SE521180C2 - Propellersystem, propelleraxel och propeller avsedd att monteras på nämnda propelleraxel - Google Patents

Description

25 30 521 18.0 Då propellern vid en båt bringas att rotera med hjälp av drivmotorn åstadkommer propellern en tryckkraft som driver båten framåt eller bakåt beroende av propellerns rotationsriktning. Nämnda tryckkraft ger upphov till en reaktionskraft vilken överförs till propelleraxeln via propellernavet. Propelleraxeln är därför försedd med en fals mot vilken navet stöder för upptagande av nämnda tryckkraft då propellern driver båten framåt samt en ändmutter mot vilken navet stöder för upptagande av tryckkraften då propellern driver båten bakåt.

Ett problem med ovan nämnda typ av splinesförband mellan propellernavet och propelleraxeln är emellertid att endast det av drivmotorn levererade momentet kan överföras av splinesförbandet, medan den resulterande tryckkraften helt och hållet överförs via nämnda fals respektive ändmutter vilket medför att dessa måste ges en relativt kraftig och därmed utrymmeskrävande utformning, i synnerhet vid motorer med hög effekt. Ett annat problem är att propellernavet måste utformas särskilt kraftigt, och därmed utrymmeskrävande, vid de partier som är avsedda att ligga an mot nämnda fals respektive ändmutter. Detta är särskilt problematiskt vid så kallade dubbeIpropelIerinstallationer, det vill säga två på samma geometriska axel och relativt varandra motroterande propellrar, där den ena propellern är förbunden med en propelleraxel vilken sträcker sig igenom en genomborrning iden andra propellerns propelleraxel och där således ett stort antal komponenter skall rymmas inom ett mycket begränsat utrymme.

Redogörelse för uppfinningen Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en propelleraxel, avsedd att förbindas med en drivmotors utgående axel, vid vilken den vridfasta förbindningen mellan propeller och propelleraxel är anordnad att åtminstone delvis ta upp den tryckkraft vilken överförs till propelleraxeln, via propellernavet, av propellern.

Detta ändamål uppnås med den i patentkravet 1 beskrivna uppfinningen. I de efterföljande patentkraven 2 till 4 beskrivs föredragna utföringsformer av uppfinningen. 10 20 25 30 180 3 521 Således avser uppfinningen en propelleraxel avsedd att förbindas med en drivmotors utgående axel, varvid propelleraxeln uppvisar ett parti försett med splines för möjliggörande av en vridfast förbindning med motsvarande splines inuti en propellers nav. Nämnda splines på propelleraxeln är härvid spiralformade med en på förhand bestämd snedvinkel varvid de axiella tryckkrafter som genereras av propellern åtminstone delvis tas upp av nämnda splines. Detta medför att de axiella anslagen, falsen respektive ändmuttern, kan ges ett enklare utförande.

Ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är att anpassa snedvinkeln så att resultanten mellan det av drivmotorn levererade momentets tangentialkraftskomposant och den framdrivande axiella tryckkraften tas upp i en i huvudsak vinkelrät riktning mot splinesen. Detta medför att de axiella anslagens, falsen respektive ändmuttern, dimensioner kan minimeras och att propelleraxeln kan göras optimalt stark.

Genom att riktningen på splinsens spiralform längs med propelleraxelns mantelyta, i färdriktning sett bakifrån, väljs moturs där en moturs roterande propeller är avsedd att anordnas och tvärtom där en medurs roterande propeller är avsedd att anordnas möjliggörs avlastning av de axiella anslagen, falsen respektive ändmuttern, och således även motsvarande avlastning av de mot nämnda anslag anliggande stödytor på propellerns nav.

Vidare är det ändamål med föreliggande uppfinning att tillhandahålla en propeller innefattande ett nav med vid navet fästade propellerblad, vilket nav är försett med en axiellt genomgående öppning i vilken splines är anordnade för möjliggörande av en vridfast förbindning mellan propellern och en propelleraxel med motsvarande splines varvid nämnda vridfasta förbindning är anordnad att åtminstone delvis ta upp den tryckkraft vilken överförs till propelleraxeln, via propellernavet, av propellern.

Detta ändamål uppnås med den i patentkravet 5 beskrivna uppfinningen. I de efterföljande patentkraven 6 och 7 beskrivs föredragna utföringsformer av uppfinningen. 10 20 25 30 521 1804 Således avser uppfinningen även en propeller innefattande ett nav med vid navet fästade propellerblad, vilket nav är försett med en axiellt genomgående öppning i vilken splines är anordnade för möjliggörande av en vridfast förbindning mellan propellern och en propelleraxel med motsvarande splines. Nämnda splines i navet är härvid spiralformade med en på förhand bestämd snedvinkel varvid de axiella tryckkrafter som genereras av propellern åtminstone delvis tas upp av nämnda splines. Detta medför att de på propellerns nav anordnade stödytorna, avsedda att ligga an mot falsen respektive ändmuttern, kan ges ett enklare utförande.

