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

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

Translated fromGerman

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 aPropeller arrangement, especially for ship propulsion,Wind generators and the like with one in an open,cylinder-like housing arranged propeller, theWing tips connected to each other via an outer ringare, wherein the outer ring is surrounded by the housing.

Derartige Propeller-Anordnungen finden beispielsweise als Motorpropeller bei Schiffsantrieben Verwendung. Die­se Motorpropeller sind mit dem Außenring von einer Kort­düse umgeben, wodurch Wirbelverluste an den Flügel­spitzenenden verringert werden sollen.Such propeller arrangements can be found, for exampleused as a motor propeller for marine propulsion. These motor propellers are with the outer ring of a Kortsurround nozzle, causing eddy losses to the wingtip ends are to be reduced.

Der Antrieb solcher Schiffspropeller erfolgt in der Re­gel 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 Regel via a drive shaft protruding from the fuselage,which is connected to the propeller via a hub. Inthe 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 Motor­propeller 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 3and edition 12/86, page 7 is an electric motorpropeller for ship propulsion systems, in whichthe propeller is driven electromagnetically via thethe outer ring connecting the wing tips. For thisa stator is embedded in the housing, during theHas outer ring of the propeller permanent magnets andacts 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 gerich­tete Stützvorrichtungen gehalten ist.The propeller is in turn stored on aHub in the center of the propeller, with the hub over attacking the housing and facing radially inwardstete supporting devices is held.

Die bekannten Propelleranordnungen weisen allesamt den Nachteil auf, daß die Rotorblätter sehr stabil und volu­minös gefertigt werden müssen, da auf sie eine hohe Bie­gebeanspruchung wirkt. Ebenfalls ist die Nabe und daher auch die Nabenlagerung einer Biegebeanspruchung unter­worfen.The known propeller arrangements all have theDisadvantage that the rotor blades are very stable and volumust be manufactured minutely, because they have a high bendstress acts. Also is the hub and thereforealso the hub bearing under bending stressthrow.

Wie am Beispiel von Großwindanlagen ersichtlich ist, gibt es bei der zentrischen Nabenlagerung der Propeller auch Nachteile hinsichtlich der maximalen Propeller­durchmesser. 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 propellersalso disadvantages regarding the maximum propellerdiameter. The bending moments and the centrifugal forces,that affect the bearings and the rotor blades themselves,assume such considerable dimensions that they are difficultare 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 theArea of the hub relatively bad, which is probably dueTurbulence and flow losses in this areais 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 inventiona propeller arrangement of the type mentionedto improve in that this simple andinexpensive to manufacture and operateis.

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 thatthe propeller over the outer ring of the propeller in theHousing is mounted, the outer ring of the propellerforms a bearing ring of the bearing. By suchThe bearing of the propeller can be stored outsidethe 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 magnitudesubject to lower bending moments. The same applies tothe propeller bearing. The greatest thrust onePropellers occur in the area of the wing tipson. While these high forces used to be relatively largeDistance from the propeller bearing, they attackin the storage according to the invention in immediateNeighborhood of storage. Affect the camptherefore 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 propellerPropellers due to the low peripheral speedalso relatively low. The minor attacking thereConsequently, axial forces can only be slightGenerate bending forces in the propeller.

Das bedingt, daß die einzelnen Propellerblätter bzw. Rotorblätter wesentlich materialsparender gefertigt werden können. Bereits hierdurch verringern sich Flieh­kräfte des Propellers.This means that the individual propeller blades orRotor blades manufactured in a material-saving waycan be. As a result, fleeing is reducedforces of the propeller.

Als Vorteil ist noch zu erwähnen, daß die Zugbeanspru­chung der Rotorblätter durch den Außenring abgeschwächt wird.Another advantage is that the ZugbeanspruThe rotor blades are weakened by the outer ringbecomes.

