DE1210355B

DE1210355B - Propeller

Info

Publication number: DE1210355B
Application number: DEE24906A
Authority: DE
Inventors: Gunnar C Engstrand
Original assignee: GUNNAR C ENGSTRAND
Current assignee: GUNNAR C ENGSTRAND
Priority date: 1962-06-11
Filing date: 1963-05-28
Publication date: 1966-02-03

Description

Schiffsschraube Die Erfindung betrifft eine Schiffsschraube, deren Flügel als Zylinderschnitte im wesentlichen parallelogrammförmige Flächen haben.Marine propeller The invention relates to a marine propeller, whose Have wings as cylinder sections essentially parallelogram-shaped surfaces.

Es ist bekannt, daß ausgezeichnete Ergebnisse mit einer Schiffsschraube erzielbar sind, deren parallelogrammförmige Zylinderschnitte als lange Parallelogrammseiten Abschnitte von Schraubenlinion haben, deren Ganghöhe von Zylinderschnitt zu Zylinderschnitt derart wechselt, daß sie in jedem Zylinderschnitt umgekehrt proportional zum Kosinus des Steigungswinkels des Schnittes ist.It is known that excellent results are obtained with a propeller can be achieved whose parallelogram-shaped cylinder sections as long parallelogram sides Sections of helical lines have their pitch from cylinder section to cylinder section changes in such a way that it is inversely proportional to the cosine in each cylinder section is the slope angle of the cut.

Die Theorie der bekannten Ausbildung einer Schiffsschraube wird am besten durch die nachfolgende mathematische Ableitung verständlich.The theory of the well-known training of a ship's propeller is on best understandable through the following mathematical derivation.

Bezeichnet s den Slip der Schiffsschraube in 0/, der Ganghöhe P, S s - P den Schlupf in Metern pro Umdrehung, W die Breite des Flügels der Schiffsschraube, gemessen in Richtung der Schraubenlinie, von der die Mittellinie des parallelogrammförmigen Schnittes einen Ausschnitt bildet, oc den Steigungswinkel des abgewickelten Zy- linderschnittes, r den Radius des gedachten Zylinders, entlang dessen geschnitten wurde, -und dr die Dicke des zylindrischen Wasserelementes, das bei einer Flügelumdrehung von dem Zylinderschnitt des Flügels verdrängt wird, so ist das Volumen des bei einer Umdrehung von dem Flügel in dem betreffenden Zylinderschnitt verdrängten Wasserelementes dV= s - W- sinoc - 2rndr. (1) mit und sin oc - cotg oc = cos oc (3) ergibt sich aus Gleichung (1) dV=s- W-P-cosx-dr. (4) Für ein gegebenes s und konstantesdrerhältman den Ausdruck dV = const. - W - P - cos oc. (5) Bei der bekannten Schiffsschraube ist außerdem dV = const., (6) und daraus ergibt sich W- P - cos oc = const. (7) Die bekannte Schiffsschraube erfüllte die Gleichung (7) bei konstanter Flügelbreite W, indem die Ganghöhe P in jedem Zylinderschnitt umgekehrt proportional ist zum Kosinusx. S denotes the slip of the propeller in 0 /, the pitch P, S s - P the slip in meters per revolution, W the width of the wing of the propeller, measured in the direction of the helix from which the center line of the parallelogram-shaped section forms a section, oc the angle of inclination of the developed cylinder section, r the radius of the imaginary cylinder along which the cut was made, -and dr the thickness of the cylindrical water element, which is displaced by the cylinder section of the wing during one revolution of the wing, is the volume of the during one revolution of the water element displaced by the wing in the relevant cylinder section dV = s - W- sinoc - 2rndr. (1) with and sin oc - cotg oc = cos oc (3) results from equation (1) dV = s- WP-cosx-dr. (4) For a given s and constant dr one obtains the expression dV = const. - W - P - cos oc. (5) In the known ship's propeller, dV = const., (6) and this results in W- P - cos oc = const. (7) The known ship's propeller fulfilled equation (7) with a constant wing width W, in that the pitch P in each cylinder section is inversely proportional to the cosine x.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter sonst gleichen Bedingungen das Verhältnis zwischen aufgewendeter Leistung und erzielter Fahrgeschwindigkeit zu verbessern.The invention is based on the object, all other things being equal the relationship between the power expended and the driving speed achieved to improve.

Obwohl nach den Erkenntnissen, die der Konstruktion der bekannten Schiffsschraube zugrunde lagen, die Erfüllung der Gleichung (7) auszureichen schien, um für das genannte Verhältnis einen optimalen Wert zu erzielen, wurde überraschenderweise gefunden, daß eine weitgehende Verbesserung des Verhältnisses dadurch erzielt werden konnte, daß in Gleichung (7) nicht P, sondern W als veränderliche Größe gewählt wird.Although, according to the findings on which the construction of the known ship's propeller was based, the fulfillment of equation (7) seemed to be sufficient to achieve an optimal value for the said ratio, it was surprisingly found that a substantial improvement in the ratio could be achieved by that in equation (7) not P but W is chosen as the variable quantity.

Während bei der bekannten Schiffsschraube die Druck- und die Saugfläche des Sch.raubenflügels keine Schraubenflächen im geometrischen Sinn sind, weil ja die Ganghöhe von Zylinderschnitt zu Zylinderschnitt wechselt, ergeben sich für die Schiffsschraube nach der Erfindung wegen der über die ganze radiale Länge des Flügels konstanten Ganghöhe P als Druck-und Saugflächen reine, Schraubenflächen von gleicher Ganghöhe.While in the known propeller, the pressure and suction surface of the screw wing are not screw surfaces in the geometric sense, because yes the pitch changes from cylinder section to cylinder section, result for the Ship propeller according to the invention because of the entire radial length of the wing constant pitch P as pressure and suction surfaces pure, screw surfaces of the same Pitch.

