DE3642483A1 - Antriebselement fuer wasserfahrzeuge, insbesondere schiffe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Antriebselement für Wasser­ fahrzeuge, insbesondere für Schiffe, mit auf einer aus dem Schiffsrumpf herausragenden Antriebsachse befestig­ ten, im bestimmten Winkel dazu ausgerichteten Schrauben­ flügeln, die von einem Zylindermantel umgeben sind.

Bekannte Schiffsschraubenanordnungen ohne Zylinderman­ tel weisen den Nachteil auf, daß durch die Verwirbelung mit der Schraube zu viel Kraft durch die Breitenwirkung der Strömung verloren geht.

Um diesem Nachteil zu begegnen, hat man schon vorgeschla­ gen, die Schraube mit einem Zylindermantel zu umgeben. Zwar ist die Wasserinnenreibung am Mantel verhältnis­ mäßig groß, es ergibt sich jedoch eine weitaus optima­ lere Anordnung als bei der Schriffsschraube ohne Man­ tel.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Antriebselement für Wasserfahrzeuge, insbesondere Schiffe, der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welchem die Wassermenge bzw. die Wasserströmung von An­ fang an, d. h. vor dem Bereich der Schraubenflügel, im wesentlichen in Richtung der Antriebsachse und der Schraubenflügel zwangsgeführt wird, wodurch die Wasser­ menge bis zur Schiffsschraube gleitet und das Wasser von außen her nach innen sogartig und ohne großen Ener­ gieverlust bewegt wird.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird ein Antriebs­ element der eingangs genannten Art vorgeschlagen, wel­ ches dadurch gekennzeichnet ist, daß auf der Antriebs­ achse im Abstand L von den Schraubenflügeln in Richtung des Antriebsmotors Schaufeln mit mindestens teilweise kurvenförmigem Verlauf in schraubenartiger Anordnung bis zu den Schraubenflügeln, in das Innere des Zylin­ dermantels reichend und daran derart zentrisch befe­ stigt sind, daß die Wasserströmung vor dem Bereich der Schraubenflügel im wesentlichen in Richtung der Antriebs­ achse und der Schraubenflügel nach innen zwangsgeführt wird.

Mit dem Antriebselement gemäß der Erfindung wird der wesentliche Vorteil erreicht, daß durch die zusätzli­ chen Schaufeln, die eine Verlängerung bis nahe des Zy­ lindermantelendes aufweisen, die Wassermenge bzw. Was­ serströmung von Anfang an bis zur normalen Schiffsschrau­ be, d. h. bis in den Zylindermantel, zwangsgeführt wird, so daß möglichst keine Energie durch Abdriften nach außen verlorgen geht.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprü­ chen beschrieben.

Gemäß Anspruch 2 sind die Schaufeln mindestens teil­ weise kegelschnittförmig ausgebildet und weisen die Form eines Hohlparaboloides, eines Hohlellipsoides oder eines Hohlhyperboloides auf und umgreifen schraubenför­ mig die Antriebsachse. Dadurch wird ein sogartiges Ein­ schaufeln der Wassermenge zu den Schraubenflügeln hin bewirkt.

Gemäß Anspruch 3 sind vier Schaufeln zentrisch und sym­ metrisch im Abstand voneinander auf der Antriebsachse einerseits an einer Nabe und andererseits in dem Zylin­ dermantel angeordnet.

Gemäß Anspruch 4 können die Schaufeln an ihren Seiten­ kanten tangential, längs einer Mantellinie anliegend, in dem Zylindermantel befestigt sein und die anderen ge­ krümmten Seitenkanten bis zwischen die Schraubenflügel reichen.

Gemäß Anspruch 5 weisen die Schaufeln zu ihrer Befesti­ gung auf einer Nabe auf der Antriebsachse kurvenförmi­ ge Aussparungen auf und sind im Bereich der Nabe abge­ rundet, wobei der Rotationskörper der Evolvente der Schaufeln ein Paraboloid, ein Ellipsoid oder ein Hyper­ boloid bildet.

