DE3718954A1 - Propeller arrangement, in particular for ship propulsion plants - Google Patents

Propeller arrangement, in particular for ship propulsion plants

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Abstract

Conventional propellers are borne on a hub bearing in their centre. The axial forces acting on the blade tips (3) in particular subject the blades (7) to a large bending moment. Therefore, the blades have to be of very massive construction, which however increases the stresses on the propeller due to centrifugal forces. So the size of such propellers is limited. Furthermore, the cost of the materials for manufacturing conventional propellers is comparatively high. In order to overcome these disadvantages, it is proposed that a propeller (2) equipped with an outer ring (4) be mounted, together with this outer ring (4), in a housing (5), so that a hub bearing can be dispensed with. The axial bending moments acting on the blades (7) of the propeller (2) are reduced, so the blades (7) can be made lighter. The centrifugal forces thus reduced also make larger propeller diameters possible than in the current state of the art. The propeller arrangement (1) can be utilised for ship propulsion and wind generators. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Propeller-Anordnung, insbesondere für Schiffsantriebe, Windgeneratoren und dgl. mit einem in einem offenen, zylinderartigen Gehäuse angeordneten Propeller, dessen Flügelspitzen über einen Außenring miteinander verbunden sind, wobei der Außenring von dem Gehäuse umgeben ist.The present invention relates to a Propeller arrangement, especially for ship propulsion, Wind generators and the like with one in an open, cylinder-like housing arranged propeller, the Wing tips connected to each other via an outer ring are, wherein the outer ring is surrounded by the housing.

Derartige Propeller-Anordnungen finden beispielsweise als Motorpropeller bei Schiffsantrieben Verwendung. Die­ se Motorpropeller sind mit dem Außenring von einer Kort­ düse umgeben, wodurch Wirbelverluste an den Flügel­ spitzenenden verringert werden sollen.Such propeller arrangements can be found, for example used as a motor propeller for marine propulsion. The se motor propellers are with the outer ring of a Kort surround nozzle, causing eddy losses to the wing tip ends are to be reduced.

Der Antrieb solcher Schiffspropeller erfolgt in der Re­ gel über eine aus dem Rumpf herausragende Antriebswelle, die mit dem Propeller über eine Nabe verbunden ist. In dieser Nabe ist der Propeller auch gelagert.Such propellers are driven in the Re gel via a drive shaft protruding from the fuselage, which is connected to the propeller via a hub. In the propeller is also mounted on this hub.

Aus der Zeitschrift "Hansa", Ausgabe Mai 1986, Seite 3 und Ausgabe 12/86, Seite 7 ist ein elektrischer Motor­ propeller für Schiffsantriebe bekanntgeworden, bei dem der Antrieb des Propellers elektromagnetisch über den die Flügelspitzen verbindenden Außenring erfolgt. Hierzu ist in dem Gehäuse ein Stator eingebettet, während der Außenring des Propellers Permanentmagnete aufweist und als Rotor wirkt.From the magazine "Hansa", May 1986 edition, page 3 and edition 12/86, page 7 is an electric motor propeller for ship propulsion systems, in which the propeller is driven electromagnetically via the the outer ring connecting the wing tips. For this a stator is embedded in the housing, during the Has outer ring of the propeller permanent magnets and acts as a rotor.

Die Lagerung des Propellers erfolgt wiederum über eine Nabe in dem Zentrum des Propellers, wobei die Nabe über an dem Gehäuse angreifende und radial nach innen gerich­ tete Stützvorrichtungen gehalten ist.The propeller is in turn stored on a Hub in the center of the propeller, with the hub over  attacking the housing and facing radially inwards tete supporting devices is held.

Die bekannten Propelleranordnungen weisen allesamt den Nachteil auf, daß die Rotorblätter sehr stabil und volu­ minös gefertigt werden müssen, da auf sie eine hohe Bie­ gebeanspruchung wirkt. Ebenfalls ist die Nabe und daher auch die Nabenlagerung einer Biegebeanspruchung unter­ worfen.The known propeller arrangements all have the Disadvantage that the rotor blades are very stable and volu must be manufactured minutely, because they have a high bend stress acts. Also is the hub and therefore also the hub bearing under bending stress throw.

Wie am Beispiel von Großwindanlagen ersichtlich ist, gibt es bei der zentrischen Nabenlagerung der Propeller auch Nachteile hinsichtlich der maximalen Propeller­ durchmesser. Die Biegemomente und die Zentrifugalkräfte, die auf die Lagerung und die Rotorbläter selbst wirken, nehmen derart beachtliche Ausmaße an, daß sie nur schwer beherrschbar sind.As can be seen from the example of large wind turbines, there is the central hub bearing of the propellers also disadvantages regarding the maximum propeller diameter. The bending moments and the centrifugal forces, that affect the bearings and the rotor blades themselves, assume such considerable dimensions that they are difficult are manageable.

