用于水上交通工具的折叠螺旋桨

摘要

本发明涉及一种用于水上交通工具的折叠螺旋桨，包括毂和螺旋桨叶片，螺旋桨叶片在最大关闭位置和最大打开位置之间围绕枢转轴线能枢转地设置在毂上，枢转轴线与旋转轴线的法线一起限定最大打开平面，其中至少一个进行打开的力作用到螺旋桨叶片上，进行打开的力通过折叠螺旋桨的旋转产生，并且相对于旋转轴线基本上径向向外取向，其中进行打开的力的有效的力作用点与最大打开平面间隔开并且基本上沿着螺旋桨叶片的关闭方向设置。此外，本发明涉及一种折叠螺旋桨，包括螺旋桨叶片，螺旋桨叶片具有反转元件，反转元件设计为，使得在向后驱动时，反转的推力作用到反转元件上，反转的推力基本上垂直于螺旋桨叶片纵轴线沿着螺旋桨叶片的打开方向取向。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于水上交通工具，尤其用于帆船的折叠螺旋桨，以及一种用于水上交通工具的具有这种折叠螺旋桨的驱动器。

背景技术

在水上交通工具中使用的折叠螺旋桨是已知的，例如作为帆船中的驱动器。因此，船能够具有配备有折叠螺旋桨的驱动器，以便在特定的状况中通过打开的经驱动的折叠螺旋桨产生所期望的推进力，而该船在其他状况中通过闭合的、不被驱动的折叠螺旋桨从其相对低的水阻力中获益。

在折叠螺旋桨的情况下，打开和关闭螺旋桨叶片的可行性主要经由其结构上的设置来提供：通常，两个或更多个螺旋桨叶片以围绕相应的枢转轴线可枢转的方式支承在螺旋桨毂中从而与该螺旋桨毂连接。螺旋桨毂经由驱动轴驱动，并且枢转轴线横向于螺旋桨毂的旋转轴线。通过这种设置，当螺旋桨毂旋转时，离心力作用到螺旋桨叶片上。这些离心力引起螺旋桨叶片的打开。

通常，折叠螺旋桨构成为推式螺旋桨并且设置在船中部或船尾的区域中。

一般来说，经驱动的螺旋桨逆着行进方向加速周围的水，由此其螺旋桨叶片在行进方向上受到推力。螺旋桨叶片将该在行进方向上的推力传输到螺旋桨毂上从而经由驱动器传输到船上。

在折叠式螺旋桨的情况下，当向前行进时，被加速的周围的水作用到螺旋桨叶片上的这种推力辅助螺旋桨叶片“在打开方向上”的枢转运动。相反，当倒行时，这种推力对螺旋桨叶片具有关闭作用，也就是说，所述推力可能引起螺旋桨叶片“在关闭方向上”的枢转运动。换言之，当倒行时，螺旋桨叶片基本上朝向船头加速周围的水，其中由此产生的推力作用在螺旋桨叶片上并且沿着倒行方向取向。这辅助螺旋桨叶片在关闭方向上的可能的枢转运动，其中作用在螺旋桨叶片上的离心力抵抗这种进行关闭的枢转运动。在实践中观察到，当倒行时产生螺旋桨叶片的中间的打开位置，在所述打开位置中，起打开作用的离心力和由推力引起的起关闭作用的力基本上平衡。在此，螺旋桨叶片的所产生的中间的打开位置引起在船的推进力和机动性方面的相当大的损失。

倒行的上述缺点类似地适用于离开向前行进停止。在此，所存在的行进流加剧地到来，该行进流附加地在关闭方向上挤压螺旋桨叶片。

为了抑制所描述的问题，传统的折叠螺旋桨中已知的是，在倒行时通过转速提高来提高离心力，以便从中间的打开位置起进一步打开螺旋桨叶片。关于结构上的设计已知的是，增大折叠螺旋桨的螺旋桨叶片的质量，以便提高所期望的离心力。

折叠螺旋桨的螺旋桨叶片通常由高密度金属制成。例如，标准材料是黄铜合金或不锈钢铸件，典型密度为7800kg/m

发明内容

从已知的现有技术出发，本发明的目的是提供一种用于水上交通工具，例如船，尤其帆船的改进的折叠螺旋桨。

所述目的通过根据本发明的折叠螺旋桨来实现。有利的改进方案从说明书和附图中得出。

相应地，提出一种用于水上交通工具的折叠螺旋桨，所述折叠螺旋桨包括可经由驱动轴围绕旋转轴线驱动的毂。此外，折叠式螺旋桨包括至少一个螺旋桨叶片，所述螺旋桨叶片以在最大的关闭位置和最大打开位置之间围绕枢转轴线可枢转的方式设置在毂上。在此，枢转轴线与旋转轴线的与枢转轴线相交的法线一起限定最大打开平面。如果螺旋桨叶片在被驱动的状态中处于最大打开位置中，那么进行打开的力作用到螺旋桨叶片上，所述力由折叠螺旋桨的旋转引起并且所述力相对于旋转轴线基本上径向向外取向。折叠螺旋桨在此设计为，使得进行打开的力的有效的力作用点与最大打开平面间隔开并且基本上在螺旋桨叶片的关闭方向上设置。

换言之，相对于船头的有效的力作用点始终设置在最大打开平面后方，使得尤其在螺旋桨叶片的枢转位置中在最大打开位置的区域中进行打开的力总是能够作用在有效的力作用点上，所述力经由相对于枢转轴线的杠杆产生对螺旋桨叶片起打开作用的力矩。

