DE2056975A1

DE2056975A1 - Gegenläufiger Propeller

Info

Publication number: DE2056975A1
Application number: DE19702056975
Authority: DE
Inventors: Dietrich Dr.-Ing. χ 2500 Rostock-Dierkow; Günther Eggert Dipl.-Ing. χ 2500 Rostock Schlottmann
Original assignee: ROSTOCK DIESELMOTOREN
Current assignee: ROSTOCK DIESELMOTOREN
Priority date: 1970-03-11
Filing date: 1970-11-20
Publication date: 1971-09-23
Also published as: CH523815A; FR2083882A5

Description

VKB Dieselmotorenwerk Rostock

Gegenläufiger Propeller

Die Erfindung "betrifft einen gegenläufigen Propeller mit koaxialen Wellen, insbesondere für Schiffe, der für alle Fahrtzustände optimierbar ist.

Bekannt sind Systeme von gegenläufigen Propellern mit koaxialen Wellen, bei denen die Propellerflügel mit einer festen Steigung arbeiten. Diese Propeller nutzen wohl die im Schraubenstrahl des zuerst angeströmten Propellers enthaltene Drallenergie für den Vortrieb aus, sie gestatten es aber nicht, die Propellerflügelsteigung in Abhängigkeit vom jeweiligen Fahrtzustand und der Drehzahl abzustimmen, um damit eine maximale und ökonomische Auslastung der Antriebsmaschine zu erreichen. Auch gestatten diese Propeller es nicht, ohne Umsteuerung der Antriebsmaschine oder eines Getriebes die Vorschubrichtung umzukehren.

Bekannt wurden auch Verstellpropeller mit voller Umsteuerbarkeit, die ohne Gegenläufigkeit arbeiten. Obwohl diese Propeller eine Umsteuerung ohne Änderung des Drehsinnes und eine Abstimmung unter Berücksichtigung des Fahrtzustandes zulassen, treten Vortriebsverluste durch Nichtnutzung der Drallenergie des Schraubenstrahles auf. Man ist deshalb bemüht, durch geeignete Leiteinrichtungen, wie z. B. die Anordnung von Ringdüsen, diese Strömungsverluste auf ein Minimum zu senken.

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Es wurde auch vorgeschlagen, bei Verstellpropellern durch zwei oder mehreren hintereinander angeordneten Propellerflügelpaaren den Propellerwirlcungsgrad zu erhöhen. Dieser vorgeschlagene Propeller hat wohl einen besseren Gesamtwirkungsgrad, kann jedoch nicht verhindern, daß die im Schraubenstrahl enthaltene Drallenergie als Verlustenergie verloren geht.

Ein weiterer Vorschlag sieht vor, einen Z-Antrieb für Wasserfahrzeuge mit zwei Verstellpropellern in Tandemanordnung auszustatten. Durch dieses Antriebssystem soll eine optimale Anpassung der Propeller an den Belastungsgrad des Wasserfahrzeuges und der zur Verfugung stehenden Antriebsleistung möglich sein.

Diese Bedingungen werden von dem vorgeschlagenen Antriebssystem, soweit es sich um flachgehende Wasserfahrzeuge wie z. B. Lastkähne handelt, erfüllt. Für die Übertragung großer Antriebsleistungen bei Wasserfahrzeugen ist jedoch der Z-Antrieb ungeeignet, da er einen sehr großen konstruktiven Aufwand erfordert, der in keinem Nutzen zum Aufwand steht. Durch die bisher bekanntgewordenen Einsatzfälle wird diese Feststellung bewiesen.

Zweck und Aufgabe der Erfindung ist es, bei Kenntnis des Standes der Technik ein kinematisches System für einen gegenläufigen Propeller mit koaxialen Wellen für unbegrenzte Leistungen zu schaffen, welches es gestattet, bei voller Umsteuerbarkeit des Propellers für alle Fahrtzustände eine optimale Abstimmung zwischen der Drehzahl und der PropellerflügelSteigung bei gleichzeitiger Ausnutzung der im Schraubenstrahl des zuerst angeströmten Propellers enthaltenen Drallenergie im nachgeschalteten voll für den Vortrieb zu nutzen.

