DE2611165A1

DE2611165A1 - Flankenantriebe fuer gleitboote und schnelle verdraengungsboote

Info

Publication number: DE2611165A1
Application number: DE19762611165
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl Ing Eichler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-03-17
Filing date: 1976-03-17
Publication date: 1976-10-14
Also published as: DE2611165C2; US4084537A

Description

Patentanmeldung Flankenantriebe fur Gleitboote und schnelle Verdrängungsboote

Die Erfindung betrifft den Antrieb von Booten mittels Flügelradpropeller, der zum Flankenantrieb benutzt wird. Die Erfindung wird darin gesehen, daß sich - bei relativ kleiner Umfangsgeschwindigkeit des Radkörpers im Flügelradpropeller zur großen Bootsgeschwindigkeit - mehrere Propellerflügel, ohne sich mit jeder Drehung des Radkörpers umzukehren, in Schlängellinien durchs Wasser fortbewegen. Die Propellerflügel üben dabei vorwiegend Flankenkräfte, d.h. Kräfte quer zur Fahrtrichtung auf das sie umgebende Wasser aus.

Als Antrieb für Gleitboote und schnelle Verdrängungsboote sind die Schiffsschrauben bekannt, die gegenüber dem Erfindungsgegenstand den Nachteil haben, daß ihr Wirkungsgrad bei großen Geschwindigkeiten der Boote und damit verbunden bei großen Drehzahlen des Propellers abnimmt.

Beim Auftriebsprinzip der Schiffsschrauben - wie auch der üblichen Flügelradpropeller mit ihrer großen Umfangsgeschwindigkeit im Verhältnis zur Bootsgeschwindigkeit - entstehen eine große Einheitsflächenbelastung jedes Propellerflügels, damit ein starkes Verwirbeln des vom Propellerflügel erfaßten Wassers und dadurch wiederum ein großer Vortriebsverlust. Beim Flankenantrieb dagegen wird mit zunehmender Bootsgeschwindigkeit querschiffs mehr Wasser erfaßt und dadurch weniger beschleunigt.

Der Erfindungsgegenstand kann einzeln oder mehrfach am Boot angeordnet werden. Vorzugsweise kann der Flankenantrieb vorn liegen, wo er im Felde ungestörter Anströmung statt hinten im vom Bootskörper verlangsamten Mitstrom arbeitet. Vorteilhaft für den Flankenantrieb ist auch seine Anordnung im Nachstrom eines anderen Antriebes.

3ei der baulichen Gestaltung des Erfindungsgegenstandes kann man vom üblichen Flügelradpropeller (P 866 763) ausgehen, dessen Radkörper in einem Brunnen des Schiffsbodens drehbar eingesetzt ist und dessen Propellerflügel exzentrisch um die Achse des Radkörpers schwenkbar gelagert sind. Beim Flankenantrieb sind jedoch alle Propellerflügel einzeln auch unter Vollast in drehbaren Schwenkeinrichtungen gelagert, die wiederum durch ein Rückdrehgetriebe derart zurückgedreht werden, daß sich die Schwenkeinrichtungen im Verhältnis zum Boot um ihre eigene Achse nicht drehen.

Mit einem verstellbaren Rückdrehgetriebe zum aktiven Steuern des Eootes läßt sich der Flankenantrieb insgesamt um.die Achse des Radkörpers verstellen.

Ein vereinfachter Flankenantrieb - allerdings mit geringerem Gesamtwirkungsgrad - kann durch unterbalancierte Propellerflügel, indem ihre Flächen hinter ihren Schwenkachsen größer als die Fläche davor sind, erfolgen. Die Propellerflügel schwenken dabei auf den von ihnen im Wasser ausgeführten Schlängellinien als Antrieb wirkungslos, frei in der Anströmung, bis ihre Schwenkungen durch Anschläge an Endlagenbegrenzungen im insgesamt wirkungsvollsten Anstellwinkel zwischen den Propellerflügeln und ihren Schlängellinien gestoppt werden.

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ORIQfNAL

Der bessere Flankenantrieb geschieht durch automatisch gesteuerte, aktive Schwenkeinrichtungen, die den üblichen Drehflügel-Einrichtungen für Schiffsruder und Schlängerdämpfungsanlagen entsprechen können. Die Propellerflügel werden dadurch laufend, kraftschlüssig in die jeweils wirkungsvollsten Anstellwinkel geschwenkt.

Wenn die automatische Steuerung der Schwenkeinrxchtungen, die für die bisherige Fahrtrichtung wirksamsten Anstellwinkel der Propellerflügel so umkehrt, daß sie bei ihren Bewegungen quer zur Fahrtrichtung, z.B. nach Steuerbord statt nach Backbord angestellt sind, stoppt die Fahrt bzw. kehrt sich die Fahrtrichtung des Bootes um.

