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Patents

  1. Advanced Patent Search
Publication numberEP0795466 A1
Publication typeApplication
Application numberEP19970100987
Publication date17 Sep 1997
Filing date23 Jan 1997
Priority date16 Mar 1996
Also published asDE19610454A1, DE19610454C2, EP0795466B1
Publication number1997100987, 97100987, 97100987.3, EP 0795466 A1, EP 0795466A1, EP-A1-0795466, EP0795466 A1, EP0795466A1, EP19970100987, EP97100987
InventorsAndreas Amelang
ApplicantVoith Hydro GmbH Schiffstechnik
Export CitationBiBTeX, EndNote, RefMan
External Links: Espacenet, EP Register
Cycloidal propeller with double or multiple blading
EP 0795466 A1
Abstract
The propeller has a rotor body having impellers (2a,3a;2b,3b;2a,3a;2d,3d) pivotably supported on it and extending laterally to the drive direction. The impellers are arranged on defined impeller circular positions (a-d) of the impeller circle (9). The rotary axis of the rotor and the impeller pivot axes run parallel to each other and the displacement and pivoting movement of the impellers is achieved by an impeller kinematic rod driven by a central control bar. At least two impellers are provided parallel to each other on each impeller circular position.
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Claims(8)  translated from German
  1. Zykloidalpropeller mit am Rotorkörper schwenkbar gelagerten, sich quer zur Vortriebsrichtung erstreckenden Flügeln (2a, 3a; 2b, 3b; 2a,3a; 2d, 3d), die in bestimmten Flügelkreispositionen (a, b, c, d) des Flügelkreises (9) angeordnet sind, wobei die Rotordrehachse und die Flügelschwenkachsen zueinander parallel verlaufen und die Verstellung und Schwenkbewegung der Flügel über ein die Flügelkinematik bildendes Gestänge mittels einem zentralen Steuerknüppel bewirkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei zueinander parallele Flügel (2a, 3a; 2b, 3b; 2c, 3c; 2d, 3d) je Flügelkreisposition (a, b, c, d) vorgesehen sind. Cycloidal propeller with the rotor body is pivotably mounted, extending transversely to the propulsion direction wings (2a, 3a; 2b, 3b; 2a, 3a; 2d, 3d) arranged in certain blade circle positions (a, b, c, d) arranged in the vane circle (9) are, with the rotor rotational axis and the blade pivot axes extend parallel to one another and the adjustment and pivotal movement of the wings over a the blade kinetics forming linkage means of a central control column is effected, characterized in that at least two mutually parallel wings (2a, 3a; 2b, 3b; 2c , 3c; 2d, 3d) per blade circle position (a, b, c, d) are provided.
  2. Zykloidalpropeller nach Anspruch 1, bei dem die einzelnen Flügel jeweils von einem mit der Flügelkinematik verbundenen Flügelschaft (14) gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die Flügel der einzelnen Flügelkreisposition von dem einen Flügelschaft (14) gehalten sind. Cycloidal according to claim 1, wherein the individual blades of each one associated with the wing kinematics blade shaft (14) are held, characterized in that each of the wings of each blade circle position is held by one wing shaft (14).
  3. Zykloidalpropeller nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine gemeinsame Grundplatte (15) für die parallelen Flügel einer Flügelkreisposition vorgesehen ist. Cycloidal propeller according to claim 1 or 2, characterized in that a common base plate (15) is provided for the parallel wings of a blade circle position.
  4. Zykloidalpropeller nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die entsprechenden Flügel einer Flügelposition genau zueinander parallel angeordnet sind. Cycloidal propeller according to one of claims 1 to 3, characterized in that the corresponding wings of a wing position are arranged exactly parallel to one another.
  5. Zykloidalpropeller nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Flügel jeder Flügelkreisposition (a, b, c, d) nur quasi-parallel zueinander oder mit gegenseitigen Versatz und/oder Winkel zueinander angeordnet sind. Cycloidal propeller according to one of claims 1 to 3, characterized in that the individual blades of each blade circle position (a, b, c, d) only quasi-parallel to each other or are arranged with a mutual offset and / or angle.
  6. Zykloidalpropeller nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine ungleiche Länge der Flügel je Flügelkreisposition, insbesondere je Flügelpaar. Cycloidal according to one of claims 1 to 5, characterized by an unequal length of the blades per blade circle position, in particular each pair of wings.
  7. Zykloidalpropeller nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Verbindungsplatte (13) am freien Flügelende der einzelnen Flügel (22, 23) je Flügelkreisposition (a, b, c, d), deren Längserstreckung zu der Vortriebsrichtung des Propellers parallel ist. Cycloidal propeller according to one of claims 1 to 6, characterized by a connection plate (13) at the free end of the wing of each wing (22, 23) per blade circle position (a, b, c, d) whose longitudinal extension is parallel to the propulsion direction of the propeller.
