KR20100132462A

KR20100132462A - Propeller

Info

Publication number: KR20100132462A
Application number: KR1020100054036A
Authority: KR
Inventors: 마르크 틸만스; 악셀 파울; 게오르그 크뤼거
Original assignee: 호발츠벨케 도이췌 벨프트 게엠베하
Priority date: 2009-06-09
Filing date: 2010-06-08
Publication date: 2010-12-17
Also published as: EP2261113A3; DE102009024845A1; PL2261113T3; KR101496869B1; EP2261113B1; ES2464346T3; EP2261113A2; KR20130081267A

Abstract

PURPOSE: A propeller is provided to ensure improved mechanical strength because the blade shoe is extended over two or more planes. CONSTITUTION: A propeller comprises a central support(1) and two or more propeller blades(5) which are fixed around the support. The transverse section of the propeller blades gets narrower as the radial interval from the support increases. Each blade is fixed to the support with a blade shoe(10) which surrounds the blade and is screwed to the support. One blade shoe is divided into two shoe parts.

Description

Propellers {PROPELLER}

본 발명은 프로펠러, 특히 보트 구동 장치용의 내장형 프로펠러와 관련이 있지만, 이와 같은 유형의 프로펠러에만 한정되지 않는다.The invention relates to propellers, in particular built-in propellers for boat drive, but is not limited to propellers of this type.

선박 구동 장치에서는 프로펠러를 통상적으로 청동으로 이루어진 캐스팅(casting)으로서 일체형으로 형성하는 방식이 오래전부터 선행 기술에 속한다. 이와 같은 프로펠러는 통상적으로 허브(hub)로 이루어지며, 상기 허브의 주변에 프로펠러 블레이드(propeller blade)가 연결된다. 제작은 대부분 모래 모울드 내에서 이루어지는 주조 방식에 의해서 그리고 수작업에 의한 또는 기계를 이용한 마무리 처리에 의해서 이루어진다. 모울드의 제조는 특히 블레이드 위를 덮어야 하기 때문에 복잡하다.In ship drive systems, the method of forming the propellers integrally as a cast made of bronze, usually belongs to the prior art for a long time. Such a propeller is usually made of a hub, and a propeller blade is connected to the periphery of the hub. Fabrication is mostly done by casting methods in sand molds and by hand or machine finishing. The production of molds is complicated, in particular because they must cover the blades.

프로펠러 작동시에는 물속에서 떠다니는 물체들에 의해 블레이드가 손상될 수 있다. 블레이드의 손상 정도가 큰 경우에는, 수리가 불가능한 경우가 많거나 또는 적어도 경제적으로 실시하기가 어렵기 때문에, 결국에는 전체 프로펠러를 교체해야만 하고, 이와 같은 교체 작업은 복잡하고도 많은 비용이 소요된다. 이와 같은 단점을 피하기 위해 소위 내장형 프로펠러가 공지되어 있으며, 이 내장형 프로펠러에서는 블레이드들이 지지체 상에, 통상적으로는 프로펠러 허브 상에 해체 가능하게 설치되어 있다. 이와 같은 내장형 프로펠러는 다양한 재료들로 프로펠러를 구성하는 것도 가능하게 하는데, 예를 들면 허브는 금속으로 이루어지고 블레이드는 복합 재료로 구성된다. 이와 같은 유형의 블레이드들은 특히 군용 잠수함에 적용하기에 바람직한데, 그 이유는 이 블레이드들이 금속 블레이드들보다 더 우수한 댐핑 특성 그리고 그와 더불어 더 적은 시그너쳐(signature)를 갖기 때문이다.During propeller operation, blades can be damaged by objects floating in water. In the case of large damage to the blades, repairs are often impossible or at least economically difficult, and eventually the entire propeller must be replaced, and such replacement work is complicated and expensive. In order to avoid this drawback, so-called built-in propellers are known, in which blades are removably mounted on a support, usually on a propeller hub. Such built-in propellers also make it possible to construct the propeller with a variety of materials, for example the hub is made of metal and the blade is made of composite material. Blades of this type are particularly desirable for military submarines because they have better damping properties and less signatures than metal blades.

하지만, 내장형 프로펠러의 단점은 이 프로펠러가 제조 기술적으로 단지 매우 복잡한 방식에 의해서만 제조될 수 있다는 것, 프로펠러 블레이드와 프로펠러 허브 사이의 결합부에 종종 문제가 발생한다는 것 그리고 또한 구조적인 제약을 야기한다는 것이다.However, the drawbacks of the built-in propellers are that they can only be manufactured in a very complex manner in manufacturing technology, often causing problems at the joint between the propeller blades and the propeller hub, and also causing structural constraints. .

DE 42 11 202 A1호에서는 프로펠러 허브의 외부 둘레에 도브테일 형태의 그루우브들을 제공하는 것이 선행 기술에 속하며, 이 그루우브들은 나선 형태로 회전축 둘레로 연장되고, 상기 그루우브들 안에는 상응하게 도브테일 형태의 푸트를 갖는 프로펠러 블레이드들이 형상 결합 방식으로 삽입되어 있다. 나선 형태로 허브 둘레로 연장되는 상기와 같은 도브테일 형태의 그루우브를 제조하는 것은 매우 복잡하고도 많은 비용이 소요된다. 그루우브의 구조, 피치 등에서 나타나는 약간의 편차는 개별 부품들을 소모시킨다.In DE 42 11 202 A1 the provision of dovetail shaped grooves around the outside of the propeller hub belongs to the prior art, which grooves extend around the axis of rotation in the form of a spiral and in the grooves correspondingly dovetail shaped Propeller blades with a foot are inserted in a shape mating manner. The manufacture of such dovetail shaped grooves that extend around the hub in the form of a spiral is very complex and expensive. Slight variations in groove structure, pitch, etc. consume individual components.

WO 87/04400 A1호에서는 허브뿐만 아니라 이 허브에 배치된 블레이드까지도 복합-재료로 일체로 구성된 프로펠러가 선행 기술에 속하지만, 이와 같은 프로펠러에서는 한 편으로는 모울드의 필요성 때문에 제조 과정이 복잡해진다는 단점이 있고, 다른 한 편으로는 블레이드가 손상된 경우에는 이 블레이드의 수리만이 가능하고 일반적으로는 블레이드의 교체가 전혀 불가능하다는 단점이 있다.In WO 87/04400 A1, propellers composed not only of the hub but also the blades arranged in the hub belong to the prior art, but in such a propeller, the production process is complicated by the necessity of the mold on the one hand. On the other hand, if the blade is damaged, on the other hand, only the repair of this blade is possible, and in general, it is impossible to replace the blade at all.

