NO324235B1 - Propeller med avtakbare blader - Google Patents

Description

Denne oppfinnelsen angår en oppbygd marin propell, dvs. en marin propell med blad som er avtakbart festet til et navlegeme. Mer spesielt angår oppfinnelsen en marin propell omfattende et hult navlegeme, et antall propellblad fordelt rundt navlegemet og avtakbart festet til dette i kontakt med en ekstern lageroverflate på en vegg av navlegemet, et antall festeanordninger for hvert propellblad hvor hver festeanordning omfatter en strekkstang som strekker seg fra hulrommet i navlegemet gjennom åpninger i veggen av navlegemet og er forankret i navlegemet, og en flensdel som er montert på strekkstangen og understøttet mot siden av navlegemets vegg som vender mot hulrommet av navlegemet.

Skjønt den ikke er så begrenset, er oppfinnelsen spesielt nyttig til en oppbygd propell som har justerbare blad, dvs. en propell med blad som kan beveges til en valgt stigningsposisjon på navlegemet og låst i den posisjon.

I en slik propell er bladets stigning fast i den forstand at det ikke kan endres mens propellen roteres. Når imidlertid propellen er stasjonær, er det mulig å endre stigningen innenfor et visst relativt smalt område.

Et behov for en slik liten endring i stigningen av en marin propell kan oppstå fra tid til annen som følge av endrede operasjonsforhold på det skip som er utstyrt med propellen, for eksempel i forbindelse med en endring fra sommeroperasjon til vinte-roperasjon eller operasjon ved en endret maksimums- eller krysningshastighet.

Patentspesifikasjoner GB 1 455 504 og DE 483 317 og en firmapublikasjon KaMeWa ABP (Adjustable Built-up Propeller) utgitt i 1974 av Karlstads Mekaniske verksted (Sverige), viser noen eksempler på tidligere teknikkutførelser av oppbygde marin propeller med avtakbare blad, hvor hvert blad er festet til navlegemet ved et antall bolter. I disse propellene ifølge tidligere teknikk, er propellbladene låst til navlegemet ved hjelp av et antall festeanordninger. Hver festeanordning omfatter en strekkstang i form av en gjenget bolt som strekker seg gjennom hullene utformet i navlegemet og i bladflensene ved hvilke bladene er festet på lageroverflaten av navlegemet. I propellene som er vist i GB 1 455 504, er boltene tappbolter ført fra innsiden av navlegemet inn i gjengete blindhull i bladflensene og tilstrammet ved muttere skrudd på de indre ender av tappboltene. Plugger er brukt til å lokalisere bladene i en presis stigningsposisjon i forhold til navlegemet. Det er ingen anordning for justering av stigningen.

I propellen som er vist i DE 483 317, er hodebolter ført fra utsiden, den siden av bladflensene som er utsatt for vann, gjennom langstrakte hull i bladflensene og inn i navlegemet. Skjønt formålet med den langstrakte formen av hullene i bladflensene ikke er å gjøre stigningen justerbar, kan den allikevel tillate noe justering av stigningen.

I den propell som er vist i den ovennevnte firmapublikasjon, er bolter med hode passert fra innsiden av navlegemet inn i gjengete blinde hull i bladflensene. Hullene i bladflensene og hullene i navlegemet er anordnet slik at noen få forskjellige forutbestemte stigningsposisjoner kan velges. Plugger er brukt til å lokalisere bladene nøyaktig i de forskjellige stigningsposisjoner. Når et blad skal justeres, blir boltene først løsnet slik at bladet kan dreies rundt sin lengdeakse til en ønsket posisjon innenfor området av justerbarhet. Boltene blir så tilstrammet for å låse bladet i den valgte posisjon.

