DD245850A1 - COMPRESSOR FOR PROPELLERS OF SCREWS WITH RING-FORMED SURFACE - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf eine vor dem Propeller angeordnete, die Propellerwelle frei umfassende Zustromduese, die der Erhoehung des Propulsionsguetegrades hD und bzw. oder der Verminderung der vibrationserregenden Eigenschaften des Propellers von Einschraubenschiffen dient. Das Ziel der Erfindung ist die weitere Verbesserung dieser Wirkungen, indem der Bereich der Nachstromspitzen, bezogen auf den Propellerkreis, weitestgehend erfasst werden soll. Das Wesen der Erfindung sieht dazu die Anordnung einer Zustromduese als ringfoermiger Tragfluegel vor, dessen umschlossene Querschnittsflaeche nach der Art einer Ellipse ausgebildet ist, wobei die Groesse deren auf das Schiff bezogenen senkrechten Hauptachse kleiner als der Propellerdurchmesser, jedoch groesser als ihre waagerechte Achse ist. Mit dieser Zustromduese wird der Propulsionsguetegrad hD um 1 bis 4% gegenueber dem bisher bekannten Stand der Technik verbessert und insbesondere unterhalb der Propellerachse liegende Nachstromspitze gezielt abgebaut mit dem Effekt der Minderung propellererregender Vibrationen. Die vorgeschlagene Loesung ist im Wasserfahrzeugbau, insbesondere im Schiffbau, einsetzbar.The invention relates to an upstream of the propeller, the propeller shaft free comprehensive influx Duese, which serves to increase the Propulsionsguetegrades hD and or or the reduction of the vibration-inducing properties of the propeller of single screw. The aim of the invention is the further improvement of these effects by the range of the Nachstromspitzen, based on the propeller circle, should be largely detected. The essence of the invention provides for the arrangement of a Zustromduese as ringfoermiger Tragfluegel, the enclosed cross-sectional area is formed in the manner of an ellipse, wherein the size of their related to the vertical main axis is smaller than the propeller diameter, but larger than its horizontal axis. With this inflow, the Propulsionsguetegrad hD is improved by 1 to 4% compared to the previously known state of the art and specifically lying downstream of the propeller Nachstromspitze targeted with the effect of reducing propeller-causing vibrations. The proposed solution can be used in watercraft construction, in particular in shipbuilding.
Description
Die Erfindung betrifft eine Zustromdüse für Propeller von Einschraubenschiffen mit ringförmiger Tragfläche, die kortdüsenartig ausgebildet und fest mit dem Schiffsheck verbunden und bis zu einem Propellerdurchmesser vor dem Propeller angeordnet ist.The invention relates to an inflow nozzle for propellers of single-screw ships with annular support surface formed kortdüsenartig and firmly connected to the ship's stern and is arranged up to a propeller diameter in front of the propeller.
Es ist bekannt, daß ein der propellerinduzierten Strömung ausgesetzter Düsenring, insbesondere in der Form einer Kortdüse, wie in der Patentschrift DR 617775 Vorgeschlagen, einen zusätzlichen propulsionsverbessernden Schub erzeugt. Das gilt bei ummantelten Propellern entsprechend der genannten Patentschrift nur für hochbelastete Propeller, wie sie bei schleppenden Schiffen vorliegen. Nachteil dieser Erfindung ist die praktische Beschränkung des Anwendungsbereiches auf hochbelastete Propeller.It is known that a nozzle ring exposed to the propeller-induced flow, in particular in the form of a Kort nozzle, as proposed in the patent specification DR 617775, produces an additional propulsion-enhancing thrust. This applies to jacketed propellers according to the cited patent only for highly loaded propellers, as they are present in sluggish ships. The disadvantage of this invention is the practical limitation of the field of application to highly loaded propellers.
