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Schraubenpropeller.
Bei der Konstruktion von Schraubenpropellern ist man bestrebt, nicht nur vor allem die beste hydraulische Wirkung zu erzielen, sondern gleichzeitig auch solche günstige Flügelprofile zu wählen, dass eine leichte Fabrikation ermöglicht wird, um die Konkurrenzfähigkeit in jeder Hinsicht behaupten zu können. Dies gilt nicht nur hinsichtlich der Möglichkeit einer billigen Formarbeit durch Schablonieren und eines dichten, formgetreuen Giessens bei Rücksichtnahme auf die hiebei auftretenden Wärmespannungen, sondern auch hinsichtlich einer vorteilhaften Bearbeitungsmöglichkeit für die Flügelflächen, sowohl von Hand aus als auch maschinell durch Hobeln, Fräsen, Drehen, Schleifen, Polieren usw.
Die leichteste Bearbeitung von Hand aus wird in allen solchen Fällen erreicht, bei welchen sowohl die Druckseite als auch die Saugseite aller in der Praxis vorkommenden Flügelprofile, also auch jener der hohlen Sichelprofile, vom Beschauer aus betrachtet, konvexe oder gerade Feilriehtungen aufweisen, sei es nun in der Quer-oder Längsrichtung des Flügels.
Gegenstand der Erfindung ist, die Flügelprofile des Schraubenpropellers besten Wirkungsgrades nach dem Patent Nr. 125485 derart auszubilden, dass die Flügeloberflächen gänzlich oder teilweise bis zur Randlinie, wo die Aufkimmung des Querprofiles ansetzt oder eine Abrundung der Kanten vorhanden ist, durch gerade oder konvexkreisbogenförmige Schnittlinien entstehen, um eine maschinelle Bearbeitung zu erleichtern. Diese Schnittlinienschar liegt in einem Ebenenbüschel, dessen Schnittachse parallel zur Propellerachse angeordnet ist. Ein Sonderfall ist, wenn das Ebenenbüschel durch die Propellerachse selbst gelegt wird ; hiebei ergibt sich eine Schar von kreisbogenförmigen Schnittlinien als Erzeugende der Flügelflächen.
Zwecks Ermöglichung eines leichten Fliessens beim Guss kann ausserdem die Übergangsrundung der Flügelerzeugenden an der Nabenwurzel entsprechend sanft ausgebildet werden, derart dass vor allem die Flügelerzeugende der Saugseite daselbst aus mehreren Näherungskreisbögen zusammengesetzt ist, deren Krümmungsradien fo > fl > f2... in Fig. 4 beispielsweise eingezeichnet sind.
B3i normalen Schraubenpropellerflügeln mit einer geraden, zur Propellerachse senkrecht stehenden Flügelerzeugenden sowie bei durchwegs konstanten Peripheriesteigungen sind innerhalb gewisser Grenzen die Schnitte der Druckflächen durch Ebenen senkrecht zur Flügelerzeugenden im allgemeinen gerade. Wenn jedoch die Flügelbreite ein gewisses Mass überschreitet, so sind hiebei diese Schnitt-
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senkrecht zur Erzeugenden durch denPunktm derselbenschneidet die Druckfläche des schmalen Flügels näherungsweise nach einer Geraden in der Querprojektion (Fig. 2) bzw. im Grundriss (Fig. 3) und eo"-m"-ao" im Längsschnitt (Fig. 1).
Bei verhältnismässig breiten Flügeln jedoch (vgl. strichlierte Flügelkontur in den Fig. 1 und 2) weicht diese Schnittlinie gegen die entfernt liegende Kante (eo) hin immer mehr von der Geraden ab.
Schneidet man in diesem normalen Ausführungsbeispiel (Fig. 1-3) die Flügelflächen durch Ebenen C bzw. D-D parallelzur Propellerachse, jedoch unter einem spitzen Winkel EI oder stumpfen Winkele zur Radialriehtung, so ergeben sich mehr oder weniger konkav oder konvex gekrümmte Schnitt- linien e1-m- bzw. bzw. wie aus den bezüglichen Projektionen in den Fig. 1 und 3 zu ersehen ist. Die Krümmungsform ist hiebei zum Teil auch von der Flügelkontur abhängig. In ähnlichem Sinne kann auch die Krümmung der bezüglichen Schnittlinien auf der Saugseite des Flügels, die im abgewickelten Zylinderschnitt von Haus aus konvex gekrümmt ist, ab-oder zunehmend sein.
