EP1107906A1 - Device for propulsion of a boat - Google Patents

Device for propulsion of a boat

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EP1107906A1
EP1107906A1 EP99953660A EP99953660A EP1107906A1 EP 1107906 A1 EP1107906 A1 EP 1107906A1 EP 99953660 A EP99953660 A EP 99953660A EP 99953660 A EP99953660 A EP 99953660A EP 1107906 A1 EP1107906 A1 EP 1107906A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
propeller
end segment
gear housing
attachment element
contour
Prior art date
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EP99953660A
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German (de)
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EP1107906B1 (en
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Manfred Meincke
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Individual
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Publication date
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Publication of EP1107906B1 publication Critical patent/EP1107906B1/en
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H20/00—Outboard propulsion units, e.g. outboard motors or Z-drives; Arrangements thereof on vessels
    • B63H20/32—Housings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H20/00—Outboard propulsion units, e.g. outboard motors or Z-drives; Arrangements thereof on vessels
    • B63H20/32—Housings
    • B63H2020/323—Gear cases

Definitions

  • the invention relates to a device for driving a boat, which has a propeller and a gear housing, and in which the gear housing is provided with a rounded tapered end segment.
  • the gear housing between the open end, the propeller side, and the tapered part, the gear nose are cylindrical.
  • the construction of the gear lugs tends between a course corresponding to a parabola, a hemisphere, a design of the letter Delta or an arc with a common intersection, the crescent design.
  • the inflowing water is more or less dispersed by such gear lugs, since more water is displaced than the gear housing on the tread surface offers.
  • the gear Due to their geometry, noses force the inflowing water to change its direction excessively, which leads to a poor drag coefficient. The result is increased water resistance and the problem of so-called breakaway occurs at higher speeds.
  • the propeller draws air from the water surface, which cannot be prevented by an anti-ventilation plate over the propeller.
  • the engine may even overheat because the cooling water openings can no longer be flushed with enough water.
  • the drive must be mounted lower than necessary, which in turn leads to increased overall resistance.
  • edges of the underwater part below and above the gear housing used in the prior art are likewise disadvantageous, since they end with a blunt or circular rounded shape in all available makes.
  • An approximately 2 - 3 mm wide edge remains. Multiplying this width by the height of the entire leading edge results in an area of up to 12 qcm. Such tread area increases the water resistance and swirls the water in the inflow area of the propeller.
  • the object of the present invention is to construct a device of the type mentioned in the introduction in such a way that improved efficiency is achieved.
  • this object is achieved in that the end segment has, at least in some areas, a course of an outer contour corresponding to the course of a parabola or an ellipse.
  • the boat starts to glide around 6 km / h at about 500 to 600 rpm. less engine speed compared to the sliding limit, with conventional equipment. This is partly due to the fact that the rear is no longer pulled down due to increased water resistance in the drive.
  • a compact and short design is supported in that the end segment is formed from a gear cap and an attachment element.
  • attachment element extends steeper from the gear cap than the gear cap before a transition into the attachment element.
  • Particularly favorable inflow angles can also be achieved in that the outer contour of the attachment element is delimited by tapered parabolic segments.
  • a low flow resistance can be achieved in that the end segment is limited at least in some areas in the form of a parabola that is brought to an end.
  • the end segment is delimited at least in regions in the form of a continuous ellipse.
  • a further reduction in the overall dimensions can be achieved in that the end segment has a multistage course of its surface contour with angular transitions of the individual surface segments relative to one another.
  • the gear housing be arranged in the region of an underwater part which has at least in some areas a parabolic or elliptically contoured leading edge.
  • a structurally simple and fluid dynamically effective measure is achieved in that the elliptically or parabolically contoured leading edge extends in the vertical direction above the gear housing.
  • the elliptically or parabolically contoured leading edge extends in the vertical direction below the gear housing.
  • the propeller be rich of propeller blades is provided with leading edges, which are designed in the area from an apex line to a vacuum side without a quarter arch.
  • the propeller blades of the propeller have leading edges, at least in some areas, with a contour which is formed from elliptically contoured segments which are stepped into one another.
  • FIG. 2 shows a basic illustration of a gearbox housing with a gearbox cap which is transferred in steps to an attachment element which has an outer contour profile corresponding to a parabola segment
  • Fig. 1 shows an embodiment in which a gear housing (1) is formed from a base segment (2) and a tapered end segment (3). Starting from the base segment (2), the end segment (3) tapers essentially parabolically.
  • Fig. 2 shows an embodiment in which the end segment (3) is formed from a gear cap (4) opening into the base segment (2) and an attachment element (5) carried by the gear cap (4).
  • a base area (6) of the attachment element (5) can have a circular contour. Starting from this base area (6), the attachment element (5) extends with a contour shape corresponding to a parabolic segment. In the area of its extension facing away from the base area (6), the attachment element (5) can taper to a point.
  • the course of the outer contour of the attachment element begins (5) at a right angle relative to the base (6).
  • a transition of the attachment element (5) to the gear cap (4) preferably takes place discontinuously in the area of an angle attachment (7).
  • the base segment (2) typically extends essentially in a cylindrical shape and coaxially with a center line (8).
  • the gear housing (1) is preferably used in the area of outboard motors or sterndrives for boats. With a correspondingly large dimensioning, use in connection with ship drives is also possible.
  • the attachment element (6) preferably begins in that area of the gear cap (4) in which a shape of the outer contour of the gear cap (4) begins to deviate significantly from the shape of a parabola or a continuous ellipse.
  • This geometrical design enables an essentially parallel flow to the center line (8) to flow onto the course of the gear cap (4) adjoining the attachment element (5).
  • the incoming water does not experience an excessive change in direction due to this construction. Blowing up.
