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In axialer Richtung unterteilte Schraubenpropellerummantelung
Die grundsätzliche Form und Wirkungsweise der üblichen Ummantelungen von Schrauben-
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zeichnet durch einen die Schraube rings umgebenden Mantel mit tragflächenförmigen Querschnitten, der sich in der Fahrtrichtung erweitert und in dessen engstem Querschnitt sich die Schraube befindet, zu deren Schub sich der Mantelschub addiert, der als Resultierende aller Auftriebe der Mantelprofile eine freie Kraft ergibt. Die Darstellung des Vortriebes von Schraubenummantelungen ist als negativer
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als eine in der Schubrichtung des Propellers gelegene Sogkomponente des sich vor dem Propeller einschnürenden Strahles.
Es wurde auch vorgeschlagen, Schraubenummantelungen als Ruder zu verwenden (USA Patentschrift Nr. 899359), wobei ein Mantel, der den Propeller umschliesst, wie ein Ruder um eine Achse drehbar gelagert ist und den Propellerstrahl mitdreht.
Man hat zur Erreichung von Ruderwirkungen (DRP. 664034) neben einer ungeteilten und feststehenden Halbdüse zwei den Schraubenstrom begrenzende, je einen Viertelkreis umspannende Teilmäntel verwendet, die den Propeller umgeben und um miteinander gekuppelte Schäfte oder Achsen drehbar sind.
Bei diesen und bei nachfolgenden Vorschlägen dieser Art handelt es sich um Ummantelungen, deren Eintritts-und Austrittsquerschnitte konstant oder praktisch in gleicher Grösse beibehalten und die nur für Ruderwirkungen nutzbar sind. Ummantelungen mit praktisch konstant bleibendem Ein-und Austrittsquerschnitt haben aber den Nachteil, dass sie nur bei einem bestimmten Betriebszustand die beste Wirkung haben, hingegen bei Änderungen desselben nur mangelhaft, wenn nicht unzureichend wirken, wie insbesondere bei der Fahrt zurück oder beim Stoppen.
Um diese Mängel zu beheben, schlägt die Erfindung vor, die bekannte axial unterteilte Schraubenummantelung, deren Teile von trag- ftügelförmigem Querschnitt und um eine lotrechte Achse schwenkbar sind, derart zu ge- stalten, dass die Mantelteile als sichelartige und den Propeller praktisch gänzlich umschliessende Düsenhälften ausgebildet sind und dass jeder Mantelteil unabhängig vom anderen, aber auch gemeinsam mit diesem um seine Achse sowohl in gleichem als auch in entgegengeset7tem Sinne verstellbar ist, um nicht nur das Verhältnis des Ein- und Austrittsquerschnittes, sondern auch die Richtung der Verbindungslinie der Mittelpunkte dieser Querschnitte veränderlich zu gestalten.
Die Zeichnung zeigt schematisch in den Fig. I bis 3 in Ansicht, Seitenriss und Grundriss (bei geschnitten gedachtem Mantelkörper) eine Aus- führungsform des Erfindungsgegenstandes ; die Fig. 4 und 5 veranschaulichen ein geändertes Verhältnis der Ein-und Austrittsöffnungen und
Fig. 6 stellt eine Betriebslage des Mantels bei
Fahrt zurück und in Ruderlage dar.
Der Mantel ist in zwei Teile 1, 2 zerlegt, die wie sichelförmige Ruder mit tragnächenförmigen
Querschnitten symmetrisch zu beiden Seiten des
Propellers angeordnet, diesen mantelförmig um- greifen und um Achsen 9, 9'drehbar sind, welche senkrecht zur Fahrtrichtung stehen.
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bei grosser Belastung durchaus zweckmässige Form des Mantels um den Propellerstrahl erweist sich beim Stoppen oder bei Fahrt zurück in Richtung 7, unzweckmässig, weil an der scharfen Kante 8 die beim Ausfluss aus angenähert parallelwandigen Düsen bekannten Ablösungen der Strahleinschnürung insbesondere dann in noch erhöhtem Masse auftreten, wenn die Düsenwände rechts der Ebene 5 sich unzulässig stark erweitern und ihrerseits auch noch zusätzliche Ablösungen bewirken, so dass nur eine bedeutend kleinere Wassermenge durch den von Wirbeln noch freigelassenen Rohrquerschnitt hindurchströmen kann, was eine entsprechende Verkleinerung des Schubes in Richtung 7 zur Folge hat.
