EP1902941A2 - Schiffsantrieb mit einem Verstellpropeller - Google Patents

Schiffsantrieb mit einem Verstellpropeller Download PDF

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EP1902941A2
EP1902941A2 EP07018347A EP07018347A EP1902941A2 EP 1902941 A2 EP1902941 A2 EP 1902941A2 EP 07018347 A EP07018347 A EP 07018347A EP 07018347 A EP07018347 A EP 07018347A EP 1902941 A2 EP1902941 A2 EP 1902941A2
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EP
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hub body
propeller
hub shell
ship
adjusting mechanism
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Withdrawn
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EP07018347A
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EP1902941A3 (de
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Dirk Dr. Büchler
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Voith Turbo Advanced Propeller Technologies GmbH and Co KG
Original Assignee
Air Fertigung Technologie GmbH and Co KG
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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
    • B63H3/06—Propeller-blade pitch changing characterised by use of non-mechanical actuating means, e.g. electrical
    • B63H3/08—Propeller-blade pitch changing characterised by use of non-mechanical actuating means, e.g. electrical fluid
    • B63H3/081—Propeller-blade pitch changing characterised by use of non-mechanical actuating means, e.g. electrical fluid actuated by control element coaxial with the propeller shaft
    • B63H3/082—Propeller-blade pitch changing characterised by use of non-mechanical actuating means, e.g. electrical fluid actuated by control element coaxial with the propeller shaft the control element being axially reciprocatable
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B63H3/00—Propeller-blade pitch changing
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    • B63H3/08—Propeller-blade pitch changing characterised by use of non-mechanical actuating means, e.g. electrical fluid
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    • B63H3/082—Propeller-blade pitch changing characterised by use of non-mechanical actuating means, e.g. electrical fluid actuated by control element coaxial with the propeller shaft the control element being axially reciprocatable
    • B63H2003/084—Propeller-blade pitch changing characterised by use of non-mechanical actuating means, e.g. electrical fluid actuated by control element coaxial with the propeller shaft the control element being axially reciprocatable with annular cylinder and piston

Definitions

  • the invention relates to a marine propulsion with a drive propeller carrying a plurality of propeller blades.
  • the propeller blades are mounted in a hub body and rotated about its longitudinal axis by a certain angle.
  • a shaft pin engages the hub body to drive the propeller.
  • the propeller blades are moved to different positions, for example for forward or reverse travel, or when the ship is sailing under sail, whereby the propeller blades are aligned in the direction of the flow and thus offer only minimal resistance.
  • Propellers of the type mentioned are arranged at the stern of the ship.
  • the construction of the adjusting mechanism for adjusting the propeller as well as the control of the adjusting mechanism are relatively expensive, expensive and prone to failure.
  • the adjustment mechanism must on the one hand transmit relatively large forces. On the other hand, he has to work precisely. This is not always guaranteed.
  • the control of the adjusting mechanism is generally through the drive pin through. This is accordingly designed as a hollow shaft.
  • the invention has for its object to design a ship propulsion with variable pitch propeller so that it is compared to known controllable pitch propellers simpler in structure, cost in the production and minimal maintenance.
  • the adjustment of the variable pitch propeller should work precisely and be as little or not prone to failure.
  • a solid drive pin can be used, thus no hollow pin.
  • the hub body is hollow.
  • the adjustment mechanism for adjusting the propeller blades is located inside the hub body. It is advantageous if it is actuated from the rear end of the hub body, thus not through a hollow drive pin through.
  • the hub body comprises an interior that can be hermetically sealed. It has a pressure port for introducing a pressure medium, and accordingly an outlet for discharging the pressure medium.
  • the pressure medium can constantly flow through the interior during operation.
  • the pressure medium is generally water that contains no impurities.
  • the relatively sensitive components of the adjusting mechanism are located in the pressure chamber and are thus constantly flooded. This ensures that they do not come into contact with the ambient water and therefore also with impurities.
  • a variable pitch propeller 2 is located in a propeller well 3.