  • the entire gear housing (1) is rather very close to flow and turbulence is avoided.
  • a propeller (not shown) which adjoins the end of the base segment (5) facing away from the gear cap (4) is thereby better flowed against and it is almost impossible to break loose.
  • the water resistance on the tread surface of the gear housing (1) is reduced.
  • the gear cap (4) it is also conceivable for the gear cap (4) to run in such a way that, starting from the base segment (2), there is initially a parabolic or elliptical design, the attachment element (5) in that area of this gear cap (4) to position where, according to the prior art, it runs increasingly bluntly and merges into an approximately circular-arc-shaped contour design.
  • the attachment element (5) has a course of the surface contour such that an end of the attachment element (5) facing away from the base area (6) is positioned in a region which corresponds to a theoretical end point of a parabolic or elliptical surface design of the gear cap ( 4) would correspond. An extension of the gear cap (4) is thus carried out.
  • Fig. 3 shows a side view of a typical design of an underwater part (9) of a drive.
  • the underwater part (9) consists of a mounting plate (10), which is followed by a spacer plate (11) for fixing the gear housing (1).
  • a sword-like flow guiding element (12) is arranged in the area of the boundary of the gear housing (1) facing away from the spacer plate (11).
  • a drive shaft (13) for the propeller is led out of the area of the part of the gear housing (1) facing away from the end segment (3).
  • a flow toward the underwater part (9) is characterized in FIG. 3 by flow arrows.
  • a leading edge (14) of the underwater part (9) is also preferably designed with a parabolic or elliptical contour. Such a design is implemented both in the area of the spacer plate (11) and in the area of the flow guide element (12).
  • Fig. 4 shows a typical contour profile for the underwater part (9) in a horizontal section.
  • the leading edge (14) shows both the proposed parabolic profile and, to facilitate comparison with the prior art, a conventional contour profile on the outside.
  • a blunt termination is realized in the area of a trailing edge (15).
  • the proposed design makes it possible to remove a radiation ring which may be present in the area of the propeller. Due to the improved flow behavior in the area of the underwater part (9) and the gear housing (1), turbulence is avoided while driving, so that no exhaust gases can flow back into the propeller. By eliminating the radiation ring, the overall diameter of the unit consisting of the propeller hub and gear housing (1) is reduced and at the same time the flow resistance of the reduced tread area is reduced again.
  • Fig. 5 shows a propeller (16) with propeller blades (17).
  • the propeller blades (17) have a design in the area of the leading edges (18) in such a way that water can no longer be displaced into the vacuum region by the rotary movement of the propellers (16).
  • a corresponding design of the leading edge (18) can be carried out by removing the quarter bend from the apex line of the leading edges (18) to the negative pressure side.
  • the quarter arches of the leading edges (18) remaining by appropriate design are provided with an elliptical contour profile as shown in FIG. 6.
  • the stability of the propeller (16) is not affected by this measure.
  • propellers (16) of larger dimensions are designed, for example for displacement travel or commercial shipping, there is a slight slope in relation to the diameter. It is therefore expedient to provide such propellers (16) with a stronger profile in the area of the leading edges (18). As a result, the sides of the leading edges (18) displacing into the vacuum region can be omitted.

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Abstract

The device serves for the propulsion of a boat and has a propeller and a gearbox housing (1). Said gearbox housing (1) is fitted with a rounded tapering end segment (4). The end segment (4) has an extension having at least in certain areas an outer contour corresponding to the extension of a parabola or an ellipse.

Description

Vorrichtung zum Antrieb eines Bootes Device for propelling a boat
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Antrieb eines Bootes, die einen Propeller sowie ein Getriebegehäuse aufweist, und bei der das Getriebegehäuse mit einem sich gerundet verjüngenden Endsegment versehen ist.The invention relates to a device for driving a boat, which has a propeller and a gear housing, and in which the gear housing is provided with a rounded tapered end segment.
Bei herkömmlichen Antrieben verlaufen die Getriebegehäuse zwischen dem offenen Ende, der Propellerseite, und dem sich verjüngenden Teil, der Getriebenase, zylindrisch. Je nach Fabrikat tendieren die Konstruktionen der Getriebenasen zwischen einem Verlauf entsprechend einer Parabel, einer Halbkugel, einer Gestaltung des Buchstabens Delta oder einem Kreisbogen mit gemeinsamem Schnittpunkt, dem Crescent-Design.In conventional drives, the gear housing between the open end, the propeller side, and the tapered part, the gear nose, are cylindrical. Depending on the manufacturer, the construction of the gear lugs tends between a course corresponding to a parabola, a hemisphere, a design of the letter Delta or an arc with a common intersection, the crescent design.
Durch solche Getriebenasen wird bei oben genannten Antrieben das anströmende Wasser mehr oder weniger stark versprengt, da mehr Wasser verdrängt wird, als das Getriebegehäuse an Auftrittstlache bietet. Die Getrie- benasen zwingen durch ihre Geometrie dem anströmenden Wasser eine übermäßige Richtungsänderung auf, dies führt zu einem schlechten Widerstandsbeiwert. Das Ergebnis ist ein erhöhter Wasserwiderstand und bei höheren Geschwindigkeiten tritt das Problem des sogenannten Losbrechens auf. Das heißt, der Propeller dreht durch, weil er auf der Unterdruckseite nicht mehr mit genügend anströmenden Wasser versorgt wird oder erhöhten Turbulenzen ausgesetzt ist. Der Propeller zieht Luft von der Wasseroberfläche, was auch durch eine Antiventilations- platte über dem Propeller nicht verhindert werden kann. Es kommt sogar vor, daß der Motor überhitzt, weil die Kühlwasseröffnungen nicht mehr mit genug Wasser umspült werden können. Dadurch muß der Antrieb tiefer montiert sein als nötig, was wiederum zu einem erhöhten Gesamtwiderstand führt .In the drives mentioned above, the inflowing water is more or less dispersed by such gear lugs, since more water is displaced than the gear housing on the tread surface offers. The gear Due to their geometry, noses force the inflowing water to change its direction excessively, which leads to a poor drag coefficient. The result is increased water resistance and the problem of so-called breakaway occurs at higher speeds. This means that the propeller spins because it is no longer supplied with sufficient inflowing water on the vacuum side or is exposed to increased turbulence. The propeller draws air from the water surface, which cannot be prevented by an anti-ventilation plate over the propeller. The engine may even overheat because the cooling water openings can no longer be flushed with enough water. As a result, the drive must be mounted lower than necessary, which in turn leads to increased overall resistance.
