EP0943539A2 - Cycloidal propeller - Google Patents

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EP0943539A2
EP0943539A2 EP99102647A EP99102647A EP0943539A2 EP 0943539 A2 EP0943539 A2 EP 0943539A2 EP 99102647 A EP99102647 A EP 99102647A EP 99102647 A EP99102647 A EP 99102647A EP 0943539 A2 EP0943539 A2 EP 0943539A2
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cycloidal propeller
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Voith Hydro GmbH and Co KG
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    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H1/00—Propulsive elements directly acting on water
    • B63H1/02—Propulsive elements directly acting on water of rotary type
    • B63H1/04—Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially at right angles to propulsive direction
    • B63H1/06—Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially at right angles to propulsive direction with adjustable vanes or blades
    • B63H1/08—Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially at right angles to propulsive direction with adjustable vanes or blades with cyclic adjustment
    • B63H1/10—Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially at right angles to propulsive direction with adjustable vanes or blades with cyclic adjustment of Voith Schneider type, i.e. with blades extending axially from a disc-shaped rotary body

Definitions

  • the invention relates to a cycloidal propeller according to the preamble of claim 1.
  • a cycloidal propeller is described in Voith special print 1803, "The construction of today's Voith-Schneider propeller", (Special print from Voith “Research and Construction", issue 18, Page 3, May 1967) and Voith-Druck 9.94 2000.
  • the control point star enables a structurally relatively simple determination the coupling of the wing drive linkage to the ball bushing of the Joysticks.
  • the formation of the parallel guide halves offers with two joint rods, which are opposite in relation to the halves extend and each of which is fixed but rotatable on the rotor body stored diametrically opposite each other, the possibility that Wing angle curve due to the length ratios of the joint rods in influence in some way and thus also the hydrodynamic Characteristics of the propeller. This property can be used with propellers any number of wings can be used.
  • the linkage of the parallel guide also only contains rotating bearings have little wear and are easier to control than sliding bearing elements.
  • the propeller blades 30a, 30b, etc. are on the wing circle 23 evenly distributed.
  • the associated drive linkage of the kinematics is with 20a the swing arm, with 21a the coupling and with 22a the coupling rod, the engages the respective drive lever 23a, which with the respective Propeller shaft of the single wing is connected.
  • the Wing drive linkage now engages with the coupling on the Control point star 14 on, and that is the corresponding hinge in each case attached to an extension 25a, 25b, etc. It can be seen from Fig. 2 that this control point star at the bottom of the joystick 17th located ball bushing 16 is attached.
  • wing drive linkage in particular the so-called coupling 21a, etc.
  • the drive drum 37 of the rotor body then continues in further, essentially rotationally symmetrical parts, the carry the thrust bearing and finally with the ring gear of the drive gear of the propeller are connected.
  • the fixed swivel of the Parallel guidance consisting of rods 1, 2 and 1 ', 2' and the Connecting rod 3 is 5 '(see also pivot 5 in Fig. 1) and on the top wall 38 of the rotor body. This is a exact parallel guidance, but here there is a certain disadvantage exists when an imbalance is generated by the parallel guide.
  • Fig. 3 is another variant of the parallel guidance with the individual Rod members 7, 8 and 7 ', 8' shown.
  • the swivel joints on the rotor body are designated here by 9 and 9 '.
  • the connecting rod 11 The two halves of the parallel guide are shown here in such a way that they are in principle in the middle the two diametrically opposite rods 8 and 8 'of Parallel guidance by means of pivot joints 13 and 13 'connects and under Possibly below the joystick, therefore the ball bushing runs. But it can also be the stick or the stirrup Include ball bushing. It can also run below the rotor body be bow-shaped and V-shaped.
  • Fig. 1 The small, dash-dotted circles shown in Fig. 1 give the Freedom of movement of the joints located on the control point star Wing kinematics when adjusting the joystick (adjustment of the Eccentricity).