在本公开的上下文中，将有效的力作用点理解为物理的或机械的力的假想的或实际的力作用点或作用区域，所述作用点适用于代表相应的力作用和可用于进一步的观察。例如，如果存在局部的力变化曲线(例如在浮力的情况下)或体积力(例如在离心力的情况下)并且应用于描述力矩，那么这将尤其有用。

此外，在本公开的上下文中，当提及螺旋桨叶片或描述螺旋桨叶片时，这能够涉及折叠螺旋桨所包括的多个螺旋桨叶片并且尤其所有螺旋桨叶片。折叠螺旋桨能够包括两个、三个、四个或更多个螺旋桨叶片。

当螺旋桨叶片枢转为使得其纵轴线基本上与旋转轴线以轴线平行的方式伸展时，产生最大的关闭位置。替选地，该枢转位置也能够称为螺旋桨叶片的折叠位置。该枢转位置主要在折叠螺旋桨未被驱动时出现，即当毂未被驱动器驱动时，例如当船以扬帆运行的方式行进并且相应地水迎流在螺旋桨叶片的关闭方向上起作用时。

相应地，螺旋桨叶片的围绕枢转轴线朝向最大的关闭位置的枢转运动在本文中被称为“进行关闭”或“在关闭方向上”，而与其直接相反的枢转运动被称为“进行打开”或“在打开方向上”。这类似地适用于能够作用到螺旋桨叶片上的力和力矩。

当螺旋桨叶片枢转为使得所述螺旋桨叶片由于其在折叠螺旋桨中的设置不再能够在打开方向上执行进一步的枢转运动时，产生最大打开位置。替选地，这能够称为螺旋桨叶片或折叠螺旋桨的展开位置。

术语对，即打开/关闭位置、打开/关闭、最大的打开/关关闭位置，涉及螺旋桨叶片，但也能够等效地涉及整个折叠螺旋桨。尤其当设置在折叠螺旋桨中的螺旋桨叶片枢转同步化时是适用的，这能够通过相应的螺旋桨叶片的根部区域中的同步装置来实现。

进行打开的力的有效的力作用点能够对应于螺旋桨叶片的重心。在这种情况下，至少一个进行打开的力是离心力。

附加地或替选地，进行打开的力的有效的力作用点能够对应于设置在螺旋桨叶片上的附加体的压力点。该附加体能够设计为产生上浮的浮力体，例如以产生上浮的小翼的形式。在这种情况下，至少一个进行打开的力是浮力。

离心力和浮力的共同点是，它们分别作用在有效的力作用点上，所述力作用点设置在螺旋桨叶片上并且相对于最大打开平面在关闭方向上间隔开，并且它们能够经由围绕枢转轴线的杠杆产生打开的力矩。该进行打开的力矩适用于使螺旋桨叶片在打开方向上枢转或抵抗对螺旋桨叶片起关闭作用的力或力矩。

为此下面先讨论离心力并且随后讨论浮力。

在被驱动的状态下，作用在重心上的离心力能够对螺旋桨叶片起作用，所述离心力基本上与如下相关：

-当前的旋转速度，即毂的当前的角速度；和/或

-螺旋桨叶片的质量和质量分布，换言之，螺旋桨叶片的质量量值和螺旋桨叶片内部的重心方位；和/或

-当前的相关半径，换言之，螺旋桨叶片的重心距旋转轴线的当前的径向距离。

螺旋桨叶片能够具有重心，所述重心设置为，使得所述重心在螺旋桨叶片的最大打开位置中在关闭方向上与假想的最大打开平面间隔开。换言之，螺旋桨叶片的重心(以下仅称为“重心”)在螺旋桨叶片的最大打开位置中相对于最大打开平面在关闭方向上具有偏移。

最大打开平面假想地由枢转轴线和与枢转轴线相交的旋转轴线的法线展开。替选地，最大打开平面能够设想为如下平面，枢转轴线位于所述平面中并且其法线平行于旋转轴线取向。

重心的上述偏移在所描述的设置中能够引起：由于折叠螺旋桨的旋转而作用到螺旋桨叶片上的离心力始终具有离心力分量，所述离心力简单地观察在重心上进行作用，所述离心力分量垂直于围绕枢转轴线的杠杆取向从而产生进行打开的力矩。这尤其在螺旋桨叶片的最大打开位置中适用。

在此，在设置重心时能够考虑：该重心在最大关闭位置中同样能够具有另一偏移，即相对于旋转轴线在打开方向上的偏移。换言之，在最大关闭位置中重心不超过对于离心力决定性的旋转轴线。该另一偏移能够确保：随着毂从静止中开始进行旋转运动，进行打开的离心力也能够作用到螺旋桨叶片上，即能够经由当前的离心力半径作用在重心上并且在打开方向上起作用。

在一个设计方案中，最大打开位置能够经由折叠螺旋桨的止挡装置来限定。换言之，在最大打开位置中，止挡装置的能够设置在螺旋桨叶片上的第一元件与止挡装置的能够设置在毂上的第二元件接触。因此，止挡装置能够确保：螺旋桨叶片无法在打开方向上执行进一步的枢转运动，由此重心始终能够保持在关闭方向上相对于最大打开平面的偏移。此外，止挡装置能够包括另外的机构，所述另外的机构例如实现对该止挡装置的调节和/或能够经由所述另外的机构设计阻尼。在此，能够使用阻尼元件以便衰减螺旋桨叶片撞击在毂上的脉冲和/或更好地将处于最大打开位置中的螺旋桨叶片保持在可能存在的动态平衡中。

