DE1935377A1

DE1935377A1 - Schiffspropellerfluegel und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE1935377A1
Application number: DE19691935377
Authority: DE
Inventors: Sven-Ola Andersson; Pehrsson Anders Lennart
Original assignee: KARLSTAD MEKANISKA AB; Karlstads Mekaniska Werkstad AB
Current assignee: KARLSTAD MEKANISKA AB; Metso Fiber Karlstad AB
Priority date: 1968-07-11
Filing date: 1969-07-11
Publication date: 1970-03-05
Also published as: SE315526B; DK128154B; NO119861B; ES369002A1; DE6927540U; FI50601B; US3647318A; NL6908929A; GB1270992A; FR2012786A1; FI50601C; NO119861C; CH496572A

Description

A 23969 A 21+069

DIPIh-PHYS. ROBERT MUNZHUBBR

»AiBWTAHWlLT»

R Mflnohen 22
WIdenmayerstr. 5 11· Juli 1969

Firma Aktiebolaget Karlstads Mekaniska Werkstad 20, Verkstadsgatan, S-652 21 Karlstad, Schweden

Schiffspropellerflügel und Verfahren zu dessen Herstellung

Die Erfindung betrifft einen Schiffspropellerflügel mit einem hohlen Körper und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Propellerflügels·

Propeller für Schiffe und Flugzeuge sowie Läufer für Wasserturbinen und -Pumpen mit Flügeln, die aus einem vollen bzw. massiven Wurzelstück, das mit einem Flügelflansch versehen ist, und aus einem hohlen Flügelkörper bestehen, der. mit dem Wurzelstück verschweißt ist, werden seit einiger Zeit hergestellt. Ein hohler Schiffspropellerflügelkörper wird gewöhnlich aus zwei gleichmässig dicken Platten hergestellt, die durch plastische Verformung in zur Verwendung als Saug- und Druckseiten des Flügels geeignete Formen gebracht worden sind. Die beiden Platten werden miteinander längs ihrer Kanten, die den Umfang des FlUgelkörpers bilden, verschweißt. Dieser durch solche Platten gebildete schalenförmig« Aufbau wird oft mit Hilfe von inneren Stegen und Holmen verstärkt, di·

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mit den Platten verschweißt werden. Gegebenenfalls kann eine verstärkte Schalenbauweise erhalten werden, wenn die beiden Platten über geeignete Flächen dadurch verdickt werden, daß an die Platten eine Anzahl Versteifungsplatten angeschweißt werden, die vor dem Verschweissen der Platten miteinander durch Formpressen den Innenflächen der vorerwähnten Platten angepaßt worden sind.

Ein Nachteil bekannter Bauformen besteht u.a. in der Schwierigkeit, bei der Herstellung grosser Propeller durch plasti- W sehe Verformung mit ausreichender Genauigkeit die richtige Form der grossen Platten zu erzielen, welche die Saug- und Druckseiten des Flügelkörpers bilden sollen. Diese Schwierigkeit hat die Verwendung solcher Propellerbauformen auf nicht zu grosse Abmessungen beschränkt.

Aufgabe der.Erfindung ist, diese Nachteile, die mit der Herstälung bisher bekannter Propellerbauformen, insbesondere grosser Schiffspropeller, verbunden sind, auszuschalten oder zumindest wesentlich zu verringern.

Die technischen Probleme, welche durch die Erfindung gelöst werden sollen, betreffen die Bauform und Herstellung eines hohlen Propellerflügelkörpers, der die Fähigkeit hat, beträchtlichen mechanischen Beanspruchungen standzuhalten, und dessen Herstellung keine plastische Verformung grosser schwerer Platten in solch komplizierte Formen erfordert, wie sie den ganzen Saug- und Druckseiten des Flügelkörpers entsprechen. ^;

Ein erfindungsgemässer Propellerflügel als hohler Körper unterscheidet sich im wesentlichen dadurch, daß der Flügelkörper aus einer Anzahl kastenförmiger Abschnitte besteht, von denen sich jeder zwischen zwei zueinander parallelen Ebenen quer zur Längsachse des Flügelkörpers erstreckt und

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jeder zwei Seitenwände aufweist, von denen jede als Teil der Saug- und Druckseiten des Flügelkörpers geformt ist.

Unter der Längsachse des Flügelkörpers ist hier eine gerade Linie zu verstehen, die zwischen der Mitte des Flügelflansches und demjenigen Punkt des Propellerflügels gezogen ist, der am weitesten von der Achse abliegt, um die sich der Propeller dreht. · .

