EP2669182A2 - Marine propeller with blades with individually controllable pitch - Google Patents
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- EP2669182A2 EP2669182A2 EP13165673.8A EP13165673A EP2669182A2 EP 2669182 A2 EP2669182 A2 EP 2669182A2 EP 13165673 A EP13165673 A EP 13165673A EP 2669182 A2 EP2669182 A2 EP 2669182A2
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- blades
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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
- B63H3/002—Propeller-blade pitch changing with individually adjustable blades
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H25/00—Steering; Slowing-down otherwise than by use of propulsive elements; Dynamic anchoring, i.e. positioning vessels by means of main or auxiliary propulsive elements
- B63H25/42—Steering or dynamic anchoring by propulsive elements; Steering or dynamic anchoring by propellers used therefor only; Steering or dynamic anchoring by rudders carrying propellers
Definitions
- the invention relates to a ship's propeller as such has a hub portion and a plurality of blades connected thereto, wherein the respective blade is pivotable about a substantially radial blade-adjusting axis to the axis of rotation of the hub portion, for setting different Schaufelanstellwinkel.
- a ship propeller which has a hub portion and a plurality of radially projecting blades attached thereto.
- the blades are rotatably mounted on the hub portion such that they are synchronously pivotable about each to the propeller axis substantially radial blade axes to occupy this required angle of attack.
- the pivoting takes place via an integrated in the hub section adjusting mechanism.
- the invention has for its object to provide solutions by which it is possible to allow for a ship's propeller an adjustment of the angle of attack of the blades in a comparison with previous approaches improved way.
- marine propeller includes propeller screws which dive into a liquid, in particular water, during operation and generate propulsive forces by displacing this fluid.
- ship propeller also expressly includes drive screws for manned or unmanned underwater vehicles, in particular torpedoes and underwater observation vehicles.
- the present invention separately adjustable leaves, it is possible to make a feed control on the setting of the angle of attack of the leaves. Furthermore, it becomes possible to make a shift in the Kavitationeinpound Anlagenes and thereby achieve a significant material conservation.
- the inventive concept also offers the possibility of operating a ship in the field of an energetic Optimum by optimal settings of speed and blade angle can be realized for the current operating state.
- the concept according to the invention makes it possible to steer and steer via a propeller.
- the ship propeller according to the invention can thus replace a rudder or azipodmechanik.
- the ship's propeller according to the invention also offers better maneuverability in connection with a rudder (separate adjustment of the pitch of the propeller blades).
- the use of the ship propeller according to the invention also makes it possible to achieve tighter turning circles and an energetically improved idling operation by means of appropriate blade position (zero position with minimum flow resistance).
- the ship's propeller is further designed so that it allows a change in the blade geometry and thus the flow characteristics of each sheet.
- additional organs in particular extendable or sliding flaps.
- the operation of the same can be done for example by piezoelectric actuators.
- sensors and measuring devices into the ship's propeller, which allow, for example, a measurement of the pivoting moments effective around the blade pivot axes and an adjustment torque measurement.
- the measured variables recorded in the area of the ship's propeller can be used in regulating the ship's operation, in particular for controlling the screw speed, the ship's speed, the acceleration and the bolt torque (n, v, a, M).
- the inventive concept for the extension is suitable an azipod system. Since the inventive adjustment of the blade angle of attack allows an inclination of the force line of action relative to the rotor axis, the inventive concept basically also makes it possible to dispense with adjusting devices for pivoting the azipod.
- the inventive design of the ship's propeller allows a more cost-effective operation of a watercraft.
- the ship propeller is preferably designed so that the average blade angle can be set adjustable.
- the ship's propeller is preferably set so that the Schaufananstell angle during the rotation of the ship propeller do not alternate.
- a blade guide can be temporarily caused by the integrated into the hub portion adjusting mechanism, which leads to angle position specific alternating blade angle.
- This mechanism may include a guide disc or web device to which corresponding Abgriffsorgane start that pivot as the blades in certain Anstellzutex.
- the adjusting device is designed such that the respective blade occupies large angles of attack in a first angular range and assumes a reduced angle of attack in a second angular range diametrically opposite the rotor axis.
- This makes it possible to set adjustable transverse force components within a substantially to generate level parallel to the water level.
- the first angular range and the second angular range lie horizontally opposite each other with respect to the rotor axis.
- the adjusting mechanism accommodated in the hub portion is preferably formed so as to include a portion received in the hub portion, i. comprising the propeller rotating servomotor.
- a portion received in the hub portion i. comprising the propeller rotating servomotor.
- the ship propeller according to the invention is particularly suitable for the realization of drive systems in which the hub portion of the ship's propeller sits directly on a motor shaft.
- the blades can each be pivoted to a zero position.
- the blades can be pivoted into a passive position in which the ship's propeller provides a reduced flow resistance.
- This blade can then be controlled in the manner of a rudder and advantageously take influence on the ship's course.
- the other blades can then be spent in alignments that ultimately generate low resistances and / or favorable reaction forces.
- FIG. 1 shows a ship propeller according to the invention.