Darüber hinaus ist der Wirkungsgrad eines Propellers im Bereich der Nabe relativ schlecht, was vermutlich auf Verwirbelungen und Strömungsverluste in diesem Bereich zurückzuführen ist.In addition, the efficiency of a propeller in the Area of the hub relatively bad, which is probably due Turbulence and flow losses in this area is due.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Propelleranordnung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß diese einfach und kostengünstig herzustellen und im Betrieb zu handhaben ist.It is therefore the object of the present invention a propeller arrangement of the type mentioned to improve in that this simple and inexpensive to manufacture and operate is.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Propeller über den Außenring des Propellers in dem Gehäuse gelagert ist, wobei der Außenring des Propellers einen Lagerring des Lagers bildet. Durch eine solche Außenlagerung des Propellers kann die Nabenlagerung in der Mitte des Propellers weggelassen werden. Die durch die Nabe verursachten Strömungsverluste entfallen somit, so daß der Wirkungsgrad der Propelleranordnung steigt. Die Rotorblätter des Propellers sind um Größenordnungen geringeren Biegemomenten unterworfen. Gleiches gilt für die Propellerlagerung. Die größten Schubkräfte eines Propellers treten nämlich im Bereich der Flügelspitzen auf. Während früher diese hohen Kräfte in relativ großem Abstand von der Propellerlagerung angriffen, greifen sie bei der erfindungsgemäßen Lagerung in unmittelbarer Nachbarschaft der Lagerung an. Auf das Lager wirken daher in erster Linie Axialkräfte in Schubrichtung.This object is achieved in that the propeller over the outer ring of the propeller in the Housing is mounted, the outer ring of the propeller forms a bearing ring of the bearing. By such The bearing of the propeller can be stored outside the middle of the propeller. By  the flow losses caused by the hub are therefore eliminated, so that the efficiency of the propeller assembly increases. The rotor blades of the propeller are orders of magnitude subject to lower bending moments. The same applies to the propeller bearing. The greatest thrust one Propellers occur in the area of the wing tips on. While these high forces used to be relatively large Distance from the propeller bearing, they attack in the storage according to the invention in immediate Neighborhood of storage. Affect the camp therefore primarily axial forces in the direction of thrust.

In Propellermitte ist der zu erzielende Schub des Propellers aufgrund der geringen Umfangsgeschwindigkeit ebenfalls relativ gering. Die dort angreifenden geringen Axialkräfte können folgerichtig auch nur geringe Biegekräfte in dem Propeller erzeugen.The thrust to be achieved is in the middle of the propeller Propellers due to the low peripheral speed also relatively low. The minor attacking there Consequently, axial forces can only be slight Generate bending forces in the propeller.

Das bedingt, daß die einzelnen Propellerblätter bzw. Rotorblätter wesentlich materialsparender gefertigt werden können. Bereits hierdurch verringern sich Flieh­ kräfte des Propellers.This means that the individual propeller blades or Rotor blades manufactured in a material-saving way can be. As a result, fleeing is reduced forces of the propeller.

Als Vorteil ist noch zu erwähnen, daß die Zugbeanspru­ chung der Rotorblätter durch den Außenring abgeschwächt wird.Another advantage is that the Zugbeanspru The rotor blades are weakened by the outer ring becomes.

Es ist daher mit der erfindungsgemäßen Propelleranord­ nung auch möglich, Windkraftanlagen mit großem Rotor­ durchmesser zu bauen, da die Fliehkräfte aufgrund der materialsparenden und daher leichten Bauweise der Rotor­ blätter verringert werden können und da der Einfluß der Fliehkräfte auf die Rotorblätter aufgrund des Außenrin­ ges abgeschwächt wird. It is therefore with the propeller arrangement according to the invention also possible, wind turbines with a large rotor build diameter, because the centrifugal forces due to the material-saving and therefore lightweight construction of the rotor leaves can be reduced and since the influence of Centrifugal forces on the rotor blades due to the outer ring is weakened.  

Wo bisher eine Gleitlagerung eines Propellers oder eines Windrotors nicht möglich war, wegen den zu geringen Drehzahlen, kann nunmehr an den Einsatz einer Gleitlage­ rung gedacht werden, da die Relativgeschwindigkeiten zwischen dem Außenring des Propellers und dem Gehäuse groß genug sind, um einen tragfähigen Schmierfilm zu er­ zeugen.Where previously a plain bearing of a propeller or one Wind rotor was not possible because of the too small Speeds, can now use a plain layer tion because the relative speeds between the outer ring of the propeller and the housing are large enough to create a stable lubricating film testify.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist in dem Ge­ häuse eine umlaufende Lagernut ausgebildet, in die der Außenring des Propellers eingesetzt ist. Bei dieser Lö­ sung wirken die Axialseiten des Außenringes zusammen mit den Axialseiten der umlaufenden Lagernut als Axiallager, während der Außenumfang des Außenringes mit dem Nutgrund der Lagernut als Radiallager wirken kann.According to a preferred embodiment, in the Ge a circumferential bearing groove formed in the Outer ring of the propeller is inserted. With this Lö solution, the axial sides of the outer ring work together the axial sides of the circumferential bearing groove as an axial bearing, while the outer circumference of the outer ring with the groove base the bearing groove can act as a radial bearing.

