NL8202290A

NL8202290A - Ship's propeller with nozzle - has blades rotatable about axis-radial axes and tips spherical-surfaced, centred on axes intersection point

Info

Publication number: NL8202290A
Application number: NL8202290A
Authority: NL
Original assignee: Escher Wyss Gmbh
Priority date: 1982-06-07
Filing date: 1982-06-07
Publication date: 1984-01-02

Abstract

The ship's propeller inside a nozzle has blades rotatable about axes intersecting at a point on the propeller axis. The blade (7) are bounded by surfaces (12) following the periphery of a circle whose centre is the blade rotation axes' intersection point (0), and the nozzle (2) inside surface embodies a spherical zone (Z) centred on that same point. The sphere's radius (R1) exceeds the circle's (R2) by the width of a predetermined gap (D). Pref. the blade tip surfaces also form part of a sphere, with the same centre and the zone extends further downstream of the rotation-axis plane (p) than upstream.

Description

- 1 - . * * N.0. 31159- 1 -. * * N.0. 31159

Scheepsschroef met straalbuis.Ship's propeller with nozzle.

De uitvinding heeft betrekking op een scheepsschroef met straalbuis, waarvan de schoepen zwenkbaar zijn om draaiassen, die elkaar.snijden in een snijpunt, dat op de schroefas ligt.The invention relates to a ship's propeller with a nozzle, the blades of which are pivotable about rotary axes, which intersect at an intersection, which lies on the propeller shaft.

Bij de bekende scheepsschroeven van deze soort, is het 5 aanhouden van een minimale spleet tussen de buitenkanten van de schoepen en het binnenvlak van de straalbuis slechts mogelijk bij één enkele stand van de schoepen en wel in de buurt van een invalshoek nul, waargeen aandrijfkracht bestaat. Bij de werkstand met grote invalshoek, waarbij een goed 10 rendement moet worden nagestreefd, zijn daarentegen wigvormige, zich verwijdende spleten aanwezig tussen de einden van de schoepen en het binnenvlak van de straalbuis, welke het rendement van de eenheid bestaande uit schroef en. straalbuis verslechteren. Bovendien bestaat het gevaar, dat in de wig-15 vormige spleet tussen het einde van een schoep en het binnenvlak van de straalbuis vreemde lichamen kunnen binnendringen, die de schoepen van de schroef kunnen beschadigen.With the known propellers of this type, it is only possible to maintain a minimum gap between the outer sides of the blades and the inner surface of the nozzle at a single position of the blades, in the vicinity of an angle of incidence zero, where no driving force exists. . In the high-angle operating position, in which good efficiency is to be sought, on the other hand, wedge-shaped, widening slits are present between the ends of the blades and the inner surface of the nozzle, which are the efficiency of the unit consisting of screw and screw. nozzle deteriorate. In addition, there is a risk that foreign bodies, which can damage the blades of the screw, can penetrate into the wedge-shaped gap between the end of a blade and the inner surface of the nozzle.

De uitvinding heeft tot doel een scheepsschroef met straalbuis te verschaffen, waarmee enerzijds een optimaal 20 rendement bereikt kan worden en anderzijds het gevaar van beschadiging van de schoepen van de schroef door tussen schoepeinde en straalbuis binnendringende vre¾de lichamen, zoals bijvoorbeeld stukken ijs bij ijsschoepen, verminderd wordt.The object of the invention is to provide a ship's propeller with a jet tube, with which, on the one hand, an optimum efficiency can be achieved and, on the other hand, the risk of damage to the blades of the propeller by means of foreign bodies penetrating between the blade end and the jet tube, such as pieces of ice in ice blades is becoming.