- This comprises a hub section 4 provided for circulation about a propeller axis X, and blades 1, 2, 3 which are connected to the hub section 4 in such a manner that the respective blades 1, 2, 3 are positioned about an axis of adjustment transverse to the propeller axis X of the hub section 4 X1, X2, X3 is each pivotable.
- the ship's propeller is equipped with a total of three blades 1, 2, 3.
- the concept according to the invention is not limited to this number of blades; in particular, it can already be advantageously implemented with two blades as well as with more than three blades.
- the ship propeller further comprises an adjusting device 5 shown here only schematically for adjusting the angle of attack of the individual blades 1, 2, 3.
- the adjusting device 5 is designed such that this actuating conditions allows in which the blade angle W1, W2, W3 a blade 1, 2nd 3 alternates during the revolution of the hub portion 4 about the propeller axis X, wherein the resulting alternating blade angle of attack W1, W2, W3 are angularly position-specifically adjustable.
- the blade angle of attack W1, W2, W3 extend around the control axes X1, X2, X3 and are shown slightly tilted in this illustration only for better illustration.
- the adjusting device 5 is formed in the embodiment shown here so that the average blade angle can be set adjustable and also both positive and negative blade angle are adjustable. This concept makes it possible to generate differently sized and possibly differently directed thrust forces on the blades.
- settings can be made according to which the respective blade 1, 2, 3 occupies large angles of attack in a first angular range S1 and assumes a reduced angle of attack in a second angular range S2 diametrically opposite the rotor axis X.
- the first angular range S1 and the second angular range S2 are preferably located horizontally with respect to the rotor axis X.
- the blades 1, 2, 3 schematically shown here can be equipped with actuators, in particular extendable flaps which allow a change in the blade geometry during operation.
- sensor devices can be integrated into the ship's propeller and serve to detect measured variables in connection with the operation of the ship's propeller.
- the adjustment device 5 indicated here comprises a servomotor which is accommodated in the hub section and rotates with it.
- the servomotor controls an actuating mechanism which in turn is kinematically coupled to the blades 1, 2, 3.
- the hub portion 4 is seated directly on a motor shaft.
- the individual blades 1 - n can also be controlled separately, i. Not only for angle adjustment, but also as a drive member, the blades 1, 2, 3, n are optionally separately or in any combination in 360 ° endless operation about its own axis as so-called. Stand-alone "drive rudder" displayed. This control is possible in any combination of the blades 1 -n, also opposite directions of rotation are possible at the same time. Likewise, this drive function is possible both with a rotating main propeller axis x and when the main propeller axis x is stationary, while the axles x1-xn in this operating state form the "new" drive axle (s). To illustrate this, is located on each blade individually controlled to drive unit, preferably designed as a direct drive, with any other type of drive can also find use.
- FIG. 2 is illustrated in the form of a further sketch, as can be generated via the ship propeller invention, a tilting moment M and an employee employed to the rotor axis X aligned propulsive force F.
- the vanes 1, 2 are so alternately set to larger, or smaller angles of attack during the circulation in such a way that, for example, the blades during the passage of lying in this illustration, right of the rotor axis X web segment a larger angle of attack obtained as in the passage of the left segment in this illustration.
- This makes it possible to give the line of action 1 of the driving force F with respect to the rotor axis X a job.
- the magnitude of the force F, and the inclination angle W and the spatial position of the line of action 1 can be adjusted via the adjusting device 5.
- the adjusting device 5 may be constructed so that the blade angle of each blade 1, 2 is adjustable by itself.
- each blade can be coupled to the hub section 4 via its own actuating drive.
- the respective actuating drive of each blade as a direct drive in which corresponding magnetic forces act on a counter-structure assigned to the blade 1, 2, for example via a ring coil system 5a revolving around the hub portion.
- This counter-structure can be configured as a ring element 5b equipped with permanent magnets.
- the ring element 5b coupled to the respective blade 1, 2 can be pivoted with a high dynamic range of adjustment.
- the adjusting device 5 may also comprise locking means via which the blades 1, 2 can be locked in a set by the respective actuator pivot position.
- locking means via which the blades 1, 2 can be locked in a set by the respective actuator pivot position.
- This transmission mechanism may comprise, for example, a planet or eccentric gear which is driven by a respective blade associated with the hub portion with the servomotor running.
- This servomotor may comprise a stator system anchored to the hub section 4, or may also be integrated into the respective blade 1, 2 in the area of the blade root.
- a planetary gear in this case, for example, the blade with the planet and the ring gear can be coupled to the hub portion.
- the servomotor driving the sun gear can sit in the blade or in the hub section.
- the adjusting device is preferably designed as a sealed assembly with its own lubrication circuit.
- the rotatable storage The blades on the hub portion is preferably carried out with the involvement of rolling bearings, in particular angular contact ball bearings or cross roller bearings.
- the blades may be designed in their connection region to the hub portion 4 so that the propulsion forces acting on the blades during operation can advantageously be introduced into the hub portion 4 structurally.
- FIG. 3 is shown in the form of a sketch an unmanned operated underwater inspection vehicle in which the propulsion and the steering using a ship's propeller P according to the invention is accomplished.
