DE2346835A1 - Seitwaerts-schubvorrichtung fuer ein schiff - Google Patents

Description

GLOBAL MARINE INC., eine Gesellschaft nach den Gesetzen des Staates Delaware, 811 West Seventh Street, Los Angeles. Kalifornien 90017, V.St.A.

Seitwärts-Schubvorrichtung für ein Schiff

Die Erfindung betrifft eine Seitwärts-Schubvorrichtung für ein Schiff, mit einem Tunnel und einer Steuer- und Umkehreinrichtung.

Eine Seitwärts-Schubvorrichtung in Bugnähe ist eine nützliche Einrichtung, weil sie dem Schiff dazu verhilft, auf einem kleineren Radius zu drehen, oder weil sie dem Schiff zusätzlich hilft, einen gewünschten Kurs zu steuern. Je eine Seitwärts-Schubvorrichtung am Bug und Achterschiff gestattet es, ein Schiff seitwärts zu bewegen, um es beispielsweise ohne Drehung des Schiffes oder Vorwärtsbewegung an einer Position zu halten. Außerdem helfen Seitwärts-Schubvorrichtungen beim Eindocken eines Schiffes.

-Üblicherweise wird ein Seitwärtsschub erzeugt, indem man eine Schraube in einem dwars -verlaufenden Tunnel anordnet, so daß Wasser auf einer Seite des Schiffes angesaugt

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und auf der entgegengesetzten Seite herausgedrückt werden kann. Zur Erzielung der optimalen Wirkung der Seitwärts-Schubvorrichtung muß diese ein gutes Stück unterhalb der Wasserlinie, angeordnet sein, damit keine Luft angesaugt wird, und sie muß sich außerdem in Bugnähe befinopr., damit man den größten Steuereffekt erzielt. In vielen Schiffen ist dieses ein sehr eng begrenzter Abschnitt, so daß der Tunnel relativ kurz ausfällt. Verwendet man in dem Tunnel eine Schraube, so ist ihr Antrieb schwierig, wenn man eine konventionelle Nabe benutzt. Bei einer bekannten Ausführung befindet sich eine Schraube im Mittelstück eines Z-förmigen Tunnels, so daß man die Antriebswelle direkt mit der Nabe der Schraube verbinden kann. Bei einer anderen bekannten Ausführungsform der Erfinduna verwendet man einen Ring, der die äußeren Enden der Flügel umfaßt, und der Antrieb erfolgt über Stirnradoder Kegelradgetriebe, die an dem Ring angreifen.

Bei diesen beiden bekannten Ausführungen benutzt man zur Zentrierung der Schraube in dem Tunnel Holme, die von den Tunnelwänden zu einer Naben-Stützeinrichtung führen. Diese Holme verringern den Wirkungsgrad der Schraube und können Kavitation, Vibration und/oder einen erhöhten Strömungswiderstand verursachen.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Schubvorrichtungen besteht darin, daß bei der Schubumkehr die Rotationsrichtung der Schraube umgekehrt wird, so daß aus den Vorderkanten der Flügel die Hinterkanten werden. Dies erfordert entweder eine Laufrichtungsumkehr der Antriebs maschine oder eine Umschalteinrichtung in der Getriebeketfc^ die zwangsläufig langsam arbeitet und für schnelles Manövrieren ungeeignet ist. Da die Funktion der Vorder- und Hinterkanten der Schraubenflügel umgekehrt wird, hat man es entweder mit einer Schraube zu tun, die in

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Vorwärtsrichtunq recht gut arbeitet, in der Gegenrichtung doch einen rjerinaeren Schub abgibt, oder mit einer symmetrischen Ijc η raube·, die in beiden Rotationsrichtungen eine symmetrische, jedoch keine optimale Wirkung zeigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,' diese Nachteile zu vermeiden. Erf.indungsgemäß wird diese Aufgabe gelest durch eine feste Tunnelwand, einen bewegbaren Abschnitt der Tunnelwand,eine Einrichtung zur um die Tunnelachse rotierender. Lagerung des bewegbaren Abschnitts, eine Antriebseinrichtung für den bewegbaren Abschnitt der Tunnelwanc, eine Anzahl von aus dem bewegbaren Abschnitt der Tunnelwand nach innen ragenden und mit diesem gemeinsam um die Tunnelachse rotierenden Flügeln, und durch eine Einrichtung zur Steuerung des Steigungswinkels der Flügel gegenüber einer quer zur Tunnelachse verlaufenden Ebene.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindunq unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Seitwärts-Schubvorrichtung im Bug eines Schiffes;