Schiffsschrauben, deren Druckflächen und Saugflächen Schraubenflächen gleicher Ganghöhe sind, sind zwar in der Technik bekannt, sie erfüllen jedoch dann nicht die oben abgeleitete Gleichung (7). Ship propellers, the pressure surfaces and suction surfaces of which are helical surfaces of the same pitch, are known in the art, but then do not satisfy the equation (7) derived above.

Eine Schiffsschraube, deren Flügel als Zylinderschnitte im wesentlichen parallelogrammförmige Flächen haben, ist also nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Druckflächen und Saugflächen der Schiffssehraube in an sich bekannter Weise Schraubenflächen gleicher Ganghöhe sind und daß die abgewickelte Breite jedes der parallelogrammförmigen Zylinderschnitte zu dem Kosinuswert seines Steigungswinkels umgekehrt proportional ist.A ship's propeller, the wings of which are essentially cylindrical sections have parallelogram-shaped surfaces, is thus characterized according to the invention marked, that the pressure surfaces and suction surfaces of the Schiffssehraube in a known manner Helical surfaces are of the same pitch and that the developed width of each of the parallelogram-shaped cylinder sections to the cosine value of its slope angle is inversely proportional.

VergleichsversuchemitderbekanntenSchiffsschraube haben eine Erhöhung der FahrgeschWindigkeit ufiter sonst gleichen Bedingungen bei gleichem Leistungsaufwand von 10 bis 15 0/, ergeben.Comparative tests with the known propeller have shown an increase in travel speed under otherwise identical conditions with the same power expenditure of 10 to 15 %.

Diese Wirkung ist für den Fachmann in hohem Maße überraschend, da angenommen werden mußte, daß es gleichgültig ist, ob in der abgeleiteten Gleichung (7) W oder P als konstanter Wert angenommen wird. Angesichts der Tatsache, daß die bekannte Schiffsschraube, die die Bedingungen der Gleichung(7) erfüllt, der Fachwelt bereits seit über 30 Jahren bekannt ist und kein Fachmann daran gegangen ist, auch nur den Versuch zu unternehmen, in Gleichung (7) als veränderlichen Wert anstatt der Ganghöhe die Flügelbreite zu setzen, obwohl ein lebhaftes Bedürfnis dafür vorlag, bei gleicher Fahrgeschwindigkeit eines Schiffes an Leistung zu sparen bzw. bei gleichem Leistungsaufwand höhere Geschwindigkeiten zu erzielen, zeigt, wie überraschend die durch die Maßnahmen nach der Erfindung erzielte Wirkung ist.This effect is highly surprising for the person skilled in the art, since it had to be assumed that it is immaterial whether W or P is assumed as a constant value in the derived equation (7). In view of the fact that the known propeller which satisfies the conditions of equation (7) has been known to those skilled in the art for over 30 years and no one skilled in the art has even attempted to use equation (7) as a variable value To set the wing width instead of the pitch, although there was a lively need to save power at the same speed of a ship or to achieve higher speeds with the same power expenditure, shows how surprising the effect achieved by the measures according to the invention is.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise dargestellt.In the drawing, an embodiment of the invention is for example shown.

' F i g. 1 ist eine Stimansicht der Schiffsschraube; F i g. 2 ist eine Seitenansicht der Schiffsschraube. Die Figuren zeigen eine Schiffsschraube 1 mit Flügeln 2 an einer Nabe 3, die auf einer Welle 4 befestigt und mit einer Haube 5 hinter der, Nabe Vera sehen ist.-Die Flügel 2 der Schiffssehraube sind nach den Grundsätzen der Erfindung ausgebildet, die Druckflächen und Saugflächen der Flügel sind Schraubenflächen gleicher Ganghöhe, und die abgewickelte Breite-Jedes der Parallelogrammförmigen Zylinderschritte ist, zu dem Kosinuswert seines Steigungswinkels umgekehrt proportional. In F i g. 1 sind die abgewickelten Zylinderschnitte angedeutet und mit 7 bezeichnet. Die Mittellinie jedes Zylinderschnittes trägt das Bezugszeichen 6. ' F i g. 1 is a front view of the propeller; F i g. Figure 2 is a side view of the propeller. The figures show a propeller 1 with wings 2 on a hub 3, which is attached to a shaft 4 and can be seen with a hood 5 behind the hub Vera The suction surfaces of the wings are helical surfaces of the same pitch, and the developed width - each of the parallelogram-shaped cylinder steps is inversely proportional to the cosine value of its pitch angle. In Fig. 1 , the developed cylinder sections are indicated and denoted by 7. The center line of each cylinder section bears the reference number 6.

Wie in der Zeichnung ferner angedeutet, beträgt bei drei Schraubenflügeln die Abwicklung der Projektion des'Zylinderschnittes auf eine achsnormale Ebene den dritten Teil der Ganghöhe, P13, und die wirkliche abgewickelte Länge des abgewickelten Zylinderschnittes beträgt P/3cos ix.As also indicated in the drawing, with three screw blades the development of the projection of the cylinder section on a plane normal to the axis third part of the pitch, P13, and the actual unfolded length of the unfolded Cylinder section is P / 3cos ix.

Claims

Claim: A ship's propeller, the wings of which have essentially parallelogram-shaped surfaces as cylinder sections, characterized in that the pressure surfaces and suction surfaces are helical surfaces of the same pitch in a manner known per se and that the developed width of each parallelogramni-shaped cylinder section is inversely proportional to the cosine value of its angle of inclination. References considered: U.S. Patent Nos. 1767,786, 2,686,568.