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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in "bekannter 7/eise auf koaxialen ineinanderliegenden Wellen gegenläufig angeordnete Propeller als Verstellpropeller ausgebildet sind, wobei die Propellerflügel der hintereinander angeordneten Propeller spiegelbildlich angeordnet sowie spiegelbildlich durch Kopplungselemente verkoppelt sind. Die Kopplung erfolgt vorzugsweise in der Form, daß die innere Propellerwelle zur Übertragung des Verstellhubes auf den vorderen und hinteren Verstellpropeller als Kopplungselement ausgebildet und axial verschiebbar gelagert ist und zu diesem Zweck vorzugsweise mit einer im Schiffsinnern angeordneten Verstelleinheit in Wirkungsverbindung steht.

Unter dem vorderen Verstellpropeller oder Teilen desselben wird in der Erfindungsbeschreibung der dem Schiffskörper und Antriebsaggregat zugeordnete Propeller und unter dem hinteren Verstellpropeller wird der dem Ruder zugeordnete Fropeller verstanden.

Die innere Propellerwelle als Kopplungselement ist so ausgebildet, daß sie im Bereich des vorderen und hinteren Verstellpropellers Joche trägt, die in bekannter Weise über Stellzapfen mit den Propellerflügeln in Wirkungsverbindung stehen. Das vordere Joch ist bei dieser Anordnung drehbar und axial fixiert auf der Propellerwelle gelagert, wogegen das Joch für den hinteren Verstellpropeller starr mit der inneren Propellerwelle verbunden ist.

Die Stellzapfen des vorderen und hinteren Joches sind zur Erzeugung einer spiegelbildlichen Stellbewegung der Propellerflügel der hintereinander angeordneten Verstellpropeller wechselseitig angeordnet·

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Weiterhin sind zur optimalen Abstimmung der Flügelsteigung in Abhängigkeit des jeweiligen Fahrtzustandes die Mittenabstände der Verstellzapfen zur Propellerwellenachse auf den Jochen, entsprechend dem erforderlichen Hebelarm, unterschiedlich ausgebildet und/oder im Abstand der beiden Ebenen, den die Achsen der Verstellzapfen auf dem Joch bilden, vom Abstand der Achsen der Propellerflügel abweichend ausgeführt.

Die Drehmomentenübertragung von der inneren Propellerwelle zum hinteren Verstellpropeller erfolgt erfindungsgemäß in der Weise, daß die Propellerwelle einen vorzugsweise fest angeordneten Führungsschuh trägt, der mit der Verstellpropellernabe des hinteren Verstellpropellers axial beweglich in Wirkungsverbindung steht.

Erfindungsgemäß sind des weiteren das vordere und hintere Nabengehäuse des gegenläufigen Verstellpropellers durch ein geeignetes den Schub in beiden axialen Richtungen aufnehmendes Axial- und Radiallager drehbar verbunden und nach außen durch eine Dichtung abgedichtet.

Die vorgeschlagene Lösung für den Einsatz von gegenläufigen Verstellpropellern auf koaxialen Wellen kann auch dahingehend abgewandelt werden, daß die Übertragung des Verstellhubes durch eine Schubstange, die in der inneren Propellerwelle gelagert ist, auf das hintere freibewegliche Joch erfolgt und daß das hintere und vordere Joch durch Koppeln und einem am vorderen Joch angeordneten Ringlager in Wirkungsverbindung stehen.

Eine weitere erfindungsgemäße Vereinfachung dieser Lösung kann noch dadurch erreicht werden, daß anstelle der Schubstange ein in bekannter Weise in der Nabe angeordneter Servomotor zum Einsatz kommt, der mit dem hinteren Joch in Wirkungsverbindung steht.