이와 같은 점에서는 WO 00/66429 A1호에 공지된 프로펠러가 더 바람직한데, 상기 프로펠러에서는 블레이드는 복합-재료로, 즉 복합물로 형성되었지만 블레이드 푸트는 플랜지 형태로 형성되었으며, 이 경우 플랜지 내에는 다수의 보어가 제공되어 있고, 나사들이 이 보어들을 관통하며, 상기 나사들에 의해 블레이드가 지지체에, 다시 말해 프로펠러의 허브에 고정되어 있다. 상기 간행물에 기재된 프로펠러의 경우에는 모든 블레이드가 동일하게 형성되었고 개별적으로 장착 또는 해체될 수 있음으로써, 블레이드들은 손상된 경우에 개별적으로도 교체될 수 있다. 하지만, 블레이드의 제조가 매우 복잡한데, 그 이유는 플랜지 형태의 푸트와 블레이드 사이의 영역에서 블레이드의 횡단면이 현저히 줄어들어 있기 때문이다. 이와 같은 횡단면 형상은 한 편으로는 다수의 처리 단계로 이루어지는 부품의 복잡한 구조를 필요로 하고, 다른 한 편으로는 인장력을 수용하는 재료들이 90˚만큼 접힐 수밖에 없는 상황을 야기하며, 이와 같은 상황은 파워 도입이 최상으로 이루어질 수 없고 그로 인해 재료의 고유한 강도가 이용될 수 없다는 이유 때문에 바람직하지 않다.In this respect, the propellers known from WO 00/66429 A1 are more preferred, in which the blades are formed of a composite-material, ie a composite, but the blade foot is formed in the form of a flange, in which case many A bore is provided, with screws passing through the bores, by means of which the blade is fixed to the support, ie to the hub of the propeller. In the case of the propeller described in the above publication, all blades are identically formed and can be individually mounted or dismantled so that the blades can be replaced individually if damaged. However, the manufacture of the blades is very complicated because the cross section of the blades is significantly reduced in the area between the flange-shaped foot and the blade. This cross-sectional shape requires a complex structure of parts, on the one hand, which consists of a number of processing steps, on the other hand, a situation in which the material that receives the tensile force can only be folded by 90 °. It is undesirable for the reason that power introduction cannot be made best and hence the inherent strength of the material cannot be used.

상기와 같은 내용을 배경으로 하는 본 발명의 과제는, 전술된 문제점들을 피하거나 적어도 줄일 수 있으며, 프로펠러 블레이드가 교체될 수 있고 특히 복합 재료로 제조된 블레이드들이 사용될 수 있는 프로펠러를 제조하는 것이다.Background of the Invention The object of the present invention in the context of the above is to produce a propeller in which the aforementioned problems can be avoided or at least reduced, in which the propeller blades can be replaced and in particular blades made of composite materials can be used.

상기 과제는 본 발명의 청구항 1에 기재된 특징들에 의해서 해결된다. 본 발명의 바람직한 실시 예들은 종속 청구항들, 아래의 설명부 그리고 도면에서 제시된다. 종속 청구항들 그리고 아래의 설명부에 기재된 특징들은 이 부분들에 예로 제시된 조합적인 형태로 사용될 수 있을 뿐만 아니라 - 이와 같은 방식이 바람직한 것으로 간주 된다면 - 그 자체로 사용되거나 또는 다른 조합 형태로도 사용될 수 있다.This problem is solved by the features described in claim 1 of the present invention. Preferred embodiments of the invention are set forth in the dependent claims, the description below and the drawings. The features recited in the dependent claims and the description below can be used not only in the form of the combinations given by way of example in these parts-if such a method is deemed desirable-but also in itself or in other combinations. have.

본 발명에 따른 프로펠러는 하나의 중앙 지지체 그리고 이 지지체 주변에 고정된 두 개 이상의 프로펠러 블레이드를 포함하며, 지지체에 가까운 푸트 영역에서의 상기 프로펠러 블레이드의 횡단면은 지지체로부터의 방사 방향 간격이 증가함에 따라 점차 좁아지도록 형성되어 있다. 이 경우 각각의 블레이드는 이 블레이드를 형상 결합 방식으로 둘러싸는 블레이드 슈(shoe)에 의해서 지지체에 고정되어 있다.The propeller according to the invention comprises one central support and at least two propeller blades fixed around the support, the cross section of the propeller blade in the foot region close to the support gradually increasing as the radial distance from the support increases. It is formed to become narrow. In this case, each blade is fixed to the support by a blade shoe that surrounds the blade in a shape engaging manner.

다시 말해, 본 발명에 따른 프로펠러로서는 내장형 프로펠러가 사용되는데, 이와 같은 내장형 프로펠러는 통상적으로 하나의 허브의 중앙 지지체로 이루어지고, 상기 허브는 공지된 방식으로 샤프트 상에 고정될 수 있다. 하지만, 지지체는 샤프트 자체에 의해서 또는 다른 적합한 방식으로도 형성될 수 있다. 본 발명에 따른 프로펠러의 기본 부품들, 즉 중앙 지지체, 블레이드 및 블레이드 슈는 기본적으로 임의의 적합한 재료들로 형성될 수 있다. 하지만, 특히 프로펠러 블레이드가 복합-재료, 다시 말해 예컨대 탄소 섬유 보강된 플라스틱과 같은 복합물로 구성된 경우에는 본 발명에 따른 실시 예가 특히 바람직하다.In other words, a built-in propeller is used as the propeller according to the present invention, such a built-in propeller typically consists of a central support of one hub, which hub can be fixed on the shaft in a known manner. However, the support may be formed by the shaft itself or in another suitable manner. The basic parts of the propeller according to the invention, namely the central support, the blade and the blade shoe, can basically be formed of any suitable materials. However, embodiments according to the invention are particularly preferred when the propeller blades are composed of a composite-material, ie a composite such as carbon fiber reinforced plastic.