Fig. 2 eine Querschnittsdarstellung der Schubvorrichtung von Fig. Ί;

Fig. 3 einen abgebrochenen Längsschnitt durch die Schubvorrichtung von Fig. 1 mit einem Differenzial-Antriebsmechanismus ;

Fig. 4 ein Getriebeschema des Differenzial-Antriebsmechanismus von Fig. 3 und

Fiq. 5 einen Fig. 3 ähnlichen Längsschnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel einer Schubvorrichtung mit abgewandeltem Antriebs-und Steuermitteln.

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In Fig. 1 ist schema tisch und abgebrochen der Bug 10 eines Schiffes dargestellt, der einen Tunnel 11 mit einer darin eingebauten erfindungsgemäßen Seitwärts-Schubvorrichtung enthält. Der dwars verlaufende Tunnel 11 befindet sich unter der Wasserlinie des Schiffes und enthält in seiner Mitte die nachfolgend eingehend beschriebene Schubvorrichtung 12. Seitliche Öffnungen gestatten den Eintritt bzw. Austritt von durch den Tunnel 11 fließendem Wasser. An die Öffnungen 13 schließer sich zu beiden Seiten der Schubvorrichtung 12 feste Tunnel wände 14 an.

Zwischen den beiden festen Tunnelwänden 14 befindet sich ein bewegbarer Wandabschnitt 16, der sich zur Vermeidung von Turbulenzen im wesentlichen kontinuierlich an die festen Tunnelwände 14 anschließt. Mittels eines Getriebekastens 17 läßt sich der bewegbare Wandabschnitt 16 nicht nur um die Tunnelachse drehen, sondern außerdem der Anstellwinkel von Schubflügeln steuern, wie nachfolgend näher beschrieben wird. Ein konventioneller Antriebsmotor 19, beispielsweise eine Turbine, ein Dieselmotor oder ein Elektromotor, treibt über eine Antriebswelle 18 das im Getriebekasten 17 befindliche Getriebe an. In Fig. 1 ist der Getriebekasten 17 an die Unterseite der Schubvorrichtung 12 angesetzt; erkann sich jedoch auch darüber oder dahinter befinden. Die Lage des Getriebekastens 17 kann man ganz nach den schiffbaulichen oder sonstigen Gegebenheiten frei wählen.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch die Mitte der Schub-r vorrichtung 12 mit Blickrichtung in Längsachse des Tunnels 11. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ragen vier Flügel 21 von dem bewegbaren Wandabschnitt 16 nach innen. Es kann auch eine andere Flügel-Anzahl benutzt werden,

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falls erwünscht. Die Flügel 21 ragen in frei tragender Bauweise nach innen, so daß ihre inneren freien Enden nicht, abaesf-ützt sind. Die Länge der Flügel 21 ist so bemessen, aaf- diese sin in der Nähe der Tunnelachse nicht berühren.

In Fiq. 3 sind in einem Längsschnitt durch den Tunnel 11 Abschnitte einer steuereinrichtung für die Schubvorrichtung dargestellt. Mittels eines Flansches 20 ist ein fester Ring 22, der einen Abschnitt der Tunnelwand darstellt, mit der benachbarten festen Tunnelwand 14 verschraubt. Auf diese Weise ist es möglich, die gesamte Schubvorrichtunq 12' zwecks Wartung oder Reparatur abzuschrauben und aus den» Tunnel 11 zu entnehmen. Ein zweiter Flansch 2 3 dient zur Verbindung mit dem Getriebekasten 17, der in Fig; 3 nur angedeutet ist· Der Getriebekasten 17 schließt den Antriebs- und Steuermechanismus ein und gewährleistet dessen Schmierung. Solch ein Getriebekasten könnte beispielsweise unter einem leichten Überdruck stehen, um das Eindringen von Seewasser in den Antriebs- und Steuerraechanismus zu verhindern. Ein zweiter fester Ring 24 auf der gegenüberliegenden Seite ist ebenfalls mittels Schrauben an der festen Tunnelwand 14 verschraubt.