In bevorzugter Weise wird der Propeller durch einen am Außenring des Propellers angreifenden Riemenantrieb an­ getrieben. Ein solcher Antrieb ist wartungsarm, relativ verschleißunanfällig und hat den Vorteil, daß bereits ohne ein gesondertes Getriebe einfach aufrund der Durchmesserunterschiede des Außenringes und der Riemen­ scheibe des zugehörigen Antriebsmotors eine Drehzahlmin­ derung des Propellers erreicht werden kann.The propeller is preferably replaced by an am Belt drive attacking the outer ring of the propeller driven. Such a drive is low-maintenance, relative wear-resistant and has the advantage that already without the need for a separate gearbox Differences in diameter of the outer ring and the belt disc of the associated drive motor a speed min change of the propeller can be achieved.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung um­ faßt der Riementrieb einen radial außerhalb des Außen­ ringes angeordneten Antriebsmotor für den Riemen, wobei zwischen dem Antriebsmotor und dem Außenumfang des Außenringes eine dessen Außenumfang angepaßte, kreis­ ringsegmentförmge Radiallagerschale angeordnet ist. Aufgrund der Riemenspannung wird der Propeller mit seinem Außenring in die Radiallagerschale gedrückt. Es ist also bei einem solchen Antrieb nicht mehr unbedingt nötig, eine geschlossene, um den Außenring umlaufende Radiallagerschale vorzusehen; es reicht vielmehr, daß die Radiallagerschale nur noch im Bereich der durch den Riementrieb verursachten radialen Belastung angeordnet ist.According to a preferred development of the invention the belt drive takes a radially outside of the outside ring arranged drive motor for the belt, wherein between the drive motor and the outer circumference of the Outer ring adapted to its outer circumference, circle ring segment-shaped radial bearing shell is arranged. Due to the belt tension, the propeller comes with pressed its outer ring into the radial bearing shell. It is no longer absolutely necessary with such a drive necessary, a closed, encircling the outer ring  Provide radial bearing shell; it is rather sufficient that the radial bearing shell only in the area of the Belt drive caused radial load arranged is.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist die Propelleranordnung einen elektromagnetischen Antrieb auf, bei dem der Außenring des Propellers als Rotor aus­ gebildet ist und im Gehäuse ein den Außenring des Pro­ pellers umgebender und mit diesem zusammenwirkender Sta­ tor angeordnet ist. Diese Lösung ermöglicht einen berüh­ rungsfreien Antrieb des Propellers.According to another embodiment of the invention the propeller assembly has an electromagnetic drive on, in which the outer ring of the propeller as a rotor is formed and the outer ring of the Pro in the housing peller surrounding and interacting with this gate is arranged. This solution enables a touch smooth propeller drive.

In vorteilhafter Wiese ist das Gehäuse als Kortdüse aus­ gebildet. Es ist somit kein gesondertes Gehäuse für die Lagerung des Propellers erforderlich.In an advantageous manner, the housing is made of a Kort nozzle educated. It is therefore not a separate housing for the Storage of the propeller required.

Besonders bevorzugt wird, daß die Lagerung im Gehäuse als hydrostatisches Lager ausgebildet ist und eine Pumpe umfaßt, die ein Fluid in den Spalt zwischen dem Außen­ ring und der Radiallagerschale und/oder der Umlaufnut pumpt. Diese Lagerung ist vergleichsweise preiswert und mit wenig Aufwand verbunden, da in dem Lagerspalt zwi­ schen dem Außenring des Propellers und der Umlaufnut des Gehäuses ohnehin ein Fluid, wie z. B. Wasser oder Luft, vorhanden ist. Die Pumpe kann daher das gleiche Medium aus der Umgebung ansaugen und in diesen Spalt einpumpen. Wird vor die Pumpe ein Filter geschaltet, ergibt sich der besondere Vorteil, daß bei dem elektromagnetischen Antrieb des Propellers eine Bewegungsdichtung zwischen dem Gehäuse und dem Rotor entfallen kann, da bereits aufgrund der hydrostatischen Lgerung ständig frisches und sauberes Wasser in den Spalt eingepumpt wird, wo­ durch dieser sauber ausgespült wird. It is particularly preferred that the storage in the housing is designed as a hydrostatic bearing and a pump which includes a fluid in the gap between the outside ring and the radial bearing shell and / or the circumferential groove pumps. This storage is relatively inexpensive and connected with little effort because in the storage gap between between the outer ring of the propeller and the circumferential groove of the Housing a fluid anyway, such as. B. water or air, is available. The pump can therefore use the same medium Aspirate from the environment and pump into this gap. If a filter is connected upstream of the pump, the result is the particular advantage that the electromagnetic Drive the propeller between a movement seal the housing and the rotor can be omitted, since already always fresh due to the hydrostatic storage and clean water is pumped into the gap where through which it is rinsed clean.  