在另一设计方案中，螺旋桨叶片能够具有第一螺旋桨叶片部段和第二螺旋桨叶片部段，其中第一螺旋桨叶片部段沿着螺旋桨叶片纵轴线相对于枢转轴线设置在远端，而第二螺旋桨叶片部段设置在近端。换言之，远端的第一螺旋桨叶片部段与近端的第二螺旋桨叶片部段相比沿着螺旋桨叶片纵轴线距旋转轴线的距离更大。

就此而言，在本文中，“近端”表征如下方向或设置，其沿着螺旋桨叶片纵轴线基本上指向枢转轴线或位于枢转轴线中。类似地，从现在开始，远端表征如下方向或设置，其沿着螺旋桨叶片纵轴线基本上指向螺旋桨叶片尖端或位于螺旋桨叶片尖端上。

根据一个设计方案，第一螺旋桨叶片部段能够相对于第二螺旋桨叶片部段基本上在关闭方向上偏移。这种设置能够实现或有利于在螺旋桨叶片的最大打开位置中的重心相对于最大打开平面在关闭方向上的偏移，并且就进行打开的力矩而言正面地产生影响。

在另一设计方案中，螺旋桨叶片能够具有螺旋桨叶片尖端部段、螺旋桨叶片钝端部段和螺旋桨叶片根部部段，其中螺旋桨叶片尖端部段设置在远端，螺旋桨叶片根部部段位于近端，并且螺旋桨叶片钝端部段位于其间。螺旋桨叶片钝端部段和/或螺旋桨叶片尖端部段能够关于螺旋桨叶片纵轴线相对于螺旋桨叶片根部部段基本上在关闭方向上偏移。换言之，螺旋桨叶片尖端部段单独地或旋桨叶片尖端部段与螺旋桨叶片钝端部段一起能够形成远端的第一螺旋桨叶片部段。相应地，螺旋桨叶片根部部段单独地或螺旋桨叶片根部部段与螺旋桨叶片钝端部段一起能够形成近端的第二螺旋桨叶片部段。

根据另一设计方案，不同的螺旋桨叶片部段能够具有不同的几何形状和材料密度。因此，通过不同的螺旋桨叶片部段彼此间的相对设置能够就进行打开的力矩而言影响重心——并且通常影响有效的力作用点——的设置。

此外，螺旋桨叶片的这种多件式的设计方案是有利的，因为能够以简单的方式制造不同的螺旋桨叶片配置，例如其方式为：螺旋桨叶片尖端部段和螺旋桨叶片钝端部段的不同的设计方案能够以模块化的方式关于决定性的参数例如几何形状、质量或材料进行组合。由此，能够以简单的方式为不同的折叠螺旋桨制造具有不同地设置的重心或有效的力作用点的不同螺旋桨叶片。

此外，螺旋桨叶片能够设计为，使得重心相对于螺旋桨叶片的体积重心设置在远端并且在此例如设置在螺旋桨叶片尖端部段或螺旋桨叶片钝端部段中。换言之，远端的第一螺旋桨叶片部段与近端的第二螺旋桨叶片部段相比能够具有更高的材料密度。以这种方式，能够实现尤其有利地作用到螺旋桨叶片上的离心力，尤其当关于螺旋桨叶片的质量从而关于折叠螺旋桨的惯性观察该离心力时。这意味着，通过设置重心的可行性一方面能够优化螺旋桨叶片的离心力特性，同时另一方面在结构性设计中能够在此改进螺旋桨叶片的质量从而改进螺旋桨叶片的惯性。

优选地，螺旋桨叶片能够具有螺旋桨根部，其中螺旋桨根部具有用于将螺旋桨叶片连接到毂上的轴承装置并且所述轴承装置限定优选垂直于旋转轴线伸展的枢转轴线。

在另一设计方案中，螺旋桨叶片尖端部段能够由金属制成。这实现了螺旋桨叶片内的有利的质量分布，尤其能够影响重心并且能够优化螺旋桨叶片的惯性。

在另一设计方案中，螺旋桨叶片尖端部段能够具有附加体，所述附加体能够形成螺旋桨叶片尖端。附加体能够设计为浮力体和/或质量体。在此，浮力体优选设计为产生上浮的小翼，而质量体优选具有质量元件，例如呈弯曲的柱体的形式。附加体构成为质量体有利地实现进一步影响重心的设置。附加体设计为浮力体的优点将在之后阐述。此外，附加体的有利的设计方案是可行的，其中附加体设计为浮力体和质量体从而同时具有相应的优点。

在此，螺旋桨叶片或螺旋桨叶片尖端部段能够与附加体整体地设计。这能够实现附加体的刚性和/或流动优化的连接。

在另一设计方案中，螺旋桨叶片尖端部段能够形状配合地和/或力配合地与螺旋桨叶片钝端部段连接。例如，螺旋桨叶片尖端部段能够具有接片，所述接片能够铸造到螺旋桨叶片钝端部段中和/或经由可脱开的连接，尤其旋拧连接与螺旋桨叶片钝端部段连接。替选地，螺旋桨叶片钝端部段能够经由铆钉连接或粘接连接与螺旋桨叶片钝端部段连接。