- the ship's propeller P comprises a hub section 4 provided for circulation about a propeller axis X, and blades 1, 2, 3 which are connected to the hub section 4 in such a way that the respective blade 1, 2, 3 revolve around an axis X of the hub section 4 transverse adjusting axis X1, X2, X3 is pivotable in each case.
- the ship propeller comprises an adjusting device 5, shown here only schematically, for adjusting the angle of attack of the individual blades 1, 2, 3.
- the adjusting device 5 is designed such that it allows actuating states in which the blade angle of attack of a blade 1, 2, 3 during the rotation of the Nabenabitess 4 alternates about the propeller axis X with the resulting alternating Schaufelanstellwinkel during the orbit on your orbit on this angular position are specifically adjustable.
- the setting device 5 is embodied here as an electromechanical adjusting device and comprises an electronic control via which radio-technically transmitted, predetermined course information corresponding, suitable for the current speed setting angle are calculated.
- the ship propeller is designed such that in each case the entire blade is pivotally mounted. It is also possible to implement the invention so that only parts of the blades are geometrically modified to generate asymmetric propulsive forces.
- the blades may have a portion rigidly connected to the hub portion on which an adjustable blade portion is pivotally mounted.
- the adjusting mechanism can be designed so that a blade adjustment made by fixing can be fixed.
- the adjustment mechanism can be designed so that upon reaching certain pivoting moments on the blades, these pivot into a stop position defined by a stop in which, if necessary, a part of the positioning forces required for positioning is derived via the stop.
Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Schiffspropellers der als solcher einen Nabenabschnitt und mehrere daran angebundene Schaufeln aufweist, wobei die jeweilige Schaufel um eine zur Umlaufachse des Nabenabschnitts im wesentlichen radiale Schaufel-Stellachse schwenkbar ist, zur Einstellung unterschiedlicher Schaufelanstellwinkel.The invention relates to a ship's propeller as such has a hub portion and a plurality of blades connected thereto, wherein the respective blade is pivotable about a substantially radial blade-adjusting axis to the axis of rotation of the hub portion, for setting different Schaufelanstellwinkel.
Aus
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lösungen anzugeben, durch welche es möglich wird, bei einem Schiffspropeller eine Verstellung des Anstellwinkels der Schaufeln in einer gegenüber bisherigen Ansätzen verbesserten Weise zu ermöglichen.The invention has for its object to provide solutions by which it is possible to allow for a ship's propeller an adjustment of the angle of attack of the blades in a comparison with previous approaches improved way.
Die vorangehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Schiffspropeller, mit:
- einem zum Umlauf um eine Propellerachse vorgesehenen Nabenabschnitt,
- Schaufeln die an den Nabenabschnitt derart schwenkbar angebunden sind, dass die jeweilige Schaufel um eine zur Umlaufachse des Nabenabschnitts quer verlaufende Stellachse schwenkbar ist, und
- einer Einstelleinrichtung zur Einstellung des Anstellwinkels einer Schaufel,
- wobei die Einstelleinrichtung derart ausgebildet ist, dass diese Stellzustände ermöglicht, bei welchen der Schaufelanstellwinkel einer Schaufel während des Umlaufs um die Rotorachse alterniert wobei die sich dabei ergebenden alternierenden Schaufelanstellwinkel entlang der Umlaufbahn zonenspezifisch einstellbar sind.
- a hub section intended to circulate around a propeller axis,
- Blades which are connected to the hub portion pivotally such that the respective blade is pivotable about an axis of rotation of the hub portion transverse to the adjusting axis, and
- a setting device for adjusting the angle of attack of a blade,
- wherein the adjusting device is designed such that it allows actuating states in which the blade angle of attack of a blade during rotation to the rotor axis alternately wherein the resulting alternating Schaufelanstellwinkel along the orbit are set specific to the zone.
Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, einen Schiffspropeller zu schaffen, bei welchem temporär eine Schrägstellung der Wirkungslinie der Propellerreaktionskraft gegenüber der Propellerachse herbeifiihrbar ist. Durch dieses Konzept wird es möglich, bei sog. Azipod-Antrieben bestimmte Lenkmanöver ohne Schwenkung des Azipods herbeizuführen, oder ggf. auf Schwenkmechanismen zum Schwenken des Azipods gänzlich zu verzichten. Die Erfindung eignet sich insbesondere für Schiffsantriebe mit Einzelazipodtrieben. Sie kann auch bei Doppelazipodtrieben eingesetzt werden. Bei entsprechenden Stellbereichen ermöglicht das erfindungsgemäße Konzept aufgrund gegenläufig verstellbarer Blätter bei einem Starrwellenantrieb einen Verzicht auf Ruder.This makes it possible in an advantageous manner to provide a ship propeller, in which temporarily an inclination of the line of action of the propeller reaction force against the propeller axis is herbeifiihrbar. This concept makes it possible to bring about certain steering maneuvers in the case of what are known as azipod drives without pivoting the azipod or, if necessary, to completely dispense with pivoting mechanisms for pivoting the azipod. The invention is particularly suitable for marine drives with Einzelazipodtrieben. It can also be used with Doppelazipodtrieben. In the case of corresponding setting ranges, the concept according to the invention makes it possible to dispense with rudders due to counter-adjustable blades in the case of a rigid-shaft drive.
