DK141481B - Propelleranlæg med indstillelige propellerblade. - Google Patents

Description

(11) FREMLÆGGELSESSKRIFT 1 4 1 48 1 DANMARK <M) lnt.CI.3 B 63 H 3/08 (21) Ansøgning nr. 1427/70 (22) Irufleveret den 20. CISC’. 1970

Mm (23) Løbedag 20. mør. 1970 ν' (44) Ansøgningen fremlagt og l o fremlæggelsesskriftet offentliggjort den 24. ΟΙΕΓ. 1980

Dl REKTORATET FOR

PATENT-OG VAREMÆRKEVÆSENET (3°) Prioritet bøgeret fri den

28. raar. 1969, 1511/^9, NO

<71) A.M. LIAAEN A/s, Kjoepmannsgaten 25, 6000 Aaleeund, NO.

(72) Opfinder: Anders M. Li aa en, Kjoepmannsgaten 25, 6000 Aalesund, NO.

(74) Fuldmægtig under sagens behandling:

Ingeniørfirmaet Lehmann & Ree.

(54) Propelleranlæg med indstillelige propellerblade.

Opfindelsen angår et propelleranlæg med indstillelige propellerblade, særlig til søfartøjer af den type, hvor vinkelstillingen af de indstillelige propellerblade styres ved hjælp af en hydraulisk servomotor fra en trykfluidumkilde, f.eks. en pumpe, gerne med en lignende kilde i reserve. Servomotoren omfatter herunder sædvanligvis en stempelcylindermekanisme, hvis stempelstang er tilsluttet roden af hvert propellerblad, således at bladstillingen afhænger af stillingen af servomotorstemplet i dettes cylinder. Denne stilling bestemmes ved tilførsel af trykfluidum til de to sider af stemplet i dettes cylinder, og disse tilførsler bliver sædvanligvis styret ved hjælp af en fordelingsglider og foregår gennem aksiale ledninger i propellerakslen. Det er sædvanligt at anbringe servomotoren i akselledningen eller i selve propellernavet, herunder at indrette 2 141481 forholdene således, at en bevægelse af servomotorstemplet fremover i fartøjets længderetning vil bevirke en vridning af propellerbladene i retning af fremoverbevægelsen af fartøjet, men det er også muligt at indrette forholdene således, at fremoverstillingen af propellerbladene betinges af en bevægelse agterover af servomotorstemplet.

Som nævnt er det kendt at anvende en reservetrykfluidum-kilde for at sikre driften af servomotoren. Hvis der nemlig indtræder en fejl i tilførslen af trykfluidum, vil propellerbladene på grund af fartøjets bevægelse fremover gennem vandet søge at vride sig til en stilling til bevægelse agterover. Følgen er, at fartøjet mister sin manøvreringsevne, og det er derfor af afgørende betydning, at en svigten i tilførslen af trykfliudum kan undgås. Anvendelsen af en reservetryk-fluidumkilde vil afhjælpe en svigten i den ydre tilførsel. X tilfælde af, at der skulle indtræde en fejl umiddelbart i nærheden af eller i selve fordelingsglideren eller på grund af lækage i indføringsmekanismen, har der været foreslået og anvendt fjedermekanismer eller hydrauliske stempelmekanismer, som i tilfælde af fejl søger at bringe propellerbladene til at indtage en varig stilling til bevægelse fremover. De nævnte fjedermekanismer, som er indrettet til direkte mekanisk påvirkning af servomotoren, må nødvendigvis være udført temmeligt kraftige for at kunne overvinde både friktionen i de indre dele af propellernavet og den nævnte naturlige tendens til agteroverstilling af propellerbladene, samtidig med at de medfører den ulempe, at de kan påvirke den normale drift af propelleranlægget, medens de nævnte hydrauliske stempelmekanismer er udført med et specielt stempel for påvirkning af servomotorstemplet eller af stempelstangen.

Den foreliggende opfindelse angår et propelleranlæg med indstillelige propellerblade af den i indledningen til patentkrav 1 angivne art, hvor de mekaniske og funktionelle ulemper ved de kendte anlæg er undgået, og dette opnås ifølge opfindelsen ved de i krav l's kendetegnende del angivne foranstaltninger. Ved brug af et sådant anlæg vil servomotorstemplet således ved svigt hvor som helst i den ordinære tilførsel af trykfluidum kunne kobles over fra den sædvanlige trykfluidumskilde,eventuelt reservekilde, til en nødkilde, uafhængigt af de normale fordelings- og indføringsorganer, og servomotor- og indstillingsmekanismen vil fortsat funktionere på samme måde som under normal drift.