Gemäß Anspruch 6 ist die Breite B des Zylindermantels etwa gleich dem Abstand A des Endes des Zylindermantels von der Befestigungsnabe der Schaufeln, wobei A + B L ist.

Schließlich können gemäß einer weiteren Ausführungsform des Antriebselementes auf dem Zylindermantel zusätzlich auf einem weiteren aufschiebbaren Zylindermantel nach außen verlaufende Turbinenschaufeln angeordnet sein.

Anhand der Zeichnungen soll am Beispiel bevorzugter Aus­ führungsformen das Antriebselement gemäß der Erfindung näher erläutert werden.

In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht des Antriebselementes ge­ mäß der Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Schau­ fel.

Fig. 3 zeigt eine Ansicht des Antriebselementes ent­ sprechend dem Pfeil F 1 von Fig. 1.

Fig. 4 zeigt eine Ansicht des Antriebselementes ent­ sprechend dem Pfeil F 2 von Fig. 1.

Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht einer weiteren Aus­ führungsform des Antriebselementes gemäß der Erfindung.

Fig. 6 zeigt eine Ansicht des Antriebselementes ge­ mäß Fig. 5.

Wie sich aus den Fig. 1 bis 4 ergibt, ist auf einer aus dem nicht dargestellten Schiffsrumpf herausragen­ den Antriebsachse 1 mittels einer Nabe 2 eine aus vier Schraubenflügeln 3 bestehende Schiffsschraube befestigt. Die Schraubenflügel 3 sind in bekannter Weise in einem bestimmten Winkel zur Antriebsachse 1 ausgerichtet, um das größtmöglichste Antriebsmoment auf die Achse zu er­ halten.

Die Schraubenflügel 3 sind von einem Zylindermantel 4 mit der Breite B umgeben und mit diesem befestigt.

Im Abstand L von den Schraubenflügeln sind in Richtung des Antriebsmotors, d. h. in Richtung des Pfeiles F 1, vier Schaufeln 5 mit mindestens teilweise kurvenförmi­ gem Verlauf in schraubenartiger Anordnung bis zu den Schraubenflügeln 3 ins Innere des Zylindermantels 4 reichend und daran sowie an der Achse 1 mittels einer Nabe 6 zentrisch befestigt. Der Winkel α, den die Tan­ genten an den äußeren Schaufelflächen mit der Achse 1 bilden, kann zwischen 40° und 50° betragen.

Fig. 2 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Schaufel 5. Die Schaufel 5 weist mindestens teilweise die Form eines Kegelschnittes, insbesondere eines Hohl­ paraboloides, eines Hohlellipsoides oder eines Hohl­ hyperboloides, auf und umgreift die Antriebsachse 1 schraubenförmig. Insbesondere ist das vordere Ende bei 7 an der Nabe 6 abgerundet, und die Schaufel weist im vorderen Bereich einen abgerundeten Einschnitt 8 auf, der in eine Seitenkante 9 übergeht, die von der Innen­ wand 10 des Zylindermantels absteht und bis zwischen die Schraubenflügel 3 reicht. Die andere Seitenkante 11 verläuft tangential längs einer Mantellinie des Zylindermantels 4.

Im vorderen Bereich der Nabe entspricht der Rotations­ körper der Evolvente der Schaufeln 5 einem Paraboloiden, einem Ellipsoiden oder einem Hyperboloiden. Die Breite B des Zylindermantels entspricht etwa dem Abstand A vom Ende des Zylindermantels bis zur Nabe 6 der Schaufeln 5. Der Abstand L der Nabe 6 von den Schraubenflügeln 4 ist etwa L A + B.

Eine abgewandelte Ausführungsform des Antriebselementes gemäß der Erfindung ist in den Fig. 5 und 6 darge­ stellt. Dort ist auf dem Zylindermantel 4 ein weiterer Zylindermantel 12 aufgesetzt, der an der Außenseite die Strömung begünstigende Turbinenschaufeln 13 aufweist. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß der Zylinder­ mantel 12 den Zylindermantel 4 nach hinten in Richtung der Schraubenflügel etwas übersteht.