Im Kontext der vorliegenden Beschreibung umfasst der Begriff Schiffspropeller Antriebsschrauben die im Betrieb in eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser eintauchen und durch Verlagerung dieser Flüssigkeit Vortriebskräfte generieren. Ausdrücklich werden von dem Begriff Schiffspropeller auch Antriebsschrauben für bemannte oder unbemannte Unterwasserfahrzeuge wie insbesondere Torpedos und Unterwasserobservationsfahrzeuge erfasst.In the context of the present description, the term marine propeller includes propeller screws which dive into a liquid, in particular water, during operation and generate propulsive forces by displacing this fluid. The term ship propeller also expressly includes drive screws for manned or unmanned underwater vehicles, in particular torpedoes and underwater observation vehicles.
Durch die erfindungsgemäß separat verstellbaren Blätter wird es möglich, eine Vorschubregelung über die Einstellung der Anstellwinkel der Blätter vorzunehmen. Weiterhin wird es möglich, eine Verschiebung des Kavitationseinflussbereiches vorzunehmen und dadurch eine erhebliche Materialschonung zu erreichen. Das erfindungsgemäße Konzept bietet auch die Möglichkeit des Betriebs eines Schiffes im Bereich eines energetischen Optimums indem für den momentanen Betriebszustand jeweils optimale Einstellungen von Drehzahl und Schaufelanstellwinkel realisierbar sind.By the present invention separately adjustable leaves, it is possible to make a feed control on the setting of the angle of attack of the leaves. Furthermore, it becomes possible to make a shift in the Kavitationeinflussbereiches and thereby achieve a significant material conservation. The inventive concept also offers the possibility of operating a ship in the field of an energetic Optimum by optimal settings of speed and blade angle can be realized for the current operating state.
Durch das erfindungsgemäße Konzept wird ein Steuern und Lenken via Propeller möglich. Der erfindungsgemäße Schiffspropeller kann damit ein Ruder oder eine Azipodmechanik ersetzen. Der erfindungsgemäße Schiffspropeller bietet auch in Verbindung mit einem Ruder eine bessere Manövrierbarkeit (separate Einstellung der Anstellung der Propellerblätter). Weiterhin wird es durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Schiffspropellers auch möglich, engere Wendekreise und einen energetisch verbesserten Leerlaufbetrieb durch entsprechende Blattstellung (Nullstellung mit min. Strömungswiderstand) zu erreichen.The concept according to the invention makes it possible to steer and steer via a propeller. The ship propeller according to the invention can thus replace a rudder or azipodmechanik. The ship's propeller according to the invention also offers better maneuverability in connection with a rudder (separate adjustment of the pitch of the propeller blades). Furthermore, the use of the ship propeller according to the invention also makes it possible to achieve tighter turning circles and an energetically improved idling operation by means of appropriate blade position (zero position with minimum flow resistance).
Bei einer Ausführung des Schiffspropellers die als solche die Herbeiführung negativer Schaufelsanstellwinkel ermöglicht, wird eine Rückwärtsfahrt ohne zusätzliches Wendegetriebe rein durch Blattverstellung möglich. die Umschaltung kann ggf. auch unter "Volllast" vorgenommen werden wodurch eine signifikante Reduzierung des Bremsweges erreicht wird.In one embodiment of the ship's propeller, which as such makes it possible to bring about negative blade angle of attack, reverse travel without additional reverse gear is possible purely by blade adjustment. if necessary, the changeover can also be carried out under "full load", whereby a significant reduction of the braking distance is achieved.
Gemäß einem besonderen Aspekt der Erfindung ist der Schiffspropeller weiterhin so gestaltet, dass dieser eine Veränderung der Blattgeometrie und damit der Strömungseigenschaften jedes Blattes ermöglicht. Hierzu ist es möglich, an der jeweiligen Schaufel Zusatzorgane, insbesondere ausfahrbare oder verschiebbare Klappen vorzusehen. Die Betätigung derselben kann z B. durch piezo-elektrische Aktoren erfolgen.According to a particular aspect of the invention, the ship's propeller is further designed so that it allows a change in the blade geometry and thus the flow characteristics of each sheet. For this purpose, it is possible to provide on the respective blade additional organs, in particular extendable or sliding flaps. The operation of the same can be done for example by piezoelectric actuators.
Weiterhin ist es möglich, in den Schiffspropeller Sensoren und Messeinrichtungen zu integrieren die beispielsweise eine Messung der um die Schaufelschwenkachsen wirksamen Schwenkmomente und eine Verstellmomentmessung ermöglichen. Die im Bereich des Schiffspropellers erfassten Messgrößen können bei der Regelung des Schiffsbetriebs, insbesondere zur Regelung der Schraubendrehzahl, der Schiffsgeschwindigkeit, der Beschleunigung und des Schraubenmomentes (n, v, a, M) herangezogen werden.Furthermore, it is possible to integrate sensors and measuring devices into the ship's propeller, which allow, for example, a measurement of the pivoting moments effective around the blade pivot axes and an adjustment torque measurement. The measured variables recorded in the area of the ship's propeller can be used in regulating the ship's operation, in particular for controlling the screw speed, the ship's speed, the acceleration and the bolt torque (n, v, a, M).