Je nach der Form und der jeweiligen Krümmung in der Umfangsrichtung und in der radialen Richtung des Flügelkörpers können die kastenförmigen Abschnitte in manchen Fällen gerade sein und in anderen Fällen gekrümmt sein. Daher sind die zueinander parallelen Ebenen, welche die Abschnitte begrenzen, flach, zylindrisch oder konisch.

Jede Seitenwand eines kastenförmigen Abschnitts kann entweder aus einer einzigen gleichmässig dicken Platte oder aus mehreren gleichmässig dicken Platten von voneinander verschiedener Dicke hergestellt werden, die so miteinander verschweißt werden, daß die Dicke der Seitenwand sich stufenweise zur Vorderkante und zur Hinterkante des Flügelkörpers verringert. Für die Seitenwände von Abschnitten, die von der Wurzel des Flügels weiter nach aussen liegen, können dünnere Platten als für die der Flügelwurzel näherliegenden Abschnitte verwendet werden. Die beiden Seitenwände jedes Abschnitts sind miteinander teilweise durch Stege quer zur Längsachse des Flügelkörpers und teilweise durch Holme verbunden, die sich zwischen den Seitenwänden längs der Längsachse des Flügelkörpers erstrecken. Zum Erzielen der maximalen Festigkeit sollen die Stege jedes Abschnitbs' so angeordnet und mit den Seitenwänden verschweißt sein, daß sie von der Flügelwurzel so weit als möglich abliegen, da die Seitenwände zumindest in jedem Abschnitt in der Längsrichtung des Flügelkörpers von gleicher Dicke sind, und da die Beanspruchungen näher der Flügelwurzel niedriger sind.

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ßAD ORIGINAL

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Die Belastung ist bei einem hohlen Flügelkörper unter normalen Betriebsbedingungen im wesentlichen so verteilt, daß die Druckseite Zugspannungen ausgesetzt wird und die Saugseite Druckspannungen. Hinsichtlich der Festigkeit muß den Schweißverbindungen quer zur Längsrichtung auf der Druckseite des Flügelkörpers besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden, z.B. dadurch, daß Anzeichen von Brüchen oder Rissen längs der Schweißverbindung sowohl an der Aussenseite als auch an der Innenseite derjenigen Seitenwände, welche die Druckseiten bilden, glatt geschliffen werden. Dies wird durch

" das erfindungsgemässe Herstellungsverfahren ermöglicht, bei welchem die Teile des Flügelkörpers in einer bestimmten Reihenfolge miteinander verschweißt werden. Dieses Herstellungsverfahren unterscheidet sich im wesentlichen dadurch, daß der Flügelkörper abschnittweise von der Flügelwurzel aus zur Flügelspitze zusammengebaut wird derart, daß jeder nachfolgende Abschnitt an dem unmittelbar vorausgehenden angebaut wird, erstens dadurch, daß die Seitenwand, die als Teil der Druckseite des Flügelkörpers geformt worden ist, mit der entsprechenden Wand des vorausgehenden Abschnitts und mit den Holmen verschweißt wird, zweitens dadurch, daß die Seitenwand, die als Teil der Saugseite des Flügelkörpers geformt worden ist, mit der entsprechenden Seitenwand des vorausgehenden Abschnitts und mit den Holmen verschweißt wird und dadurch, daß die Stege mit den Seitenwänden und mit den Holmen verschweißt werden.

Nachfolgend wird die Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher begehrieben und zwar zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemä·ein Schiffspropellerflügel, tfilweise im Schnitt}

Fig. 2 und 3 Ansichten im Schnitt nach den Linien II-II bzw. ■ III-III des in Fig. 1 dargestellten Propellerflügels;

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Fig. H eine andere Bauform des Flügelkörpers.