Som man vil forstå, er det meget viktig at bladene er fastlåst i den valgte posisjon for justering. Den kraft med hvilken boltene må klemme bladflensene mot lageroverflaten, og dermed det dreiemoment til hvilket boltene må tilstrammes, er derfor vesentlig. Nær boltene er det rom som er tilgjengelig for anvendelse av nøkler eller andre tilstrammingsverktøy begrenset, og av denne og andre grunner er det vanskelig å benytte et dreiemoment som er stort nok til å sikre en tilfredsstillende låsing avhengig av friksjonen mellom bladflensen og navlegemet. Dette er spesielt tilfelle hvor boltene er tilstrammet fra innsiden av navlegemet.

Det samme problemet finnes i oppbygde propeller som har ikkejusterbare blad. Selv i slike propeller, må festeanordningen tilstrammes under et betydelig dreiemoment.

I propellene ifølge tidligere teknikk vil pluggene som brukes til nøyaktig lokalisering av bladene i forhold til navlegemet og for å hindre uønskede endringer i stigningen etter justering, også å okkupere et visst rom, og av en den grunn er bare noen få faste stigningsposisjoner innenfor området av justering mulige.

Det er ønskelig å være i stand til å justere bladene i hovedsak kontinuerlig mellom grensene for endring av justering, dvs. til et uendelig antall posisjoner av justering som kan velges etter ønske, og til å låse bladene pålitelig i hver valgt posisjon av justering uten å måtte bruke plugger. Hvorvidt propellen er eller ikke er av den type som har justerbare blad, er det også ønskelig å være i stand til å tilføre festeanordningen fra inne i navlegemet tilstrekkelig kraft ved bruk av verktøy som er små nok til å tillate at de brukes inne i navlegemet.

Følgelig er det et mål for oppfinnelsen å frembringe en propell av den typen som er indikert fra begynnelsen, som har disse ønskelige egenskaper.

Ifølge oppfinnelsen er dette målet nådd ved en propell som har de karakteristiske trekk som er angitt i krav 1. De uselvstendige kravene er rettet mot foretrukne trekk av propellen ifølge oppfinnelsen.

Som det vil fremgå klarere fra den beskrivelsen som følger, kan hver strekkstang, som kan være stammen av en bolt, være utstyrt med flensdel så som en mutter eller et bolthode som har et antall forsenkninger fordelt rundt strekkstangen, og et likt antall strekkdeler som er mottatt i disse forsenkningene og som kan strekke seg fra flensdelen mot veggen av navlegemet for å tvinge flensdelen bort fra veggen av navlegemet og dermed utsette strekkstangen for strekk.

Det er klart av hver strekkdel vil utøve bare en brøkdel av den totale strekkraft som må tilføres strekkstangen for å sikre pålitelig friksjonslåsing av propellbladet til navdelen. Den kombinerte strekkraft som tilføres strekkanordningen kan imidlertid sikre en fast friksjonslåsing uten at det er nødvendig å utsette den individuelle strekkdel for mer enn en liten del av den kraft som er nødvendig for en fast låsing av bladene på propellen ifølge tidligere teknikk, hvor for hver festeanordning dreiemomentet blir utøvet på et enkelt festeboltehode eller en mutter på festebolten.

Fordi hver strekkdel bare må utsettes for en liten kraft, kan strekkingen av strekkstangen utføres ved hjelp av et lite verktøy, så som en kraftdrevet nøkkel, hvis strekkanordningene er skruer. I mange tilfeller er det derfor mulig å utføre strekk-operasjonen fra inne i hulrommet i navlegemet, idet propeller av den type som oppfinnelsen dreier seg om normalt er store nok til å tillate en mekaniker å arbeide med et håndholdt kraftdrevet verktøy inne i navlegemet når propellbladets posisjon justeres.