Der bewegbare Wandabschnitt 16 besitzt die Form eines Ringes und ist zwischen den beiden festen Ringen 22 und mittels hoch belastbarer Kugellager 26 gelagert. Auf diese Weise läßt sich der gesamte ringförmige Wandabschnitt 16 um die Tunnelachse verdrehen. Ein den bewegbaren Wandabschnitt 16 umgebendes Kegelrad 27 greift in ein Kegelrad 28 am Ende der Antriebswelle 18 ein. Durch Verdrehen der Antriebswelle 18 läßt sich somit der ringförmige Wandabschnitt 16 verdrehen, um die Tunnel—Schubvorrich— tung 12 anzutreiben. Zwischen den festen Ringen 25 bzw.

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24 und dem ringförmigen Wandabschnitt 16 befindliche Dichtungen Γ 9 verhindern das Eindringen von Seewasser ■in den Antriebs-und .Steuermechanismus bzw. den Verlust von Schmiermittel aus dem Getriebekasten 17.

Jedes der Blätter 21, von denen in Fig. 3 nur zwei daropstellt sind, ist an einer kreisförmigen Flügeltragplatte 31 angebracht. Jede Flugeltraqplatte 31 befindet sich in einer runden öffnung auf einer Seite des ringförmigen bewegbaren Wandabschnittes 16 und ist dort in Kugellagern 32 gelagert. Eine Dichtung 33 hält Seewasser draußen und Schmiermittel drinnen. Somit sind sämtliche Flügeltragplatten 31 um eine senkrecht zur Tunnelachce verlaufende Achse drehbar. Durch Verdrehen der zugeordneten Flügeltragplätte 31 läßt sich der Steigur. iy— winkel bzw. der Angriffswinkel des zugehörigen bis fast in die Tunnelmitte ragenden Flügels 2 1 versteller

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Flügel 21 als symmetrische Gebilde gezeichnet; die genaue Form dieser Flügel 21 ist abhängig von der Größe, Betriebsgeschwindigkeit und dergleichen und bleibt ganz dem Fachmann überlassen. Die Flügel 21 können ferner von der Vorderkante bis zur Hinterkante entweder symmetrisch oder asymetrisch ausgebildet sein, wenn man einen optimalen Wirkungsgrad erzielen will. Es sei hier festgestellt, daß die Vorderkante der Flügel 21 auch bei einer Änderung der Schubrichtung die Vorderkante bleibt, weil die Blätter durch eine Stellung, in welcher der Schub annähernd gleich Null ist, nach beiden Seiten in eine Stellung mit maximalem Schub in jeder Richtung geschwenkt werden können, ohne daß man die Umlaufrichtung oder Rotationsgeschwindigkeit des ringförmigen Wandabschnittes 16 ändern müßte. Ferner kannes erwünscht sein, Propellerflügel mit verän-

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derJichem Anstellwinkel zwischen Basis und Spitze zu verwenden, fells erwünscht. Die einziqe Einschränkung in -"ier Fingerkonstruktion besteht darin, daß die Flügel— splt-'c*:i sich gegenseitig nicht in der Nähe der Tunnelachse störe:-, bzw. berühren dürfen, wenn sie in die verschiedenen jteiounqswinkel-Lagen bewegt werden. Andere Veränderungen in der F:üqelkonstiukιion sind dem Fachmann überlassen.

