Propeller für ein Schiff Die Erfindung betrifft einen Propeller für ein Schiff, insbesondere ein seegehendes Schiff, wie z.B. ein Containerschiff oder ein Passagierschiff. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Propellerwelle, einen Propellerantrieb und ein Verfahren zur Herstellung eines Propellerantriebes.

Propeller können mit Wellenanlagen bzw. mit azimutierenden Propulsionsanlagen für Schiffe mittels eines Ölpressverband verbunden werden. Je größer der Propeller ist, desto schwieriger wird dessen Herstellung und/oder Montage.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es einen Propeller bzw. einen Propellerantrieb anzugeben, welcher die obig genannten Prob ^¬ leme überwinden kann. Eine Lösung der Aufgabe gelingt bei einem Propeller nach Anspruch 1, bei einer Propellerwelle nach Anspruch 11, bei einem Propellerantrieb nach Anspruch 13 bzw. bei einem Verfahren zur Herstellung eines Propellerantriebes nach Anspruch 16. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich nach den Ansprüchen 2 bis 10, 12, 14, 15, 17 und 18.

Ein Propeller ist mehrteilig aufbaubar. Der Propeller weist Segmente auf, welche kreisförmig angeordnet werden können. Aus verschiedenen Gründen kann es sinnvoll sein, einen Pro- peller aus mehreren Einzelkomponenten zu montieren.

Dazu zählen unter anderem:

• ein vereinfachter Transport durch geringere Einzelabmes ^¬ sungen und/oder Einzelmassen,

• eine bessere Handhabung durch geringere Abmessungen

und/oder Einzelmassen und/oder

• ein Austausch von einzelnen Komponenten bei Beschädigung im Betrieb. Die Montage der Einzelkomponenten (Propellernabe und Propel ^¬ lerflügel) erfolgt mittels Schraubverbindung. Dies kann je ^¬ doch zur Folge haben, dass die Propellernabe eine hohe Wand ^¬ stärke aufweist.

Eine Montage der Einzelkomponenten (Propellernabe und Propel ^¬ lerflügel) erfolgt beispielsweise mittels Schraubverbindung. Die gefügten Komponenten können anschließend in ihrer Gesamtheit, entsprechend einem einteiligen Propeller, mittels Öl- pressverband, Passfederverbindung oder anderer Welle-Nabe- Verbindungen auf die Propellerwelle aufgebracht werden.

Ein Propeller ist auch derart ausbildbar, dass dieser zumindest einen Propellerflügel aufweist, welcher eine Form zur Ausbildung einer formschlüssigen Verbindung aufweist. So kann der Propellerflügel vorschlüssig beispielsweise mit einer Na ^¬ be und/oder einer Welle verbunden werden.

Weist der Propellerflügel eine Form auf, die es ermöglicht eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Propellerflügel und einer Nabe und/oder Welle herzustellen, so ist ein kompakter Propeller ausbildbar. Dies kann die effektive Propellerfläche und/oder das Propeller-Nabe-Verhältnis positiv be ^¬ einflussen .

In einer Ausgestaltung des Propellers bilden zumindest zwei Segmente einen Propellerflügel. So kann durch kleine Einhei ^¬ ten (Segmente) , welche einfach zu produzieren sind, ein gro ^¬ ßer Propellerflügel hergestellt werden.

In einer Ausgestaltung des Propellers weist dieser eine Viel ^¬ zahl von Propellerflügeln auf, welche insbesondere konzent ^¬ risch angeordnet sind. Die konzentrische Anordnung betrifft die Achse der Welle, wobei die Welle beispielsweise die Ro- torwelle einer elektrischen Maschine ist, die an einem Ge ^¬ triebe angebrachte Antriebswelle, die mit einem Dieselmotor verbundene Antriebswelle oder dergleichen. Mittels des mit der Welle verbundenen Propellers kann beispielsweise ein see- gehendes Schiff wie ein Frachter, ein Containerschiff, ein Kreuzfahrtschiff, eine Fregatte, ein Kreuzer, ein Zerstörer, ein Patrouillenboot oder ein U-Boot angetrieben werden. In einer Ausgestaltung des Propellers weist dieser eine Viel ^¬ zahl von Propellerflügel auf, welche insbesondere exzentrisch angeordnet sind. Die exzentrische Anordnung betrifft bei ^¬ spielsweise die Achse der Welle und/oder die Montagefläche der Propellerflügel.