25 De scheepsschroef met straalbuis volgens de uitvinding, waardoor dit doel wordt bereikt, is gekenmerkt, doordat de buitenkanten van de schoepen begrensd zijn door cirkelvormig gewelfde buitenvlakken, waarvan het middelpunt ligt in het fpx rt en doordat het binnenvlak van de 30 straalbuis voorzien is van een zone van een kogelvlak, waarvan het middelpunt eveneens ligt in het snijpunt van de draaiassen en waarvan de straal met een bepaalde spleet groter is dan de straal van het eindvlak.The propeller ship propeller according to the invention, whereby this object is achieved, is characterized in that the outer sides of the blades are delimited by circularly curved outer surfaces, the center of which lies in the fpx rt and in that the inner surface of the nozzle is provided with a zone of a ball face, the center of which is also located at the intersection of the rotary axes and the radius of which with a given gap is greater than the radius of the end face.

Door deze maatregel wordt bereikt, dat bij alle hoek-35 standen van de schoepen van de schroef de spleet tussen de buitenkanten van de schoepen en het binnenvlak van de straalbuis evengroot blijft en daardoor in alle standen minimaal 8202290 - 2 - kan zijn. Daardoor kan ook in alle standen van de schoepen een optimaal rendement verkregen worden. Bovendien wordt wegens de minimale grootte van de spleet praktisch het gevaar uitgesloten, dat vreemde lichamen tussen de buitenkanten van te 5 de schoepen en het binnenvlak van de straalbuis recht kunnen komen.By this measure it is achieved that at all angular positions of the blades of the screw, the gap between the outer sides of the blades and the inner surface of the nozzle remains the same and can therefore be at least 8202290-2 in all positions. As a result, an optimum efficiency can also be obtained in all positions of the blades. Moreover, due to the minimal size of the gap, the danger is practically eliminated that foreign bodies can get straight between the outer sides of the blades and the inner surface of the nozzle.

Bij voorkuer kunnen de cirkelvormig gewelfde buitenvlakken van de schoepen delen zijn van een kogelvlak, waarvan het middelpunt ligt in het snijpunt van de draaiassen.Preferably, the circularly curved outer surfaces of the blades may be parts of a ball face centered at the intersection of the rotary axes.

10 Door deze maatregel wordt een optimale aanpassing van de buitenvlakken van de schoepen aan het kogelvlak van de straalbuis verkregen. Het is echter duidelijk, dat het cirkelvormig gewelfde buitenvlak ook bijvoorbeeld slechts een smalle kant of bijvoorbeeld een deel van een cilindrisch 15 vlak kan zijn.By this measure an optimum adaptation of the outer surfaces of the blades to the ball surface of the nozzle is obtained. It is clear, however, that the circularly curved outer surface can also be, for example, only a narrow side or, for example, a part of a cylindrical surface.

Bij voorkeur kan de kogelzone zich vanaf een zijlijn met een door de draaiassen van de schoepen beschreven vlak stroomafwaarts over een grotere deel uitstrekken dan stroomopwaarts. Bij een dergelijke uitvoeringsvorm wordt de stro-20 ming daardoor gunstig beïnvloed door de straalbuis, doordat verwijding van de stroming in de buurt van de zone van het kogelvlak beperkt wordt.Preferably, the ball region may extend from a side line with a plane described by the rotary axes of the blades downstream over a larger part than upstream. In such an embodiment, the flow is thereby favorably influenced by the nozzle by limiting dilation of the flow in the vicinity of the zone of the ball face.

Het is ook mogelijk de schoepen van de schroef zo op te stellen, dat hun draaiassen hellen vanaf een loodrecht 25 op de schroefas staand vlak in stromingsrichting verwijderd. Door deze maatregel kunnen de stromingsverhoudingen in de straalbuis nog meer verbeterd worden, doordat een verwijding van de stroming in de buurt van de zone van het kogelvlak verder verminderd wordt.It is also possible to arrange the blades of the screw so that their rotary axes tilt from a plane perpendicular to the screw axis in flow direction. This measure makes it possible to improve the flow conditions in the nozzle even more, by further reducing a widening of the flow in the region of the ball surface.

30 Daarbij kan de hellingshoek van de draaiassen van de schoepen van de schroef zodanig gekozen zijn ten opzichte van loodrecht op de schroefas staande vlakken, dat de stroomafwaarts gerichte rand van de kogelzone van de straalbuis in de buurt van een door het snijpunt lopende, loodrecht op de 35 schroefas staand vlak of stroomafwaarts van dit vlak ligt.The angle of inclination of the rotational axes of the blades of the propeller can be chosen with respect to planes perpendicular to the propeller axis, such that the downstream-facing edge of the ball zone of the nozzle is in the vicinity of a perpendicular to the intersection point the propeller shaft is upright or downstream of this plane.

