Vorrichtung zur Bewegung eines flossenartig ausgebildeten Propellers, dessen Längs mittellinie eine geschlossene Bahn beschreibt und der eine halbe Umdrehung um die genannte Mittellinie ausführt in der Zeit, in welcher diese Mittellinie einmal die genannte Bahn durchläuft. Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bewegung eines flossenartig ausgebildeten Propellers, dessen Längsmittel linie eine geschlossene Bahn beschreibt und der eine halbe Umdrehung um die genannte Mittellinie ausführt in der Zeit, in welcher diese Mittellinie einmal die genannte Bahn durchläuft.
Bei den bekannten Vorrichtungen dieser Art sind die Mittel zum Bewegen der Mit tellinie des Propellers in einer geschlossenen Bahn und die Mittel zur Erzeugung der Umdrehung des Propellers so zusammen bebaut, dass die von der Propellermittellinie beschriebene geschlossene Bahn nicht mehr verändert werden kann.
Gemäss der Erfindung wird bei der vor liegenden Vorrichtung die Umdrehungsbewe- gung des Propellers durch solche Mittel er zeugt, welche ermöglichen, die von der Pro pellermittellinie beschriebene geschlossene Bahn zu ändern.
Eine Anzahl Ausführungsbeispiele wer den an der Hand der schematisch gehaltenen Zeichnung näher erläutert: Fig. 1 ist ein Vertikalschnitt einer der Ausführungsformen;, Fig. 22 ist ein Vertikalschnitt einer andern Ausführungsform; Fig. 3 ist eine Draufsicht der Fig. 2; Die Fig. 4 und 5 zeigen Ausführungs beispiele, in welchen die geschlossene Bahn der Propellermittellinie auf ähnliche Weise wie in Fig. 1 erhalten wird, aber wobei andere Mittel zum Drehen des Propellers angewandt sind;
Fig. 6 ist ein Vertikalschnitt einer Va riante der Fig. 4; Fig. 7 ist eine Variante der Fig. 6; Fig. 8 ist ein Vertikalschnitt einer ähn lichen Ausführungsform wie in Fig. 6, wo bei der Propeller von einem Motor ange trieben wird, welcher an der Schaukelbewe gung des Propellers teilnimmt;
Fig. 9 ist ein Vertikalschnitt einer Va riante der Fig. '8, in welcher ein Motor den Propeller dreht und ein zweiter Motor die Mittellinie des Propellers eine geschlossene Bahn beschreiben lässt; Fig. 10 ist ein Vertikalschnitt einer Va riante der Fig. 8, in welcher der Propeller von einem stationären Motor angetrieben wird, dessen Welle flexibel an dem Propeller arm gekuppelt ist; Fig. 11 ist ein Vertikalschnitt eines Aus führungsbeispiels, in welchem die Rotation dem Propeller an der Stelle des Schaukel punktes des Propellerarmes mitgeteilt wird.
Die Fig. 12, 13 und 14 sind Propeller schlagdiagramme für Propellerflügel ver schiedener Breiten: Die Fig. 1.5 und 16 sind Vektordia- gramme der Fortbewegungskraft; Fig. 17 ist ein Diagramm, welches sche matisch die Propellerbewegung zeigt.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist 1 die in einem Lager 19 drehbare Trieb welle, welche Welle mit einer Kurbel 2 mit Gegengewicht 3 und einem Zapfen 4 ver sehen ist. In einer Bohrung dieses Zapfens -1 ist die Propellerwelle 5 frei drehbar auf genommen. Die Propellerwelle 5 ist bei; 14 flexibel an den Propellerarm 15 gekuppelt, welch letzterer frei schwingend in einem Kugelgelenk 16, 18 des Fahrzeuges gela gert ist. Der Propeller trägt am äussern Ende die Propellerflügel 17. Ein Teil 6 sitzt lose auf dem Zapfen 4 und trägt den Stift 8, welcher bei 9 mit dem genannten Teil 6 vernietet ist. Die Stange 7 bildet mit dein Teile 6 ein Stück.
Das Zahnrad 10 ist fest auf dein Zapfen 4 angeordnet, das Zahnrad 13 fest auf der Propellerwelle 5, während um den Zapfen 8 die ein Ganzes bildenden Zahnräder 11 und 12 frei drehbar sind. Die Zahnräder 1.2 und 13 haben eine gleiche An zahl Zähne. Das Zahnrad 11 hat zweimal soviel Zähne wie das Zahnrad 10.
Die Wirkung ist folgende: Bei Drehung der Welle 1 in dem Bloch 19 beschreibt der Zapfen 4 und damit die Propellerwelle 5 eine zylindrische Bahn, wobei die Propellermittellinie einen Kegel beschreibt. Der Teil 6 wird mitbewegt aber gleichzeitig durch die Stange 7 gesteuert, welch letztere an dem andern Ende einer stillstehenden Führungsbahn entlang, zum Beispiel durch Führungsstange, Führungs schlitz etc. derart geführt wird, dass sie als Ganzes nicht an der Umdrehung teilnehmen kann. Weil das Zahnrad 10 fest auf dem Zapfen 4 sitzt, macht es eine volle Umdre hung, wenn der Zapfen einen vollständigen Kreis beschreibt. Das Zahnrad 11, welches lose auf dem Stift 8 sitzt und die doppelte Anzahl Zähne hat, macht deshalb eine halbe Umdrehung in entgegengesetzter Richtung.
ebenso das ein Ganzes damit bildende Zahn rad 12. Das Zahnrad 13 macht deshalb eben falls eine halbe Umdrehung, aber in der selben Richtung wie das Zahnrad 10. Die Propellerwelle 5, auf welcher das Zahnrad 1'3 befestigt ist, macht deshalb bei einer vollen Umdrehung des Zapfens 4 eine halbe Umdrehung in derselben Richtung, womit der Bedingung für die Propellerbewegung entsprochen ist, das heisst die erforderliche Beziehung zwischen Drehung und Umlauf bewegung des Propellers (im folgenden Ar beitstakt genannt) vorhanden ist.
