NO138520B - Propell med sammenfellbare propellblad, saerlig for seilbaater med stasjonaer hjelpemotor - Google Patents

Abstract

Propell med sammenfellbare propellblad, særlig for seilbåter med stasjonær hjelpemotor.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en skips- eller båt-propell med et propellnav som er festet til enden av en drivaksel og hvori er utformet ett eller flere aksialtløpende spor, og med propellblad lagret i sporet eller sporene, hvilke propellblad er innrettet til å svinges om akser som er i.det minste tilnærmet i rett vinkel på lengdeaksen for drivakslen. Slike propeller benyttes vanlig på seilbåter med hjelpemotor,, hvor en vanlig propell med faste blad byr på betydelig motstand mot båtens bevegelser gjennom vannet når det seiles med seil. For å redusere denne motstand har det derfor vært utviklet propeller hvis propellblad er hengslet til propellakslen eller propellens nav slik at propellbladene kan svinges fritt mellom en arbeidsstilling hvor de rager radialt ut. fra navet og hvor propellen kan benyttes som vanlig drivpropell, og en uvirksom stilling hvor bladene er kappet sammen i retning akterover slik at de stort sett strekker seg i propellakslens retning.

Bladene klappes akterover under innvirkning av vanntrykket når

båten gjør fart fremover med stoppet motor. I denne sammenklappede stilling har bladene bare én meget liten vannmotstand. Når motoren startes svinges bladene ut til den aktive stilling under innvirkning av sentrifugalkraften.

Propeller av kjént art med sammenklappbare blad er således innrettet

at bladene, når disse svinges utover som følge ay propellens rotasjon for fremdrift av båten, kommer til anlegg mot et anslag i en stilling hvor propellbladaksene danner en vinkel på 90° med propellakslen. Under deres arbeid påvirker bladene vannet med et bakoverrettet trykk hvorved bladene selv trykkes fremover slik at de svinges ut og holdes fast til anlegg mot det nevnte anslag.. Propellbladene arbeider da på nøyaktig samme måte som bladene i

en vanlig stiv propell, og propellbladene har derfor også samme;' form som bladene på en vanlig propell slik at de arbeider optimalt når de er i en stilling hvor deres akser danner en vinkel på 90° med skrueakslen.

Når propellen derimot roterer i motsatt retning, under reversering, har propellen vesentlig redusert effektivitet, hvilket skyldes reaksjonen fra vannet som vil søke å klappe propellbladene sammen. Herved vil bare sentrifugalkraften påvirke propellbladene med en kraft som søker å svinge dem til deres aktive stilling. Disse forhold har i praksis tilfølge at propellbladene under reversering inntar en stilling hvor deres akser danner en vinkel på mellom 50 og 70° med propellakslens forlengelse akterover. I denne stilling er propellens effektive diameter redusert med 15 til 20%. Da effektforbruket er proporsjonalt med diameteren i ^. 5. potens, kan propellen da bare oppta mindre enn 30% av den effekt som kan opptas ved fart fremover. Dette er grunnen til at de hittil kjente propeller med sammenklappbare blad er. ueffektive når båten reverseres.

Oppfinnelsen går ut på å frembringe en propell med sammenklappbare blad til båter hvor propellens xesulterende effekt under reversering og fart fremover er vesentlig større enn ved de kjente propeller av denne art. Dette oppnås ved at hvert spor i driv-akslens retning strekker seg så langt forover fra propellbladets lagertapp at hvert propellblad kan innta en stilling foran den stilling hvor propellbladet danner rett vinkel med drivakslen.

Propellbladene kan således ikke bare svinge fra den•sammenklappede stilling til en stilling i 90° til akslen,.men videre fra denne stilling-. Bladene vil derfor hverken under reversering eller under, fart fremover innta den nevnte 90° stilling. Når propellbladene er slik utformet at de har den største effekt når de er svinget f.eks. 110 - 130° bort fra den "sammenklappede' stilling vil propellen tilnærmelsesvis ha samme effektivitet under reversering når bladene er i en stilling hvor de er svinget mellom 50 og .70° bort fra den sammenklappede stilling, forutsatt at propellbladehes form er avpasset etter denne.