  8. Zykloidalpropeller nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügelform und die Flügelprofile der Flügel eines Flügelpaares unterschiedlich sind. Cycloidal propeller according to any one of claims 1-7, characterized in that the wing shape and the wing profiles of the vanes of a vane pair are different.
Description  translated from German
  • [0001] [0001]
    Die Erfindung betrifft einen Zykloidalpropeller mit am Rotorkörper in bestimmten Flügelkreispositionen schwenkbar gelagerten, sich quer zur Vortriebsrichtung erstreckenden Flügeln, wobei die Rotordrehachse und die Flügelschwenkachsen zueinander parallel verlaufen und die Verstellung der Flügel über ein die Flügelkinematik bildendes Gestänge mittels einem zentralen Steuerknüppel steuerbar ist. The invention relates to a cycloidal propeller with the rotor body in certain blade circle positions pivotally mounted extending transversely to the direction of propulsion blades, the rotor axis of rotation and the blade pivot axes parallel to each other and the adjustment of the wing on a wing kinematics forming linkage is controlled by means of a central joystick. Ein solcher Zykloidalpropeller ist beschrieben in Voith Forschung und Konstruktion, Heft 18, Aufsatz 3, Mai 67 mit dem Titel "Die Konstruktion der heutigen Voith-Schneider-Propelle" oder auch im Voith-Sonderdruck 9.94 2000. Ferner findet sich eine Beschreibung eines solchen Zykloidalpropellers in der deutschen Auslegeschrift DE-AS 21 41 569. Such a cycloidal propeller is described in Voith Research and Engineering, Volume 18, article 3 May 67 entitled "The design of today's Voith-Schneider propelle" or the Voith reprint 9.94 2000. Further found a description of such Zykloidalpropellers in the German patent application DE-AS 21 41 569th
  • [0002] [0002]
    In der erstgenannten und zuletzt genannten Literaturstelle wird ausführlich auf die die eigentliche Flügelverstellung bildende Flügelkinematik eingegangen, so daß auf eine ausführliche Beschreibung und Darstellung hier verzichtet wird. In the former, the latter reference, goes into detail on the fine adjustment of the actual wing wing kinematics, thus obviating a detailed description and illustration here. Man erkennt aus den genannten Literaturstellen auch sehr klar die Lagerung der einzelnen Flügel am Rotorkörper. It can be seen from the above references also very clear storage of individual blades on the rotor body. Dabei ist im allgemeinen bzw. grundsätzlich ein mit dem Flügel verbundener Flügelschaft vorgesehen, der in entsprechenden Lagern, insbesondere Gleitlagern, gelagert ist. It is provided in general and in principle, one related to the leaf blade shaft, which is stored in corresponding bearings, in particular bearings.
  • [0003] [0003]
    In der jüngeren Vergangenheit konnte durch verschiedene Verbesserungen die mechanische Belastbarkeit des Zykloidalpropellers entscheidend verbessert werden. In the recent past, the mechanical strength of Zykloidalpropellers could be significantly improved by various improvements.
  • [0004] [0004]
    Es ist nun die Aufgabe, entsprechend der höheren, umzusetzenden mechanischen Leistung auch ein besseres hydrodynamisches Verhalten des Voith-Schneider-Propellers zu erreichen. It is now the task of achieving corresponding to the higher, to be implemented mechanical performance even better hydrodynamic behavior of the Voith-Schneider propeller.
  • [0005] [0005]
    Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst. This object is achieved according to the invention by the features of the characterizing part of patent claim 1.
  • [0006] [0006]
    Durch den Einsatz an mindestens einem Paar von zueinander parallelen oder zumindest quasiparallelen Flügeln je Flügelkreisposition wird erreicht, daß bei gleicher Flügellänge und gleichem Auftrieb beim Doppelflügel (oder Mehrfachflügel allgemein) im Vergleich zum Einzelfllügel ein geringerer induzierter Widerstand auftritt. Through the use of at least one pair of parallel or at least quasi-parallel wings per blade circle position is achieved that with the same wing length and the same buoyancy in the double wing (or multiple wings in general) a lower induced drag occurs compared to Einzelfllügel. Dadurch wird ein besserer Vortriebswirkungsgrad des Zykloidalpropellers erreicht, was eine grundsätzliche Verbesserung darstellt. Thereby, a better propulsive efficiency of the Zykloidalpropellers is achieved, which represents a fundamental improvement. Umgekehrt kann auch ein Doppelflügel den gleichen Auftrieb und induzierten Widerstand wie ein Einzelflügel bei kürzerer Flügellänge erreichen. Conversely, a double wing achieve the same lift and induced drag as a single leaf with a shorter blade length.