Falls man die Fortbewegungskraft in einer andern Richtung arbeiten lassen will, zum Beispiel zum Zwecke das Fahrzeug. an dem der Propeller angeordnet ist, zu steuern, so muss die Bewegung der Stange 7 in einer andern Richtung geführt wer den. Durch Drehung der Stange 7 und des Teils 6 um den Zapfen 4 erfährt nämlich der Propeller eine Drehung um seine Längs achse, so dass die Fortbewegungskraft in einer andern Richtung auftritt (siehe auch Vektordiagramm der Fig. 16). Um die Grösse der Fortbewegungskraft in einer bestimmten Richtung ändern zu können, muss die von der Propellermittel linie beschriebene geschlossene Bahn geän dert werden.
Diesem Bedürfnis ist hier, in nicht dargestellter Weise, dadurch entspro chen, dass die Länge der Kurbel 2, welche die von der Propellermittellinie durchlaufene Bahn bestimmt, veränderlich gemacht ist. Wenn die Teile nun so eingestellt werden, dass die Mittellinie der Welle 5 und der Welle 1 zusammenfallen, so ist die Fort bewegungskraft null, weil die Mittellinie des Propellers stillsteht und der Propeller deshalb ausschliesslich rotiert (siehe auch Vektordiagramm der Fig. 16).
Die erwähnte Änderung kann beispiels weise dadurch erfolgen, dass der Zapfen 4 in nicht dargestellter Weise verschiebbar im Kurbelarm angeordnet und gegebenen fallwährend des Betriebes nachstellbax aus- 2.eführt ist.
Die Veränderung der Länge des Kurbel armes 2 kann ferner dadurch geschehen, dass (',er Kurbelarm 2 in nicht dargestellter Weise >:ich radial rel,aiv zur Antriebswelle 1 ver- #;c@hieben lässt. Die Veränderung der Bahn der Propeller mittellinie kann ferner dadurch erfolgen, da.ss der Kurbelarm 2 mit seinen zugehörigen Teilen (zum Beispiel dem Zapfen 4 usw.) Ole--en einen Ersai zkurbelarm mit anderer Länge ausgewechselt wird.
Um die Bahn der Propellermittellinie in verschiedenem Nass ändern zu können, müssen in diesem Falle mehrere Ersatzkurbelarme 2 zur Ver fügung stehen.
Bei allen Veränderungsmöglichkeiten kann der Kurbelarm \? mit zugehörigen Tei len. welche die L UUngsmittellinie des Pro- ,(@l_lers in einer -,#schlossenen Bahn bewegt, unabhängig von den Mitteln, welche die Propellerwelle dreht und welche die Zahn- rG.cler 10, 11, 12, 13, enthalten, verändert werden.
Umgekehrt kann man auch das Zahnrädergetriebe 10, 11, 12, 13 gegen ein Zahnrädergetriebe mit andern Übersetzungs- verhältnissen auswechseln, ohne dass eine Änderung des Kurbelarmes mit zugehörigen Teilen notwendig wird.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 und 3 unterscheidet sich von dem vorhergehenden durch die Mittel zum Bewegen der Längs mittellinie des Propellers in einer geschlos senen Bahn.
Bei dieser Ausführung sitzt der Stift 4 fest in Exzenterscheiben 21, 22, die dreh bar in Führungen 2:3, 2.4 angeordnet sind und von diesen mitgenommen werden. Die Führungen 23, 24 sind einzeln für sich in Führungen 27 geradlinig geführt. Durch die Bewegung der Führungen; 23, 24 wird der Stift 4 gezwungen, sich auf einem Kreis zu bewegen und er führt während seines Umlaufes um den Kreis 20 eine ganze Dre hung um seine eigene Axe in entgegenge setztem Sinn zu seiner Bewegung um den Kreis 20 aus.
Der Antrieb kann dabei. bei spielsweise durch die Führungsstangen 25, oder 2,6, oder an der Propellerwelle 5, oder auch durch die Stange 7 erfolgen, in welch letzterem Falle die Führungen 23, 24 nur zur Erzeugung der Kreisbewegung des Stif tes 4 dienen. Das auf dem Stift 4 sitzende Zahnrad 28 bewirkt vermittelst des Zahn rades 29, welches die doppelte Zähnezahl hat wie jenes, dass die auf der Stange 7 sitzende Propellerwelle 5 so bewegt wird, dass der erforderliche Arbeitstakt zwischen Drehung und Kegelbewegung des Propellers wie er im vorhergehenden Beispiel beschrie ben wurde, erzeugt wird. Die die Propeller welle stützende Stange 7 ist wiederum an ihrem andern Ende in gleicher Weise wie in dem genannten Beispiel nach Fig. 1 ge führt.