Oppfinnelsen går videre ut på et propellblad for en propell av den ovenfor angitte art. Det er viktig at bladene på en slik

propell har tilstrekkelig stor tyngde til å svinges til deres virksomme stilling under påvirkning av sentrifugalkraften. Blader for propeller for mindre fartøyer og båter er imidlertid fortrinnsvis fremstilt av et material med liten volumvekt, f.eks. plast og slike blad har ikke tilstrekkelig stor tyngde til å benyttes i en. sammenklappbar propell. En sanimenklappbar propell av et tyngre material, f.eks. bronse, vil være vesentlig dyrere enn en vanlig propell med faste blad, ikke, bare på grunn av bladenes spesielle svingelagring, men også på grunn 'av dén nødvendige omfattende

etterbearbeidning av hvert propellblad. I henhold til oppfinnelsen er det derfor foreslått et propellblad hvor det særegne består i at det består av et material med liten volumvekt, f.eks.:plast,

og at det i bladets ytterste parti er anbragt en metalldel med

■stor volumvekt slik at det tilveiebringes en sentrifugalkraft som er tilstrekkelig stor i forhold til den aksiale kraft som virker på propellbladet og som kommer fra det omgivende medium, hvorved propellbladet,innstiller seg i den optimale stilling.

Forsøk har vist at det for oppnåelse av.en tilfredsstillende funksjon ikke er nødvendig at hele propellen er fremstilt av metall, idet det så vidt angår sentrifugalkraftens, virkning er mindre viktig om de innerste deler av propellbladene, dvs. de som ligger nærmest propellakslen, har stor vekt eller ikke. Når bare en passende del av det ytterste parti av bladene består åv tungt metall- vil propellbladenes .tyngdesenter ligge i tilstrekkelig stor avstand fra propellakslen til at bladene svinges ut til deres virksomme stilling når skrueakslens rotasjon begynner ved hjelp av motoren.

Oppfinnelsen skal nærmere beskrives under henvisning til den vedføyde tegning. " * '/••-'~."

Fig. 1 viser en utførélsesform for en propell i henhold til. oppfinnelsen, sett bakfra. •_'>_.-'-'.'•' .. .-•• - Fig. 2a - d viser propellen med skruebladene i forskjellige stillinger, sett fra siden. Fig. 3 er et diagram til å vise utsvingningsmomentet som funksjon av propellbladvinklen, dvs. vinklen mellom bladaksen og forlengelsen akterover av propellakslens akse.

Fig..4 viser propellen, sett fra siden, i større målestokk.

Fig. 5 og 6 viser to forskjellige utførelsesformer for et propellblad, sett forfra. Fig. 1 og 2 viser en skipspropell, festet til en drivaksel og omfattende et nav 2 og et antall propellblad 1 som er svingbart lagret i navet 2 slik at de hver for seg fritt kan svinge i et plan som går gjennom propellakslens lengdeakse. Propellbladene 1 er på i og for seg kjent måte fortrinnsvis innbyrdes forbundet

ved hjelp av innbyrdes sammengripende tannsegmenter slik at de er tvunget til å svinge sammen. Bladene er forøvrig fritt svingbart lagret. Fig. 2d viser propellbladene i deres sammenklappede stilling mens fig. 2a - c viser bladene i forskjellige vinkel-stillinger.

Kurven A i fig. 3 viser utsvingningsmomentet ved hvilket propellbladene påvirkes til svingning utover ved sentrifugalkraften. Momentet er vist som funksjon av bladenes vinkelstilling. Ved

0° vil sentrifugalkraften være liten, men tilstrekkelig stor til å medføre en begynnende utsvingning av bladene. Ved 90° er sentrifugalkraften størst mens utsvingningsmomentet er lite eller lik 0 fordi det da virker i propellbladaksens retning.

Når propellen roteres i vann påvirkes propellbladene av et hydro-dynamisk reaksjons trykk.. Under fart fremover adderes dette trykk til sentrifugalkraftens virkning inntil bladene har nådd en stilling i 90° til drivakslens.akse. I denne stilling og andre propellbladstillinger hvor vinklen mellom bladaksene og driv-akselaksen er større enn 90° vil det hydrodynamiske trykk derimot

motvirke sentrifugalkraften. Den strekede kurve B i fig. 3 viser, det dreiemoment som oppstår som følge av det hydrodynamiske, trykk

mot et propellblad, hvormed bladet under fart fremover påvirkes til utsvingning i forhold til bladets utsvingningsvinkel. Såvel selve det hydrodynamiske 'trykk som dreiemomentet har deres største verdi når bladvinklen er 90°. Det resulterende utsvingningsmoment fremgår av kurve C. Propellbladene vil være i likevekt på det sted i fig. 3 hvor de to kurver A og B har samme verdi,

men med motsatt fortegn. På dette sted passerer kurven C 0-linjen.

Når fartøyet bakker svarer det hydrodynamiske trykk til kortstrek-kurven D mens kurven E viser den resulterende kraft. Det ses at de to likevektpunkter ligger på hver sin side av 90°-punktet. Propellen kan derfor fortrinnsvis være konstruert og utformet

på en slik måte at dens diameter og stigning gir normal funksjon under henhv. bakking og fart fremover, når propellbladene er svinget ut henhv. tilnærmelsesvis 65° og 125°, hvorved det sikres maksimal effektivetet såvel under fart fremover som under bakking.