Es ist daher mit der erfindungsgemäßen Propelleranord­nung auch möglich, Windkraftanlagen mit großem Rotor­durchmesser zu bauen, da die Fliehkräfte aufgrund der materialsparenden und daher leichten Bauweise der Rotor­blätter verringert werden können und da der Einfluß der Fliehkräfte auf die Rotorblätter aufgrund des Außenrin­ges abgeschwächt wird.It is therefore with the propeller arrangement according to the inventionalso possible, wind turbines with a large rotorbuild diameter, because the centrifugal forces due to thematerial-saving and therefore lightweight construction of the rotorleaves can be reduced and since the influence ofCentrifugal forces on the rotor blades due to the outer ringis weakened. 

Wo bisher eine Gleitlagerung eines Propellers oder eines Windrotors nicht möglich war, wegen den zu geringen Drehzahlen, kann nunmehr an den Einsatz einer Gleitlage­rung gedacht werden, da die Relativgeschwindigkeiten zwischen dem Außenring des Propellers und dem Gehäuse groß genug sind, um einen tragfähigen Schmierfilm zu er­zeugen.Where previously a plain bearing of a propeller or oneWind rotor was not possible because of the too smallSpeeds, can now use a plain layertion because the relative speedsbetween the outer ring of the propeller and the housingare large enough to create a stable lubricating filmtestify.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist in dem Ge­häuse eine umlaufende Lagernut ausgebildet, in die der Außenring des Propellers eingesetzt ist. Bei dieser Lö­sung 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 Gea circumferential bearing groove formed in theOuter ring of the propeller is inserted. With this Lösolution, the axial sides of the outer ring work togetherthe axial sides of the circumferential bearing groove as an axial bearing,while the outer circumference of the outer ring with the groove basethe bearing groove can act as a radial bearing.

In bevorzugter Weise wird der Propeller durch einen am Außenring des Propellers angreifenden Riemenantrieb an­getrieben. 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 Riemen­scheibe des zugehörigen Antriebsmotors eine Drehzahlmin­derung des Propellers erreicht werden kann.The propeller is preferably replaced by an amBelt drive attacking the outer ring of the propellerdriven. Such a drive is low-maintenance, relativewear-resistant and has the advantage that alreadywithout the need for a separate gearboxDifferences in diameter of the outer ring and the beltdisc of the associated drive motor a speed minchange of the propeller can be achieved.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung um­faßt der Riementrieb einen radial außerhalb des Außen­ringes angeordneten Antriebsmotor für den Riemen, wobei zwischen dem Antriebsmotor und dem Außenumfang des Außenringes eine dessen Außenumfang angepaßte, kreis­ringsegmentförmge 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 inventionthe belt drive takes a radially outside of the outsidering arranged drive motor for the belt, whereinbetween the drive motor and the outer circumference of theOuter ring adapted to its outer circumference, circlering segment-shaped radial bearing shell is arranged.Due to the belt tension, the propeller comes withpressed its outer ring into the radial bearing shell. Itis no longer absolutely necessary with such a drivenecessary, a closed, encircling the outer ring Provide radial bearing shell; it is rather sufficient thatthe radial bearing shell only in the area of theBelt drive caused radial load arrangedis.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist die Propelleranordnung einen elektromagnetischen Antrieb auf, bei dem der Außenring des Propellers als Rotor aus­gebildet ist und im Gehäuse ein den Außenring des Pro­pellers umgebender und mit diesem zusammenwirkender Sta­tor angeordnet ist. Diese Lösung ermöglicht einen berüh­rungsfreien Antrieb des Propellers.According to another embodiment of the inventionthe propeller assembly has an electromagnetic driveon, in which the outer ring of the propeller as a rotoris formed and the outer ring of the Pro in the housingpeller surrounding and interacting with thisgate is arranged. This solution enables a touchsmooth propeller drive.