Weiterhin wurde in der Patentschrift FR 894007 vorgeschlagen, einen düsenartig wirkenden, konzentrisch angeordneten Kegelmantel vor dem Propeller anzuordnen, dessen kleinster Innendurchmesser kleiner als der Propellerdurchmesse'r D ist. Nachteil dieser Erfindung ist es, daß der Kegelmantel nicht die Vorteile der Diffusorwirkung der Kortdüse ausnutzt und auch auf wirksame Bereiche hohen Nachstroms verzichtet, die besonders senkrecht über und unter der Propellerachse auftreten. In der Patentschrift DE 802218 wurde u.a. vorgeschlagen, vordem Propellersich gegenseitig überlappende Leitdüsen anzuordnen. Nachteil dieser Erfindung ist neben der Erfassung von Bereichen mit viel zu gering verzögerter Strömung, die geringe, also unwirksame Schubbelastungsgrade Gn, zur Folge haben, die große Oberfläche der vielen Leitdüsen mit einem hohen Eigenwiderstand, so daß positive Effekte der Leitdüse wieder abgebaut werden.Furthermore, it has been proposed in patent specification FR 894007 to arrange a nozzle-like, concentrically arranged conical jacket in front of the propeller whose smallest inner diameter is smaller than the diameter of the propeller D '. Disadvantage of this invention is that the conical surface does not exploit the advantages of the diffuser effect of the Kortdüse and also dispenses with effective areas high aftercurrent, which occur particularly vertically above and below the propeller axis. In the patent DE 802218 it has been proposed, inter alia, to arrange mutually overlapping guide nozzles in front of the propeller blade. Disadvantage of this invention is in addition to the detection of areas with much too slow retarded flow, the low, ie ineffective shear load levels G n , the result, the large surface of the many nozzles with a high intrinsic resistance, so that positive effects of the Leitdüse be degraded again.
In der Patentschrift DE 2636261 C2 wird vorgeschlagen, am Heck des Schiffes, jedoch im Abstand zum Propeller, einen kortdüsenartigen Leitring anzuordnen, dessen Durchmesser größer als der Propellerdurchmesser D ist, dem gegebenenfalls weiter davorliegende Leitringschalen auch kleineren Durchmessers zugeordnet werden. In einer besonderen Ausführungsform zu dieser Erfindung wird.ein Leitring mit querliegender Ellipse dargestellt, der speziell bei relativ spitzen Rumpfböden die erfindungsgemäßen Vorteile erbringen soll. Bei dieser besonderen Anpassung an die Schiffskörperform geht jedoch die Wirksamkeit des Leitringes zurück und eine Verbesserung eines Wirkungseffektes, bezogen auf die Erfassung des Nachstromes des Schiffes wird nicht bewirkt. Ein weiterer Nachteil dieser Erfindung ist die Beschränkung des positiven Effektes auf sehr völlige Schiffe mit sehr stark ausgeprägtem Nachstrom über den gesamten Propellerkreis hinweg mit dementsprechend hinreichend hoher Propellerbelastung. Bei normalem Einschraubenfrachtschiff ist diese Anordnung wirkungslos, da hoher Nachstrom hier im wesentlichen nur im Bereich der senkrechten Ebene zur Propellerachse, also in der verlängerten Mittschiffslängsebene vorliegt und somit der Propeller bei für die Erzeugung eines Düsenschubes viel zu geringer Belastung arbeitet.In the patent DE 2636261 C2 it is proposed to arrange a kortdüsenartigen guide ring at the stern of the ship, but at a distance from the propeller, whose diameter is larger than the diameter of the propeller D, which optionally further upstream leading shells are associated with smaller diameter. In a particular embodiment of this invention, a guide ring with a transverse ellipse is shown, which is intended to provide the advantages according to the invention especially for relatively pointed hull floors. In this particular adaptation to the hull shape, however, the effectiveness of the guide ring goes back and an improvement of an effect, based on the detection of the wake of the ship is not effected. Another disadvantage of this invention is the limitation of the positive effect on very complete ships with very strong wake over the entire propeller circuit away with correspondingly sufficiently high propeller load. In normal Einschraubenfrachtschiff this arrangement is ineffective, since high inflow is essentially only in the region of the vertical plane to the propeller axis, ie in the extended midships longitudinal plane and thus the propeller works at too much for the generation of a nozzle thrust load.
Die Vorschrift, den Leitring mit Abstand zum Propeller anzuordnen, erweist sich als weiterer Nachteil, da hier die düsenschuberzeugende Wirkung des Propellers als potentialtheoretische Strömungssenke, die mit steigendem Abstand vom Propeller sinkt, nicht beachtet wurde.The provision to arrange the guide ring at a distance from the propeller, proves to be a further disadvantage, since here the nozzle thrust generating effect of the propeller as a potential-theoretical flow sink, which decreases with increasing distance from the propeller, was ignored.