In einer Ausgestaltung des Propellers ist zur Ausbildung der formschlüssigen Verbindung eine Nut-Feder-Verbindung vorgesehen. In einer weiteren Ausbildung des Propellers ist zur Ausbildung der formschlüssigen Verbindung eine Schwalbenschwanz- Verbindung vorgesehen. Die Verbindung von Propeller und Welle (Propellerwelle) kann also mittels einer Schwalbenschwanzverbindung hergestellt werden. Hierfür kann an einem einzelnen oder an mehreren Propellerflügeln ein Nabensegment direkt angeformt sein. Das Nabensegment bildet ein Kreissegment aus. Auf der wellenseitigen Innenfläche des Nabensegments ist der eine Part der Schwalbenschwanzverbindung eingeformt, auf der Außenseite der Propellerwelle (oder einer Nabenhülse auf der Propellerwelle) befindet sich das entsprechende Gegenstück. Die Schwalbenschwanzverbindung weist einen Schwalbenschwanz und eine Befestigungsnut auf. Der Schwalbenschwanz ist bei ^¬ spielsweise am Propellerflügel und die Befestigungsnut an der Welle. Dies kann jedoch auch umgekehrt sein. Die Propellerflügel mit der Form zur Ausbildung der Schwalbenschwanzverbindung werden als einzelne Komponenten oder gemeinsam ent- lang der Schwalbenschwanzverbindung, bevorzugt in Achsrichtung der Propellerwelle, axial gefügt. So kann durch die be ^¬ schriebene Ausgestaltung des Propellers die Propellernabe mit einer geringeren Wandstärke ausgeführt werden, was wiederum zu einer hydrodynamisch günstigeren Form beiträgt. Hierdurch kann der hydrodynamische Wirkungsgrad gesteigert werden, wel ^¬ ches unter anderem in einem geringeren Treibstoffverbrauch resultiert . In einer Ausgestaltung des Propellers befindet sich die formschlüssige Verbindung zwischen den Propellerflügeln. So kann eine erhöhte Stabilität zwischen den Propellerflügeln erzielt werden. Auch hier ist eine Schwalbenschwanzverbindung mög- lieh.

In einer Ausgestaltung des Propellers ist die formschlüssige Verbindung zwischen zumindest einem Propellerflügel und einer Propellerwelle vorgesehen. So kann durch die formschlüssige Verbindung einfach das Moment der Welle auf den Propeller übertragen werden.

In einer Ausgestaltung des Propellers weist dieser Segmente auf, wobei diese insbesondere konzentrisch um eine Achse der Welle positioniert sind.

In einer Ausgestaltung des Propellers weist ein Propellerflü ^¬ gel mit einem Segment eine Vielzahl von Schaufeln auf. Die Segmente werden beispielsweise erst in einer Werft miteinan- der verbunden. Die reduziert Probleme beim Transport großer Propeller .

In einer Ausgestaltung des Propellers ist zwischen zwei Segmenten mit zumindest einer Schaufel ein schaufelfreies Seg- ment . An zumindest einem Segment ist also keine Schaufel.

Dies ist beispielsweise dann notwendig, wenn man die Segmente klein halten will aber die radiale Ausdehnung der Propellerflügel bzw. Schaufeln vergleichsweise groß ist. In einer Ausgestaltung des Propellers weist dieser Segmente auf, welche unterschiedlich groß sind. Die unterschiedlichen Segmente überdecken also beispielsweise unterschiedlich große Kreisabschnitte. So ist es bei 6 Segmenten beispielsweise möglich, dass 3 größere Segmente jeweils einen Kreisabschnitt von 100 Grad abdecken und 3 kleinere Segmente jeweils einen

Kreisabschnitt von 20 Grad. Die drei größeren Kreisabschnitte weisen z.B. jeweils zumindest einen Propellerflügel auf. Die drei kleineren Kreisabschnitte weisen z.B. keinen Propellerflügel auf. Die Gesamtheit der Segmente ergibt 360 Grad.

In einer Ausgestaltung des Propellers weist dieser Segmente verschiedener Größe mit bzw. ohne Schaufeln auf, wobei die

Segmente die Propellerflügel einzeln gewuchtet sind bzw. ein ^¬ zeln gewuchtet werden. Dies erhöht die Laufruhe des Antriebs und reduziert beispielsweise auch die Belastung von Lagern, was deren Laufzeit verlängern kann.

