Vortriebseinrichtung. Es sind bereits Vortriebseinrichtungen vorgeschlagen worden, bei welchen verhält nismässig breite Schaufeln auf einem Naben teil von verhältnismässig grossem Durchmesser angeordnet sind. Vortriebseinrichtungen in Form von Schaufelrädern dieser Art besitzen gegenüber den üblichen Schraubenpropellern den Vorteil, dass die Zugkraft im wesent lichen konstant bleibt oder mit zunehmen der Axialgeschwindigkeit der Einrichtung zunimmt.
Die bekannten Vortriebseinrichtungen haben aber den Nachteil, dass der Nachstrom der Vortriebseinrichtung nach hinten erheb lich divergiert, so dass zum Beispiel bei Luft fahrzeugen Höhen- und Seitensteuer sich in einem teilweisen Vakuum befinden, wodurch die Steuerung des Luftfahrzeuges ausser ordentlich erschwert wird, insbesondere beim Starten und Landen. Dann besteht auch der weitere Nachteil, dass zufolge der verhält nismässig breiten Schaufeln Vortriebseinrich tungen dieser Art ein wesentlich grösseres Re- aktionsdrehmoment besitzen als die üblichen Propeller.
Gemäss vorliegender Erfindung sind min destens zwei derartige Schaufelräder koaxial hintereinander angeordnet, wobei die Schnitt flächen der Schaufeln mit zur Drehase der Schaufelräder koaxialen Zylindern und die Schnittflächen der Schaufeln mit Normal ebenen zur Drehaxe die Form von vorn bezw. aussen abgerundeten Profilen mit konvexer Sogseite und konkaver Druckseite aufweisen und die Sehnen der erstgenannten Schaufel profile in bezug auf die Drehaxe um einen von derselben weg nach aussen von 40 auf 5 abnehmenden
Winkel geneigt sind, und zwar für die beiden Schaufelräder in ent gegengesetztem Sinne, so dass diese Räder in entgegengesetzter Richtung drehen, zum Zwecke, das Reaktionsdrehmoment- praktisch bedeutungslos zu machen und einen geschlos senen ungestörten Nachstrom zu erzeugen, welcher von den Schaufeln im wesentlichen geradlinig nach hinten verläuft.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungs gegenstandes ist nachstehend an Hand der beiliegenden Zeichnung beschrieben, in wel cher zeigt: Fig. 1 eine Stirnansicht der Vortriebsein richtung, wobei das vordere Schaufelrad links und das hintere Schaufelrad im Schnitt nach der Linie I-I der Fig. 2 rechts in der Figur dargestellt ist.
Fig. 2 ist eine Seitenansicht.
Fig. 3 ist ein Querschnitt nach der Linie III-III der Fig. 2, und Fig. 4 und 5 sind schematische Drauf sichten, welche die verbesserte Wirkungs weise der Vortriebseinrichtung mit zwei Schaufelrädern gegenüber einer solchen mit nur einem Schaufelrad zeigen.
Auf den stromlinienförmigen Fortsatz 1 folgen zwei Nabenteile 2 und 3 von verhält nismässig grossem Durchmesser, wobei jeder Teil mit einem Satz verhältnismässig breiter, segelartiger Schaufeln 4 versehen ist. Die Schnittflächen der Schaufeln mit Ebenen, zu welchen die Rotationsaxe senkrecht steht, haben die zum Beispiel rechts in Fig. 1 er sichtliche Form von vorn abgerundeten Pro filen mit konvexer Sogseite und konkaver Druckseite, ähnlich wie bei Flugzeugtrag flügeln. Wie aus Fig. 2 und 3 ersichtlich, haben die Schaufeln im Schnitt mit koaxialen Zylindern zur Rotationsaxe das gleiche Pro fil.
Ausserdem zeigen die Fig. 2 und 3, dass die Sehnen der letztgenannten Schaufel profile in bezug auf die Rotationsaxe um einen Winkel ,ss geneigt sind, der von der Schaufelwurzel bis zur Schaufelspitze von 40 auf 5 abnimmt. Besonders aus Fig. 2 geht hervor, dass die Länge dieser Sehnen von der Wurzel zur Spitze der Schaufel zu nimmt.