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Bei normalen Siohelprofilen, also mit konkaver Druckseite, erscheinen im allgemeinen auch diese ebenen Schnittlinien konkav, doch können bei entsprechender Wahl einer auch radial veränderlichen Steigung und b ? i entsprechender Wahl der Flügelkontur diese Schnittlinien mehr oder weniger flach gekrümmt, gerade oder sogar konvex gekrümmt sich ergeben. Ein weiteres Mittel, um die Krümmung dieser Schnittlinien in dem einen oder andern Sinne zu verändern bzw. um als Grenzfall gerade Schnittlinien zu erhalten, ist in der entsprechenden Wahl der Flügelerzeugenden, d. i. der Schnittlinie der durch die Flügelspitze gelegten Axialebene mit der Druck-bzw. Saugseite des Flügels, gegeben.
Ein Ausführungsbeispiel einer solchen Flügelkonstruktion gemäss der Erfindung ist in den Fig 4 bis 6 in den drei Projektionen dargestellt. Dasselbe bezieht sich auf den allgemeinsten Fall eines Flügels nach Patent Nr. 125485 mit konkav gegen vorne gekrümmten Flügelerzeugenden und mit sowohl perpherial als radial veränderlichen Steigungen. Aus diesem allgemeinsten Beispiel können somit alle überhaupt möglichen, einfacheren Fälle mit konstanten oder veränderlichen Steigungen leicht abgeleitet werden. In den Figuren bedeutet d den Drehsinn des Propellers und t die Fahrtrichtung.
In Fig. 4 ist im wirksamsten, äusseren Drittel das Grundprofil des abgewickelten Zylinderschnittes als Sichelprofil in der richtigen Axiallage eingezeichnet ; das zugehörige Steigungs- dreieck ist strichliert eingetragen, so zwar, dass für den angenommenen Radius r auf der Propellerachse die Strecke s-t = h : 27t aufgetragen ist, wobeih die Kantensteigung bedeutet, und aoist der zugehörige Steigungswinkel ;
ist die ideelle Flügelerzeugende als Schnittlinie der durch die Flügelspitze gelegten Axisalebene mit der ideellen Schraubendruckfläche entsprechend der pheripherial konstant gedachten Kantensteigung, während die tatsächliche Flügelerzeugende bedeutet.
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gelegten Ebene C-C parallel zur Propellerachse A-A mit der Druckfläche des Flügels. Für die nun folgende Konstruktion legen wir die Bedingung zugrunde, dass diese Schnittlinie e,--m-a, im Raum, demnach auch in allen drei Projektionen gerade ist.
Der Ausgangspunkt m der Flügelerzeugenden ist in den drei Projektionen als gegeben angenommen. e, bzw. e'l und e,"gehört dem Zylinderschnitt mit dem Radius re an und al, und a"jenem mit dem Radius ra. Nimmt man das Steigungsdreieck des Punktes e, der Eintrittskante an, so ist das Steigungsdreieck des auf der Schnittgeraden liegenden zweiten Punktes a, auf der Austrittskante bei gegebener Flügelkontur schon eindeutig bestimmt, wenn e1----1n- gerade sein soll, wie in der Darstellung angenommen wurde.
Auf gleiche Weise können alle übrigen geraden, einem Ebenenbüschel durch die gemeinsame Schnittgerade x-x angehörenden, Schnittlinien durch die einzelnen Punkte p, q... der Flügelerzeugenden abgeleitet werden. Im allgemeinsten Fall ist diese Schar von geraden Schnittlinien verschieden gerichtet. Bei entsprechender Annahme des Steigungsverlaufes im radialen Sinne kann diese Schnittlinienschar auch parallelgerichtet sein. Bei besonderer Zuordnung aller Abhängigkeitsfaktoren (Steigungsverlauf im radialen und peripherialen Sinne, Form der Flügelkontur und Form der Flügelerzeugenden) zueinander, kann diese Schar gerader Schnittlinien auf der Druckseite des Flügels auch senkrecht zur Axialebene durch die Flügelerzeugende gewählt werden. Durch diese Sonderannahme in der geraden Schnittführung wird die maschinelle Bearbeitung noch weiter vereinfacht.