/.ur Erzielung eines möglichst störungsfreien Wasserdurchflusses durch den Tunnel 11 bei Veränderung der Flügel-_ stellung besitzt der Mittelabschnitt des bewegbaren Wand- Rl schnittes IC- eine sphärische Oberflächengestalt, d.h. eine Innenoberfläche 34 ist als Ausschnitt aus einer Hohlkuqel ausgebildet, deren Mittelpunkt im Schnittpunkt der Tunnelachse mit den Rotationsachsen der Flügeltrac:- platten 31 liegt. Die Grenzlinien 36 zwischen der sphärischen Innenoberfläche 34 und der benachbarten zylindrischen Tunnelinnenwand verlaufen in je einer Ebene, die parallel zu einer Ebene verläuft, welche durch die Rotationsachsen der Flügel 21 gebildet wird; außerdem verlaufen niese Grenzlinien 3G in gleichen Abständen von der Hohlkugelmitte. Diese Hohlkugelform der sphärischen Z.-r.e im Bereich der Flügeltragplatten 31 bleibt ohne Rucksicht auf den Anstellwinkel bzw. die Drehbewegung der Flügel 21 erhalten. Dadurch findet das durch den Tunnel \" hindurchfließende Wasser stets einen glatten Strömunqspfad vor, und es werden scharfe Übergänge und dergleichen vermieden, die zu Kavitation oder anderen rtörphänomenen führen. Obwohl die Grenzlinien 36 in der Zeichnung als scharfe Kanten dargestellt sind, kann hier in der Praxis eine Rundung durchgeführt werden, um optimale 5trömungsverhältnisse zu schaffen. Außerdem ist es möqlich, den Tunneldurchmesser im Bereich der Schubvorrichtung 12 wesentlich größer zu gestalten, als an der. übriaen Tunnelabschnitten.

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Zur Erzielung einer optimalen "chubleistung durch die Schufavorrichtung 'Is. ist vorzugsweise vorgesehen, daß der Steigungswinkel bzw. der Angriffswinkel der verschiedenen Flügel 21 gleichmäßig verändert wird, so daß sämtliche FlügeJ c:en gleichen Steigungswinkel haben. Deshalb ist ein einziaer Flügel-Verstellmechanismus wünschenswert. Eine derartige Steigungswinkel-Steuerung erreicht man durch einen Stift 37 an jeder einzelnen Flügeltragplatte 31, der auf der Außenseite, die der Innenoberfläche 34 entgegengesetzt ist, angebracht ist. Sämtliche Stifte 37 sind qegenüber der Mittelachse der zugeordneten Flügeltragplatte 31 exzentrisch versetzt und befinden sich innerhalb des Getriebekastens 17. Über diesen exzentrischen Stift 37 läßt sich jede Flügeltrag— platte 31 einfach und leicht um ihre Mittelachse verdrehen .

Zur synchronen Verstellung sämtlicher Stifte 37 der vier Flügeltragplatten 31 ist ein gemeinsamer geschlitzter Stellring 38 vorhanden, welcher den bewegbaren Wandabschnitt 16 der Tunnelwand umgibt. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 besitzt der Stellring 38 vier wendeiförmige Schlitze 39 auf seiner Innenseite, von denen jeder je einen der Stifte 37 in sich aufnimmt. Befindet sich der bewegbare Wandabschnitt 16 im Ruhezustand, so kann man durch Verdrehen des geschlitzten Stellringes 38 die Stifte 37 in neue Positionen in Längsrichtung des Tunnels verstellen. Diese Verstellung der Stifte in Längsrichtung des Tunnels führt zu einer Verdrehung der Flügeltragplatten 31 und damit zu einer Verstellung des Steigungswinkels der Flügel 21.

Im Betrieb der Schubvorrichtung 12 rotiert der bewegbare Wandabschnitt 16 des Tunnels um die Tunnelachse,

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und der Stellring i6 dreht sich mit, damit die vier Blätter 21 ihren vorgesehenen Steigungswinkel beibehalten. Will man beim Betrieb während der gemeinsamen Dreh·» bewegung der Tunnelwand 16 und des geschlitzten Stellringes 38 den Steiaungswinkel der Flügel verändern, so ist es notwendig, den Rotationsphasenwinkel dieser beiden ringförmigen bewegbaren Elemente zu ändern. Dreht sich beispielsweise der Stellring 38 mit dem Wandabschnxtt in einer Position, wo die Flügel 21 ihre Neutralstellung einnehmen, so kann man durch Beschleunigung des Stellringes 38 gegenüber dem Wandabschnitt 16 die Flügel in der einen Richtung, und durch Verzögerung des'Stellringes 38 die Flügel in der entgegengesetzten Steigungswinkel-Richtung verstellen. Dieser Vorgang verläuft analog zu einer elektrischen Phasenänderung. Der Betrag der Änderung des Phaserwinkeis zwischen dem geschlitzten Stellring 38 bei voller Änderung des Flügel-Stellwinkels von einem Extremwert zum anderen ist nicht groß, weil die wendeiförmigen Schlitz^ 39. eine relatiwrasante Steigung aufweisen.