Strekkstangen i slike tilfeller kan entre inn i propellbladet fra den siden av bladflensen som innkopler lageroverflaten på navlegemet. De trenger følgelig ikke å strekke seg helt gjennom tykkelsen av bladflensen, som derfor kan ha en glatt ytre overflate. Dette betyr også at hele flensens overflate som engasjerer lageroverflaten på navlegemet er tilgjengelig for tilføring av strekkstangen. Hvis på den annen side strekkstangen entrer inn i bladflensen på den motsatte side, den siden som er utsatt for vann, vil roten av propellbladet begrense det rom som er tilgjengelig for tilføring av strekkstengene.

Oppfinnelsen blir bedre forstått fra den følgende beskrivelse av en utførelse av en oppbygd propell med justerbare blad som vist i medfølgende tegninger, hvor figur ler et sideriss av propellen og en del av den tilhørende propellaksel; figur 2 er et riss i likhet med figur 1, men viser navlegemet for propellens snitt langs et plan som inneholder aksen av propellakselen; figur 3 er et forstørret riss i snitt av det øvre venstre hjørne av navlegemet som vist på figur 2 og den tilstøtende del av propellbladets flens; og figur 4 viser en del av navlegemet som sett fra linjen IV-IV på figur 3.

Den oppbygde marin propell 10 som vist på tegningene er boltet til en flens R på en propellaksel S hvorav bare en del er vist og hvis akse er betegnet ved C. Propellen 10 omfatter et generelt kubeformet, hult navlegeme 11 omfattende en frontvegg 12 ved hvilken navlegemet er boltet til propellakselens flens R, en bakre vegg 13 og fire sidevegger 14 plassert rundt aksen C. Tre av de fire sideveggene er vist på figur 2, mens den fjerde er vist på figur 1.

Sirkelrunde åpninger 12A og 13A sentrert på aksen C av propellakselen er utformet i den fremre vegg 12 og den bakre vegg 13. Sirkelrunde åpninger 14A utformet i sideveggene 14 er sentrert på ortogonale aksler L (bare én av dem er vist på tegningene) som krysser hverandre, og aksen C av propellakselen ved et punkt K.

Den bakre veggåpning 13A, gjennom hvilken hulrommet 11A av navlegemet 11 er tilgjengelig, er tett lukket med en avtakbar dekkplate 15.

En ytre overflate av sideveggen 14 danner en ekstern flat lageroverflate 14C for et propellblad 16 festet til navlegemet 11 ved en sirkelrund bladflens 17 sentrert på aksen L. En sirkelrund flat utstikker 17A er utformet på den siden av bladflensen 17 som vender mot navlegemet 11 og stikker inn i åpningen 14A i sideveggen 14 for å sentrere bladflensen 17 og således hele propellbladet 16 i forhold til navlegemet 11. På samme side har bladflensen et ringformet spor som gir rom for en tetningsring 18 ved hvilken bladflensen 18 er i tettende kontakt med lageroverflaten 14C.

Hvert av de fire propellbladene 16, som er plassert i en korsform, blir holdt til navlegemet 11 ved et antall, seksten, i den illustrerte utførelse av strekkstenger 19, i form av tappbolter som er likt plassert langs en tenkt sirkelrund overflate D sentrert på aksen L, med sine akser T inne i den sylindriske overflate D, slik at de strekker seg parallelt med aksen L.

Hver slik strekkstang eller tappbolt 19 strekker seg med en liten klaring gjennom en åpning 20 i sideveggen 14, og har en endedel skrudd inn i et gjenget blindt hull 17B i bladflensen 17. Åpningene 20 er jevnt fordelt langs den ovennevnte tenkte sylindriske overflate D som inneholder aksen av tappboltene 19.

Som vist på figur 19 er åpningene 20 langstrakt i perifer retning for å tillate en liten roterende bevegelse av propellbladet 16 rundt aksen L, og dermed tillate en trinnløs (kontinuerlig) variasjon av stigningsvinkelen a for propellbladet i et vinkelområde for justering av noen få grader.