본 발명에 따른 해결책의 기본 사상은, 하나의 중앙 지지체를 포함하고, 상기 지지체 주변에 블레이드가 배치되어 있으며, 블레이드들이 블레이드 슈에 의해 지지체에 해체 가능하게 고정되어 있음으로써, 상기 블레이드들이 개별적으로 교체될 수 있는 프로펠러를 제공하는 것이다. 이 경우에는 블레이드들이 푸트 영역에, 다시 말해 지지체에 가까운 영역에 형성되어 있음으로써, 블레이드들의 횡단면은 지지체의 종축 및 회전축을 기준으로 방사 방향 간격이 증가함에 따라 점차 좁아지도록, 다시 말해서 특히 통상적으로 푸트 영역을 지나면 완전한 블레이드 형태로 확장되는 프로펠러의 다른 형상과 상관없이 원뿔 형태로 형성되어 있다. 그에 상응하게 블레이드 슈는 반대로 형성되어 있고, 블레이드 푸트를 광범위하게 둘러싸며, 이로써 상기 블레이드 푸트를 형상 결합 방식으로 방사 방향으로 고정시키는데, 그 이유는 단부가 점차 좁아지면서 방사 방향 외부로 향하게 되는 블레이드 푸트의 원뿔 형태의 형상 때문에 상기 블레이드 푸트가 자신을 둘러싸는 슈를 관통할 수 없기 때문이다. 슈 자체는 적합한 방식으로 지지체에 고정되어 있다. 이와 같은 형상에 의해서는 블레이드로부터 지지체로 또는 그 반대로 거의 이상적인 파워 도입이 이루어지게 된다. 블레이드의 푸트 영역은 측면에서, 다시 말해 이 블레이드의 종축에 대하여 가로로 슈에 의해 지지가 되어 있다. 파워의 방향 변경은 블레이드의 종축 방향으로 특히 방사 방향 외부로 이루어지는데, 다시 말하자면 상기 방사 방향 외부에서 블레이드의 종축 방향으로 발생하는 파워는 블레이드 푸트의 원뿔 형태의 형상 때문에 그리고 그에 상응하게 반대로 형성된 블레이드 슈의 형상 때문에 횡력으로 변환되며, 이와 같은 횡력은 블레이드 푸트에서는 압력을 발생시키고, 슈 내부에서는 인장력을 발생시킨다. 따라서, 부품들이 상응하게 형성된 경우에는 - 종래 기술, 특히 WO 00/66429 A1호에 따른 프로펠러의 경우와 달리 - 매우 높은 파워가 흡수될 수 있고 또한 전달될 수도 있다.The basic idea of the solution according to the invention is that the blades are individually replaced by including a central support, the blades being arranged around the support and the blades being releasably fixed to the support by means of a blade shoe. It is to provide a propeller that can be. In this case, the blades are formed in the foot region, ie in the region close to the support, so that the cross section of the blades narrows gradually with increasing radial spacing about the longitudinal and rotational axes of the support, in other words in particular in the foot It is shaped like a cone, regardless of the other shape of the propeller, which extends into the shape of a complete blade over the area. Correspondingly, the blade shoe is formed oppositely, and broadly surrounds the blade foot, thereby holding the blade foot radially in a shape-mating manner, because the blade foot is directed radially outward as the end becomes narrower. This is because the blade foot cannot penetrate the shoe surrounding it because of its conical shape. The shoe itself is fixed to the support in a suitable manner. This shape results in an almost ideal power introduction from the blade to the support or vice versa. The foot area of the blade is supported by the shoe laterally, ie transversely with respect to the longitudinal axis of the blade. The direction change of the power occurs in the longitudinal direction of the blade, in particular radially outward, that is, the power generated in the longitudinal direction of the blade outside the radial direction is due to the conical shape of the blade foot and vice versa. Due to the shape of the lateral force is converted into a lateral force, such a lateral force generates a pressure in the blade foot, a tension force inside the shoe. Thus, in the case where the parts are formed correspondingly-in contrast to the prior art, in particular in the case of propellers according to WO 00/66429 A1-very high power can be absorbed and also transmitted.

본 발명의 한 바람직한 개선 예에 따르면, 본 발명에 따른 프로펠러의 블레이드 슈는 나사에 의해서 지지체에 고정되어 있다. 이와 같은 유형의 나사 결합은 표준화되어 있고, 또한 높은 파워의 전달을 가능하게 한다. 이와 같은 나사 결합을 고정 및 해체하기 위해서는 특수한 공구들이 전혀 필요치 않으며, 따라서 높은 경비가 요구되지 않는다.According to one preferred refinement of the invention, the blade shoe of the propeller according to the invention is fixed to the support by screws. This type of screw coupling is standardized and also allows for high power transfer. No special tools are required to secure and disengage such screw engagements and therefore high costs.

블레이드 슈가 일체형으로 형성되지 않고 오히려 원주 방향으로 분리된 형태로 형성되어 있다는 점이 구조적으로 특히 바람직한데, 그 이유는 이와 같은 경우에는 블레이드 슈가 블레이드의 형상과 상관없이 블레이드 푸트를 지나친 영역에 형성되어 있고, 블레이드를 제조한 후에도 장착될 수 있기 때문이다. 블레이드 형상에 도달하기 위하여, 프로펠러 블레이드는 통상적으로 지지체에 가까운 단부로부터 자유 단부까지 확장된다. 블레이드 슈가 분리된 형태로 형성되면, 슈의 양쪽 부분이 푸트에 안착하여 이 푸트와 일체로 고정됨으로써, 블레이드 슈는 프로펠러 블레이드의 완성 후에 설치될 수 있다. 블레이드 슈의 피치(pitch)가 대략 절반으로 제공된 경우뿐만 아니라, 블레이드의 양 평면이 대략 절반까지 그리고 단 하나의 좁은 면이 푸트부에 의해 감싸지는 경우도 특히 바람직하다.It is particularly preferable that the blade shoe is not formed integrally, but rather in a circumferentially separated form, in which case the blade shoe is formed in an area beyond the blade foot regardless of the shape of the blade, This is because the blade can be mounted even after manufacture. To reach the blade shape, the propeller blades typically extend from the end close to the support to the free end. When the blade shoe is formed in a separate form, both parts of the shoe rest on the foot and are integrally fixed with the foot, whereby the blade shoe can be installed after completion of the propeller blades. It is particularly preferred not only when the pitch of the blade shoe is provided in about half, but also when both planes of the blade are up to about half and only one narrow face is surrounded by the foot.