Eine besonders einfache Möglichkeit bei Schiffsantrieben ergibt sich dadurch, daß die Pumpe zugleich als Kühlmit­ telpumpe für den Antriebsmotor ausgebildet ist. Diese Kühlmittelpumpen weisen bereits ohnehin einen Filter auf, durch den hindurch sie das Seewasser od. dgl. ansau­ gen und als Kühlmittel für den Antriebsmotor verwenden. Dieses Wasser ist daher vorgereinigt und eignet sich da­ her in besonderem Maße für die hydrostatische Außenla­ gerung des Propellers.A particularly simple option for ship drives arises from the fact that the pump is also a coolant telpump is designed for the drive motor. These Coolant pumps already have a filter anyway through which they suck the lake water or the like and use as a coolant for the drive motor. This water is therefore pre-cleaned and is suitable there especially for the hydrostatic external propeller.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Propeller-Anordnung als Bugstrahlruder ausgebildet, in­ dem das Gehäuse schwenkbar an einem Schiffsrumpf ange­ ordnet ist. Für ein solches Bugstrahlruder gelten die bereits oben näher beschriebenen allgemeinen Vorteile. Darüber hinaus ist insbesondere bei einem elektromagneti­ schen Antrieb eine Getriebeverbindung zwischen dem Schiffsrumpf und dem Bugstrahlruder entbehrlich, wodurch das Bugstrahlruder im Aufbau und in der Handhabung be­ sonders kostengünstig und einfach ist.According to a preferred embodiment, the Propeller arrangement designed as a bow thruster, in which the housing is pivotally attached to a ship's hull is arranged. The same applies to such a bow thruster general advantages already described in more detail above. In addition, especially with an electromagnetic a drive connection between the The hull and bow thruster are unnecessary, which means the bow thruster in the construction and handling be is particularly inexpensive and simple.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die Proepeller-Anordnung als Windgenerator ausgebildet, in dem mit dem Außenring des Propellers ein Generator wir­ kungsverbunden ist. Wegen der Außeneinspannung der Ro­ torblätter und aufgrund deren geringen Widerstandsmo­ ments werden die Rotorblätter kaum Biegespannungen un­ terworfen. Der Rotor verhält sich wie ein Seil, d. h. die Winddruckkräfte verursachen im wesentlichen nur Zugspan­ nungen in Längsrichtung der Rotorblätter. Ein solcher Windgenerator kann z. B. wie der obenbeschriebene elek­ tromagnetische Antrieb ausgebildet sein. Auch der Rie­ menantrieb ist günstig. Es sind jedoch auch andere An­ triebsarten, z. B. über eine Verzahnung am Außenring und ein in dieses eingreifendes Ritzel, denkbar. Wie auch beim Schiffsantrieb ist es möglich, daß der Außenring des Propellers zumindest teilweise als außenverzahntes Zahnrad ausgebildet ist, das sich in einem innenverzahnten Zahnrad größeren Durchmessers abwälzt. Die Drehachsen des innenverzahnten Zahnrades und des außenverzahnten Außenringes sind dabei achsparallel und ortsfest ange­ ordnet. Hierdurch kann mit geringem Aufwand bereits eine hohe Übersetzung verwirklicht werden.According to another preferred embodiment, the Proepeller arrangement designed as a wind generator, in a generator with the outer ring of the propeller is connected to the Because of the external clamping of the Ro door leaves and due to their low resistance mo The rotor blades are hardly subjected to bending stresses thrown. The rotor behaves like a rope, i. H. the Wind pressure forces essentially only cause tension in the longitudinal direction of the rotor blades. Such a Wind generator can e.g. B. as the above-described elek tromagnetic drive be formed. The Rie too menantrieb is cheap. However, there are other types modes of operation, e.g. B. via a toothing on the outer ring and a pinion engaging in this, conceivable. As well as  in ship propulsion it is possible that the outer ring of the propeller at least partially as external teeth Gear is formed, which is in an internally toothed Gearwheel of larger diameter rolls. The axes of rotation of the internal gear and the external gear The outer ring are axially parallel and stationary arranges. As a result, one can already be carried out with little effort high translation can be realized.

In vorteilhafter Weise ist der Propeller aus faserver­ stärktem Kunststoff hergestellt. Hierdurch wird der Pro­ peller gewichtsmäßig noch leichter. Wie oben bereits an dem Windgenerator erläutert, wirken in den Rotorblättern bzw. Propellerflügeln in erster Linie Zugkräfte. Das ist für eine Konstruktion mit Faserverbundwerkstoffen beson­ ders günstig, da die Fasern in Hauptspannungsrichtung ausgerichtet werden können, so daß der Rotor in dieser Richtung sehr belastbar ausgelegt werden kann, ohne un­ nötig schwer zu werden.Advantageously, the propeller is made of fiber made of strong plastic. This will make the pro peller lighter in weight. As above explained to the wind generator, act in the rotor blades or propeller blades primarily pulling forces. This is for a construction with fiber composite materials cheap because the fibers in the main tension direction can be aligned so that the rotor in this Direction can be designed very resilient without un necessary to become difficult.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigtThe following are exemplary embodiments of the invention explained in more detail using a drawing. It shows

Fig. 1 in einem Längsschnitt eine erste Aus­ führungsform einer erfindungsgemäßen Propeller-Aordnung, Fig. 1 a longitudinal section of a first of a propeller according to the invention Aordnung guide die,

Fig. 2 die Propeller-Anordnung aus Fig. 1, in einer Querschnittsansicht entlang der Linie II-II, Fig. 2, the propeller assembly of Fig. 1, in a cross-sectional view taken along line II-II,

Fig. 3 in einer Querschnittsansicht eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Propeller-Anord­ nung, Fig., In a cross-sectional view of a second embodiment of a propeller according to the invention Anord voltage 3,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch die Propeller- Anordnung aus Fig. 3 entlang der Linie IV-IV und Fig. 4 shows a longitudinal section through the propeller arrangement of Fig. 3 along the line IV-IV and

Fig. 5 in einer schematischen Ansicht eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Propeller- Anordnung, als Windgenerator. Fig. 5 is a schematic view of a third embodiment of the propeller arrangement according to the invention, as a wind generator.