In Fig. 1-3 ist ein Propellerflügel dargestellt, der aus einer Flügelwurzel aus Gußstahl mit einem Bügelflansch 3 und aus einem Flügelkürper 13 mit drei kastenförmigen Plattenabschnitten 5, 7, 9 sowie aus einer Flügelspitze 11 aus Gußstahl besteht. Jeder der Abschnitte 5,7 und 9 erstreckt sich zwischen Ebenen 15, die waagrecht und parallel zueinander sind sowie quer zur Längsachse des Flügelkörpers 13, verlaufen. Der Abschnitt 5 weist zwei Seitenwände 17 und 19 auf, der Abschnitt 7 zwei Seitenwände 21 und 23 und der Abschnitt 9 zwei Seitenwände 25 und 27. Die Seitenwände 17, 21 und 25 sowie 19,23 und 27 werden je dadurch gebildet, daß sie zu Teilen einer Druckseite 29 und einer Saugseite 31 des Flügelkörpers 13 gebogen werden. Die gegenüberlxegenden Seitenwände 17 und 19, 21 und 23 sowie 25 und 27 werden innerhalb ihrer Abschnitte 5, 7 und 9 an ihren Enden mit Kantenstücken 33 verschweißt, welche die Aufgabe haben, die Kanten des Flügelkörpers 13 zu bilden. Die Seitenwände 17-27 werden ferner miteinander und mit der Flügelwurzel 1 sowie mit der Flügelspitze 11 dadurch verbunden, daß sie mit Holmen 35 verschweißt werden, die parallel zur Längsachse des Flügelkörpers 13 und zumindest annähernd senkrecht zu den Seitenwänden 17 - 27 angeordnet sind. Die Seitenwände 17 und 19 des Abschnitts 5 werden miteinander durch Stege 37 verbunden, die mit ihnen in einer Höhe in der Nähe derjenigen ihrer Kanten, die von der Flügelwurzel 1 am weitesten abgelegen sind, quer zur Längsachse des Flügelkörpers 13 verschweißt· In ähnlicher Weise werden innerhalb des Abschnitts 7 die'Seitenwände 21 und 23 miteinander durch Stege 39 verbunden. Jede der Seitenwände 17 - 27 wird aus einer gleichmässig dicken Platte geformt, jedoch wird von denjenigen Seitenwänden 17, 21 und 25, welche die Druckseite 29 des Flügelkörper· 13 bilden, die Seitenwand 17, die der Flügelwurzel 1 am nächsten liegt, aus einer

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dickeren Platte als die benachbarte Seitenwand 21 hergestellt, die von der Flügelwurzel 1 weiter abgelegen ist und die ihrerseits aus einer dickeren Platte als die Seitenwand 25 des Abschnitt· 9 hergestellt wird, die von der Flügelwurzel am weitesten abgelegen ist. In ähnlicher Weise wird ' jede der Seitenwände 19, 23 und 27, die die Saugseite 31 bilden, aus einer gleichmässig dicken Platte geformt, wobei die Dicke der Platten abschnittweise von der Flügelwurzel 1 zur Flügelspitze 11 abnimmt.

* Fig. 4 zeigt einen Querschnitt einer anderen Ausführungsform der Seitenwände 17 - 27 der kastenförmigen Abschnitte 5, 7 und 9, die besonders für Propellerflügel mit einem breiten Flügelkörper 13 geeignet ist. Jede der Seitenwände 17 - 27 umfaßt drei, jede für sich selbst gleichmässig dicke, Platten Hl, 43 und 45, die miteinander verschweißt sind und von denen die mittlere Platte 43 dicker als die beiden äusseren Platten 41 und 45 ist.

Beim Zusammenbau eines Propellerflügels nach dem erfindungsgemäseen Verfahren werden die verschiedenen Arbeitsphasen im wesentlichen in der folgenden Reihenfolge ausgeführt: ) zuerst werden die Holme 35 mit der Flügelwurzel 1 verschweißt, worauf die Seitenwand 17 des Abschnitte 5, die als Teil der Druckseite 29 des Flügelkörpers 13 geformt ist, mit der Flügelwurzel 1 und mit den Holmen 35 sowie mit den Endstücken 33 verschweißt wird. Bruchanzeigekanten längs der Söiweißverbindungen werden auf beiden Seiten glatt geschliffen und die Schweißverbindungen werden sorgfältig geprüft. Die Seitenwand 19, die als Teil der Saugseite 31 des Flügelkörpers 13 geformt ist, wird mit der Flügelwurzel 1, den Kantenstücken 33 und mit den Holmen 35 verschweißt. Die Stege 37 werden durch Schweissen zwischen den Seitenwänden 17, 19 und den Holmen 35 befestigt, wodurch der Abschnitt 5 abgeschlossen wird. Die Seitenwand 21 des Abschnitts 7, die als Teil der Druckseite 29 geformt ist, wird an die entsprechende