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Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird der Vorzug des hohen Wirkungsgrades eines gegenläufig drehenden Doppelpropellers, der höher ist als der bei allen anderen Anbringungsarten zweier Propeller oder eines Einzelpropellers an einem Schiff mit der guten Anpassungsfähigkeit des Verstellpropellers an alle Fahrtzustände verbunden· Dies führt insbesondere bei schlanken schnellen Schiffen, bei denen der Propellerdurchmesser nicht beliebig vergrößert werden kann, zu der Möglichkeit, eine hohe Antriebsleistung auf zwei Propellerebenen zu verteilen und diese Leistung mit geringsten Verlusten bei allen Fahrtzuständen voll auszunutzen sowie die Manövrierfähigkeit zu erhöhen.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1 den Längsschnitt durch den gegenläufigen

Verstellpropeller;
Fig. 2 den Schnitt A-A nach Fig. 1; Fig. 3 den Schnitt B-B nach Fig. 1; Fig. 4 den Schnitt G-C nach Fig. 1; Fig. 5 den gegenläufigen Verstellpropeller mit Schubstange.

Der gegenläufige Verstellpropeller nach Fig. 1 besteht aus einem vorderen ITabengehäuse 1, welches mit der äußeren hohlen Propellerwelle 3 durch Schrauben 5 verbunden ist, sowie aus dem hinteren Nabengehäuse 2, welches mit der inneren Propellerwelle 4 durch die Führungsschuhe 13 am Joch 11 in die entgegengesetzte Drehrichtung bewegt wird. Beide Gehäuseteile sind durch ein geeignet gestaltetes den Schub der hinteren Propellerflügel in beiden axialen Richtungen aufnehmendes Axial- und Radiallager β drehbar verbunden und durch die Dichtung 7 nach außen abgedichtet.

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Wie aus Fig. 2 und 3 ersichtlich, sind in dem Habengehäuse 1 und 2 in entsprechenden öffnungen die Propellerlager 8 angeordnet, an denen die Flügelblätter 18 befestigt sind. Die Flügelteller 19 stehen beispielsweise über Kulissensteine 9 und Verstellzapfen 10 mit dem Joch 11, welches mit der inneren Propellerwelle 4 fest verbunden ist und mit dem Joch 12, welches mittels des Lagers 16 auf der inneren Propellerwelle drehbar gelagert ist, in Wirkung sverb indung.

Das Joch 12 wird durch den Sund 14 und den Gewindering in axialer Richtung auf der inneren Propellerwelle 4 gehaltert und vollführt mit dem !Tab enge haus e 1 die der inneren Propellerwelle 4 entgegengesetzte Drehbewegung. Die Verstellung der Steigung der vorderen ¹UId hinteren Propellerflügel 18 erfolgt gleichzeitig und mit ein und derselben wirkenden Verstellkraft durch eine axiale Verschiebung der inneren Propellerwelle 4, so daß die ebenfalls auf entgegengesetzten Seiten der Joche 11 und 12 befindlichen Zapfen 10 die Propellerflügel 18 des vorderen und hinteren Nabengehäuses 1 und 2 in entgegengesetzte Richtungen verdrehen, was hydrodynamisch eine gleichsinnige Änderung der Steigung aller Proρellerflugel 18 bedeutet. Beim VersteilVorgang laufen die Führungsschuhe 13, wie in Fig. 4 erkennbar, in den achsparallelen Führungsbahnen des Nabengehäuses 2 und übertragen das Drehmoment auf den hinteren Verstellpropeller. Um die Steigungen der Propellerflügel 18 für alle Fahrtzustände optimal aufeinander abzustimmen, werden die Mittenabstände der Zapfen 10 auf den Jochen 11 und 12 und damit die wirksamen Hebelarme unterschiedlich oder der Abstand der beiden Ebenen, den die Achsen der Verstellzapfen 10 auf den Jochen 11 und 12 bilden, vom Abstand der Flugelachsenebenen abweichend ausgeführt.