这有利地实现螺旋桨叶片的模块化的构造方式和复合构造方式，因为螺旋桨叶片部段的构件能够不同地成形并且能够具有不同的材料。在可脱开的连接或铆接连接的情况下，在螺旋桨叶片尖端部段的维修、保养或更换方面产生其他优点。

在另一设计方案中，金属插入件能够嵌入螺旋桨叶片中。在此，螺旋桨叶片或螺旋桨叶片部段能够由塑料构成。优选地，金属插入件通过塑料注射成型方法包覆注塑。换言之，螺旋桨叶片能够用塑料包罩。通过这种复合构造方式，能够将折叠螺旋桨设计得相对于腐蚀更不敏感，并且同时就进行打开的力矩以及其惯性而言螺旋桨叶片在重心就上述偏移而言的设置方面能够被改进。

根据另一设计方案，毂能够由塑料构成。这减小毂的惯性力矩，并且毂能够构成有更大的直径。由此，与传统的折叠螺旋桨相比，轴承装置从而枢转轴线距旋转轴线的距离能够增大。由此，重心距旋转轴线的径向距离能够增大，这能够对进行打开的离心力分量产生有利的影响。此外，所述距离增大对于螺旋桨叶片的形状设计实现更大的自由度，尤其关于附加体和/或螺旋桨叶片尖端部段。这实现了折叠螺旋桨装置内的改进的几何集成，尤其关于最大关闭位置，在所述最大关闭位置处不引起螺旋桨叶片并且尤其是其螺旋桨叶片尖端部段或附加体的所不期望的干涉。

在下文中，如之前所述的那样，讨论作用为打开力并且有助于产生进行打开的力矩的浮力。

如上文所描述的那样，浮力体能够以小翼的形式设计。在本文中，将小翼理解为如下元件，所述元件由于其轮廓，例如翼形轮廓，和/或由于其设置，例如相对于其余螺旋桨叶片的斜度、倾斜位置或扭转，在周围的水绕流时会经历动态的上浮。就此而言，能够提及“功能性小翼”。

特别地，作用到浮力体上的浮力在此能够包含起打开作用的浮力分量，其就进行打开的力矩而言作用到螺旋桨叶片上。为了简化描述并使其更易于阅读，下面尤其阐述小翼，其中所述描述同样一般性地适用于根据本发明的浮力体。

起打开作用的浮力分量作用在小翼的压力点上并且沿着打开方向垂直于杠杆取向，所述杠杆在考虑小翼的浮力矢量的作用角的情况下对应于枢转轴线距小翼的压力点的径向距离。在本公开的上下文中，将压力点理解为浮力在小翼上的有效的力作用点。在此，压力点的方位以及浮力矢量的方向尤其与小翼的轮廓和设置相关。例如，压力点能够设置在小翼浮力矢量和小翼弦线的交点处。

根据一个设计方案，小翼能够设计成，使得在折叠螺旋桨的被驱动的状态下，在螺旋桨叶片的每个枢转位置中，这种起打开作用的浮力分量作用在小翼上，所述浮力分量经由杠杆在进行打开的力矩的旋转方向上起作用。尤其地，当螺旋桨叶片处于最大打开位置或处于最大打开位置的区域中或附近的位置时，是这种情况。

根据一个设计方案，作用到小翼上的动态的浮力能够如下产生或促进：小翼能够具有基本上对应于翼形的横截面，当所述翼形由适合的介质相应地绕流时，其产生上浮。在此，对于上浮而言所需的绕流能够通过小翼相对于周围的水的相对运动来实现。尤其地，所提到的绕流能够通过折叠螺旋桨的旋转实现，换言之，通过小翼围绕旋转轴线的圆周运动实现。

因此，在被驱动的状态下，动态的浮力能够作用到小翼上，就内源性参数而言，所述动态的浮力基本能够与如下相关：

-折叠螺旋桨的旋转速度，即小翼围绕旋转轴线的当前的轨道速度；和/或

-小翼的纵向倾斜度，即例如小翼纵轴线与螺旋桨叶片纵轴线或第二螺旋桨叶片部段的纵轴线之间的倾斜角；和/或

-小翼横截面，例如小翼的翼形轮廓，以下称为小翼轮廓；和/或

-小翼弦线和小翼迎流之间的攻角，所述小翼迎流基本上相对于螺旋桨叶片环周切向地取向。

应将小翼弦线类似于翼形弦线理解为小翼前缘和小翼后缘之间的假想的连接线。小翼轮廓能够设计为，使得在折叠螺旋桨的两个可能的旋转方向中产生起打开作用的浮力分量。因此，在向前驱动时，小翼前缘对应于迎流缘，而在向后驱动时，小翼后缘对应于迎流缘。

本领域技术人员认识到，例如在所需要的设计折衷的情况下，小翼轮廓的如下设计方案可能是有利的，其中当倒行时与在向前行进时相比产生更高的动态上浮(在其他方面参数类似)。尤其必要的是，在倒行时，起打开作用的浮力分量有利地有助于进行打开的力矩，因为尤其在倒行驱动时进行关闭的力矩能够作用到螺旋桨叶片上。

此外，小翼，例如关于小翼形状、小翼倾斜度和/或到螺旋桨叶片上的连接，能够设计为，使得在打开位置中，周围的水的行进流将起打开作用的力施加到小翼上。

尤其地，本领域技术人员认识到，小翼的所期望的、起打开作用的浮力分量能够并非仅通过上述实施方式之一有利地影响。例如，小翼不一定必须具有翼形轮廓，而是例如也能够经由倾斜的板元件形成，所述倾斜的板元件能够具有平坦的、弯曲的或其他适合的形状。

