DE1556512A1

DE1556512A1 - Schiffsheck- und Schiffsschraubenaufbau

Info

Publication number: DE1556512A1
Application number: DE19681556512
Authority: DE
Inventors: Pien Pao Chi
Original assignee: PIEN PAO CHI
Current assignee: PIEN PAO CHI
Priority date: 1967-01-31
Filing date: 1968-01-26
Publication date: 1970-02-19
Also published as: GB1207051A; US3416480A; SE345833B; FR1555919A

Description

Schiffsheck- und Schiffsschraubenaufbau

Die Erfindung betrifft einen Schiffsheok- und Schiffaachraubenaufbau, der zwei in seitlichem Abstand ineinan~ der überlappende Schiffsschrauben aufweist, die symmetrisch bezüglich der Mittellängsebene dicht am Hauptrumpf des Schiffes an Wellen montiert sind, die sioh von Heckwellenaustrittsrohren erstrecken, die glatt in das Heok übergehen, oder die von kurzen Streben getragen werden, die am Heck befestigt sind. Bei diesem Aufbau wird die Energie des Wassers im viskosen Hachstrom ausgenutzt, der normalerweise dem Schiff wegen der Oberflächenreibung folgt, wobei jedoch Gavitations- und Vibrationsprobleme ausgeschaltet werden, die normalerweise bei allen Schraubenschiffen auftreten.

Die Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf die ]?orm des Schiffsrumpfes und auf die Schiffssohraubenanordnung und insbesondere auf zwei in seitlichem Abstand voneinander angeordnete Schiffsschrauben, die einander überlap-

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pen. Die Erfindung macht von der lang übersenenen Tat- ■ , sache Gebrauch, dai3 die Energie deo Wassera, welches normalerweise dem Schiff nachläuft, aufgenommen werden kann, ohne daß öavitationsprobleine und Vibrati onaprobleme auftreten, und zwar durch die Verwendung von zwei Schiffsschrauben, die in der richtigen Phase arbeiten und die nicht am Schiffsrumpf im viskosen Ilachsbrom angeordnet sind. Dieser viskose Ifachstrom kann als dasjenige Wasser beachrieben v/erden, welches dicht am Schiffsrumpf läuft und welches eine gewisse Vorwärtsbewegung aufweist und zwar durch die Oberflächenreibung zwischen dem Wasser Lind dem sich bewegenden Schiffsrumpf»

Es wurden bisher zahlreiche Versuche auf diesem Gebiet gemacht, um die Antriebsleistung zu erhöhen und um gleichzeitig die Oavitatfena- und Vibrationsprobleme auszuschalten, jedoch wurde bisher kein wesentlicher Fortschritt erzielt» Obwohl oft die Belastungsgrenzen der Schiffsschrauben und Oavitationen festgestellt wurden, versuchte man ganz allgemein diese Probleme dadurch zu lösen, daß mehrere Schiffsschrauben verwendet wurden, um die Schiffssohraubenbelastung herabzusetzen, wobei dieae Schiffsschrauben im Abstand vom Rumpf im ungestörten Wasser an/-geordnet wurden, um Oavitationen und Schwingungen auazusohalten. Diese Anordnungen machen die Anwendung von langen freiliegenden Wellen und Lagerstreben erforderlich, wodurch Wirbelströmungen und beträchtliche Widerstände er-

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zeugt PAD ORIGINAL

r ' Beugt werden. Bisher wurde nirgends festgestellt, daß man V ' eine erhöhte leistung dadurch erzielen kann, daß die Schiffsschrauben dicht am Rumpf angeordnet werden und daß dadurch die Energie im viskosen Naohstrom aufgefangen werden kann, der durch eine Oberflächenreibung erzeugt wird, wobei Qavitations- und Vibrationsprobleme auf ein Minimum herabgesetzt oder ausgeschaltet werden können und zwar durch eine Verwendung von zwei einander überlappenden Schiffsschrauben, die in der richtigen Phasenlage eingestellt sind. ·

In der US-Patentschrift 384 047 werden Vorteile einer Doppelsohiffsaohraubenanordnung beschrieben, jedoch sind diese eohiffsaohrauben im Abstand vom Rumpf im ungestOrten Wasser angeordnet. Die US-Patentschrift 162 619 beschreibt die Hotwendijgkeit von Doppelschiffsschrauben zur Herabsetzung der Sohraubenbelastung, wobei konzentrische gegendrehende Schrauben zur Leistungserhöhung verwendet werden, wobei iJeäooh die Probleme der Cavitation und Vibration nlOht gelöst werden.