Wie bereits ausgeführt eignet sich das erfindungsgemäße Konzept für die Erweiterung eines Azipodsystems. Da die erfindungsgemäße Verstellung der Schaufelanstellwinkel eine Schrägstellung der Kraftwirkungslinie gegenüber der Rotorachse ermöglicht, ermöglicht das erfindungsgemäße Konzept grundsätzlich auch den Verzicht auf Verstelleinrichtungen zum Schwenken des Azipods.As already stated, the inventive concept for the extension is suitable an azipod system. Since the inventive adjustment of the blade angle of attack allows an inclination of the force line of action relative to the rotor axis, the inventive concept basically also makes it possible to dispense with adjusting devices for pivoting the azipod.
Durch die erfindungsgemäße Gestaltung des Schiffspropellers wird es weiterhin möglich, einen Antrieb zu schaffen der die Funktion eines Wasserstrahlruders bietet und dabei die bisherige Rudermechanik ggf. zu 100% substituiert. Insgesamt ermöglicht die erfindungsgemäße Gestaltung des Schiffspropellers einen kostengünstigeren Betrieb eines Wasserfahrzeuges.Due to the inventive design of the ship's propeller, it is also possible to create a drive which provides the function of a water jet, while the previous rudder mechanics possibly 100% substituted. Overall, the inventive design of the ship's propeller allows a more cost-effective operation of a watercraft.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Schiffspropeller vorzugsweise so gestaltet, dass der durchschnittliche Schaufelanstellwinkel einstellbar festlegbar ist. Zur Geradeausfahrt können hierbei während des Rotorumlaufs gleich bleibende, optimale Schaufelwinkel eingestellt werden. Zur Beschleunigung oder Verlangsamung können vorzugsweise sowohl positive als auch negative Schaufelanstell-winkel eingestellt werden. Bei gerader Vorwärtsfahrt, oder bei geradliniger Rückwärtsfahrt wird der Schiffspropeller vorzugsweise so eingestellt, dass die Schaufelanstell-winkel während des Umlaufs des Schiffspropellers nicht alternieren. Soweit jedoch Quer zur Propellerumlaufachse gerichtete Kraftkomponenten gefordert werden, kann über die in den Nabenabschnitt eingebundene Stellmechanik temporär eine Schaufelführung veranlasst werden, welche zu winkelpositionsspezifisch alternierenden Schaufelanstellwinkeln führt. Diese Mechanik kann eine Führungsscheibe oder Bahneinrichtung umfassen an welcher entsprechende Abgriffsorgane anlaufen die als solche die Schaufeln in bestimmte Anstellzustände schwenken.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the ship propeller is preferably designed so that the average blade angle can be set adjustable. For straight-ahead driving, constant, optimum blade angles can be set during rotor circulation. For acceleration or deceleration, preferably both positive and negative blade pitch angles can be set. In straight forward travel, or in straight reverse travel, the ship's propeller is preferably set so that the Schaufananstell angle during the rotation of the ship propeller do not alternate. However, as far as directed transverse to the propeller axis force components are required, a blade guide can be temporarily caused by the integrated into the hub portion adjusting mechanism, which leads to angle position specific alternating blade angle. This mechanism may include a guide disc or web device to which corresponding Abgriffsorgane start that pivot as the blades in certain Anstellzustände.
Gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Einstelleinrichtung derart ausgebildet, dass die jeweilige Schaufel in einem ersten Winkelbereich große Anstellwinkel einnimmt und in einem bezüglich der Rotorachse diametral gegenüberliegenden zweiten Winkelbereich verminderte Anstellwinkel einnimmt. Hierdurch wird es möglich, einstellbar festlegbare Querkraftkomponenten innerhalb einer im wesentlichen zum Wasserspiegel parallelen Ebene zu generieren. Der erste Winkelbereich und der zweite Winkelbereich liegen sich dabei bezüglich der Rotorachse horizontal gegenüber.According to a particular aspect of the present invention, the adjusting device is designed such that the respective blade occupies large angles of attack in a first angular range and assumes a reduced angle of attack in a second angular range diametrically opposite the rotor axis. This makes it possible to set adjustable transverse force components within a substantially to generate level parallel to the water level. The first angular range and the second angular range lie horizontally opposite each other with respect to the rotor axis.
Die in dem Nabenabschnitt aufgenommene Stellmechanik ist vorzugsweise so ausgebildet, das diese einen im Nabenabschnitt aufgenommenen, d.h. mit dem Propeller umlaufenden Stellmotor umfasst. Alternativ hierzu ist es auch möglich, Teilsysteme der Stellmechanik im Bereich der Schraubenlagerung vorzusehen und eine kinematische Koppelung durch entsprechende Koppelungsorgane vorzunehmen.The adjusting mechanism accommodated in the hub portion is preferably formed so as to include a portion received in the hub portion, i. comprising the propeller rotating servomotor. Alternatively, it is also possible to provide subsystems of the actuating mechanism in the field of screw bearing and make a kinematic coupling by appropriate coupling organs.