In vorteilhafter Wiese ist das Gehäuse als Kortdüse aus­gebildet. Es ist somit kein gesondertes Gehäuse für die Lagerung des Propellers erforderlich.In an advantageous manner, the housing is made of a Kort nozzleeducated. It is therefore not a separate housing for theStorage 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 Außen­ring und der Radiallagerschale und/oder der Umlaufnut pumpt. Diese Lagerung ist vergleichsweise preiswert und mit wenig Aufwand verbunden, da in dem Lagerspalt zwi­schen 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, wo­durch dieser sauber ausgespült wird.It is particularly preferred that the storage in the housingis designed as a hydrostatic bearing and a pumpwhich includes a fluid in the gap between the outsidering and the radial bearing shell and / or the circumferential groovepumps. This storage is relatively inexpensive andconnected with little effort because in the storage gap betweenbetween the outer ring of the propeller and the circumferential groove of theHousing a fluid anyway, such as. B. water or air,is available. The pump can therefore use the same mediumAspirate from the environment and pump into this gap.If a filter is connected upstream of the pump, the result isthe particular advantage that the electromagneticDrive the propeller between a movement sealthe housing and the rotor can be omitted, since alreadyalways fresh due to the hydrostatic storageand clean water is pumped into the gap wherethrough which it is rinsed clean. 

Eine besonders einfache Möglichkeit bei Schiffsantrieben ergibt sich dadurch, daß die Pumpe zugleich als Kühlmit­telpumpe für den Antriebsmotor ausgebildet ist. Diese Kühlmittelpumpen weisen bereits ohnehin einen Filter auf, durch den hindurch sie das Seewasser od. dgl. ansau­gen und als Kühlmittel für den Antriebsmotor verwenden. Dieses Wasser ist daher vorgereinigt und eignet sich da­her in besonderem Maße für die hydrostatische Außenla­gerung des Propellers.A particularly simple option for ship drivesarises from the fact that the pump is also a coolanttelpump is designed for the drive motor. TheseCoolant pumps already have a filter anywaythrough which they suck the lake water or the likeand use as a coolant for the drive motor.This water is therefore pre-cleaned and is suitable thereespecially for the hydrostatic externalpropeller.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Propeller-Anordnung als Bugstrahlruder ausgebildet, in­dem das Gehäuse schwenkbar an einem Schiffsrumpf ange­ordnet ist. Für ein solches Bugstrahlruder gelten die bereits oben näher beschriebenen allgemeinen Vorteile. Darüber hinaus ist insbesondere bei einem elektromagneti­schen Antrieb eine Getriebeverbindung zwischen dem Schiffsrumpf und dem Bugstrahlruder entbehrlich, wodurch das Bugstrahlruder im Aufbau und in der Handhabung be­sonders kostengünstig und einfach ist.According to a preferred embodiment, thePropeller arrangement designed as a bow thruster, inwhich the housing is pivotally attached to a ship's hullis arranged. The same applies to such a bow thrustergeneral advantages already described in more detail above.In addition, especially with an electromagnetica drive connection between theThe hull and bow thruster are unnecessary, which meansthe bow thruster in the construction and handling beis 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 wir­kungsverbunden ist. Wegen der Außeneinspannung der Ro­torblätter und aufgrund deren geringen Widerstandsmo­ments werden die Rotorblätter kaum Biegespannungen un­terworfen. Der Rotor verhält sich wie ein Seil, d. h. die Winddruckkräfte verursachen im wesentlichen nur Zugspan­nungen in Längsrichtung der Rotorblätter. Ein solcher Windgenerator kann z. B. wie der obenbeschriebene elek­tromagnetische Antrieb ausgebildet sein. Auch der Rie­menantrieb ist günstig. Es sind jedoch auch andere An­triebsarten, 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 ange­ordnet. Hierdurch kann mit geringem Aufwand bereits eine hohe Übersetzung verwirklicht werden.According to another preferred embodiment, theProepeller arrangement designed as a wind generator, ina generator with the outer ring of the propelleris connected to the Because of the external clamping of the Rodoor leaves and due to their low resistance moThe rotor blades are hardly subjected to bending stressesthrown. The rotor behaves like a rope, i. H. theWind pressure forces essentially only cause tensionin the longitudinal direction of the rotor blades. Such aWind generator can e.g. B. as the above-described elektromagnetic drive be formed. The Rie toomenantrieb is cheap. However, there are other typesmodes of operation, e.g. B. via a toothing on the outer ring anda pinion engaging in this, conceivable. As well as in ship propulsion it is possible that the outer ringof the propeller at least partially as external teethGear is formed, which is in an internally toothedGearwheel of larger diameter rolls. The axes of rotationof the internal gear and the external gearThe outer ring are axially parallel and stationaryarranges. As a result, one can already be carried out with little efforthigh translation can be realized.