  • [0007] [0007]
    Die kürzere Flügellänge bringt auch gewisse konstruktive Vorteile, da sich die Momentenbelastung der Flügellagerung entsprechend verringert. The shorter blade length also brings some structural advantages, since the torque load of the wing storage reduced accordingly.
  • [0008] [0008]
    Ferner kann bei zumindest einem Flügelpaar je Flügelkreisposition durch die Wechselwirkung zwischen den parallelen Flügeln eine spürbare Reduktion der Unterdruckbereiche am Flügelprofil erreicht werden. Furthermore, a significant reduction of the negative pressure areas can be reached at the wing profile in at least one pair of wings per blade circle position by the interaction between the parallel wings. Dadurch nimmt die Kavitationsneigung entscheidend ab. This increases the cavitation from decisive. Diese geringere Kavitationsneigung bringt die folgenden Vorteile mit sich: This lower cavitation has the following advantages:
    • 1.) Verringerte Schwingungsanregung, was eine grundsätzliche Verbesserung für höhere Schiffsgeschwindigkeiten darstellt. 1) Reduced vibration excitation, which represents a fundamental improvement for higher ship speeds.
    • 2.) Geringerer Geräuschpegel des Propellers (also insbesondere unter Wasser). 2.) Lower noise level of the propeller (ie especially underwater). Dies dürfte ein spezieller Vorteil bei militärischen Anwendungszwecken sein. This may be a particular advantage in military application purposes.
    • 3.) Wirkungsgradverbesserung 3.) efficiency improvement
    • 4.) Vermeidung von Kavitationsschäden 4.) prevent cavitation damage
  • [0009] [0009]
    Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß eine wesentliche Verbesserung des Verhältnisses zwischen Leistung und Schub auftritt. In summary it can be stated that a substantial improvement of the relationship between power and thrust occurs.
  • [0010] [0010]
    Alle genannten Verbesserungen lassen sich auch durch das günstigere Abreißverhalten des Doppelflügels z. B. im Vergleich zum Einflügler erklären, dh die Strömung reißt beim Doppelflügel später ab. All these improvements can be explained by the favorable stalling of the double wing z. B. compared to Einflügler, ie, the flow breaks the double wing later on.
  • [0011] [0011]
    Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figuren in der Zeichnung erläutert; The invention will be explained with reference to the figures in the drawing; dabei stellen im einzelnen dar: thereby provide the individual is:
    Fig. 1 Fig. 1
    eine prinzipielle Darstellung der Flügel in den verschiedenen Flügelkreispositionen bei einem vierflügligen Zykloidalpropeller, a schematic representation of the wings in the various blade circle positions in a four-wing cycloidal propeller
    Fig. 2 FIG. 2
    eine Seitenansicht eines Flügelpaares, a side view of a pair of wings,
    Fig. 3 Fig. 3
    eine Ansicht des Flügelpaares quer zur Fig. 2, a view of the pair of wings crosswise to Fig. 2,
    Fig. 4 Fig. 4
    eine Draufsicht auf die Flügelanordnung auf dem Flügelkreis mit den verschiedenen Positionen bei einem vierflügligen, einfachflügligen Zykloidalpropeller, a top view of the leaf arrangement on the wing circle with the different positions in a four-wing, einfachflügligen cycloidal propeller
    Fig. 5 Fig. 5
    eine Seitenansicht eines Flügelpaares bei einer gebauten Konstruktion und a side view of a pair of wings in a built structure and
    Fig. 6 Fig. 6
    eine Ansicht quer zu Fig. 5. a view across to FIG.. 5
  • [0012] [0012]
    In Fig. 1 ist der Flügelkreis mit 9 angedeutet und die einzelnen Flügelpositionen mit a, b, c oder d, wobei es sich hier um vier Flügelkreispositionen, mithin einen vierflügligen Zykloidalpropeller mit jeweils vier Flügelpaaren 2a, 3a; In Fig. 1 the wing circle 9 is indicated and the individual wing positions a, b, c or d, which is here by four blade circle positions, hence a four-wing cycloidal propeller with four pairs of wings 2a, 3a; 2b, 3b; 2b, 3b; 2c, 3c; 2c, 3c; sowie 2d und 3d handelt, Die Flügelpositionen haben dabei auf dem Flügelkreis gleiche Umfangsabstände. and 2d and 3d is, the wing positions have it on the same wing circumference distances. Dies ist üblich und entspricht der bisherigen Ausführung eines einfachflügligen Zykloialpropellers mit vier Flügeln entsprechend Fig. 4. This is common and corresponds to the previous version of a einfachflügligen Zykloialpropellers with four wings as shown in FIG.. 4
  • [0013] [0013]