Det andre endeområde av tappbolten 19 strekker seg innover forbi den indre side av sideveggen 14, og har skrudd inn i den en komponent 21 som her er en tilstrammings-mutter. Tilstrammingsmutteren 21 tjener til å klemme propellbladets flens 17 mot lageroverflaten 14C med stor kraft. Det er av typen (torquenut) markedsført av US-selskapet Superbolt, Carnegie, Pennsylvania, USA, under handelsnavnet Superbolt.

Strekkmutteren 21 omfatter en flensdel 22 i form av et generelt sirkelrundt sylindrisk mutterlegeme med interne gjenger tilpasset til de eksterne gjenger av tappbolten 19. Flensdelen 22 er utstyrt med et antall, seksten, i den illustrerte utførelse av forsenkninger, i form av aksiale gjengete utboringer 23 som strekker seg gjennom flensdelen og er jevnt atskilt perifert. I hver slik forsenkning er en strekkdel i form av en strekkskrue 24 med et hode 25 skrudd inn fra utsiden, dvs. den siden av flensdelen 22 som vender bort fra innsiden av navlegemets vegg 14. Strekkskruen 24 er av en slik lengde at når den er helt skrudd inn i forsenkningen, stikker dens ende ut fra innsiden av flensdelen 22, dvs. den siden som vender mot navlegemets vegg 14.

Forbundet med strekkmutteren 22 er det en metallskive 26. Denne skiven, som har en glidende tilpassing til tappbolten 19, er meget hard, i det minste på den siden som vender mot flensdelen 22, slik at den kan motstå det høye overflatetrykk som produseres av strekkskruene 24.

For at skiven 26 ikke skal bli for deformert ved de områder av den som danner bro over de åpne områder av åpningen 20, dvs. de områder som ikke er okkupert av tappbolten 19 (se figur 4), bør den ha en viss minimum tykkelse. Om ønsket kan den illustrerte skive 26 supplementeres med en tilleggskive (ikke vist) passende en meget hard forholdsvis tynn skive som danner en standarddel av SUPERBOLT tilstrammingsmutteren og plassert nær flensdelen 22.1 dette tilfelle kan skiven 26 være noe tynnere og mindre hard enn i det tilfelle hvor den er den eneste skiven. Passende kan tykkelsen av skiven 26, eller i det tilfelle hvor en tilleggskive er brukt, den kombinerte tykkelse av de to skivene være minst 0,3 ganger den radielle bredde av åpningen 20.

Når et propellblad 16 skal monteres, plasseres den med den indre eller bunnsiden 17C av bladflensen 17 hvilende på bæreoverflaten 14C, og med hullene 17B i bladflensen på linje med de langstrakte åpninger 20 i navlegemets vegg 14. Tappboltene 19 blir så skrudd inn i bladflenshullene 17B fra inne i hulrommet 1 IA i navlegemet 11, skivene 26 blir ført over tappboltene 19 og strekkmutterne 21 skrudd på de fremstikkende ender av tappboltene. Etter at propellbladet er dreid til den ønskede posisjon, blir strekkmutterne 21 tilstrammet til det ikke er noen åpning mellom bladflensen 17 og navlegemets vegg 14 eller mellom sistnevnte og skivestrekkmutterenheten. Denne tilstramming kan utføres uten at det blir nødvendig å tilføre et særlig stort dreiemoment til strekkmutterne 21. Hvis strekkskruene 24 allerede er satt inn i flensdelen 22, bør de ikke skrus så langt inn at deres ender stikker frem fra den indre side av flensdelen.

Deretter blir strekkskruene 24 av hver strekkmutter 21 tilstrammet til å ta støtte på navlegemets vegg 14 gjennom virkningen av skiven 26, og løfter flensdelen 22 fra skiven slik at den tilhørende tappbolt 19 vil bli i strekk. På grunn av det store antall strekkskruer 24 for hver strekkmutter 21, kan strekkbelastningen på tappboltene 19 bli utført med en moderat anstrengelse, og enda være tilstrekkelig til at propellbladet blir tilstrekkelig låst i den valgte posisjon bare ved friksjon mellom bladflensen 17 og lageroverflaten 14C. Følgelig kan tilstrammingen bli oppnådd ved hjelp av en liten kraftdrevet nøkkel fra inne i hulrommet 11A av navlegemet 11. Endelig blir dekkplaten 15 påført.

