DE2000203A1 - Verstellpropeller - Google Patents

Description

Verstellpropeller

Die Erfindung betrifft einen Verateilpropeller, insbesondere die Gestaltung des Nabengehäuses, die Anordnung der Einzelteile sowie die Ausstattung und die Anordnung der Einzelteile des Verstellmechanismus·

Bekannt sind Verstellpropeller, bei denen die Naben so ausgeführt sind, dafl die zum Verstellen der Flügel im Naben-Innern erforderlichen Bauteile durch eine öffnung von hinten

oder durch öffnungen von hinten und von vorn In die Nabe ein* gesetzt werden· Dabei ist unter hinten das dem Ruder zugewandte Nabenende und unter vorn das der Schraubenwelle zugewandte Nabenende tu verstehen. Die hintere Öffnung wird bei allen Konstruktionen durch einen Deckel nach der Hontage versohlossen, so daö sich stete eine geteilte Nabe ergibt· Bei Naben mit zusätzlicher vorderer öffnung erfolgt der Abschlug nach vorn In der Regel duroh einen gesonderten Flansch. Es sind auch solche Verstellpropeller bekannt, bei denen einzelne Bauteile über die Öffnungen für die Propellerflügel montiert werden. Bei bekannten anderen Konstruktionen 1st die Nabe In der Mittelebene der AnachluBbohrungen für die Flttgelfüße quergeteilt.

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Bio Bauteile für den Verstellmechanlemus In der Nabe werden hierbei vor dem Zusammensetzen der beiden Nabenhälften montiert.

Alle bekanntgewordenen Naben besitzen an der Vorderseite entweder einen durchgehenden Boden, In dem die erforderlichen Offnungen fur die Durchführung der zur Betätigung der Propellerflügel notwendigen Organe sowie die Qewindelocher und Paßbolzenbohrungen ium Anschluß an den Sohraubenwellenflansch vorgesehen sind, oder Öffnungen, die die Montage eines Teiles des In der Nabe enthaltenen Veretellmeohanlsmus gestatten und die In der Regel durch einen Flansch, der die o. a. funktionsbedingten Durchführungen besitzen, verschlossen werden, wobei die o. a. Gewindelöcher und Paßbolzenbohrungen In der Nabengehäusewandung vorgesehen sind. Öle Konstruktion der bekannten Nabenkörper sind so ausgeführt, dafi der Verstellmechanismus ft' Ue Propellerflügel entweder in einem geteilt ausgeführtem -unktlonsraum oder In zwei einteiligen, hinterelnanderllegenden und zusammengeschraubten Funktionsräumen untergebracht 1st. Öle Tragringe für die Flügellagerung werten bei bekannten Ausführungen entweder von außen über die Flügelanaohlußbohrungen montiert oder durch die hintere Montageöffnung eingebracht oder bei in der Flügeleben· geteilten Gehäusen ▼or dem Zusammenfügen der Gehäuseteile eingesetzt.

Alle bekannten Nabenkonstruktionen werden geteilt ausgeführt» das heißt, sie besitzen außer der Anschlußstelle an den Sohraubenwellenflansch eine oder mehrere Trennfugen, die neben dom erhöhten Fertigungsaufwand einen zusätzlichen Aufwand zur Behorraohung der Dichtigkeits-, Korrosions- und Festigkeitsprobleme erfordern.

Bei Naben mit hinterer Montageöffnung für den Veretellmeohanlsmus muß der Durchmesser der hinteren öffnung bei Konstruktionen, die nur einen Nabenraum für Funktionsteile besitzen, aus MontagegrUnden relativ groß sein· Mit Rücksicht auf die Formgestaltung ergibt sich dadurch eine größere labenlänge. Das führt zu einer erhöhten Masse der Nabe, die

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außerdem noch bei vorderem Boden oder Abdeokflansch, die nicht in jedem Falle eine Funktion zu erfüllen haben, noch vergrößert wird·