Nachteilig sind ebenfalls die im Stand der Technik verwendeten Kanten des Unterwasserteils unterhalb und oberhalb des Getriebegehäuses, da diese bei allen verfügbaren Fabrikaten stumpf oder kreisförmig gerundet enden. Es bleibt eine ca. 2 - 3 mm breite Kante. Bei einer Multiplikation dieser Breite mit der Höhe der gesamten Anströmkante ergibt sich eine Fläche von bis zu 12 qcm. Solche Auftrittstlache erhöht den Wasserwiderstand und verwirbelt das Wasser im Anströmbereich des Propellers.The edges of the underwater part below and above the gear housing used in the prior art are likewise disadvantageous, since they end with a blunt or circular rounded shape in all available makes. An approximately 2 - 3 mm wide edge remains. Multiplying this width by the height of the entire leading edge results in an area of up to 12 qcm. Such tread area increases the water resistance and swirls the water in the inflow area of the propeller.
Da die Abgase der oben genannten Antriebe fast ausschließlich durch die Propellernabe geleitet werden, sind aus dem Stand der Technik Vorkehrungen bekannt, die verhindern, daß bei den beschriebenen Turbulenzen Abgase in den Propeller zurückgeführt werden und dadurch das Ventilieren und Losbrechen begünstigen. Man verwendet nach außen aufgeweitete Propellernaben oder Abstrahlringe, die an der offenen Seite der Nabe das abströmende Wasser in Überdruck geraten lassen, um diese Nachteile zu verhindern. Durch den hiermit vergrößerten Gesamtdurchmesser der Einheit von Getriebegehäuse und Propellernabe wird ein weiteres Mal der Wasserwiderstand vergrößert.Since the exhaust gases of the drives mentioned above are almost exclusively passed through the propeller hub, precautions are known from the prior art which prevent exhaust gases from being returned to the propeller in the turbulence described and thereby favoring ventilation and breakaway. you uses outwardly flared propeller hubs or radiation rings, which allow the outflowing water to come under pressure on the open side of the hub to prevent these disadvantages. The overall diameter of the unit of the gear housing and the propeller hub is hereby increased the water resistance again.
Alle üblichen Propellerblätter sind an den durch das Wasser schneidenden Kanten, den sogenannten Eintritts- kanten, abgerundet, und zwar auf den Unterdruck- und Überdruckseiten gleichartig, oder sie sind sogar stumpf belassen. Dadurch wird das von den Eintrittskanten verdrängte Wasser teilweise auch in den Unterdruckbereich gelenkt und wirkt dem anströmenden Wasser entgegen. Der Unterdruck wird entsprechend um diese Wassermenge verringert und ein unnötiger Reibungswiderstand an der Blattkante wird hingenommen. Auf den Druckseiten der Eintrittskanten ist der Viertelbogen ab einer Scheitel- linie hydrodynamisch nicht ideal.All usual propeller blades are rounded at the edges that cut through the water, the so-called leading edges, on the negative pressure and positive pressure sides, or they are even left blunt. As a result, the water displaced by the leading edges is also partially directed into the negative pressure area and counteracts the inflowing water. The vacuum is reduced accordingly by this amount of water and an unnecessary frictional resistance at the sheet edge is accepted. On the pressure sides of the leading edges, the quarter curve is not ideal hydrodynamically from a vertex line.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart zu konstruieren, daß ein verbesserter Wirkungsgrad erreicht wird.The object of the present invention is to construct a device of the type mentioned in the introduction in such a way that improved efficiency is achieved.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Endsegment mindestens bereichsweise einen Verlauf einer Außenkontur entsprechend dem Verlauf einer Parabel oder einer Elipse aufweist.According to the invention, this object is achieved in that the end segment has, at least in some areas, a course of an outer contour corresponding to the course of a parabola or an ellipse.
Durch den entsprechenden Konturverlauf des Getriebegehäuses lassen sich eine Reihe von Vorteilen erreichen. Bei einer praktischen Erprobung ergaben sich insbesondere die folgenden vorteilhaften Eigenschaften.A number of advantages can be achieved through the corresponding contour of the gear housing. Practical testing revealed the following advantageous properties in particular.
a.) Ein Losbrechen des Antriebs in schärferen Kurven und bei Seegang tritt nicht mehr auf.a.) A breakaway of the drive in sharper curves and at sea no longer occurs.
b.) Der Schlupf verringert sich extrem, d.h. es resultiert weniger Motordrehzahl bei gleicher Geschwindigkeit, die Drehzahlreduktion beträgt ca. 400 U/Min. im mittleren Drehzahlbereich abhängig von der Getriebeuntersetzung.b.) The slip is extremely reduced, i.e. the result is less engine speed at the same speed, the speed reduction is approx. 400 rpm. in the medium speed range depending on the gear reduction.
