DE3207852A1

DE3207852A1 - Doppelschraubenantrieb fuer boote

Info

Publication number: DE3207852A1
Application number: DE19823207852
Authority: DE
Inventors: Lennart 43033 Fjärås Brandt
Original assignee: Volvo Penta AB
Current assignee: Volvo Penta AB
Priority date: 1981-03-05
Filing date: 1982-03-04
Publication date: 1982-09-16
Also published as: BR8201165A; SE8101423L; GB2094894A; CA1179208A; IT8247917A0; JPH0255275B2; FR2501148A1; GB2094894B; AU8101882A; SE433599B; JPS57160794A; US4619584A; FR2501148B1; US4619584B1; IT1148110B; DE3207852C2; AU553522B2

Description

ΡΛΤ13 N TAN WALTE

DR. ING. E. HOFFMANhJ (1930-197Ä) · Dl PL-I N G. W. EITLE · DR, RER. NAT. K. HOFFMAN N · Dl PL.-1 NG. W. LEH N

DIPL.-ING. K. FOCHSLE . DR. RER. NAT. β. HANSEN ARABELLASTRASSE A ■ D-8000 M 0 NCH E N 81 · TELEFON (089) 911087 . TELEX 05-29619 (PATHE)

36 516/7

AB Volvo Penta
Göteborg / Schweden

Doppelschraubenantrieb für Boote

Die Erfindung bezieht sich auf einen DoppelsOhraubenantrieb für Boote mit einer ersten Schraubenwelle, die eine erste Schraube trägt und einer zweiten Schraubenwelle, die konzentrisch zur ersten Schraubenwelle angeordnet ist und eine zweite Schraube trägt, wobei die Wellen antriebsmäßig für eine Drehung in entgegengesetzten Richtungen gekuppelt sind.

Doppel-montierte Schrauben des eingangs genannten Typs können für hochenergetische Transmissionen verwendet werden, wenn es wünschenswert ist, den Schraubendurclimesser klein zu halten, sowohl aus Platzgründen, als auch zur Reduzierung der Massenkräfte und der Beanspruchungen der Transmission. Bei bekannten Doppelschraubenantrieben

wurden zwei Schrauben mit demselben Durchmesser und derselben Blattzahl verwendet. Der einzige Unterschied bestand darin, daß eine Schraube eine rechte Teilung und die andere eine linke Teilung aufwies. Dies zieht jedoch nicht die Tatsache in Betracht, daß die hintere Schraube unter anderen Betriebsbedingungen arbeitet als die vordere Schraube, da die hintere Schraube im Schlupfstrom der letzteren arbeitet. Das Resultat ist ein geringerer optimaler Wirkungsgrad der hinteren Schraube.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Doppelschraubenanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche so konstruiert ist, daß sie die Unterschiede der Betriebsbedingungen der Schrauben in Betracht zieht, so daß der Wirkungsgrad beider Schrauben optimiert werden kann.

nies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die hintere Schraube einen kleineren Durchmesser als die vordere Schraube aufweist 'und daß die hintere Schraube zumindest ein Blatt mehr hat als die vordere Schraube. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Schraubenantriebs der Erfindung hat die vordere Schraube drei Blätter und die hintere Schraube vier Blätter.

Die vordere und hintere Schraube erzeugen zusammen ein Strömungsrohr eines Strömungsmediums, welches die vordere Schraube passiert. Durch die erfindungsgemäße Verwendung einer hinteren Schraube mit einem kleineren Durchmesser als den der vorderen Schraube kann man sicher sein, daß diese hintere Schraube sicher innerhalb des Strömungsrohres liegt und daher nicht von Turbulenzen und Wirbeln beeinträchtigt wird, die durch die Blattspitzen der vorderen Schraube erzeugt werden. Das Versehen der hinteren

-G-

Schraube mit einem Blatt mehr als die vordere Schraube basiert auf der Erkenntnis, daß eine Schraube mit beispielsweise vier Blättern einen kleineren optimalen Durchmesser hat als eine solche mit drei Blättern, so daß für eine gegebene Leistung und Drehzahl eine optimale Schraube trotz des kleinen Durchmessers vorgesehen ist. Dies zieht auch die Tatsache in Betracht, daß die hintere Schraube die vordere Schraube dadurch beeinträchtigt, daß sie Wasser von dieser abzieht.

Die Erfindung schafft einen Schraubenantrieb mit Doppelschrauben, bei dem die Schrauben fast den gleichen Axialschub vorsehen. Damit die Schrauben dieselben Kavitationsgrenzen haben, sind diese mit nahezu demselben Gesamt- blattbereich ausgestattet. In der Praxis bedeutet dies, daß der Durchmesser der hinteren Schraube ungefähr 85 bis 95 % des Durchmessers der vorderen Schraube betragen sollte. D-ie Blattbreite der hinteren Schraube sollte ungefähr 75 bis 85 % der Blattbreite der vorderen Schraube ausmachen.