Utover dette oppnås den fordel at propellen innstiller seg selv tilsvarende et konstant dreiemoment på propellakslen ved konstant rotasjonshastighet, uavhengig av fartøyets fart. Om farten reduseres på grunn av økende motstand økes dermed også det hydrodynamiske trykk mot propellbladene hvorved disse svinges til en annen vinkelstilling tilsvarende et øket utsvingningsmoment hvormed sentrifugalkraften påvirker bladene. I denne stilling er propellens diameter redusert slik at også trykket mot bladene og dermed også - det dreiemoment som påvirker propellakslen vil være redusert. Under redusert fart og konstant rotasjonshastighet vil derfor dreiemomentet på propellakslen øke i mindre grad enn ved en vanlig propell, hvilket er viktig når propellen drives av en forbrennings-, motor.

Oppfinnelsen er ikke begrenset til propeller for båter og skip idet de beskrevne fordeler under driften vil kunne oppnås ved et hvilket som helst propéllelement uavhengig av det medium hvori propellen arbeider og uansett om propellen er montert på en stasjonær eller en bevegelig del, dvs. om den tjener til å bevege et medium eller til å bevege et legeme gjennom mediet.

Også i den utførelsesform som er vist i fig. 4 har propellen et nav 2 hvori er svingbart lagret to propellblad 4 som kan svinges mellom den virksomme stilling som er vist fullt opptrukket og den ikke virksomme stilling som er vist streket. Propellbladenes indre partier kan være i inngrep med hverandre ved hjelp av tannsegmenter 6 for sikring av en samtidig svingning av de to propellblader.

Hvert propellblad er svingbart lagret på en aksel 14 i et spor eller en sliss 5 i propellnavet 2. Sporene strekker seg til begge sider for akslen 14 slik at hvert blad kan svinges utover fra den stilling som er vist stiplet, tilsvarende en vinkel på over 90°.

I henhold til oppfinnelsen er størstedelen av bladene 4 fremstilt av et egnet plastmaterial, mens den ytterste del 8 av hvert blad består av et tungt material, f.eks. bronse, og er forankret på plastdelen på en hvilken som helst hensiktsmessig måte.

Fig. 5 viser hvorledes bladenes ytre del 8 kan ha et svalehale-formet parti 10 hvormed den ytre del 8 er forankret i den øvrige del av bladet som er støpt omkring det svalehaleformede parti 10. Den ytre del 8 av bladene er ytterligere forankret ved hjelp av

en metallkjerne 12 som med sitt indre endeparti.er festet til en bøssing 13 som er dreibart lagret på svingeakslen 14.

Fig. 6 viser et propellblad med en tung ytre del 8 som er helt innesluttet i et plastmaterial. For korrekt sentrering av bladets tunge del i støpeformen forut for støpingen av plastlegemet er det i den tunge del 8 anordnet avstandstapper .16.

Det vil dog være mest hensiktsmessig at i det minste en viss del

av overflaten på propellbladets blokkforméde, tunge ytre parti ligger fritt idet . en eventuell nødvendig etterjustering av vekten av den tunge del for etterfølgende avbalansering av propellen derved lettes.

Oppfinnelsen er imidlertid ikke begrenset til de viste utførelses-" former, idet sammenklappbare propellblad med en tung ytre del og en resterende del av et lettere material kan være utformet på en hvilken som helst hensiktsmessig måte.

Claims (2)

1. Propell med sammenfellbare propellblad, særlig for seilbåter med stasjonær hjelpemotor, omfattende et propellnav som er festet til enden av en drivaksel og hvori er utformet ett eller flere aksialtløpende spor, og med propellblad lagret i sporet eller sporene, hvilke propellblad er innrettet til å svinge om akser som er i det minste tilnærmet i rett vinkel på lengdeaksen for drivakslen, karakterisert ved ai; hvert spor (5) i driv-akslens retning strekker seg så langt forover fra propellbladets lagertapp (14) at hvert propellblad :(1) kan innta en stilling foran den stilling hvor propellbladet danner rett vinkel med drivakslen.

2. Propell som angitt i krav 1, karakterisert ved at propellbladene består av et material med liten volumvekt, f.eks. plast, og at det i bladets ytterste parti er anbragt en metalldel med stor volumvekt, slik at det frembringes en sentrifugalkraft som er tilstrekkelig stor i forhold til den aksiale kraft som virker på propellbladet og, stammer fra det omgivende medium til at propellbladet innstiller seg i den optimale stilling.