DE1083693B - Feststellvorrichtung fuer die Fluegel verstellbarer Schiffsschrauben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Feststellvorrichtung für die Flügel verstellbarer Schiffsschrauben, durch die der Verstellmechanismus der Schraubenflügel bei in Fahrt befindlichem Schiff entlastet wird.

Es ist bekannt, die Flügel von Schiffsschrauben mittels Spindel und Mutter, Gelenkhebel, Zahnradgetriebe, hydraulischer Zylinder od. dgl. zu verstellen, um die Schraube den verschiedenen Betriebsbedingungen anzupassen. Diese bekannten Vorrichtungen müssen jedoch sehr kräftig ausgeführt sein, um den ständig im Sinne einer entgegengesetzten Verstellung auf die Flügel wirkenden Wasserdruck aufnehmen zu können. Dies bedingt eine Vergrößerung des Durchmessers der Schraubennabe, wodurch der Wirkungsgrad der Schiffsschraube beeinträchtigt wird. Da die verstellbaren. Flügelblätter ferner sich periodisch während einer Schraubenumdrehung ändernden Wasserdrücken ausgesetzt sind, die auch auf der vom Schiffskörper erzeugten Wirbelbildung beruhen, muß auch die Lagerung der Flügelblätter in der Nabe entsprechend stark bemessen sein, damit sie sich nicht lockern und in Schwingungen geraten. Auch hierdurch vergrößert sich notwendigerweise der Nabendurchmesser auf Kosten des Wirkungsgrades der Schraube.

Es ist daher vorgeschlagen worden, die Flügelblätter einer Schiffsschraube unsymmetrisch auszubilden, und zwar derart, daß sie sich selbsttätig bei laufendem Schiffsantrieb in Antriebsstellung, bei abgeschaltetem Antrieb jedoch, z. B. beim Schleppen des Schiffes, in eine Stellung drehen, in der sie einen möglichst geringen Strömungswiderstand bilden. Zu diesem Zweck sind die Schraubenflügel um einen bestimmten Winkel frei drehbar in der Nabe gelagert, wobei ihre Drehung um ihre Längsachse in den Endstellungen durch Anschlage begrenzt wird. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß die Schraubenflügel nicht stufenlos verstellbar sind, sondern daß für jede Stellung ein besonderer Anschlag vorgesehen sein muß.

Diesem Bekannten gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabenstellung zugrunde, eine Feststelleinrichtung für die Flügel verstellbarer Schiffsschrauben zu schaffen, die einerseits die während einer Schraubenumdrehung sich periodisch ändernden Wasserdrücke auf die Schraubenflügel, welche diese um ihre Ver-Stellachse drehen wollen, ständig von der Verstelleinrichtung fernhält, so daß die Verstelleinrichtung selbst verhältnismäßig leicht ausgebildet sein kann, wenig Raum in der Schraubennabe einnimmt und sich dadurch der Wirkungsgrad der Schraube verbessert, und die andererseits die Flügelblätter, welche zu ihrer Verstellbarkeit mit Gleitsitz oder Laufsitz in der Nabe gelagert sein müssen, in jeder Einstellung so festsetzt, daß sie sich unter der Wirkung der wech-Feststellvorrichtung

für die Flügel verstellbarer

Schiffsschrauben

Anmelder:

Thomas Hindmarch,

Chesham, Buckinghamshire

(Großbritannien)

Vertreter: Dipl.-Ing. K.-A. Brose, Patentanwalt,
Pullach, bei München, Wiener Str. 1/2

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 15. April 1957

Thomas Hindmarch, Chesham, Buckinghamshire

(Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden

selnden Druckbelastungen in ihrer Lagerung nicht lockern und nicht in Schwingungen geraten können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß jede Flügelwurzel mit einer Brems- und Lagerfläche ausgestattet ist, welche bei Zufuhr von Druckflüssigkeit ins Innere der Schraubennabe in an sich bekannter Weise durch einen ölkanal in der Verstellstange an einer in der Schraubennabe angeordneten Gegenfläche angepreßt anliegt, während sie nach Aufhebung des Flüssigkeitsdrucks, d. h. in gelöstem Zustand der Feststellvorrichtung, das Drehlager für den Flügel bildet.' Vorzugsweise sind die zusammenwirkenden Brems- und Lagerflächen konisch ausgebildet. Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung bildet jede Flügel wurzel einen Kegelstumpf mit der Flügeldrehachse als Achse und der Spitze nach außen, dessen Mantel als Brems- und Lagerfläche dient und auf dessen Grundfläche die Druckflüssigkeit bei betätigter Feststellvorrichtung wirkt. Um die Reibung bei der Verstellung der Flügel, die auch bei gelöster Vorrichtung durch die Fliehkraft in den konischen Sitz gepreßt werden, durch eine Lüftbewegung zu verringern, ist ein weiterer, an sich bekannter Kanal in der Wandung der Schwanzwelle und der Schraubennabe angeordnet, durch den Druck-

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flüssigkeit zum Lösen der Feststellvorrichtung — eventuell erst nach Aufhebung des auf die Grundfläche des Flügels wirkenden Drucks — zwischen die Brems- und Lagerflächen strömt.