Pen vorstehenden Ausführungen iat zu entnehmen, daß die bisherige technische Entwicklung von der Erfindung fortführtt Durch die Erfindung wird die Energie des Wassers im viakosen Hachstrom ausgenutzt, ohne daß Oavitations-, probleme und Schiffsschv/ingungsprobleme auftreten und dies wurde bisher nicht getan, obwohl auf diesem Gebiet eine große Anzahl von Fachleuten arbeitet. Dadurch, daß die 009808/0129 _iAS

io^::iff 7 so'τ nuten

Schiffsschrauben dioht am Eumpf des Sohiffes angeordnet •werden, arbeiten diese Schiffsschrauben im viskosen Naohstrom, aus dem Energie gewonnen werden kann. Dadurch, daß zwei Schiffsschrauben verwendet werden, die einander überlappen und die in einer bestimmten Phasenlage angeordnet eind, wird die Notwendigkeit von langen freiliegen-

den Wellen und Streben mit den damit verbundenen Naohteilen der Widerstandserzeugung ausgeschaltet. Dadurch, daß sioh die Schiffsschrauben überlappen, gleicht die Wirkung einer Schiffsschraube den Zufluß zur anderen aus, und dadurch werden die Schiffsschraubenbelastungen ausgeglichen, um Vibrationen und Oavitationen herabzusetzen, wohingegen bisher Schiffsschrauben, die im Hachstrom arbeiten, der . normalerweise große Geschwindigkeitsänderungen aufweist, übermäßig große Vibrationen und Oavitationen erzeugen, Fachleute haben lange Jahre die nicht naheliegende Lo-" sung dieses Problemes nicht gefunden.

Der allgemeine Zweck dieser Erfindung ist es, die Antriebsleistung zu erhöhen, die Geschwindigkeit und die Dauerleistung eines Schiffes zu erhöhen und den Brennstoffverbrauoh ~zu vermindern. Um diese Ziele zu erreichen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, zwei Sohiffssohrauben in seitlichem Abstand nebeneinander in Überlappender Lage symmetrisch gegenüber der Mittellttagsebene des Schiffes und dioht beim Rumpf eines Binsohraubensohiffes anzuordnen. Die Schraubenwellen können von Wellenaus tritt er ohr en·

009808/0129 ' getragen

getragen werden, die glatt in das Schiffsheok übergehen oder von kurzen Streben, die am Schiffaheck befestigt sind und die längen von etwa 30$ bis zu 55$ des Schraubendurchmessers haben, woduroh ein seitlicher Abstand zwischen den Schraubenwellen erzielbar ist, der etwa 60$ bis 100$ des Schraubendurchmessers beträgt« Die Schrauben können sich in der, gleichen Ebene drehen, in welchem Fall sie be« züglich der Phase abgeglichen werden müssen*und sich gegen einander drehen und die Schrauben können sich in Längsrichtung gegeneinander versetzen in dichtem Abstand nebeneinander liegenden Ebenen drehen, oder die Sohaufelflügel können in einer Schiffsschraube nach vorn geneigt und in der anderen nach hinten geneigt sein, wobei die Schrauben in diesem lall entweder sich in der gleichen Richtung oder sioh in entgegengesetzter Richtung drehen können«

Es ist demgemäß ein Hauptziel der Erfindung, die Energie aufzufangen, die im Wasser des viskosen Naohstromes vorhanden- ist, der normalerweise dem Schiff folgt.

Ein weiteres Ziel ist es, Öavitations- und Yibrationsprobleme herabzusetzen oder auszuschalten.

Ss ist ferner Ziel der Erfindung, den Widerstand von vorstehenden Teilen auszusohalten.

Ferner ist es Ziel der Erfindung, den Brennstoffverbrauch zu verbessern und die Geschwindigkeit und die laufdauer zu erhöhen. _OM8o8/0m

Weitere

Weitere Ziele und Merkmale der Erfindung aollen in der . folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert v/erden. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Teilansicht eines Heckes .eines Einschraubenschiffes,

Fig₉ 2 eine perspektivische Teilansicht eines Sohiffsheckes mit Quorversteifung,

Fig. 3 eine perspektivische Rückansicht, welche die Binschraubenform und die einander überlappenden Schrauben dicht am Rumpf deutlich zeigt und

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Wasserlinie eines Fahrzeuges, welches sich im Wasser bewegt, wobei schematisch der viskose Nachärom dargestellt ist.