In einer Ausgestaltung des Propellers ist dieser als Nabenkappenpropeller ausgebildet, wobei die einzelnen Segmente bzw. Propellerflügel den Nabenkappenpropeller ausbilden. Eine Propellerwelle kann derart ausgebildet sein, dass diese eine Form zur Ausbildung einer formschlüssigen Verbindung aufweist. Die Form ist beispielsweise ein Schwalbenschwanz oder eine Befestigungsnut zur Aufnahme eines Schwalbenschwan ^¬ zes. Die Form zur Ausbildung einer formschlüssigen Verbindung der Propellerwelle entspricht der Form zur Ausbildung einer formschlüssigen Verbindung des Propellers. So kann zwischen Propellerwelle und Propeller eine feste Verbindung herge ^¬ stellt werden. Dabei kann der Propeller einteilig oder mehrteilig ausgeführt sein. Verschieden Ausgestaltungen des Pro- pellers sind obig beschrieben bzw. werden nachfolgend insbe ^¬ sondere durch die Figurenbeschreibung näher erläutert.

Ein Propellerantrieb weist zumindest einen Propeller auf. Weiterhin kann der Propellerantrieb eine Propellerwelle (Wel- le) aufweisen. Die Welle ist beispielsweise mit einem Getrie ^¬ be, einem Dieselmotor und/oder einer elektrischen Maschine mechanisch gekoppelt.

Werden die Propellerteile wie die Propellerflügel direkt auf die Propellerwelle, ohne eine Zwischenhülse gefügt, entfallen zusätzliche Montageschritte. Wenn die Schwalbenschwanzverbin ^¬ dung entsprechend konisch ausgeführt ist, kann durch die Auf ^¬ bringung der Schublasten des Propellers, sich selbiger stär- ker in den Formschluss drücken und sich so entsprechend selbst sichern, was insbesondere für einen Schubpropeller zutrifft. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn die Welle an dem Propellersitz entsprechend kegelformartig ausgeführt ist. Als zusätzliche Sicherheit können die einzelnen Propellerflü ^¬ gel, welche als Segmente den Propeller bilden, zusätzlich untereinander durch entsprechenden Formschluss verbunden sein.

Die Verwendung formschlüssiger Verbindungen bei einem Propel- lerantrieb kann verschieden Vorteile bringen. Durch einen verringerten Montageaufwand lassen sich die Montagekosten reduzieren. Durch eine geringere Nabendick des Propellers ergibt sich eine Reduzierung sich Materialkosten durch Materialeinsparungen. Die Ausgestaltung des Propellers ermöglicht auch eine Steigerung der Effektivität des Propellers durch eine vergrößerte effektive Propellerfläche. Dies kann zu ei ^¬ ner Treibstoffeinsparung bei gleicher Leistung führen oder zu einer Leistungssteigerung bei gleichem Treibstoffverbrauch . Eine geringere Masse der Propeller und somit der Antriebsan ^¬ lage des Schiffes dient beispielsweise auch einer Maximierung der von einem Schiffsbetreiber angestrebten, höchstmöglichen Payload . Wird der Nabendurchmesser des Propellers verringert kann eine hydrodynamisch günstigere Form von durch den Propeller angeströmten Bauteilen (zum Beispiel an einem POD-Antrieb) erzielt werden, was wiederum eine Treibstoffeinsparung bei gleicher Leistung erzielen lässt oder eine Leistungssteige- rung bei gleichem Treibstoffverbrauch .

In einer Ausgestaltung des Propellerantriebes können zwei oder mehrere Propeller auf der Propellerwelle hintereinander angeordnet sein. So kann z.B. die Effizienz gesteigert wer- den.

In einer Ausgestaltung des Propellerantriebes ist zwischen zumindest zwei Propellern auf einer Propellerwelle zumindest ein Distanzstück. Durch das Distanzstück kann das Strömungsverhalten berücksichtigt bzw. verbessert werden.

Der Propellerantrieb kann zum Antrieb eines seegehenden

Schiffes oder eines Unterwasserfahrzeuges vorgesehen sein.

Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Propellerantriebes wird ein Propeller mit einer Propellerwelle verbunden, wobei insbesondere ein Propeller der beschriebenen Art mit einer Welle der beschriebenen Art verbunden wird (also insbesondere aufgesetzt ist) , wobei die Verbindung insbesondere form ^¬ schlüssig ist. Der Propeller kann einteilig oder mehrteilig sein. Die formschlüssige Verbindung ist beispielsweise eine Schwalbenschwanzverbindung .