Door deze maatregel wordt een verwijding van de stroming in de buurt van de kogelzone in het geheel vermeden.By this measure, a widening of the flow in the vicinity of the ball zone is avoided altogether.

8202290 - 3 - Λ»8202290 - 3 - Λ »

De lengte en de ligging van de zone van het kogelvak aan de straalbuis kan bij voorkeur zodaaig gekozen zijn, dat bij grote invalshoek van de schoepen de einden van de eindvlakken van de schoepen in hoofdzaak samenvallen met de 5 randen van de zone. Daardoor worden enerzijds optimale verhoudingen van de samenwerking tussen de schoepen en de straalbuis verkregen en anderzijds de zone van het kogelvlak tot een minimum beperkt.The length and the location of the zone of the ball section on the nozzle can preferably be chosen such that, at a large angle of incidence of the blades, the ends of the end surfaces of the blades coincide substantially with the edges of the zone. As a result, optimum ratios of the cooperation between the blades and the nozzle are obtained on the one hand and the area of the ball face on the other hand is kept to a minimum.

Optimale verhoudingen van de samenwerking van schroef 10 en straalbuis worden verkregen, wanneer niet alleen de buitenkanten van de schoepen maar ook de zone van het kogelvlak van de straalbuis bewerkt is.Optimum proportions of the co-operation of screw 10 and nozzle are obtained when not only the outer edges of the blades but also the zone of the ball face of the nozzle is machined.

De uitvinding wordt aan de hand van schematisch in de tekening gegeven uitvoeringsvoorbeeld toegelicht.The invention is elucidated on the basis of an exemplary embodiment shown in the drawing.

15 Fig. 1 is een detaildoorsnede met detailaanzicht van een eerste uitvoeringsvorm van een scheepsschroef met straalbuis volgens de uitvinding; fig. 2 is een detaildoorsnede volgens de lijn II-II van fig. 1; en 20. fig. 3 is een uitsnijding uit fig. 1 van een verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding.FIG. 1 is a detailed cross-sectional view of a first embodiment of a thruster marine propeller according to the invention; Fig. 2 is a detail section taken on the line II-II of Fig. 1; and 20. Figure 3 is a cut-out from Figure 1 of a further embodiment of the invention.

Fig. 1 toont een scheepschroef 1, die voorzien is van een zogenaamde kort-straalbuis 2. De scheepsschroef 1 omvat een naaf 3, die bevestigd is aan een flens 4 van een 25 schroefas 5, welke zelf draaibaar gelegerd is in lagers 6, die zijn opgesteld in het niet-getoonde scheepslichaam. In de naaf 3 zijn schoepen 7 op bekende wijze gelagerd, welke schoepen draaibaar gelagerd zijn op assen P. De verstelling van de schoepen door draaiing om de assen P vindt plaats 30 met behulp van een bekend, niet-weergegeven verstelmechanisme, bij voorkeur door hydraulisch drukmedium, dat toegevoerd wordt door een holle schroefas 5.Fig. 1 shows a ship's screw 1, which is provided with a so-called short-beam tube 2. The ship's screw 1 comprises a hub 3, which is attached to a flange 4 of a screw shaft 5, which itself is rotatably mounted in bearings 6, which are arranged in the ship body not shown. In the hub 3, blades 7 are mounted in known manner, which blades are rotatably mounted on shafts P. The blades are adjusted by rotation about the shafts P by means of a known, not shown adjustment mechanism, preferably by hydraulic pressure medium, which is supplied by a hollow propeller shaft 5.