In den Patentschriften GB 2073689 A und GB 2063690 A werden hierzu Variationen in der Gestaltung der Düsenprofile dargelegt, sowie der Abstand zum Propeller hin festgelegt, für die jedoch bis auf den Abstand zum Propeller hin die gleichen Nachteile wie genannt zutreffen.In the patent documents GB 2073689 A and GB 2063690 A, variations in the design of the nozzle profiles are set forth for this, as well as the distance to the propeller determined, for which, however, apply to the distance to the propeller out the same disadvantages as mentioned.
Einen Fortschritt für normale Einschraubenschiffe, deren Nachstromspitzen im Bereich der Mittschiffslängsebene, insbesondere oberhalb der Propellerachse, liegen, stellt die in der Patentschrift DE 3216578C1 vorgestellte Erfindung dar. Die Aufgabenstellung der Verbesserung eines vor einem Propeller angeordneten Tragflächenringes hinsichtlich der Verbesserung des Propulsionsgütegrades η0 und der Vergleichmäßigung der Strömung zwecks Vibrationsminderung wurde durch die Anordnung eines aus zwei Halbschalen bestehenden kortdüsenartigen Ringes vor dem Propeller geschaffen, dessen Innendurchmesser kleiner als der halbe Propellerdurchmesser ist und der oberhalb der Propellerachse am Heck angeordnet ist, so daß der o.g. Nachstromspitzenbereich der oberen Propellerkreisfläche möglichst gut erfaßt wird. Obwohl bei der Anwendung dieser Erfindung in der Praxis sehenswerte Effekte erzielt wurden, zeigen sich in der ausschließlichen Anordnung des kortdüsenartigen Ringes bzw. der entsprechenden Halbschalen oberhalb der Propellerachse sowie in der Beschränkung der Kontur des kortdüsenartigen Ringes bzw. der Halbschalen auf Kreisbögen noch Nachteile durch den Verzicht auf die Erfassung weiterer vorhandener stark verzögerter Strömung im Wirkungsbereich der Propellerkreisfläche. Jegliche Wirkung des kortdüsenartigen Ringes in seiner Eigenschaft als Tragflächenring beruht auf der Ausbildung einer Zirkulation um diesen herum, für deren Auftreten eine möglichst große propellerinduzierte Anströmung erforderlich ist. Je höher die Propellerbelastung, um so größer die Zirkulation und daraus folgend der Düsenschub. Weiter gilt, daß, je höher der Nachstrom, um so größer die Propellerbelastung und damit der erwünschte Effekt.A progress for normal Einschraubenschiffe whose Nachstromspitzen lie in the midships longitudinal plane, in particular above the propeller axis, represents the presented in the patent DE 3216578C1 invention. The task of improving a arranged in front of a propeller wing ring in terms of improving the Propulsionsgütegrades η 0 and the Homogenization of the flow for the purpose of vibration reduction was provided by the arrangement of a two half-shells kortdüsenartigen ring before the propeller whose inner diameter is smaller than half the propeller diameter and which is located above the propeller axis at the rear, so that the above-mentioned Nachstromspitzenbereich the upper propeller circular area detected as well becomes. Although in the practice of this invention in the eye remarkable effects were achieved, the exclusive arrangement of the kortdüsenartigen ring or the corresponding half-shells above the propeller axis and in the restriction of the contour of the kortdüsenartigen ring or half-shells on circular arches still disadvantages by the Abandonment of the detection of further existing strongly delayed flow in the area of action of the propeller circular area. Any effect of the kortzüsenartigen ring in its capacity as a wing ring based on the formation of a circulation around it, for the occurrence of a large propeller-induced flow is required. The higher the propeller load, the greater the circulation and consequent nozzle thrust. Further, the higher the tail stream, the greater the propeller load and thus the desired effect.