Um den geschlitzten Stellring 38 gemeinsam mit dem bewegbaren Wandabschnxtt 16 umlaufen lassen zu können, ist eine Antriebskoppelung notwendig und ein Differential-Getriebe erforderlich, um die zuvor beschriebenen Phasen Veränderungen vornehmen zu können. Die getriebemäßige Verbindung zwischen dem bewegbaren Wandabschnitt 16 und dem geschlitzten Stellring 38 ist in Fig. 3,und schematisch in Fig. 4 dargestellt. In Fig. 4 sind die Drehrichtungen der einzelnen mechanischen Elemente mit Pfeilen angedeutet. Die Verbindungswellen zwischen den einzelnen Zahnrädern sind in Fig. 4 nur der Übersichtlichkeit halber so lang dargestellt, in Wirklichkeit können die einzelnen Elemente viel näher zusammengerückt werden.

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Zu dem Phasenänderungsgetriebe gehört ein Stirnradkranz 41 auf dem rotierenden Wandaoschnitt 16 der Tur.nelwand, welches bei dem daraestell t*»n Ausführungsbeispiel das treibende Element darstellt, während der geschlitzte Stellring 38 das angetriebene Element ist. Der Stellring 38 trägt einen ähnlichen Stirnradkranz 42. Ein in den Stirnradkranz 41 eingreifendes kleines Stirnrad 43 ist direkt mit einem Kegelrad 44 verbunden, welches in ein Zwischenkegelrad 46 eines Differentialgetriebes eingreift. Dieses Zwischenkegelrad 46 befindet sich außerdem im Eingriff mit einem zweiten Kegelrad 47, welches direkt über eine Welle mit einem Stirnrad 48 fest verbunden ist. Dieses angetriebene Stirnrad 48kämmt mit einerr in Fig. 3 nicht dargestellten Stirnrad 49, welches über eine Welle fest mit einem Stirnrad 50 verbunden ist, das seinerseits in den Stirnradkranz 42 des Stellringes 38 eingreift. Die beiden gleich großen Stirnräder 49 und 50 dienen lediglich zur Erzielung der richtigen Umlaufrichtung des geschlitzten Stellringes 38 gegenüber dem bewegbaren Wandabschnitt 16. Das Gesamt-Übersetzungs-Verhältnis dieses zuvor beschriebenen Differentialgetriebes ist so bemessen, daß der geschlitzte Stellring 38 mit der gleichen Rotationsgeschwindigkeit umläuft wie der bewegbare Wandabschnitt 16 des Tunnels. Dem Fachmann bleibt es überlassen, gleichwertige Getriebeanordnungen zu verwenden.

Um den geschlitzten Stellring 38 gegenüber dem rotierenden bewegbaren Wandabschnitt 16 zu beschleunigen oder zu verzögern, wird das Zwischenkegelrad 46 benutzt, welches auf ein Lager 52 aufgesetzt ist, welches ein Verschwenken des Zwischenkegelrades 46 um die Rotationsachse der Kegelräder 44 und 47 erlaubt. In der schematischen Darstellung von Fig. 4 ist als Mittel zum Verschwenken des Zwischen-

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kegelrades 46 um die Achse des Lagers 52 einfach ein Handhebel 5? vorgesehen, jedoch nur aus Gründen der Vereir.facl.unn. Vorzugsweise wird an dieser Stelle eine aeeiar.ete konventionelle Mechanik benutzt.. Verschwenkt man das Zwischenkegelrad 46 um das Lager 52, dann ändert sich dabei der Phasenwinkel zwischen dem angetriebenen Keaelrari 47 und dem treibenden Kegelrad 44, und diese Lhasenveränderung wird über die angeschlossene Getriebekette so übertragen, daß sich der Phasenwinkel des geschlitzter, Stellringes 38 ändert.