Die Fig. 1 zeigt in einem Längsschnitt eine erste Aus­ führungsform einer erfindungsgemäßen Propeller-Anordnung 1. Es handelt sich hierbei um einen Schiffsantrieb. Fig. 1 shows a longitudinal section of a first form from execution of an inventive propeller assembly 1. It is a marine propulsion system.

Die Propeller-Anordnung 1 umfaßt einen Propeller 2, des­ sen Flügelspitzen 3 über einen Außenring 4 miteinander verbunden sind und ein Gehäuse 5, das den Außenring 4 des Propellers 2 umgibt.The propeller arrangement 1 comprises a propeller 2 , the sen wing tips 3 are connected via an outer ring 4 and a housing 5 which surrounds the outer ring 4 of the propeller 2 .

Der Außenring 4 ist konzentrisch zur Drehachse 6 des Propellers 2 angeordnet.The outer ring 4 is arranged concentrically to the axis of rotation 6 of the propeller 2 .

Wie aus Fig. 1 besonders gut zu erkennen ist, weist der Propeller 2 keine Lagernabe in seinem Zentrum auf. Die einzelnen Flügel 7 gehen vielmehr in der Mitte ineinan­ der über. Der Einfachheit halber ist bei dem Ausfüh­ rungsbeispiel gemäß den Fig. 1 und 2 ein Zweiflügelpro­ peller 2 gezeigt.As can be seen particularly well from FIG. 1, the propeller 2 has no bearing hub in its center. Rather, the individual wings 7 merge into one another in the middle. For the sake of simplicity, a two-wing propeller 2 is shown in the exemplary embodiment according to FIGS . 1 and 2.

Die eigentliche Lagerung des Propellers 2 erfolgt an seinem Außenring 4. Der Außenring 4 bildet einen Lagerring und wirkt mit dem Gehäuse 5 zusammen als Lager 8 des Propellers 2.The propeller 2 is actually stored on its outer ring 4 . The outer ring 4 forms a bearing ring and acts together with the housing 5 as a bearing 8 of the propeller 2 .

Wie gut aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist in dem Gehäuse eine umlaufende Lagernut 9 ausgebildet, die konzentrisch zu dem Außenring 4 liegt und in die der Außenring 4 des Propellers 2 eingesetzt ist.As can be seen well from Fig. 1, in the housing, a circumferential mounting groove 9 is formed which is concentric with the outer ring 4 and into which the outer ring 4 of the propeller 2 is inserted.

Die Axialwände 10 und 11 der Lagernut 9 wirken mit den Stirnseiten des Außenringes 4 zusammen als Axiallager. Der Nutgrund 12 bildet hingegen mit dem Außenumfang des Außenringes 4 die Radiallagerung des Propellers 2.The axial walls 10 and 11 of the bearing groove 9 cooperate with the end faces of the outer ring 4 as an axial bearing. The groove base 12 , on the other hand, forms the radial bearing of the propeller 2 with the outer circumference of the outer ring 4 .

Die Propeller-Anordnung 1 nach dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 und 2 umfaßt einen elektromagnetischen Antrieb, bei dem der Außenring 4 des Propellers 2 als Rotor ausgebildet und bei dem in dem Gehäuse 5 ein den Außenring 4 des Propellers 2 umgebender Stator 13 ange­ ordnet ist. Der Stator 13, der in den Fig. 1 und 2 nur schematisch dargestellt ist, umfaßt Statorwicklungen.The propeller assembly 1 according to the embodiment of FIGS. 1 and 2 comprises an electromagnetic drive in which the outer ring 4 of the propeller 2 is designed as a rotor and in which in the housing 5 a stator 13 surrounding the outer ring 4 of the propeller 2 is arranged is. The stator 13 , which is shown only schematically in FIGS. 1 and 2, comprises stator windings.

In dem als Rotor ausgebildeten Außenring 4 sind hingegen Dauermagnetplatten 14 eingelassen.In contrast, permanent magnet plates 14 are embedded in the outer ring 4 designed as a rotor.

Wie auch gut aus Fig. 1 erkennbar ist, ist das Gehäuse 5 eine im Schiffsbau übliche Kortdüse.As is also well of FIG. 1 is recognized, the housing 5 is a conventional Kort nozzle in shipbuilding.

Die Lagerung des Außenringes 4 in dem Gehäuse 5 erfolgt durch ein hydrostatisches Lager. Diese Lagerung umfaßt eine in den Fig. 1 und 2 nicht dargestellte Pumpe, die über Ringleitungen 15 und darin befindliche Öffnungen 16 ein Fluid in den Spalt 17 zwischen dem Außenring 4 und der umlaufenden Lagernut 9 pumpt.The outer ring 4 is supported in the housing 5 by a hydrostatic bearing. This bearing comprises a pump, not shown in FIGS. 1 and 2, which pumps a fluid into the gap 17 between the outer ring 4 and the circumferential bearing groove 9 via ring lines 15 and openings 16 located therein.