De straalbuis 2 heeft volgens de weergave in fig. 1 een binnenvlak 8, dat een ringvormige zone Z van een kogel-35 vlak bevat, waarvan het middelpunt 0 ligt op de schroefas A en wel in een punt, waarin tegelijkertijd ook de draai-assen P van de schoepen 7 elkaar snijden. Volgens de weergave in fig. 1 is de kogelzone Z zijdelings begrensd door twee randlijnen 10 en 11, die geen scherpe kanten vormen, 40 maar waaraan zich afgeronde overgangsvlakken aansluiten.The nozzle 2, according to the representation in Fig. 1, has an inner surface 8, which contains an annular zone Z of a ball-35 plane, the center of which is 0 on the propeller shaft A, in a point in which at the same time also the rotating shafts P of the blades 7 intersect. According to the representation in Fig. 1, the ball region Z is bounded laterally by two edge lines 10 and 11, which do not form sharp edges, 40 but to which rounded transition surfaces adjoin.

8202290 - 4 -8202290 - 4 -

Zoals blijkt uit fig. 2 heeft de zone Z een radius Rl, terwijl het buitenvlak 12 van de schoep 7 een radius R2 heeft, die met een spleetbreedte D kleiner is dan de radius Rl. De spleetbreedte D kan afhankelijk van de grootte van 5 de schroef en van de beoogde nauwkeurigheid enige millimeters tot breukdelen van een millimeter bedragen.As can be seen from Fig. 2, the zone Z has a radius R1, while the outer surface 12 of the blade 7 has a radius R2, which with a gap width D is smaller than the radius R1. The gap width D can be a few millimeters to fracture parts of a millimeter, depending on the size of the screw and the intended accuracy.

Zoals verder blijkt uit fig. 1, verdeelt de snijlijn 9 van het door de draaiassen P van de schoepen 7 beschreven vlak met de kogelzone Z deze in twee delen B en C. Het deel 10 B, dat stroomopwaarts ligt van de door een pijl S aangegeven stroming is daarbij korter dan het stroomafwaartse deel C.As further shown in Fig. 1, the line of intersection 9 of the plane described by the rotary axes P of the blades 7 with the ball zone Z divides it into two parts B and C. The part 10 B, which is located upstream of the arrow S indicated flow is shorter than the downstream part C.

Bij de uitvoeringsvorm volgens fig. 3 zijn de draaiassen P van de schoepen in stromingsrichting S met een hoek α hellend vanaf het vlak E, dat loodrecht staat op de schroef-15 as A. Het door de draaiassen P beschreven vlak is in dit geval een konisch vlak K. Bij de weergegeven uitvoeringsvorm is de hellingshoek α van de draaiassen P van de schoepen 7 zodanig gekozen, dat de stroomopwaartse rand 11 van de kogelzone Z in de straalbuis 2 in de buurt van het door het snij-20 punt 0 lopende, ten opzichte van de schroefas A loodrecht staande vlak E ligt. Daardoor wordt bij een doorstroming van de straalbuis 2 aan de rand 11 resp. daarna een verwijding van de stroming vermeden, daar de raaklijn T naar het kogelvormige vlak evenwijdig met de schroefas A verloopt. 25 Het is echter duidelijk, dat de hoek α nog groter gekozen kan worden.In the embodiment according to Fig. 3, the rotary axes P of the blades in flow direction S are inclined at an angle α from the plane E, which is perpendicular to the screw axis A. The plane described by the rotary axes P is in this case a conical plane K. In the embodiment shown, the angle of inclination α of the rotational axes P of the blades 7 is chosen such that the upstream edge 11 of the ball zone Z in the jet pipe 2 is in the vicinity of the point 0 passing through the cutting point 0, plane E is perpendicular to the propeller shaft A. As a result, when the jet pipe 2 flows through at the edge 11, respectively. then avoid widening of the flow, since the tangent line T to the spherical plane runs parallel to the screw axis A. It is clear, however, that the angle α can be chosen even larger.

Bij alle getoond e uitvoeringen is de axiale lengte en de ligging van de zone Z van het kogelvlak aan de straalbuis 2 zodanig gekozen, dat bij de telkens weergegeven 30 grootste invalshoek van de schoepen de einden 20 van de eind-vlakken 12 van de schoepen 7 samenvallen met de randen 10 en 11 van de zone Z.In all the embodiments shown, the axial length and the location of the zone Z of the ball face on the nozzle 2 is chosen such that at the greatest angle of attack of the blades shown in each case, the ends 20 of the end faces 12 of the blades 7 coincide with edges 10 and 11 of zone Z.