Die in der Flügelmittelebene quergeteilte Nabe führt wohl su kleineren Baulängen mit geringerer Masse, weist aber gegenüber der nicht in der Flügelmittelebene geteilten Nabe entscheidende Nachteile bezüglich der Festigkeit, Lagerung der Flügelzapfen und Dichtung in den Tn ./fugen auf, die zusätzliche Maßnahmen erforderlich machen. Bei Naben mit zwei hinterelnanderliegenden und voneinander·» getrennten Funktionsräumen ergibt sich eine große Länge der Nabe und damit sowie durch die zusätzliche TreszwmnA zwischen den beiden Funktionsteilen eine erhöhte Masde. Die Masse des Verstellpropellers hat einen wesentlichen Einfluß auf die in der Schraubenwelle auftretenden Biegespannungen und auf die Belastung der Lager für die Schraubenwelle* Besonders bei der Dimensionierung der Lager, insbesondere des Stevenrohrlagers, spielt dieser Faktor eine wesentliche Rolle. Große Nabenlängen haben neben dem Nachteil der erhöhten Masse einen ungünstigen Einfluß auf die Gestaltung des Unterwasserschiffes sowie auf die Ruderanordnung und Ruderform und damit auf den Propulsionsgütegrad· Zur Verringerung dieser Nachteile wurde auch die Anordnung eines hydraulischen Kolben-Servomotors innerhalb der Nabe vorgeschlagen mit dem Ziel, durch die Verwendung von zwei zu einem Doppelkolben zusammengefaßten Kolbeneinheiten, die in getrennten Zylindereinheiten geführt werden und zwischen den Flügellagerungen angeordnet sind, eine kurze Nabe zu erhalten.

Es muß festgestellt werden, daß mit dieser Lösung eine optimal kurze und von der Masse her günstige Propellernabe nicht erreicht wird. So gestattet die vorgeschlagene konstruktive Lösung des Kolben-Servomotoxa keine extrem kurze labe· Besonders durch die erforderliche liSnge der Fühnaigszylinder für den Doppelkolben 1st eine weitere Verkürzung olme ein© Einschränkung der Funktion des Pr^ml^s·« alcfet aföglicft«

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Höht suletst ist festzustellen, dafi die bekannten und vorgeschlagenen Haben, einschließlich der alt eine· lolben-Servo-■otor ausgestatteten Verstellelnhelt, einen großen fertigungstechnischen wie auch Montageaaufwand erfordern·

Der Zweck der Erfindung besteht darin, eine Im Aufbau einfache und robuste Habe su entwickeln, die eine geringe Masse aufweist, günstige Propulslonsgtttegrade suläBt und sich alt einem geringen technologischen Aufwand herstellen läßt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe sugrunde, eine Verstellpropeller· nabe su schaffen, die bei Erfüllung der aus den benannten Mängeln und Haohtellen abgeleiteten Forderungen kleinste Abmessungen und eine geringe Masse bei Gewährleistung einer einfachen und einwandfreien Montage der Habeninnenteile gestattet und die sowohl den Einsäte eines mechanischen wie auch eines hydraulischen Verstellmeohanlsmus sulaBt.

Erflndungsgemäe wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Habengehause als einteiliger Körper mit einem ungeteilten funktlonsraum ausgelegt 1st und mit dem Schraubenwellenflanseh einen in sich geschlossenen Festigkeltsverband bildet· Die weiteren erfindungegemäBen Merkmale bestehen darin, dafi bei dem vorgeschlagenen Habengehause der vordere Boden des MabengehHuses sum Zweck der Montage der twischen den Flügellagorungen befindlichen Verstellmechanlemen sur Gewährleistung einer extrem kürten Habe entSällt und daft but Gewährleistung einer weltestgehenden Austauschbarkeit der Funktionsteile einer mechanischen Verstelleinrichtung gegen die Funktionsteile einer hydraulleohen Verstelleinrichtung bei einer mechanischen Verstelleinrichtung das Jooh mindestens !weite 11 ig ausgeführt 1st, in der Form, daß das Jooh aus einem die Stellsapfen tragenden Zylindermantel, der den gleichen Aufbau und die gleichen Abmessungen hat wie der Zylinder der hydraulischen Verstelleinrichtung, und einem Sohubstangenflanaoh

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besteht, der auf der Schubstange befestigt ist und daß zur Verhinderung einer Pumpwirkung innerhalb des Funktionsraumes des Ifabengehäuses das Joch in bekannter leise einen Ausgleichkolben trägt und daß dieser Ausgleichkolben mit einem am hinteren Soden des Nabengehäuses angeordneten Ausgleichzylinder in Wirkungsverbindung steht·

Oa durch die offene Ausführung der Nabenvorderseite große Durchtrittequerschnitte für das Habenul gegeben sind, kann wegen der geringen beim Verstellen der Flügel auftretenden Druck-Schwankungen im Habengehäuse auf den AusgleiahzylInder im Bedarfsfall verziehtet werden«

