propeller for a watercraft mentioned at the outset, which is based on the task of improving the connection elements of the adjusting linkage with the rotary and sliding coupling arranged therein while maintaining a streamlined design of the support element, even under extreme loads an exact and even power transmission is guaranteed.
  • the second lever of the adjusting linkage is provided at the end facing the shaft with a yoke which, with a bracket articulated thereon, forms a unit that completely encompasses the shaft, and in that the bracket with in the axial direction Shaft-oriented tabs is provided, which are hinged to the axially displaceable part of the rotary sliding coupling.
  • 1 denotes an adjustable propeller which has adjustable propeller blades 2 and a propeller hub 4 driven by a drive shaft 3.
  • the drive point 3 is a drive machine 5 driven and stored in a shaft bearing 6, which is arranged on the downstream side of the variable pitch propeller, but in its vicinity.
  • the pitch of the propeller blades 2 is adjusted by an adjusting linkage 7 which has a two-armed adjusting lever 8, the pivot axis 9 of which is pivotally supported in a support bearing 10.
  • the support bearing 10 is supported on the hull of the watercraft.
  • the adjustment lever 8 has an upper and a lower arm 11, 12, the upper arm 11 being coupled via a joint 13 to a bumper 14 of a linear motor 15 driven by a power source 26, while the lower arm 12 is coupled via a joint 12 ' a rotary slide clutch 16 is connected.
  • This coupling has a non-rotating coupling part 17, which is connected to the lower arm 12 via the joint 12 ', while the rotating coupling part 19 is fastened to the drive shaft 3 and the non-rotating one via radial and axial bearings (only one bearing 18 shown schematically) Part leads.
  • Push rods 20 are supported on the flange 19 'of the rotating coupling part 19, which are guided in the propeller hub 4 and adjust the individual propeller blades 2 at the same time.
  • the rotary-slide coupling 16 and the push rods 20 form the push rod linkage.
  • the adjustable propeller 1 is arranged fixedly below the hull 25 of a watercraft, a hollow support body 21 being fastened to the hull, at the lower end of which the adjustable propeller is mounted.
  • a shaft bearing 6 for supporting the propeller shaft 3 is provided in the support body 21, which is fastened to the support body 21 by means of a support 27.
  • Support 27 can e.g. consist of two V-shaped struts which are attached to two locations of the support body 21.
  • a control rudder 22 is pivotably mounted on the support body 21 on the outflow side by means of hinge joints 24, while the adjusting linkage 7 is installed in the interior of the support body 21.
  • the reference symbols not described in FIG. 2 correspond to those in FIG. 1.
  • the linear motor 15 is e.g.
  • the linear motor 15 which can also be an electrical or pneumatic unit, is mounted in the embodiment according to FIG. 2 below the fuselage 25 in the hollow support body 21, but it would also be possible to design the upper arm 11 of the adjusting lever so that it is in the watercraft protrudes and the linear motor 15 would then lie within the hull 25.
  • variable pitch propeller 1 shows a similar fastening of the variable pitch propeller 1 as shown in FIG. 2, with the difference, however, that the shaft bearing 6 is arranged on the upstream side of the variable pitch propeller 1. However, it is fastened to the inner wall of the support body 21 by the support 27 in the same way as in the embodiment according to FIG. 2. Likewise, the pivot axis 9 of the adjusting lever 8 is supported on the wall of the hollow support body 21.
  • the linear motor 15 is fastened in the interior of the ship's hull 25 by means of a pillow block 28.
  • the support body 21 has a flange 29 with which it is fastened to the fuselage 25 by means of screws 30.
  • a flange 29 In the fuselage 25 itself there is a narrow opening 31 through which the upper arm 11 of the adjusting lever 8 extends.
  • the opening 31 is sealed by a seal 32, e.g. a bellows seal, protected against water ingress.
  • the lower arm 12 of the adjusting lever 8 has at its free end a yoke 36 which engages over the propeller shaft 3.
  • joints 37 are provided, in which a bracket 35 with tabs 38 is mounted.
  • the tabs 38 are connected via joints 39 to the displaceable, non-rotating part 17 of the rotary-sliding coupling 16, while the rotating part 19 is connected to the push rods 20 (not shown).