Von einem negativen Schub des Düsensoges kann kaum mehr die Rede sein, im Gegenteil, es bewirkt die Ablösung rechts von der Propellerkreisfläche 5 eine Sogkraft in Richtung 6, also entgegengesetzt zur erwünschten Anhaltekraft des Propellers in Richtung 7 bei Fahrt zurück. Gleichzeitig schlagen die äusseren Flügelteile des Propellers durch einen Wirbelring der abgelösten Strömung und vergrössern infolge der falschen Beaufschlagung der Flügelprofile das aufzuwendende Drehmoment des Propellers, was einer weiteren Verschlechterung des erwarteten Effektes gleichkommt.
Wird mit einer derartigen festen Mantelform sinngemäss nach Fig. 6 noch Ruder gelegt um einen Winkel 20, dann kann der Fall eintreten, dass die von dem Mantel hervorgebrachte Querkraft gleich, ja sogar kleiner wird als die von dem Propeller in entgegengesetzter Richtung erzeugte Querkraft. Jeder Schraubenpropeller bringt ja in schiefer Anströmung stets auch eine Querkraft hervor, ebenso wie ein Schraubenpropeller mit im Takte schwingenden Flügeln. Diese Erscheinung kann in manchen Fällen einen gefährlichen Zustand nach sich ziehen, weil das Schiff nicht nur gleichsam steuerlos wird, sondern sogar in gerade entgegengesetztem Sinne einer labilen Ruderkraft folgt.
In Fig. 5 sind die beiden Profile 1 und 2 um die Achsen 9 und 9'der Fig. 2 so gedreht worden, dass die Flächen der inneren Mantelwand in der Strömungsrichtung 10 bei Rückfahrt sich verengen. Dadurch verschwinden die Ablösungen an der Kante 8 wegen der grossgewordenen Eintrittsöffnung 13 und der Propellerstrahl erfüllt seine Führung vollständig, ohne die Propellerspitzen mit einem Wirbelring falsch zu beaufschlagen. Auf die Innenwände der links vom Propellerkreis 5 gelegenen Mantelteile äussert sich gegenüber der Fig. 3 ein negativer Sog 17, dessen axiale Komponenten 19 in der Richtung 7 sich zu dem negativen Propellerschub genau so addieren wie gemäss Fig. 3 die axialen Kom- ponenten in Richtung 6 des Mantelschubes 18 als negativer Sog zum positiven Propellerschub 6 bei normaler Fahrt voraus.
Bei einem Doppelschrauber ist bei ent- sprechender Schiefstellung der Ummantelungen jedes Propellers auch ein Traversieren des Schiffes parallel zu sich selbst mit erhöhter Querkraft möglich, was mit einem festen Mantel trotz seiner Drehbarkeit aus den vorher genannten Gründen der labilen Ruderlagen nur sehr mangelhaft erreicht werden kann.
In Fig. 4 ist gegenüber Fig. 3 das Verhältnis des Mantelquerschnittes 13 zu dem Propellerkreisquerschnitt J infolge einer Drehung der Kanten 8 der Profile nach aussen grösser geworden. Daher muss sich die Differenz der Strömungsgeschwindigkeiten auch bei gleichbleibender Fahrgeschwindigkeit des Schiffes nach bekannten Regeln der Pumpensaugrohre verändern und damit auch die Strömungsgeschwindigkeit durch die ja angenähert gleichgebliebene Propellerkreisfläche 5. Gleichzeitig ist die Neigung und Anstellung der Profile 1 und 2 für die Fahrtrichtung 6 kleiner geworden, was für eine Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit und kleinerem Propellerbelastungsgrad erforderlich ist.
Eine Verdrehung der erfindungsgemässen Mantelteile 1 und 2 nach Fig. 2 im entgegengesetzten Sinne ermöglicht daher ein Anpassen an verschiedene Fahrgeschwindigkeiten und Propellerbelastungen.
Für mässige Ruderkräfte in jeder Fahrtrichtung oder im Falle der Beschädigung eines der beiden Ruderteile genügt es, gegebenenfalls nur mit einem der Ruderteile 1 oder 2 zu steuern.
Die Profile nach radialen Schnitten, beispielsweise nach Linie 3-4 der Fig. 2, richten sich in Form und Grundstellung nach den überwiegenden Betriebsverhältnissen. Für den Schlepperbetrieb wird vorzugsweise eine breite Form des dicken Profilendes bei mehr gewölbter Mittellinie zweckmässig sein, bei Betrieben mit variabler Antriebsleistung und Fahrgeschwindigkeit, wie bei UBooten, eine schlankere, mehr gestreckte Profilform und bei frei fahrenden schnellen Schiffen eine weitgehende gerade, symmetrisch dünne Profilform, nötigenfalls mit scharfer Eintrittskante zur Milderung von Kavitationen an den Mantelwanden.
Die Drehmomente um die Achsen 8 und 9 infolge der Sogkräfte 17 und 18 (Fig. 3 und 5) auf die Wände der Mantelteile 1 und 2 sind von geeigneten Triebwerken zu beherrschen.