Ifølge opfindelsen kan det yderligere stempel være forsynet med en hul stempelstang, som ved sin frie ende er åben mod den trykfluidumskanal, som svarer til den åbning, som kan lukkes, og med et aksialt gennemløb, som først åbnes, når åbningen er blevet lukket.

141481 3

Til tilbageføring af det yderligere stempel til den stilling, det skal indtage under normal drift, kan det yderligere stempel ifølge opfindelsen på ydersiden af sin stempelstang være forsynet med en stempelflade i et rum i propellerakslen, som gennem langsgående spor er sluttet til den åbning, som skal kunne lukkes.

For at sikre, at åbningen for den normale tilførsel af trykfluidum er lukket, før nødfluidum tilføres, er det hensigtsmæssigt at sørge for en faseforskydningsindretning, ved at det yderligere stempel er udformet med en central boring, som kan optage et cylindrisk fremspring på bunden i cylinderen til stemplet, idet længden af fremspringet og tykkelsen af stemplet er afpasset på en sådan måde i forhold til hinanden og til slaglængden af stemplet, at når stempelstangen har lukket åbningen til den første trykfluidumkiIde, er der gennemløb fra den anden trykfluidumkilde mellem den frie ende af fremspringet og den frie ende af boringen i stemplet til den kanal, som fører til servomotorens side for fremoverstilling af propellerbladene.

Når servomotorstemplet er bragt i stilling for fremovergang ved hjælp af en nødindstillingsmekanisme, f.eks. udformet i henhold til den foreliggende opfindelse, er det hensigtsmæssigt at kunne sikre servomotorstemplet i denne stilling, således at stemplet bliver stående i fuld fremoverstilling. Med dette formål for øje kan der i servo-motorcylinderen være anbragt en pakning, som i samvirkning med en af-faset omkredsflade på servomotorstemplet danner tætning mod en mulig forbindelse mellem de to sider af stemplet, når dette står i endestilling for fremoverstilling af propellerbladene. De sædvanlige stempelringe vil nemlig ikke holde helt tæt, således at stemplet vil kunne bevæge sig langsomt i sin cylinder, og det ville i så fald blive nødvendigt at foretage nødindstilling flere gange, hvilket selvsagt ikke er ønskeligt.

På vedlagte tegning er der skematisk vist to udførelsesformer for anlægget i henhold til opfindelsen, nemlig et hvor fremoverstilling af propellerbladene svarer til en bevægelse fremover af servomotorstemplet, og et hvor en sådan indstilling svarer til en bevægelse agterover af stemplet, idet fig. 1 viser et aksialt længdesnit gennem en del af den første udførelsesform for anlægget ifølge opfindelsen, nemlig en del af en propelleraksel, hvor trykfluidum bringes til og fra en servomotor, som styrer propellerbladstigningen, fig. 2 et aksialt snit gennem en anden del af anlægget, nemlig et propellernav, og som viser en venstre forsættelse af den akseldel, som er vist i fig. 1, 4 un 81 fig. 3 i større målestok en yderligere del af anlægget, nemlig den højre del af den akseldel, som er vist i fig. 1, fig. 4 ligeledes i aksialt snit en detaille af fig. 2, fig. 5 et snit svarende til fig. 1, men af en anden udførelsesform for anlægget ifølge opfindelsen, fig. 6 et snit svarende til fig. 2, men af den nævnte anden udførelsesform for opfindelsen, fig. 7 et snit svarende til fig. 3, men også af den anden udførelsesform, og fig. 8 et snit svarende til fig. 4, men af den anden udførelsesform.

I udførelsesformen, der er vist i fig. 5-8, er der anvendt de samme henvisningsbetegnelser som i fig. 1-4 for de dele, som svarer til hinanden, idet den eneste forskel mellem den første og den anden udførelsesform ligger i, at servomotorstemplet til den anden udførelsesform for anlægget bevæges agterover i stedet for fremover ved indstilling af propellerbladene til fremoverstilling.