Enligt en föredragen utföringsform av propellern enligt uppfinningen är snedvinkeln anpassad så att resultanten mellan det av drivmotorn levererade momentets tangentialkraftskomposant och den framdrivande axiella tryckkraften tas upp i en i huvudsak vinkelrät riktning mot splinesen. Detta medför att dimensionen på de på propellerns nav anordnade stödytorna kan minimeras och att navet kan göras optimalt starkt.

Genom att riktningen på splinsens spiralform i propellerns nav, i färdriktning sett bakifrån, är moturs vid en propeller avsedd att rotera moturs vid färd i nämnda fârdriktning och tvärtom vid medurs roterande propeller möjliggörs avlastning av de axiella anslagen, falsen respektive ändmuttern, och således även motsvarande avlastning av de mot nämnda anslag anliggande stödytor på propellerns nav.

Vidare är det ändamål med föreliggande uppfinning att tillhandahålla ett propellersystem innefattande åtminstone en med en propelleraxel vridfast förbunden propeller varvid propelleraxeln uppvisar ett parti försett med splines vilka samverkar med motsvarande splines inuti nämnda propellers nav för erhållande av nämnda vridfasta förbindning varvid nämnda vridfasta förbindning är anordnad att åtminstone delvis ta upp den tryckkraft vilken överförs till propelleraxeln, via propellernavet, av propellern.

Detta ändamål uppnås med den i patentkravet 8 beskrivna uppfinningen. I det efterföljande patentkravet 9 beskrivs en föredragen utföringsform av uppfinningen. 10 15 20 25 30 521 1805 Således avser uppfinningen ett propellersystem innefattande en med en propelleraxel vridfast förbunden propeller varvid propelleraxeln uppvisar ett parti försett med splines vilka samverkar med motsvarande splines inuti nämnda propellers nav för erhållande av nämnda vridfasta förbindning varvid nämnda splines på propelleraxeln respektive i propellerns nav är spiralformade med en pà förhand bestämd snedvinkel.

Enligt en föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning är en första propeller vridfast förbunden med en yttre propelleraxel och en andra propeller vridfast förbunden med en genom nämnda yttre propelleraxel sig sträckande inre propelleraxel varvid nämnda propelleraxlar är drivbart förbundna med en drivmotor.

Härmed skapas förutsättning för en högre totalverkningsgrad för nämnda propellersystem.

Ytterligare föredragna utföringsformer av och fördelar med uppfinningen kan utläsas med hjälp av de efterföljande patentkraven samt den efterföljande beskrivningen.

Figurbeskrivning Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas i anslutning till föredragna utföringsexempel samt de bifogade figurerna, där figur 1 schematiskf visar, delvis i tvärsnitt, ett pà en bàts akterspegel upphängt drev enligt föreliggande uppfinning, figur 2 schematiskf visar en sidovy, delvis i tvärsnitt, av en propelleraxel med splines vilka är spiralformade med en på förhand bestämd snedvinkel, och figur 3 visare ett tvärsnitt av en propeller med i navets genomgående öppning anordnade splines vilka är spiralformade med en på förhand bestämd snedvinkel. 10 15 20 25 521 1806 Föredragen utföringsform I figur 1 visas schematiskt, delvis i tvärsnitt, ett drivaggregat 1 för båtar med en inombords placerad drivmotor 2 och ett i båtens akterspegel 3 upphängt båtpropellerdrev 4. Bàtpropellerdrevet 4 innefattar en vid akterspegeln 3 fastskruvad sköld 5 i vilken en propellerrigg 6 är ledbart upphängd för att medge svängning av riggen 6 dels kring en ej visad vertikal axel för styrning av nämnda båt, dels kring en ej visad horisontell axel för trimning och uppfällning av propellerriggen 6.

Det av drivmotorn 2 levererade momentet överförs till en första 7 och en andra 8 propeller, via en med motorns svânghjul 9 och propellerriggens 6 drivknutar 10 vridfast förbunden och i skölden 5 lagrad horisontell drivaxel 11.