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Seitenwand 17 des Abschnitts 5 und an die Kantenstücke 33 angeschweißt. Bruchanzeigekanten längs der Schweißverbindungen werden auf beiden Seiten abgeschliffen und die Schweißverbindungen werden sorgfältig geprüft« nie Holme 35 werden mit der Seitenwand 21 verschweißt. Die Seitenwand 23, die als Teil der Saugseite 31 des Flügelkörpers 13 geformt ist, wird an die entsprechende Seitenwand 19 des Abschnitts 5 und an die Kantenstücke 33 sowie an die Holme 35 angeschweißt. Die Stege 39 werden zwischen den Seitenwänden 21, 23 und den Holmen 35 angeschweißt wodurch.der Abschnitt 7 abgeschlossen wird. Die Seitenwand 25 des Abschnitts 9, die als Teil der Druckseite 29 geformt ist, wird an die entsprechende Seitenwand 21 des Abschnitts 7 und an die Kantenstücke 33 sowie an die Flügelspitze 11 angeschweißt. Bruchanzeigekanten längs der Schweißverbindungen werden auf beiden Seiten abgeschliffen und die Schweißvecbindungen werden sorgfältig geprüft. Die Holme 35 werden an die Seitenwand 25 und an die Flügelspitze 11 angeschweißt. Die Seitenwand 27, die als Teil der Saugseite 21 des Flügelkörpers 13 geformt ist, wird an die entsprechende Seitenwand 23 des Abschnitts 7 und an die Kantenstücke sowie an die Flügelspitze 11 angeschweißt, wodurch der Abschnitt 9 abgeschlossen wird und der Propellerflügel fertig zusammengebaut ist.

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Claims

Paten. tansprttche

1. Schiffspropellerflügel mit hohlen Flügelkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß der Flügelkörper (135 aus mehreren kastenförmigen Abschnitten (5, 7, 9) besteht, von denen " . sich jeder zwischen zwei Ebenen (15> erstreckt, die zueinander parallel sind und quer zur Längsachse des Flügel· körpers C13) verlaufen, wobei jeder Abschnitt (5, 7, 9) zwei Seitenwände (17 - 29) aufweist, von denen jede als Teil der Saugseite bzw. Druckseite (29, 31) des Flügelkörpers (13) geformt ist»

Schiffspropellerflügel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der kastenförmigen Abschnitte (5, 7, 9) sich zwischen zwei waagrechten Ebenen (15) qer zur Längsachse des Flügelkörpers (13) erstreckt.

3. Schiffspropellerflügel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der kastenförmigen Abschnitte (5, 7, 9), der sich zwischen zwei zylindrischen Ebenen erstreckt, zur Drehachse des Propellers gleichachsig ist.

Schiffspropellerflügel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der kastenförmigen Abschnitte (5, 7, 9), der sich zwischen zwei konischen Ebenen erstreckt, zur Drehachse des Propellers gleichachsig ist.

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5. Schiffspropellerflügel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dß die Seitenwände (17 - 27) der kastenförmigen Abschnitte (5, 7, 9) dadurch hergestellt worden sind, daß mehrere gleichmässig dicke Platten von voneinander verschiedener Dicke so miteinander verschweißt wurden, daß die Dicke der Seitenwände stufenweise zur Vorderkante und zur Hinterkante des Hügelkörpers abnimmt.

6. Schiffspropellerflügel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kastenförmigen Abschnitte (5, 7, 9), die näher der Flügelwurzel (1) liegen, aus dickeren SeitenwändenCl7-27) als diejenigen der Abschnitte hergestellt sind, die weiter von der Flügelwurzel Cl) abliegen.

7. Schiffspropellerflügel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (17 - 27) jedes kastenförmigen Abschnitts (5, 7, 9) miteinander durch Stege (37, 39)" in der Nähe derjenigen ihrer Kanten quer zur Längsachse des Flügelkörpers C13) verbunden sind, die am weitesten von der Flügelwurzel (1) abliegen.

Schiffspropellerflügel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (17 - 27) und die Stege (37, 39) jedes kastenförmigen Abschnitts (5, 7, 9) miteinander durch Holme (35) verbunden sind, die zumindest annähernd parallel zur Längsachse des Flügelkörpers (13) und zumindest annähernd senkrecht zu den Seitenwänden (17 - 27) und den Stegen (37, 39) angeordnet sind.

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Verfahren zur Herstellung eines hohlen Flügelkörpers (13), der aus mehreren kastenförmigen Abschnitten besteht, für einen Schiffspropellerflügel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flügelkörper (13) abschnittweise (5, 7, 9) von der FlügelwUrzel (1) aus zur Flügelspitze (11) zusammengebaut wird, wobei jeder nachfolgende Abschnitt CT) an den unmittelbar vorausgehenden (5) angebaut wird, erstens dadurch, daß die Seitenwand (21), die als Teil der Druckseite (29) des Flügelkörpers (13) geformt worden ist, mit der entsprechenden Wand (17) des vorangehenden Abschnitts (5) und den Holmen (35) verscheißt wird, zweitens dadurch, daß die Seitenwand (23·), die als Teil der Saugseite (31) des Flügelkörpers (13) geformt worden ist, mit der entsprechenden Seitenwand (19) des vorausgehenden Abschnitts (5) und mit den Holmen (35) verschweißt wird, und dann dadurch, daß die Stege (39) mit den Seitenwänden (21, 23) und mit den Holmen (35) verschweißt werden.

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