DE3332868A1

DE3332868A1 - Bootsschraubenantriebseinheit

Info

Publication number: DE3332868A1
Application number: DE19833332868
Authority: DE
Inventors: Lennart H. 43033 Fjäras Brandt
Original assignee: Volvo Penta AB
Current assignee: Volvo Penta AB
Priority date: 1982-09-13
Filing date: 1983-09-12
Publication date: 1984-03-15
Also published as: US4529387A; GB2126969B; FR2532908A1; SE8205216D0; JPS5970292A; SE451191B; CA1211658A; GB2126969A; SE8205216L; IT1170491B; DE3332868C2; BR8304906A; FR2532908B1; IT8348968A0; GB8324028D0

Description

HOFFMANN · EITLE & PARTNER

PATENT- UND RECHTSANWÄLTE

PATENTANWÄLTE DIPL.-ΙΝΘ. W. EITLE · DR. RER. NAT. K, HOFFMANN · DIPL.-ING. W. LEHN

DIPL.-ING. K. FÜCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN . DR. RER. NAT. H.-A. BRAUNS · DIPL.-ING. K. GDRG

DIPL.-ING. K. KOHLMANN · RECHTSANWALT A. NETTE

-3-

39 118 p/hl

AB VOLVO PENTA
Göteborg / Schweden

Bootsschraubenantriebseinheit

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bootsschraubenantriebseinheit mit einem Paar von konzentrischen Schraubenwellen, die in einem Antriebsgehäuse in gegenseitiger Richtung angetrieben werden, wobei jede Schraubenwelle eine einzelne Schraube trägt und wobei das Antriebsgehäuse um eine Steuerachse schwenkbar ist, die einen stumpfen Winkel mit den Schraubenwellen bildet, und mit einer Antikavitationsplatte über den Schrauben.

Wenn bei der Geradeausfahrt eines mit einem mnerbords angebrachten Motor und einer außerbords angeordneten Antriebseinheit ausgerüstetes Gleitboot (sogenannter Innerbords-Außerbords-Antrieb) erfährt der Bootsführer bestimmte Steuerradkräfte, welche aufgrund der Tatsaehe verursacht werden, daß das Motordrehmoment und das Reaktionsdrehmoment des Wassers auf die Schraube Komponenten haben, die bei geneigter Steuerachse hinsichtlich eines Verschwenkens der Antriebseinheit einwirken, und zwar gleichzeitig, wenn Strömungskräfte auf die Antriebseinheit und die Schraube Querkräf Lierzeugen, die ebenso die Antriebseinheit um ihre Steuerachse verschwenken wollen. Die Summen der verschiedenen Steuerdrehmomente erzeugen ein resultieren-

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-A-

des Drehmoment, welches ausgeglichen werden muß, um eine neutrale Steuerung innerhalb zumindest eines spezifischen Geschwindigkeitsbereiches zu erzielen.

Das Reaktionsdrehmoment des Wassers auf die Schraube ist unterschiedlich gerichtet, und zwar in Abhängigkeit davon, ob die Schraube sich im Gegenuhrzeigersinn oder im Uhrzeigersinn dreht. So kann bei einer Einzelschraubenantriebseinheit die Drehrichtung der Schraube so ausgewählt werden, daß das Reaktionsdrehmoment dem Motordrehmoment entgegenwirkt. Das resultierende Steuerdrehmoment kann somit auf wohlbekannte Weise mit Hilfe einer schmalen Trimmfinne ausgeglichen werden, die hinter der Schraube angeordnet ist.

Bei Doppelschraubenantriebseinheiten mit gegensinnig drehenden Schrauben ist dieselbe Möglichkeit nicht verfügbar, um ein Reaktionsdrehmoment zu erzeugen, welches dem Motordrehmoment entgegenwirkt, da bereits ein Drehmomentenausgleich zwischen den Schrauben besteht, d.h. die Reaktionsdrehmomente gleichen im wesentlichen einander aus. Weiterhin nimmt bei Doppelschraubenantrieben, bei denen sich die vordere Schraube im Gegenuhrzeigersinn und die hintere Schraube im Uhrzeigersinn dreht (in gewisser Hinsicht eine vorteilhafte Kombination), nimmt das Steuerdrehmoment ein wenig zu, wenn der Antrieb ausgetrimmt ist. Diese Zunahme drückt sich mehr aus als für eine im Gegenuhrzeigersinn sich drehende Einzelschraube infolge der Tatsache, daß keine akzeptable Kavitation bei der Doppelschraubenkombination auftritt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Schraubenantriebseinheit des in der Einleitung beschriebenen Typs zu schaffen, bei der die Steuerkräfte bzw. die 35

Steuerdrehmomente trotz der zuvor beschriebenen besonderen Bedingungen wirksam auch dann reduziert werden können, wenn die Antriebseinheit ausgetrimmt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Antikavitationsplatte an ihrer Unterseite mit einer Trimmfinnenanordnung versehen ist, welche sich im Grenzbereich zwischen den Schrauben befindet.