Der erfindungsgemäße Schiffspropeller eignet sich insbesondere für die Realisierung von Antriebssystemen bei welchen der Nabenabschnitt des Schiffspropellers unmittelbar auf einer Motorwelle sitzt.The ship propeller according to the invention is particularly suitable for the realization of drive systems in which the hub portion of the ship's propeller sits directly on a motor shaft.
Die eingangs angegebene Aufgabe wird gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung auch durch einen Schiffspropeller mit den in Patentanspruch 10 angegebenen Merkmalen gelöst.The object specified above is achieved according to a further aspect of the present invention by a ship propeller having the features specified in claim 10.
Hierdurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, auf steuerungstechnischem Wege die Anstellung der einzelnen Schaufeln jeweils nach Maßgabe einer Stellvorgabe einzustellen. So können beispielsweise in einem Leerlaufbetrieb die Schaufeln jeweils in eine Null-Stellung geschwenkt werden. Weiterhin können dann wenn das Schiff anderweitig angetrieben wird die Schaufeln in eine Passivstellung geschwenkt werden in welcher der Schiffspropeller einen reduzierten Strömungswiderstand bietet. In diesem Betriebszustand ist es zudem möglich, den Schiffspropeller in einer Drehstellung zu arretieren in welcher beispielsweise eine der Schaufeln vertikal nach unten ausgerichtet ist. Diese Schaufel kann dann in der Art eines Ruders angesteuert werden und vorteilhaft Einfluss auf den Schiffskurs nehmen. Auch die weiteren Schaufeln können dann in Ausrichtungen verbracht werden die letztlich geringe Widerstände und oder günstige Reaktionskräfte generieren.This makes it possible in an advantageous manner to adjust the employment of the individual blades in each case in accordance with a control specification on control technology. Thus, for example, in an idling operation, the blades can each be pivoted to a zero position. Furthermore, when the ship is otherwise driven, the blades can be pivoted into a passive position in which the ship's propeller provides a reduced flow resistance. In this operating state, it is also possible to lock the ship's propeller in a rotational position in which, for example, one of the blades is aligned vertically downwards. This blade can then be controlled in the manner of a rudder and advantageously take influence on the ship's course. The other blades can then be spent in alignments that ultimately generate low resistances and / or favorable reaction forces.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
-
Figur 1 - eine Skizze zur Veranschaulichung des Grundkonzeptes eines erfmdungsgemäßen Schiffspropellers;
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Figur 2 - eine weitere Skizze zur weiteren Erläuterung des erfindungsgemäßen Konzeptes;
-
Figur 3 - eine Skizze zur Veranschaulichung des Einsatzes des erfindungsgemäßen Schiffspropellers bei einem unbemannten Unterwasserinspektionsgerät.
- FIG. 1
- a sketch illustrating the basic concept of a ship propeller erfmdungsgemäßen invention;
- FIG. 2
- a further sketch for further explanation of the inventive concept;
- FIG. 3
- a sketch illustrating the use of the ship's propeller invention in an unmanned underwater inspection device.
Die Darstellung nach
Der Schiffspropeller umfasst weiterhin eine hier nur schematisch dargestellte Einstelleinrichtung 5 zur Einstellung des Anstellwinkels der einzelnen Schaufeln 1, 2, 3. Die Einstelleinrichtung 5 ist derart ausgebildet, dass diese Stellzustände ermöglicht, bei welchen der Schaufelanstellwinkel W1, W2, W3 einer Schaufel 1, 2, 3 während des Umlaufs des Nabenabschnitts 4 um die Propellerachse X alterniert wobei die sich dabei ergebenden alternierenden Schaufelanstellwinkel W1, W2, W3 winkelpositionsspezifisch einstellbar sind. Die Schaufelanstellwinkel W1, W2, W3 erstrecken sich um die Stellachsen X1, X2, X3 und sind in dieser Darstellung nur zu besseren Veranschaulichung leicht gekippt eingezeichnet.The ship propeller further comprises an