Weitere erfindungsgemäöe Merkmale bestehen auch darin, daß bei dem Einsati einer hydraulischen Verstelleinheit das Joch als Hydraulikzylinder für den Servomotor Verwendung findet In der Form, daJ anstelle des Ausgleichzylinders, des Ausgleiohkolbens und der Schubstange eine Kolbenstange tritt, die sowohl am hinteren Boden des Habengehäuaes als auch an der Schraubenwelle starr befestigt sein kann und daß auf dieser Kolbenstange der mit Flansche stirnseitig verschlossene Hydraulikzylinder axial verschiebbar gelagert ist und daß die Kolbenstange einen feststehenden Kolben mit dem inneren Durchmesser des Hydraulikzylinders trägt, der den Innenraum des Hydraulikzylinders In zwei Arbtitskanmem teilt, denen getrennte Anschlüsse für dlt Zu- und »tiokfluflleitung eines Druckmediums zugtordnet sind· Erfindungsgtmäfl lit weiterhin vorgesehen, daS 4er Lagerteller la bekannter Welse eine Hut für den St#11zapfen alt Qleltetela besitzt und dafl der Lagertelltr la Bereich der lut eines größeren Radius hat, wodurch bei tttmvx Ausnutzung des Inntnraumee dee Iabengehäuses grtfflere Veritellaoaente realisiert werden·

weiterer Irfindunfsgedanke sieht vor, die Kolbenstange der hydraulischen VersttUeinhtit bei der Befestigung «a hinteren laieafcodea zur Vermeidung von unerwünschten

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Schwingungen ansät auch in der Bohrung der Schraubenwelle su lagern.

Durch die einteilige nach der Vorderseite offenen Ausführung des Habengehäuses und der Bildung eines In sich geschlossenen Tunktionsraumes unter Einbeziehung des Schraubenwellenflansches In den Festigkeitsverband des Verstellpropeller ergeben sioh kleinste Abmessungen bei geringer Hasse.

Ein weiterer Vorteil der erflndungsgemäBen Lösung besteht darin« daß durch den oben genannten Festigkeitsverband Insbesondere die Wandstärken des Nabengehäuses relativ sohwaoh gehalten werden können. Trotzdem wird durch die kurse in sich gedrungene Form des Habengehäuses eine große Stabilität desselben erreicht.

Durch das erfindungsgemäße einteilige Nabengehäuse« das damit keine Trennfugen besitzt, werden die Dichtigkeits-, Korroslons- und Festigkeiteprobleme an an bisher notwendigen Trennfugen der bekannten Konstruktionen beseitigt.

Dies· Vorteile wirken sich auch hinsichtlich des giefltechnisohen Verfahrene positiv aus. Auch 1st es möglich, duroh diese erflndungsgemaQe Lösung die mechanische Bearbeitung nur auf die Lagerstellen der funktlonsbedlngten Mechanismen, auf die NabenansehluBflMoh· und auf dl· Aufienkontur su beschränken.

Sin weiterer Vorteil besteht in der geringen Ansah), der Bauteil· fttr den Verstellmeohanlsmus.

Ferner 1st eine festigkeltsmäBlg günstigere Gestaltung des labengehäusea unter Slnbozlehung des Schraubenwellenflaneches 1« dem Festigkeitsverband möglich.

Besonders duroh die konstruktive Gestaltung des Servomotors fttr eine hydraulische Verstelleinheit kennen dl· Vorteile der neuartigen labenkonstruktlon optimal ausgenutzt und extrem kurze labenbaulängen realisiert werden· Damit werden auoh den besonderen Gegebenheiten am Hinterschiff» insbesondere hlnslohtlloh der Platsvorhältnlss·» besser Rechnung getraf·* *»4 höhere Prepulsionsgutefrade erreicht.

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Die erfindungsgemäße Lösung gestattet, wie bereits beschrieben, den Austausch der hydraulischen Verstelleinheit gegen eine mechanische Verstelleinheit und umgekehrt, wobei das Joch in Form eines Zylindermantels gleichzeitig als Hydraulikzylinder Verwendung findet· Durch entsprechende Hontage der einseinen Funktionsteile kann der Verstellpropeller als "Links- oder Hechtsausführung" ausgeführt werden« Ein Austausch der Funktionsteile ist dabei durch ihren großen Standardisierungegrad nicht notwendig· Auch kunnen bei Propellernaben für verschiedene Flügelzahlen bei entsprechender Durchmesserstufung gleiche Lagerteller, Stellzapfen und Gleitsteine verwendet werden. Diese Ausfuhrungsforaen sind bei Gewährleistung einer einfachen Montage ohne Einschränkung der angestrebten Vorteile realisierbar·

Die Erfindung wird nachfolgend an einen Ausführungsbeispiel näher erläutert:

In den Zeichnungen zeigen Flg. 1s den Querschnitt durch einen Verstellpropeller

■it Jooh und Schubstange} Fig. 2: den Querschnitt durch einen Verstellpropeller

■it hydraulischem Servomotor} Fig. 3* die Aufsicht auf einen Lagerteller »it But·

