DE1192945B

DE1192945B - Fluegelradpropeller

Info

Publication number: DE1192945B
Application number: DEV24240A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Wolfgang Baer
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1963-06-28
Filing date: 1963-06-28
Publication date: 1965-05-13
Also published as: US3241618A; GB1052763A

Description

Die Flügel von Flügelradpropellem führen be- Flügelradpropeller kanntlich während des Betriebes eine gesteuerte Schwingbewegung um ihre Tangentialstellung aus. Solange das die Schwingung steuernde Zentrum in der Nullstellung steht, behalten die Flügel während ihres Umlaufes auf dem Flügelkreis ihre Tangentialstellung bei, ohne auf das Medium, in dem sie arbeiten, also bei Schiffspropellern auf das Wasser, einen Schub auszuüben. Wird dagegen das Steuerzentrum in eine beliebige andere Lage verschoben, so schwingen die Flügel während jeder Umdrehung des Propellers von der Tangentialstellung, die sie beim Durchlaufen des Schnittpunktes des Querdurchmessers mit dem Flügelkreis erreichen, aus, einmal nach außen und einmal nach innen, und erzeugen dabei sowohl während des Durchlaufens der einen Propellerhälfte als auch während des Durchlaufens der anderen Propellerhälfte nach Art von Tragflügeln einen Auftrieb, der das mit dem Propeller ausgerüstete Schiff antreibt. Die Flügel solcher Propeller sind nicht nur an sich hochbelastet, sondern besonders auch noch durch im Wasser schwimmende Gegenstände wie Eisschollen, Holzstücke od. dgl. gefährdet. Dabei besteht jeweils die Gefahr, daß nicht nur die Flügel als solche beschädigt werden, sondern daß das Flügelantriebsgestänge im Innern des Propellers in Mitleidenschaft gezogen wird und daß daher der Propeller außer Betrieb gesetzt werden muß.
Die sich an sich aus dem allgemeinen Maschinenbau anbietenden Mittel zu Vermeidung solcher Nachteile, wie etwa die Anordnung von Sollbruchstellen im Flügelantriebsgestänge, also beispielsweise in der Kuppelstange, bringen keine ausreichende Verbesserung, da sie höchstens eine Verringerung des unmittelbaren Bruchschadens bewirken, aber nicht das Ausfallen des Propellers vermeiden.
Auch der Einbau von vorgespanntenVerbindungsgliedern, etwa im Flügelantriebshebel, in der Kuppelstange oder auch in den Kuppellaschen der Schubstangen der zum Verstellen des Steuerzentrums dienenden Servomotoren, ist unbrauchbar, da nach dem Ansprechen solcher Federsicherungen die Kräfte weiterhin anwachsen.
Die Erfindung bezweckt eine neue Lösung zur Behebung dieser Schwierigkeiten. Sie besteht in dem Vorschlag, bei Flügelradpropellem mit durch hy- draulische Servomotoren zu betätigendem Steuerzentrum zum Schutz der Flügel und des Flügelantriebsgestänges gegen überlastung die Druckräume der Servomotoren mit Sicherheitsventilen (überdruckventilen) auszurüsten, durch die die Druckflüssigkeit bei überschreitung eines bestimmten Höchstwertes austreten kann. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform besteht dabei darin, daß die Sicherheitsventile jeweils so angeordnet sind, daß bei überschreitung eines vorbestimmten Höchstwertes des Druckes im Servomotor Druckfiüssigkeit von der einen Seite des Servomotorzylinders nach der anderen Seite übertreten kann. Die das Sicherheitsventil enthaltenden Leitungen zwischen den beiden Druckräumen können hierfür entweder nach außen oder unmittelbar durch den Kolben des Servomotors hindurchgeführt werden. Eine andere Mög- lichkeit besteht darin, daß die aus den Sicherheitsventilen austretende Flüssigkeit in das ölsamrnelbecken des Propellers geleitet wird.
Bei einer solchen Ausführung von Flügelradpropellem weicht das Steuerzentrum beim Auftreten von Schlägen gegen die Flügel und damit diese selbst aus, so daß eine Beschädigung der Flügel und ihres Antriebsgestänges vermieden wird. Wenn durch Wegschwimmen der im Wasser treibenden Gegenstände die Gefahr wieder beseitigt ist, stellt sich das Steuerzentrum dann unter dem Einfluß des auf die Servomotoren wirkenden öldruckes wieder in die ursprüngliche Lage ein.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung noch näher erläutert.
F i g. 1 zeigt schematisch einen Flügelradpropeller durch Darstellung des Flügelkreises mit einigen Flügeln in der etwa bei »voller Fahrt voraus« gegebenen Flügeistellung; F i g. 2 zeigt in einem schematischen Aufriß einen Teil des Flügelradpropellers mit einem Flügel und dessen Lagerung sowie dem Flügelantriebsgestänge mit Steuerzentrum, Steuerknüppel und einem Servomotor; F i g. 3 und 4 zeigen einen Querschnitt in Höhe des oberen Steuerknüppelendes mit den beiden Servomotoren.