Som vist på tegningen omfatter anlægget i de to udførelsesformer et propellernav 1, hvori der er anbragt et antal propellerblade 2, som kan drejes i navet 1 fra stillinger til bevægelse af fartøjet fremover til stillinger for bevægelse agterover og omvendt ved hjælp af en krydshovedmekanisme 3, hvis stilling styres ved hjælp af en servomotor, som er anbragt i propellernavet 1, og som omfatter en cylinder 4 med et stempel 5. Stillingen af stemplet 5 og dermed vinkelstillingen af propellerbladene 1 styres ved hjælp af et trykfluidum, som tilføres de to sider af stemplet 5 gennem rørledninger, som er anbragt i en hul aksel 6, fra en ydre trykfluidumkilde, som ikke er vist.

På et cylinderformet parti 7 af akslen 6 drejer denne sig frit i et faststående fluidumindføringshus 8, hvori der er anbragt en glider 9, som kan forskydes i aksial retning. Huset 8 er forsynet med en åbning 10 til indføring af trykfludium og to åbninger 11 til udtagning af dette fluidum til en sump. Huset 8 er yderligere udformet med åbninger 12 og 13 til ledning af trykfluidum til hver sin side af servomotorstemplet 5 gennem ledninger, som er anbragt i akslen 6 dels ved hjælp af et rør 14, dels ved hjælp af et rør 15, som er anbragt centralt og aksialt i en central boring i akslen 6.

Glideren 9 styres på konventionel måde under anvendelse af en tilbageføringsmekanisme, som omfatter en ring 16, som er tilsluttet stænger 17, der er fæstnet til et åg 18 på røret 14, hvis agterste 141481 5 (venstre) ende er fæstnet til en hul stempelstang 20 til stemplet 5, og hvis forreste (højre) ende kan glide tæt i boringen i akslen 6.

Det er stempelstangen 20, der bevæger krydshovedet 3 til indstilling af propellerbladene 1.

Den del af anlægget, der er beskrevet ovenfor, udgør ikke nogen del af den foreliggende opfindelse.

I anlægget i henhold til fig. 1-4, er boringen i akslen 6 udformet med et udvidet parti 21, som strækker sig forfra (fra højre) til et sted mellem indløbsåbningerne 12 og 13. Partiet 21 er lukket i forhold til den smallere del af boringen mellem åbningerne 12 og 13 ved hjælp af en ring 22, som er udformet med en åbning 220, som modsvarer åbningen 13 i huset 8. Ringen 22 har en central åbning til tætnende gennemføring af røret 15, som ender åbent foran (til tøjre for) ringen 22.

Den forreste del af boringen 21 er udformet med et parti 23 med lidt større diameter, og som er lukket i en flange 24 på den højre ende af akslen 6 ved hjælp af en plade 25, som er forsynet med et centralt hylsterformet fremspring 251, som rager agterud fra pladen 25, og som har en affaset endeflade 252.

I partiet 23 i boringen 21 er der anbragt et flydende stempel 26 med en hul stempelstang 27, hvoraf en forreste tykkere del 271 kan forskydes tætnende i en faststående foring 28 i boringen 21, og hvis agterste, tyndere del 272 kan forskydes tætnende inde i en cylinderformet forlængelse 221 på ringen 22. I denne forlængelse er der anbragt aksiale spor 222, således at rummet i boringen 21 rundt om stempelstangen 27 står i forbindelse med boringen 13, d.v.s. at der fra boringen 13 i den stilling af stemplet 26, som er vist øverst i fig. 3, flyder fluidum fra åbningen 13 ind i boringen 21 både indvendigtog udvendigt i forhold til stempelstangen 27.

Længden af fremspringet 251 på skiven 25 er valgt således i forhold til slaglængden af stenplet 26,27, at når stempelstangen 27 står mod ringen 22 i sin agterste venstre stilling, vil der være frit gennemløb forbi kanten 252 mellem rummet på forsiden af stemplet 26 og hulrummet i stempelstangen 27.

I forbindelsesflangen 24 ved den forreste (højre) ende af propellerakslen 6 er der anbragt en radial boring 29, hvis yderste ende har et gevind 291. Under normal drift er boringen 29 lukket ved hjælp af en stift 292, som er forsynet med et gevindskåret hoved 293 og med en luftboring 294.