Durch eine in den Exzentern 21, 22 nicht dargestellte verstellbare Anordnung des Stiftes 4 ist dafür gesorgt, dass auch mit dieser Konstruktion die von der Mittellinie des Propellers durchlaufene Bahn geändert werden kann. wobei dieselbe null wird, wenn die Mittellinien der beiden Exzenter ?1, 22 mit derjenigen des Stiftes 4 zusam menfallen. Statt des beschriebenen Zahn rädergetriebes 28, 29 könnte zur Erzeugung der notwendigen Bewegung des Propellers ein Getriebe verwendet werden, bei wel chem der Stift 4 und die Propellerwelle 5 koaxial sind.
Auch bei diesem Ausführungs beispiel beschreibt die Längsmittellinie des Propellers einen Kegel, und es können wie derum die Mittel, welche der Längsmittel linie des Propellers diese Bewegung erteilen, unabhängig von der Vorrichtung, welche den Propeller dreht, verändert werden.
Statt der dargestellten Exzenter 21 und 22 können auch Kurbeln verwendet werden. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 sind mit dem um den Zapfen 4 drehbaren Teil 6 eine Führungsstange 7 und ein Zahn rad 34 fest verbunden. Mit dem Zapfen 4 ist das konische Zahnrad 33 fest verbunden. Auf die Propellerwelle 5, welche in dem Zapfen 4 frei drehbar ist, ist ein Körper 30 mit Zapfen 31 aufgekeilt. Auf diesem Zapfen 31 sind die konischen Zahnräder 32 frei drehbar. Die Zahnräder 3.3 und 34 haben gleiche Zähnezahl.
Bei Drehung der Welle 1 wird der Teil 6 mit dem Zahnrad 34 mitgenommen, kann aber infolge der Stange 7 nicht an der Dre hung teilnehmen. Demzufolge wälzen sich die Zahnräder 32 auf dem Zahnrad 34 ab, indem sie von dem Zahnrad 33 angetrieben werden, welches sich gegenüber dem Teil 6 dreht. Diese Zahnräder 32 nehmen den Körper 30 mit der halben Geschwindigkeit des Zahnrades 33 mit. Demzufolge macht die Propellerwelle 5 wieder eine halbe Dre hung bei jedem Umlauf des Zapfens 4. Der Körper '30 kann so ausgeführt werden, dass er als Schmiergefäss dient.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel beschreibt die Propellermittellinie einen Kegel und der Zapfen 4 ist am Kurbelarm 2 in von dem Zahnrädergetriebe 32, 33, 34 unabhängiger Weise radial einstellbar aus geführt. Auch ist das genannte Zahnräder getriebe unabhängig vom Kurbelarm 2 aus wechselbar.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 wird die Propellerbewegung mit Hilfe eines Zahnrades 35 und eines Zahnrades 36 mit Innenverzahnung erhalten. Das Zahnrad 36 hat zweimal soviel; Zähne als das Zahnrad 35. Das Zahnrad 35 ist mit dem Zapfen 4 fest verbunden, das Zahnrad 36 mit der Propellerwelle 5. Der Teil 6, in welchem die Propellerwelle 5 frei drehbar angeordnet ist, kann als Schmiergefäss dienen. Die Stange 7 ist mit diesem. Teil 6 fest verbunden.
Die Wirkung stimmt mit derjenigen der Il,ndern Ausführungsbeispiele überein, nur beschreibt die Propellerlängsmittellinie einen Zylindermantel statt einen Kegel. Bei einem Umlauf des Zapfens 4 und somit des mit diesem fest verbundenen Zahnrades 35 macht das Zahnrad 36 eine halbe Umdrehung im gleichen Drehsinn wie die Triebwelle 1, wo mit der Bedingung für die Propellerbewe gung entsprochen ist." Durch die (nicht ge zeigte) verstellbare Anordnung des Zapfens 1- am Kurbelarm 2 wird ein von der Vor iichtung zum Drehen des Propellers unab hängiges Einstellen der Vorrichtung zum. Bewegen der Mittellinie des Propellers in einer geschlossenen Bahn ermöglicht.
Bei jeder der beschriebenen Ausführungs- fcrmen kann die Stange 7 fortfallen, und der Teil 6 erweitert- und frei schwingend zum Beispiel kardanisch aufgehängt werden. Ein Beispiel diesem Art ist in Fig. 6 dar gestellt. Der Teil 6 ist bei dieser Ausfüh rung zu einem Körper 37 erweitert und aus zwei gegenseitig durch Bolzen 45 verbun denen Hälften gebildet, welcher Körper der art aufgehängt ist, dass er wohl frei schwin gen, sich aber nicht frei drehen kann.
Die .Stifte .1 -7 des Körpers 37 sind in einem Ring 39 drehbar, welcher mit zwei Stiften 40 in dem Ring 41 mit Schneckenverzahnung drehbar ist. Der Ring 41 ist drehbar in der Buchse 44 des Fahrzeuges.
Durch Drehung der Welle 43 mit Schnecke -12 wird der Körper 37 gedreht und das Fahrzeug gesteuert. Die Kurbel 2 ist ketten gliedförmig ausgeführt und deshalb in der wirksamen Armlänge einstellbar durch Auf- und Abverschieben der Welle 1. Während des Betriebes kann deshalb die Propeller mittellinie radial zur Triebwelle 1 bewegt werden, wodurch der Fortbewegungskraft vektor laut Fig. 15 von einem positiven Maxi mum über null bis zum einem negativen Maximum geändert werden kann, das heisst der Propeller von voller Kraft vorwärts nach voller Kraft rückwärts übergeführt werden kann.