c.) Das Boot kommt etwa um 6 km/h eher ins Gleiten bei ca. 500 bis 600 U/Min. weniger Motordrehzahl gegenüber der Gleitgrenze, bei konventioneller Ausrüstung. Dies resultiert teilweise auch daraus, daß das Heck nicht mehr durch einen erhöhten Wasserwiderstand des Antriebs nach unten gezogen wird.c.) The boat starts to glide around 6 km / h at about 500 to 600 rpm. less engine speed compared to the sliding limit, with conventional equipment. This is partly due to the fact that the rear is no longer pulled down due to increased water resistance in the drive.
d.) Gleichmäßiger Motorlauf auch bei Seegang, weil keine sich ständig ändernden Turbulenzen am Antrieb auftreten.d.) Even engine running even at sea, because there are no constantly changing turbulences on the drive.
e.) Die Beschleunigung des Bootes ist durch die verbesserte Anströmung des Propellers stark angestiegen. Der Propeller braucht wesentlich weniger Zeit, um die etappenweise erhöhten Motordrehzahlen in Geschwindigkeit umzusetzen. Insgesamt läuft das Boot leichtgängiger als bei einer konventionellen Ausrüstung.e.) The acceleration of the boat has increased significantly due to the improved flow to the propeller. The propeller takes much less time to convert the gradually increasing engine speeds into speed. Overall, the boat runs more smoothly than with conventional equipment.
f.) Durch das enger umströmte Unterwasserteil hat sich das Lenkverhalten verbessert. Sogar das Gieren, daß heißt, das Schlingern des V-Rumpfes bei Verdrängerfahrt, wurde dadurch verringert.f.) The steering behavior has improved due to the narrower flow around the underwater part. Even the yaw that This means that the wobble of the V-hull during displacement has been reduced.
g.) Das Schraubenwasser und die Schwellbildung hinter dem Boot sehen völlig verändert aus . Das Schraubenwasser ist stärker gebündelt und verläuft insgesamt schneller flach und glatt. Durch das höher laufende Heck verlaufen die Heckwellen ebenfalls flacher als sonst. Dadurch werden beste Bedingungen für Wasserski bereitgestellt.g.) The screw water and the swelling behind the boat look completely different. The screw water is bundled more strongly and runs flat and smooth faster overall. Due to the higher running tail, the rear waves are also flatter than usual. This provides the best conditions for water skiing.
h.) Es wird eine erheblich höhere Endgeschwindigkeit erreicht .h.) A significantly higher top speed is achieved.
i.) Der Verbrauch geht um ca. 8 - 10 Prozent zurück.i.) The consumption drops by approx. 8 - 10 percent.
j.) Die Power-Trim-Funktion verliert viel an Bedeutung.j.) The power trim function loses a lot of importance.
Eine kompakte und kurze Bauform wird dadurch unterstützt, daß das Endsegment aus einer Getriebekappe und einem Aufsatzelement ausgebildet ist.A compact and short design is supported in that the end segment is formed from a gear cap and an attachment element.
Günstige Anströmwinkel können dadurch unterstützt werden, daß sich das Aufsatzelement ausgehend von der Getriebekappe steiler als die Getriebekappe vor einem Übergang in das Aufsatzelement erstreckt.Favorable flow angles can be supported in that the attachment element extends steeper from the gear cap than the gear cap before a transition into the attachment element.
Besonders günstige Anströmwinkel können auch dadurch erreicht werden, daß die Außenkontur des Aufsatzelemen- tes von spitz zulaufenden Parabelsegmenten begrenzt ist. Ein geringer Strömungswiderstand kann dadurch erreicht werden, daß das Endsegment mindestens bereichsweise in Form einer zu Ende geführten Parabel begrenzt ist.Particularly favorable inflow angles can also be achieved in that the outer contour of the attachment element is delimited by tapered parabolic segments. A low flow resistance can be achieved in that the end segment is limited at least in some areas in the form of a parabola that is brought to an end.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, daß das Endsegment mindestens bereichsweise in Form einer durchgehenden Ellipse begrenzt ist.According to an alternative embodiment, it is provided that the end segment is delimited at least in regions in the form of a continuous ellipse.
Eine weitere Verkürzung der Gesamtdimensionen kann dadurch erreicht werden, daß das Endsegment einen mehrstufigen Verlauf seiner Oberflächenkontur mit winkelförmigen Übergängen der einzelnen Oberflächensegmente relativ zueinander aufweist.A further reduction in the overall dimensions can be achieved in that the end segment has a multistage course of its surface contour with angular transitions of the individual surface segments relative to one another.
Zur Verbesserung der Strömungseigenschaften in einer Umgebung des Getriebegehäuses wird vorgeschlagen, daß das Getriebegehäuse im Bereich eines Unterwassersteiles angeordnet ist, das mindestens bereichsweise eine para- belförmige oder elliptisch konturierte Anströmkante aufweist.To improve the flow properties in an environment of the gear housing, it is proposed that the gear housing be arranged in the region of an underwater part which has at least in some areas a parabolic or elliptically contoured leading edge.
Eine konstruktiv einfache und strömungsdynamisch wirksame Maßnahme wird dadurch erreicht, daß sich die elliptisch oder parabelförmig konturierte Eintrittskante in lotrechter Richtung oberhalb des Getriebegehäuses erstreckt .A structurally simple and fluid dynamically effective measure is achieved in that the elliptically or parabolically contoured leading edge extends in the vertical direction above the gear housing.
Alternativ oder ergänzend ist auch daran gedacht, daß sich die elliptisch oder parabelförmig konturierte Ein- trittskante in lotrechter Richtung unterhalb des Getriebegehäuses erstreckt .As an alternative or in addition, it is also contemplated that the elliptically or parabolically contoured leading edge extends in the vertical direction below the gear housing.