I den forreste stilling af stemplet 26 munder boringen 29 ind i rummet 23 på forsiden af stemplet 26.

6 UU81 I flangen 24 er der også anbragt en luftboring 31, som munder ind i rummet 23 på agtersiden af stemplet 26, og som kan lukkes ved hjælp af en prop 32 i flangen 24.

I den forreste ende af servomotorcylinderen 4 er der som vist i større målestok i fig. 4 anbragt en U-pakning 30, og den forreste ende af stemplet 5 er affaset ved 51. Den ene læbe 301 på pakningen 30 rager lidt ind i det frie rum i cylinderen 4, således at den vil gå i indgreb med stemplet 5 rundt om den affasede ende af dette, når stemplet bevæges til en forreste bundstilling, og glide op på omkredsfladen af stemplet 5.

I den udførelsesform for anlægget i henhold til opfindelsen, som er vist i fig. 5-8, er forholdene som nævnt således, at servomotorstemplet 5 bevæges agterover, mod venstre på tegningen i dens cylinder 4 ved indstilling af propellerbladene til fremoverstil-ling. Pakningen 30 og den affasede ende 51 af stemplet er følgelig her anbragt i den agterste, venstre ende af cylinderen 4. Anbringelsen af hjælpestemplet 26 er følgelig også vendt i forhold til den anbringelse, som er vist i fig. 1-4, idet det er anbragt i den agterste, venstre tilslutningsflange 24' på akslen 6 i stedet for i den højre flange 24.

I dette tilfælde er det følgeligt forbindelsen mellem røret 14 og åbningen 12, der skal lukkes og erstattes med en forbindelse til en nødkilde gennem boringen 29. Konstruktivt medfører denne ændrede anbringelse, at røret 14 har en tætnende styring indvendigt i fremspringet 251, medens røret 15 også her er tætnende styret i ringen 22.

De øvrige detailler i denne udførelsesform svarer helt til detaillerne i udførelsesformen, som er vist i figurerne 1-4, og som er beskrevet ovenfor.

Anlægget i henhold til opfindelsen virker på følgende måde:

Under normal drift er åbningerne 12 og 13 tilsluttet en trykfluidumkilde, og ved passende forskydning af glideren 9 kan sådant fluidum føres til for- eller bagsiden af servomotorstemplet 5 til indstilling af propellerbladene 2 i retning til agterovergang, henholdsvis fremovergang. Under sådan normal drift fungerer anlægget på en måde, som er velkendt, således at nærmere beskrivelse af anlægget og dets funktioner er unødvendig for en fagmand.

Hvis der nu skulle indtræffe et uheld i forbindelse med indføringshuset 8 eller tilførslen af trykfluidum fra hoved- eller reservekilden, vil propellerbladene have en tendens til at dreje sig til en stilling for bevægelse agterover, således at fartøjet vil miste sin manøvreringsevne.

Denne ulempe er afhjulpet ved hjælp af anlægget i henhold til opfindelsen på følgende måde: 141481 7

Stiften 292 skrues ud af sin boring 29, og i gevindet 291 indskrues der en slange, som er tilsluttet en vilkårlig trykfluidum-kilde. Samtidig åbnes boringen 31, ved at proppen 32 fjernes.

Ved nu at føre trykfluidum ind gennem boringen 29 forskydes stemplet 26 mod venstre i fig. 3 og mod højre i fig. 7, således at det vil indtage den stilling, som er vist nederst i fig. 3, henholdsvis fig. 7, med stempelstangen 27 i stilling mod ringen 22. Derved lukkes forbindelsen mellem åbningen 13, henholdsvis 12, og rummet inde i stempelstangen 27 og dermed med røret 15, henholdsvis 14, medens der bliver frit gennemløb fra boringen 29, rummet ved den frie side af stemplet 26, spalten mellem boringen i stemplet 26 og enden af fremspringet 252, hulrummet i stempelstangen 27, røret 15, henholdsvis 14 til agtersiden, henholdsvis forsiden af servomotorstemplet 5, således at dette forskydes, således at propellerbladene 2 drejes til fuld fremover-stilling.

Cylinderen 4 og den normale indstillingsmekanisme er herunder dimensioneret således i forhold til hinanden, at stemplet 5 under normal drift ikke vil nå sine yderste stillinger i cylinderen 4.