Es können somit die Mittel zum Be wegen der Propellermittellinie in einer ge schlossenen Bahn unabhängig von den Mit teln zum Drehen des Propellers verstellt wer ten. Auch können die letztgenannten Mittel unabhängig von den erstgenannten ausge wechselt werden. Durch Drehung des Kör pers 37, mittelst der Welle 43 ändert sich der Fortbewegungskraftvektor laut Fig. 16.
Die Wirkung ist derjenigen der Fig. 4 insofern gleich, als auch hier die Längs mittellinie des Propellers einen Kegel be schreibt und die Drehzahl der Welle 5 ver mittelst des Planetenrädergetriebes 32, 33, 34, dadurch, dass das Rad 34 fest mit dem Körper 3:7 und die Welle 5 mit der Achse der umlaufenden Räder 32 verbunden ist, ähnlich wie bei Fig. 4 beschrieben, auf die Hälfte der Drehzahl der Welle 1 reduziert wird. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 7 ist die Welle 4 um die gegenüber Fig. 6 verlängerte Welle 5 drehbar, so dass die Welle 4 nicht am Körper 37 abgestützt zu werden braucht.
Der letztere ist gegenüber Fig. 6 um den obern Teil verkürzt. . Das Zahnrädergetriebe ist über dem Schwin gungspunkt .16 angeordnet.
Die Wirkungsweise ist die gleiche wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 6. Wenn die Welle 4 in nicht gezeigter Weise um den Schwingungspunkt 46 ausgeschwun gen und zugleich gedreht wird, beschreibt die Mittellinie der Propellerwelle 5 einen Kegel und dreht sich dabei mit der halben Drehgeschwindigkeit der Welle 4. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel, sowie bei allen nachstehenden können die Mittel zum Bewe gen der Längsmittellinie des Propellers in einer geschlossenen Bahn unabhängig von den Mitteln zum Drehen des Propellers ein- gestellt und die letzteren unabhängig von den ersteren ausgewechselt werden.
In Fig. 8 wird der Propeller 17 direkt von einem mitschwingenden Motor 50 ange trieben. Die Bahn der Propellermittellinie wird vermittelst einer an der Welle 1 be festigten Coulisse bestimmt, in deren Schlitz 2 die Propellerwelle durch einen Block 48 verstellbar ist. Mit Hilfe dieser Anordnung wird der Köper 37 bei Inbetriebsetzung des auf der Welle 5 sitzenden Motors 50 in glei cher Weise um den Drehpunkt 46 bewegt, wie bei den Ausführungsbeispielen gemäss den Fig. 6 und 7. Um den Motor 50 im; Drehpunkt 46 anordnen zu können, ist das schematisch angedeutete Übersetzungsge triebe 49 im Körper 37 gegen die Welle: 1 zu verschoben.
Die Mittel zur Verstellung des Blockes 48 im Schlitz 2 können eine Schraube oder Schnecke, ein Zahnsegment, einen S-förmigen oder schrägen Schlitz auf weisen und sie können pneumatisch, elek trisch, hydraulisch usw. angetrieben werden. Dabei muss das Übersetzungsgetriebe so aus gebildet sein, dass sich die Welle 4 und da mit die Welle 1 zweimal so schnell dreht wie die Welle 5. Die Form, und die Kon struktion des Körpers 137 können beliebig, je nach den Verhältnissen gewählt werden. Die Welle 4 kann auch direkt von dem Mo tor 50 angetrieben werden, falls das Über setzungsgetriebe 49 derart an die Welle 5 angeschlossen wird, dass es ihre Geschwin digkeit auf die Hälfte reduziert.
Die gegen seitige Anordnung des Motors 50 und des Getriebes 49 hängen von der Tourenzahl des Motors und von der erforderlichen Geschwin digkeit des Fahrzeuges ab.
Die Fig. 9 und 10 beziehen sich auf Ausführungsformen mit in; einem Bock 5-k auf der Grundplatte 55 gelagerten Motoren. Der Propellerarm 15 ist hierbei flexibel mittelst einer Kupplung 58 mit der Welle 5 des Motors 50 verbunden. Der Propeller träger 37 ist am Motor 50 vermittelst des Gelenkes 56, 57 schwingbar gelagert. In Fig. 10 wird die Kegelbewegung des Pro pellers 17 mittelst eines zum Ändern der hortbewegungskraft einstellbaren Exzenters 52, 53, der sich doppelt so schnell dreht als die Welle 5, erzielt. Die Verdoppelung der Drehgeschwindigkeit wird mittelst des Getriebes 49 erreicht.
In Fig. 9 wird die Schwingung mittelst eines mit Schrägschlitz 2 versehenen Kopfes der Welle 4 erreicht. Der Winkel den die Achse 15 mit der Mo torachse bildet, lässt sich durch Längsver schiebung des den Block 48 tragenden Kol bens 60 in dem Zylinder 59 auf hydrau lischem Wege verändern. Die Welle 4 dreht sich während des Betriebes in diesem Kol ben.