Zusätzlich oder alternativ zur Schwalbenschwanzverbindung kann der Propeller und/oder der Propellerflügel und/oder die Schaufel auf die Welle aufgeschrumpft werden und/oder mittels eines Ölpressverbandes mit der Welle verbunden werden. Durch Kombination verschiedener Verbindungsverfahren kann die Verbindung gestärkt werden.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbei ^¬ spielen exemplarisch beschrieben. Dabei zeigt:

FIG 1 einen ersten segmentierten Propeller;

FIG 2 einen zweiten segmentierten Propeller;

FIG 3 eine erste Nabe-Welle-Verbindung;

FIG 4 eine Schnittdarstellung der Nabe-Welle-Verbindung nach FIG 3;

FIG 5 eine weitere Ansicht der Nabe-Welle-Verbindung nach

FIG 3;

FIG 6 eine perspektivische Ansicht der Nabe-Welle-

Verbindung nach FIG 3;

FIG 7 eine zweite Nabe-Welle-Verbindung;

FIG 8 eine perspektivische Ansicht der Nabe-Welle-

Verbindung nach FIG 7;

FIG 9 einen ersten Propellerflügel; FIG 10 einen zweiten Propellerflügel;

FIG 11 eine Welle;

FIG 12 einen dritten segmentierten Propeller;

FIG 13 einen vierten segmentierten Propeller;

FIG 14 einen fünften segmentierten Propeller und

FIG 15 einen sechsten segmentierten Propeller.

Die Darstellung nach FIG 1 zeigt einen ersten segmentierten Propeller 1 mit einer Vielzahl von Propellerflügeln 2, welche konzentrisch angeordnet sind. Die Propellerflügel 2 weisen Kreissegmente 5, 6, 7, 8, 9 und 10 auf, welche konzentrisch angeordnet eine Nabe ausbilden, sowie jeweils eine Schaufel 4. Zur Befestigung der Propellerflügel an einer Welle, als bei einem Schiff an die Antriebswelle, sind an den Kreisseg- menten 5, 6, 7, 8, 9 und 10 Schwalbenschwänze 11 vorhanden, welche in Befestigungsnuten einer Welle (in FIG 1 nicht dargestellt) einzuschieben sind. Der Propeller 1 nach FIG 1 ist mehrteilig mit einer Vielzahl von Kreissegmenten ausgeführt. Es ist auch möglich den Propeller einteilig auszuführen, wo- bei dies in FIG 1 nicht dargestellt ist. Bei einer einteili ^¬ gen Ausführung verschmelzen die Segmente quasi zu einem einteiligen Bauteil, welches Schwalbenschwänze zur Befestigung auf einer Welle aufweist. In den nachfolgenden Figuren werden bei gleichartigen Teile gleich Bezugszeichen verwendet.

Die Darstellung nach FIG 2 zeigt einen zweiten segmentierten Propeller mit Kreissegmenten 5 bis 10, wobei im Vergleich zu FIG 1 jedes Kreissegment zwei Propellerflügel 3 aufweist. Die Anzahl der Propellerflügel hängt z.B. von den Optimierungs- kriterien für den Propeller ab.

Die Darstellung nach FIG 3 zeigt eine erste Nabe-Welle- Verbindung, wobei hier wie auch in den Figuren 4 bis 8 auf die Darstellung der Schaufeln verzichtet wurde, um die Kom- plexität der Darstellung nicht unnötig zu erhöhen. Die Dar ^¬ stellung nach FIG 3 zeigt die Kreissegmente 5 bis 10, sowie eine mit diesen verbundene Welle 14. Die Verbindung erfolgt über Schwalbenschwänze 11. Nach FIG 3 ist ein Schnitt IV ge ^¬ zeigt, welcher in FIG 4 dargestellt ist.

Die Darstellung nach FIG 4 zeigt eine Schnittdarstellung der Nabe-Welle-Verbindung nach FIG 3. Die Kreissegmente 6 und 9, wie auch die restlichen nicht dargestellten Kreissegmenten 5, 7, 8 und 10 sind konzentrisch um die Achse 13 angeordnet.

Die Darstellung nach FIG 5 zeigt eine weitere Ansicht der Na- be-Welle-Verbindung nach FIG 3, wobei durch eine Abbruchkante an der Welle 14 exemplarisch angedeutet ist, dass die Welle 14 weiterführt, z.B. zu einem Getriebe, einem Diesel oder ei ^¬ nem elektrischen Motor, wobei diese Elemente in der FIG 5 nicht dargestellt sind.

Die Darstellung nach FIG 6 zeigt zur besseren Anschaulichkeit eine perspektivische Ansicht der Nabe-Welle-Verbindung nach FIG 3. Hier, wie auch in weiteren Darstellungen ist zu beachten, dass die Schaufeln des Propellers nicht dargestellt sind.

