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Versuchseinrichtung für Propeller und für Flugmotoren.
Die bekannte Versuchseinrichtung, bei welcher ein Propellermodell in einem geordneten, durch besondere Gebläse oder Pumpen erzeugtem Strome untersucht wird, ermöglicht wohl den Vergleich verschiedener Propellerformen, doch lassen sich die Ergebnisse im allgemeinen nicht zahlenmässig vom Kleinen ins Grosse übertragen. Ausserdem besteht vielfach, wie beispielsweise bei den Propellern der Luftfahrzeuge, das Bedürfnis, zur Aufdeckung und Vermeidung von Verschiedenheiten bei der Herstellung, jeden einzelnen Propeller zu erproben. Der blosse Standlauf, ohne besondere Vorkehrungen zur Erzeugung eines Zustromes, gibt keinen Aufschluss über die Eigenschaften des Propellers in Fahrt.
Derartige Standversuche entsprechen auch hinsichtlich des Motors nicht der Wirklichkeit, wenn dessen Kühlung unmittelbar oder unter Vermittlung eines Kühlers durch den Fahrtwind bewirkt werden soll.
Nach einem bekannten Verfahren wird daher ein hinreichend starker Zustrom durch Vorschaltung eines zweiten, unabhängig angetriebenen Propellers von womöglich etwas grösseren Durchmesser erzeugt. Dieser durchwirbelte und gedrehte Strom von ungleicher, schwer messbarer
Geschwindigkeit ermöglicht nur beiläufige Rückschlüsse auf die Vorgänge während der Fahrt.
Die Erzeugung eines geordneten und regelbaren Stromes nach dem Vorbilde und mit den Mitteln der Modellprüfstände, die daher vorgeschlagen worden ist, würde wegen der Grösse der nötigen Stromqucrschnitte und Geschwindigkeiten aussergewöhnlich hohe Anlage-und Betriebskosten erfordern.
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Untersuchung von naturgrossen Propellern und deren Antriebsmotoren in einem geordneten, regelbaren Strome von hinreichender Grösse und Geschwindigkeit, jedoch ohne Verwendung einer weiteren Triebkraft oder Fördermaschine.
Der Propeller ist, wie dies bei Modellversuchsanlagen gebräuchlich, zwischen einer Düse und einem Verteilerrohr angeordnet. Die Erfindung besteht darin, dass für Düse und Verteiler be- stimmte Grössen-und Lagerverhältnisse eingehalten werden, und zwar besteht die Versuchs- einrichtung aus einer an der Saugseite des Propellers in dessen Nähe angeordneten Düse, deren 1IÜndungsweite annähernd mit dem Propellerdurchmesser übereinstimmt, einem Verteiler (Effusor), dessen Eintrittsöffnung von ähnlicher Weite an der Druckseite des Propellers in dessen
Nähe sich befindet, und aus einem Verbindungskanal von grösserer Weite.
Dieser Kanal führt entweder vom Verteilerende zur Du"e zurück oder er liegt, den Propeller umschliessend, zwischen Düsenmündung und Eintritt des \ tellers.
Der Verteiler, dessen Querschnittsfäche in bekannter Weise längs der Stromrichtung allmählich wächst, nimmt den ganzen Propellerstrahl auf, verzögert ihn und setzt dabei einen grossen Teil der Strömungsenergie in Druck um. Der dadurch hervorgerufene Druckunterschied gegen den Propellerraum erzeugt und erhält in der Düse einen geordneten Zustrom zum Propeller. Die an die Strömung abgegebene Nutzleistung des Propellers hat dauernd nur die Reibungsund Stossverluste im Stromkreise zu decken, welche bei sachgemässer Ausführung nicht über etwa 25 v. H. der Energie am Eintritt des Effusors zu betragen brauchen.
Der verbleibende Rest findet sich m der Düsenmündung als Strömungsenergie des dem Propeller entgegenfliessenden Zustromes wieder, die mithin das Dreifache der Energieverluste, also das Dreifache der nützlichen Propellerleistung erreichen kann. Dies bewirkt, dass der Zustrom bis zu Stärken ansteigt, die vollständig den Marschgeschwindigkeiten der wirklichen Propeller entsprechen. Marsch-und Zustromgeschwindigkeit sind mechanisch gleichwertig ; wird letztere und der Propellerschub gemessen, so kennt man die Nutzleistung des Propellers.