Es sind viele Varianten in der Konstruk tion dieser Ausführungsformen möglich. So kann zum Beispiel (siehe Fig. 10) die Lage des Stützgelenkes 56, 57 mit derjenigen des Exzenters (52, 53) vertauscht und die Lage des Getriebes 49 zur Erzeugung des Ar beitstaktes geändert werden, so dass statt der Welle 5 die Welle 4 direkt getrieben wird. Wenn die beiden Wellen wie in Fig. 9 gezeigt, durch die Motoren 50 und 51 an getrieben werden, muss ein Getriebe sich zwischen diesen beiden Motoren befinden, welches bewirkt, dass der Motor 51 zweimal so schnell läuft wie der Motor 50.
Falls die genannten Motoren derart synchronisiert sind, dass der Motor 51 zweimal so schnell läuft, wie der Motor 50, so kann das Ge triebe 49 fortfallen, in welchem Falle die Frequenz des elektrischen Stromes die zwei Propellerbewegungen, Rotation und Schwin gung im richtigen Arbeitstal, zueinander erhält.
Die Steuerung des Fahrzeuges kann durch Lageveränderung eines zur Bewegungsüber tragung gehörenden Teils ausgeübt werden, wodurch die Fortbewegungskraft eine Rich tungsänderung erfährt. Dies könnte durch Drehen des Bockes 5,4 mittelst eines Sehnek- kengetriebes oder durch Drehen eines der Motoren 50 bezw. 51 gegenüber dem an dern mittelst eines Getriebes erfolgen.
Fig. 11 zeigt eine Ausführungsform, in welcher das Getriebe 49 ausserhalb der Be wegungsbahn der Propellera_ze angeordnet ist. Eine kardanische Aufhängung 64 dient zur von der Schwingbewegung unabhän gigen Übertragung der Drehbewegung auf den Propeller am Schwingungsmittelpunkt. Die Schwingbewegung wird dem Pro peller mittelst eines mit einem Schlitz 2 versehenen Führungsstückes erteilt, in wel chem der Vierkantblock 48 verschiebbar an geordnet ist.
Der Propellerarm 5 ist frei drehbar in diesem Block 48. Durch Drehung der Rolle 61 entsteht die Schwingbewegung des Pro pellers, ausgenommen wenn der Block .18 in die Mitte des Schlitzes 2 eingestellt ist, und durch Drehung der Rolle 62 erhält der Propeller seine Drehung um die Längsachse, wobei die Rolle 61 zweimal so schnell läuft als die Rolle 62. Die Art und Weise, in welcher der erforderliche Arbeitstakt zwi schen Drehung und Kegelbewegung des Propellers erzeugt wird, ist ganz beliebig. Das Getriebe 49 kann irgendwo in der Linie 65 der Bewegungsübertragung angeordnet werden.
Die Fig. 12, 13 und 14 stellen von drei verschieden grossen Propellern die Bahnen dar, welche jeder Punkt der gegenüberlie genden geraden Propellerränder bei einer vollen Umdrehung des Propellers beschreibt. Ins der Schleife der Fig. 12 werden schäd liche Wirbelströme auftreten, während der in Fig. 14 links vom Punkt 0 befindliche Teil des Propellerblattes bei jedem Schlage eine Gegenwirkung verursachen wird. Die Form des Propellers und die Einstellung des Propellerschlages müssen deshalb der artig bemessen sein, dass jeder Punkt der gegenüberliegenden geraden Propellerränder möglichst genau eine Kardioide beschreibt.
Die Form der Propellerflügel wird durch Verbindung der genannten Ränder durch Kreisbogen (siehe Fig. 11) fertig gestellt. Weil die genannten geraden Propellerränder, behufs Erzielung einer richtigen Wirkung, nur an einer Seite scharf geschliffen sind, ist; ein derartig gebauter Propeller an eine bestimmte Drehrichtung gebunden.
Die Vorrichtung zur Bewegung der Pro- pellerlängsmittellinie kann derart ausgeführt werden, dass die Längsmittellinie des Pro pellers in einer Ebene verstellt werden kann, so dass ihre Bahn von null bis zu einem gewissen Maximum geändert werden kann. wodurch die Fortbewegungskraft von einem positiven Maximum durch null (neutral) zii einem negativen Maximum geändert werden kann ohne Änderung der Richtung, in wel cher diese Fortbewegungskraft auftritt Ein, nach dem Prinzip der Erfindung gebauter Propeller ist nicht auf eine gewisse Antriebsweise beschränkt. Der Antrieb kann an einer oder mehreren Teilen stattfinden.
Die Weise, in welcher der Antrieb statt finden soll, unterliegt Erwägungen kon struktiver Natur, wobei die Form des Fahr zeuges, der Einbau der Maschinenanlagen, die Art der Kraftübertragung, die Weise, in welcher der Propeller einzubauen ist, be rücksichtigt werden müssen.
Der Propeller kann sowohl bei Luf tfalir- zeugen, wie bei Schiffen Verwendung fin den.
Device for moving a fin-like propeller, the longitudinal center line of which describes a closed path and which executes half a revolution around said center line in the time in which this center line once traverses said path. The invention relates to a device for moving a fin-like propeller, the longitudinal center line of which describes a closed path and which executes half a revolution around said center line in the time in which this center line once traverses said path.
In the known devices of this type, the means for moving the tellinie with the propeller in a closed path and the means for generating the rotation of the propeller are built together so that the closed path described by the propeller center line can no longer be changed.
According to the invention, in the present device, the rotational movement of the propeller is generated by means which enable the closed path described by the propeller center line to be changed.