본 발명의 한 바람직한 개선 예에 따르면, 블레이드 슈는 블레이드 푸트를 광범위하게 둘러쌀 뿐만 아니라 더 나아가서는 바닥을 갖도록 형성되어 있으며, 상기 슈 바닥의 한 면은 지지체를 향하고 있고, 다른 한 면은 지지체 쪽을 향하는 블레이드 푸트의 정면을 향하고 있다. 이와 같은 실시 예에서는 블레이드 푸트가 블레이드 슈에 의해서 완전히 덮인다.According to one preferred refinement of the invention, the blade shoe is formed so as to not only surround the blade foot extensively but also have a bottom, one side of the shoe bottom facing the support and the other side towards the support. Facing the front of the blade foot. In such an embodiment, the blade foot is completely covered by the blade shoe.

본 발명에 따른 프로펠러의 부품들은 기본적으로 동일한 재료 또는 상이한 재료로 이루어질 수 있다. 하지만, 지지체가 금속, 예를 들어 청동으로 이루어지고 프로펠러 블레이드가 복합물, 특히 탄소 섬유 보강된 플라스틱으로 이루어지는 경우가 특히 바람직하다. 복합-재료로 이루어진 블레이드의 구조가 특히 바람직한데, 그 이유는 한 편으로는 상기 블레이드의 복잡한 3차원적인 형상은 상기와 같은 복합 재료로부터 비교적 우수하게 제조될 수 있기 때문이고, 다른 한 편으로는 이와 같은 제조 가능성으로 인해 프로펠러의 중량이 아주 현저하게 줄어들 수 있기 때문이며, 마지막으로는 복합-재료로 형성된 상기와 같은 블레이드들이 금속 블레이드보다 훨씬 더 우수한 댐핑 특성을 갖기 때문이다. 이와 같은 사실은 특히 프로펠러를 군사용 잠수함에 사용하는 경우에 장점이 되는데, 그 이유는 상기와 같은 특징으로 인해 보트의 시그너쳐가 유리한 영향을 받기 때문이다.The parts of the propeller according to the invention may consist essentially of the same material or of different materials. However, particular preference is given to the case where the support consists of a metal, for example bronze, and the propeller blades consist of composites, in particular carbon fiber reinforced plastics. Particularly preferred is the construction of a blade of composite material, on the one hand because the complex three-dimensional shape of the blade can be made relatively well from such a composite material, on the other hand This manufacturability allows the weight of the propeller to be significantly reduced, and finally, such blades formed of composite materials have much better damping properties than metal blades. This is particularly advantageous when using propellers in military submarines because the signature of the boat is advantageously affected by the above characteristics.

블레이드 슈는 기본적으로 각각 적합한 재료로 형성될 수 있다. 하지만, 본 발명은 바람직하게 블레이드 슈를 금속으로 형성하는 것을 제안하고 있는데, 그 이유는 이와 같은 형성으로 인해 블레이드로부터 슈로 그리고 슈로부터 지지체로 전달되는 파워 전달 과정이 거의 이상적인 방식으로 이루어질 수 있기 때문이며, 이 경우에는 특별하게 높은 제조 경비가 요구되지 않는다. 슈 영역에서의 복잡한 성형은 프로펠러가 적합하게 설계된 경우에는 단지 블레이드 푸트가 결합되는 영역에서만 필요하다. 그밖에 블레이드 푸트는 제조 기술적으로 유리하게 처리될 수 있는 간단한 구조적 형상들을 가질 수 있다. 이 경우 슈를 수용하는 영역에서, 다시 말해 블레이드 푸트가 결합되는 바로 그곳에서 발생할 수 있는 허용 오차들은 적합한 제조 방법에 의해서 적어도 부분적으로 보상될 수 있는데, 예를 들면 남아 있는 공간을 접착 수지로 캐스팅함으로써 보상될 수 있다.The blade shoes can basically be each formed of a suitable material. However, the present invention preferably proposes to form the blade shoe with a metal, because this formation allows the power transfer process from the blade to the shoe and from the shoe to the support in an almost ideal manner. In this case no special manufacturing costs are required. Complex shaping in the shoe area is only necessary in the area where the blade foot is engaged if the propeller is suitably designed. In addition, the blade foot may have simple structural shapes that can be advantageously processed in manufacturing technology. In this case the tolerances that may occur in the area accommodating the shoe, ie just where the blade foot is engaged, can be compensated at least in part by a suitable manufacturing method, for example by casting the remaining space with an adhesive resin. Can be compensated.

본 발명의 한 바람직한 개선 예에 따르면, 프로펠러 블레이드는 적어도 푸트 영역에 금속 코어를 구비하고 있다. 상기 코어는 바람직하게 지지체로부터의 방사 방향 간격이 증가함에 따라 점차 좁아지도록 형성된 횡단면을 갖는다. 이와 같은 금속 코어는 블레이드 푸트와 블레이드 슈 사이에서 파워 도입을 지원하고, 주변 복합-층들의 이탈 현상을 방지한다.According to one preferred refinement of the invention, the propeller blades have a metal core in at least the foot region. The core preferably has a cross section which is formed to narrow gradually with increasing radial distance from the support. This metal core supports the introduction of power between the blade foot and the blade shoe and prevents the escape of surrounding composite-layers.

코어를 블레이드 안에 확실하게 고정할 수 있기 위하여, 본 발명의 한 개선 예에 따라 코어 안에는 적어도 하나의 리세스, 하지만 바람직하게는 하나 또는 다수의 개구가 제공되며, 이 개구들은 주변 복합물 또는 충전물의 플라스틱에 의해서 관통되어 있다. 이와 같은 방식에 의해서는 금속 코어와 복합물 또는 이 영역을 채우는 플라스틱 사이에 형상 결합 방식의 결합이 성취되며, 이와 같은 결합은 코어를 블레이드 안에 해체 불가능하게 통합시킨다. 기본적으로 본 발명에 따라 형상 결합 방식으로 이루어지는 블레이드 푸트와 블레이드 슈 사이의 결합을 더욱 개선하고 결합 내부에서 하중 피크를 피하기 위해서는, 본 발명의 한 개선 예에 따라 제조 허용 오차에 의해서 또는 임의의 다른 방법에 의해서 형성될 수 있는 블레이드 슈와 블레이드 푸트 사이의 공간 - 다시 말해, 블레이드 푸트가 블레이드 슈의 수용부 안에 배치되어 있는 곳 - 을 플라스틱으로 채우는 것이 바람직하다. 이 경우 상기 공간은 바람직하게 부품들을 추가로 서로 재료 결합 방식으로 결합시키는 접착 수지로 채워진다.In order to be able to reliably fix the core in the blade, according to one development of the invention there is provided at least one recess, but preferably one or a plurality of openings in the core, which openings are made of a plastic of the surrounding composite or filler. Penetrated by In this way, a form of joining is achieved between the metal core and the composite or the plastic filling the area, which joining the core unremovably into the blade. In order to further improve the engagement between the blade foot and the blade shoe which are basically shaped in accordance with the invention and to avoid load peaks inside the engagement, by means of manufacturing tolerances or any other method according to one refinement of the invention It is desirable to fill the space between the blade shoe and the blade foot that can be formed by the plastic foot, ie where the blade foot is disposed in the receiving portion of the blade shoe. In this case the space is preferably filled with an adhesive resin which further joins the parts together in a material bonding manner.