Hinzu kommt, daß die hintere Schraube eine Blatteilung haben sollte, die bis zu 10 % größer ist als die Blattteilung der vorderen Schraube. Ihr Teilungsmaximum sollte bei einem Schraubenradius liegen, welcher bis zu 10 % größer ist als der Radius für das Teilungsmaximum der vorderen Schraube, um dadurch das Risiko einer druckseitigen Kavitation zu reduzieren.

Insbesondere für sogenannte Innenbord-Außenbordantriebe mit geneigter Steuersäule sind die Schraubenwellen bei einer bevorzugten Ausführungsform für den Antrieb der vorderen Schraube im Gegenuhrzeigersinn und der hinteren Schraube im Uhrzeigersinn gekuppelt. Bei Innenbord-Außenbordantrieben mit geneigten Steuersäulen haben die auf den Außenbordarm wirkenden äußeren Kräfte, die zum

Motordrehmoment hinzukommen und das vom Wasser auf die Schraube wirkende Reaktionsmoment Komponenten, die entlang der Steuersäule wirken. Da Verbrennungsmotoren üblicherweise im Uhrzeigersinn sich drehende Säulen haben, wirken die DrehroomentkOpponenten mit den im Uhrzeigersinn sich drehenden Schrauben zusammen, woraus ein größeres Steuermoment resultiert. Bei im Gegenuhrzeigersinn sich drehenden Schrauben wirken die Momente entgegengesetzt und erzeugen ein geringes Steuermoment. Dieser Zustand ist weiterhin durch die Querkraft akzentuiert, welcher die Schraube unterworden ist, wenn sie sich im Wasser bemüht "zu steigen", infolge der Tatsache, daß die Schraubenblätter in der Nähe der Wasseroberfläche eine geringere Kraft erzeugen als die tiefer im Wasser liegenden Blatte?:.

Die Konstruktion entsprechend der Erfindung basiert auf der Tatsache, daß die vordere Schraube beispielsweise bei der Beschleunigung oder in scharfen Kurven Kavitationsblasen an die hintere Schraube abgibt, welche dann nicht langer in einem "sauberen" Wasser arbeitet und daher ein geringeres Drehmoment mit einem daraus folgenden niedrigeren Axialschub absorbiert. Wenn das Antriebssystem so unter bestimmten Betriebsbedingungen durch die vordere Schraube dominiert, ist es aus den zuvor angegebenen Gründen vorteilhaft, wenn diese Schraube sich im Gegenuhrzoigersinn dreht.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in _> den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigt:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Doppelschraubenantricbs gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Ansicht mit der Darstellung des Strömungsrohres, erzeugt durch die Schrauben,

und

Fig. 3 eine Vorderansicht bzw. eine perspektivische Ansicht der vorderen und hinteren Schraube.

Der Schraubenantrieb ist allgemein mit dem Bezugszeichen versehen (in Fig. 1) und ist ein sogenannter Innenbord-Außenbord-Antrieb, v/elcher so konstruiert ist, daß er an einer Bodenwrange eines Bootes montiert wird und mit der Ausgangswelle eines nicht dargestellten Motors verbunden wird. Der Antrieb umfaßt einen Umkehrmechanismus, welcher eine Antriebswelle (2) mit einem Kegelrad 3 aufweist. Dieses Kegelrad 3 steht in ständigem Eingriff mit zwei Kgelrädern 4 und 5. Das Kegelrad 4 treibt eine Schraubenwelle 6 und das Kegelrad 5 eine Schraubenwelle in Form einer konzentrisch um die Welle 6 angeordneten Hohlwelle an. Die Welle 6 trägt eine Schraube 8 und die Welle 7 eine Schraube 9. Bei der beschriebenen Anordnung drehen sich die Schraubenwellen in entgegengesetzten Richtungen, wobei die Drehrichtung der Welle 2 so gewählt ist, daß die Welle 7 sich von hinten gesehen im Gegenuhrzeigersinn dreht.

Entsprechend der Erfindung hat die vordere Schaube 9 einen größeren Durchmesser als die hintere Schraube 8, so daß letztere gut innerhalb des Strömungsrohres 10 liegt, welcher durch die Schrauben erzeugt wird, so wie dies in Fig. 2

dargestellt ist, so daß die hintere Schraube nicht durch die Wirbel bzw. die Turbulenzen gestört wird, die durch die Blattspitzen der vorderen Schraube 9 erzeugt werden. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 beträgt der Durchmesser der hinteren Schraube 8 95 % des Durchmessers der vorderen Schraube, jedoch in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren, wie beispielsweise dem Lastniveau, kann der Durchmesser der hinteren Schraube 85 bis 95 % des Durchmessers der vorderen Schraube betragen.