A number of exemplary embodiments are explained in more detail with reference to the schematically held drawing: FIG. 1 is a vertical section of one of the embodiments; FIG. 22 is a vertical section of another embodiment; Figure 3 is a top plan view of Figure 2; Figures 4 and 5 show embodiments in which the closed trajectory of the propeller center line is obtained in a manner similar to that in Figure 1, but with different means for rotating the propeller being used;
Fig. 6 is a vertical section of a variant of Fig. 4; Fig. 7 is a variant of Fig. 6; Fig. 8 is a vertical section of a similar union embodiment as in Fig. 6, where in the propeller is driven by a motor, which takes part in the movement of the propeller swing movement;
9 is a vertical section of a variant of FIG. 8 in which one motor rotates the propeller and a second motor makes the center line of the propeller describe a closed path; Fig. 10 is a vertical section of a variant of Fig. 8, in which the propeller is driven by a stationary motor whose shaft is flexibly coupled to the propeller arm; Fig. 11 is a vertical section of an exemplary embodiment from, in which the rotation of the propeller at the point of the rocking point of the propeller arm is communicated.
12, 13 and 14 are propeller stroke diagrams for propeller blades of different widths: FIGS. 1.5 and 16 are vector diagrams of the propulsion force; Fig. 17 is a diagram schematically showing the propeller movement.
In the embodiment of Fig. 1, 1 is the rotary drive shaft in a bearing 19, which shaft is seen with a crank 2 with a counterweight 3 and a pin 4 ver. In a bore of this pin -1, the propeller shaft 5 is taken freely rotatable. The propeller shaft 5 is at; 14 flexibly coupled to the propeller arm 15, the latter swinging freely in a ball joint 16, 18 of the vehicle gela Gert. The propeller carries the propeller blades 17 at the outer end. A part 6 sits loosely on the pin 4 and carries the pin 8, which is riveted to said part 6 at 9. The rod 7 forms one piece with your parts 6.
The gear wheel 10 is fixedly arranged on the pin 4, the gear wheel 13 fixedly on the propeller shaft 5, while the gears 11 and 12, which form a whole, are freely rotatable about the pin 8. The gears 1.2 and 13 have an equal number of teeth. The gear 11 has twice as many teeth as the gear 10.
The effect is as follows: When the shaft 1 rotates in the block 19, the pin 4 and thus the propeller shaft 5 describe a cylindrical path, the propeller center line describing a cone. The part 6 is moved along but at the same time controlled by the rod 7, which the latter is guided along the other end of a stationary guideway, for example by a guide rod, guide slot, etc. in such a way that it cannot take part in the rotation as a whole. Because the gear 10 is firmly seated on the pin 4, it makes a full turn when the pin describes a complete circle. The gear 11, which sits loosely on the pin 8 and has twice the number of teeth, therefore makes half a turn in the opposite direction.
likewise the gear wheel 12 forming a whole with it. The gear wheel 13 therefore makes a half turn, but in the same direction as the gear wheel 10. The propeller shaft 5, on which the gear wheel 1'3 is attached, therefore makes a full one Turn of the pin 4 half a turn in the same direction, whereby the condition for the propeller movement is met, that is, the required relationship between rotation and orbital movement of the propeller (hereinafter referred to as working cycle) is present.
If you want to let the locomotion work in a different direction, for example for the purpose of the vehicle. on which the propeller is arranged to control, the movement of the rod 7 must be performed in a different direction who the. By rotating the rod 7 and the part 6 about the pin 4, the propeller is rotated about its longitudinal axis, so that the propulsion force occurs in a different direction (see also the vector diagram in FIG. 16). In order to be able to change the magnitude of the propulsion force in a certain direction, the closed path described by the propeller center line must be changed.
This need is met here, in a manner not shown, in that the length of the crank 2, which determines the path traversed by the propeller center line, is made variable. If the parts are now adjusted so that the center line of shaft 5 and shaft 1 coincide, the propulsion force is zero because the center line of the propeller is stationary and the propeller therefore only rotates (see also the vector diagram in FIG. 16).
The mentioned change can be made, for example, in that the pin 4 is arranged displaceably in the crank arm in a manner not shown and, if necessary, can be adjusted during operation.
The change in the length of the crank arm 2 can also be done in that (', he crank arm 2 in a manner not shown>: I can be moved radially rel, aiv to the drive shaft 1. The change in the path of the propeller center line can also take place in that the crank arm 2 with its associated parts (for example the pin 4 etc.) is replaced by a replacement crank arm with a different length.
In order to be able to change the trajectory of the propeller center line in different wet conditions, several replacement crank arms 2 must be available in this case.
With all change options, the crank arm \? with associated parts. which moves the longitudinal center line of the pro, (@ l_lers in a -, # closed path, independently of the means which the propeller shaft rotates and which contain the toothed rG.cler 10, 11, 12, 13, can be changed.
Conversely, the gear transmission 10, 11, 12, 13 can also be exchanged for a gear transmission with different transmission ratios without having to change the crank arm with associated parts.
The embodiment of Figs. 2 and 3 differs from the previous one by the means for moving the longitudinal center line of the propeller in a closed path.
In this embodiment, the pin 4 is firmly seated in eccentric disks 21, 22 which are rotatably arranged in guides 2: 3, 2.4 and are taken along by them. The guides 23, 24 are individually guided in a straight line in guides 27. By moving the guides; 23, 24 the pin 4 is forced to move on a circle and during its revolution around the circle 20 it performs a whole rotation around its own axis in the opposite sense to its movement around the circle 20.