Mit der vorgeschlagenen Anordnung wird, wie oben ausgeführt, im allgemeinen nur einen Teil des Gebietes hohen Nachstromes erfaßt, wie auch in Fig. 1 an den Isotachen eines Nachstromfeldes für eine Schiffsform der Serie 60/2/ mitCB = 0,6 schematisch dargestellt. Darin sind das Heck mit den zu einem Tragflächenring zusammengefaßten Tragflächenhalbschalen gezeigt. Der davon nicht erfaßte potentielle Nachstrombereich unterhalb des Tragflächenringes ist schraffiert dargestellt, dieangegebenen Zahlen sind die den Isotachen zugeordneten Nachstromziffem ω, die stärkere Schraffur weist auf höheren Nachstrom hin. Der nicht erfaßte Bereich wird zur Erzeugung von Düsenschub nicht genutzt und führt nach wie vor zu Vibrationen. Noch ungünstigerzeigen sich die Verhältnisse bei Nachstromfeldern, die sich hinsichtlich des Schiffsgütegrades % als besonders günstig erwiesen haben. Ein solches Nachstromfeld, bezogen auf eine Schiffsform mit Cb = 0,7 ist in Fig. 2 schematisch dargestellt unter Verwendung der in Fig. 1 benutzten Symbolik. Der 3ereich hohen Nachstromes, der von dem Tragflächenring nicht erfaßt wird, ist hier besonders groß. Die hier realisierbare Verbesserung des Propulsionsgütegrades wird bei weitem nicht genutzt und die untere Nachstromspitze hinsichtlich ihrer Wirkung als Ursache von Vibrationen nicht abgebaut.With the proposed arrangement is, as stated above, generally only a portion of the area high downstream detected, as shown schematically in Fig. 1 on the Isotachen a Nachstromfeldes for a ship form the series 60/2 / mitC B = 0.6. Therein, the rear are shown with the combined to form a wing ring wing half shells. The potential downstream region underneath the winged ring which is not covered by this is shown hatched, the numbers given are the downstream counters ω associated with the isotacts, the stronger hatching points to a higher downstream flow. The unrecognized area is not used to generate nozzle thrust and still causes vibration. Even worse, the conditions show in Nachstromfeldern, which have proven to be particularly favorable in terms of the ship grade. Such a wake field relative to a ship shape with Cb = 0.7 is shown schematically in FIG. 2 using the symbology used in FIG. The 3ereich high downstream, which is not detected by the wing ring, here is particularly large. The here achievable improvement of the Propulsionsgütegrades is far from being used and the lower wake peak not degraded in terms of their effect as the cause of vibration.
Das Ziel der Erfindung ist es, zur Erhöhung des Propulsionsgütegrades r|D und bzw. oder zur Verbesserung der Vibrationseigenschaften des Propellers die Wirkung eines vor dem Propeller von Einschraubenschiffen im Nachstrom des Schiffes angeordneten Tragflächenringes zu erhöhen. Das gilt insbesondere für Einschraubenschiffe, die ein hinsichtlich des Schiffsgütegrades γ|η günstiges Nachstromfeld aufweisen, wie es in Fig. 2 schematisch dargestellt ist.The aim of the invention is to increase the Propulsionsgütegrades r | D and / or to improve the vibration properties of the propeller to increase the effect of a arranged before the propeller of Einschraubenschiffen in the wake of the ship wing ring. This applies in particular to single-screw ships, which have a favorable downstream flow field with respect to the ship grade γ | η, as shown schematically in FIG.