본 발명에 따른 프로펠러의 지지체는 바람직하게 이전과 마찬가지로 통상적으로 원형의 외부 윤곽을 갖지 않고, 오히려 본 발명의 한 개선 예에 따라 다각형의 횡단면, 바람직하게는 규칙적으로 다각형의 횡단면을 갖는다. 이와 같은 다각형의 외부 윤곽, 특히 블레이드 슈 영역은 제조 기술적으로 간단하게 제조될 수 있으며, 이때 방사 방향 내부로 향하는 상기 블레이드 슈의 면에는 단지 하나 또는 다수의 평탄한 면이 제공되어 있다.The support of the propeller according to the invention preferably does not normally have a circular outer contour as before, but rather has a cross section of the polygon, preferably a regular cross section, according to one refinement of the invention. Such polygonal outer contours, in particular blade shoe regions, can be manufactured simply in a manufacturing technique, where only one or a plurality of flat surfaces are provided on the surface of the blade shoe which faces radially inwardly.

지지체가 다름 아닌 프리즘 형태의 외부 윤곽을 갖는 경우가 특히 바람직한데, 그 이유는 이와 같은 형상이 지지체의 제조 과정뿐만 아니라 슈의 제조 과정까지도 간단하게 하기 때문이다. 이 경우에는 블레이드 슈가 다각형 횡단면의 단 하나의 면에 걸쳐서가 아니라 오히려 두 개 이상 또는 바람직하게는 심지어 세 개의 면에 걸쳐서 연장되는 것이 구조적으로 특히 바람직한데, 그 이유는 이와 같은 연장 방식에 의해 형성체의 기계적인 강도가 개선될 수 있기 때문이다.It is particularly preferable when the support has a prism-shaped outer contour, because this shape simplifies not only the manufacturing process of the support but also the manufacturing process of the shoe. In this case, it is particularly structurally preferable that the blade shoe extends not only over one side of the polygonal cross section, but rather over two or more preferably, even three sides, for this reason the form Because the mechanical strength of can be improved.

본 발명에 따른 블레이드 슈는, 이 블레이드 슈가 지지체의 둘레 면을 완전히 덮도록 그리고 바람직하게는 원통형의, 원뿔대 형상의 또는 다른 바람직한 기본 윤곽을 형성하도록 형성 및 배치되어 있다. 본 발명에 따른 의미에서의 기본 윤곽은 블레이드 푸트의 영역에서 블레이드를 칼라(collar) 형태로 감싸는 블레이드 슈의 부분 및 블레이드가 생략된 경우에 나타나는 윤곽이다.The blade shoe according to the invention is formed and arranged such that the blade shoe completely covers the circumferential face of the support and preferably forms a cylindrical, truncated or other preferred basic contour. The basic contour in the sense according to the invention is the contour that appears when the blade and the portion of the blade shoe that surrounds the blade in the form of a collar in the area of the blade foot are omitted.

블레이드 슈에 의해서 원통형의 또는 원뿔대 형상의 기본 윤곽을 형성하는 경우의 장점은, 지지체의 다각형의 횡단면 형상이 외부로 드러나지 않아서 통상적인 허브의 작용이 유동 기술적으로 그리고 시그너쳐 기술적으로 성취된다는 것이다.The advantage of forming a cylindrical or truncated basic contour by the blade shoe is that the polygonal cross-sectional shape of the support is not revealed to the outside so that the action of a conventional hub is achieved in flow and signature technology.

블레이드 슈를 지지체의 축 방향으로 정렬하기 위하여, 본 발명에 따라 지지체의 한 면에, 바람직하게는 양면에 정면 스토퍼가 제공될 수 있다. 이와 같은 정면 스토퍼는 링 모양의 디스크에 의해서 형성될 수 있으며, 상기 링 모양의 디스크는 지지체에 연결되거나 또는 지지체와 함께 샤프트 상에 나사에 의해서 단단히 조여진다.In order to align the blade shoe in the axial direction of the support, a front stopper may be provided according to the invention on one side, preferably on both sides of the support. Such a front stopper may be formed by a ring-shaped disk, which is connected to the support or is tightened by screws on the shaft together with the support.

본 발명에 따른 프로펠러는 다른 무엇보다도 선박 구동 장치에, 특히 바람직하게는 잠수함 구동 장치에 적용될 수 있지만, 구조적인 형상은 이와 같은 적용 예에만 한정되지 않는다. 구조적으로 적합하게 형성된 프로펠러는 예를 들어 풍력 장치의 윈드 휠(wind wheel)로서 또는 팬 휠(fan wheel)로서도 사용될 수 있다.The propeller according to the invention can be applied, among other things, to marine drive devices, particularly preferably to submarine drive devices, but the structural shape is not limited to this application example. Structurally suitably formed propellers can also be used, for example, as wind wheels or fan wheels of wind turbines.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예들을 참조하여 아래에서 상세하게 설명된다.The invention is described in detail below with reference to the embodiments shown in the drawings.