Auf diese Weise wird erreicht, daß die auf die '5 Flügelwurzel ausgeübte Bremswirkung die Verstell- ^J einrichtung von allen durch die sich periodisch ändernden Wasserdrücke auf die Flügel wirkenden Spannungen entlastet und daß. auch, dann, wenn die Schiffsschraube an im Wasser treibende Gegenstände, Z.B.Eisschollen, anschlagt, dieser Schlag nicht von der Verstelleinrichtung aufgenommen zu werden braucht*. Ferner wird vermieden,, daß, sich die verstellbaren Schraubenflügel, die sonst mit Gleit- oder Laufsitz gelagert sein müssen, unter den wechselnden Beanspruchungen lockern, in Schwingungen geraten und an den Lagerstellen verschleißen. Die Konusform der Bremsflächen, die gleichzeitig die Lagerung der Schraubenflügel bilden, gleicht jeden etwa auftretenden Verschleiß dadurch aus, daß sich die Flügelwurzeln selbsttätig beim Verstellen in ihre Sitze einschleifen. Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Feststelleinrichtung besteht schließlich darin, daß die Verstelleinrichtung verhältnismäßig leicht und daher raumsparend ausgebildet sein kann, so daß die Schraubennabe im Durchmesser klein ausgeführt werden kann und der Wirkungsgrad der Schraube verbessert wird.

Die Zeichnung stellt zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dar, und zwar zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch eine verstellbare Schiffsschraube mit einer hydraulisch betätigten Feststellvorrichtung für die Flügel und

Fig. 2 einen Schnitt durch eine verstellbare Schiffsschraube mit einer hydraulisch betätigten Feststellvorrichtung nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung.

In.der JSTabe 10 der Schiffsschraube sind konische Brems- und Lagerflächen 11 angeordnet, welche die kegelstumpfförmigen Wurzeln 12 der Schraubenflügel 13 aufnehmen. Die Konuswinkel der Lagerflächen und der Flügelwurzeln entsprechen einander mit großer Genauigkeit. An der Grundfläche 14 der Flügelwurzeln sind die Kurbelzapfen 15 befestigt, auf die die Betätigungskraft zur Drehung der Schraubenflügel übertragen wird. Zu diesem Zweck ist in der hohlen Schraubenwelle 17 eine in Längsrichtung bewegliche Verstellstange 16 angeordnet.

Die Druckflüssigkeit wird durch den Ölkanal 18 in der Verstellstange 16 oder durch den Raum zwischen der Verstellstange und der Schraubenwelle in das Innere der Nabe eingeleitet. Der Flüssigkeitsdruck wirkt auf die Grundfläche der Flügelwurzeln, drängt diese radial nach außen und erzeugt so eine Keilwirkung zwischen den konischen Wurzeln und deren Lagern in der Nabe. Der Flügel wird auf diese Weise fest in der Nabe gehalten und kann infolgedessen weder schwingen, noch sich verdrehen.

Der-Konus winkel und die verwendeten Werkstoffe, aus denen die Brems- und Lagerflächen hergestellt sind, sind so gewählt, daß sich die beiden konischen Flächen nicht selbst verriegeln können. Es ist daher möglich, die Schraubenflügel zu drehen, wenn der Flüssigkeitsdruck aufhört. Solange die konischen Flügelwurzeln fest in ihre Lager gepreßt werden, besteht eine sehr wirksame Dichtung, welche ein Austreten von Druckflüssigkeit verhindert. Diese Dichtung wird jedoch bei Verstellung der Flügel unwirksam, weil hierbei die Anpressung der Flügelwurzeln an die Gegenflächen aufgehoben wird. Aus diesem Grund" sind ;die weiteren Dichtungen 19 und 20 eingebaut, die ein . Auslaufen bzw. Durchsickern der Druckflüssigkeit auch beim Verstellen der Flügel verhindern.