Die technische Aufgabe der Erfindung besteht darin, die vor dem Propeller in dessen induzierter Zuströmung angeordnete Zustromdüse, insbesondere in der Form eines Tragflächenringes mit kortdüsenartigem Profil so zu gestalten und anzuordnen, daß der Nachstrom des Schiffes, bezogen auf den Wirkungsbereich der Propellerkreisfläche, insbesondere ober- und unterhalb der Propellerachse, größtmöglichst erfaßt und propulsionsgütegradverbessernd bzw. und/oder vibrationsmindern wirksamThe technical object of the invention is to design and arrange the upstream of the propeller in the induced flow inflow, especially in the form of a wing ring with kortdüsenartigem profile so that the wake of the ship, based on the sphere of action of the propeller circle surface, especially upper and below the propeller axis, maximally detected and propulsive grade improving and / or vibration reducing effective
Die Mängel des technischen Standes, die einmal in der Einschränkung einer effektiven Anwendung der vor dem Propeller angeordneten Düsenringe bzw. Tragflächenringe auf sehr völlige Schiffe liegen bzw. in der unzureichenden Ausnutzung von im Bereich der Mittschiffsebene ausgeprägten Nachstromspitzen, werden erfindungsgemäß dadurch beseitigt, daß eine Zustromdüse, die in bekannter Weise die Propellerwelle umfaßt und fest am Heck des Schiffes bis zu einem Propellerdurchmesser vor dem Propeller angeordnet ist, eine solche Querschnittsfläche umschließt, die die Form einer Ellipse einnimmt, wobei die Größe deren auf das Schiff bezogenen senkrechten Hauptachse kleiner als der Propellerdurchmesser, jedoch größer als ihre waagerechte Achse ist. Der Mittelpunkt der von der Zustromdüse umfaßten Querschnittsfläche ist im Bereich des Schwerpunktes des Nachstromfeldes der Propellerkreisfläche angeordnet, wobei dieser Bereich, bezogen auf die Schwerpunktachse im Maximum einen Radius von 0,25D des Propellerdurchmessers D umfaßt.The deficiencies of the technical state, which are once in the limitation of an effective application of arranged in front of the propeller nozzle rings or wing rings on very complete ships or in the insufficient utilization of pronounced in the midships level aftercurrent tips, according to the invention eliminated in that an influx comprising in known manner the propeller shaft and fixedly arranged at the stern of the ship up to a propeller diameter in front of the propeller, encloses such a cross sectional area assuming the shape of an ellipse, the size of their vertical main axis relative to the ship being smaller than the propeller diameter , but larger than its horizontal axis. The mid-point of the cross-sectional area encompassed by the inflow nozzle is arranged in the region of the center of gravity of the downstream flow field of the propeller circular surface, this region having a maximum radius of 0.25D of the propeller diameter D with respect to the center of gravity axis.
Obwohl eine Anordnung des Mittelpunktes der Zuströmdüse auf der Schwerpunktachse den größtmöglichsten Gewinn bezüglich des Propulsionsgütegrades erwarten läßt, ist es für bestimmte Schiffstypen angeraten, diesen Mittelpunkt in der genannten Weise außerhalb der Schwerpunktachse des Nachstromes anzuordnen, da damit die Möglichkeit gegeben ist, Bereiche geringeren Nachstromes in der Mittschiffsebene zur Verminderung der Vibration mit zu erfassen und somit die Bauteilbelastung, wie auch die Lebensbedingungen an Bord zu verbessern.Although an arrangement of the center of the Zuströmdüse on the axis of gravity can expect the greatest possible gain in the Propulsionsgütegrades, it is advisable for certain types of ships to arrange this center in the said manner outside the center axis of the wake, since this gives the possibility of areas lower downstream flow in the midships level to reduce the vibration with capture and thus improve the component load, as well as the living conditions on board.
Durch die vorgeschlagene Ausführung der Zustromdüse und ihre Anordnung wird bewirkt, wie in Fig.3 und 4 analog zu den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, daß die Bereiche hohen Nachstromes, einschließlich unterhalb der Propellerwelle weitgehend erfaßt werden.The proposed embodiment of the inflow nozzle and its arrangement is effected, as shown in Figures 3 and 4 analogous to Figures 1 and 2, that the areas high aftercurrent, including below the propeller shaft are largely detected.
Erfindungsgemäß wird davon ausgegangen, daß die entscheidende Wirkung der Zustromdüse bzw. entsprechender am Heck angebrachter Halbschalen auf die in Folge der propellerinduzierten Zuströmung sich ausbildenden Zirkulation beruht.According to the invention, it is assumed that the decisive effect of the inflow nozzle or corresponding half shells attached to the rear is based on the circulation which forms as a result of the propeller-induced inflow.
Bekanntlich ist nach Dickmann-Weissinger/ 1 /die Lage des Propellers zu einem Kortdüsenring von untergeordneter Bedeutung.As is known, according to Dickmann-Weissinger / 1 / the position of the propeller to a Kortdüsenring of minor importance.