In vorteilhafter Weise ist der Propeller aus faserver­stärktem Kunststoff hergestellt. Hierdurch wird der Pro­peller 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 beson­ders günstig, da die Fasern in Hauptspannungsrichtung ausgerichtet werden können, so daß der Rotor in dieser Richtung sehr belastbar ausgelegt werden kann, ohne un­nötig schwer zu werden.Advantageously, the propeller is made of fibermade of strong plastic. This will make the propeller lighter in weight. As aboveexplained to the wind generator, act in the rotor bladesor propeller blades primarily pulling forces. This isfor a construction with fiber composite materialscheap because the fibers in the main tension directioncan be aligned so that the rotor in thisDirection can be designed very resilient without unnecessary to become difficult.

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

Fig. 1 in einem Längsschnitt eine erste Aus­führungsform 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 ausFig. 1, in einer Querschnittsansicht entlang der Linie II-II,Fig. 2, the propeller assembly ofFig. 1, in a cross-sectional view taken along line II-II,

Fig. 3 in einer Querschnittsansicht eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Propeller-Anord­nung,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 ausFig. 3 entlang der Linie IV-IV undFig. 4 shows a longitudinal section through the propeller arrangement ofFig. 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.

DieFig. 1 zeigt in einem Längsschnitt eine erste Aus­führungsform einer erfindungsgemäßen Propeller-Anordnung1. Es handelt sich hierbei um einen Schiffsantrieb.Fig. 1 shows a longitudinal section of a first form from execution of an inventive propeller assembly1. It is a marine propulsion system.

Die Propeller-Anordnung1 umfaßt einen Propeller2, des­sen Flügelspitzen3 über einen Außenring4 miteinander verbunden sind und ein Gehäuse5, das den Außenring4 des Propellers2 umgibt.The propeller arrangement1 comprises a propeller2 , the sen wing tips3 are connected via an outer ring4 and a housing5 which surrounds the outer ring4 of the propeller2 .

Der Außenring4 ist konzentrisch zur Drehachse6 des Propellers2 angeordnet.The outer ring4 is arranged concentrically to the axis of rotation6 of the propeller2 .

Wie ausFig. 1 besonders gut zu erkennen ist, weist der Propeller2 keine Lagernabe in seinem Zentrum auf. Die einzelnen Flügel7 gehen vielmehr in der Mitte ineinan­der über. Der Einfachheit halber ist bei dem Ausfüh­rungsbeispiel gemäß denFig. 1 und 2 ein Zweiflügelpro­peller2 gezeigt.As can be seen particularly well fromFIG. 1, the propeller2 has no bearing hub in its center. Rather, the individual wings7 merge into one another in the middle. For the sake of simplicity, a two-wing propeller2 is shown in the exemplary embodiment according to FIGS. 1 and 2.

Die eigentliche Lagerung des Propellers2 erfolgt an seinem Außenring4. Der Außenring4 bildet einen Lagerring und wirkt mit dem Gehäuse5 zusammen als Lager8 des Propellers2.The propeller2 is actually stored on its outer ring4 . The outer ring4 forms a bearing ring and acts together with the housing5 as a bearing8 of the propeller2 .

Wie gut ausFig. 1 ersichtlich ist, ist in dem Gehäuse eine umlaufende Lagernut9 ausgebildet, die konzentrisch zu dem Außenring4 liegt und in die der Außenring4 des Propellers2 eingesetzt ist.As can be seen well fromFig. 1, in the housing, a circumferential mounting groove9 is formed which is concentric with the outer ring4 and into which the outer ring4 of the propeller2 is inserted.