  • the push rod linkage 16 With regard to the details of the push rod linkage 16, 20, reference is made to the EP application 86117737.6.
  • Fig. 4 it can be seen that three push rods 20 are provided which are attached to the flange 19 'of the rotating part 19.
  • the support body 21 is closed in the area of the shaft bearing 6 by a cover 40, while the propeller hub is covered by a streamlined hood 41.
  • FIG. 5 shows a similar embodiment of the support body 21, with the difference that passages 42 are provided in the hub of the variable pitch propeller, through which passages the engine exhaust gases are derived from engines arranged in the interior of the ship's hull.
  • the hood 41 is omitted here.
  • the engine exhaust gases are conducted through a line 43 into the interior of the support body 21, from where they emerge into the water through the passages 42 of the hub of the variable pitch propeller.
  • variable pitch propellers are characterized by the fact that they have a space-saving Lö display solution.
  • the arrangement of the adjustment rod 7 for the adjustment of the propeller blades 2 makes it possible to choose a narrow and therefore aerodynamic shape of the support body 21, so that the overall resistance of these embodiments is hardly greater than for a propeller with fixed blades.
  • the support body 21 has a dual function here: on the one hand it forms the shaft bracket for supporting the shaft bearing 6 on the ship's hull 25 and on the other hand it accommodates and supports the adjusting linkage 7.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen verstellbaren Propeller für ein Wasserfahrzeug, mit einem am Rumpf des Wasserfahrzeuges angeordneten und als Hohlkörper ausgebildeten Trägerelement, in welchem eine von einem im Wasserfahrzeug angeordneten ersten Motor angetriebene und entsprechend gelagerte Welle, ein von einem zweiten Motor betätigbares und mit einer mit einem rotierenden Teil sowie einem in axialer Richtung der Welle verschiebbaren Teil versehenen Dreh-Schiebe- kupplung wirkverbundenes Verstell-Gestänge und eine zur Aufnahme verstellbarer Schaufeln ausgebildete Propellernabe angeordnet ist, wobei das schwenkbar im Trägerelement gelagerte Verstell-Gestänge mit einem ersten Hebel mit dem zweiten Motor und mit einem zweiten Hebel mit der Dreh-Schiebekupplung wirkverbunden ist.
  • Aus der EP-A 0 154 954 ist eine Propeller-Anordnung für ein Wasserfahrzeug bekannt, bei welcher der Propeller einerseits von einer in einem Stützlager angeordneten und mit einer Antriebsmaschine in Wirkverbindung stehenden Welle angetrieben wird und andererseits die an einer Propellernabe verteilt angeordneten Propellerblätter von einer entsprechend ausgebildeten Verstellvorrichtung relativ zu der Propellernabe in der Lage verstellbar sind. Die von einem mit einer Kraftquelle wirkverbundenen Linearmotor betätigbare Verstellvorrichtung ist in einem als Hohlkörper ausgebildeten und am Rumpf des Wasserfahrzeuges befestigten Trägerelement angeordnet und umfasst ein aus mehreren gelenkig miteinander verbundenen und entsprechend gelagerten Hebeln gebildetes Hebelgestänge, welches mit dem einen Ende mit dem Linearmotor und mit dem anderen Ende unmittelbar mit einem Verstellglied wirkverbunden ist, wobei von dem Verstellglied in der Propellernabe angeordnete und die Propellerblätter verstellbare Stangen betätigt werden.
  • Aus der EP-A 0 140 097 (D3) ist eine Propeller-Anordnung für ein Wasserfahrzeug bekannt, bei welcher Anordnung die einzelnen Propellerblätter auf einer Propellernabe befestigt und die Propellernabe an einem Gehäuse angeordnet ist. Das Gehäuse ist mittels entsprechend am Umfang verteilt angeordneter Halteelemente an einem aus mehreren Elementen gebildeten und mit einer motorisch angetriebenen Welle in Wirkverbindung stehenden Innengehäuse angeordnet.
  • Bei den bekannten Propeller-Anordnungen für Wasserfahrzeuge wird die Steigung der Propellerschaufeln mittels entsprechender Verstellvorrichtungen oder aber manuell eingestellt, wobei diese Einstellung im wesentlichen dazu dient, einerseits die Leistung des im Wasserfahrzeug angeordneten Motors optimal auszunutzen und andererseits die Manövrierfähigkeit zu verbessern.