  • the rear end of the propeller well is bounded by an ice spear 4.
  • variable pitch propeller comprises a hub body 5.
  • This is in the present case hollow and approximately cylindrical. It can also be designed differently, for example, spherical.
  • wing bearing plates 6 are mounted in the peripheral wall of the hub body 5 .
  • Each wing bearing plate carries a propeller blade 7.
  • the adjusting mechanism is located inside the hub body 5. It comprises connecting rods 8, one connecting rod per propeller blade in each case. Each connecting rod 8 engages with its one end on the respective blade bearing plate 6, while at the other end is in operative connection with a plate 9. The plate 9 is seated on a piston rod 10. The associated piston 11 is guided in a cylinder 12. Cylinder 12 is fixed to the - front in the direction of travel - front wall of the hub body 5.
  • the drive shaft 13 attacks, which is driven by a marine engine.
  • the drive shaft 13 is solid. Therefore, she does not have to be hollow.
  • the adjustment mechanism is operated pneumatically or hydraulically. He is in communication with a rotary feedthrough 14.
  • the rotary feedthrough 14 converts hydraulic or pneumatic pressure into a horizontal movement, by means of which the piston rod 10 performs a movement in the horizontal direction and acts on the plate 9.
  • the piston rod 10 performs a movement in the horizontal direction and acts on the plate 9.
  • the hub body 5 has a closed interior. It is further provided with an inlet for a pressure medium, for example water, and with a corresponding one Outlet.
  • a pressure medium for example water
  • the hub body can thereby be constantly under pressure, and the incoming pressure medium also emerges again. It acts as a flushing medium and prevents the entry of contaminated water from the outside, and thus also from impurities.
  • Inlet and outlet should be as far apart as possible to avoid short circuiting of the flow.
  • the sensitive adjustment mechanism does not come into contact with ambient water.
  • the entire variable pitch propeller can be flooded, which means that you are under water during the journey. It also does not require the use of lubricating oil. This has the great advantage that maintenance work can be carried out without hauling the ship ashore or in a dock.
  • the rotary feedthrough 14 further includes a sensor for detecting the axial position of the propeller blades 7.
  • the ice spur 4 serves to guide a hydraulic line 15, which acts on the rotary feedthrough 14.
  • the ice spur is thus exploited as a guiding and supporting organ. It may consist of a plurality of parallel juxtaposed Eisspornen, but also from a continuous for the rear of the ship 1 transverse wall.
  • the single wing bearing plate 6 consists of an upper and a lower plate 6.1, 6.2. The two are bolted together.
  • the lower vane bearing plate 6.2 is supported with its radially inner end on the cylinder 12.
  • the propeller blades are thus in fact mounted at two points which have a mutual radial distance, namely in an upper bearing point in the upper wing bearing plate 6.1 and in a lower bearing point, namely the said point at which the lower wing bearing plate 6.2 is supported on the cylinder 12. This will increase the stability increased, which is particularly important in shocks acting on the propeller blades in the course of operation, for example, by foreign bodies.
  • the hub body 5 is also apparent from Figures 2 and 3.
  • the upper wing bearing plates 6.1 each have a groove 6.3.
  • the plate 9 is extended in the state shown in Figure 2, retracted in the state shown in Figure 3, resulting in different angles of rotation of the propeller blades.
  • FIG. 4 shows the upper sash bearing plate 6.1 and the lower sash bearing plate 6.2.