Die Einstelleinrichtung 5 ist bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel so ausgebildet, dass der durchschnittliche Schaufelanstellwinkel einstellbar festlegbar ist und zudem auch sowohl positive als auch negative Schaufelanstellwinkel einstellbar sind. Durch dieses Konzept wird es möglich, unterschiedlich große und ggf. unterschiedlich gerichtete Schubkräfte an den Schaufeln zu generieren. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel können beispielsweise Einstellungen veranlasst werden, nach welchen die jeweilige Schaufel 1, 2, 3 in einem ersten Winkelbereich S1 große Anstellwinkel einnimmt und in einem bezüglich der Rotorachse X diametral gegenüberliegenden zweiten Winkelbereich S2 verminderte Anstellwinkel einnimmt. Bei Einsatz in einem Boot liegen sich vorzugsweise der erste Winkelbereich S1 und der zweite Winkelbereich S2 sich bezüglich der Rotorachse X horizontal gegenüber. Soweit der erfindungsgemäße Schiffspropeller bei einem bemannten oder unbemannten Unterwasserfahrzeug, z.B. einer Unterwasserdrohne oder einem Torpedo eingesetzt wird, können durch entsprechende beliebige Abstimmung der Lage der Winkelbereiche S1, S2 willkürlich abstimmbare Lenkmomente um quer zur Rotorachse X verlaufende Lenkachsen generiert werden. Die Lage jener Lenkachsen ergibt sich letztlich aus den sich an den Schaufeln 1, 2, 3 aufbauenden Kräftesystemen die durch die Schaufelanstellung für die jeweilige Bahnzone auf der Umlaufbahn präzise variabel einstellbar sind.The adjusting
Die hier schematisch dargestellten Schaufeln 1, 2, 3 können mit Stellorganen, insbesondere ausfahrbaren Klappen ausgestattet werden die bei laufendem Betrieb eine Veränderung der Blattgeometrie ermöglichen. Weiterhin können in den Schiffspropeller Sensoreinrichtungen eingebunden werden die der Erfassung von Messgrößen im Zusammenhang mit dem Betrieb des Schiffspropellers dienen.The
Die hier angedeutete Einstelleinrichtung 5 umfasst einen Stellmotor der in dem Nabenabschnitt aufgenommen ist und mit diesem umläuft. Der Stellmotor steuert eine Stellmechanik an die wiederum mit den Schaufeln 1, 2, 3 kinematisch gekoppelt ist. Der Nabenabschnitt 4 sitzt unmittelbar auf einer Motorwelle.The
Wie symbolhaft in der Zeichnung angedeutet, ist es möglich, an den Schaufeln 1, 2,3 Einstellungen vorzunehmen die als solche in die Darstellungsebenen hineingerichtete, oder auch aus dieser heraus gerichtete Kräfte generieren. Weiterhin kann die Größer der Kräfte für die jeweilige Position der Schaufel 1, 2, 3 auf ihrer Umlaufbahn eingestellt werden.As indicated symbolically in the drawing, it is possible to make adjustments to the
Die einzelnen Schaufeln 1 - n , können auch separat angesteuert werden, d.h. nicht nur zur Winkeleinstellung, sondern auch als Antriebsorgan, die Schaufeln 1, 2, 3, n sind wahlweise separat oder in beliebiger Kombination im 360° Endlosbetrieb um die eigene Achse als sog. eigenständige "Antriebsruder" darstellbar. Diese Ansteuerung ist in beliebiger Kombination der Schaufeln 1 -n möglich, auch gegenläufige Drehrichtungen sind zeitgleich möglich. Ebenso ist diese Antriebsfunktion sowohl mit rotierender Haupt-Propellerachse x, als auch bei stehender Haupt-Propellerachse x möglich, die Achsen x1 - xn hingegen bilden in diesem Betriebszustand die "neue" Antriebsachse(n). Um dies darstellen zu können, befindet sich an jeder Schaufel eine individuell zu steuernde Antriebseinheit, vorzugsweise als Direktantrieb ausgeführt, wobei jedwede andersartige Antriebsart ebenso Einsatz finden kann.The individual blades 1 - n can also be controlled separately, i. Not only for angle adjustment, but also as a drive member, the
In
Die Einstelleinrichtung 5 kann so aufgebaut sein, dass der Schaufelwinkel jeder Schaufel 1, 2 für sich einstellbar ist. Hierzu kann jede Schaufel über einen eigenen Stelltrieb mit dem Nabenabschnitt 4 gekoppelt sein. Wie in dieser Darstellung schematisch dargestellt, ist es möglich den jeweiligen Stelltrieb jeder Schaufel als Direktantrieb auszuführen bei welchem beispielsweise über ein mit dem Nabenabschnitt umlaufendes Ringspulensystem 5a entsprechende magnetische Kräfte an einem der Schaufel 1, 2 zugeordneten Gegenstruktur angreifen. Diese Gegenstruktur kann als mit Permanentmagneten bestücktes Ringelement 5b ausgebildet sein. Durch entsprechende Spannungsbeaufschlagung des jeweiligen Ringspulensystems 5a kann dabei das mit der jeweiligen Schaufel 1, 2 gekoppelte Ringelement 5b mit hoher Stelldynamik geschwenkt werden. Die Einstelleinrichtung 5 kann auch Arretiermittel umfassen über welche die Schaufeln 1, 2 in einer durch den jeweiligen Stelltrieb eingestellten Schwenkposition arretiert werden können. Über die erfindungsgemäße Sensorik wird es möglich, festzustellen, ob die an der jeweiligen Schaufel 1, 2 angreifenden Kräfte ein Lösen der Arretiermittel erlauben und von dem jeweiligen Stelltrieb zuverlässig überwunden werden können. Um eine Verstellung der Schaufelanstellwinkel mit moderaten Stellkräften zu ermöglichen ist es möglich, während eines Verstellvorganges das Propellerantriebsmoment entsprechend abzustimmen.The adjusting