Bei der nahe vor dem Propeller auszuführenden Anordnung der Zustromdüse gilt diese Aussage fast vollständig unter Vernachlässigung des Spalteinflusses bezogen auf den Propeller. Dementsprechend beruht die Wirkung der erfindungsgemäßen senkrecht angeordneten elliptischen Zustromdüse auf der Anordnung vor den Gebieten hohen Nachstromes des Propellerkreises.In the arrangement of the inflow nozzle to be carried out close to the propeller, this statement applies almost completely, neglecting the influence of the gap with respect to the propeller. Accordingly, the effect of the vertically arranged elliptical inflow nozzle according to the invention is based on the arrangement in front of the areas of high downstream flow of the propeller circuit.
Während ein echter kreisförmiger Tragflächenring entsprechend einer nach vor verschobenen Kortdüse mit d2 größer D mit der sehr niedrigen Propellerbelastung CTh = 1,2 eines normalen Frachtschiffes mit CB = 0,6 bis 0,8 keinen zusätzlichen SchubWhile a true circular wing ring corresponding to a postponed Kortdüse with d 2 larger D with the very low propeller load C T h = 1.2 a normal cargo ship with C B = 0.6 to 0.8 no additional thrust
erzeugt, steigt diese Belastung mit der Verminderung der örtlichen Geschwindigkeit in Folge des hohen Nachstromes quadratisch in dem von der elliptischen Zustromdüse im Sinne einer Kortdüse erfaßten kleineren Bereich auf CTh = 2,0 bis 5,0 je nach Nachstromfeld.This load increases with the reduction of the local velocity due to the high backflow square in the smaller area detected by the elliptical inflow nozzle in the sense of a Kortdüse to C T h = 2.0 to 5.0 depending on Nachstromfeld.
Beträgt für eine Anordnung gemäß Fig. 1 entsprechend dem technischen Stand die Erhöhung des Propulsionsgütegrades beispielhaft 6%, so wird diese bei einer erfindungsgemäßen Ausführung und Anordnung der Zustromdüse gemäß Fig.3 und 4 eine Erhöhung bereits auf 7 und mehr Prozent betragen. Die erfindungsgemäße Anordnung in einem Nachstromfeld gemäß Fig.4, also für ein hinsichtlich ηΗ günstiges Nachstromfeld bringt eine Steigerung des Propulsionsgütegrades auf 9%. Die Zielstellung der Erfindung ist aber auch hinsichtlich der Eigenschaften des Propellers als Vibrationserreger durch die erfindungsgemäß erwirkte Vergleichmäßigung des Nachstromfeldes auch im Bereich unterhalb der Propellerachse erreicht in Folge der innerhalb der Zustromdüse erzielten Erhöhung der Propelleranströmgeschwindigkeit.If, for an arrangement according to FIG. 1, according to the technical state, the increase of the degree of propulsion is by way of example 6%, then in an embodiment according to the invention and arrangement of the inflow nozzle according to FIGS. 3 and 4, this will increase to 7 or more percent. The inventive arrangement in a Nachstromfeld according to Figure 4, so for a favorable η Nach Nachstromfeld brings an increase in Propulsionsgütegrades to 9%. However, the object of the invention is also achieved in terms of the properties of the propeller as a vibration exciter by the inventively obtained equalization of the Nachstromfeldes in the area below the propeller axis in consequence of the increase in the propeller inflow achieved within the inflow nozzle.
Es ist zweckmäßig, die Zustromdüse unter Berücksichtigung folgender, teilweise bekannter Gesichtspunkte am Heck des Schiffes anzuordnen:It is expedient to arrange the inflow nozzle at the stern of the ship, taking into account the following partly known aspects:
— Die Längsachse der Zustromdüse ist nach der leicht ansteigenden Umströmung des Hecks auszurichten, also gering nach hinten ansteigend.- Align the longitudinal axis of the inflow nozzle with the slightly rising flow around the stern, ie increase slightly to the rear.
— Der Querschnitt der Zustromdüse ist wie bei einem Kortdüsenring zu profilieren, also entsprechend einer Profilanordnung, die Eintrittsdüse und Austrittsdiffusor aufweist.- The cross section of the inflow nozzle is profiled as in a Kortdüsenring, so according to a profile arrangement having the inlet nozzle and outlet diffuser.
— Die Hinterkante der Zustromdüse soll nicht dichter zum Propeller als auf der Propellerdurchschlagkurve liegen.- The trailing edge of the inflow nozzle should not be closer to the propeller than on the propeller breakdown curve.