In des Ausführungsbeispiel werden nur die funktionsbedingten erfindungsgemäßen Merkmale beschrieben* Auch wurde zur Vereinfachung der Darstellung in Flg. 1 und 2 nur jeweils ein Propellerflügel angedeutet, da alle übrigen Propellerflügel gleiche Verstellmechanisäen aufweisen. In der Schnitt darstellung des Verstellpropeller nach Fig. 1st das aus einem Teil bestehende Habengehause 1 mit dem Schraubenwellenflansoh 3 zu erkennen· Beide Teile umschließen

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einen ungeteilten Funktionsraum, in dem die Bauteil· dee kinematischen Systeme für das Verstellen der Propellerflügel 11 enthalten aind·

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 handelt es eich üb einen mechanischen mit einer Schubstange 4 arbeitenden Verstellaeohanismua· Wie au erkennen ist, kennen diese Bauteile ohne größere Schwierigkeit über die offene Vorderseite des Nabengehäuses 1 montiert werden. Hierbei wird nach der Montage der Lagerteller und des Auegleiohzylinders 13 das vorzugsweise als Zylindermantel ausgebildete Joch 6 mit Ausgleichskolben 12 eingesetzt. Durch eine exentrieche Ausbildung des Lagertelles 9 im Bereich der Nut 10» wie in Fig. 3 erkennbar, wird ein größerer Hebelarm für das Verstellmöment erreicht. Die Verbindung der Schubstange 4 mit dem Joch 6 erfolgt durchmden erflndungsgemäfi ausgebildeten Schubstangenflansch 5 duroh Verschrauben, was durch einen bei der Hontage swieohen dem Habengehäuse 1 und dem Schrauben* wellenflansch 3 belassenen Spalt erfolgt, wobei das Joch 6 sowie die Schubstange 4 eine vorher justierte Stellung einnehmen, Die duroh eine Verstelleinheit im Innern des Sohiffes erzeugte Verstellkraft wird über eine Schubstange 4 In die labe eingeleitet. Die Schubstange wird hierbei in einem nicht weiter dargestellten in der Bohrung 16 der Schraubenwelle angeordneten Lager geführt· Der Verstellhub wird von der Sohubstange 4 Über den Schubstangenflansoh 5 auf das «ylindermantelftSrmlge Jooh 6 übertragen. Hler erfolgt über den Stellsapfen 7, den Gleiteteln 8 und den mit einer Nut 10 ausgestatteten Lagerteller 9 die Umsetzung in eine Drehbewegung·

tvaa. Verhindern einer Pumpwirkung innerhalb des Nabengehäuses 1 1st das Joch 6 über einen gekröpften Flansoh 35 alt einem Aueglelohkolben 12 ausgestattet» der alt einem am hinteren Bsdsn des Nabtngthäuees «geordneten Auaglelohsyi lader 12 in firku^svtrM&iliaig et «fet ο

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Die Fig. 2 zeigt analog die Ausbildung des Nabengehäuses 1 mit den Übertragungsmeohanlsmen zwischen dem Joch 6 und dem Propellerflügel 11 jedoch mit einem hydraulisch wirkenden Servomotor stur Erzeugung der Verstellbewegung· Zu diesem Zweck wurde im ffabengehäuse 1 am hinteren Boden desselben eine Kolbenstange 14 befestigt, auf der der aus dem Joch 6 und den stirnseitig auge· flanschten Lagerflanschen 17} 18 gebildete Hydraulikzylinder 20 verschiebbar gelagert 1st.

Durch einen auf der Kolbenstange 14 fest angeordneten Kolben wird der Zylinderraum des Hydraulikzylinders 20 in Arbeitskananern 21; 22 geteilt, denen jeweils eine Zu- und Rückflußleitung 23} 24 augeordnet ist, die Ihrerseits mit einer vorzugsweise Ib Sohlffslnnern angeordneten Druckpumpe In Wirkungsverbindung stehen·

Srfolgt e. B, über die Zu- und Rückfluflleitung 23 eine füllung der Arbeltskammer 21, so wird der Hydraulikzylinder 20 In Richtung des hinteren Bodens des Nabengehäuses 1 verstellt. Das in der Arbeitskammer 22 befindliche Volumen wird dabei über die Rückfluflleitung 24 drucklos zur Druckpumpe zurückgefordert·