Ved påvirkning af trykfluidum gennem boringen 29 vil stemplet 5 imidlertid bevæges til sin yderste forreste, henholdsvis agterste stilling, hvor læben 301 på pakningen 30 vil gå i indgreb med den affasede del 51 på stemplet 5 og lægge sig mod den cylindriske omkredsflade. Derved forhindres det, at der i denne endestilling af stemplet 5 vil opstå nogen lækage af trykfluidum fra agtersiden af stemplet 5 med deraf følgende tendens for stemplet 5 til at glide langsomt agterover. Med stemplet 5 stående i denne ekstreme stilling og dermed propellerbladene 2 i ekstrem fremoverstilling fjernes igen tilførslen af trykfluidum gennem boringen 29, og denne lukkes med en tæt prop eller en kontraventil.

Propellerbladene 2 står nu i en ekstrem fremoverstilling. Fartøjet er ligeså fuldt manøvredygtigt scan et fartøj med fast propellerbladstilling, og manøvreringen kan foregå ved hjælp af fremdriftsmaskinen på ordinær måde.

Når fejlen i den normale tilførsel af trykfluidum er afhjulpet, fjernes proppen i boringen 29 igen, og tryk sættes igen på gennem åbningen 13, henholdsvis 12. Dette tryk vil forplante sig gennem sporene 222 og påvirke den flade 273, som begrænser den tykkeste del 271 af stempelstangen 27 i forhold til den tyndere del 272, aåledes at stemplet 26 vil trykkes mod fremoverstillingen,indtil det igen indtager den stilling, som er vist øverst i fig. 3 og fig. 7, og normal drift-

Claims (3)

8 UU 81 tilstand er igen oprettet. Når stemplet 26 har nået sin forreste endestilling, sættes stiften 291 igen på plads, og åbningen 31 lukkes ved hjælp af proppen 32. Skulle der blive vanskeligheder med at få stemplet 26 tilbage til sin yderste fremoverstilling, sættes der tryk ind gennem boringen 31. Dette tryk vil virke på agtersiden af stemplet 26 og bringe stemplet til sin endestilling. I den udførelsesform, som er vist i fig. 1-4, er det som nævnt forudsat, at servomotorstemplet 5 skal bevæges fremover mod højre på tegningen, når propellerbladene skal bevæges mod fremoverstilling. Hjælpestemplet 26 er da anbragt foran indføringshuset 8. Hvis servomotoren imidlertid er sådan, at en fremoverstilling af propellerbladene opnås ved en bevægelse agterover mod venstre af servomotorstemplet 5, er hjælpestemplet 26 anbragt agten for indføringshuset 8, således som vist i fig. 5-8. Patentkrav.

1. Propelleranlæg med indstillelige propellerblade af den art, hvor der i propellerakslen eller -navet er indbygget en servomotor, hvis stempel under normal drift kan bevæges i den ene eller den anden retning for indstilling af vinkelstillingen af propellerbladene ved hjælp af et trykfluidum, som tilføres rummet i servomotorcylinderen på den ene eller den anden side af stemplet gennem kanaler i propellerakslen fra en første trykfluidumkilde under styring af en fordelingsglider, og hvor der i propellerakslen er anbragt et yderligere stempel, som kan bevæges aksialt under påvirkning af et trykfluidum fra en anden trykfluidumkilde, som kan tilknyttes et rum i propellerakslen ved fejl i den normale tilførsel af trykfluidum for bevægelse af servomotorstemplet i retning for indstilling af propellerbladene for fremover-drift, kendetegnet ved, at det yderligere stempel (26) er udformet og indrettet til under bevægelse under påvirkning af trykfluidum fra den anden trykfluidumkilde at lukke åbningen (13,12) mellem den første trykfluidumkilde og servomotorens side for fremoverstilling af propellerbladene og at oprette forbindelse mellem denne side og den anden trykfluidumkilde og at genoprette normale tilstande ved bevægelse i modsat retning.

2. Anlæg ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det yderligere stempel (26) er forsynet med en hul stempelstang (27), som ved sin frie ende er åben mod den trykfluidumskanal (15,14), som svarer til den åbning (13,12), som kan lukkes, og med et aksialt gennemløb, som først åbnes, når åbningen (13,12) er blevet lukket.

3. Anlæg ifølge krav 2, kendetegnet ved, at det