The drive can do this. for example by the guide rods 25, or 2.6, or on the propeller shaft 5, or through the rod 7, in which latter case the guides 23, 24 are only used to generate the circular movement of the 4 Stif. The gear 28 sitting on the pin 4 causes the gear wheel 29, which has twice the number of teeth as that, that the propeller shaft 5 sitting on the rod 7 is moved so that the required work cycle between rotation and conical movement of the propeller as it was in the preceding Example was described ben is generated. The propeller shaft supporting rod 7 is in turn leads at its other end in the same way as in the example mentioned in FIG. 1 ge.
An adjustable arrangement of the pin 4, not shown in the eccentrics 21, 22, ensures that the path traversed by the center line of the propeller can also be changed with this construction. where the same becomes zero when the center lines of the two eccentrics? 1, 22 coincide with that of the pin 4. Instead of the gear transmission 28, 29 described, a gear could be used to generate the necessary movement of the propeller in which the pin 4 and the propeller shaft 5 are coaxial.
In this embodiment, too, the longitudinal center line of the propeller describes a cone, and in turn the means which impart this movement to the longitudinal center line of the propeller can be changed independently of the device that rotates the propeller.
Instead of the eccentrics 21 and 22 shown, cranks can also be used. In the embodiment of Fig. 4, a guide rod 7 and a toothed wheel 34 are fixedly connected to the rotatable about the pin 4 part 6. The conical gear 33 is firmly connected to the pin 4. A body 30 with a pin 31 is keyed onto the propeller shaft 5, which is freely rotatable in the pin 4. The conical gears 32 are freely rotatable on this pin 31. The gears 3.3 and 34 have the same number of teeth.
When the shaft 1 rotates, the part 6 is taken along with the gear 34, but cannot take part in the Dre hung due to the rod 7. As a result, the gears 32 roll on the gear 34 by being driven by the gear 33 which rotates with respect to the part 6. These gears 32 take the body 30 with half the speed of the gear 33. As a result, the propeller shaft 5 again makes half a turn with each revolution of the pin 4. The body 30 can be designed so that it serves as a lubricating vessel.
In this embodiment, too, the propeller center line describes a cone and the pin 4 is guided on the crank arm 2 in a radially adjustable manner independently of the gear mechanism 32, 33, 34. Also, said gears gear can be changed independently of the crank arm 2.
In the embodiment of FIG. 5, the propeller movement is obtained with the aid of a gear 35 and a gear 36 with internal teeth. The gear 36 has twice as much; Teeth as the gear wheel 35. The gear wheel 35 is firmly connected to the pin 4, the gear wheel 36 to the propeller shaft 5. The part 6 in which the propeller shaft 5 is freely rotatably arranged can serve as a lubricating vessel. The rod 7 is with this. Part 6 firmly connected.
The effect is the same as in the other exemplary embodiments, except that the longitudinal center line of the propeller describes a cylinder jacket instead of a cone. During one revolution of the pin 4 and thus of the gear 35 firmly connected to it, the gear 36 makes half a revolution in the same direction of rotation as the drive shaft 1, where the condition for the propeller movement is met. "By the (not ge showed) adjustable Arrangement of the pin 1- on the crank arm 2 enables the device for moving the center line of the propeller in a closed path to be adjusted independently of the device for rotating the propeller.
In each of the embodiments described, the rod 7 can be omitted, and the part 6 can be extended and freely swinging, for example gimbaled. An example of this type is shown in Fig. 6 represents. The part 6 is expanded in this Ausfüh tion to a body 37 and formed from two mutually connected by bolts 45 which halves, which body is suspended in such a way that it can swing freely, but cannot rotate freely.
The .Stifte .1 -7 of the body 37 are rotatable in a ring 39 which is rotatable with two pins 40 in the ring 41 with worm gear teeth. The ring 41 is rotatable in the socket 44 of the vehicle.
By rotating the shaft 43 with worm -12, the body 37 is rotated and the vehicle is controlled. The crank 2 is chain link-shaped and therefore adjustable in the effective arm length by moving the shaft 1 up and down. During operation, the propeller center line can therefore be moved radially to the drive shaft 1, whereby the propulsion force vector according to Fig. 15 from a positive maxi mum can be changed from zero to a negative maximum, i.e. the propeller can be transferred from full power forwards to full power backwards.
The means for moving the propeller center line in a closed path can thus be adjusted independently of the means for rotating the propeller. The latter means can also be changed independently of the former. By rotating the body 37 by means of the shaft 43, the propulsion force vector changes according to FIG. 16.
The effect is the same as that of FIG. 4 insofar as the longitudinal center line of the propeller writes a cone and the speed of the shaft 5 ver means of the planetary gear 32, 33, 34, in that the wheel 34 is fixed to the body 3 : 7 and the shaft 5 is connected to the axis of the revolving wheels 32, similar to that described in FIG. 4, is reduced to half the speed of the shaft 1. In the exemplary embodiment in FIG. 7, the shaft 4 can be rotated about the shaft 5 which is longer than in FIG. 6, so that the shaft 4 does not need to be supported on the body 37.
The latter is shortened compared to FIG. 6 by the upper part. . The gear transmission is arranged above the point of oscillation .16.