  • variable pitch propeller is water lubricated.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schiffsantrieb - mit einem Verstellpropeller (2); - mit einem Nabenkörper (5); - mit einem Wellenzapfen zum Antreiben des Nabenkörpers (5); - mit einer Mehrzahl von Flügellagertellern (6), die in der Wandung des Nabenkörpers gelagert und um eine zur Drehachse der Antriebswelle (13) senkrechte Achse verdrehbar sind, und die jeweils ein Propellerblatt (7) tragen; - mit einem Verstellmechanismus zum Verstellen der Flügellagerteller (6); - mit einem Druckmediumanschluss (15) zum Betätigen des Verstellmechanismus (8,9,10,11,12). Die Erfindung ist gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - der Nabenkörper (5) ist hohl; - der Nabenkörper (5) umschließt einen gegen die Umgebung abgeschlossenen Innenraum; - der Verstellmechanismus befindet sich im Innenraum des Nabenkörpers (5); - der Nabenkörper (5) weist einen Einlass zum Einleiten sowie einen Auslass zum Abführen eines Druckmediums auf.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Schiffsantrieb mit einem Antriebspropeller, der eine Mehrzahl von Propellerblättern trägt. Dabei sind die Propellerblätter in einem Nabenkörper gelagert und um ihre Längsachse um einen gewissen Winkel verdrehbar. Ein Wellenzapfen greift am Nabenkörper an, um den Propeller anzutreiben. Auf DE 198 723 884 A1 wird verwiesen.
  • Die Propellerblätter werden je nach Betriebsbedingungen in verschiedene Stellungen verbracht, zum Beispiel für Vorwärtsfahrt oder für Rückwärtsfahrt, oder bei unter Segel fahrendem Schiff, wobei die Propellerblätter in Richtung der Strömung ausgerichtet werden und somit nur einen minimalen Widerstand bieten.
  • Propeller der genannten Art werden am Heck des Schiffes angeordnet. Die Konstruktion des Verstellmechanismus zum Verstellen des Propellers wie auch die Steuerung des Verstellmechanismus sind relativ aufwendig, kostenintensiv und störanfällig. Der Verstellmechanismus muss einerseits relativ große Kräfte übertragen. Andererseits muss er präzise arbeiten. Dies ist nicht immer gewährleistet.
  • Die Steuerung des Verstellmechanismus erfolgt im allgemeinen durch den Antriebszapfen hindurch. Dieser ist demgemäß als Hohlwelle ausgeführt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schiffsantrieb mit Verstellpropeller derart zu gestalten, dass er gegenüber bekannten Verstellpropellern einfacher im Aufbau, kostengünstig in der Herstellung und von minimalem Wartungsaufwand ist. Insbesondere soll der Verstellantrieb des Verstellpropellers präzise arbeiten und möglichst wenig oder gar nicht störanfällig sein.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausführung kann ein massiver Antriebszapfen verwendet werden, somit kein Hohlzapfen. Der Nabenkörper ist hohl. Der Verstellmechanismus zum Verstellen der Propellerblätter befindet sich innerhalb des Nabenkörpers befinden. Vorteilhaft ist es, wenn er vom heckseitigen Ende des Nabenkörpers aus betätigt wird, somit nicht durch einen hohlen Antriebszapfen hindurch.
  • Gemäß einem wesentlichen Gedanken der Erfindung umfasst der Nabenkörper einen Innenraum kann hermetisch abgeschlossen sein. Er weist einen Druckanschluss zum Einleiten eines Druckmediums auf, und dementsprechend einen Auslass zum Abführen des Druckmediums. Das Druckmedium kann während des Betriebes ständig den Innenraum durchströmen. Das Druckmedium ist im allgemeinen Wasser, das keinerlei Verunreinigungen enthält. Die relativ empfindlichen Bauteile des Verstellmechanismus befinden sich in dem Druckraum und sind damit ständig geflutet. Somit ist sichergestellt, dass sie nicht mit dem Umgebungswasser in Berührung gelangen und damit auch nicht mit Verunreinigungen.
  • Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:
    • Figur 1
    zeigt den Heckbereich eines Schiffes mit einem Verstellpropeller.
    Figur 2
    zeigt den Nabenkörper des Propellers in einer ersten Verdrehposition der Propellerblätter - hier nicht dargestellt.
    Figur 3
    zeigt den Gegenstand von Figur 2 in einer zweiten Position der Propellerblätter.
    Figur 4
    ist eine vergrößerte Darstellung eines Teiles des Verstellmechanismus in perspektivischer Darstellung und zugleich im Schnitt.