Aufgrund der hydrostatischen Lagerung kann der radiale Spalt zwischen dem Außenring 4 und dem Nutgrund 12 der Lagernut 9 sehr klein gehalten werden, da der Propeller 2 mit seinem Außenring 4 in dem hydrostatischen Lager aufschwimmt und sich auf diese Wiese automatisch zentriert.Due to the hydrostatic bearing, the radial gap between the outer ring 4 and the groove base 12 of the bearing groove 9 can be kept very small, since the propeller 2 floats with its outer ring 4 in the hydrostatic bearing and is centered automatically on this meadow.

Toleranzzugaben für die Spalthöhen, wie sie bei Propel­ leranordnungen gemäß dem Stand der Technik üblich waren, um einen radialen Versatz der Lagernabe ausgleichen zu können, sind demzufolge bei der erfindungsgemäßen Pro­ pelleranordnung nicht erforderlich. Da die Spalthöhe sehr gering gehalten werden kann, besitzt der elektro­ magnetische Antrieb des Propellers 2 einen sehr guten Wirkungsgrad. Der Wirkungsgad verbessert sich auch nochmals dadurch, daß im mittleren Bereich des Propel­ lers 2 keine Turbulenzen verursachende Nabe vorgesehen ist.Tolerance allowances for the gap heights, as were customary in propeller arrangements according to the prior art, in order to be able to compensate for a radial offset of the bearing hub, are consequently not necessary in the inventive propeller arrangement. Since the gap height can be kept very low, the electromagnetic drive of the propeller 2 has a very good efficiency. The degree of effectiveness also improves again in that no hub causing turbulence is provided in the central region of the propeller 2 .

Die Flügel 7 des Propellers 2 können schwächer dimen­ sioniert werden als beim Stand der Technik, da das in axialer Richtung auf den Propeller 2 wirkende Biege­ moment sehr gering ist. Die axiale Hauptlast wirkt bei dem Propeller 2 nämlich im Bereich der Flügelspitzen die die größte Umfangsgeschwindigkeit an dem Propeller 2 besitzen und daher den größten Schub bewirken. Der in der Mitte des Propellers 2 erzeugte Schub ist demgegen­ über gering, so daß die axiale Hauptlast des Propellers 2 unmittelbar als Axialkraft über den Außenring 4 von dem Lager 8, bzw. dessen Axialwänden 10 oder 11, aufge­ nommen wird.The wings 7 of the propeller 2 can be dimensioned weaker than in the prior art, since the bending moment acting on the propeller 2 in the axial direction is very low. The axial main load acts on the propeller 2 namely in the area of the wing tips which have the greatest peripheral speed on the propeller 2 and therefore cause the greatest thrust. The thrust generated in the middle of the propeller 2 is low, so that the main axial load of the propeller 2 is taken directly as an axial force on the outer ring 4 from the bearing 8 , or its axial walls 10 or 11 .

Im folgenden wird das zweite Ausführungsbeispiel der Er­ findung anhand der Fig. 3 und 4 näher erläutert. Gleiche und ähnliche Bauteile werden mit identischen Bezugs­ zeichen versehen. Da die in den Fig. 3 und 4 gezeigte Propeller-Anordnung 1 im wesentlichen mit der der Fig. 1 und 2 übereinstimmt, werden im folgenden nur die Unter­ schiede erläutert.In the following the second embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to FIGS . 3 and 4. Identical and similar components are provided with identical reference signs. Since the propeller arrangement 1 shown in FIGS. 3 and 4 essentially corresponds to that of FIGS . 1 and 2, only the differences are explained below.

Der Antrieb der Propeller-Anordnung 1 nach dem Ausfüh­ rungsbeispiel gemäß der Fig. 3 und 4 erfolgt über einen Riementrieb 18. Es handelt sich hierbei um einen Zahn­ riemen 19, der am Außenring 4 des Propellers 2 angreift und über eine Antriebsrolle 20 läuft, die mit einem radial außerhalb des Außenringes 4 angeordneten An­ triebsmotor 21 verbunden ist.The propeller arrangement 1 is driven according to the exemplary embodiment according to FIGS . 3 and 4 via a belt drive 18 . It is a toothed belt 19 which engages on the outer ring 4 of the propeller 2 and runs over a drive roller 20 which is connected to a drive motor 21 arranged radially outside the outer ring 4 .

Aus Fig. 3 geht hervor, daß der Antriebsmotor 21 im we­ sentlichen oberhalb des Außenringes 4 angeordnet ist. Zwischen dem Antriebsmotor 21 und dem Außenumfang des Außenringes 4 ist eine kreissegmentförmige Radiallager­ schale 22 angeordnet.From Fig. 3 it can be seen that the drive motor 21 is arranged in we sentlichen above the outer ring 4 . Between the drive motor 21 and the outer circumference of the outer ring 4 , a circular segment-shaped radial bearing shell 22 is arranged.

Der Propeller 2 wird mit seinem Außenring 4 aufgrund der Vorspannung des Zahnriemens 19 in die Radiallagerschale 22 gezogen.The propeller 2 is pulled with its outer ring 4 into the radial bearing shell 22 due to the pretensioning of the toothed belt 19 .