Zur Verbesserung der Strömungsdynamik im Bereich des Propellers wird vorgeschlagen, daß der Propeller im Be- reich von Propellerblättern mit Eintrittskanten versehen ist, die im Bereich von einer Scheitellinie bis zu einer Unterdruckseite viertelbogenfrei gestaltet sind.To improve the flow dynamics in the area of the propeller, it is proposed that the propeller be rich of propeller blades is provided with leading edges, which are designed in the area from an apex line to a vacuum side without a quarter arch.
Eine zweckmäßige Gestaltung ist darin zu sehen, daß die Propellerblätter im Bereich der verbleibenden Viertelbögen der Eintrittskanten mit einer elliptischen oder parabelförmigen Kontur versehen sind.An expedient design can be seen in the fact that the propeller blades are provided with an elliptical or parabolic contour in the area of the remaining quarter arches of the leading edges.
Bei Propellern zur Übertragung größerer Antriebsleistungen ist insbesondere daran gedacht, daß die Propellerblätter des Propellers mindestens bereichsweise Eintrittskanten mit einer Kontur aufweisen, die aus stufenförmig ineinander übergeleiteten elliptisch kontu- rierten Segmenten ausgebildet ist .In the case of propellers for the transmission of larger drive powers, it is particularly contemplated that the propeller blades of the propeller have leading edges, at least in some areas, with a contour which is formed from elliptically contoured segments which are stepped into one another.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:Exemplary embodiments of the invention are shown schematically in the drawing. Show it:
Fig. 1: Eine Prinzipdarstellung eines Getriebegehäuses mit parabelförmig verlaufender Getriebekappe,1: A schematic representation of a gear housing with a parabolic gear cap,
Fig. 2: eine Prinzipdarstellung eines Getriebegehäuses mit einer Getriebekappe, die stufenförmig in ein Aufsatzelement übergeleitet ist, das einen Außenkonturverlauf entsprechend eines Parabel- Segmentes aufweist,2 shows a basic illustration of a gearbox housing with a gearbox cap which is transferred in steps to an attachment element which has an outer contour profile corresponding to a parabola segment,
Fig. 3: eine Anordnung eines Getriebegehäuses, das im Bereich eines Unterwasserteils angeordnet ist,3: an arrangement of a gear housing, which is arranged in the region of an underwater part,
Fig. 4: eine Darstellung des Unterwasserteils mit elliptisch gestalteter Anströmkante und stumpfer Abströmkante, Fig. 5: eine Prinzipdarstellung von Propellerflügeln mit bereichsweise elliptisch gestalteten Ein- trittskanten,4: a representation of the underwater part with an elliptically shaped leading edge and a blunt trailing edge, 5: a schematic diagram of propeller blades with inlet edges configured in some areas,
Fig. 6: eine Detaildarstellung der Eintrittskanten des Propellers gemäß Fig. 56: a detailed representation of the leading edges of the propeller according to FIG. 5
undand
Fig. 7: eine teilweise Darstellung eines Propellers, bei dem im Bereich der Eintrittskanten ein mehrstufiger ellipsenförmiger Profilverlauf vorgesehen ist .7: a partial illustration of a propeller, in which a multi-stage elliptical profile profile is provided in the area of the leading edges.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform, bei der ein Getriebegehäuse (1) aus einem Grundsegment (2) und einem sich verjüngenden Endsegment (3) ausgebildet ist. Das Endsegment (3) verjüngt sich ausgehend vom Grundsegment (2) im wesentlichen parabelförmig.Fig. 1 shows an embodiment in which a gear housing (1) is formed from a base segment (2) and a tapered end segment (3). Starting from the base segment (2), the end segment (3) tapers essentially parabolically.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der das Endsegment (3) aus einer in das Grundsegment (2) einmündenden Getriebekappe (4) sowie einem von der Getriebekappe (4) getragenen Aufsatzelement (5) ausgebildet ist. Eine Grundfläche (6) des Aufsatzelementes (5) kann eine kreisförmige Kontur aufweisen. Ausgehend von dieser Grundfläche (6) erstreckt sich das Aufsatzelement (5) mit einem Konturverlauf entsprechend einem Parabelsegment. Im Bereich seiner der Grundfläche (6) abgewandten Ausdehnung kann das Aufsatzelement (5) spitz zulaufen.Fig. 2 shows an embodiment in which the end segment (3) is formed from a gear cap (4) opening into the base segment (2) and an attachment element (5) carried by the gear cap (4). A base area (6) of the attachment element (5) can have a circular contour. Starting from this base area (6), the attachment element (5) extends with a contour shape corresponding to a parabolic segment. In the area of its extension facing away from the base area (6), the attachment element (5) can taper to a point.
Gemäß der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform beginnt der Verlauf der Außenkontur des Aufsatzelementes (5) in einem rechten Winkel relativ zur Grundfläche (6) . Grundsätzlich sind jedoch auch andere winklige Anordnungen realisierbar. Ein Übergang des Aufsatzelementes (5) zur Getriebekappe (4) erfolgt vorzugsweise unstetig im Bereich eines Winkelansatzes (7) . Das Grundsegment (2) erstreckt sich typischerweise im wesentlichen zylinderförmig und koaxial zu einer Mittellinie (8) .According to the embodiment shown in FIG. 2, the course of the outer contour of the attachment element begins (5) at a right angle relative to the base (6). In principle, however, other angular arrangements can also be implemented. A transition of the attachment element (5) to the gear cap (4) preferably takes place discontinuously in the area of an angle attachment (7). The base segment (2) typically extends essentially in a cylindrical shape and coaxially with a center line (8).