  • Aus Figur 1 erkennt man einen Teil des Heckbereiches eines Schiffes 1. Ein Verstellpropeller 2 befindet sich in einem Propellerbrunnen 3. Das heckseitige Ende des Propellerbrunnens ist begrenzt durch eine Eissporn 4.
  • Der Verstellpropeller umfasst einen Nabenkörper 5. Dieser ist in vorliegendem Falle hohl und annähernd zylindrisch. Er kann auch anders gestaltet sein, beispielsweise sphärisch.
  • In der Umfangswandung des Nabenkörpers 5 sind Flügellagerteller 6 gelagert. Jeder Flügellagerteller trägt ein Propellerblatt 7.
  • Der Verstellmechanismus befindet sich im Inneren des Nabenkörpers 5. Er umfasst Pleuelstangen 8, und zwar jeweils eine Pleuelstange pro Propellerblatt. Jede Pleuelstange 8 greift mit ihrem einen Ende am betreffenden Flügellagerteller 6 an, während sie mit ihrem anderen Ende mit einer Platte 9 in Wirkverbindung steht. Die Platte 9 sitzt auf einer Kolbenstange 10. Der zugehörende Kolben 11 ist in einem Zylinder 12 geführt. Zylinder 12 ist an der - in Fahrtrichtung vorderen - Stirnwand des Nabenkörpers 5 befestigt. Hier greift auch die Antriebswelle 13 an, die von einem Schiffsmotor angetrieben wird. Die Antriebswelle 13 ist massiv. Jedenfalls muss sie nicht hohl sein.
  • Der Verstellmechanismus wird pneumatisch oder hydraulisch betätigt. Er steht mit einer Drehdurchführung 14 in Wirkverbindung. Die Drehdurchführung 14 setzt hydraulischen oder pneumatischen Druck in eine horizontale Bewegung um, mittels welcher die Kolbenstange 10 eine Bewegung in horizontaler Richtung ausführt und die Platte 9 beaufschlagt. Damit werden über die Pleuelstangen 8 die Flügellagerteller verdreht, und damit zugleich auch die Propellerblätter 7.
  • Das wesentliche Merkmal der Erfindung besteht darin, dass der Nabenkörper 5 einen geschlossenen Innenraum aufweist. Er ist ferner mit einem Einlass für ein Druckmedium versehen, beispielsweise Wasser, sowie mit einem entsprechenden Auslass. Der Nabenkörper kann hierdurch ständig unter Druck stehen, und das eintretende Druckmedium tritt auch wieder aus. Es wirkt als Spülmedium und verhindert das Eintreten von verunreinigtem Wasser von außen her, und somit auch von Verunreinigungen. Einlass und Auslass sollten so weit wie möglich voneinander entfernt sein, um einen Kurzschluss der Strömung zu vermeiden.
  • Aufgrund dieser Gestaltung kommt der empfindliche Verstellmechanismus nicht mit Umgebungswasser in Berührung. Der gesamte Verstellpropeller kann geflutet werden, das heißt sich während der Fahrt unter Wasser befinden. Es bedarf somit auch nicht der Verwendung von Schmieröl. Dies hat den großen Vorteil, dass Wartungsarbeiten vorgenommen werden können, ohne das Schiff an Land oder in einen Dock zu hieven.
  • Die Drehdurchführung 14 enthält weiterhin einen Sensor zum Erfassen der Axialposition der Propellerblätter 7.
  • Der Eissporn 4 dient zum Führen einer Hydraulikleitung 15, welche die Drehdurchführung 14 beaufschlagt. Die Eissporn wird somit ausgenutzt als Führungs- und Tragorgan. Sie kann aus einer Mehrzahl von parallel nebeneinander angeordneten Eisspornen bestehen, aber auch aus einer für den Heckbereich des Schiffes 1 durchgehende Querwand.
  • Wie man sieht, besteht der einzelne Flügellagerteller 6 aus einem oberen und einem unteren Teller 6.1, 6.2. Die beiden sind miteinander verschraubt.