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Abstract

Es handelt sich um einen Zykloidalpropeller mit einer sogenannten Schubkurbelkinematik, bei welcher die Koppeln der Schubkurbelkinematik an einen Steuerpunktstern festgelegt sind, der an einer am unteren Ende des Steuerknüppels befindlichen Kugelbüchse befestigt ist. Die nötige Verdrehsicherung des Steuerpunktsterns gegenüber dem Radkörper erfolgt durch eine doppelte Parallelführung, die an dem Steuerpunktstern einerseits und am Radkörper andererseits mittels Drehgelenken gelagert ist. <IMAGE>It is a cycloidal propeller with a so-called thrust crank kinematics, in which the couplings of the thrust crank kinematics are fixed to a control point star, which is attached to a ball bushing located at the lower end of the control stick. The necessary protection against rotation of the control point star relative to the wheel body is provided by a double parallel guide which is mounted on the control point star on the one hand and on the wheel body on the other hand by means of swivel joints. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Zykloidalpropeller entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Ein solcher Zykloidalpropeller ist beschrieben in Voith-Sonderdruck 1803, "Die Konstruktion des heutigen Voith-Schneider-Propellers", (Sonderdruck aus Voith "Forschung und Konstruktion", Heft 18, Seite 3, Mai 1967) sowie Voith-Druck 9.94 2000.The invention relates to a cycloidal propeller according to the preamble of claim 1. Such a cycloidal propeller is described in Voith special print 1803, "The construction of today's Voith-Schneider propeller", (Special print from Voith "Research and Construction", issue 18, Page 3, May 1967) and Voith-Druck 9.94 2000.

Die bisher erfolgreich als Flügelantriebsgestänge angewendete sogenannte Schubkurbelkinematik erlaubt die Anwendung von maximal fünf Flügeln. Bei größeren Flügelzahlen ergeben sich Überschneidungen der Lagerungen. Die Schubkurbelkinematik hat bisher gegenüber allen anderen Kinematiken den Vorteil, nur drehende Gelenkverbindungen zu enthalten. Mit gesteigerter Leistungsaufnahme der Propeller bietet die Anwendung von Propellern mit mehr als fünf Flügeln außerdem erhebliche Vorteile. Es ist daher die Aufgabe, eine Flügelantriebskinematik anzugeben, die nur drehende Gelenkverbindungen auch bei mehr als fünf Propellerflügeln aufweist, bei der insbesondere das Problem sich überschneidender Lagerungen - also bezogen auf die Gelenke - im Bereich des Steuerknüppels (beim Stand der Technik also der Steuerbüchse) vermeidet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.The so-called so far successfully used as wing drive linkage Sliding crank kinematics allow the use of a maximum of five wings. At Larger wing numbers result in overlap of the bearings. The Slider crank kinematics has so far compared to all other kinematics The advantage of containing only rotating joint connections. With increased The power consumption of the propellers offers the use of propellers more than five wings also have significant advantages. It is therefore the task to specify a wing drive kinematics that only rotating Has articulated connections even with more than five propeller blades, in which especially the problem of overlapping bearings - so in relation to the joints - in the area of the joystick (at the state of the Technology so the control box) avoids. This task will according to the invention by the features of the characterizing part of the Claim 1 solved.

Der Steuerpunktstern ermöglicht eine konstruktiv relativ einfache Festlegung der Koppeln des Flügelantriebsgestänges an der Kugelbüchse des Steuerknüppels. Weiterhin bietet die Ausbildung der Parallelführungshälften mit je zwei Gelenkstäben, die sich in Bezug auf die Hälften gegensinnig erstrecken und von denen jeweils die an dem Rotorkörper fest aber drehbar gelagerten einander diametral genau gegenüberliegen die Möglichkeit, die Flügelwinkelkurve aufgrund der Längenverhältnisse der Gelenkstäbe in gewisser Weise zu beeinflussen und damit auch die hydrodynamische Charakteristik des Propellers. Diese Eigenschaft kann bei Propellern mit beliebigen Flügelzahlen genutzt werden.The control point star enables a structurally relatively simple determination the coupling of the wing drive linkage to the ball bushing of the Joysticks. Furthermore, the formation of the parallel guide halves offers with two joint rods, which are opposite in relation to the halves extend and each of which is fixed but rotatable on the rotor body stored diametrically opposite each other, the possibility that Wing angle curve due to the length ratios of the joint rods in influence in some way and thus also the hydrodynamic Characteristics of the propeller. This property can be used with propellers any number of wings can be used.