Eine Verwendung des Getriebegehäuses (1) erfolgt vorzugsweise im Bereich von Außenbordmotoren oder Z- Antrieben für Boote. Bei einer entsprechend großen Dimensionierung ist aber auch eine Verwendung im Zusammenhang mit Schiffsantrieben möglich.The gear housing (1) is preferably used in the area of outboard motors or sterndrives for boats. With a correspondingly large dimensioning, use in connection with ship drives is also possible.
Alternativ zum dargestellten parabelförmigen Verlauf des Endsegmentes (3) beziehungsweise des Aufsatzelementes (5) ist es auch möglich, einen Konturverlauf entsprechend einer durchgehenden Ellipse vorzusehen. Bei einem parabelförmigen Verlauf ist insbesondere an eine Konturgestaltung in Form einer zu Ende geführten Parabel zweckmäßig.As an alternative to the parabolic course of the end segment (3) or the attachment element (5) shown, it is also possible to provide a contour course corresponding to a continuous ellipse. In the case of a parabolic course, a contour design in the form of a finished parabola is particularly expedient.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform beginnt das Aufsatzelement (6) vorzugsweise in demjenigen Bereich der Getriebekappe (4) , in dem ein Verlauf der Außenkontur der Getriebekappe (4) deutlich vom Verlauf einer Parabel oder einer durchgehenden Ellipse abzuweichen beginnt . Durch diese geometrische Gestaltung kann eine im wesentlichen parallel zur Mittellinie (8) verlaufende Anströmung auf den sich an das Aufsatzelement (5) anschließenden Verlauf der Getriebekappe (4) erfolgen. Das anströmende Wasser erfährt durch diese Konstruktion keine übermäßige Richtungsänderung durch Ver- Sprengung. Das gesamte Getriebegehäuse (1) wird vielmehr sehr eng umströmt und Turbulenzen werden vermieden. Ein sich an das der Getriebekappe (4) abgewandte Ende des Grundsegmentes (5) anschließender nicht dargestellter Propeller wird hierdurch besser angeströmt und ein Losbrechen ist fast unmöglich. Gleichzeitig verringert sich der Wasserwiderstand auf der Auftrittsflache des Getriebegehäuses (1) .In the embodiment shown in FIG. 2, the attachment element (6) preferably begins in that area of the gear cap (4) in which a shape of the outer contour of the gear cap (4) begins to deviate significantly from the shape of a parabola or a continuous ellipse. This geometrical design enables an essentially parallel flow to the center line (8) to flow onto the course of the gear cap (4) adjoining the attachment element (5). The incoming water does not experience an excessive change in direction due to this construction. Blowing up. The entire gear housing (1) is rather very close to flow and turbulence is avoided. A propeller (not shown) which adjoins the end of the base segment (5) facing away from the gear cap (4) is thereby better flowed against and it is almost impossible to break loose. At the same time, the water resistance on the tread surface of the gear housing (1) is reduced.
Alternativ zur Ausführungsform in Fig. 2 ist es auch denkbar, bei einem Verlauf der Getriebekappe (4) derart, daß ausgehend vom Grundsegment (2) zunächst eine parabelähnliche oder elliptische Gestaltung vorliegt, das Aufsatzelement (5) in demjenigen Bereich dieser Getriebekappe (4) zu positionieren, wo diese gemäß dem Stand der Technik zunehmend stumpf verläuft und in eine näherungsweise kreisbogenartige Konturgestaltung übergeht. Bei dieser Ausführungsform besitzt das Aufsatzelement (5) einen derartigen Verlauf der Oberflächenkontur, daß ein der Grundfläche (6) abgewandtes Ende des Aufsatzelementes (5) in einem Bereich positioniert ist, der einem theoretischen Endpunkt einer parabelförmig oder elliptisch zu Ende geführten Oberflächengestaltung der Getriebekappe (4) entsprechen würde. Es wird somit eine Verlängerung der Getriebekappe (4) durchgeführt.As an alternative to the embodiment in FIG. 2, it is also conceivable for the gear cap (4) to run in such a way that, starting from the base segment (2), there is initially a parabolic or elliptical design, the attachment element (5) in that area of this gear cap (4) to position where, according to the prior art, it runs increasingly bluntly and merges into an approximately circular-arc-shaped contour design. In this embodiment, the attachment element (5) has a course of the surface contour such that an end of the attachment element (5) facing away from the base area (6) is positioned in a region which corresponds to a theoretical end point of a parabolic or elliptical surface design of the gear cap ( 4) would correspond. An extension of the gear cap (4) is thus carried out.
Alternativ zu der stufenförmigen Ausbildung des Endsegmentes (3) gemäß Fig. 2 oder einer ebenfalls denkbaren mehrstufigen Ausbildung in drei oder weiteren Stufen ist es grundsätzlich aber denkbar, eine Grundstruktur entsprechend Fig. 1 zu realisieren, bei der ein para- belförmiger oder elliptischer Verlauf des Endsegmentes (3) sich unmittelbar an das Grundsegment (2) anschließt . Grundsätzlich wird es allerdings als vorteilhaft angesehen, wenn unabhängig von der konkreten Gestaltung des Verlaufes der Oberflächenkontur ein Längsschnitt durch den betreffenden Bereich des Endsegmentes (3) einen durchgehenden parabelförmigen Begrenzungsverlauf oder einen durchgehenden elliptischen Verlauf aufweist. Ein Übergang in einen sich jeweils in Richtung auf den Propeller anschließenden Verlauf des Getriebegehäuses (1) erfolgt vorzugsweise im wesentlichen parallel zur Mittellinie (8) .As an alternative to the step-like design of the end segment (3) according to FIG. 2 or a likewise conceivable multi-step design in three or more steps, it is fundamentally conceivable to implement a basic structure according to FIG. 1, in which a parabolic or elliptical course of the End segment (3) directly adjoins the basic segment (2). In principle, however, it is considered to be advantageous if, regardless of the specific design of the course of the surface contour, a longitudinal section through the relevant area of the end segment (3) has a continuous parabolic boundary course or a continuous elliptical course. A transition into a course of the transmission housing (1) which follows in the direction of the propeller preferably takes place essentially parallel to the center line (8).