Die Axialwände10 und11 der Lagernut9 wirken mit den Stirnseiten des Außenringes4 zusammen als Axiallager. Der Nutgrund12 bildet hingegen mit dem Außenumfang des Außenringes4 die Radiallagerung des Propellers2.The axial walls10 and11 of the bearing groove9 cooperate with the end faces of the outer ring4 as an axial bearing. The groove base12 , on the other hand, forms the radial bearing of the propeller2 with the outer circumference of the outer ring4 .

Die Propeller-Anordnung1 nach dem Ausführungsbeispiel gemäß denFig. 1 und 2 umfaßt einen elektromagnetischen Antrieb, bei dem der Außenring4 des Propellers2 als Rotor ausgebildet und bei dem in dem Gehäuse5 ein den Außenring4 des Propellers2 umgebender Stator13 ange­ordnet ist. Der Stator13, der in denFig. 1 und 2 nur schematisch dargestellt ist, umfaßt Statorwicklungen.The propeller assembly1 according to the embodiment ofFIGS. 1 and 2 comprises an electromagnetic drive in which the outer ring4 of the propeller2 is designed as a rotor and in which in the housing5 a stator13 surrounding the outer ring4 of the propeller2 is arranged is. The stator13 , which is shown only schematically inFIGS. 1 and 2, comprises stator windings.

In dem als Rotor ausgebildeten Außenring4 sind hingegen Dauermagnetplatten14 eingelassen.In contrast, permanent magnet plates14 are embedded in the outer ring4 designed as a rotor.

Wie auch gut ausFig. 1 erkennbar ist, ist das Gehäuse5 eine im Schiffsbau übliche Kortdüse.As is also well ofFIG. 1 is recognized, the housing5 is a conventional Kort nozzle in shipbuilding.

Die Lagerung des Außenringes4 in dem Gehäuse5 erfolgt durch ein hydrostatisches Lager. Diese Lagerung umfaßt eine in denFig. 1 und 2 nicht dargestellte Pumpe, die über Ringleitungen15 und darin befindliche Öffnungen16 ein Fluid in den Spalt17 zwischen dem Außenring4 und der umlaufenden Lagernut9 pumpt.The outer ring4 is supported in the housing5 by a hydrostatic bearing. This bearing comprises a pump, not shown inFIGS. 1 and 2, which pumps a fluid into the gap17 between the outer ring4 and the circumferential bearing groove9 via ring lines15 and openings16 located therein.

Aufgrund der hydrostatischen Lagerung kann der radiale Spalt zwischen dem Außenring4 und dem Nutgrund12 der Lagernut9 sehr klein gehalten werden, da der Propeller2 mit seinem Außenring4 in dem hydrostatischen Lager aufschwimmt und sich auf diese Wiese automatisch zentriert.Due to the hydrostatic bearing, the radial gap between the outer ring4 and the groove base12 of the bearing groove9 can be kept very small, since the propeller2 floats with its outer ring4 in the hydrostatic bearing and is centered automatically on this meadow.

Toleranzzugaben für die Spalthöhen, wie sie bei Propel­leranordnungen gemäß dem Stand der Technik üblich waren, um einen radialen Versatz der Lagernabe ausgleichen zu können, sind demzufolge bei der erfindungsgemäßen Pro­pelleranordnung nicht erforderlich. Da die Spalthöhe sehr gering gehalten werden kann, besitzt der elektro­magnetische Antrieb des Propellers2 einen sehr guten Wirkungsgrad. Der Wirkungsgad verbessert sich auch nochmals dadurch, daß im mittleren Bereich des Propel­lers2 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 propeller2 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 propeller2 .