  • Der untere Flügellagerteller 6.2 stützt sich mit seinem radial inneren Ende auf den Zylinder 12. Hierdurch wird die Stabilität erhöht. Die Propellerblätter sind hierdurch nämlich an zwei Stellen gelagert, die einen gegenseitigen radialen Abstand aufweisen, nämlich in einer oberen Lagerstelle im oberen Flügellagerteller 6.1 und in einer unteren Lagerstelle, nämlich der genannten Stelle, an welcher sich der untere Flügellagerteller 6.2 am Zylinder 12 abstützt. Hierdurch wird die Stabilität erhöht, was besonders wichtig ist bei Stößen, die auf die Propellerblätter im Verlauf des Betriebes einwirken, beispielsweise durch Fremdkörper.
  • Der Nabenkörper 5 ist ferner aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich. Man erkennt drei der oberen Flügellagerteller 6.1. Die oberen Flügellagerteller 6.1 weisen jeweils eine Nut 6.3 auf. Die Platte 9 ist bei dem in Figur 2 dargestellten Zustand ausgefahren, bei dem in Figur 3 dargestellten Zustand eingefahren, was zu unterschiedlichen Drehwinkeln der Propellerblätter führt.
  • Aus Figur 2 erkennt man eine der Pleuelstangen 8, die einerseits mit der Platte 9 und andererseits mit dem unteren Flügellagerteller in Wirkverbindung stehen.
  • Figur 4 zeigt den oberen Flügellagerteller 6.1 und den unteren Flügellagerteller 6.2.
  • Der Verstellpropeller ist wassergeschmiert.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Schiff
    2
    Verstellpropeller
    3
    Propellerbrunnen
    4
    Eissporn
    5
    Nabenkörper
    6
    Flügellagerteller
    6.1
    oberer Teller
    6.2
    unterer Teller
    7
    Propellerblatt
    8
    Pleuelstange
    9
    Platte
    10
    Kolbenstange
    11
    Kolben
    12
    Zylinder
    13
    Antriebswelle
    14
    Drehdurchführung
    15
    Hydraulikleitung

Claims (2)

  1. Schiffsantrieb
    1.1 mit einem Verstellpropeller (2);
    1.2 mit einem Nabenkörper (5);
    1.3 mit einem Wellenzapfen (13) zum Antreiben des Nabenkörpers (5);
    1.4 mit einer Mehrzahl von Flügellagertellern (6), die in der Wandung des Nabenkörpers gelagert und um eine zur Drehachse der Antriebswelle (13) senkrechte Achse verdrehbar sind, und die jeweils ein Propellerblatt (7) tragen;
    1.5 mit einem Verstellmechanismus zum Verstellen der Flügellagerteller (6);
    1.6 mit einem Druckmediumanschluss (15) zum Betätigen des Verstellmechanismus (8, 9, 10, 11, 12);
    gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
    1.7 der Nabenkörper (5) ist hohl;
    1.8 der Nabenkörper (5) umschließt einen gegen die Umgebung abgeschlossenen Innenraum;
    1.9 der Verstellmechanismus befindet sich im Innenraum des Nabenkörpers (5);
    1.10 der Nabenkörper (5) weist einen Einlass zum Einleiten sowie einen Auslass zum Abführen eines Druckmediums auf.
  2. Schiffsantrieb nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
    2.1 der Verstellmechanismus (8, 9, 10, 11, 12) umfasst zur Drehachse der Antriebswelle (13) parallele Pleuelstangen (8), die den Flügellagerteller (6) angreifen, um diesen zu verdrehen, ferner eine Kolben-Zylinder-Einheit zum Betätigen der Pleuelstangen (8);
    2.2 der Kolben (11) weist eine Kolbenstange (10) auf;
    2.3 die Kolbenstange (10) steht in Schubverbindung mit den Pleuelstangen (8).
EP07018347.0A 2006-09-21 2007-09-19 Schiffsantrieb mit einem Verstellpropeller Withdrawn EP1902941A3 (de)

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DE (1) DE102006045077A1 (de)
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