Die Neigung der Schaufeln an den bei den Nabenteilen verläuft in entgegengesetz tem Sinne, so dass die Schaufelräder in ent gegengesetzter Richtung drehen; die Dreh richtungen sind durch die Pfeile x und y in Fig. 1 und 2 angedeutet. Durch den Um lauf der Schaufelräder in entgegengesetzter Richtung wird das Reaktionsdrehmoment der Vortriebseinrichtung reduziert. Wenn das hintere Schaufelrad mit einer Geschwindig keit gedreht wird, die um soviel niedriger ist gegenüber der Rotationsgeschwindigkeit des vordern Schaufelrades, als die durch die Schaufeln am vordern Nabenteil den Teil chen des umgebenden Mediums erteilte Ge schwindigkeit beträgt, sind die Reaktions drehmomente der beiden Räder praktisch ein ander entgegengesetzt gleich.
In der darge stellten Ausführungsform wird dieser Zu stand erreicht, wenn das hintere Schaufelrad mit einer Geschwindigkeit von zirka 66T, der Drehgeschwindigkeit des vordern Schau felrades gedreht wird.
Ein weiterer Nachteil, welcher durch die Drehung des hintern Schaufelrades in ent gegengesetzter Richtung zur Drehrichtung des vordern Schaufelrades vermieden wird, ist der nach hinten divergierende Schaufel wind. Es wurde gefunden, dass ein derartig divergierender Luftstrom, wie er gemäss Fig. 4 an einer Vortriebseinrichtung mit nur einem Schaufelrad auftritt und der für den Fall eines Luftfahrzeuges zum Beispiel zur Folge hat, dass der Luftdruck auf Seiten lind Höhensteuer der -Maschine fehlt, ent gegen dem normalerweise zu Erwartenden von dem hintern gegenläufig drehenden Schaufelrad derart korrigiert wird, dass er gemäss Fig. 5 geschlossen und ungestört im wesentlichen geradlinig nach hinten verläuft.
Gemäss Fig. 1 sind die Schaufeln in bezug auf eine Tangentialebene zum Nabenteil in der Drehrichtung um den Winkel a geneigt, der weniger als 90 beträgt. Ausserdem ist die Krümmung der Schaufeln an der Vorder kante und der Aussenkante vergrössert, vor zugsweise, indem an diesen Kanten überhän gende Verdickungen oder Wülste 5 vor gesehen sind. Die vorstehend erwähnte Aus bildung ergibt eine Löffelform für die Schaufeln und das Zusammenwirken der artiger Schaufeln auf den beiden Naben teilen tendiert, die zentrifugale Streuung des Mediums von den Schaufeln zu verhüten und den Nachstrom gegen die Nabe der Vortriebs- einrichtung zu drängen.
Ein wirksames Zu- sammenarbeiten der Schaufeln wird dagegen nur erreicht, wenn der Abstand zwischen den Hinterkanten der Schaufeln auf dem vor- dern Nabenteil und den Eintrittskanten der Schaufeln auf dem hintern Nabenteil 20 des Durchmessers der Schaufelräder nicht überschreitet.
Mit Bezug auf Fig. 2 ergibt sich ausser dem, dass die Nabenteile 2 und 3 eine ver schiedene Anzahl von Schaufeln besitzen. Dies ergibt in Verbindung mit der Tatsache, dass die Nabenteile mit verschiedener Dreh geschwindigkeit angetrieben werden, dass syn chrone Schwingungen und Geräusche auf ein Minimum reduziert werden. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel besitzt der hintere Nabenteil mehr Schaufeln als der vordere Nabenteil, indem die Anzahl auf dem hintern Nabenteil sieben und auf dem vor- dern Nabenteil sechs beträgt.
Die Schaufeln seien als segelartig bezeich net und die Analogie mit einem Gaffelsegel wird sofort klar, wenn die Vorderkante jeder Schaufel als den Mast darstellend angenom men wird, die Aussenkante der Schaufel als Baum und die Wurzel der Schaufel als Gaf fel. In der Tat besitzen die Schaufeln mit grosser Annäherung eine theoretisch richtige Segelform, welche bei einem wirklichen Segel nicht erreichbar ist, mit Rücksicht auf die Tatsache, dass das Segel aus einer dünnen Schicht besteht.