도 1은 본 발명에 따른 프로펠러를 매우 간략하게 도시한 사시도이며,
도 2는 블레이드가 일체로 고정되어 있는 지지체 그리고 블레이드 슈의 사시도이고,
도 3은 블레이드 슈의 평면도이며,
도 4는 지지체의, 블레이드 슈의 그리고 이 블레이드 슈에 의해서 고정 영역에 고정된 블레이드의 한 부분을 절단하여 도시한 단면도이다.1 is a perspective view showing a very brief propeller according to the present invention,
2 is a perspective view of the support and the blade shoe to which the blade is integrally fixed,
3 is a plan view of the blade shoe,
4 is a cross-sectional view of a portion of the blade shoe of the support and of the blade fixed by the blade shoe to the fixed area.

도면들을 참조하여 도시된 프로펠러는 허브로서 형성된 지지체(1)를 포함한다. 금속으로 이루어진 지지체(1)는 선박용 프로펠러에서 통상적인 것과 같은 중앙 보어(2)를 갖는다. 하지만, 지지체(1)의 외부 윤곽은 원형이 아니며, 오히려 각진(angular) 형상이다. 도면에 도시된 지지체(1)가 7각형의 횡단면을 가짐으로써, 결국 지지체(1)의 회전축(4)에 대하여 평행하게 배치된 일곱 개의 평면이 나타나게 된다.The propeller shown with reference to the drawings comprises a support 1 formed as a hub. The support 1 made of metal has a central bore 2 as is customary in marine propellers. However, the outer contour of the support 1 is not circular but rather angular in shape. The support 1 shown in the figure has a hexagonal cross section, resulting in seven planes arranged parallel to the axis of rotation 4 of the support 1.

지지체(1) 둘레에는 총 일곱 개의 프로펠러 블레이드(5)가 균일하게 분배 배치되어 있다. 블레이드(5)는 단지 지지체에 가까운 영역에만 도시되어 있으며, 상기 블레이드는 회전축(4)에 대하여 비스듬하게 배치되어 있고, 각각 두 개의 평면(6 및 7) 그리고 두 개의 좁은 면 또는 에지(8 및 9)를 갖는다. 프로펠러 블레이드(5)는 블레이드 슈(10) 위에 고정되어 있으며, 이 블레이드 슈는 블레이드 푸트(11)의 영역에서 상기 프로펠러 블레이드(5)를 형상 결합 방식으로 그리고 완전히 둘러싼다. 블레이드 슈(10)는 다수의 보어(12)를 가지며, 상기 보어들은 지지체(1)의 평면(3)에 있는 상응하는 나선형 보어들과 동일 평면에 놓여 있고, 헤드 스크루(13)에 의해서 관통되며, 상기 헤드 스크루는 블레이드 슈(10)를 지지(1)에 해체 가능하게 고정시킨다.A total of seven propeller blades 5 are evenly distributed around the support 1. The blades 5 are shown only in the region close to the support, which blades are arranged obliquely with respect to the axis of rotation 4, two planes 6 and 7 and two narrow faces or edges 8 and 9, respectively. Has The propeller blade 5 is fixed above the blade shoe 10, which blade shape and completely surrounds the propeller blade 5 in the region of the blade foot 11. The blade shoe 10 has a plurality of bores 12, which are coplanar with the corresponding helical bores in the plane 3 of the support 1, which are penetrated by the head screw 13. The head screw securely fixes the blade shoe 10 to the support 1.

지지체(1) 및 블레이드 슈(10)는 금속으로 형성된 반면, 블레이드(5)는 복합 재료로 구성되는데, 본 경우에는 탄소 섬유 보강된 플라스틱으로 구성되어 있다.The support 1 and the blade shoe 10 are made of metal, while the blade 5 is made of composite material, in this case made of carbon fiber reinforced plastic.

각각의 프로펠러 블레이드(5)의 블레이드 푸트(11)는 지지체에 가까운 자신의 단부로부터 방사 방향 외부로 가면서 점차 축소되는 횡단면을 갖는 반면, 블레이드 푸트(11)를 자신의 수용부 영역 안에 수용하는 블레이드 슈(10)는 블레이드 푸트와 반비례하는데, 다시 말하자면 수용부는 지지체(1) 쪽으로 가면서 점차 확대되는 횡단면을 갖는다. 어떤 경우에도 블레이드 푸트(11) 및 블레이드 슈(10)는 - 도 4에서 가장 확실하게 볼 수 있는 바와 같이 - 블레이드 슈(10)가 블레이드 푸트(11)를 형상 결합 방식으로 둘러싸서 고정시키도록 형성되어 있다. 이 경우 블레이드 슈(10)는 블레이드 푸트(11)를 광범위하게 둘러쌀 뿐만 아니라 지지체 측 단부에서도 둘러싸고 있는데, 다시 말하자면 블레이드 푸트(11)는 지지체(1)에 직접 접촉되지 않고, 오히려 오로지 블레이드 슈(10)를 통해서만 지지체에 연결되어 있다.The blade foot 11 of each propeller blade 5 has a cross-section that gradually shrinks radially outward from its end close to the support, while the blade shoe that receives the blade foot 11 in its receptacle area. 10 is inversely proportional to the blade foot, that is to say that the receptacle has a cross-section that gradually expands toward the support 1. In any case, the blade foot 11 and the blade shoe 10 are formed such that the blade shoe 10 surrounds and secures the blade foot 11 in a shape-joining manner, as can be seen most clearly in FIG. 4. It is. In this case, the blade shoe 10 not only surrounds the blade foot 11 extensively but also at the end of the support side, that is, the blade foot 11 is not directly in contact with the support 1, but rather only the blade shoe ( 10) is only connected to the support.

블레이드(5) 안에 있는 푸트 영역(11) 내에서는 금속 코어(14)가 상기 푸트 영역 너머까지 미치도록 배치되어 있으며, 상기 금속 코어의 횡단면이 지지체에 가까운 단부로부터 방사 방향 외부로 가면서 점차 축소됨으로써, 블레이드 푸트(11)와 블레이드 슈(10) 사이의 연결부에서는 일종의 쐐기(wedge)가 나타나게 되고, 상기 쐐기는 연결부의 하중이 증가함에 따라 충분한 내부 저항이 형성되도록 해주며, 그 결과 블레이드의 복합물로부터 제공되는 파워는 슈(10) 내부로 확실하게 전달될 수 있다. 금속 코어(14)는 도 4에서 볼 수 있는 세로 개구(20)를 가지며, 이 세로 개구가 주변 플라스틱(15)에 의해 관통됨으로써 코어(14)는 상기 세로 개구에 의해 블레이드 푸트(11) 내부에 형상 결합 방식으로 고정된다.In the foot region 11 in the blade 5, the metal core 14 is arranged so as to extend beyond the foot region, and the cross section of the metal core gradually contracts radially outward from an end close to the support, At the connection between the blade foot 11 and the blade shoe 10, a kind of wedge appears, and the wedge allows sufficient internal resistance to be formed as the load of the connection increases, resulting from the composite of the blade. The power to be delivered can be reliably transferred into the shoe 10. The metal core 14 has a longitudinal opening 20 as seen in FIG. 4, which is penetrated by the surrounding plastic 15 so that the core 14 is introduced into the blade foot 11 by the longitudinal opening. It is fixed by the shape coupling method.