Irr. Betrieb der Tunnel-Schubvorrichtung 12 erfolgt der Antrieb über die Antriebswelle 18_r welche den bewegbaren Tunnelabschnitt 16 über die Kegelräder 27 und antreibt. Normalerweise erfolo+ dieser Antrieb mit relativ konstanter Drehzahl und in gleicher Rotationsrichtung. Ledialich Drehmoment und Leistung müssen einem veränderter. Schub angepaßt werden. Das zuvor in Verbindung mit Fig.4 beschriebene.Differentialgetriebe sorgt dafür, daß normalerweise der geschlitzte Stellring 38 gemeinsam mit dem öeweqbaren Tunnelwandabschnitt 16 umläuft und die nach innen ragenden Flügel 21 in einer festen Anstellposition fällt. Diese gewählte Stellung bestimmt die Größe des durch die Flügel 21 ausgeübten Schubes und außerdem die Schubrichtung· Wünscht man eine Veränderung der Größe oder Richtung des Schubes, dann verschiebt man das Zwischenkegelrad 46 des Differentialgetriebes und somit die Phase des geschlitzten Stellringes 38 geaenüber dem rotierenden Tunnelwandabschnitt 16. Diese Phasenveränderung wird in bereits beschriebener Weise über die Stifte 37 auf die einzelnen Flügel 21 übertragen. Auf diese Weise ist in kürzester Zeit nicht nur eine Veränderung der Schubgröße, sondern außerdem ein Schubrichtungswechsel möglich, ohne daß es hierbei erforderlich

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wäre, schwere Maschinenteile in der Rotationsrichtung umzukehren.

Der erfindungsgemäße Rinqpropeller mit veränderlichem Anstellwinkel hat einem konventionellen Nasenpropeller mit veränderlichem Anstieg gegenüber besondere Vorteile. Bei einem konventionellen Pro peller mit außenliegenden

tu.

Flüaelspitzen laufen diese am schnellsten um und verdrängen dabei den größten Wasseranteil. Die Belastungen sind hoch an der Flügelwurzel bei einem Nabenpropeller, weil dessen Flügel nach außen einen Überhang aufweisen. Die Flügelspitzen werden daher bei Vollast gegenüber ihrer Ruhestellung beträchtlich verlagert. Bei einem Nabenpropeller lassen sich wegen dieser Spitzenauslenkungen schnelle Anstellwinkel-Änderungen nicht durchführen.

Dagegen sind bei einem Ringpropeller die Flügelspitzen am Umfang abgestützt und erleiden keine Auslenkung. Die Flügelenden in der Nähe der Tunnelmittelachse sind nur wenig belastet, und ihre Auslenkungen sind beträchtlich kleiner als bei einem Nabenpropeller bei gleicher Umdrehungsgeschwindigkeit. Weil die Flügelspitzen beim Ringpropeller stabilisiert werden, lassen sich schnelle Größen- und Richtungsänderungen des Anstellwinkels bei hoher Drehzahl durchführen. Bei einer Seitwärts-Tunnelschubvorrichtung erhöht diese Eigenschaft wesentlich die Manövrierfähigkeit des zugehörigen Schiffes. Ein weiterer Vorteil liegt in der Verwendungsmöglichkeit leichterer Flügel beim Ringpropeller als bei einem konventionellen Propeller.

Fig. 5 stellt eine gegenüber Fig. 3 geringfügig abgewandelte Einrichtung zur Verstellung des Anstellwinkels von

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Propellerflügein dar. Bei diesem Ausführungsbeispiel gehört zur festen Tunnelwand ein Ring 122, welcher eine Endwand eines Getriebekastens 117 bildet. Auf der anderen Seite des Getriebekastens 117 befindet sich ein anderer fester Ring 124, und beide Ringe sind zur Durchführung einer Demontage bei Reparatur und Wartung in ähnlicher Weise mit der festen Tunnelwand verschraubt wie beim vorhergehenden ,Ausführungsbeispiel von Fig; 3.

In Kugellagern 126 ist ein bewegbarer Tunnelabschnitt 116 drehbar gegenüber dem festen Tunnelwandabschnitt gelagert. Eine Antriebswelle 118 treibt ein Kegelrad 128, welches in ein mit dem bewegbaren Tunnelabschnitt 116 verbundenes Kegelrad 127 eingreift. In den Innenraum des bewegbaren Tunnelabschnittes 116 ragen eine Anzahl von Schubflügeln 121, von denen in Fig. 5 nur einer dargestellt ist, und die mit je einer mittels Kugellagern 132 in einer Öffnung des bewegbaren Tunnelabschnittes 116 gelagerten Flügeltragplatte 131 verbunden sind. Auch bei dieser Ausführung wird durch Verdrehen der Flügeltragplatte 131 der Anstellwinkel des zugeordneten Schubflügels 121 verstellt. Zur Erzielung dieser Verstellung befindet sich ein Stift 137 auf der Außenseite jeder Flügeltragplatte 131, der exzentrisch angeordnet ist. Zur Steuerung des Anstellwinkels befindet sich außerhalb des bewegbaren Tunnelabschnittes 116 ein diesen umgebender und umlaufend geschlitzter Stellring 61, in den sämtliche Stifte 137 eingreifen. Die anderen Merkmale des rotierenden Tunnelwandabschnites 116 und seines Antriebsmechanismus sind ähnlich wie· bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel von Fig. 3. . ·