  • Die Erfindung geht von dem eingangs genannten verstellbaren Propeller für ein Wasserfahrzeug aus, welcher die Aufgabe zugrunde liegt, unter Beibehaltung einer strömungsgünstigen Ausbildung des Trägerelements die darin angeordneten Verbindungs-Elemente des Verstell-Gestänges mit der Dreh- und Schiebekupplung dahingehend zu verbessern, dass auch unter extremen Belastungen eine exakte und gleichmässige Kraftübertragung gewährleistet wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der zweite Hebel des Verstell-Gestänges an dem der Welle zugewandten Ende mit einem Joch versehen ist, welches mit einem daran angelenkten Bügel eine die Welle vollumfänglich umgreifende Einheit bildet, und dass der Bügel mit in axialer Richtung der Welle orientierten Laschen versehen ist, welche an dem in axialer Richtung verschiebbaren Teil der Dreh-Schiebekupplung angelenkt sind.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung und den Patentansprüchen.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt:
    • Fig. 1 eine schematische Darstellung der Anordnung eines Verstellpropellers mit seiner Verstellvorrichtung, wobei letzteres auf der Ablaufseite des Verstellpropellers angeordnet ist,
    • Fig. 2 eine erste Ausführungsform eines am Rumpf eines Wasserfahrzeuges befestigten Verstellpropellers nach der Anordnung nach Fig. 1,
    • Fig. 3 eine zweite Ausführungsform eines am Rumpf eines Wasserfahrzeuges befestigten Verstellpropellers, teilweise im Schnitt, jedoch mit auf der Anströmseite des Verstellpropellers angeordnetem Wellenlager,
    • Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 3 und
    • Fig. 5 eine dritte Ausführungsform eines am Rumpf eines Wasserfahrzeuges befestigten Verstellpropellers, teilweise im Schnitt, ähnlich der Ausführungsform nach Fig. 3, jedoch mit der Ableitung der Motorabgase durch den Stützkörper und die Propellernabe des Verstellpropellers, wobei Pfeile die Motorabgase darstellen.
  • In dem in Fig. 1 schematisch dargestellten Antrieb für ein Wasserfahrzeug ist mit 1 ein Verstellpropeller bezeichnet, welcher verstellbare Propellerschaufeln 2 und eine durch eine Antriebswelle 3 angetriebene Propellernabe 4 aufweist. Die Antriebstelle 3 ist von einer Antriebsmaschine 5 angetrieben und in einem Wellenlager 6 gelagert, welches auf der Abströmseite des Verstellpropellers, jedoch in seiner Nähe angeordnet ist.
  • Die Verstellung der Steigung der Propellerschaufeln 2 erfolgt durch ein Verstell-Gestänge 7, der einen zweiarmigen Verstellhebel 8 aufweist, dessen Schwenkachse 9 in einem Stützlager 10 schwenkbar abgestützt ist. Das Stützlager 10 ist am Rumpf des Wasserfahrzeugs abgestützt. Der Verstellhebel 8 weist einen obern und einen untern Arm 11, 12 auf, wobei der obere Arm 11 über ein Gelenk 13 mit einer Stossstange 14 eines von einer Kraftquelle 26 angetriebenen Linearmotors 15 gekuppelt ist, während der untere Arm 12 über ein Gelenk 12' mit einer Dreh-Schiebe-Kupplung 16 verbunden ist. Diese Kupplung weist einen nichtrotierenden Kupplungsteil 17 auf, der über das Gelenk 12' mit dem unteren Arm 12 verbunden ist, während der rotierende Kupplungsteil 19 auf der Antriebswelle 3 befestigt ist und über Radial-und Axiallager (nur ein Lager 18 schematisch dargestellt) den nichtrotierenden Teil führt. An dem Flansch 19' des rotierenden Kupplungsteils 19 sind Schubstangen 20 abgestützt, welche in der Propellernabe 4 geführt sind und die einzelnen Propellerschaufeln 2 gleichzeitig verstellen. Die Dreh-Schiebe-Kupplung 16 und die Schubstangen 20 bilden das Schubstangen-Gestänge.