Die Axiallagerung erfolgt, wie beim ersten Ausführungs­ beispiel auch, über die Stirnseiten des Außenringes 4 und die Axialwände 10 und 11 der Lagernut 9. Wie nicht näher dargestellt ist, wird auch die Propelleranordnung 1 des zweiten Ausführungsbeispiels hydrostatisch gela­ gert. Hierzu wird ein Fluid in den Spalt 17 zwischen dem Außenring 4 und der Radiallagerschale und gegebenenfalls auch zwischen die Axialwände 10, 11 und die Stirnwände des Außenringes 4 gepumpt.The axial bearing takes place, as in the first embodiment, for example, on the end faces of the outer ring 4 and the axial walls 10 and 11 of the bearing groove 9 . As is not shown in detail, the propeller arrangement 1 of the second exemplary embodiment is hydrostatically gela. For this purpose, a fluid is pumped into the gap 17 between the outer ring 4 and the radial bearing shell and optionally also between the axial walls 10, 11 and the end walls of the outer ring 4 .

Als Pumpe für die hydrostatische Lagerung kann sowohl bei dem ersten als auch bei dem zweiten Ausführungsbei­ spiel die Kühlmittelpumpe für den Antriebsmotor ver­ wendet werden.As a pump for hydrostatic storage, both in the first as well as in the second embodiment play the coolant pump for the drive motor be applied.

Beide Propeller-Anordnungen gemäß Ausführungsbeispiel 1 und 2 können nicht nur für einen herkömmlichen Schiffs­ antrieb, sondern auch als Bugstrahlruder verwendet wer­ den. Hierzu braucht lediglich die Größe der Propelleran­ ordnung 1 verkleinert zu werden.Both propeller arrangements according to exemplary embodiments 1 and 2 can be used not only for a conventional ship, but also as a bow thruster. For this purpose, only the size of the Propelleran order 1 needs to be reduced.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 zeigt eine Anwen­ dung der Propeller-Anordnung 1 als Windanlage. Die Pro­ pelleranordnung 1 ist in Fig. 5 nur schematisch darge­ stellt. Sie umfaßt einen feststehenden Lagerring 23, der das Gehäuse der Anlage bildet. Konzentrisch in dem La­ gerring 23 läuft der Außenring 4 des Propellers bzw. des Windrotors 2.The embodiment of Fig. 5 shows an appli cation of the propeller assembly 1 as a wind turbine. The per peller arrangement 1 is shown only schematically in Fig. 5 Darge. It comprises a fixed bearing ring 23 which forms the housing of the system. The outer ring 4 of the propeller or of the wind rotor 2 runs concentrically in the bearing ring 23 .

Der feststehende Lagerring 23 kann, wie aus Fig. 5 er­ sichtlich ist, über Abspannungen 24, beispielsweise in windreichen Tälern eingesetzt werden.The fixed bearing ring 23 can, as can be seen from FIG. 5, be used over guy lines 24 , for example in windy valleys.

Bei dem in Fig. 5 gezeigten Windgenerator handelt es sich um einen zweiflügeligen Schnelläufer, auf den im we­ sentlichen die zuvor genannten Vorteile zutreffen, je­ doch in noch extremerer Form. Der Rotordurchmesser des Propellers 2 kann erheblich größer gestaltet werden als bei herkömmlichen Windgeneratoren, da die axiale Durch­ biegung und damit die Biegebelastung des Propellers 2 aufgrund des Kraftangriffs nahe an der Lagerung des Pro­ pellers 2 erheblich kleiner ist als bei herkömmlichen Windanlagen. Die Rotorflügel 7 können dadurch schmaler und leichter ausgebildet sein, wodurch sich die auf die Flügel wirkenden Fliehkräfte automatisch verringern. Bei dem erfindungsgemäßen Windrotor werden diese Fliehkräfte aber nicht alleine durch die Flügel 7 aufgenommen, sondern auch durch den Außenring 4, wodurch sich die Zugbeanspruchung der Flügel weiter verringert. Als Lagerung für den Windrotor gemäß Fig. 5 kommt eine pneumatische Lagerung entweder in Form einer dynamischen oder statischen pneumatischen Lagerung in Betracht. Es ist auch denkbar, daß die Propeller-Anordnung für den Antrieb von Flugzeugen Verwendung finden kann.The wind generator shown in FIG. 5 is a two-bladed high-speed motor, to which the above-mentioned advantages essentially apply, but in an even more extreme form. The rotor diameter of the propeller 2 can be made considerably greater than in conventional wind generators, since the axial deflection and thereby the bending stress of the propeller 2 due to the force application point close to the storage of the Pro Pellers 2 is considerably smaller than in conventional wind turbines. The rotor blades 7 can thereby be made narrower and lighter, as a result of which the centrifugal forces acting on the blades are automatically reduced. In the wind rotor according to the invention, these centrifugal forces are not only absorbed by the blades 7 , but also by the outer ring 4 , which further reduces the tensile stress on the blades. As a bearing for the wind rotor according to FIG. 5, a pneumatic bearing either in the form of a dynamic or static pneumatic bearing comes into consideration. It is also conceivable that the propeller arrangement can be used to propel aircraft.