    In Fig. 2 ist der Doppelflügel mit seinem einheitlichen Flügelschaft 4 in Seitenansicht dargestellt, wobei Flügel 2a oder 3a im Prinzip der Ausführung des einfachflügligen, bekannten Propellers mit Flügeln 12 gemäß Fig. 4 entspricht. In Fig. 2 the double wing is pictured with his single wing shaft 4 in side view, with wings 2a or 3a corresponds in principle to the execution of the einfachflügligen known propeller blades 12 as shown in FIG. 4. Fig. 3 zeigt die Ansicht quer zur Blickrichtung der Fig. 2 mit den beiden zusammengehörigen Flügeln 2a und 3a des Flügelpaares. Fig. 3 shows a view transverse to the viewing direction of Fig. 2 with two associated wings 2a and 3a of the pair of wings. Der Abstand zwischen diesen beiden Flügeln eines Paares ist vorzugsweise zumindest etwas größer als die maximale Dicke des Profils eines Flügels. The distance between the two wings of a pair is preferably at least somewhat greater than the maximum thickness of the profile of a wing. Der optimale Abstand muß im Einzelfall ermittelt werden. The optimal distance must be determined in each case. Die Lage der Flügel eines Flügelpaares zueinander kann auch von der genauen Parallelität abweichen, insbesondere kann auch ein gewisser Versatz der beiden Flügelprofile zueinander vorgenommen werden. The position of the wings of a pair of panels to each other can also deviate from the exact parallelism, in particular, also a certain offset of the two wing profiles are made to each other. Denkbar ist auch, daß die Flügelprofile eines Flügelpaares etwas unterschiedlich ausgebildet werden. It is also conceivable that the wing profiles of a pair of wings are made somewhat differently. Denkbar wäre auch, daß nicht nur ein Flügelpaar bildende zwei parallele Flügel, sondern drei Flügel oder mehr je Flügelkreisposition angewendet werden. It is also conceivable that not only a pair of wings forming two parallel wings, but wings three or more can be applied per blade circle position. Im allgemeinen dürfte jedoch ein Flügelpaar optimale Verhältnisse unter der Gesamtheit der Gesichtspunkte hydrodynamischer und konstruktiver Art ergeben. In general, however, a pair of wings is likely to result in optimal conditions under which all the elements of hydrodynamic and constructive way.
  • [0014] [0014]
    Bei der Auswahl der Anzahl der Flügel dürfte auch die Materialwahl eine große Rolle spielen; When selecting the number of blades and the choice of materials is expected to play an important role; es dürfte auch Kunststoff in Kompositbauweise in Betracht kommen. it might come in a composite into consideration also plastic.
  • [0015] [0015]
    Ein aus Einzelteilen aufgebauter Doppelflügel, der also aus zwei parallelen Einzelflügeln besteht, ist in Figur 5 und 6 in den entsprechenden Ansichten dargestellt. A built-up from individual parts double wing, ie consisting of two parallel individual vanes is illustrated in Figures 5 and 6 in the respective views. Dabei trägt der gemeinsame Flügelschaft 24 eine Grundplatte 15, die die beiden Flügel 22 und 23 eines Flügelpaares trägt. Here, the common vane shaft 24 supports a base plate 15, the two wings 22 and 23 carries a pair of wings. Am freien Flügelende befindet sich eine Verbindungsplatte 13. Die Verbindung der einzelnen Platten mit den Flügeln kann durch Schrauben, aber auch durch Schweißung erfolgen. At the free end of the wing, a connecting plate is 13. The individual plates with the wings can take place by screws, but also by welding. Sicher ist aber auch die gegossene Variante eine praktikable Ausführung. What is certain is the cast version a workable design. Die Verbindungsplatte an den freien Flügelenden kann einen gewissen Beitrag zur Verbesserung des Wirkungsgrades der Doppelflügel bzw. Mehrfachflügel leisten. The connecting plate at the free wing tips can make some contribution to improving the efficiency of the double-wing or multi wings.
  • [0016] [0016]
    Die Erfindung läßt sich nicht nur in Zykloidalpropellern, sondern auch bei Windturbinen nutzen. The invention can be used not only in Zykloidalpropellern, but also for wind turbines.
Patent Citations
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Classifications
International ClassificationB63H1/10
Cooperative ClassificationB63H1/10
European ClassificationB63H1/10
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DateCodeEventDescription
17 Sep 1997AKDesignated contracting states:
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25 Mar 199817PRequest for examination filed
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18 Jul 2001AKDesignated contracting states:
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8 Aug 2001GBTGb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977)
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23 Aug 2001REFCorresponds to:
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