  • In Fig. 2 ist der Verstellpropeller 1 fest unterhalb des Rumpfes 25 eines Wasserfahrzeuges angeordnet, wobei ein hohler Stützkörper 21 am Rumpf befestigt ist, an dessen unteren Ende der Verstellpropeller gelagert ist. Hierzu ist im Stutzkörper 21 ein Wellenlager 6 für die Lagerung der Propellerwelle 3 vorgesehen, das mittels eines Supportes 27 am Stützkörper 21 befestigt ist. Der Support 27 kann Z.B. aus zwei V-förmig angeordneten Streben bestehen, die an zwei Stellen des Stützkörpers 21 befestigt sind. Am Stützkörper 21 ist abströmseitig ein Steuerruder 22 mittels Scharniergelenken 24 schwenkbar gelagert, während im Innern des Stützkörpers 21 das Verstell-Gestänge 7 eingebaut ist. Die in Fig. 2 nicht beschriebenen Bezugszeichen stimmen mit denjenigen von Fig. 1 überein. Der Linearmotor 15 ist Z.B. ein doppelt wirkender Hydrozylinder, dessen Kolbenstange die Stossstange 14 bildet und mittels des Gelenkes 13 mit dem oberen Arm 11 des Hebels 8 verbunden ist. Der Linearmotor 15, der auch ein elektrisches oder pneumatisches Aggregat sein kann, ist bei der Ausführung nach Fig. 2 unterhalb des Rumpfes 25 im hohlen Stützkörper 21 gelagert, jedoch wäre es auch möglich, den oberen Arm 11 des Verstellhebels so auszubilden, dass er in das Wasserfahrzeug ragt und der Linearmotor 15 dann innerhalb des Rumpfes 25 liegen würde. Dadurch, dass das Verstell-Gestänge 7 für die Ueberleitung der Verstellkräfte in das Schubstangen-Gestänge 16, 20 eingesetzt ist, während der Linearmotor 15 im Abstand davon die benötigte Energie für die Ueberwindung der Verstellkräfte erzeugt, wird eine an beliebige Platzverhältnisse anpassbare, aufwand-und platzgünstige Lösung geschaffen.
  • In Fig. 3 ist eine ähnliche Befestigung des Verstellpropellers 1 wie in Fig. 2 dargestellt, mit dem Unterschied allerdings, dass das Wellenlager 6 auf der Anströmseite des Verstellpropellers 1 angeordnet ist. Es ist jedoch in gleicher Weise wie bei der Ausführung nach Fig. 2 durch den Support 27 an der Innenwand des Stützkörpers 21 befestigt. Ebenso ist auch die Schwenkachse 9 des Verstellhebels 8 an der Wand des hohlen Stützkörpers 21 abgestützt. Im Inneren des Schiffrumpfes 25 ist der Linearmotor 15 mittels eines Stehlagers 28 befestigt.
  • Der Stützkörper 21 weist einen Flansch 29 auf, mit dem es mittels Schrauben 30 am Rumpf 25 befestigt ist. Im Rumpf 25 selbst ist eine schmale Oeffnung 31 ausgespart, durch welche sich der obere Arm 11 des Verstellhebels 8 erstreckt. Zudem ist die Oeffnung 31 durch eine Dichtung 32, Z.B. eine Faltenbalg-Dichtung, gegen Wassereintritt geschützt.
  • Der untere Arm 12 des Verstellhebels 8 weist an seinem freien Ende ein Joch 36 auf, das über die Propellerwelle 3 greift. An den Enden des Joches 36 sind Gelenke 37 vorgesehen, in welchen ein Bügel 35 mit Laschen 38 gelagert ist. Die Laschen 38 sind über Gelenke 39 mit dem verschiebbaren, nichtrotierenden Teil 17 der Dreh-Schiebe-Kupplung 16 verbunden, während der rotierende Teil 19 mit den Schubstangen 20 (nicht dargestellt) verbunden ist. Bezüglich der Details des Schubstangen-Gestänges 16, 20 wird auf die Ep-Anmeldung 86117737.6 verwiesen.
  • In Fig. 4 ist erkennbar, dass drei Schubstangen 20 vorgesehen sind, die am Flansch 19' des rotierenden Teils 19 befestigt sind. Es wird auch bezüglich der Lagerung der Propellerschaufeln 2 auf dieses Schutzrecht verwiesen. Der Stützkörper 21 ist im Bereich des Wellenlagers 6 durch eine Abdekkung 40 abgeschlossen, während die Propellernabe durch eine strömungsgünstige Haube 41 abgedeckt ist.