In diesem Grenzbereich "blast" die vordere Schraube zur gleichen Zeit wie die hintere Schraube "saugt", was bedeutet, daß ein wohldefiniertes Geschwindigkeitsfeld kontinuierlich um die Trimmfinne strömt, und zwar ohne Beachtung des Trimmwinkels der Antriebseinheit.

Aus verschiedenen Gründen, beispielsweise zum unter Kontrolle halten der Steuerkräfte während scharfer Wenden oder außergewöhnlicher Trimmwinkel, ist es wünschenswert, einen relativ kleinen Abstand zwischen den Schrauben zu halten, was jedoch in einer Begrenzung der verfügbaren Seitenfläche für die Trimmfinnenanordnung resultiert. Wenn die Finne ganz klein ist, muß sie mit großen Winkeln und Krümmungen und nachfolgenden hohen Belastungen arbeiten, was die Finne unwirksam macht.

Entsprechend einer weiteren Entwicklung der Antriebseinheit entsprechend der Erfindung besteht die Trimmfinnenanordnung aus zumindest zwei parallelen Finnen oder Flügeln. Dies sieht eine ausreichend große Fläche innerhalb eines begrenzten Bereiches zur selben Zeit vor, wie die Spaltwirkung durch die Zwischenwirkung der Flügel zur Erhöhung des Gesamtwirkungsgrades beiträgt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigt:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht

einer Doppelschraubenantriebseinheit entsprechend der Erfindung,

Fig. 2 eine Vorderansicht einer Trimmfinnenanordnung der Fig. 1 und

Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie III-III in Fig. 1.

Die Schraubenantriebseinheit der Fig. 1 ist eine sogenannte Innerbords-Außerbords-Antriebseinheit, die dazu bestimmt ist, an einer Bootsbodenwange oder an einem Ausleger angebracht und mit der Abtriebswelle eines nicht dargestellten Motors verbunden zu werden. Die Antriebseinheit umfaßt ein Gehäuse 1 und enthält einen Wendemechanismus mit einer Abtriebswelle 2, die ein Kegelrad 3 trägt. Dieses Kegelrad 3 kämmt ständig mit zwei Kegelrädern 4 und 5. Das Kegelrad 4 treibt eine Schraubenwelle 6 an. Das Kegelrad 5 treibt eine Hohlschraubenwelle 7 an, die konzentrisch zur Schraubenwelle 6
angeordnet ist. Die Schraubenwelle 6 trägt eine Schraube 8 und die Schraubenwelle 7 eine Schraube 9. Die beschriebene Anordnung resultiert in einem Antrieb der

Schraubenwellen in entgegengesetzter Richtung. Die Drehrichtung der Schraubenwelle 2 wird so ausgewählt, daß die Schraubenwelle 7 sich von hinten gesehen im Gegenuhrzeigersinn dreht.

Das Antriebsgehäuse 1 ist um eine geneigte Steuerachse S schwenkbar, welche auf herkömmliche Weise die
nicht dargestellte Antriebsverbindung zwischen dem
Motor und dem Antrieb kreuzt. Die Befestigung der
Antriebseinheit und des Steuermechanismus sind her-

kömmlich und werden daher hier nicht im einzelnen beschrieben. Die Neigung der Steuerachse S bei den An-

triebseinheiten dieses Typs ist abhängig von der Tatsache, daß sie die Universalgelenkverbindung zwischen dem Motor und dem Antrieb kreuzen muß und ebenso relativ nahe am Druckzentrum des Unterwassergehäuses der Antriebseinheit verlaufen muß. Der Winkel der Steuerachse S zur Motorantriebswelle und zur Drehachse der Schrauben bestimmt die Größe der Steuerdrehmomente, die von dem Motordrehmoment und dem Reaktionsdrehmoment des Wassers auf die Schrauben stammen und auf die Antriebseinheit wirken. Herkömmliche Werte dieser Winkel sind 102° bis 105^p. Wenn der Antrieb ausgetrimmt ist, . nimmt der Winkel zur Motorantriebswelle zu, so daß das Steuerdrehmoment auf die Antriebseinheit aufgrund des Motordrehmomentes zunimmt.

Das Antriebsgehäuse ist auf bekannte Weise mit einer Antikavitationsplatte 10 versehen, welche nach hinten über die Schrauben verläuft. Der Abschnitt des Antriebsgehäuses unterhalb der Antikavitationsplatte ist das Unterwassergehäuse 11 der Antriebseinheit. Um das auf die Antriebseinheit wirkende resultierende Steuerdrehmoment auszugleichen, und zwar zur Erzielung einer im wesentlichen neutralen Steuerung innerhalb zumindest eines bestimmten Geschwindigkeitsbereiches, weist die Antikavitationsplatte 11 eine Trimmfinnenanordnung (allgemein mit 12 bezeichnet) auf, auf die das vorbeiströmende Wasser eine Querkraft aufbringt, die so gerichtet ist, daß sie ein Kompensieren des Steuerdrehmoments erzeugt.