블레이드 슈(10)는 도 1에서도 알 수 있는 바와 같이 지지체(1)의 다수의 면(3)을 덮도록 형성되었다. 상기 블레이드 슈는 내측에 세 개의 평면을 가지며, 이 세 개의 평면이 지지체(1)의 총 세 개의 평면(3)에 걸쳐 있고, 상기 평면들의 외측이 부분 원뿔 형태로 형성됨으로써, 결국 모든 슈가 장착된 경우에 대체로 원뿔대 모양의 외부면은 통상적인 허브의 형태로 형성된다.The blade shoe 10 is formed so as to cover the plurality of faces 3 of the support 1 as can be seen in FIG. 1. The blade shoe has three planes on the inside, and these three planes span a total of three planes 3 of the support 1, and the outside of the planes is formed in the form of a partial cone, so that all the shoes are mounted. In the case the generally truncated outer surface is formed in the form of a conventional hub.

통상적으로는 프로펠러 블레이드(5)의 횡단면이 블레이드의 푸트 영역(11)으로부터 방사 방향 외부로 가면서 상당히 확장되기 때문에, 심지어 블레이드 슈(10)가 지지체(1) 쪽을 향하고 있는 블레이드 푸트(11)의 정면과 아래쪽에서 접촉하지 않는 경우에도, 블레이드 슈(10)는 블레이드(5)가 완성된 후에 장착될 수 있도록 분리된 형태로 형성되어 있다. 이 경우 분리 과정은 도 2 및 도 3을 참조해서 볼 때에 분명하게 드러나는 바와 같이, 각각의 부분 슈(16, 17)가 두 개의 평면(6, 7)을 절반까지 그리고 하나의 좁은 면 또는 에지(8 또는 9)를 감싸도록 이루어진다. 이 경우에는 피치가 대략 절반이기 때문에, 결과적으로 각각의 부분 슈(16, 17)는 블레이드 푸트(11)를 대략 180˚만큼 둘러싸게 된다.Since the cross section of the propeller blade 5 typically extends considerably outwardly from the foot area 11 of the blade, even when the blade shoe 10 is directed towards the support 1, Even when not in contact with the front and the bottom, the blade shoe 10 is formed in a separate form so that it can be mounted after the blade 5 is completed. In this case the separation process is evident with reference to FIGS. 2 and 3, with each partial shoe 16, 17 cutting two planes 6, 7 up to half and one narrow face or edge ( 8 or 9). In this case, since the pitch is approximately half, each partial shoe 16, 17 consequently surrounds the blade foot 11 by approximately 180 degrees.

전술된 프로펠러의 제조는, 지지체(1)가 블레이드 슈(10)와 마찬가지로 캐스팅 부분 또는 전체 재료로부터 절단 방식에 의해서 제조되도록 이루어진다. 다시 말해, 도 1을 참조하여 도시된 프로펠러를 위해서는 총 일곱 개의 동일한 부분 슈(16) 및 일곱 개의 동일한 부분 슈(17)가 제조될 수 있다. 프로펠러 블레이드(5)는 예를 들어 각각의 블레이드가 두 개의 블레이드 절반으로 형성되도록 제조되며, 상기 두 개의 블레이드 절반은 각각 충분히 두꺼운 CFK-층을 외측에 갖는 상응하는 모울드 내에서 제조된다. 상기 층들은 추후에 금속 코어(14)를 통합함으로써 그리고 남아 있는 공간을 플라스틱(15)으로 채움으로써 서로 하나의 블레이드(5)로 결합된다. 이와 같은 방식으로 형성된 블레이드는 단지 상응하는 장치 내에서만 부분 슈(16 및 17)에 의해서 감싸진다. 그 다음에 슈(10)의 바닥(19)에 있는 홀(18)을 통해 접착 수지가 삽입되며, 상기 접착 수지는 블레이드 푸트(11) 안에 있는 수용부와 블레이드 푸트(11) 사이에 형성될 수 있는 공간을 완전히 채우고, 블레이드 푸트(11)와 블레이드 슈(10) 간에 형성되는 형상 결합 방식의 결합 이외에 추가로 재료 결합 방식의 결합도 만들어주며, 이와 같은 재료 결합 방식의 결합은 블레이드 푸트(11)와 블레이드 슈(10)를 단단히 그리고 확실하게 서로 결합시킨다. 접착 수지의 경화 후에는 블레이드(5)가 헤드 스크루(13)에 의해서 지지체(1)에 고정되며, 이 경우 축 방향(4)으로의 정렬을 위해 지지체(1)의 전면 및 후면에는 링 형태의 상응하는 스토퍼가 제공될 수 있고, 상기 스토퍼는 블레이드 슈(10)가 축 방향으로 동일하게 정렬되도록 보증해준다. 모든 프로펠러 블레이드(5)의 블레이드 슈(10)가 지지체(1)와 나사 결합되면, 도 1에 도시된 바와 같은 폐쇄된 원뿔대 모양의 프로펠러 기본 몸체가 나타나게 된다.The production of the propellers described above is such that the support 1 is produced by means of cutting from the casting part or from the entire material, like the blade shoe 10. In other words, a total of seven identical partial shoes 16 and seven identical partial shoes 17 can be manufactured for the propeller shown with reference to FIG. 1. The propeller blades 5 are made, for example, so that each blade is formed of two blade halves, each of which is made in a corresponding mold having a sufficiently thick CFK-layer on the outside. The layers are subsequently joined together into one blade 5 by integrating the metal core 14 and by filling the remaining space with plastic 15. The blade formed in this way is wrapped by the partial shoes 16 and 17 only within the corresponding device. An adhesive resin is then inserted through the hole 18 in the bottom 19 of the shoe 10, which adhesive resin can be formed between the receptacle in the blade foot 11 and the blade foot 11. It fills the space completely, and in addition to the combination of the shape coupling method formed between the blade foot 11 and the blade shoe 10, it also makes a combination of the material coupling method, this combination of the material coupling method is the blade foot 11 And blade shoe 10 are firmly and securely coupled to each other. After curing of the adhesive resin, the blades 5 are fixed to the support 1 by the head screws 13, in which case the front and back of the support 1 have a ring shape for alignment in the axial direction 4. Corresponding stoppers can be provided, which ensure that the blade shoes 10 are equally aligned in the axial direction. When the blade shoes 10 of all the propeller blades 5 are screwed with the support 1, a closed truncated propeller base body as shown in FIG. 1 appears.