此外，包括如下有利的设计方案，其中螺旋桨叶片段相对于彼此可调节地设置，或者其中附加体相对于螺旋桨叶片部段可调节地设置。在这样的配置中，能够通过优化相应的离心力和/或浮力来调整进行打开的力矩，并且尤其地，能够关于不同的运行参数，例如旋转速度、螺旋桨叶片枢转位置、周围的水的绕流来进行优化。这种优化尤其在分别产生的进行关闭的力矩方面适用，本领域技术人员在结构方面设计折叠螺旋桨时能够针对不同的运行场景和参数确定所述进行关闭的力矩。

优选地，螺旋桨叶片在螺旋桨叶片根部部段的或螺旋桨叶片根部的端侧上具有端面齿部，由此螺旋桨叶片能够与折叠螺旋桨的其他螺旋桨叶片啮合，以便使螺旋桨叶片的枢转运动彼此同步。螺旋桨叶片在此能够在均匀的角间距中环绕地设置在毂处。

上述目的还通过根据本发明的折叠螺旋桨来实现。有利的改进方案从以下描述和附图中得出。

根据本发明的折叠螺旋桨的特征尤其能够与上述改进方案组合和/或补充于所述改进方案使用。因此，这样的组合和/或补充被认为是公开的。

相应地，提出一种用于水上交通工具的折叠螺旋桨，其包括毂，所述毂可经由驱动轴围绕旋转轴线驱动。此外，折叠螺旋桨包括螺旋桨叶片，所述螺旋桨叶片围绕枢转轴线可枢转地设置在毂上。螺旋桨叶片具有反转元件，所述反转元件设计为，使得在向后驱动时，反转的推力作用到反转元件上，所述反转推力基本上垂直于螺旋桨叶片纵轴线在螺旋桨叶片的打开方向上取向。

在本公开的上下文中，术语“反转的推力”中的定语“反转”是指如下方向，所述方向能够与尤其致力实现的用于产生合成的驱动推力的螺旋桨叶片浮力基本上反向。根据一个设计方案，反转元件设置在螺旋桨叶片尖端部段中。这实现用于反转的推力的致力实现的杠杆的有利的延长。这关于在向后驱动时考虑对螺旋桨叶片起打开作用或关闭作用的力矩是尤其重要的。

根据另一设计方案，反转元件围绕枢转轴线可枢转地设置在螺旋桨叶片上，所述枢转轴线基本上平行于螺旋桨叶片纵轴线。这能够经由相应的轴承装置来实现。

在一个改进形式中，反转元件能够在最大折叠位置和最大展开位置之间可枢转地设置在螺旋桨叶片上。在此，当折叠螺旋桨处于向前驱动时，反转元件占据最大折叠位置。这基本上能够自动地通过在向前驱动中紧贴的绕流来实现。在此，反转元件能够在最大折叠位置中基本上与螺旋桨叶片齐平地定向。这最小化或减少了在向前驱动中所不期望的流动阻力。

此外，在该改进形式中，当折叠螺旋桨处于向后驱动时，反转元件能够占据最大展开位置。在此，反转元件尤其能够设计为并且在螺旋桨叶片上设置为，使得反转元件朝向最大展开位置的枢转基本上自动地通过在向后驱动中相应存在的螺旋桨叶片边缘的迎流来实现。最大展开位置能够通过结构性机构或相应的设置来限定。例如，相应的止挡元件能够设置在反转元件上和/或螺旋桨叶片上。换言之，止挡元件设计用于，防止反转元件枢转超过最大展开位置。此外，止挡元件和/或轴承装置能够设计用于，在向后驱动中施加在反转元件的流动力作为反转的推力从反转元件传输到螺旋桨叶片上。

此外，反转的推力能够经由相对于螺旋桨叶片的枢转轴线的杠杆产生对螺旋桨叶片起打开作用的力矩。

当然，在折叠螺旋桨中在向后驱动时，对螺旋桨叶片起打开和关闭作用的力或力矩相反。相应地，反转元件设计为并且与螺旋桨叶片连接为，使得在向后驱动中，在反转元件处的迎流的流动力被转换成反转的推力，所述反转的推力作用在有效的力作用点处并且经由相对于螺旋桨叶片的枢转轴线的杠杆产生进行打开的力矩。尤其地，该进行打开的力矩适合于避免螺旋桨叶片在关闭方向上的枢转运动或者用于将螺旋桨叶片保持在位于中间打开位置和最大打开位置之间的区域中。

附图说明

本发明的其他优点和特征从以下对优选的实施例的描述中可见。在该处所描述的特征能够单独地或与上述特征中的一个或多个组合地实现，只要所述特征不相互矛盾。在此参考附图对优选的实施例进行以下描述。