Die Trimmfinnenanordnung 12 hat eine im wesentlichen rechteckige Bodenplatte 13 mit einer gekrümmten, nach unten gerichteten Fläche 14. Ein Zylinder 15 mit einer zentralen Gewindebohrung 16 verläuft von der Oberseite der Platte 13 nach oben. Der Zylinder 15 ragt in eine Öffnung der Antikavitationsplatte 10 und wird durch eine

Schraube 17 am Ort gehalten. Die Bodenplatte 13 besteht aus einem Paar von vertikalen, parallelen Finnen oder Flügeln 18, welche im Grenzbereich zwischen den Schrauben angeordnet sind. Wie der Fig. 3 zu entnehmen ist, sind die Finnen 18 asymmetrisch, d.h. tragflügelprofilartig ausgebildet, um eine Querkraft (Auftrieb) mit einem Minimum an Strömungswiderstand vorzusehen. Weiterhin ist das Schwanzende ausgetieft bzw. tiefgezogen, um die Anfälligkeit der Finne für Kavitation zu reduzieren und einen plötzlichen Schlupf aufgrund einer Schrägströmung zu vermeiden. Von der Seite her gesehen, entsprechen die Formen der Vorder- und Hinterkante der Finnen bzw. Flügel im wesentlichen der Hinterkante des vorderen Schraubenflügels bzw. der Vorderkante des hinteren Schraubenflügeis, wie dies am besten aus Fig. 1 ersichtlich ist. Untersuchungen haben ergeben, daß der Abstand zwischen den Schrauben 8, 9 und den Kanten der Finnen 18 nicht weniger als 10 mm betragen sollte. Der Abstand zwischen den Finnen 18 beträgt entsprechend der Darstellung in den Zeichnungen im wesentlichen weniger als ihre Länge und Höhe. Bei der Antriebseinheit der Fig. 1, welche für Dieselmotoren mit einem Leistungsbereich von ungefähr 150- 300 PS ausgelegt und für Geschwindigkeiten oberhalb von 45 km/h bestimmt ist, oder ein Abstand von 25 mm zwischen den Spitzen der Finnen als geeignet festgestellt .

Vorstehend wurde die Erfindung unter Bezugnahme auf einen Innerbords-Außerbords-Antrieb beschrieben, welcher außen am Bootskörper zu befestigen ist. Natürlich kann die Erfindung auch bei Antriebseinheiten verwendet werden, bei denen das Antriebsgehäuse so im Boot befestigt ist, daß es durch eine Öffnung im Boden des Bootes vorsteht, d.h. bei einem sogenannten "S-Antrieb".

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Leerseite

Claims

HOFFMANN · EITLE & PARTNER PATENT- UND RECHTSANWÄLTE PATENTANWÄLTE DIPL.-ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · DIPL.-ING. W. LEHN DIPL.-ING. K. FOCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN · DR. RER. NAT. H.-A. BRAUNS · DIPL.-ING. K. GORG DIPL.-ING. K. KOHLMANN · RECHTSANWALT A. NETTE 39 118 p/hl AB VOLVO PENTA Göteborg / Schweden Bootsschraubenantriebseinheit Patentansprüche

1. Bootsschraubenantriebseinheit mit einem Paar von konzentrischen Schraubenwellen, die in einem Antriebsgehäuse in gegenseitiger Richtung angetrieben werden, wobei jede Schraubenwelle eine einzelne Schraube tragt und wobei das Antriebsgehäuse um eine Steuerachse schwenkbar ist, die einen stumpfen Winkel mit den Schraubenwellen bildet, und mit einer Antikavitationsplatte über den Schrauben, dadurch gekennzeichnet , daß die Antikavitationsplatte (10) an ihrer Unterseite mit einer Trimrnfinnenanordnung (12) versehen ist, welche sich im Grenzbereich zwischen den Schrauben (8,9) befindet.

2. Bootsschraubenantriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Trimmfinnenanordnung

(12) aus zumindest zwei parallelen Einzelfinnen (18) besteht.

3. Bootsschraubenantriebseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Einzelfinner) (18) ein asymmetrisches, t r^igf 1 ügel f örmiqc-s Querschnittsprofil haben.

^BELLASTRASSE ^l · n-Bhnn

4. Bootsschraubenantriebseinheit nach Anspruch 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet , daß der Abstand zwischen den Einzelfinnen (18) kleiner ist als ihre Höhe.