Fig. 3 zeigt in einer Seitenansicht eine typische Gestaltung eines Unterwasserteils (9) eines Antriebs. Das Unterwasserteil (9) besteht aus einer Halterungsplatte (10) , an die sich eine Distanzplatte (11) zur Fixierung des Getriebegehäuses (1) anschließt. Im Bereich der der Distanzplatte (11) abgewandten Begrenzung des Getriebegehäuses (1) ist ein schwertartiges Strömungsleitelement (12) angeordnet. Aus dem Bereich des dem Endsegment (3) abgewandten Teiles des Getriebegehäuses (1) ist eine Antriebswelle (13) für den Propeller herausgeführt. Über Strömungspfeile ist in Fig. 3 eine typische Anströmung des Unterwasserteiles (9) charakterisiert.Fig. 3 shows a side view of a typical design of an underwater part (9) of a drive. The underwater part (9) consists of a mounting plate (10), which is followed by a spacer plate (11) for fixing the gear housing (1). A sword-like flow guiding element (12) is arranged in the area of the boundary of the gear housing (1) facing away from the spacer plate (11). A drive shaft (13) for the propeller is led out of the area of the part of the gear housing (1) facing away from the end segment (3). A flow toward the underwater part (9) is characterized in FIG. 3 by flow arrows.
Eine Anströmkante (14) des Unterwasserteiles (9) wird ebenfalls vorzugsweise mit einer parabelförmigen oder elliptischen Kontur gestaltet. Eine derartige Gestaltung wird sowohl im Bereich der Distanzplatte (11) als auch im Bereich des Strömungsleitelementes (12) realisiert.A leading edge (14) of the underwater part (9) is also preferably designed with a parabolic or elliptical contour. Such a design is implemented both in the area of the spacer plate (11) and in the area of the flow guide element (12).
Fig. 4 zeigt in einem Horizontalschnitt einen typischen Konturverlauf für das Unterwasserteil (9) . Im Bereich der Anströmkante (14) ist sowohl der vorgeschlagene pa- rabelförmige Verlauf als auch zur Erleichterung eines Vergleichs mit dem Stand der Technik außenliegend ein konventioneller Konturverlauf dargestellt.Fig. 4 shows a typical contour profile for the underwater part (9) in a horizontal section. In the area the leading edge (14) shows both the proposed parabolic profile and, to facilitate comparison with the prior art, a conventional contour profile on the outside.
Im Bereich einer Abströmkante (15) wird ein stumpfer Abschluß realisiert. Durch die vorgeschlagene Gestaltung ist es möglich, einen gegebenenfalls im Bereich des Propellers vorhandenen Abstrahlring zu entfernen. Durch das verbesserte Anströmverhalten im Bereich des Unterwasserteiles (9) und des Getriebegehäuses (1) werden Turbulenzen während der Fahrt vermieden, so daß keine Abgase in den Propeller zurückströmen können. Durch den Wegfall des Abstrahlringes wird der Gesamt- durchmesser der Einheit aus Propellernabe und Getriebegehäuse (1) verringert und gleichzeitig wird der Strömungswiderstand der verkleinerten Auftrittsflache erneut herabgesetzt.In the area of a trailing edge (15), a blunt termination is realized. The proposed design makes it possible to remove a radiation ring which may be present in the area of the propeller. Due to the improved flow behavior in the area of the underwater part (9) and the gear housing (1), turbulence is avoided while driving, so that no exhaust gases can flow back into the propeller. By eliminating the radiation ring, the overall diameter of the unit consisting of the propeller hub and gear housing (1) is reduced and at the same time the flow resistance of the reduced tread area is reduced again.
Fig. 5 zeigt einen Propeller (16) mit Propellerflügeln (17) . Die Propellerflügel (17) weisen im Bereich von Eintrittskanten (18) eine Gestaltung derart auf, daß kein Wasser mehr durch die Drehbewegung der Propeller (16) in den Unterdruckbereich verdrängt werden kann. Eine entsprechende Gestaltung der Eintrittskante (18) kann durch Wegnahme der Viertelbogen von der Scheitel- linie der Eintrittskanten (18) bis zur Unterdruckseite hin erfolgen.Fig. 5 shows a propeller (16) with propeller blades (17). The propeller blades (17) have a design in the area of the leading edges (18) in such a way that water can no longer be displaced into the vacuum region by the rotary movement of the propellers (16). A corresponding design of the leading edge (18) can be carried out by removing the quarter bend from the apex line of the leading edges (18) to the negative pressure side.
Die durch entsprechende Gestaltung verbleibenden Viertelbögen der Eintrittskanten (18) werden entsprechend der Darstellung in Fig. 6 mit einem elliptischen Konturverlauf versehen. Die Stabilität des Propellers (16) mit durch diese Maßnahme nicht beeinflußt . Bei einer Gestaltung von Propellern (16) größerer Dimensionierung, beispielsweise für Verdrängerfahrt oder die Berufsschiffahrt, liegt im Verhältnis zum Durchmesser eine geringe Steigung vor. Es ist deshalb zweckmäßig, derartige Propeller (16) im Bereich der Eintrittskanten (18) mit einem stärkeren Profil zu versehen. Hierdurch können die in den Unterdruckbereich verdrängenden Seiten der Eintrittskanten (18) weggelassen werden.The quarter arches of the leading edges (18) remaining by appropriate design are provided with an elliptical contour profile as shown in FIG. 6. The stability of the propeller (16) is not affected by this measure. When propellers (16) of larger dimensions are designed, for example for displacement travel or commercial shipping, there is a slight slope in relation to the diameter. It is therefore expedient to provide such propellers (16) with a stronger profile in the area of the leading edges (18). As a result, the sides of the leading edges (18) displacing into the vacuum region can be omitted.