Durch die Flügelanlenkung an dem Steuerpunktstern können die entsprechenden Lenker oder Gelenkstäbe der Schubkurbelkinematik in einer Höhenebene liegen und nicht wie bei bisherigen Konstruktionen in der Hohe versetzt. Dabei können auch alle Lenker der Flügel gleich aussehen.Due to the wing linkage on the control point star, the corresponding handlebars or joint rods of the thrust crank kinematics in one Height level and not in the height as with previous designs transferred. All handlebars of the wings can look the same.

Das Gestänge der Parallelführung enthält ebenfalls nur drehende Lager, die nur geringen Verschleiß aufweisen und leichter beherrschbar sind als gleitende Lagerelemente.The linkage of the parallel guide also only contains rotating bearings have little wear and are easier to control than sliding bearing elements.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert; dabei stellen im einzelnen dar:

Fig. 1
eine Draufsicht in prinzipieller Darstellung auf den Flügelkreis des Propellers mit dem Gestänge der Kinematik sowie der Parallelführung;
Fig. 2
einen Axialschnitt entsprechend Fig. 1 bezüglich des Rotorkörpers und der Kinematik (Schnitt A-A);
Fig. 3
eine Draufsicht entsprechend Fig. 1 auf eine andere Ausführungsform.
The invention is explained below with reference to the drawings; the following are shown in detail:
Fig. 1
a plan view in principle of the wing circle of the propeller with the linkage of the kinematics and the parallel guide;
Fig. 2
an axial section corresponding to Figure 1 with respect to the rotor body and the kinematics (section AA).
Fig. 3
a plan view corresponding to FIG. 1 on another embodiment.

In Fig. 1 befinden sich die Propellerflügel 30a, 30b usw. auf dem Flügelkreis 23 gleichmäßig verteilt. Das zugehörige Antriebsgestänge der Kinematik ist mit 20a die Schwinge, mit 21a die Koppel und mit 22a die Kuppelstange, die an dem jeweiligen Antriebshebel 23a angreift, der mit dem jeweiligen Propellerschaft des einzelnen Flügels verbunden ist. Das Flügelantriebsgestänge greift nun jeweils mit der Koppel an dem Steuerpunktstern 14 an, und zwar ist das entsprechende Drehgelenk jeweils an einen Fortsatz 25a, 25b usw. festgelegt. Man erkennt aus Fig. 2, daß dieser Steuerpunktstern an der am unteren Ende des Steuerknüppels 17 befindlichen Kugelbüchse 16 befestigt ist. Das am freien Ende - in Bezug auf das Flügelantriebsgestänge - angeordnete Drehgelenk der Schwinge 20a, 20b usw. ist oben an einer Deckwand 38 des Rotorkörpers 39 festgelegt. Der radial äußere Teil des Rotorkörpers ist in Fig. 2 nicht mehr dargestellt.In Fig. 1, the propeller blades 30a, 30b, etc. are on the wing circle 23 evenly distributed. The associated drive linkage of the kinematics is with 20a the swing arm, with 21a the coupling and with 22a the coupling rod, the engages the respective drive lever 23a, which with the respective Propeller shaft of the single wing is connected. The Wing drive linkage now engages with the coupling on the Control point star 14 on, and that is the corresponding hinge in each case attached to an extension 25a, 25b, etc. It can be seen from Fig. 2 that this control point star at the bottom of the joystick 17th located ball bushing 16 is attached. That at the free end - in terms of the wing drive linkage - arranged pivot joint of the rocker 20a, 20b etc. is fixed at the top of a top wall 38 of the rotor body 39. Of the The radially outer part of the rotor body is no longer shown in FIG. 2.