  • In Fig. 5 ist eine ähnliche Ausführungsform des Stützkörpers 21 dargestellt, mit dem Unterschied, dass in der Nabe des Verstellpropellers Durchgänge 42 vorgesehen sind, durch welche die Motorabgase von im Innern des Schiffsrumpfes angeordneten Motoren abgeleitet werden. Hierbei entfällt die Haube 41. Die Motorabgase werden durch eine Leitung 43 in das Innere des Stützkörpers 21 geleitet, von wo sie durch die Durchgänge 42 der Nabe des Verstellpropellers in das Wasser austreten.
  • Die beschriebenen Verstellpropeller zeichnen sich dadurch aus, dass sie eine platzgünstige Lösung darstellen. Die Anordnung des Verstell-Gestänges 7 für die Verstellung der Propellerschaufeln 2 erlaubt es, eine schmale und daher strömungsgünstige Form des Stützkörpers 21 zu wählen, so dass der Gesamtwiderstand dieser Ausführungsformen kaum grösser ist als für einen Propeller mit festen Schaufeln. Der Stützkörper 21 übt hierbei eine Doppelfunktion aus: Er bildet einerseits den Wellenbock zur Abstützung des Wellenlagers 6 am Schiffsrumpf 25 und andererseits die Aufnahme und die Abstützung für das Verstell-Gestänge 7.

Claims (4)

1. Verstellbarer Propeller (1) für ein Wasserfahrzeug, mit einem am Rumpf (25) des Wasserfahrzeuges angeordneten und als Hohlkörper ausgebildeten Trägerelement (21), in welchem eine von einem im Wasserfahrzeug angeordneten ersten Motor (5) angetriebene und entsprechend gelagerte Welle (3), ein von einem zweiten Motor (15) betätigbares und mit einer mit einem rotierenden Teil (19) sowie einem in axialer Richtung der Welle (3) verschiebbaren Teil (17) versehenen Dreh-Schiebekupplung (16) wirkverbundenes Verstell-Gestänge (7) und eine zur Aufnahme verstellbarer Schaufeln (2) ausgebildete Propellernabe (4) angeordnet ist, wobei das schwenkbar im Trägerelement (21) gelagerte Verstell-Gestänge (7) mit einem ersten Hebel (8) mit dem zweiten Motor (15) und mit einem zweiten Hebel (12) mit der Dreh-Schiebekupplung (16) wirkverbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Hebel (12) des Verstell-Gestänges (7) an dem der Welle (3) zugewandten Ende mit einem Joch (36) versehen ist, welches mit einem daran angelenkten Bügel (35) eine die Welle (3) vollumfänglich umgreifende Einheit bildet, und dass der Bügel (35) mit in axialer Richtung der Welle (3) orientierten Laschen (38) versehen ist, welche an dem in axialer Richtung verschiebbaren Teil (17) der Dreh-Schiebekupplung (16) angelenkt sind.
2. Verstellbarer Propeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bügel (35) auf der dem Joch (36) zugewandten Seite gabelartig den jeweiligen Jochsteg umgreifend ausgebildet und je mittels einem ersten Gelenk (37) mit dem Joch (36) wirkverbunden ist.
3. Verstellbarer Propeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelne Lasche (38) des Bügels (35) über ein zweites Gelenk (39) mit dem verschiebbaren Teil (17) der Dreh-Schiebekupplung (16) verbunden ist.
4. Verstellbarer Propeller nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das den Bügel (35) mit dem Joch (36) verbindende erste Gelenk (37) unmittelbar im Bereich eines Lagers (6) für die Welle (3) und das Lager (6) in einem abströmseitig angeordneten Support (27) des Trägerelements (21) angeordnet ist.
EP19880102841 1987-03-04 1988-02-25 Verstellpropeller für Wasserfahrzeuge Expired - Lifetime EP0281022B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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US21653 1987-03-04

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EP0281022A1 EP0281022A1 (de) 1988-09-07
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ES2035122T3 (es) 1993-04-16
EP0281022A1 (de) 1988-09-07
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