Im übrigen kann die Zustromgeschwindigkeit leicht verändert oder geregelt werden, ent. weder durch Drosselung im Verteiler oder durch Verkürzung seiner wirksamen Länge, beispielsweise durch Abdeckung von seitlichen Öffnungen, Da diese Versuchseinrichtung sehr einfach und wegen des Entfalles einer besonderen Maschinenanlage nicht kostspielig ist, kann es zweckmässig sein, mehrere Rohrsätze mit abgestuften Durchmessern, je für eine oder für einige wenig ver- sehiedene der wichtigen Propellergrössen aufzustellen. Es lässt sich aber auch die Anpassung eines Rohrsatzes an verschiedene Propellergrössen erreichen, beispielsweise durch auswechselbare Ansatzstücke des Verteilerrohres, ringförmige Unterteilung der Düse oder durch Rohre von stetig oder stufenweise verstellbarer Weite.
Die Versuchseinrichtung ermöglicht in einfachster Weise die Bestimmung des Kraftbedarfes und der Nutzleistung von Propellern bei verschiedenen Fahrgeschwindigkeiten. Sie gestattet die Untersuchung der Antriebsmotoren samt ihren Kühlvorrichtungen, wobei ausser der Leistung noch die schädlichen Fortbewegungswiderstände ermittelt werden können.
In der Zeichnung sind in drei Figuren zwei Ausführungsformen der Erfindung, geeignet zur Untersuchung von Luftschrauben und deren Antriebsmotoren dargestellt.
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bunden. Der Propellerraum steht unter atmosphärischem Drucke, im Verteiler wird durch den Pmpellerstrahl ein vom Eintritt zum Austritt allmählieh ansteigender Überdruck erzeugt, der sich fast unvermindert bis vor die Düse fortpflanzt und in derselben unter Erzeugung der Zu- strömungsgeschwindigkeit verschwindet. Der Durchmesser der kreisrunden oder polygonalen Düss tuündung soll im allgemeinen jenen des Propellerkreiaes etwas übertreffen, etwa soviel, als die Strahlenkontraktion bis zum Propeller beträgt. Grössere Düsen geben kleinere Zustromgeschwindigkeiten.
Die ebenfalls runde oder polygonale Eintrittsöffnung des Verteilerrohres besitzt ähnliche Grössen, um den ganzen, im Propeller beschleunigten Strahl möglichst ohne
Stossverlust aufnehmen zu können. Wie bekannt, ist der zulässige Erweiterungsgrad des Verteilerrohres ein beschränkter, so dass eine grosse Länge erforderlich ist, um kleine Endgeschwindigkeit und hohen Überdruck zu erreichen. Diese sind aber erwünscht, um die Umlenkungs- und
Rückführungsverluste klein zu halten, was durch weite Querschnitte der Rückleitung begünstigt wird. Eine kürzere Anordnung erhält man, wenn die Rückführung auch als Verteiler dient ; dabei wachsen aber die Umlenkungsverluste bedeutend an, zu deren Verringerung Wendevorrichtungen
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symmetrisch angeordnete Kanäle dienen können.
Prinzipiell würde es dann genügen, die gesamte Erweiterung bzw. Verlangsamung zwischen Verteileremtritt und Düse nur so gross zu wählen, als es dem unvermeidlichen Geschwindigkeits- verluste bzw. der Beschleunigung durch den Propeller entspricht. Dabei wurden aber diese Verluste infolge der hohen, im ganzen Stromkreis herrschenden Geschwindigkeit verhältnismässig gross werden.
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Am Austrittsende da \ (erteilerrohres sind Drosselklappen k zur Regelung der Geschwindigkeit ersichtlich.
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eine den Propeller umschlieliende Kammer i ausgebildet. Die RückstrÖmung vom Verteilerende erfolgt hier hei durch die H Uf, in welcher der Versuchsstand untergebracht ist. Steht diese mit der Aussenluft in Verbindung, also unter atmosphärischem Druck, so herrscht in der Propeller-
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Fig. 1. Der Antrieb kann, M10 gezeichnet, von aussen durch die Düse eifolgen. Das Verteilerrohr d ist mit Schlitzen g verseilen, die zum Zwecke der Geschwindigkeltsregelung dujrlh Schieber, Rolladen h oder ähnliche Vorrichtungen ganz oder teilweise freigegeben werden.
Eine Abart dieser Anordnung zeigt Fig. 3. Hier findet keine eigentliche Rückführung der Luft statt, die sich durch Ausaugung aus dem Freien ersetzt. Dies ist nötig, wenn, wie z. B. bei Umlauf motoren, die getrennte Abfuhr der Auspuffgase nicht möglich is. Hier ist die Propellerkammer i zum Versuchsraum ausgestaltet und muss wegen des in ihr herrschenden Unterdruckes luftdicht abgeschlossen sein.