Die Darstellung nach FIG 7 zeigt eine zweite Nabe-Welle- Verbindung mit Kreissegmenten 5 bis 10, wobei die Kreisseg ^¬ mente nicht nur zur Welle 14 hin mit Schwalbenschwanzverbin- düngen verbunden sind, sondern auch untereinander Verbindungen mit Schwalbenschwänzen 11 aufweisen. Sind die Kreissegmente untereinander nicht verbunden, so können diese einzeln auf die Befestigungsnuten der Welle 14 gesteckt werden. Sind die Kreissegmente 5 bis 10 untereinander mit Schwalbenschwän- zen 11 verbunden, so kann eine Nabe ausgebildet werden, wobei diese dann auf die Welle 14 gesteckt werden kann. Die Kreis ^¬ segmente weisen jeweils zwei benachbarte Kreissegmente auf. Um die Kreissegmente 5 bis 10 miteinander zu verbinden weist ein Kreissegment zum ersten benachbarten Kreissegment einen Schwalbenschwanz 11 auf und zum zweiten benachbarten Kreissegment eine Befestigungsnut. Die Darstellung nach FIG 8 zeigt eine perspektivische Ansicht der Nabe-Welle-Verbindung nach FIG 7 zum besseren Verständnis der Struktur und des Aufbaus. Die Darstellung nach FIG 9 zeigt einen ersten Propellerflügel 2 mit seiner Schaufel 4 und dem Kreissegment 5. Kreissegment 5 und Schaufel 4 sind einteilig ausgeführt und beispielsweise aus einer Messinglegierung. Aneinandergereihte Kreissegmente bilden eine Nabe aus.

Die Darstellung nach FIG 10 zeigt zweiten Propellerflügel 2, welcher Schwalbenschwänze 11 an der Schaufel aufweist. Die Schaufel 4 kann so direkt auf eine Welle gesteckt werden, oh ^¬ ne dass eine Nabe durch Kreissegmente auszubilden ist. Die Propellerflügel mit oder ohne Kreissegment weisen zur verbes ^¬ serten Befestigung eine Vielzahl von Schwalbenschwänzen 11 auf. Diese Vielzahl von Schwalbenschwänzen 11 eines Propellerflügels 2 sind beispielsweise kreisförmig angeordnet, wo ^¬ bei dies insbesondere nur einen Kreisabschnitt betrifft.

Die Darstellung nach FIG 11 zeigt eine Welle 14 mit Befesti ^¬ gungsnuten 12, in welche Schwalbenschwänze von Propellerflü ^¬ geln einfügbar sind. Die Darstellung nach FIG 12 zeigt einen dritten segmentierten Propeller 1 mit drei Propellerflügeln 2, welche konzentrisch um eine zentrale Achse angeordnet sind. Die Propellerflügel 2 nach FIG 12 weisen eine Nierenform auf. Zwischen den Kreissegmenten 6, 8, und 10 befinden sich Segmente 15, 17 und 19, an welchen keine Schaufel zur Ausbildung eines Propellerflü ^¬ gels ist.

Die Darstellung nach FIG 13 zeigt einen vierten segmentierten Propeller 1 mit sechs Propellerflügeln 2, welche konzentrisch um eine zentrale Achse angeordnet sind. Auch die Propeller ^¬ flügel 2 nach FIG 13 weisen eine Nierenform auf. Jedes der Segmente 5, 6, 7, 8, 9 und 10 weist eine Schaufel auf. Die Darstellung nach FIG 14 zeigt einen fünften segmentierten Propeller 1 mit drei Propellerflügeln 2, welche konzentrisch um eine zentrale Achse angeordnet sind. Zwischen den Kreis ^¬ segmenten 6, 8, und 10 befinden sich Segmente 15, 16, 17, 18, 19 und 20, an welchen keine Schaufel zur Ausbildung eines Propellerflügels ist. Die Zwischensegmente 15, 16, 17, 18, 19 und 20 ohne eine Schaufel sind kleiner als die Segmente mit Schaufel. Die Zwischensegmente 15, 16, 17, 18, 19 und 20 de ^¬ cken also jeweils einen kleineren Kreisabschnitt ab, als die Segmente 6, 8 und 10 der Propellerflügel 2.

Die Darstellung nach FIG 15 zeigt einen sechsten segmentierten Propeller 1 mit drei Propellerflügeln 3, welche konzentrisch um eine zentrale Achse angeordnet sind. Die Propeller ^¬ flügel 3 nach FIG 15 mit den Segmenten 5, 6 bzw. 7 weisen pro Segment jeweils zwei Schaufeln 21 und 22 auf. Ein Propellerflügel 3 weist also nach FIG 15 genau ein Segment 6 auf und zwei Schaufeln 21 und 22.