Gemäß der Darstellung in Fig. 7 ist es möglich, auf den Druckseiten der Eintrittskanten (18) das entsprechend stärkere Profil als Stufenellipse jeweils etwa parallel zur Blattfläche des Propellers (16) neu beginnend herauszuformen. Hierdurch wird eine hohe Stabilität gewährleistet. Der Wirkungsgrad der Propeller (16) kann durch diese Gestaltung erhöht werden, da ein geringerer Schlupf vorliegt, der Unterdruck vergrößert und der Wasserwiderstand auf den Eintrittskanten (18) verringert wird. Ein seitlicher Heckversatz des Bootes oder Schiffes durch Drehung des Propellers (16) verringert sich ebenfalls. According to the illustration in FIG. 7, it is possible to reshape the correspondingly stronger profile as a step ellipse on the pressure sides of the leading edges (18), starting approximately parallel to the blade surface of the propeller (16). This ensures high stability. The efficiency of the propellers (16) can be increased by this design, since there is less slip, the negative pressure is increased and the water resistance on the leading edges (18) is reduced. A lateral rear offset of the boat or ship by rotating the propeller (16) is also reduced.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Vorrichtung zum Antrieb eines Bootes, die einen Propeller sowie ein Getriebegehäuse aufweist, und bei der das Getriebegehäuse mit einem sich gerundet verjüngenden Endsegment versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Endsegment (3) mindestens bereichsweise einen Verlauf einer Außenkontur entsprechend dem Verlauf einer Parabel oder einer Ellipse aufweist.1. Device for driving a boat, which has a propeller and a gear housing, and in which the gear housing is provided with a rounded tapered end segment, characterized in that the end segment (3) at least in regions has a course of an outer contour corresponding to the course of a parabola or an ellipse.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Endsegment (3) aus einer Getriebekappe2. Device according to claim 1, characterized in that the end segment (3) from a gear cap
(4) und einem Aufsatzelement (5) ausgebildet ist.(4) and an attachment element (5) is formed.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß sich das Aufsatzelement (5) ausgehend von der Getriebekappe (4) steiler als die Getriebekappe (4) vor einem Übergang in das Aufsatzelement3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the attachment element (5) starting from the gear cap (4) steeper than the gear cap (4) before a transition into the attachment element
(5) erstreckt. (5) extends.
. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkontur des Auf- satzelementes (5) von spitz zulaufenden Parabelsegmenten begrenzt ist .. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the outer contour of the attachment element (5) is delimited by tapered parabolic segments.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, daß das Endsegment (3) mindestens bereichsweise in Form einer zu Ende geführten Parabel begrenzt ist .5. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the end segment (3) is limited at least in regions in the form of a parabola that is brought to an end.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Endsegment (3) mindestens bereichsweise in Form einer durchgehenden Ellipse begrenzt ist.6. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the end segment (3) is limited at least in regions in the form of a continuous ellipse.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Endsegment (3) einen mehrstufigen Verlauf seiner Oberflächenkontur mit winkelförmigen Übergängen der einzelnen Oberflächensegmente relativ zueinander aufweist.7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the end segment (3) has a multi-stage course of its surface contour with angular transitions of the individual surface segments relative to each other.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebegehäuse (1) im Bereich eines Unterwassersteiles (9) angeordnet ist, das mindestens bereichsweise eine parabelför- mige oder elliptisch konturierte Anströmkante (14) aufweist .8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the gear housing (1) is arranged in the region of an underwater part (9) which at least in regions has a parabolic or elliptically contoured leading edge (14).
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die elliptisch oder parabelförmig konturierte Eintrittskante (15) in lotrechter Richtung oberhalb des Getriebegehäuses (1) erstreckt. 9. The device according to claim 8, characterized in that the elliptically or parabolically contoured leading edge (15) extends in the vertical direction above the gear housing (1).
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die elliptisch oder parabelförmig konturierte Eintrittskante (15) in lotrechter Richtung unterhalb des Getriebegehäuses (1) erstreckt.10. The device according to claim 8, characterized in that the elliptically or parabolically contoured leading edge (15) extends in the vertical direction below the gear housing (1).
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Propeller (16) im Bereich von Propellerblättern (17) mit Eintrittskanten (18) versehen ist, die im Bereich von einer Scheitellinie bis zu einer Unterdruckseite viertelbogenfrei gestaltet sind.11. The device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the propeller (16) in the area of propeller blades (17) is provided with leading edges (18) which are designed in the area from an apex line to a negative pressure side quarter-arc free.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Propellerblätter (17) im Bereich der verbleibenden Viertelbögen der Eintrittskanten (18) mit einer elliptischen oder parabelförmigen Kontur versehen sind.12. Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the propeller blades (17) in the region of the remaining quarter arches of the leading edges (18) are provided with an elliptical or parabolic contour.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Propellerblätter (17) des Propellers (16) mindestens bereichsweise Eintrittskanten (18) mit einer Kontur aufweisen, die aus stufenförmig ineinander übergeleiteten elliptisch konturierten Segmenten ausgebildet ist . 13. The device according to one of claims 1 to 12, characterized in that the propeller blades (17) of the propeller (16) at least in regions have leading edges (18) with a contour which is formed from step-wise superimposed elliptically contoured segments.
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