Tenminste in de buurt van de zone Z wordt het binnenvlak 8 van de straalbuis bewerkt, om een zo klein mogelijke 35 spleet D te verkrijgen^.weeAt least in the vicinity of the zone Z, the inner surface 8 of the nozzle is machined in order to obtain the smallest possible gap D ^.

In fig. 1 zijn nog/mogelijke maatregelen getoond voor de konstruktie van de schoepen.Fig. 1 shows / possible measures for the construction of the blades.

Zo kan de straalbuis voorzien zijn van een deksel 21, dat een opening 22 in de straalbuis 2 afsluit, waardoor na 8202290 Λ --.5- verwijdering van het deksel de ene schoep 7 na, . de andere verwijderd kan worden.For example, the nozzle can be provided with a cover 21, which closes an opening 22 in the nozzle 2, so that after removing the cover the one blade 7 after. the other can be removed.

In het benedendeel van fig. 1 is een trog 23 weergegeven, die afgesloten is door een ingelast afsluitdeel 24. Bij ver-5 wisseling van één of meer schoepen wordt het afsluitdeel 24 uitgesneden, waarna de afzonderlijke schoep door draaiing van de naaf 3 in de overeenkomstige stand gebracht kan worden, waarin zij neergelaten kan worden in de trog 23 en daarop zijdelings uit de naaf getrokken kan worden.In the lower part of Fig. 1 a trough 23 is shown, which is closed by a welded-in closing part 24. When one or more blades are changed, the closing part 24 is cut out, after which the individual blade is rotated in the hub by rotation of the hub 3. corresponding position in which it can be lowered into the trough 23 and laterally pulled out of the hub.

10 82 0 2 2 9 010 82 0 2 2 9 0

Claims

1. Jet propeller, the blades of which are pivotable about rotary axes, intersecting each other at an intersection, which lies on the propeller shaft, characterized in that the outer sides of the blades (7) are bounded by circularly curved outer surfaces ( 12), the center of which lies in the intersection (0) of the rotary axes (P), and the inner surface (8) of the nozzle (2) is provided with a zone (Z) of a ball face, the center of which is also located at the intersection (0) of the rotary axes (P) 10 and of which the radius (R2) with a certain gap (D) is greater than the radius (R1) of the outer surfaces (12).

Ship's propeller according to claim 1, characterized in that the circularly curved outer surfaces (12) of the blades (7) are parts of a ball face, the center of which lies in the point of intersection (0) of the rotary axes (P).

Ship's propeller according to claim 1 or 2, characterized in that the ball zone (Z) extends downstream over a greater distance (C) from a cutting line (9) with a plane described by the rotary axes (P) of the blades 20 (7). ) extends upstream (part B, fig. 1).

4 ·. Ship's propeller according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the rotary axes (P) of the blades (7) are tilted away in the flow direction (S) from a plane (E) perpendicular to the propeller shaft (A). ) (Fig. 3).

Ship's propeller according to claim 4, characterized in that the angle of inclination (a) of the rotary axes (P) of the blades (7) is chosen relative to the plane (E) perpendicular to the propeller shaft (A). , Which . the upstream edge (11) of the ball zone (Z) in the nozzle (2) in the vicinity of a plane (E) passing through the intersection (0), perpendicular to the propeller shaft (A) or downstream of this plane (E). 8202290 \ - 7 -

Ship's propeller according to one or more of Claims 1 to 5, characterized in that the length and the location of the zone (Z) of the bullet vane the jet pipe (2) is chosen such that at the greatest angle of incidence (β 5 of the blades (7), the ends (20) of the outer surface of the blades (7) coincide substantially with the edges (10, 11) of the zone (Z).

Ship's propeller according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the zone (Z) 10 of the ball face of the nozzle (2) is machined. 8202290