Die Schaufeln sind an dem Nabenteil in solcher Weise befestigt, dass während der Umdrehung der Schaufelräder ohne Axial bewegung die Teile des Mediums unter einem Winkel von annähernd 70 auf die Schau feln auftreffen, ein Zustand, welcher ver glichen werden kann mit dem Segeln bei hal bem Wind.
Die Zugkraft der Vortriebseinrichtung hängt von zwei Faktoren ab, erstens dem Winkel, unter welchem die Teile des Me diums auf die Schaufeln auftreffen, und zweitens der Kraft, mit welcher diese Teil chen .des Mediums auf die Schaufeln auf treffen. Nun nimmt mit zunehmender axialer Geschwindigkeit und mit konstanter Rota- tionsgeschwindigkeit der Winkel, unter wel chem die Teilchen des Mediums auf die Schaufeln auftreffen, ab.
Dies kann ver glichen werden mit dem Segeln dicht am Wind, bei welchem bekannter Weise die Zug- oder Triebkraft des Segels zunimmt, wenn der Winkel zwischen dem auftreffenden Wind und dem Segel abnimmt, bis die maxi male Wirkung erreicht wird bei einem Win kel von annähernd 6 . Die Maximalwirkung wird bei .der beschriebenen Vortriebseinrich tung erreicht, wenn die axiale Geschwindig keit doppelt so gross geworden ist wie die lineare Rotationsgeschwindigkeit, gemessen an der Schaufelspitze.
Daher nimmt die Zug- oder Treibkraft der Vortriebseinrichtung so lange zu, bis diese Geschwindigkeit er reicht ist.
Die Zunahme der Zug- oder Treibkraft hört erst auf, wenn die Teilchen des Me diums unter einem wesentlich geringeren Winkel als 6 auf die Schaufeln auftreffen, das heisst wenn sie bei> grosser axialer Ge schwindigkeit in der gleichen Richtung ver laufen wie die Sehnen der Schaufeln.
In der Praxis und unter der Annahme, dass die Vortriebseinrichtung an einem Aero plan angebracht ist und durch einen Motor, der eine bestimmte Leistung entwickelt, an getrieben wird, wird die axiale Geschwindig keit der Vortriebseinrichtung so lange an steigen, als der Widerstand des Mediums auf den Aeroplan geringer ist als die Zugkraft; wenn dann der Widerstand gleich der Zug kraft wird, findet keine Geschwindigkeits zunahme mehr statt. Sollte .der Widerstand des Mediums grösser werden als die Zug kraft, so wird die Maschine selbst die Ge schwindigkeit annehmen, bei welcher die Zugkraft gleich dem Widerstand ist.
Aus .dem Vorstehenden geht klar hervor; dass unter normalen Arbeitsbedingungen die Schaufelräder niedrigtourig sind, das heisst die Rotationsgeschwindigkeit der Schaufel räder im Vergleich zur axialen Geschwindig keit .derselben gering ist. Zufolge der nied rigen Tourenzahl kann die Vortriebseinrich- tung durch Ölmotoren, z. B. Dieselmotoren, angetrieben werden und dies, verglichen mit Petrolmotoren, vermindert die Feuergefahr und erhöht den Aktionsradius.
Mechanische Schwingungen und Beanspruchungen sind reduziert und der hohe Wirkungsgrad gestat tet, leichtere und einfachere Getriebe anzu wenden. Die Vortriebseinrichtung eignet sich deshalb auch für Gleitflugzeuge, in welchem Falle sie durch einen sehr leichten Motor angetrieben wird.
Vorstehend ist die Vortriebseinrichtung an einzelnen Stellen im Zusammenhang mit Luftfahrzeugen beschrieben worden, ohne dass aber ihre Anwendung auf diesen Bereich beschränkt ist; sie kann auch für die Marine oder andere Zwecke angewendet werden. Ausserdem können mehr als zwei Schaufel räder vorgesehen sein, wobei die aufeinander folgenden Schaufelräder in jedem Falle für eine Rotation in entgegengesetztem Sinne ein gerichtet sind.