Die Schubflügel 121 von Fig. 5 weichen etwas von den zuvor beschriebenen und in Fig. 3 dargestellten ab, ihre

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aneinander zugekehrten Enden sind nämlich im Bereich der Tunnelmittelachse miteinander verbunden. Die Flügel 21 gemäß Fig. 3 stehen von den Flügeltragplatten 31 aus gesehen nach außen vor (d.h. in Richtung der Tunnelmittelachse nach innen), und ihre benachbarten Spitzen liegen frei, was zum Spitzenverlust führen kann, und unter gewissen Bedingungen kann Kavitation auftreten. Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 5 dagegen sind die Spitzen der Schubflügel 121 mittels je eines Zapfens 60 drehbar in einer Nabe 62 gelagert, die symmetrisch zur Schubtunnelachse verläuft. Die Nabe 62 ist symmetrisch ausqebildet und von gleicher Konfiguration, ob die Schubvorrichtung nun nach steuerbord oder backbord drückt. Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispxel ist die Nabe 62 lediglich mit den Spitzen der Flügel 121 verbunden und rotiert mit diesen gemeinsam. Falls erwünscht, kann auch eine Verstrebung oder dergleichen an der festen Tunnelwand angebracht werden, welche die Nabe trägt und diese entweder fixiert oder mit dieser rotiert, wie gewünscht. Wenn sie sich mit-dreht, werden die Schmierproblerne reduziert.

Die Nabe 62 verändert.die Materialbeanspruchung in den miteinander verbundenen Flügeln 121 im Gegensatz zu den freitragenden Flügeln 21 vom Ausführungsbeispiel in Fig.3, und außerdem trägt die Nabe zur Lösung aller Probleme bei, die sich mit dem Verlust von Flügelspitzen in der Mittelachse des Tunnels ergeben. Die Nabe hat mindestens einen zentralen Abschnitt in Form einer sphärischen Oberfläche, so daß Änderungen im Steigungswinkel der Flügel .nicht mit Formänderungen der Nabe verbunden sind. Somit werden Änderungen im Wasserdurchlaufverhalten nur von den Flügeln selbst verursacht. Vorzugsweise besitzt die Nabe vorn und hinten abgerundete und glatte Abschnitte, damit ein ungehinderter hydrodynamischer Durchfluß er—

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zielt wird.

Im Gegensatz zu dem Stellring 38 von Fig. 3 besitzt der Stellring 61 einen durchgehenden inneren Umfangsschlitz 63, in den sämtliche Stifte 137 der Flügeltragplatten 131 eingreifen. In Rotationsrichtung behält der Stellring 61 eine feste Lage gegenüber dem Tunnel bei, wenn der bewegbare Tunnelabschnitt 116 rotiert. Aus diesem Grunde wird vorzugsweise zwischen den Stiften 137 und den Wänden des Umfangsschlitzes 63 ein reibungsverminderndes Lager (nicht dargestellt) verwendet.

Um den Anstellwinkel der Flügel 121 zu verändern, wird die Stellung des Stellringes 61 in Längsrichtung des Tunnels verändert und diese Positionsänderung über die Stifte 137 auf die Flügel 121 übertragen. Zu diesem Zweckt ist der Stellring 61 mit drei oder noch mehr in gleichen Abständen am Umfang verteilten Vorsprüngen 64 versehen, von denen in Fig. 5 nur einer dargestellt ist. Jeder dieser Vorsprünge 64 greift in eine-konventionelle Leitspindel 66 mit einem Zahnrad 67 an deren Ende ein. Sämtliche Zahnräder 67 kämmen mit einem gemeinsamen Zahnkranz 68, der die Innenseite des Getriebekastens 117 umspannt. Mittels nicht dargestellter Einrichtungen kann der Zahnkranz 68 entweder· mechanisch oder von Hand verdreht werden, um auf diese Weise die Zahnräder 67 und die Leitspindeln 66 gemeinsam zu verdrehen. Diese Drehbewegung bewegt die Vorsprünge 64 entweder vor oder zurück und damit den gesamten innen geschlitzten Stellring 61, so daß hierbei auch die Stifte 137 verschoben und der Anstellwinkel der Flügel 121 verändert wird.

