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Schaufelrad-Propeller, insbesondere für Wasserfahrzeuge.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Schaufelradpropeller, insbesondere für Wasserfahrzeuge, bei dem alle Schaufeln gleichzeitig ins Wasser tauchen, die Schaufelaehsen zur Propelleraehse ganz oder annähernd parallel angeordnet sind und die Schaufeln im Takt mit dem Propellerumlauf Schwing- bewegungen ausführen und bezweckt, die Schwingungen der Schaufeln so zu lenken, dass diese sich in dem Bereich jener ihrer Lagen, in denen keine Vortriebskräfte auftreten, der Relativströmung möglichst gut anschmiegen.
Wegen der geringen Relativgeschwindigkeiten spielen hiebei die Ver- hältnisse auf jener Hälfte des Sehaufelkreises, auf der sich die Schaufeln entgegen der Fahrtrichtung bewegen (Rüeklaufhälfte) eine untergeordnete Rolle, so dass es praktisch genügt, jene Hälfte des
Schaufelkreises zu berücksichtigen, auf der sich die Schaufeln in der Fahrtrichtung bewegen (Vor- laufhälfte).
Genaue Untersuchungen der Strömungsverhältnisse bei derartigen Propellern haben ergeben, dass die Stromfäden, abhängig von der Sehiffsform und den Nachstromverhältnissen, keineswegs parallel zur Fahrtrichtung verlaufen, sondern von dieser Richtung erheblich abweichen, wie dies in der Zeichnung an einem Beispiel eines möglichen Betriebszustandes in einem Schnitt, senkrecht zur
Schaufelradachse veranschaulicht ist. Die Achsen der Schaufeln des Rades bewegen sich in dem Kreis 1 im Sinne des Pfeiles 2. Mit dem Pfeil. 3 ist die Fahrtrichtung bezeichnet. Die Strömung ist durch einige
Stromfäden dargestellt, von denen der durch den Radmittelpunkt 0 gehende Stromfaden 4 annähernd parallel und entgegengesetzt der Fahrtrichtung 3 verläuft.
Im Bereiche der hinteren (rechten) Rad- hälfte zeigt das Stromfadenbündel aber eine Einschnürung, die dazu führt, dass die Berührung- punkte 5 und 6 der den Schaufelaehsenkreis 1 tangierenden Stromfäden 7, 8 nicht auf dem senkrecht zur Fahrtrichtung 3 stehenden Durchmesser 9 des Kreises 1 liegen, sondern von diesem Durchmesser um gewisse Winkel 10 bzw. 11 abweichen.
Bei den bisher bekanntgewordenen Propellern dieser Art befinden sich die Schaufeln, wenn sie an die Endpunkte des auf der Fahrtrichtung senkrecht stehenden Durchmessers 9 gelangen, in Tangential- stellung zu dem Kreis 1 und, betrachtet man nun die jetzt ermittelten Strömungsverhältnisse, so sieht man, dass die Schaufeln in diesem Falle sich in dem hier in Betracht gezogenen Bereich der Richtung der Stromfäden nicht anpassen. Gemäss der Erfindung wird deshalb von der bisher angewendeten
Schaufellenkung abgegangen und die Tangentiallage der Schaufeln auf dem Schaufelkreis 1 an die
Punkte 5 bzw. 6 verlegt, in denen die äusseren Stromfäden 7, 8 den Schaufelkreis 1 tangieren.
Da, wie bereits erwähnt, diese Verhältnisse auf der Vorlaufhälfte (in der Zeichnung die untere
Hälfte) des Schaufelkreises besondere Beachtung verdienen, während sie auf der Rücklanfhälfte (obere
Radhälfte) wegen der dort herrschenden geringeren Relativgeschwindigkeit vernachlässigt werden können, so sollen die der Erfindung entsprechenden Regeln für die Schaufellage mit Rücksicht auf das Strömungsbild nur für die Vorlaufhälfte des Schaufelkreises angegeben werden.
Die auf den einzelnen Schaufelstellungen senkrecht stehenden Strahlen (Schaufelnormalen) sollen für die vordere (linke) und hintere (rechte) Radhälfte den auf der Fahrtrichtung. ? senkrecht stehenden Durchmesser 9 in einem Bereich schneiden, der durch den Kreis 12 angedeutet ist.
Versuche haben nun ergeben, dass der Zentriwinkel 10, innerhalb dessen der Punkt 5 liegen kann, in dem der äussere Stromfaden 7 den Sehaufelkreis 1 berührt, je nach der Lage der den Schaufel- kreis tangierenden Stromfäden, bis zu +250 beiderseits des auf der Fahrtrichtung. 3 senkrecht stehenden
Durchmessers 9 betragen kann. Mit Rücksicht auf den Wirkungsgrad und die Kavitationsgefahr dalf
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alsdann innerhalb der Grenzen dieses Zentriwinkel der Abweichungswinkel13 der Schaufelnormalen 14 von dem nach dem Punkt 5 gezogenen Radius 15 nicht mehr als 15 nach beiden Seiten betragen.
Diese Festsetzung ist nicht von der Kinematik des Rades allein abhängig, sondern vielmehr von allen die Strömung bestimmenden Faktoren des Sc11aufelbetriebes und der Schiffsform, die selbst die Ausbildung des Bugs umfasst und durch welche das Strömungsbild bestimmt wird.
Es empfiehlt sich, das hier angeführte Bewegungsgesetz für die Schaufeln bei allen Betriebszuständen des Schaufelrades anzuwenden, also bei allen Einstellungen des Schnittpunktes oder Schnittpunktbereiches 12 der Schaufelnormalen auf dem auf der Fahrtrichtung senkrecht stehenden Durchmesser 9 gegenüber dem Radmittelpunkt 0, einschliesslich der Einstellung auf Rückwärtsfahrt bei der die Schnittpunkte der Schaufelnormalen auf die gegenüberliegende Seite der Radachse gebracht werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schaufelradpropeller, insbesondere für Wasserfahrzeuge, bei denen die Sehaufelaehsen zur Propelleraehse ganz oder annähernd parallel angeordnet sind und die Schaufeln im Takt mit dem Propellerumlauf Schwingungen ausführen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufelnormale (14) einer Treibsehaufel, deren Schwenkachse (5) sich auf dem Schaufelkreis (1) beim Durchlaufen des Zentriwinkels (10) befindet, der angenähert +250 in bezug auf den auf der Fahrtrichtung (3) senkrecht
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abweichen kann, der kleiner als #15 in bezug auf den Radius (15) ist.