In F i g. 1 ist mit 1 der Flügelkreis bezeichnet, der die Projektion des Zylinders darstellt, den die Achsen 2 der Flügel 3 während eines Umlaufes um die Propellerachse 4 beschreiben. Das Steuerzentrum ist durch den Punkt 5 angedeutet und das Verbindungsgestänge zwischen Flügel- und Steuerzentrum durch die strichpunktierte Linie 6. Die Drehrichtung des Propellers ist durch den Pfeil 7 markiert. Zur Erläuterung der Schwingung, die jeder Flügel während eines Umlaufes auf dem Propellerkreis ausführt, ist ein Flügel in sechs verschiedenen Stellungen gezeigt, und zwar vom Schnittpunkt des Querdurchmessers mit der Vorlaufhälfte des Flügelkreises aus gemessen bei (p = 0, 45, 135, 180, 225 und 315'.
In F i g. 2 ist der Flügel wiederum mit 2 und das Verbindungsgestänge mit 6 bezeichnet. Das Steuerzentrum 5 ist mit dem Fahrtservomotor 11 über den Knüppel 8, die Kuppellasche 12 und die Kuppelstange 13 verbunden und in gleicher Weise mit dem nur in den F i g. 3 und 4 dargestellten Ruderservomotor 21 mittels des Steuerknüppels 8, der Kuppellasche 22 und der Kolbenstange 23.
In den F i g. 3 und 4 sind außer dem oberen Knüppelende 9 und den Kuppellaschen 12 und 22 sowie den Kolbenstangen 13 und 23 und den Servomotorzylindern 11 und 21 noch die Steuerventile 15 bzw. 25 der beiden Servomotoren und die Sicherheitsventile gemäß der Erfindung dargestellt.
Nach F i g. 3 sind die beiden Druckräume 16 und 17 des Fahrtservomotors 11 und die Druckräume 26 und 27 des Ruderservomotors 21 über je zwei Leitungen 18 und 19 bzw. 28 und 29 miteinander verbunden, in denen je ein überdruckventil angeordnet ist, von denen eines (18 a, 28 a) in der einen und eines (19b, 29b) in der anderen Richtung bei Auftreten einer entsprechend großen auf den Knüppel wirkenden Kraft gegen Federdruck öffnet.
Bei dem in F i g. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel führen die an die Zylinderdruckräume angeschlossenen Entlastungsleitungen 31 und 32 bzw. 41 und 42 mit den darin angeordneten Ventilen 31a, 32 b, 41 a, 42 b in den Sammeltank 50.
Wenn bei einer solchen Ausführung beispielsweise bei hoher Propellerdrehzahl ein Flügel, und zwar etwa mit dem Flügelkopf, mit so großer Wucht gegen eine Eisscholle stößt, daß die aus der hierbei auftretenden Verdrehungsbeanspruchung des Flügels resultierende Beanspruchung des Flügelantriebsgestänges vom Flügelhebel bis zu den Servomotoren größer ist als ein vorher festgelegter Betrag, dann öffnet je nach der Richtung des Stoßes, nach der jeweiligen Lage des getroffenen Flügels und des Steuerzentrums ein Sicherheitsventil vom einen oder anderen oder von beiden Servomotoren und erlaubt so eine Verdrehung des Flügels und ein Ausweichen des Antriebsgestänges.
Es versteht sich von selbst, daß die Sicherheitsventile jeweils nur wirksam sein können, solange die Servomotoren nicht in der einen oder anderen Endstellungstehen. Diesbeeinträchtigt dieWirkungsweise der Erfindung jedoch nicht, da beispielsweise bei einer Fahrt in stark vereistem Wasser sowieso nicht mit voller Geschwindigkeit gefahren wird.

Claims

Patentansprüche: 1. Flügelradpropeller, dessen Flügel im Betrieb eine von einem Steuerzentrum abgeleitete Schwingbewegung ausführen und dessen Steuerzentrum durch hydraulische Servomotoren eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schutze der Flügel (2) und des Flügelantriebsgestänges (5, 6, 8, 9, 12, 13, 22, 23) gegen überlastung an die Druckräume (16, 17 bzw. 26, 27) der Servomotoren (11, 21) Sicherheitsventfle (überdruckventile a, b) angeschlossen sind.
2. Flügelradpropeller nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitsventile (a, b) derart angeordnet und angeschlossen sind, daß jeweils der eine Druckraum (16, 26) des Servomotors über ein Sicherheitsventil mit dem anderen Druckraum (17, 27) verbunden ist. 3. Flügelradpropeller nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitsventile unmittelbar in den Kolben durchdringenden Bohrungen angeordnet sind. 4. Flügelradpropeller nach Anspruch 1, dadadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitsventile (a, b) derart angeordnet und angeschlossen sind, daß die aus ihnen austretende Flüssigkeit in einen Sammeltank (50) gelangt.