Figur 1 visar vidare hur ovannämnda drivknutar 10 är vridfast förbundna med en i propellerriggen 6 anordnad övre vinkelväxel 12 vilken är vridfast förbunden, medelst en vertikal drivaxel 13, med en nedre vinkelväxel 14 för drivning av tvâ, en yttre 15 och en inre 16, i huvudsak horisontella propelleraxlar med vilka den första 7 och den andra 8 propellern är vridfast förbundna. l figur 2 visas, delvis i tvärsnitt en yttre propelleraxel 15 och en genom denna sig sträckande inre propelleraxel 16. Den yttre propelleraxeln 15 är försedd med en fals 17 mot vilken en pà axeln 15 ej visad propellers propellernav är avsedd att anligga för upptagande av en del av tryckkraft FR som uppstår dà propellern driver en båt framåt. Då nämnda propeller roterar i motsatt riktning, det vill säga för att driva båten bakåt, tas tryckkraften FR istället delvis upp av en vid propelleraxelns 15 ändparti anordnad ändmutter 18. 10 20 25 30 35 521 1807 Genom att förse propelleraxeln 15 med splines 19 vilka är formade i propelleraxeln 15 med en på förhand bestämd snedvinkel a, definierad som vinkeln mellan splinesen 19 och propelleraxelns 15 längdriktning, möjliggörs överföring av såväl det av drivmotorn 2 levererade momentets tangentialkraftskomposant FT som den på grund av propellerns tryckkraft FR genererade reaktionskraften. Bestämning av snedvinkeln a görs efter beräkning av den förväntade tangentialkraftskomposanten FT respektive tryckkraften FR så att den mot splinesen 19 verkande kraften FS tas upp huvudsakligen vinkelrätt mot dessa, i det visade exemplet i figur 2 är splinsen visade för en moturs roterande, sett bakifrån i färdriktningen, propeller 7. Detta medför att falsen 17 respektive ändmuttern 18 kan ges ett enklare utförande samt att propelleraxeln 15 kan göras mindre utrymmeskrävande med bibehållen styrka. Även den inre propelleraxeln 16 är försedd med splines 20 formade i propelleraxel 16 med en på förhand bestämd snedvinkel ß, definierad som vinkeln mellan splinesen 20 och propelleraxelns 16 längdriktning, dock föreligger en skillnad i att splinsen 20 är vridna åt motsatt håll i förhållande till de ovan beskrivna splinsen 19 då de i det visade exemplet i figur 2 är visade för en medurs roterande, sett bakifrån i färdriktningen, propeller 8. På motsvarande sätt som ovan beskrivet väljs snedvinkel ß så att den mot splinesen 20 verkande kraften tas upp huvudsakligen vinkelrätt mot dessa. Detta medför att falsen 21 respektive ändmuttern 22 kan ges ett enklare utförande samt att propelleraxeln 16 kan göras mindre utrymmeskrävande vilket är särskilt fördelaktigt då den sträcker sig genom den yttre propelleraxeln 15.

Vid bestämning av snedvinklarna a och ß beaktas det av drivmotorn 2 levererade momentet, företrädesvis vid ett motorvarvtal som motsvarar ett förväntat marschvarvtal, till var och en av propellrarna 7, 8. Vidare måste propellrarnas 7, 8 utformning, såsom bladareor, bladstígning och rotationsriktning, beaktas vid nämnda bestämning. Genom att riktningen på splinsens 19, 20 spiralform längs med propelleraxlarna 15, 16, i färdriktning sett bakifrån, väljs moturs där en moturs roterande propeller 7 är avsedd att anordnas och tvärtom där en medurs roterande propeller 8 är avsedd att anordnas möjliggörs avlastning av de axiella anslagen 17, 18, 21, 22 och således även motsvarande avlastning av de mot nämnda anslag anliggande ej visade stödytor på propellrarnas 7, 8 nav 23, 26. 10 20 25 30 521 180 8 Nedan följer ett exempel på beräkning av nämnda snedvinklar u, ß vid en typisk dieselmotor. Nämnda dieselmotor levererar ett moment på 560 Nm vid marschvarvtal. Med en total utväxling, mellan motorns 2 utgående drivaxel 11 och propelleraxlarna 15, 16 på 111,78 fås att propelleraxelmomentet blir 996 Nm vilket fördelat på de båda propelleraxlarna 15, 16 ger 498 Nm per axel. Vidare antas den yttre propelleraxelns 15 splines 19 vara anordnade på radien 24 mm vilket ger tangentialkraftskomposanten FT 20750 N och den inre propelleraxelns 16 splinesförband vara anordnade på radien 13,5 mm vilket ger tangentialkraftskomposanten FT 36889 N. Slutligen antas propellrarna 7, 8 ge cirka 5500 N i axiell tryckkraft FR vardera vid nämnda marschvarvtal. För att kraften FS skall verka vinkelrätt mot splinesen 19, 20 på de båda propelleraxlarna 15, 16 så måste således snedvinkeln a för den yttre propelleraxeln 15 vara arctan(5500/20750)=14,8 grader och snedvinkeln ß för den inre propelleraxeln 16 vara arctan(5500/36889)=8,5 grader.