— Die Vorderkante der Zustromdüse soll nicht weiter als einen Propellerdurchmesser vor dem Propeller liegen.- The leading edge of the inflow nozzle should not be more than a propeller diameter in front of the propeller.
— Die Innenkontur der Zustromdüse besteht aus Kurven der Kegelschnitte, aus Geraden als Polygon oder aus einer Kombination von Kurven der Kegelschnitte und Geraden.- The inner contour of the inflow nozzle consists of curves of the conical sections, straight lines as a polygon or a combination of curves of the conic sections and straight lines.
Das erfindungsgemäße Merkmal, nach dem die senkrechte Hauptachse kleiner als der Propellerdurchmesser D ist, ergibt sich aus der Tatsache, daß die Schubbelastung oberhalb eines Propellerradius entsprechend 0,8R rasch abfällt und hier die örtliche Schubbelastung geringer wird. Unter Berücksichtigung dieser Bedingung ist die senkrechte Hauptachse der Zustromdüse entsprechend dem gegebenen aktuellen Nachstromfeld 0,4 bis 0,8fach des Propellerdurchmessers D auszuführen. Durch diese konstruktive Eingrenzung und Ausschaltung der Propellerrandzone aus dem Wirkungsbereich der Zustromdüse wird eine wirksame Verbesserung des Propulsionsgütegrades r\o erzielt.The feature according to the invention, according to which the vertical main axis is smaller than the propeller diameter D, results from the fact that the thrust load drops rapidly above a propeller radius corresponding to 0.8R and here the local thrust load is lower. Considering this condition, the vertical main axis of the inflow nozzle is to be made 0.4 to 0.8 times the propeller diameter D in accordance with the given actual downstream flow field. This constructive limitation and elimination of the propeller edge zone from the area of action of the inflow nozzle, an effective improvement of the Propulsionsgütegrades r \ o is achieved.
Das Verhältnis der Hauptachse der erfindungsgemäßen Zustromdüse wird anhand des aktuellen Nachstromfeldes in dem Bereich 0,5 bis 0,9 gewählt, um die jeweils günstigste Wirkung zu erzielen.The ratio of the main axis of the inflow nozzle according to the invention is selected on the basis of the current Nachstromfeldes in the range 0.5 to 0.9 in order to achieve the most favorable effect.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist es, daß die ellipsenförmige Kontur der Zustromdüse unsymmetrisch oder halbseitig ausgeführt wird, da damit eine optimale Anpassung an das aktuelle Nachstromfeld möglich wird, wie z. B. bei unsymmetrischen Heckformen.Another feature of the invention is that the elliptical contour of the influx nozzle is performed asymmetrically or half-sided, since thus an optimal adaptation to the current Nachstromfeld is possible, such. B. in asymmetrical tail shapes.
Bei bestimmten Heckformen ist es auch erforderlich, die Zustromdüse, wie bekannt, in Halbschalen auszuführen oder auch von einem vollen Ring in Halbschalen übergehen zu lassen.·In certain stern forms, it is also necessary to make the inflow nozzle, as known, in half-shells or to pass from a full ring in half-shells.
Ausführungsbeispielembodiment
Nachfolgend wird die Erfindung an zwei Ausführungsbeispielen verdeutlicht. Es zeigenThe invention is illustrated below with reference to two exemplary embodiments. Show it
Fig. 5: Die Anordnung der Zustromdüse mit ellipsenförmiger Innenkontur am Heckeines Einschraubenschiffes in derFig. 5: The arrangement of the influx nozzle with elliptical inner contour at the stern of a screwing in the
Seitenansicht Fig. 6: Die Anordnung der Zustromdüse mit ellipsenförmiger Innenkontur am Heckeines Einschraubenschiffes von hintenSide view Fig. 6: The arrangement of the inflow nozzle with elliptical inner contour at the rear of a screw-in from behind
gesehen Fig.7: Die Anordnung der Zustromdüse an einem unsymmetrischen Heck7 shows the arrangement of the inflow nozzle on an asymmetrical tail
Die Wirkungsweise der Anordnung der Zustromdüse wird anhand des Beispiels nach Fig. 5 und 6 erläutert.The operation of the arrangement of the inflow nozzle will be explained with reference to the example of FIGS. 5 and 6.