Wie Fig. 3 und 4 entnehmbar ist, hat die hintere Schraube vier Blätter 11, während die vordere Schraube drei Blätter 12 hat. Die Blattbreite der hinteren Schraube kann zwischen ungefähr 75 % und 85 % der Blattbreite der vorderen Schraube variieren, und bei der dargestellten Ausführungsform beträgt die Blattbreite der hinteren Schraube ungefähr 75 % der Blattbreite der vorderen Schraube. Die hintere Schraube kann dieselbe oder eine um 10 % größere Teilung haben als die vordere Schraube. Ihre maximale Teilung kann bei demselben oder einem 'um 10 % größeren Radius liegen als die maximale Teilung der vorderen Schraube.

Um das Risiko zu eliminieren, daß eine beschädigte Schraube durch eine Schraube ersetzt wird, die nicht die obengenannten Erfordernisse hinsichtlich der Anpassung an die andere Schraube erfüllt, ist es sinnvoll, jede Schraube mit einer gewissen Markierung zu versehen, die angibt, welche Schraube mit welcher Schraube zu kombinieren ist. Ein einfaches Verfahren besteht darin, die miteinander wirkenden Schrauben mit derselben Farbe zu markieren, beispielsweise durch Anmalen eines colorierten Bandes um die Nabe.

Claims

PAT E N ΤΑΚ WÄLT10

DR. ING. E. HOFFMANN (193Q-197Ä) . Dl PL..I NG. W. CITLE ■ D R. R E R.NAT. K. HOPI MANN . Dl PL.-1 N G. W. LtHU

DIPL.-ING. K. FOCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARAnELLASTRASSE 4 . D-8000 MÜNCHEN 01 · TELt FOM (089) 9110117 ■ TELEX 05-29Ä1? (PATHE)

36 516/7 ρ/we

AB Volvo Penta
Göteborg / Schweden

Doppelschraubenantrieb für Boote

Patentansp r ü c h e

. Doppelschraubenantrieb für Boote mit. einer ersten Schraubenwelle, die eine erste Schraube trägt und einer zweiten Schraubenwelle, die konzentrisch zur ersten Schraxibenwelle angeordnet ist und eine zweite Schraube trägt, wobei die Wellen antriebsmäßig für eine Drehung in entgegengesetzten Richtungen gekuppelt sind, dadurch gekennzeichnet , daß die hintere Schraube (8) der beiden Schrauben einen kleineren Durchmesser hat als die vordere Schraube (9) und zumindest ein Blatt mehr als die vordere Schraube.
2. Schraubenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dciß die vordere Schraube (9) drei Blätter (12) und die hintere Schraube (8) vier Blätter (11) hat.
3. Schraubenantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die hintere Schraube (8) einen Durchmesser hat, welcher 85 bis 95 % des Durchmessers der vorderen Schraube (9) beträgt und daß die Blattbreite der hinteren Schraube (8) 75 bis 85 % der Blattbreite der vorderen Schraube beträgt.
. Schraubenantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn ζ eic hn et , daß die Teilung der hinteren Schraube (8) bis zu 10 % größer ist als die Teilung der vorderen Schraube (9) und daß ihre maximale Teilung bei einem Schraubenradius liegt, welcher bis zu 10 % größer ist als der Radius der maximalen Teilung der vorderen Schraube.
5. Schraubenantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Schraubenwellen(6, 7) antriebsmäßig gekuppelt sind, um die vordere Schraube (9) im Gegenuhrzeigersinn und die hintere Schraube (8) im Uhrzeigersinn anzutreiben .
6. Schraubenkombination mit zwei Schrauben, die so konstruiert sind, daß sie auf einzelnen Wellen montiert werden, die konzentrisch zueinander angeordnet sind und sich in entgegengesetzten Richtungen drehen, dadurch gekennzeichnet , daß eine Schraube (8), welche hinter der anderen Schraube (9) befestigt wird, einen kleineren Durchmesser und zumindest ein Blatt mehr hat als die andere Schraube.
7. Schraubenkornbination nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die vordere Schraube drei Blätter (12) und die hintere Schraube (8) vier Blätter (11) hat.
8. Schraubenkombination nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet , daß der Durchmesser der hinteren Schraube (8) 85 bis 95 % des Durchmessers der vorderen Schraube (9) und dessen Blattbreite 75 bis 85 % der Blattbreite der vorderen Schraube beträgt.
9. Schraubenkombination nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die

15. Teilung der hinteren Schraube (8) bis zu 10 % größer ist als die Teilung der vorderen Schraube (9) und daß das Teilungsmaximum bei einem Schraubenradius liegt, welcher bis zu 10 % größer ist als der Radius des Teilungsmaximums der vorderen Schraube.
10. Schraubenkombination nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß jede Schraube (8, 9) eine Markierung aufweist, welche anzeigt, welche Schraube mit welcher Schraube zu kombinieren ist.
11. Schraubenkombination nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die zueinander passenden Schrauben (8, 9) eine gemeinsame Farbmarkierung haben.