The mode of operation is the same as in the embodiment according to FIG. 6. When the shaft 4 swings out in a manner not shown around the point of oscillation 46 and is rotated at the same time, the center line of the propeller shaft 5 describes a cone and rotates at half the rotational speed of the Shaft 4. Also in this embodiment, as well as in all of the following, the means for moving the longitudinal center line of the propeller in a closed path can be set independently of the means for rotating the propeller and the latter can be replaced independently of the former.
In Fig. 8, the propeller 17 is driven directly by a resonating motor 50 is. The path of the propeller center line is determined by means of a coulisse attached to the shaft 1, in the slot 2 of which the propeller shaft can be adjusted by a block 48. With the help of this arrangement, the body 37 is moved when the motor 50 seated on the shaft 5 is started up in the same manner around the pivot point 46, as in the embodiments according to FIGS. 6 and 7. To the motor 50 in the; To be able to arrange fulcrum 46, the schematically indicated translation gear 49 in the body 37 against the shaft: 1 is moved.
The means for adjusting the block 48 in the slot 2 can have a screw or worm, a toothed segment, an S-shaped or inclined slot and they can be pneumatically, elec trically, hydraulically, etc. driven. The transmission gear must be designed so that the shaft 4 and there with the shaft 1 rotates twice as fast as the shaft 5. The shape and construction of the body 137 can be chosen as desired, depending on the circumstances. The shaft 4 can also be driven directly by the Mo tor 50 if the transmission gear 49 is connected to the shaft 5 in such a way that it reduces its speed by half.
The mutual arrangement of the engine 50 and the transmission 49 depend on the number of revolutions of the engine and the required speed of the vehicle.
9 and 10 relate to embodiments with in; a block 5-k mounted on the base plate 55 motors. The propeller arm 15 is flexibly connected to the shaft 5 of the motor 50 by means of a coupling 58. The propeller carrier 37 is pivotably mounted on the motor 50 by means of the joint 56, 57. In Fig. 10 the conical movement of the propeller 17 is achieved by means of an eccentric 52, 53 which can be adjusted to change the hoarding force and which rotates twice as fast as the shaft 5. The doubling of the speed of rotation is achieved by means of the gear 49.
In FIG. 9 the oscillation is achieved by means of a head of the shaft 4 provided with an inclined slot 2. The angle that the axis 15 forms with the motor axis can be changed by longitudinal displacement of the piston 60 carrying the block 48 in the cylinder 59 in a hydraulic manner. The shaft 4 rotates ben in this Kol during operation.
There are many variations in the construction of these embodiments. For example (see Fig. 10) the position of the support joint 56, 57 can be exchanged with that of the eccentric (52, 53) and the position of the gear 49 for generating the work cycle can be changed so that instead of the shaft 5, the shaft 4 is driven directly. If the two shafts are driven by the motors 50 and 51 as shown in FIG. 9, a transmission must be located between these two motors, which causes the motor 51 to run twice as fast as the motor 50.
If the mentioned motors are synchronized in such a way that the motor 51 runs twice as fast as the motor 50, the gear 49 can be omitted, in which case the frequency of the electric current determines the two propeller movements, rotation and oscillation in the correct working valley, receives each other.
The control of the vehicle can be exercised by changing the position of a part belonging to the movement transmission, whereby the locomotive force experiences a change in direction. This could be achieved by rotating the block 5, 4 by means of a tendon gear or by rotating one of the motors 50. 51 compared to the others by means of a gear.
Fig. 11 shows an embodiment in which the gear 49 is arranged outside of the Be wegungsbahn the Propellera_ze. A cardanic suspension 64 is used to transmit the rotary motion to the propeller at the center of oscillation inde- pendently of the oscillatory motion. The oscillating movement is given to the Pro peller by means of a guide piece provided with a slot 2, in which the square block 48 is slidably arranged in wel chem.
The propeller arm 5 is freely rotatable in this block 48. By rotating the roller 61, the propeller oscillates, except when the block .18 is set in the center of the slot 2, and by rotating the roller 62 the propeller is reversed the longitudinal axis, the roller 61 running twice as fast as the roller 62. The manner in which the required work cycle between the rotation and conical movement of the propeller is generated is completely arbitrary. The gear 49 can be placed anywhere in the line 65 of the motion transmission.
12, 13 and 14 represent the paths of three different sized propellers, which each point of the opposite straight propeller edges describes during a full revolution of the propeller. In the loop of FIG. 12 harmful eddy currents will occur, while the part of the propeller blade located to the left of point 0 in FIG. 14 will cause a counteraction with every blow. The shape of the propeller and the setting of the propeller stroke must therefore be dimensioned in such a way that each point on the opposite straight propeller edges describes a cardioid as precisely as possible.
The shape of the propeller blades is completed by connecting the edges mentioned by means of circular arcs (see FIG. 11). Because the aforementioned straight propeller edges are sharpened on only one side in order to achieve a correct effect; a propeller built in this way tied to a certain direction of rotation.
The device for moving the propeller longitudinal center line can be designed in such a way that the longitudinal center line of the propeller can be adjusted in one plane so that its trajectory can be changed from zero to a certain maximum. whereby the propulsion force can be changed from a positive maximum through zero (neutral) to a negative maximum without changing the direction in which this propulsion force occurs. A propeller built according to the principle of the invention is not limited to a certain drive mode. The drive can take place on one or more parts.
The way in which the drive is to take place is subject to considerations of a constructive nature, whereby the shape of the vehicle, the installation of the machinery, the type of power transmission, the way in which the propeller is to be installed must be taken into account.
The propeller can be used in both air propellers and ships.