Man erkennt aus Fig. 2, daß das Flügelantriebsgestänge, also insbesondere die sogenannten Koppeln 21a, usw., in ein und derselben Höhe, also auf demselben Höhenniveau, angeordnet sind. Man kann dies so vorsehen, daß keinerlei Kippmomente auf den Steuerknüppel von dieser Seite her rühren. In Fig. 2 erkennt man noch die Antriebstrommel 37 des Rotorkörpers, die sich dann fortsetzt in weiteren, im wesentlichen rotationssymmetrischen Teilen, die das Spurlager tragen und schließlich mit dem Tellerrad des Antriebsgetriebes des Propellers verbunden sind. Das festgelegte Drehgelenk der Parallelführung, die aus den Stäben 1, 2 und 1',2' sowie der Verbindungsstange 3 besteht, ist mit 5' bezeichnet (siehe auch Drehgelenk 5 in Fig. 1) und an der Deckwand 38 des Rotorkörpers festgelegt. Dies ist eine exakte Parallelführung, wobei jedoch hier ein gewisser Nachteil insofern besteht, als eine Unwucht durch die Parallelführung erzeugt wird.It can be seen from Fig. 2 that the wing drive linkage, in particular the so-called coupling 21a, etc., at the same height, that is, up the same height level. This can be provided in such a way that do not stir any tilting moments on the joystick from this side. In Fig. 2 can still be seen the drive drum 37 of the rotor body then continues in further, essentially rotationally symmetrical parts, the carry the thrust bearing and finally with the ring gear of the drive gear of the propeller are connected. The fixed swivel of the Parallel guidance consisting of rods 1, 2 and 1 ', 2' and the Connecting rod 3 is 5 '(see also pivot 5 in Fig. 1) and on the top wall 38 of the rotor body. this is a exact parallel guidance, but here there is a certain disadvantage exists when an imbalance is generated by the parallel guide.

In Fig. 3 ist eine andere Variante der Parallelführung mit den einzelnen Stabgliedern 7, 8 und 7', 8' dargestellt. Die Drehgelenke, die am Rotorkörper festgelegt sind, sind hier mit 9 und 9' bezeichnet. Die Verbindungsstange 11 der beiden Hälften der Parallelführung ist hier so dargestellt, daß sie prinzipiell mittig die beiden einander diametral zueinander liegenden Stäbe 8 und 8' der Parallelführung mittels Drehgelenken 13 und 13' verbindet und dabei unter Umständen unterhalb des Steuerknüppels, mithin also der Kugelbüchse verläuft. Sie kann aber auch bügelartig den Steuerknüppel bzw. die Kugelbüchse umfassen. Sie kann auch unterhalb des Rotorkörpers verlaufend bügelartig und V-förmig ausgebildet sein. In diesem Fall tritt eine kleine Verzerrung der Flügelwinkelkurve auf; man kann jedoch diesen Umstand auch durch geschickte vage Längenverhältnisse der Parallelführungsstangen dazu benutzen, die Flügelwinkelkurve in einer gewollten Richtung zu beeinflussen. Insofern kann hier ein besonderer Vorteil der gewählten "verschobenen" Schubkurbelkinematik auch in Bezug auf kleinere Flügelzahlen gesehen werden.In Fig. 3 is another variant of the parallel guidance with the individual Rod members 7, 8 and 7 ', 8' shown. The swivel joints on the rotor body are designated here by 9 and 9 '. The connecting rod 11 The two halves of the parallel guide are shown here in such a way that they are in principle in the middle the two diametrically opposite rods 8 and 8 'of Parallel guidance by means of pivot joints 13 and 13 'connects and under Possibly below the joystick, therefore the ball bushing runs. But it can also be the stick or the stirrup Include ball bushing. It can also run below the rotor body be bow-shaped and V-shaped. In this case, a small one occurs Distortion of the wing angle curve on; but you can also do this due to skillful vague aspect ratios of the parallel guide rods use to influence the wing angle curve in a desired direction. In this respect, a particular advantage of the selected "shifted" Sliding crank kinematics also seen in relation to smaller numbers of wings become.

Die kleinen, strichpunktierten dargestellten Kreise in Fig. 1 geben den Bewegungsspielraum der am Steuerpunktstern befindlichen Gelenke der Flügelkinematik bei der Verstellung des Steuerknüppels (Einstellung des Exzentrizität) an.The small, dash-dotted circles shown in Fig. 1 give the Freedom of movement of the joints located on the control point star Wing kinematics when adjusting the joystick (adjustment of the Eccentricity).