Selbstverständlich sind im Rahmen der anhand von Beispielen beschriebenen Erfindung verschiedene Modifikationen

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und Abwandlungen möglich. So kann man beispielsweise das Differentialgetriebe oder die andere Einrichtung zum Verschieben des geschlitzten Stellringes gegenüber dem beweglichen Tunnelwandabschnitt auch auf einer Seite des rotierenden Abschnittes der Vorrichtung anbringen statt am Umfang. Bei seitlicher Anbringung des genannten Mechanismus bleibt der Umfangsabschnitt frei zugänglich und der drehbare Tunnelwandabschnitt kann direkt mit dem Rotor eines Elektromotors verbunden werden. Dann kann der Stator dieses Elektromotors den Rotor umgeben, und es wird ein direkter Elektroantrieb des bewegbaren Tunnelwandabschnittes erreicht. Ferner können statt der in geschlitzte Ringe eingreifenden Stifte an den Flügeltragplatten auch komplementäre Bauelemente verwendet werden, wobei Stifte in entsprechende Ausnehmungen der Flügelträgerplatten eingreifen. Dem Fachmann wird es ohne weiteres möglich sein, im Rahmen der Erfindung weitere Abwandlungen zu finden und anzuwenden.

Zusammengefaßt betrifft die Erfindung eine seitwärts gerichtete Schubeinrichtung für ein Schiff, die sich vorzugsweise in einem dwarsschiffs ausgerichteten Tunnel befindet, beispielsweise in Bugnähe, um die Manövrierfähigkeit des Schiffes zu vergrößern oder um das Schiff langsam seitwärts bewegen zu können. Die Schubvorrichtung umfaßt einen bewegbaren Abschnitt der Tunnelwand mit nach innen ragenden Flügeln. Der bewegbare Wandabschnitt und die Flügel werden gemeinsam um die Tunnelachse rotierend angetrieben, so daß die Flügel Wasser durch den Tunnel hindurc hJrücken. Außerdem läßt sich der Anstellwinkel der Flügel gegenüber einer quer zur Tunnelachse verlaufenden Ebene so steuern, daß sich eine kontinuierliche Schubänderung von einem Maximum in der einen Richtung bis zu einem Maximum in der entgegengesetzten Richtung durchführen läßt.

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Ferner sind Mitel vorhanden, um den Anstellwinkel der Flügel zu steuern, während die Schubvorrichtung rotiert,

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Claims (2)

Ansprüche

1. Seitwärts-Schubvorrichtung für ein Schiff,mit einen Tunnel und einer Steuer- und Umkehreinrichtung, gekennzeichnet durch eine feste Tunnelwand (14), einen bewegbaren Abschnitt (16; 116) der Tunnelwand, eine Einrichtung (26; 126) zur um die Tunnelachse rotierenden Lagerunc des bewegbaren Abschnittes, eine Antriebseinrichtung (18;118) für den bewegbaren Abschnitt der Tunnelwand, eine Anzahl von aus dem bewegbaren Abschnitt der Tunnelwand nach innen ragenden und mit diesem gemeinsam um die Tunnelachse rotierenden Flügeln (21;121), und durch eine Einrichtung (31,37,38...;131,137,61...) zur Steuerun. des Anstellwinkels der Flügel gegenüber einer senkrecht zur Tunnelachse verlaufenden Ebene.

2. Seitwärts-Schubvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Einrichtung zur Steuerung des Flügelanstellwinkels ein mit dem bewegbaren Abschnitt (16;116) der Tunnelwand verbundenes treibendes Zahnrad (41J, ein mit einem Stellring (38) verbundenes angetriebenes Zahnrad (42), und ein das treibende mit dem angetriebenen Zahnrad verbindendes Differentialgetriebe (46...) gehört.

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