Es sei nunmehr auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche entsprechende Teile in allen Figuren kennzeichnen» Fig. 1 zeigt den Hinterteil eines Schiffsrumpfes, der allgemein mit 10 bezeichnet wird. Die Viasserlinie ist allgemein als gestrichelte linie 12 dargestellt, welche den aus dem Wasser herausragenden Abschnitt 14 vom eingetauchten Rumpf ab schnitt 16> trennt. Das hintere Ende des Hecks dieses Schiffes ist, wie allgemein bei 18 gezeigt, konvex gekrümmt, Fig. 3 zeigt deutlich, daß keine Unterbreohnung in der glatten Kontinui-"fcäi; der Linien vorhanden ist und daß keine Querversteifung „ vorgesehen ist.

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Am

■Am hinteren Ende des Schiffskörpers 16, unterhalb der 'Wasserlinie und auf der Mittelaohse-des Schiffskörpers ist ein Ruder 20 vorgesehen, welches von einem nicht dargestellten Ruder getragen wird· Der Raum zwischen dem Kiel 26 und dem Ruder 20 bildet einen Schraubenaufnahmeraum 27·

Auf jeder Seite der senkrechten Mittelebene des Schiffskörpers ist ein Wellenaustrittsrohr 29 angeordnet und zwar im gleichen Abstand seitlioh von dieser Mittelebene wobei dieses Wellenaustrittsrohr glatt in den unteren Schiffskörperabsahnitt des Kieles 26 übergeht. Innerhalb des freien Raumes 27 und an Wellen, die aioh durch die · Wellenaustrittsrohre 29 hindurch erstrecken, sind Schiffsschrauben 25 montiert. Wie Fig. 1 und insbesondere deutlich Fig. 3 zeigen, überlappen sich diese SOhiffss<jhrauben. Vorzugsweise beträgt der seitliche Abstand zwischen den Schiffsschraubenwellen 60$ bis 100$ des Schrauben-.durchmessera. Obwohl die Schiffsschrauben als sich körperlioh überlappend dargestellt sind, sei bemerkt, daß sich lediglich die von den Schiffsschrauben induzierten Gesohwindigkeitsfelder überlappen müssen, um die Vorteile der Erfindung zu erzielen. Wenn sich die Schiffsschrauben drehen, gehen, wie Fig. 1 zeigt, die Spitzen ganz dicht am Hauptschiffskörper vorbei und zwar an der Stelle, an der der viskose ITachstrom vorhanden ist. Alternativ können diese Schiffsschrauben in in Längsrichtung im Abstand

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voneinander geordneten Ebenen versetzt sein, in welchem Falle sie sioh in der gleichen Riohtung oder in entgegengesetzten Richtungen drehen können. Die Schiffsschraubeη können auch in derselben Querebene angeordnet sein, wobei die Schaufeln der einen Schraube nach vorn geneigt und die .Schaufeln der anderen Sohraube naoh hinten geneigt aind, um eine Berührung der Schaufeln bu'vermeiden. Dieae Schrauben können sioh dann in jeder Riohtung drehen. Wenn sioh die Schiffsschrauben überlappen und in der gleichen Querebene liegen und wenn die Schaufeln der Sohiffssohrauben nicht geneigt Bind, müssen die Schrauben sioh in entgegengesetzter Riohtung drehen, um eine Beschädigung der Sohraubenblätter zu vermeiden.