Die ingenieurmäßig am Heck 2 des Schiffes angebrachte Zustromdüse 4 ist dicht zum Propeller 3 hin angeordnet.The engineerially attached to the stern 2 of the ship inflow 4 is arranged close to the propeller 3 out.
Dadurch wird die propellerinduzierte Strömung besonders wirksam. Die Kontur der Zustromdüse 4 ist ellipsenförmig gestaltet, wobei die senkrechte Hauptachse Dz größer als die waagerechte Achse dz ist. Im vorliegenden Beispiel ist sie aus zwei Kreisringen zusammengesetzt, die mittels Geraden verbunden sind, wie das in Fig. 6 dargestellt wird. Durch diese besondere Formgebung der Zustromdüse wird nicht nur die oberhalb der Propellerachse liegende Nachstromspitze erfaßt, sondern auch die untere Nachstromspitze. Infolge des Nachstromes steigt der Schubbelastungsgrad in dem auf die Zustromdüse wirkenden Bereich auf solche Werte, die einen zusätzlichen Schub erzeugen, wie von Kortdüsen bekannt/ 1 / ist.This makes the propeller-induced flow particularly effective. The contour of the inflow nozzle 4 is designed elliptical, wherein the vertical main axis D z is greater than the horizontal axis d z . In the present example it is composed of two circular rings which are connected by means of straight lines, as shown in FIG. This special shaping of the inflow nozzle not only detects the downstream flow peak located above the propeller axis, but also the lower wake peak. As a result of the post-flow, the thrust load level in the zone acting on the inflow nozzle increases to those values which produce an additional thrust, as is known from Kortdüsen / 1 /.
Innerhalb der Zustromdüse 4 erhält die Strömung eine zusätzliche Geschwindigkeit, wodurch eine Vergleichmäßigung der Propelleranströmung auch im unteren Propellerbereich erzielt und gleichzeitig die Vibrationserregung herabgesetzt wird. Die Längsachse der Zustromdüse 4 ist leicht nach vorn geneigt, um sich der ansteigenden Umströmung des Schiffskörpers · anzupassen. Der Durchmesser der senkrechten Achse der Zustromdüse 4Ist kleiner als der Propellerdurchmesser D ausgeführt, um Bereiche geringerer Propellerbelastung hinsichtlich der Wirkung auf den Schubbelastungsgrad auszuschalten.Within the inflow nozzle 4, the flow is given an additional speed, whereby a homogenization of the propeller inflow is achieved in the lower propeller area and at the same time the vibration excitation is reduced. The longitudinal axis of the inflow nozzle 4 is inclined slightly forward in order to adapt to the rising flow around the hull ·. The diameter of the vertical axis of the inflow nozzle 4 is made smaller than the propeller diameter D to eliminate areas of lower propeller load with respect to the effect on the thrust load level.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel gemäß Fig.7 ist die Zustromdüse 4 unter Anpassung an ein unsymmetrisches Heck dargestellt. Die Kontur der Zustromdüse 4 ist dabei aus Kurven der Kegelschnitte gebildet und gegenüber der senkrechten, parallel zur Mittschiffsebene liegenden größeren Hauptachse D2 und der waagerechten Achse d2 unsymmetrisch ausgeführt.In a further embodiment according to FIG. 7, the inflow nozzle 4 is shown adapted to an asymmetrical tail. The contour of the inflow nozzle 4 is formed from curves of the conical sections and executed with respect to the vertical, parallel to the midships plane major axis D 2 and the horizontal axis d 2 asymmetric.
Damit wird erreicht, daß vom entsprechend der Asymmetrie des Hecks des Schiffes verschobene Nachstromfeld möglichst viel der stärker verzögerten Zuströmung erfaßt wird.This ensures that as much as possible of the more delayed inflow is detected by Nachstromfeld shifted according to the asymmetry of the stern of the ship.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4223570C1 (en) * | 1992-07-17 | 1993-09-16 | Herbert Prof. Dr.-Ing. 5100 Aachen De Schneekluth | Streamline control for variable pitch marine screw - has ring duct with smaller diameter than screw to reduce flow rate around hub and increase flow rate through propeller blades |
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