Mit den aktiven Schwenkeinrichtungen können die Propellerflügel auch bei ihren Bewegungen quer zur Fahrtrichtung in verschieden große Anstellwinkel geschwenkt werden, z.B. nach Steuerbord größer als nach Backbord. Dadurch entstehen quer zur Fahrtrich- — tung nach beiden Seiten verschieden große Flankenkräfte, die den Kurs des Bootes ändern. Verstärkt kann die Kursänderung durch gleichzeitiges Schwenken der Anstellwinkel aller Propellerflügel nach nur einer Seite zur Fahrtrichtung werden.

Die Zeichnungen zeigen eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes und zwar in Figur 1 links oben einen Radkörper von oben, links unten ein Drehflügelgehäuse von oben und rechts den zugehörigen Querschnitt, in Figur 2 werden die Bewegungen eines Propellerflügels schematisiert.

Wie Figur 1 darstellt, kann ein Flankenantrieb z.B. aus einem in ein Boot (1) eingelassenen Radkörper (2), der durch einen Antriebsmotor (3) um die senkrechte Achse gedreht wird, bestehen. Ein zentrisch im Radkörper (2) gelagertes Lenkrad (4·) hat die gleiche Zähne-Anzahl der Stirnradverzahnung wie mehrere exzentrisch im Radkörper (2) drehbar gelagerte Drehflügelgehäuse (5) außen am Umfang. Wird das Lenkrad (4) gegenüber der Fahrtrichtung des Bootes (1) nicht verstellt, so werden durch das Lenkrad (40 die Drehflügelgehäuse (5) derart zurückgedreht, daß sie sich um ihre eigene Achse nicht drehen. Mit dem Verstellen des Lenkrades (4-) - die Verstelleinrichtung ist hier nicht dargestellt - ändert sich auch die Richtung aller Drehflügelgehäuse (5). In den Drehflügelgehäusen (5) sind die Drehflügel (6) mit den daran befestigten Propellerflügeln (7) schwenkbar gelagert. Eine hier nicht dargestellte Hydraulikanlage kann automatisch gesteuert über Hydraulikleitungen (8) und durch die Drehflügel (6) eine Druckflüssigkeit derart dosieren, daß die Drehflügel (6) und damit die Propellerflügel (7) in ihre jeweils wirkungsvollsten Anstellwinkel geschwenkt werden .

Figur 2 veranschaulicht durch Bewegungsskizzen eines Propellerflügels (7) die Wirkungsweise des in Figur 1 dargestellten Flankenantriebes. Eei der Funktionsbetrachtung zeigt die Fahrtrichtung (9) nach rechts, und der Radkörper (2) dreht sich rechts herum (10). Die Amplitude (11) der vom Propellerflügel (7) im Wasser ausgeführten Schlängellinie (12) entspricht der zweifachen Exzentrizität der Schwenkachse des Radkörpers (2). Die Periode (13) entspricht der Umdrehung des Radkörpers (2) um 360° und reicht von Position (14·) bis (18).

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In der Position (14) befindet sich der Propellerflügel (7) an Backbord direkt querab von der Achse des Radkörpers (2). Die Schlängellinie (12) des Propellerflügels (7) verläuft parallel zum Weg (19) des Radkörpers (2). Die Geschwindigkeit (20) des Propellerflügels (7) in Fahrtrichtung (9) ist die Summe aus Bootsgeschwindigkeit (21) und Umfangsgeschwindigkeit (22) des Propellerflügels (7) um die Achse des Radkörpers (2). Die Kurve der Anstellwinkel (23) zwischen Propellerflügel (7) und seiner Schlängellinie (12) ist auf die Nullgrad-Linie (24) zurückgeschwenkt .

In Position (15) befindet sich der Propellerflügel (7) direkt.. _ vor der Achse des Radkörpers (2). Seine Schlängellinie (12) wendet sich aus der Rechts- in die Linksdrehung. Die Geschwindigkeit (20) des Propellerflügels (7) in Fahrtrichtung (9) des Bootes (1) ist gleich der Bootsgeschwindigkeit (21). Der Anstellwinkel (23) ist maximal nach Steuerbord geschwenkt.

In Position (16) befindet sich der Propellerflügel (7) an Steuerbord direkt querab von der Achse des Radkörpers (2). Seine Schlängellinie (12) verläuft parallel zum Weg (19) des Radkörpers (2). Die Geschwindigkeit (20) des Propellerflügels (7) in Fahrtrichtung (9) ist die Differenz aus Bootsgeschwindigkeit (21) weniger Umfangsgeschwindigkeit (22) des Propellerflügels (7) um die Achse des Radkörpers (2). Die Kurve der Anstellwinkel (23) ist auf die Nullgrad-Linie (24) zurückgeschwenkt

In Position (17) befindet sich der Propellerflügel (7) direkt hinter der Achse des Radkörpers (2). Seine Schlängellinie (12) wendet sich aus der Links- in die Rechtsdrehung. Die Geschwindigkeit (20) des Propellerflügels (7) in Fahrtrichtung (9) des Bootes (1) ist gleich der Bootsgeschwindigkeit (21). Der Anstellwinkel (23) ist maximal nach Backbordgeschwenkt .