Pig. 2 zeigt eine alternative Auaführungsform der Erfindung, wobei ein Heck vorgesehen ist, welches eine QUerversteifung aufweist, wobei eine Querwand 30 vorgesehen 1st und der hintere Bodenabsohnitt 16 ist flacher und verläuft naoh vorn und unten schräg zur Kiellinie hin· Die Kiel- · linie ist horizontal und naoh hingen verbreitert und endet in einem Wellenaus trit.t sr ohr, welches am'JHaupteehiffskörper mittels eines dünnen Steges 26 befestigt i&t. !Die

Schiffsschrauben können aber aouh am Schiffskörper 1 tels nicht dargestellten Streben gehalten sein,. Es •entweder ein einziges Ruder ta der Hittelebene vorgesehen oder es können zwei Ruder vorgesehen sein und swtue _:|e. /' eines hinter jeder Schiffsschraube. Dieses' Seh££fsheik * mit Querwand und diese Schiff es chraufeehanaeiiiJxng bEiiigi ,

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die

die gleichen Vorteile mit aich, wie bei dem vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel und zwar dadurch, daß die Schiffsschrauben dioht am Schiff artimpf in viakoaen Naohatrom angeordnet aind. Dieses Prinzip iat in gleicher Weise "bei Schiffsrümpfen von Unteraeebooeten anwendbar,

!•ig« 4 zeigt scbmatisoh die Entwicklung desäyiskosen Nachstromes 32 an und unterhalb der Wasserlinie eines Sohiffes 10, welches sich durch das Wasser vorwärts bewegt. Dieser viskose Naohstrom wird wegen der Oberflächenrei- " bung zwischen dem Schiffsrumpf und dem verdrängten Wasser entwickelt. Wenn sich das Schiff vorwärts bewegt, so haftet das Wasser in der Höhe der Schiffsoberfläche an dieser an und wird deahalb mit dem Schiff nach vorn bewegt. Es ist klar, daß eine geringere relative Bewegung zwischen dem Wasser im viskosen Uaohstrom und dem Schiff vorhanden ist als zwischen dem ungestörten Wasser und dem Schiff, Daraus folgt, daß eine beträchtliche Energie auf diesea Wasser übertragnen wird und es ist ein Ziel der Erfindung, diese Energie aufzufangen und daduroh die Leistung des

I Schiffskörper- und Antriebsystems zu erhöhen₀ Es ist eben- i falls bekahnti daß das Wasser im viskosen Naohstrom einen höheren Geschwindigkeitsgradienten aufweist, wobei diese Gresohwindigkeitagradienten bisher sehr oft sehr aohwe- ; re Oavitationen und Sohiffsschwingungen erzeugt haben. ' Die Verwendung von zwei Schiffsschrauben, die sich entweder körperlich überlappen oder deren G-eaohwindigkeitB-

009808/0129 felder

felder aich überlappen, verringert in wirkungsvoller Weiae die Pulsationen, die auftreten, wenn sich eine Sohiffs3Ghraubenaohau£el duroh das Greschwindigkeitsgradientenfeld hindurch "bewegt, welches in dem viskosen Nachstrom vorhanden iat, da jede Schiffaschraube den Zustrom zur anderen abgleicht. Die Verwendung von zwei Sohiffaachrauben verringert ferner die Schiffaachraubenbelaatung und dadurch die Cavitation und deahalb kann eine größere Leistung auf das Antriebssystem übertragen werden. Es können zahlreiche Abänderungen vorgenommen werden, die im Eahmen der Erfindung liegen«,

Patentanaprüohe

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Claims

- 11 - · , ■

Patentansprüche

1« Sohiffsheok- und Schiffasohraubenaufbau für ein Schiff, welches zwei Sohiffaachraubenwellen aufweist, die sioh vom Sohiffsheok aus nach hinten erstrecken, wobei diese wellen in seitlicher Richtung gleiohe Abstände von der Mittelebene des Schiffes haben, gekennzeichnet durch ein Paar Sohiffssohrauben won bekanntem Aufbau, die an diesen Wellen montiert sind, um im viskosen Kaoh-Strom des Schiffes zu arbeiten, wob-ei der Abstand der Sohiffesohrauben und der Durohmesaer der Sohif fs schrauben derart gewählt sind, daß jede Sohiffasohraube in induziertem Geaohwindigkeitsfeld der anderen Schiffsschraube angeordnet ist·
2. Sohiffasohraubensyatem naoh Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Sohiffasohraubenmittea zwischen 6Oj6 und 100# der Schraubendurohmesser beträgt.

5« Sohiffssohraubensystem naoh Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, daß sich die Schiffsschrauben in der gleichen Bbene in entgegengesetzten Richtungen drehen,

4·· Sohiffaschraubensystem nach Anspruch 1, daduroh gekenn- _; .,· zeichnet, daß sich die Schiffsschrauben in Ebenen drehen,

die in Iiängsrichtung im Abstand voneinander angeordnet r sind·

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