通过以下对附图的描述详细阐述本发明的优选的其他实施方式。在此示出：

图1示出根据一个实施方式的折叠螺旋桨的示意性的局部剖开的俯视图；

图2a示出处于最大关闭位置中和中间打开位置中的在图1中示出的折叠螺旋桨的螺旋桨叶片的局部剖开的俯视图；

图2b示出图2a中的示图的延续；

图3a示出根据另一实施方式的折叠螺旋桨的示意性的前视图；

图3b示出螺旋桨叶片的螺旋桨叶片尖端部段的示意性的侧视图；

图3c示出螺旋桨叶片的螺旋桨叶片尖端部段的示意性的侧视图；

图3d示出根据一个实施方式的在图3a中示出的螺旋桨叶片的螺旋桨叶片尖端部段的接片的示意性的前视图；

图3e示出根据另一实施方式的在图3a中示出的螺旋桨叶片的螺旋桨叶片尖端部段的接片的示意性的前视图；

图4示出根据另一实施方式的具有带有金属插入件的螺旋桨叶片的折叠螺旋桨的示意性的前视图；

图5示出根据另一实施方式的具有小翼的折叠螺旋桨的示意性的局部剖开的俯视图；

图6示出在图5中示出的小翼的一个设计方案的示意性的横截面视图。

图7示出在图5中示出的小翼的一个设计方案的立体视图；

图8示出根据另一实施方式的具有折叠螺旋桨的在向后驱动时的水上交通工具的立体的示意图；

图9a示出在图8中示出的螺旋桨叶片的示意性的前视图；

图9b示出图9a中示出的螺旋桨叶片的示意性的侧视图；

图10a示出在图8中示出的螺旋桨叶片在向前驱动时的示意性的前视图；和

图10b示出在图10a中示出的螺旋桨叶片在向前驱动时的示意性的侧视图。

具体实施方式

下面根据附图描述优选的实施例。在此，相同、相似或起相同作用的元件在不同的附图中设有相同的附图标记，并且部分地省略对这些元件的重复描述以便避免冗余。

在图1中示出根据第一实施方式的折叠螺旋桨10的示意性局部剖开的俯视图。折叠螺旋桨10包括毂12和两个相同的螺旋桨叶片14。

在下文中，为了简单起见，基于单个螺旋桨叶片14来说明本实施方案。为了更好的概览，图1中的附图标记在这两个螺旋桨叶片14上分布地示出，其中这两个螺旋桨叶片14在功能上和结构上都没有区别。

螺旋桨叶片14具有螺旋桨根部15，所述螺旋桨根部具有用于将螺旋桨叶片14连接到毂12上的轴承装置16。毂12可围绕旋转轴线D旋转并且可经由船驱动轴(未示出)来驱动，所述毂与所述船驱动轴抗扭地连接。轴承装置16限定枢转轴线S，所述枢转轴线S垂直于旋转轴线D。螺旋桨叶片14可围绕枢转轴线S在最大关闭位置(P1，未示出)和最大打开位置P2之间枢转。在螺旋桨根部15与毂12的接触区域中，折叠螺旋桨10具有止挡装置18，所述止挡装置限制螺旋桨叶片14的打开从而限定最大打开位置P2。

旋转轴线D的与枢转轴线S相交的法线N

螺旋桨叶片14具有设置在远端的第一螺旋桨叶片部段14a和设置在近端的第二螺旋桨叶片部段14b，其中第一螺旋桨叶片部段14a相对于第二螺旋桨叶片部段14b基本上在关闭方向SR中偏移。

相应地，实现或增大重心MSP在关闭方向SR中相对于最大打开平面E

此外，螺旋桨叶片14具有螺旋桨叶片尖端部段144、螺旋桨叶片钝端部段146和螺旋桨叶片根部部段148。在图1中示出的实施方式中，螺旋桨叶片尖端部段144与螺旋桨叶片钝端部段146形状配合地和力配合地连接，并且它们一起形成第一螺旋桨叶片部段14a，而螺旋桨叶片根部部段148形成第二螺旋桨叶片部段14b。第一螺旋桨叶片部段14a和第二螺旋桨叶片部段14b彼此牢固地连接，使得确保螺旋桨推力的传输。

螺旋桨叶片尖端部段144具有形成螺旋桨叶片尖端19的附加体142。在本实例中，附加体142与螺旋桨叶片尖端端部144整体地构成。附加体142能够以浮力体142a的形式存在，例如小翼13的形式(参见图5)。浮力体142a能够设计为，使得其在折叠螺旋桨10被驱动时经历动态上浮，所述动态上浮作用在浮力体142a的压力点DP处。因此，压力点DP对应于动态上浮的有效的力作用点EAP，所述动态上浮适用于产生进行打开的力矩(参见图5)。

在所示出的实施方式中，通过第一螺旋桨叶片部段14a在关闭方向SR上相对于第二螺旋桨叶片部段14b的上述偏移此外实现或增大压力点DP在关闭方向SR上相对于最大打开平面E

这两个螺旋桨叶片14的螺旋桨根部15在如下区域中具有端面齿部(未示出)，在所述区域中不同的螺旋桨根部15能够彼此接触或具有交叠部。这实现螺旋桨叶片14的啮合从而实现螺旋桨叶片14的枢转运动的同步。

此外，在所示出的实施方式中，螺旋桨叶片14设计为，使得重心MSP相对于螺旋桨叶片14的体积重心VSP设置在远端。换言之，螺旋桨叶片14的远端区域中的材料密度高于近端区域中的材料密度。这例如通过如下方式实现：附加体142以质量体142b的形式存在(参见图3a和3c)。因此，质量体142b和/或螺旋桨叶片尖端部段144例如能够由金属制成。通常，附加体142和/或螺旋桨叶片尖端部段144与其余螺旋桨叶片部段(例如螺旋桨叶片钝端部段146和螺旋桨叶片根部部段148)相比能够由密度更高的材料构成。在所示出的实施方式中，螺旋桨叶片钝端部段146由塑料构成。