Alternativ zu einer direkten Stellmomentübertragung auf magnetischem Wege ist es auch möglich, für jede Schaufel 1, 2 eine eigene Stellmechanik vorzusehen bei welcher die letztlich zur Anstellwinkeleinstellung beitragenden Stellkräfte durch eine Getriebemechanik erhöht werden. Diese Getriebemechanik kann beispielsweise ein Planeten oder Exzentergetriebe umfassen das über einen der jeweiligen Schaufel zugeordneten, mit dem Nabenabschnitt mit laufenden Stellmotor angetrieben wird.As an alternative to a direct control torque transmission by magnetic means, it is also possible to provide a separate actuating mechanism for each
Dieser Stellmotor kann ein am Nabenabschnitt 4 verankertes Statorsystem umfassen, oder auch im Bereich der Schaufelwurzel in die jeweilige Schaufel 1, 2 integriert sein. Soweit die Stellkraftübertragung unter Einsatz eines Planetengetriebes erfolgt, kann hierbei beispielsweise die Schaufel mit dem Planetenradträger und das Hohlrad mit dem Nabenabschnitt gekoppelt sein. Der das Sonnenrad antreibende Stellmotor kann in der Schaufel oder im Nabenabschnitt sitzen. Die Einstelleinrichtung ist vorzugsweise als abgedichtete Baugruppe mit eigenem Schmierkreis ausgebildet. Die drehbare Lagerung der Schaufeln an dem Nabenabschnitt erfolgt vorzugsweise unter Einbindung von Wälzlagerungen, insbesondere Schrägkugellagern oder auch Kreuzrollenlagern. Die Schaufeln können in ihrem Anbindungsbereich an den Nabenabschnitt 4 so gestaltet sein, dass die im Betrieb an den Schaufeln angreifenden Vortriebskräfte strukturmechanisch vorteilhaft in den Nabenabschnitt 4 eingeleitet werden können.This servomotor may comprise a stator system anchored to the
In
Wie bereits bezüglich
Der Schiffspropeller umfasst eine hier nur schematisch dargestellte Einstelleinrichtung 5 zur Einstellung des Anstellwinkels der einzelnen Schaufeln 1, 2, 3. Die Einstelleinrichtung 5 ist derart ausgebildet, dass diese Stellzustände ermöglicht, bei welchen der Schaufelanstellwinkel einer Schaufel 1, 2, 3 während des Umlaufs des Nabenabschnitts 4 um die Propellerachse X alterniert wobei die sich dabei ergebenden alternierenden Schaufelanstellwinkel während des Umlaufs auf Ihrer Umlaufbahn auf dieser winkelpositionsspezifisch einstellbar sind.The ship propeller comprises an
Hierdurch wird es möglich, über die Einstelleinrichtung 5 die Orientierung und die Größe der durch den Schiffspropeller P generierten Vortriebskräfte F1, F2, F3 festzulegen. Zum Drehmomentenausgleich sind weiterhin Flossen 6, 7, 8 vorgesehen deren Anstellung ebenfalls einstellbar veränderbar ist und welche bei der Vorwärtsbewegung des Grundkörpers G eine übermäßige Drehung desselben verhindern. An dem Grundkörper G sitzt ein Inspektionskopf K der mit einer Kameraeinrichtung und weiteren Sensorsystemen ausgestattet ist.This makes it possible to set the orientation and the size of the propulsion forces F1, F2, F3 generated by the ship propeller P via the
Die Einstelleinrichtung 5 ist hier als elektromechanische Stelleinrichtung ausgebildet und umfasst eine elektronische Steuerung über welche aus funktechnisch übermittelten, vorgegebenen Kursinformationen entsprechende, zur momentanen Drehzahl passende Einstellwinkel errechnet werden.The
Bei den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist der Schiffspropeller derart gestaltet, dass jeweils die gesamte Schaufel schwenkbar gelagert ist. Es ist auch möglich, die Erfindung so umzusetzen, dass zur Generierung asymmetrischer Vortriebskräfte nur Teile der Schaufeln geometrisch modifiziert werden. So können beispielsweise die Schaufeln einen starr mit dem Nabenabschnitt verbundenen Abschnitt aufweisen auf welchem ein verstellbarer Schaufelabschnitt schwenkbewegbar gelagert ist. Die Einstellmechanik kann so ausgebildet sein, dass eine vorgenommene Schaufeleinstellung durch Fixiersysteme festlegbar ist. Weiterhin kann die Einstellmechanik so ausgebildet sein, dass bei Erreichen bestimmter Schwenkmomente an den Schaufeln diese in eine durch einen Anschlag definierte Endposition schwenken in welcher ggf. ein Teil der zur Positionierung erforderlichen Haltekräfte über den Anschlag abgeleitet wird.
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JPS6177593A (en) * | 1984-09-22 | 1986-04-21 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Variable pitch propeller device for ship |
JPS61119495A (en) * | 1984-11-15 | 1986-06-06 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Variable-pitch propeller |
US5028210A (en) * | 1990-01-05 | 1991-07-02 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Propeller unit with controlled cyclic and collective blade pitch |
US7048506B2 (en) * | 2003-11-18 | 2006-05-23 | The Boeing Company | Method and apparatus for magnetic actuation of variable pitch impeller blades |
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Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE68911225T2 (en) | 1988-07-07 | 1994-06-16 | Aerostar Marine Corp | Automatically adjustable propeller. |
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