I figur 3 visas, delvis i tvärsnitt, propellrarna 7, 8. För enkelhetens skull beskrivs endast propellern 7 i detalj då utformning av propellern 8 är huvudsakligen densamma. Genom propellerns 7 nav 23 sträcker sig en genomgående öppning 24 i vilken splines 25 är formade med samma snedvinkel u som på propelleraxeln 15 för möjliggörande av sammankoppling av de båda varvid en vridfast förbindning för överföring av det av drivmotorn levererade momentet erhålles. Snedvinkel a definieras här som vinkeln mellan splinesen 25 och den genomgående öppningens 24 symmetriaxel. Även propellern 8 år utformad med ett nav 26 genom vilket en genomgående öppning 27 sträcker sig. l den genomgående öppningen 27 är splines 28 med snedvinkeln ß formade.

Uppfinningen är ej begränsad till pà ritningarna visade och ovan beskrivna utföringsformer, utan kan fritt varieras inom ramen för efterföljande patentkrav.

Exempelvis kan nämnda båtpropellerdrev vara utrustat med en enkel propeller.

Claims (1)

1. 0 20 25 30 521 180 9 Patentkrav 1. Propelleraxel (15,16) avsedd att förbindas med en drivmotors (2) utgående axel (11), varvid propelleraxeln (15, 16) uppvisar ett parti försett med splines (19, 20) för möjliggörande av en vridfast förbindning med motsvarande splines (25, 28) inuti en propellers (7, 8) nav (23, 26) kännetecknad av att nämnda splines (19, 20) på propelleraxeln (15,16) är spiralformade med en på förhand bestämd snedvinkel (a, ß). Propelleraxel (15, 16) enligt patentkrav 1 kännetecknad av att nämnda snedvinkel (a, ß) är bestämd så att resultanten (FS) mellan det av drivmotorn (2) levererade momentets tangentialkraftskomposant (FT) och den drivande tryckkraften (FR) tas upp i huvudsak vinkelrât riktning mot nämnda splines (25, 28). Propelleraxel (15, 16) enligt patentkrav 2 kännetecknad av att nämnda snedvinkel (a, ß) är bestämd för ett varvtal hos drivmotorn (2) motsvarande ett föredraget marschvarvtal. Propelleraxel (15, 16) enligt något av patentkraven 1 till 3 kännetecknad av att nämnda spiralformade splines (19, 20) är vridna åt samma håll, bakifrån sett i färdriktning, som nämnda propeller (7, 8) är avsedd att rotera vid färd i nämnda färdriktning. Propeller (7, 8) innefattande ett nav (23, 26) med vid navet (23, 26) fästade propellerblad, vilket nav (23, 26) är försett med en axiellt genomgående öppning (24, 27) i vilken splines (25, 28) år anordnade för möjliggörande av en vridfast förbindning mellan propellern (7, 8) och en propelleraxel (15, 16) med motsvarande splines (19, 20) kännetecknad av att nämnda splines (25, 28) i navets (23, 26) genomgående öppning (24, 27) är spiralformade med en på förhand bestämd snedvinkel (a, ß). 10 20 25 30 521 123010 . Propeller (7, 8) enligt patentkrav 5 kännetecknad av att nämnda snedvinkel (u, ß) är vald så att resultanten mellan det av drivmotorn (2) levererade momentets tangentialkraftskomposant (FT) och den drivande tryckkraften (FR) tas upp i huvudsak vinkelrät riktning mot nämnda splines (25, 28). . Propeller (7, 8) enligt något av patentkraven 5 eller 6 kännetecknad av att nämnda spiralformade splines (25, 26) är vridna åt samma håll, bakifrån sett i fårdriktning, som nämnda propeller (7, 8) är avsedd att rotera vid färd i nämnda färdriktning. . Propellersystem innefattande åtminstone en med en propelleraxel (15, 16) vridfast förbunden propeller (7, 8) varvid propelleraxeln (15, 16) uppvisar ett parti försett med splines (19, 20) vilka samverkar med motsvarande splines (25, 28) inuti nämnda propellers (7, 8) nav (23, 26) för erhållande av nämnda vridfasta förbindning kännetecknat av att nämnda splines (19, 20) på propelleraxeln ( 15, 16) respektive i propellerns (7, 8) nav (23, 26) är spiralformade med en pà förhand bestämd snedvinkel (<1, ß)- . Propellersystem enligt patentkrav 8 kännetecknat av att en första propeller (7) är vridfast förbunden med en yttre propelleraxel (15) och en andra propeller (8) är vridfast förbunden med en genom nämnda yttre propelleraxel (15) sig sträckande inre propelleraxel (16) där nämnda propelleraxlar (15, 16) är drivbart förbundna med en drivmotor (2).