Die die Feststellung bewirkende Kraft beträgt, wenn z. B: eine Grundfläche der Flügelwurzeln von 129 cm² angenomrhen wird, für jeden Flügel bei einem Flüssigkeitsdruck von 14 kg/cm² etwa 2 t. Diese Kraft ist mehr als ausreichend, um alle Belastungen aufzunehmen, denen der Schraubenflügel im Betrieb ausgesetzt ist. Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß es nicht notwendig ist, die Drehzahl der Antriebsmaschine und damit der Schiffsschraube während der Verstellung der Flügel zu verringern.

Die Reihenfolge der Vorgänge beim Verstellen der Flügel ist wie folgt:

.1. Aufheben des Druckes der Druckflüssigkeit auf die Flügelwurzeln,

2. Verstellung der Schraubenflügel mit Hilfe der Verstellstange und

3. Wiederherstellung des Druckes der Druckflüssigkeit auf die Flügelwurzeln.

Wenn Schraubenflügel großer Masse mit hoher Drehzahl umlaufen, kann die Zentrifugalkraft ausreichen, um eine Feststellung der Schraubenflügel hervorzurufen.

Während die Zentrifugalkraft jedoch die Feststellung der Schraubenflügel bei normalem Betrieb unterstützt, erhöht sie die Kraft beträchtlich, die zur Verstellung der Flügel notwendig ist. In Fig. 2 ist daher ein weiteres Ausführungsbeispiel .der Erfindung dargestellt, bei welchem die Zentrifugalkraft durch Beaufschlagung des konischen Teils der Flügelwurzeln mit Druckflüssigkeit ausgeglichen bzw. zum Teil ausgeglichen wird. Zu diesem Zweck schließt sich an den konischen Teil jeder Flügelwurzel nach außen hin ein kurzer zylindrischer Abschnitt an, der durch eine zusätzliche Dichtung 21 abgedichtet ist. Die Druckflüssigkeit wird durch einen Kanal 22 in der Wandung der Schwanzwelle 17 und der Schraubennabe 10 einer Verteilernut 23 zugeführt, die in die konische Bohrung der Nabe eingearbeitet ist. Die Flüssigkeit wirkt auf die zwischen den Dichtungen 19 und 21 befindliche Fläche und drückt den Flügel entgegen der Zentrifugalkraft radial nach einwärts.

Da die Fläche, auf die der Ausgleichdruck wirkt, kleiner als diejenige ist, auf die der Feststelldruck wirkt, kann dieser erstere bestehenbleiben, wenn die Flügel festgestellt sind. Es ist jedoch auch möglich, den Ausgleichsdruck nur dann wirksam werden zu lassen, wenn die Flügel gedreht werden sollen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 wird der Flüssigkeitsdruck direkt der Konusfläche an der Flügelwurzel zugeführt. In diesem Falle wird als Druckflüssigkeit vorzugsweise ein Öl mit geeigneten Schmiereigenschaften verwendet.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Feststellvorrichtung für die Flügel verstellbarer Schiffsschrauben, dadurch gekennzeichnet, daß jede Flügelwurzel (12) mit einer Brems- und Lagerfläche (11) ausgestattet ist, welche bei Zufuhr von Druckflüssigkeit ins Innere der Schraubennabe (10) in an sich bekannter Weise durch einen ölkanal (18) in der Verstellstange (16) an einer in der Schraubennabe (10) angeordneten Gegenfläche angepreßt anliegt, während sie nach Aufhebung des Flüssigkeitsdrucks, d- h. in gelöstem Zustand

der Feststellvorrichtung, das Drehlager für den Flügel bildet.

2. Feststellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammenwirkenden Brems- und Lagerflächen von Flügeln und Nabe als Mantel eines Kegelstumpfes mit der Flügeldrehachse als Achse und der Spitze nach außen ausgebildet sind.

3. Feststellvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckflüssigkeit bei betätigter Feststellvorrichtung auf die Grundfläche (14) jedes eine Flügelwurzel (12) bildenden Kegelstumpfes einwirkt.

4. Feststellvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen weiteren, an sich bekannten Kanal (22) in der Wandung der Schwanzwelle (17) und der Schraubennabe (10) — eventuell erst nach Aufhebung des auf die Grundfläche des Flügels (13) wirkenden Druckes — Druckflüssigkeit zum Lösen der Feststellvorrichtung zwischen die Brems- und Lagerflächen (23) einführbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 85 470;
britische Patentschrift Nr. 659137.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 009 530/57 6.60