DE2024320A1

DE2024320A1 - Düse für eine Schiffsschraube

Info

Publication number: DE2024320A1
Application number: DE19702024320
Authority: DE
Inventors: Marinus Bennekom Oosterveld (Niederlande)
Original assignee: Lips N.V., Drunen (Niederlande)
Priority date: 1969-05-19
Filing date: 1970-05-19
Publication date: 1970-11-26
Also published as: GB1308310A; CA931436A; NL7007222A; US3675424A; NO132721B; FR2048491A5; NO132721C

Description

Düse für eine Schiffsschraube

Die Erfindung betrifft eine Düse für eine Schiffsschraube, aus deren Mündung Wasser entlang der Düsenhinterkante ausgestoßen wird.

Indem eine Schiffsschraube von einer Düse umschlossen wird, kann die Strömungsgeschwindigkeit im Bereich der Düsen-Schiffsschraube im Vergleich zur offenen Schiffsschraube je nach der Form der Düse sowohl beschleunigt als auch verzögert werden.

Je nach Anwendungszweck der Düse unterscheidet man Beschleunigungs- und Verzögerungsdüsen, wie die Fig. 1 bzw. Fig. 2 der beigefügten Zeichnungen, in welchen die Schiffsschraube mit 1 und die Düse mit 2 bezeichnet ist, wie auch Fig. 3 veranschaulichen, worin der allgemeine Verlauf der Strömungslinien, auferlegt durch eine offene Schiffsschraube (gestrichelte Linie) und durch verschiedene Düsentypen, dargestellt wird.

Durch Umschließung einer Schiffsschraube mit einer BeschleunlgungsdUse (Pig. 2) kann für hohe Belastungen der Schiffs-

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Dipl. Ing. H»int Lesser. P :t< tcmwalt

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schraube , wie sie bei Schleppern zum Ziehen und- zum Schieben» bei Fischdampfer, Tanker, Frachter und KUstenschiffen vorkommen, eine Steigung der Leistungsfähigkeit erreicht werden.

Die BeschleunigungsdUse übt auf die Triebkraft ©ine positiv© Wirkung aus. Der Umlauf rund um die Düse wird in Fig. 2 dargestellt.

Bei Anwendung einer Verzögerungsdüse (Fig» 1) kann ©ine Druckminderung im Bereich der Schiffsschraube erreicht werden, was sich in gewissen Fällen auf die Schiffsschraube verschleißhemmend auswirken kann.

Aus Versuchen mit Schiffsschraubendüsen kann entnommen werden, daß die Eigenschaften des Systems weltgehend von dem Verhältnis zwischen der Fläche der Schiffsschraubenscheibe und der Fläche der Düsenmündung bestimmt werden.

Für Düsen mit einem Länge-Durchmesser-Verhältnis von 0,4 - 1,0 (diese Verhältnisse sind in der Praxis üblich) seheint eine Beziehung zwischen der Gesamtbelastung der Schiffsschraube und der Düse, und dem Verhältnis zwischen der Fläche der Schiffsschraubenscheibe und der Fläche der OüseraKÜndung zu bestehen.

Je größer die Fläche der Düsenmündung ist, umso größer ist der Umlauf rund um die Düse,, und umso gröSer die Hlrlcung der Düse auf die Triebkraft und die Leistungsfähigkeit des Systems, Die Belastung der Düse ist begrenzt, da stung die Gefahr des Abreissens tossteht,

Der Umlauf rund um das BüsenprofIl und die digkeit im Bereich der Sehiffs
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Wäre es möglich, die Fläche der DtisenmUndung regulierbar zu gestalten, beispielsweise mittels Ventilen, so würde sich ein solches DUsen-Schiffsschrauben-System für den Betrieb unter besseren Arbeltsbedingungen eignen (Schleppen oder Anstoßen, beladen und belastet bei steigendem Seewiderstand), darüber hinaus kann eine Schiffsschraube mit veränderlicher Steigung, dh. der Triebstrahl der Schiffsschraube durch eine asymmetrische und exzentrische Regulierung der DUsenmUndungsflache abgebogen werden, so daß die Steuerung mittels einer solchen Düse möglich ist»

In der Praxis kann ein Ventilmechanismus an der DüsenmUndung kaum realisiert werden. Der Umlauf um die Düse kann jedoch, wie erflndungsgeaäß vorgeschlagen wird, durch Ansaugen bzw. Ausstoßen des Wassers durch an der Hinterkante des Profils befindliche Schlitze beeinflußt werden. Durch eine Pumpe und Steuermittel läßt sich wahlweise gerichtetes Ausströmen des Wassers erzielen. Das DUsenprofIl ist dann wie eine Aufhieb erzeugende Düse (high lift device) geformt.