Die Funktionen in Position (18) gleichen wieder denen in Peeitlon (14).

Wird die Kurve der Anstellwinkel (23) symmetrisch zur Nullgrad-Linie (24) geschwenkt - Kurve (25) -, so stoppt das Boot (1) bzw. kehrt die Fahrtrichtung (9) um.

Werden die Kurven der Anstellwinkel (23) bzw. (25) einerseits der Nullgrad-Linie (24) vergrößert - Kurve (26) - und, oder andererseits der Nullgrad-Linie (24) verkleinert - Kurve (27), bzw. über die Nullgrad-Linie (24) hinausgeschwenkt - Kurve (28)-, so bewirkt der Flankenantrieb eine Kursänderung, Gemäß Kurve 26 und 27 bzw. 28 würde das Boot (1) bei Vorwärtsfahrt in Fahrtrichtung (9) und bei hinten eingebautem Flankenantrieb seinen Kurs nach Backbord ändern.

Bei passiven Schwenkeinrichtungen mit frei sihwenkenden Propellerflügeln (7) würden ihre Anstellwinkel zur Schlängellinie (12) wirkungslos so lange nicht von der Nullgrad-Linie (24) abweichen, bis die Drehflügel (6) an Endlagenbegrenzungen anschlagen und der Anstellwinkel konstant bleibt Linie (29).

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Claims

Patentansprüche

ntrieb von Schwimmkörpern mit Flügelradpropellern, deren Propellerflügel sich in Fahrtrichtung des Schwimmkörpers durchs Wasser schlängeln, wobei die Propellerflügel in die für den Vortrieb wirkungsvollsten Anstellwinkel zwischen den Propellerflügeln und den von ihnen im Wasser ausgeführten Sch längellinien geschwenkt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Propellerflügel als Flankenantrieb Kräfte vorwiegend quer statt entgegengesetzt zur Fahrtrichtung auf das umgebende Wasser ausüben.
2) Antrieb nach Anspruch 1 mit einem Rückdrehgetriebe für die im Radkörper eines Flügelradpropellers exzentrisch und drehbar angeordneten Schwenkeinrichtungen der Propellerflügel, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausüben von Kräften durch die Propellerflügel vorwiegend quer zur Fahrtrichtung des Schwimmkörpers die Schwenkeinrichtungen auch unter Vollast des Antriebes sich im Verhältnis zur Lage des Schwimmkörpers nicht um ihre eigene Achse drehen.
3) Antrieb nach Anspruch 2 mit verstellbarem Rückdrehgetriebe, dadurch gekennzeichnet, daß zum Steuern des Schwimmkörpers alle Schwenkeinrichtungen im Verhältnis zur Lage des Schwimmkörpers einheitlich, auch unter Vollast des Antriebes, um ihre eigene Achse verstellt werden können.
4) Antrieb nach Anspruch 2 und, oder 3 mit Endlagenbegrenzungen für die in den Schwenkeinrichtungen frei schwenkbaren Propellerflügel, dadurch gekennzeichnet, daß zum Vortrieb des Schwimmkörpers die unterbalancierten Propellerflügel in den wirkungsvollsten Anstellwinkeln zwischen Propellerflügeln und den von ihnen im Wasser ausgeführten Schlängellinien festgehalten werden können.
5) Antrieb nach Anspruch 1 bis 3 mit automatisch gesteuerten mechanisch, hydraulisch und, oder pneumatisch betätigten Schwenkeinrichtungen für die Propellerflügel, dadurch gekennzeichnet, daß zum Vortrieb des Schwimmkörpers die Propellerflügel in die jeweils wirkungsvollsten Anstellwinkel zwischen den Propellerflügeln und den von ihnen im Wasser ausgeführten Schlängellinien geschwenkt t

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6) Antrieb nach Anspruch 5 mit erweiterter automatischer
Steuerung der Schwenkeinrichtungen für die Propellerflügel, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurven der jeweils wirkungsvollsten Anstellwinkel zwischen den Propellerflügeln und den von ihnen im Wasser ausgeführten Schlängellinien bei der Vorwärtsfahrt zum Stoppen des Schwimmkörpers bzw. zur Rückwärtsfahrt achsensymmetrisch zu den Schlängellinien umgeschwenkt werden können. _
7) Antrieb nach Anspruch 5 und, oder 6 mit erweiterter
automatischer Steuerung der Schwenkeinrichtungen für
die Propellerflügel j dadurch gekennzeichnet, daß zum
Steuern des Schwimmkörpers die Kurven der jeweils wirkungsvollsten Anstellwinkel zwischen den Propellerflügeln und den von ihnen im Wasser ausgeführten Schlängellinien aus der Vorwärts- bzw. Rückwärtsfahrt achsenunsymmetrisch zu den Schlängellinien umgeschwenkt werden können .

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