블레이드 슈(10)가 실시 예에 도시된 바와 같이 두 개의 부분(16 및 17)으로 이루어지는 경우, 블레이드 푸트(11)를 위한 수용부는 한 편으로는 기본 재료 안에 형성되는 리세스로 형성되고, 다른 한 편으로는 칼라 모양의 형성체로 형성된다. 기본 재료가 상응하게 더 강하게 선택되는 경우에는, 상황에 따라 상기 칼라 모양의 형성체가 생략될 수 있음은 자명하다. 이 경우에는 한 편으로 유동 기술적인 요구 사항들과 다른 한 편으로 강도와 관련된 요구 사항들 간에 절충이 이루어질 수 있다.If the blade shoe 10 consists of two parts 16 and 17 as shown in the embodiment, the receptacle for the blade foot 11 is formed on one side by a recess formed in the base material, the other On the one hand, it is formed into a collar-shaped formation. If the base material is selected correspondingly stronger, it is obvious that the collar-shaped formation may be omitted depending on the situation. In this case, a compromise can be made between flow technical requirements on the one hand and strength-related requirements on the other.

슈를 구비한 프로펠러 블레이드를 제조하는 전술된 방식이 단지 예에 불과하다는 것은 자명한데, 그 이유는 실제로 블레이드를 형성하기 위한 그리고 블레이드 푸트(11)와 블레이드 슈(10) 간에 이루어지는 적합하고 긴밀한 결합을 만들기 위한 다른 제조 단계들도 사용될 수 있기 때문이다.It will be apparent that the above-described manner of producing propeller blades with shoes is merely an example, in practice because of the proper and tight coupling between the blade foot 11 and the blade shoe 10 for forming the blades. Other manufacturing steps for making can also be used.

1: 지지체 2: 보어
3: 평면 4: 회전축/종축
5: 프로펠러 블레이드 6: 블레이드의 평면
7: 블레이드의 평면 8: 블레이드 또는 에지의 좁은 면
9: 블레이드 또는 에지의 좁은 면 10: 블레이드 슈
11: 블레이드 푸트 12: 블레이드 슈 안에 있는 보어
13: 헤드 스크루
14: 프로펠러 블레이드 안에 있는 금속 코어
15: 프로펠러 블레이드 안에 있는 플라스틱 충진부
16: 부분 슈 17: 부분 슈
18: 블레이드 슈 바닥 안에 있는 홀
19: 블레이드 슈의 바닥
20: 금속 코어 안에 있는 개구1: support 2: bore
3: plane 4: axis of rotation / subordinate axis
5: propeller blade 6: plane of blade
7: plane of blade 8: narrow face of blade or edge
9: narrow side of a blade or edge 10: blade shoe
11: blade foot 12: bore in blade shoe
13: head screw
14: Metal core inside the propeller blade
15: Plastic filling in the propeller blade
16: partial shoe 17: partial shoe
18: Hole in the bottom of the blade shoe
19: Bottom of the blade shoe
20: opening in metal core

Claims

A propeller having a central support 1 and at least two propeller blades 5 fixed around the support,
The cross section of the propeller blade in the foot region 11 close to the support 1 is formed such that it gradually becomes narrower as the radial distance from the support 1 increases, and each blade 5 has this blade 5. The propeller which is fixed to the support body 1 by the blade shoe 10 which encloses) by a shape coupling method.

The method of claim 1,
The blade shoe (10) is propeller fixed to the support (1) by a screw (13).

The method according to claim 1 or 2,
One blade shoe (10) in a separate form, preferably formed in two shoe portions (16, 17) that enclose one blade foot (11) by approximately half.

The method according to any one of claims 1 to 3,
The shoe parts (16, 17) respectively surround the blades (5) in both planes (6, 7) but only in one narrow face (8 or 9).

The method according to any one of claims 1 to 4,
One blade shoe (10) surrounds one blade foot (11) towards the support (5) and also from the front with the bottom (19).

6. The method according to any one of claims 1 to 5,
The support (1) is made of metal, and the propeller blades (5) are composed of a composite, in particular carbon fiber reinforced plastic.

The method according to any one of claims 1 to 6,
The blade shoe 10 is formed of a metal, propeller.

The method according to any one of claims 1 to 7,
The propeller blade 5 preferably comprises a metal core 14 at least in the foot region 11, the cross section of the metal core being formed to narrow gradually as the radial distance from the support 1 increases. prop.

The method according to any one of claims 1 to 8,
The core (14) has at least one recess, preferably an opening (20), which opening is penetrated by the plastic (15) of the surrounding material.

The method according to any one of claims 1 to 9,
The space between the blade shoe 10 and the blade foot 11 is filled with plastic, in particular an adhesive resin.

The method according to any one of claims 1 to 10,
The blade foot 11 and the blade shoe 10 are glued to each other.

The method according to any one of claims 1 to 11,
The support (1) preferably has a regular polygonal cross section.

The method according to any one of claims 1 to 12,
The support (1) is nothing more than a propeller shaped outer contour.

The method according to any one of claims 1 to 13,
The blade shoe (10) is formed and arranged such that the blade shoe completely covers the circumferential face of the support (1) and preferably forms a basic contour of cylindrical or truncated cone shape.

The method according to any one of claims 1 to 14,
One blade shoe (10) spans two or more neighboring faces of the polygonal cross section.

The method according to any one of claims 1 to 15,
The blade shoe (10) is propeller adjacent to the front stopper on at least one side in the axial direction (4) of the support (1).

The method according to any one of claims 1 to 16,
The support (1) is formed as a hub, propeller.

A ship, in particular a submarine, having a propeller according to any of the preceding claims.