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Fig. 5 zeigt eine Möglichkeit, anstelle der Übertragting des Verstellhubes durch die innere Propellerwelle 4 eine Schubstange 20 einzusetzen, die mit dem hinteren Joch 11, das freibeweglich ist, in Wirkungsverbindung steht. Die Übertragung des Verstellhubes auf das vordere Joch 12 erfolgt hierbei über Koppeln 21, die über ein Kugellager mit diesem Joch 12 verkoppelt sind· Bei dieser Ausführung hat die Schubstange 20 den"gleichen Drehsinn wie die innere Propellerwelle 4. Wie in der gleichen Darstellung angedeutet wird, kann aber auah anstelle der Schubstange ein Servomotor 23 treten, der mit dem Joch 11 in Wirkungsverbindung steht. Die Zuführung des Hydrauliköles erfolgt dabei über clkanäle in der inneren Propellerwelle 4.

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Claims

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen 1Nab eng ehäus e2Nabengehäuse3Propellerwelle4Propellerwelle5Schraube6Axial- und Radiallager7Dichtung8Propellerlager9Kulissenstein10Verstellzapfen11Joch12Joch13Führungs s chuh14Bund15Gewindering16Lager17Führung s s chuh18Propellerflügel19Flügelteller20Schubstange21Koppel22Ringlager23Servomotor 109839/0177 Patentansprucheί

1. Gegenläufiger Propeller mit koaxial ineinander liegenden Wellen, insbesondere für Schiffe, der "bei voller Umsteuertarkeit in allen Fahrtbereichen optimiere ar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die hintereinander angeordneten gegenläufigen Propeller als Verstellpropeller ausgestattet sind, wobei die Propellerflügel (18) der hintereinander angeordneten Propeller spiegelbildlich zueinander angeordnet und über ein geeignetes Kopplungselement spiegelbildlich verstellbar · verkoppelt sind.

2. Gegenläufiger Propeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Propellerwelle (4) das Kopplungsglied zwischen den vorderen und hinteren Propeller bildet, axial verschiebbar in der Propellerwelle (3) gelagert ist und mit einer vorzugsweise im Schiffsinnern angeordneten Verstelleinheit in Wirkungsverb indung s t eht.

3. Gegenläufiger Propeller nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Propellerwelle (4) im Bereich der Achsen der Propellerflügel (18) Joche (11; 12) trägt, wobei das vordere Joch (12) drehbar und axial fixiert auf der Propellerwelle (4) gelagert ist, das hintere Joch statt mit der inneren Propellerwelle (4) verbund en ist, und daß die Joche (11; 12) mit den Propellerflügeln (18) in Wirkungsverbindung stehen·

4. Gegenläufiger Propeller nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellzapfen (10) zueinander wechselseitig angeordnet sind.

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5. Gegenläufiger Propeller nach Anspruch 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittenabstände der Verstellzapfen (10) der Joche (11; 12) zur Propellerwellenachse unterschiedlich ausgebildet sind und/oder im Abstand der beiden Ebenen, den die Achsen der Verstellzapfen (10) auf den Jochen (11; 12) bilden, vom Abstand der Achsen der Propellerflügel (18) abweichen.

6. Gegenläufiger Propeller nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Propellerwelle (4) einen Führungsschuh (13) trägt, der mit dem Nabengehäuse (2)

des hinteren Propellers in Wirkungsverbindung steht und in " diesem axial beweglich gelagert ist.

7. Gegenläufiger Propeller nach Anspruch "*, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere und hintere Nabengehäuse (1; 2) drehbar durch ein in beide Achsrichtungen wirkendes Axial- und Radiallager (8) verbunden ist und daß der Propellerinnenraum in diesem Lagerbereich durch eine Dichtung (7) nach außen abgedichtet ist.

8. Gegenläufiger Propeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung des Verstellhubes eine Schubstange (20) eingesetzt wird, die mit dem hinteren Joch (11) verkoppelt ist und daß das hintere und vordere Joch (11; 12) über Koppeln (21) und einen am vorderen Joch (12) angeordneten Ringlager (22) in Wirkungsverbindung stehen.

9. Gegenläufiger Propeller nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das hintere Joch (11) axial freibeweglich ist.

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10. Gegenläufiger Propeller nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Schubstange (20) ein im Nabengehäuse (2) und mit dem hinteren Joch (11 ) in Wirkungsverbindung, stehender Servomotor (23) angeordnet ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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