Hvis innstillingen av propellbladene 16 trenger å endres, fjernes dekkplaten 15 slik at strekkskruene 24 og således strekkmutterne 21 kan løsnes for å tillate dreiing av propellbladene til den ønskede nye posisjon, hvoretter strekkmutterne og strekkskruene tilstrammes igjen.

Hvis propellen 10 sannsynligvis vil måtte virke under meget strenge forhold, så som i is, slik at propellbladene vil bli utsatt for store belastninger, kan ytterligere låsing mot uønsket dreiing av propellbladene oppnås ved å påføre et friksjonsforsterkende materiale på lageroverflatene 14C av navlegemet og/eller den tilhørende indre side 17C av bladflensen 17, for eksempel ved spraying av et lag kromoksid eller wolframkarbid på den ene eller begge overflater.

Claims (9)

1. Marin propell omfattende et hult navlegeme (11), et antall propellblad (16) fordelt rundt navlegemet (11) og avtakbart festet til dette i kontakt med en ekstern lageroverflate (14C) på en vegg av navlegemet, et antall festeanordninger (19, 21) for hvert propellblad (16) hvor hver festeanordning omfatter en strekkstang (19) som strekker seg fra hulrommet (1 IA) i navlegemet (11) gjennom åpninger (20) i veggen av navlegemet og er forankret i navlegemet, og en flensdel (22) som er montert på strekkstangen og understøttet mot siden av navlegemets vegg (14) som vender mot hulrommet (11A) av navlegemet, karakterisert ved at flensdelen (22) av hver festeanordning (19, 22) har et antall forsenkninger (23) fordelt rundt strekkstangen (19) og strekkdelene (24) mottatt i forsenkningene, hvor strekkdelene (24) kan strekke seg fra flensdelen (22) mot navlegemets vegg (14) for å tilføre strekk til strekkdelen (19).

2. Marin propell ifølge krav 1, karakterisert ved at åpningene (20) i veggen (14) av navlegemet (11) er langstrakte og propellbladene (16) kan dreies på lageroverflaten (14C) for justering av bladets stigningsvinkel (a) i et vinkelområde som er bestemt ved de langstrakte åpninger (20) og låsbart i en valgt posisjon innenfor det nevnte område ved hjelp av festeanordninger (19, 21),

3. Marin propell ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at strekkstangen (19) er forbundet med propellbladet (16) ved hjelp av en gjenget forbindelse.

4. Marin propell ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at strekkstangen (19) er en tappbolt, hvorav én ende er skrudd inn i propellbladet (16), og flensdelen (22) er en mutter som er skrudd på den andre endedelen av tappbolten.

5. Marin propell ifølge krav 3, karakterisert ved at flensdelen (22) og strekkstangen (19) danner et integrert stykke.

6. Marin propell ifølge krav 4, karakterisert ved at flensdelen (22) er understøttet mot veggen (14) av navlegemet gjennom mellomlag av minst én skive (26) av hardt materiale.

7. Marin propell ifølge krav 6, karakterisert ved at tykkelsen av skiven (26) eller den kombinerte tykkelsen av skivene er minst 0,3 ganger bredden av åpningen (20).

8. Marin propell ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at forsenkningene (23) i flensdelen er gjengete, aksiale utboringer som strekker seg gjennom flensdelen, og strekkdelene (24) er strekkskruer mottatt i forsenkningene.

9. Marin propell ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at et friksjons-forbedrende materiale, så som et lag av kromoksid eller wolframkarbid, er påført på minst én av lageroverflatene (14C) av navlegemet og propellens overflate (17C) som ligger an mot lageroverflaten.