上述实施方式具有如下优点：折叠螺旋桨能够尤其重量优化地设计，而所期望的离心力能够通过尽可能远端地设置重心来影响。

此外，毂12由塑料构成。由此，毂12的惯性矩减小，并且毂12能够构成有更大的直径。由此又能够距旋转轴线D更大的距离h(参见图2)设置通过轴承装置16限定的枢转轴线S。这引起：重心MSP和压力点DP在螺旋桨叶片14的打开的枢转位置中距旋转轴线D具有更大的距离，这又引起所期望的进行打开的力的增加。

通过对以下附图的描述尤其旨在探讨相关的力和力矩。

图2a示出图1中的折叠螺旋桨10的示意性的俯视图，其中在此示出在两个不同的枢转位置，即最大关闭位置P1和中间打开位置Pm中的单个螺旋桨叶片14。从最大关闭位置P1开始，由于毂12围绕其旋转轴线D的旋转，离心力F

刚刚描述的关系适用于毂12的这两个可能的旋转方向DR，即船的向前行进和倒行。

因此，螺旋桨叶片14在打开方向

F

其中m＝螺旋桨叶片14的质量，ω＝毂旋转的角速度，并且

r

其中h＝枢转轴线S距旋转轴线D的距离，并且

α

通常，张角α对应于最大打开平面E

图2b示出图2a中的枢转运动的延续，其中螺旋桨叶片14枢转到最大打开位置P2中。

尤其地，在该最大打开位置P2中，进行打开的力分量F

其中F

在此，进行打开的力F

图3a示出根据另一实施方式的折叠螺旋桨10的螺旋桨叶片14的示意性的前视图。附加体142能够设计为质量体142b，例如柱体(参见图3c)，优选为弯曲的柱体，或浮力体142a(参见图3b)或其他适合的形式。在此，螺旋桨叶片尖端部段144优选与附加体142整体地构成。此外，螺旋桨叶片尖端部段144能够由金属构成。

优选地，螺旋桨叶片尖端部段144与螺旋桨叶片钝端部段146形状配合地和/或力配合地连接。如在图3a中以虚线示出的那样，螺旋桨叶片尖端部段144包括接片1440，所述接片铸造到螺旋桨叶片钝端部段146中和/或经由旋拧连接或铆钉连接或其他适合的连接与螺旋桨叶片钝端部段146连接。此外，螺旋桨叶片钝端部段146优选由塑料构成。

接片1440优选地与螺旋桨叶片尖端部段144整体地构成。在此，接片1440能够构成为，使得螺旋桨叶片尖端部段144在近端方向上自分离边缘145(参见图3b、3c)起具有阶梯部，以便容纳在螺旋桨叶片钝端部段146的相应远端地定向的留空部中。

为了设计从附加体142到螺旋桨叶片14或从螺旋桨叶片尖端部段144到螺旋桨叶片钝端部段146的可能的连接接口，本领域技术人员相应地考虑在图3a中示出的半径R1或R2。

图3b、3c在示意性的侧视图中示出螺旋桨叶片尖端部段144的另一实施方式。该螺旋桨叶片尖端部段具有附加体142，所述附加体在图3b中以浮力体142a的形式存在并且在倒行方向中倾斜。浮力体142a的这种倾斜能够用于产生动态上浮(参见图5)。在图3c中，附加体142作为质量体142b存在，在此呈具有半径为R2的曲率的弯曲柱体的形式(参见图3a)。质量体142b能够用于提高离心力。接片1440用于将螺旋桨叶片尖端部段144与螺旋桨叶片钝端部段146如之前所描述的那样连接。

分离边缘145能够用于结构性地设计或改进所提到的螺旋桨叶片部段的连接。

图3d、3e示出螺旋桨叶片尖端部段144的接片1440的示意性的前视图以及横截面，所述接片用于与螺旋桨叶片钝端部段146形状配合和/或力配合地连接。在图3d中，接片1440具有钻孔1442，所述钻孔在上述连接中例如能够用作为用于旋拧连接、螺栓连接或铆钉连接的通孔或螺纹孔。相反，在图3e中，接片1440具有隔片(Steg)1444，所述隔片在上述连接中例如能够有利地用于例如所提到的注射或铸造连接。

如在图3a、3d和3e中所示出的那样，接片1440能够是梯形或矩形的，但其也能够具有适合于所描述的连接的任何其他形状。

图4示出根据折叠螺旋桨10的另一实施方式的具有金属插入件20的塑料螺旋桨叶片14的示意性的前视图。在此，金属插入件20嵌入塑料螺旋桨叶片14中。例如，金属插入件20能够铸造到塑料螺旋桨叶片14中。因此实现了在腐蚀和维护方面的优点，同时通过金属插入件20能够确保重心MSP的设置以及塑料螺旋桨叶片14的足够刚度。在图4中示出的实施方式尤其能够具有上文和下文描述的特征，例如附加体142，即使这未明确地在图4中示出也如此。

图5示出处于最大关闭位置P2中的折叠螺旋桨10的螺旋桨叶片14的另一实施方式的示意性的俯视图。在该实例中，螺旋桨叶片14具有呈小翼13形式的浮力体142a。小翼13在其横截面中(参见图6)具有翼形轮廓，所述翼形轮廓具有相应成形的小翼上侧13a和小翼下侧13b。此外，小翼13具有远端的第一部段131和近端的第二部段132，其中后者尤其适宜地设计用于与其余的螺旋桨叶片14连接。小翼纵轴线L