Die Flügel7 des Propellers2 können schwächer dimen­sioniert werden als beim Stand der Technik, da das in axialer Richtung auf den Propeller2 wirkende Biege­moment sehr gering ist. Die axiale Hauptlast wirkt bei dem Propeller2 nämlich im Bereich der Flügelspitzen die die größte Umfangsgeschwindigkeit an dem Propeller2 besitzen und daher den größten Schub bewirken. Der in der Mitte des Propellers2 erzeugte Schub ist demgegen­über gering, so daß die axiale Hauptlast des Propellers2 unmittelbar als Axialkraft über den Außenring4 von dem Lager8, bzw. dessen Axialwänden10 oder11, aufge­nommen wird.The wings7 of the propeller2 can be dimensioned weaker than in the prior art, since the bending moment acting on the propeller2 in the axial direction is very low. The axial main load acts on the propeller2 namely in the area of the wing tips which have the greatest peripheral speed on the propeller2 and therefore cause the greatest thrust. The thrust generated in the middle of the propeller2 is low, so that the main axial load of the propeller2 is taken directly as an axial force on the outer ring4 from the bearing8 , or its axial walls10 or11 .

Im folgenden wird das zweite Ausführungsbeispiel der Er­findung anhand derFig. 3 und 4 näher erläutert. Gleiche und ähnliche Bauteile werden mit identischen Bezugs­zeichen versehen. Da die in denFig. 3 und 4 gezeigte Propeller-Anordnung1 im wesentlichen mit der derFig. 1 und 2 übereinstimmt, werden im folgenden nur die Unter­schiede 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 arrangement1 shown inFIGS. 3 and 4 essentially corresponds to that of FIGS. 1 and 2, only the differences are explained below.

Der Antrieb der Propeller-Anordnung1 nach dem Ausfüh­rungsbeispiel gemäß derFig. 3 und 4 erfolgt über einen Riementrieb18. Es handelt sich hierbei um einen Zahn­riemen19, der am Außenring4 des Propellers2 angreift und über eine Antriebsrolle20 läuft, die mit einem radial außerhalb des Außenringes4 angeordneten An­triebsmotor21 verbunden ist.The propeller arrangement1 is driven according to the exemplary embodiment according to FIGS. 3 and 4 via a belt drive18 . It is a toothed belt19 which engages on the outer ring4 of the propeller2 and runs over a drive roller20 which is connected to a drive motor21 arranged radially outside the outer ring4 .

AusFig. 3 geht hervor, daß der Antriebsmotor21 im we­sentlichen oberhalb des Außenringes4 angeordnet ist. Zwischen dem Antriebsmotor21 und dem Außenumfang des Außenringes4 ist eine kreissegmentförmige Radiallager­schale22 angeordnet.FromFig. 3 it can be seen that the drive motor21 is arranged in we sentlichen above the outer ring4 . Between the drive motor21 and the outer circumference of the outer ring4 , a circular segment-shaped radial bearing shell22 is arranged.

Der Propeller2 wird mit seinem Außenring4 aufgrund der Vorspannung des Zahnriemens19 in die Radiallagerschale22 gezogen.The propeller2 is pulled with its outer ring4 into the radial bearing shell22 due to the pretensioning of the toothed belt19 .

Die Axiallagerung erfolgt, wie beim ersten Ausführungs­beispiel auch, über die Stirnseiten des Außenringes4 und die Axialwände10 und11 der Lagernut9. Wie nicht näher dargestellt ist, wird auch die Propelleranordnung1 des zweiten Ausführungsbeispiels hydrostatisch gela­gert. Hierzu wird ein Fluid in den Spalt17 zwischen dem Außenring4 und der Radiallagerschale und gegebenenfalls auch zwischen die Axialwände10, 11 und die Stirnwände des Außenringes4 gepumpt.The axial bearing takes place, as in the first embodiment, for example, on the end faces of the outer ring4 and the axial walls10 and11 of the bearing groove9 . As is not shown in detail, the propeller arrangement1 of the second exemplary embodiment is hydrostatically gela. For this purpose, a fluid is pumped into the gap17 between the outer ring4 and the radial bearing shell and optionally also between the axial walls10, 11 and the end walls of the outer ring4 .