Claims (11)

1. Propeller-Anordnung, insbesondere für Schiffsantriebe, Windgeneratoren und dgl., mit einem in einem offenen, zylinderartigen Gehäuse angeordneten Propeller, dessen Flügelspitzen über einen Außenring miteinander verbunden sind, wobei der Außenring von dem Gehäuse umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Propeller (2) über den Außenring (4) des Propellers (2) in dem Gehäuse (5) ge­ lagert ist, wobei der Außenring (4) des Propellers (2) einen Lagerring des Lagers (8) bildet.1. Propeller arrangement, in particular for ship drives, wind generators and the like., With a propeller arranged in an open, cylindrical housing, the wing tips of which are connected to one another via an outer ring, the outer ring being surrounded by the housing, characterized in that the propeller ( 2 ) on the outer ring ( 4 ) of the propeller ( 2 ) in the housing ( 5 ) is ge, the outer ring ( 4 ) of the propeller ( 2 ) forms a bearing ring of the bearing ( 8 ). 2. Propeller-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in dem Gehäuse (5) eine umlaufende Lager­ nut (9) ausgebildet ist, in die der Außenring (4) des Propellers (2) eingesetzt ist. 2. Propeller arrangement according to claim 1, characterized in that in the housing ( 5 ) a circumferential bearing groove ( 9 ) is formed, in which the outer ring ( 4 ) of the propeller ( 2 ) is inserted. 3. Propeller-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekenn­ zeichnet durch einen am Außenring (4) des Propellers (2) angreifenden Riementrieb (18), über den der Propeller (2) antreibbar ist.3. Propeller arrangement according to claim 1 or 2, characterized by a propeller (2) acting on the outer ring (4) belt drive (18) is drivable via the propeller (2). 4. Propeller-Anordnung nach mindestens einem der An­ sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Riemen­ trieb (18) einen radial außerhalb des Außenringes (4) angeordneten Antriebsmotor (21) für den Riemen (19) um­ faßt und daß zwischen dem Antriebsmotor (21) und dem Außenumfang des Außenringes (4) eine dessen Außenumfang angepaßte, kreisringsegmentförmige Radiallagerschale (22) angeordnet ist.4. Propeller arrangement according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the belt ( 18 ) a radially outside of the outer ring ( 4 ) arranged drive motor ( 21 ) for the belt ( 19 ) summarizes and that between the Drive motor ( 21 ) and the outer circumference of the outer ring ( 4 ) is adapted to its outer circumference, annular segment-shaped radial bearing shell ( 22 ). 5. Propeller-Anordnung nach mindestens einem der An­ sprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen elektro­ magnetischen Antrieb, bei dem der Außenring (4) des Pro­ pellers als Rotor ausgebildet ist und in dem Gehäuse (5) ein den Außenring (4) des Propellers (2) umgebender und mit diesem zusammenwirkender Stator (13) angeordnet ist.5. Propeller arrangement according to at least one of claims 1 to 4, characterized by an electromagnetic drive, in which the outer ring ( 4 ) of the pro peller is designed as a rotor and in the housing ( 5 ) an the outer ring ( 4 ) of Propeller ( 2 ) surrounding and interacting with this stator ( 13 ) is arranged. 6. Propeller-Anordnung nach mindestens einem der An­ sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (5) als Kortdüse ausgebildet ist.6. Propeller arrangement according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the housing ( 5 ) is designed as a Kort nozzle. 7. Propeller-Anordnung nach mindestens einem der An­ sprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage­ rung im Gehäuse (5) als hydrostatisches Lager (8) ausge­ bildet ist und eine Pumpe umfaßt, die ein Fluid in den Spalt (17) zwischen dem Außenring und der Radiallager­ schale (22) und/oder der umlaufenden Lagernut (9) pumpt.7. Propeller arrangement according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that the position tion in the housing ( 5 ) as a hydrostatic bearing ( 8 ) is formed and comprises a pump which has a fluid in the gap ( 17 ) between the outer ring and the radial bearing shell ( 22 ) and / or the circumferential bearing groove ( 9 ) pumps. 8. Propeller-Anordnung nach mindestens einem der An­ sprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe zugleich als Kühlmittelpumpe für den Antriebsmotor (21) ausgebildet ist.8. Propeller arrangement according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that the pump is also designed as a coolant pump for the drive motor ( 21 ). 9. Propeller-Anordnung nach mindestens einem der An­ sprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Propeller-Anordnung (1) als Bugstrahlruder ausgebildet ist, in dem das Gehäuse (5) schwenkbar an einem Schiffs­ rumpf angeordnet ist.9. Propeller arrangement according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that the propeller arrangement ( 1 ) is designed as a bow thruster in which the housing ( 5 ) is pivotally arranged on a ship's hull. 10. Propeller-Anordnung nach mindestens einem der An­ sprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Propeller-Anordnung (1) als Windgenerator ausgebildet ist, in dem mit dem Außenring (4) des Propellers (2) ein Generator wirkungsverbunden ist.10. Propeller arrangement according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that the propeller arrangement ( 1 ) is designed as a wind generator, in which a generator is functionally connected to the outer ring ( 4 ) of the propeller ( 2 ). 11. Propeller-Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Propeller (2) aus faserverstärktem Kunststoff hergestellt ist.11. Propeller arrangement according to at least one of claims 1 to 10, characterized in that the propeller ( 2 ) is made of fiber-reinforced plastic.
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