Mit dem Antriebselement gemäß der Erfindung wird der wesentliche Vorteil erreicht, daß die Schaufeln 5 das Wasser von außen her nach innen sogartig einschaufeln, da die Schaufeln eine Verlängerung aufweisen, die bis fast an das Mantelende des Zylindermantels reichen. Die Schraubenflügel 3 übernehmen die unter Druck stehen­ de Wassermenge und drücken sie durch das überstehende Mantelende hinaus. Dadurch geht praktisch keine Kraft durch Breitenwirkung verloren, da die Wassermenge von Anfang an bis zu den Schraubenflügeln der normalen Schiffsschraube gleitet, wobei auch der Übergang der Wassermenge in die Schraube berücksichtigt ist, so daß praktisch keine Energie verloren geht und das An­ triebselement ein wesentlich größeres Schubmoment bei vorgegebener Motorleistung erzeugt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Antriebsele­ mentes nach den Fig. 5 und 6 können innen vier Schau­ feln 5 und auf dem äußeren Zylindermantel 12 acht Schau­ feln 13 vorgesehen sein.

Claims (7)

1. Antriebselement für Wasserfahrzeuge, insbesondere Schiffe, mit auf einer aus dem Schiffsrumpf heraus­ ragenden Antriebsachse befestigten, in einem be­ stimmten Winkel dazu ausgerichteten Schraubenflü­ geln (3), die von einem Zylindermantel (4) umgeben sind, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Antriebsachse (1) im Abstand (L) von den Schraubenflügeln (3) in Richtung des Antriebsmotors Schaufeln (5) mit mindestens teilweise kurvenförmi­ gem Verlauf in schraubenartiger Anordnung bis zu den Schraubenflügeln (3), in das Innere des Zylinder­ mantels reichend und daran derart befestigt sind, daß die Wasserströmung bzw. Wassermenge vor dem Be­ reich der Schraubenflügel im wesentlichen in Rich­ tung der Antriebsachse (1) und der Schraubenflügel (3) nach innen zwangsgeführt wird.

2. Antriebselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (5) mindestens teilweise kegelschnittförmig ausge­ bildet sind und mindestens teilweise die Form eines Hohlparaboloides, eines Hohlellipsoides oder eines Hohlhyperboloides aufweisen und schraubenförmig die Antriebsachse (1) umgreifen.

3. Antriebselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vier Schaufeln zentrisch und symmetrisch zur Antriebsachse (1) einer­ seits an einer Nabe (6) und andererseits im Innenraum des Zylindermantels befestigt sind.

4. Antriebselement nach Anspruch 1, 2 oder 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (5) an ihren einen Seitenkanten (11) tan­ gential, längs einer Mantellinie anliegend, an der In­ nenseite des Zylindermantels (4) befestigt sind und die anderen gekrümmten Seitenkanten (9) bis zwischen die Schraubenflügel (3) reichen.

5. Antriebselement nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schaufeln (5) zu ihrer Befestigung an einer Nabe (6) auf der Antriebsachse (1) kurvenförmige Aussparungen (8) aufweisen und im Bereich der Nabe (6) abgerundet sind, wobei der Ro­ tationskörper der Evolvente der umlaufenden Schau­ feln (5) ein Paraboloid, ein Ellipsoid oder ein Hy­ perboloid bildet.

6. Antriebselement nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Breite (B) des Zylinder­ mantels etwa gleich dem Abstand (A) des Endes des Zylindermantels von der Befestigungsnabe (6) der Schaufeln (5) ist und die Beziehung L A + B gilt.

7. Antriebselement nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß auf dem Zylindermantel (4) zusätzlich ein weiterer Zylindermantel (12) mit Tur­ binenschaufeln (13) angeordnet ist, der an der Hin­ terseite den Zylindermantel (4) übersteht.