Als Pumpe für die hydrostatische Lagerung kann sowohl bei dem ersten als auch bei dem zweiten Ausführungsbei­spiel die Kühlmittelpumpe für den Antriebsmotor ver­wendet werden.As a pump for hydrostatic storage, bothin the first as well as in the second embodimentplay the coolant pump for the drive motorbe applied.

Beide Propeller-Anordnungen gemäß Ausführungsbeispiel 1 und 2 können nicht nur für einen herkömmlichen Schiffs­antrieb, sondern auch als Bugstrahlruder verwendet wer­den. Hierzu braucht lediglich die Größe der Propelleran­ordnung1 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 order1 needs to be reduced.

Das Ausführungsbeispiel gemäßFig. 5 zeigt eine Anwen­ dung der Propeller-Anordnung1 als Windanlage. Die Pro­pelleranordnung1 ist inFig. 5 nur schematisch darge­stellt. Sie umfaßt einen feststehenden Lagerring23, der das Gehäuse der Anlage bildet. Konzentrisch in dem La­gerring23 läuft der Außenring4 des Propellers bzw. des Windrotors2.The embodiment ofFig. 5 shows an appli cation of the propeller assembly1 as a wind turbine. The per peller arrangement1 is shown only schematically inFig. 5 Darge. It comprises a fixed bearing ring23 which forms the housing of the system. The outer ring4 of the propeller or of the wind rotor2 runs concentrically in the bearing ring23 .

Der feststehende Lagerring23 kann, wie ausFig. 5 er­sichtlich ist, über Abspannungen24, beispielsweise in windreichen Tälern eingesetzt werden.The fixed bearing ring23 can, as can be seen fromFIG. 5, be used over guy lines24 , for example in windy valleys.

Bei dem inFig. 5 gezeigten Windgenerator handelt es sich um einen zweiflügeligen Schnelläufer, auf den im we­sentlichen die zuvor genannten Vorteile zutreffen, je­doch in noch extremerer Form. Der Rotordurchmesser des Propellers2 kann erheblich größer gestaltet werden als bei herkömmlichen Windgeneratoren, da die axiale Durch­biegung und damit die Biegebelastung des Propellers2 aufgrund des Kraftangriffs nahe an der Lagerung des Pro­pellers2 erheblich kleiner ist als bei herkömmlichen Windanlagen. Die Rotorflügel7 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 Flügel7 aufgenommen, sondern auch durch den Außenring4, wodurch sich die Zugbeanspruchung der Flügel weiter verringert. Als Lagerung für den Windrotor gemäßFig. 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 inFIG. 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 propeller2 can be made considerably greater than in conventional wind generators, since the axial deflection and thereby the bending stress of the propeller2 due to the force application point close to the storage of the Pro Pellers2 is considerably smaller than in conventional wind turbines. The rotor blades7 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 blades7 , but also by the outer ring4 , which further reduces the tensile stress on the blades. As a bearing for the wind rotor according toFIG. 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)

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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) ge­lagert 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 gekenn­zeichnet, daß in dem Gehäuse (5) eine umlaufende Lager­nut (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, gekenn­zeichnet 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 An­sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Riemen­trieb (18) einen radial außerhalb des Außenringes (4) angeordneten Antriebsmotor (21) für den Riemen (19) um­faßt 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 An­sprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen elektro­magnetischen Antrieb, bei dem der Außenring (4) des Pro­pellers 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 An­sprüche 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 An­sprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage­rung im Gehäuse (5) als hydrostatisches Lager (8) ausge­bildet ist und eine Pumpe umfaßt, die ein Fluid in den Spalt (17) zwischen dem Außenring und der Radiallager­schale (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 An­sprüche 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 An­sprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Propeller-Anordnung (1) als Bugstrahlruder ausgebildet ist, in dem das Gehäuse (5) schwenkbar an einem Schiffs­rumpf 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 An­sprüche 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.