Claims (6)

Zykloidalpropeller mit den folgenden Merkmalen: 1.1 der Steuerpunkt wird von einem zentralen Steuerknüppel (17) verstellt; 1.2 die Lenkerkinematik weist eine Mehrzahl stabartiger Elemente (20a - 22a, 20b - 22b usw.) auf, die ausschließlich mittels Drehgelenken verbunden sind; gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 1.3 die Koppeln (21a, 21b usw.) der Lenkerkinematik sind jeweils über ein Drehgelenk (25a, 25b usw.) an einem Steuerpunktstern (14, 15) festgelegt; 1.4 der Steuerpunktstern ist am Steuerknüppel (17) angeordnet; 1.5 zur Verdrehsicherung des Steuerpunktsternes (14, 15) gegenüber dem Radkörper (37 - 39) ist eine doppelte Parallelführung (1 - 6, 1' - 6'; 7 - 10, 7' - 10') vorgesehen. Cycloidal propeller with the following features: 1.1 the control point is adjusted by a central control stick (17); 1.2 the handlebar kinematics have a plurality of rod-like elements (20a-22a, 20b-22b etc.) which are connected exclusively by means of rotary joints; characterized by the following features: 1.3 the couplers (21a, 21b etc.) of the link kinematics are each fixed to a control point star (14, 15) via a swivel joint (25a, 25b etc.); 1.4 the control point star is arranged on the joystick (17); 1.5 to prevent rotation of the control point star (14, 15) relative to the wheel body (37 - 39), a double parallel guide (1 - 6, 1 '- 6'; 7 - 10, 7 '- 10') is provided. Zykloidalpropeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerpunktstern am unteren Ende des Steuerknüppels (17) mittels einer Kugelbüchse (10) fixiert ist.Cycloidal propeller according to claim 1, characterized in that the Control point star at the lower end of the joystick (17) by means of a ball bushing (10) is fixed. Zykloidalpropeller nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Parallelführung (1 - 6, 1' - 6'; 7 - 10, 7' - 10') an dem Steuerpunktstern (14, 15) einerseits und am Radkörper (37 - 39) andererseits jeweils mittels Drehgelenken (5, 5'; 9, 9') gelagert ist.Cycloidal propeller according to claim 1 or 2, characterized in that the parallel guide (1 - 6, 1 '- 6'; 7 - 10, 7 '- 10') on the Control point star (14, 15) on the one hand and on the wheel body (37 - 39) on the other hand, is supported in each case by means of rotary joints (5, 5 '; 9, 9'). Zykloidalpropeller nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Parallelführung (1 - 6, 1' - 6') im wesentlichen aus zwei Hälften besteht, deren einander entsprechende Gelenkstäbe (1, 1', 2, 2') sich jeweils gleichsinnig erstrecken, wobei die einander entsprechenden Hälften jeweils an diametral einander gegenüberliegenden Punkten des Steuerpunktsterns (14) angreifen. Cycloidal propeller according to one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the parallel guide (1-6, 1 '- 6') essentially consists of two halves, the corresponding joint rods (1, 1 ', 2, 2') each extend in the same direction, with each other corresponding halves each diametrically opposite each other attack opposite points of the control point star (14). Zykloidalpropeller nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Gelenkstäbe (7, 8; 7', 8') der Parallelführung sich gegensinnig zueinander erstrecken, und daß die Gelenkdrehachsen der Verbindungsgelenke der Gelenkstäbe (7, 8; 7', 8') sowie der am Radkörper festgelegten Gelenke (13, 13') in der nicht ausgelenkten Stellung, d.h. Null-Lage des Steuerpunktes des Propellers die Eckpunkte eines gedachten Rechtecks bilden.Cycloidal propeller according to one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the hinge rods (7, 8; 7 ', 8') of the Parallel guide extend in opposite directions to each other, and that the Joint axes of rotation of the connecting joints of the joint rods (7, 8; 7 ', 8 ') and the joints (13, 13') fixed to the wheel body in the deflected position, i.e. Zero position of the control point of the Propellers form the corner points of an imaginary rectangle. Zykloidalpropeller nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß diejenigen Gelenkstäbe (8, 8') der beiden Parallelführungshälften, die mit einem ihrer Enden an dem Radkörper (37 - 39) gelagert sind, durch eine Verbindungsgelenkstange (11) mittig gelenkig miteinander verbunden sind.Cycloidal propeller according to claim 5, characterized in that those hinge rods (8, 8 ') of the two parallel guide halves that with one of its ends on the wheel body (37 - 39), by a connecting rod (11) hinged together in the middle are connected.
EP99102647A 1998-03-14 1999-02-12 Cycloidal propeller Withdrawn EP0943539A3 (en)

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