在图5中，以小翼轮廓的压力点DP的投影的形式示意性地示出整体上作用到小翼13上的浮力F

在图5中示出的小翼13相对于螺旋桨叶片钝端部段146的设置在几何方面是简单的并且在此基本上经由这两个纵轴线L

图6示意性地示出图5中的小翼13的截面A-A中的示例性的轮廓。优选地，小翼轮廓构成为标准剖面，其中小翼上侧13a设计为是凸状的而小翼下侧13b设计为是S形的。如果使用标准剖面，那么这优选相对于折叠螺旋桨10能够定向为，使得当向后驱动时，尤其有利地使用周围的水的在此作为迎流AS示出的绕流从而尤其有利地使用动态的上浮。在向后驱动时，尤其优选加强进行打开的力矩

图7示出根据一个实施方式的小翼13的示意性的立体视图。在该实例中，小翼13整体地设计。由此，能够以简单的结构性方式提供流体动力学优化的螺旋桨叶片。

图8示出具有根据另一实施方式的折叠螺旋桨10的在向后驱动时的水上交通工具100的立体示意图。折叠螺旋桨10包括毂12和两个相同的螺旋桨叶片14。螺旋桨叶片14在其螺旋桨根部(未示出)的区域中经由轴承装置(未示出)连接到毂12上。毂12可围绕旋转轴线D旋转并且可经由船驱动轴(未示出)来驱动，所述毂与所述船驱动轴抗扭地连接。轴承装置(未示出)限定螺旋桨叶片枢转轴线S，其垂直于旋转轴线D。螺旋桨叶片14可围绕螺旋桨叶片枢转轴线S在最大闭合位置(未示出)和最大打开位置P2之间枢转。折叠螺旋桨10在螺旋桨根部(未示出)和毂12的接触区域中具有螺旋桨叶片止挡装置(未示出)，螺旋桨叶片止挡装置限制螺旋桨叶片14的打开从而限定最大打开位置P2。

螺旋桨叶片14设计为翼形

在螺旋桨叶片尖端部段144中，反转元件143可围绕反转元件枢转轴线S

在图8中，毂12沿对应于向后驱动的旋转方向DR旋转，使得由于轨道速度V

通过毂12在旋转方向DR上的旋转，螺旋桨叶片14经历沿着倒行方向取向的浮力

在折叠螺旋桨10的结构性的设计方案中，本领域技术人员能够根据所公开的设置来创建用于量化起打开和关闭作用的力矩的模型，所述模型包括在图8中示出的元件和参数。因此，本领域技术人员例如能够将螺旋桨叶片14和反转元件143设计为，使得对于特定的参数系列产生所期望的进行打开的力矩。

图9a示出在折叠螺旋桨10向后驱动时在图8中示出的螺旋桨叶片14的示意性的前视图并且图9b示出对应的侧视图。在所示出的实例中，反转元件143设置在螺旋桨叶片尖端区域中，即设置在螺旋桨叶片14的远端端部上。通过螺旋桨叶片14的旋转，反转元件142以轨道速度围绕旋转轴线运动。由此，持续地将迎流AS施加在反转元件143上。由此产生上浮，所述上浮产生反转的推力F

如在图9b中所示出的那样，反转元件143能够在其远端的端部区域中具有如下形状，所述形状适合于在向后驱动时接收迎流AS，使得反转元件143自动地或自主地从最大折叠位置(参见图10a，b)朝向其最大展开位置143枢转。

图10a示出在折叠螺旋桨10被向前驱动时在图8中示出的螺旋桨叶片14的示意性的前视图并且图10b示出对应的侧视图。在此，反转元件143由于向着螺旋桨叶片前缘150的迎流AS基本上保持在其最大折叠位置U1中。如果离开向前驱动执行停止，那么轨道速度

只要是可应用的，在实施例中示出的所有单独的特征能够相互组合和/或交换，而不脱离本发明的范围。

附图标记列表

10 折叠螺旋桨

12 毂

13 小翼

13a 小翼上侧

13b 小翼下侧

14 螺旋桨叶片

14a 远端的第一螺旋桨叶片部段

14b 近端的第二螺旋桨叶片部段

15 螺旋桨根部

16 轴承装置

18 止挡装置

19 螺旋桨叶片尖端

20 金属插入件

100 水上交通工具

131 第一远端的小翼部段

132 第二近端的小翼部段

142 附加体

142a 浮力体

142b 质量体

143 反向元件

144 螺旋桨叶片尖端部段

145 分离边缘

146 螺旋桨叶片钝端部段

148 螺旋桨叶片根部部段

150 螺旋桨叶片前缘

151 螺旋桨叶片后缘

1440 接片

1442 钻孔

1444 隔片

a

a

AS 迎流

D 旋转轴线

DP 压力点

EAP 有效的力作用点

E

F

F

F

h 旋转轴线D距枢转轴线S的距离

L

L

L

M

MSP 螺旋桨叶片的重心

N

P1 螺旋桨叶片/折叠螺旋桨的最大关闭位置

Pm 螺旋桨叶片/折叠螺旋桨的中间打开位置

P2 螺旋桨叶片/折叠螺旋桨的最大打开位置

r

R1 螺旋桨叶片钝端部段的外半径

R2 折叠螺旋桨的外半径或柱体的曲率

S 枢转轴线

S

SR 关闭方向

U1 反转元件的最大折叠位置

U2 反转元件最大展开位置

α 螺旋桨叶片的打开角/a

β 小翼倾斜角/L