Bei Wechsel der förderriehtung zu den Arbeitekammern 21 und 22 läuft der Verstellvorgang in umgekehrter Richtung ab. Durch das erfladungsgemäB angewandt· Konstruktioneprinaip kennen auch die Abmessungen des Hydraulikzylinders 20 relativ klein gehalten werden· Ia der Hegel 1st dabei der Hydraulikzylinder 20 nicht länger ale der kleinste Durchmesser des Lafertellers 9· Auoh lassen sich alt dieser LtJsuag Verstellpropeller tür Recht§- oder Linkebetrieb leicht einrichten, laden das Jooh 6 ta Achsrichtung und £1« Lagerteller 9 VM 180° verdreht la da« labeafahius» 1 eiegefttzt werde». Xe ist lediglich der Austausch der Propellerflügol aotwendl«·

OR₁QlNAU !NSPECTEO

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Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verstellpropeller, insbesondere Gestaltung des Habengehäuses sowie Ausbildung und Anordnung der Funktionsteile des Verstellmechanismus, dadurch gekennseiohnet, dafi das Habengehäuse (1) als ein einteiliger Körper mit einem ungeteilten FunktIonsraun ausgelegt 1st und daß das Habengehäuse (1) alt dem Schraubenwellenflansch (3) einen in sloh geschlossenen Festigkeitsverband bildet.

2· Verstellpropeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Habengehäuse (1) an seiner Vorderseite offen ist, wobei diese öffnung als MontageBffnung für alle Bauteile des Verstellmeohaxiismue vorgesehen und duroh den Schrqnbenwellenflausch abgeschlossen ist.

3« Verstellpropeller naoh Anspruch 1, ^durch gekennzeichnet, daß im Funktlonsraum des Habengehäuses (1) ein vom Schiffsinnern her verschiebbares Joch (6) oder aber ein Hydraulik-Servomotor angeordnet ist und daß su diesem Zweok für die wahlweise Verwendung das Joch (6) als Zylindermantel ausgebildet ist, dessin Länge in der Regel nicht größer 1st, als der Durehmesser der Lagerteller (9) für die Propellerflügel (11).

4· Verstellpropeller naoh Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzelohnet, daß der als Joch (6) ausgebildete Zylindermantel Stellsapfen (7) trägt.

5. Verstellpropeller naoh Anspruch 1 und 3» dadurch gekennseiohnet, daß das Jooh (6) über einen Schub-•tasgenflansoh (3) mit der Sohubstange (4) In firkungsverbindung steht und daS das Jooh (6) einen bekannten Ausgleichkolben (12) trägt, der mit einem am hinteren Habengehäuseboden angeordneten bekannten Ausglelohsyllnder (19) la ilrkuagsverblndung steht.

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6. Verstellpropeller nach Anspruch 1 uad 3» dadurch gekennzeichnet, daß beim Einsatz mit einem hydraulischen Verstellmechanismus das als Zyliaderaaniel ausgebildete Joch (6) stirnseitig Lagerflansche (17j18) trägt und daß der so gebildete Hydraulikzylinder (20) auf einer am hinteren Habengehäuseboden oder aber ac Schraubenwellenflansoh befestigten Kolbenstange (14) verschiebbar gelagert 1st und daß der IanenarssBi das Hydraulikzylinders (20) durch einen auf ümr 3&lbesstan&., (14) angeordneten feststehenden Kolben (16) in Arbeitekammern (21; 22) geteilt ist, denen Em- und Rückflußleitungen (23; 24) für das Druckmedium zugeordnet sind«

7· Verstellpropeller nach Anspruch 1, 3 und 6_f dadurch gekennzeichnet, daß &ie Kolbenstange (14) bei Anordnung am hinteren Habengehäuseböden bei Bedarf in der Bohrung (19) der Schraubenwelle (2) in einem Widerlager gelagert ist«

8« Verstellpropeller nach Anspruch 1,3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Joch (6) über den Verstellzapfen (7) und Gleitstein (8) in Wirkungsverbindung stehende Lagerteller (9) in bekannter Weise eine Nut (10) aufweist und daß der Lagerteller (9) im Bereich der Hut (10) im Durchmesser exentrisch vergrößert ist«

9· Verstellpropeller nach Anspruch 1, 3t 4, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Joch (6) und die Lagerteller (9) bezüglich der Verwendung für links- und rechtsgängige Propeller symmetrisch ausgeführt sind.

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10· Verstellpropeller nach Anspruch 1, 3 und 5» dadurch gekennzeichnet_t dafl die Verbindung ■wischen den Joch (6) und dem Schubstangenflaneoh (5) durch den vorerst bei der Montage der Habe freigelassenen Spalt iwisohen den Habengehäuae (1) und dem Sohraubenwellenflansch (3) erfolgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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