Diese Flügelflächenerzeugung durch eine Schar in einem Ebenenbüschel gelegenen Geraden ermöglicht nicht nur ein allgemeines Sehablonieren, sondern auch ein maschinelles Bearbeiten der Flügelflächen.
Das Sehablonieren der Gussform kann hiebei auf eine solche Weise geschehen, dass die gerade oder gekrümmte Flügelerzeugende (Streichbrett) einerseits entlang der gemeinsamen Schnittachse x-x des Ebenenbüschels geführt wird und anderseits über zwei Leitlinie lm und ln (Formschablonen) gleichzeitig gleitet, welch'letztere sich je in einer senkrecht zur Propellerachse Axa gelegenen Ebene M-M vor und N-N hinter dem Propellerflügel befinden.
Ähnlich wie die Druckseiten des Propellerflügels nach geraden Linien geschnitten werden können, ist dies auch bei der Saugseite möglich, wenn auch hiebei mit Rücksicht auf die oft vorhandenen Auf- kimmungen an den Kanten und besonders bei stark unsymmetrischen, abgewickelten ZylinderschnittProfilen, z. B. bei Tragflügelprofilen, Einschränkungen auf nur einen gewissen Teilbereich notwendig werden.
Allenfalls können auch bei verhältnismässig starker Verwindung der Schraubenfläche, wie dies besonders an der Saugseite vorkommen kann, statt eines einzelnen deren zwei oder mehrere Ebenenbüschel gelegt werden, die verschiedene, jedoch zur Propellerachse parallele Schnittachsen haben.
Diese benachbarten Ebenenbüschel besitzen je eine gemeinsame Schnittlinie auf der Schraubenfläche des Propellerflügels, so dass letztere hiedurch in mehrere Schnittlinienzonen unterteilt werden. In der Regel kommt man aber mit einer Schnittlinienschar aus, was insbesondere für die Druckseite gilt, da letztere von Haus aus mehr flach gekrümmt ist.
Eine weitere Anwendung des Erfindungsgedankens erstreckt sich auf hohl ausgebildete Propeller- flügel im allgemeinen oder auch aus Blechen zusammengesetzte Propellerflügel. Das Vorhandensein von geraden oder annähernd garaden Flügelerzeugenden der Saug-und Druckseite ermöglicht es nämlich, Verstrebungen oder Spanndrähte innerhalb solcher Hohlräume anzuordnen, um die Festigkeit der Flügel zu erhöhen und Deformationen derselben im stark belasteten Zustand sowie auch infolge de
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Fliehkraftwirkung bei hochtourigen Propellern vorzubeugen. Dies kommt vor allem bei Luftpropellern in Frage.
Auch Luftpropeller aus Holz oder aus andern Baustoffen können solche Spanndrähte zur Aufnahme von Zugwirkungen, wie auch von Druckstreben aus hochwertigem Metall oder Stahl, eingezogen erhalten, um die Festigkeit zu erhöhen. Durch diese Kompositausführung können die Vorteile verschiedener Baustoffe, z. B. Holz und Stahl, gleichzeitig ausgenützt werden.
Schliesslich sei noch darauf hingewiesen, dass oben beschriebene Ausführungsformen nicht allein auf Schraubenpropeller anwendbar sind, sondern auf alle vorkommende Arten von Propellerflügeln für Wasser-und Luftfahrzeuge.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schraubenpropeller mit gegen vorne konkav gekrümmten Flügelerzeugenden nach Patent Nr. 125485, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügeloberflächen der Druck-bzw. Saugseite durch Scharen kreisbogenförmiger oder gerader Schnittlinien erzeugt werden, die in je einem Ebenenbüsehel liegen, dessen Schnittachse parallel oder annähernd parallel zur Propellerachse gerichtet ist.