Das entlang der Hinterkante der Düse ausströmende Wasser verfolgt den Zweck, den Umlauf im Bereich des DUsenprofIls zu beeinflussen. Flg. * stellt eine mögliche Anordnung für einen Tanker dar, wobei die Schiffsschraube 1 und die Düse 2 unterhalb des Tankerhecks 3 an der Sohle des Tankerrahmens angeordnet 1st. Fig. 5 zeigt eine Rückansicht der Düse, sowie die Wasserströmung entlang der Hinterkante während des normalen Navigieren«.

Fig. 6 zeigt einen um 90° gedrehten Schnitt durch die Düse In Fig. 5» Fig. 7 und 8 zeigen entsprechend eine Rückansicht und einen Schnitt während der Steuerung.

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-Ing. Heim Lauer. Pjt« tnn~o>( 0 — 8 Mn« t<e>i Rl, Cosimaitrafce 81 · Telefon: (0811) 483820

Die Düse 2 enthält ringförmige Schlitze 4 und 5* welche zum Ansaugen und Ausstoßen des Wassers verwendet werden und mit ; innerhalb der Düse angeordneten ringförmigen Kanälen 6 und 7 verbunden sind.

] Der Winkel zwischen der Ausströmungerichtung des Wassers und dem DUsenprofil sollte etwa 60° betragen. Das Wasser wird vorzugsweise an einer Seite des Profils ausgestoßen und an der anderen Seite angesaugt, was Jedoch für die Betriebsfähigkeit mi des Systems nicht unbedingt erforderlich ist. Die Geschwindigkeit des ausströmenden Wassers sollte wenigstens 3-5 mal größer sein als die Durchflußgeschwindigkeit des Systems.

Beim Ausströmen des Wassers über die Innen- und Außenseite der DUsen-Hinterkante kann folgendes beobachtet werden:

1) Wenn das Wasser über den gesamten äußeren Düsenring ausgestoßen wird (wobei es an der DUseninnenseite angesaugt werden kann), so steigt der Umlauf um die Düse (siehe Fig. 5 und 6), die Düse wird als Beschleunigungsdüse arbeiten, wobei durch die Düse die Triebkraft vergrößert und die Leistungsfähigkeit des Systems erhöht wird.

φ 2) Das Ausstoßen des Wassers entlang der Hinterkante der Düse weist den Vorteil auf, daß das System fähig ist, bei größeren Belastungen unter optimalen Bedindungen zu arbeiten. Höhere Belastungen treten bei Schleppern (zum Ziehen oder Stoßen), aber auch bei Frachtschiffen od.dgl. (beladen oder belastet, bei steigendem Seewiderstand) auf. Indem das Wasser ι an der Innen- oder Außenseite der Düse ausgestoßen wird, steigt oder fällt entsprechend der Umlauf um die Düse und demzufolge steigt oder fällt auch die Geschwindigkeit im Bereich der Schiffsschraube.

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j Demzufolge kann die Strömungsgeschwindigkeit im Bereich der Schiffsschraube durch zweckmäßiges Ausstoßen des Wassers entlang der Hinterkante der Düse kontinuierlich auf gleichbleibendem Wert gehalten werden. Die Schiffsschraube kann weiterhin mit derselben Umdrehungszahl und immer mit voller Kraft arbeiten.

3) Indem das Wasser asymmetrisch entlang der Hinterkante ! der Düse ausgestoßen wird (siehe Pig. 7 und 8), beispielsweise f über einen 90°-igen Ausschnitt an der Backbord-Seite nach innen und an der Steuerbord-Seite, nach außen, kann der Triebstrahl der Schiffsschraube seitlich abgebogen werden, so daß eine transversal wirkende Kraft entsteht. Diese transversale Kraft kann für die Steuerung verwendet werden.

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Claims

Patentansprüche

Eine Schiffsschraube umfassende Düse, dadurch gekennze lehnet , daß MIttel für das gesteuerte Ausstoßen des Wassers entlang der DUsenhinterkante, unter einem bestimmten Winkel gegenüber dem DUsenprofil vorgesehen sind.

2. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Düse ein ringförmiger Schltz oder ein oder mehrere Schlitze in Form eines ringförmigen Ausschnittes vorgesehen sind.

3. Düse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zum Ausstoßen verwendete Wasser über zu den Ausstoßschlitzen koaxial angeordnete Schlitze ansaugbar ist.

4. Düse nach Anspruoh 3» dadurch gekennzeichnet, daß der (die) innere(n) Schlitz(e) zum Ansaugen und der (die) äußere(n) Schlitz(e) zum Ausstoßen des Wassers verwendet wird (werden). .

Düse nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser zwecks Manövrierung asymmetrisch durch ausschnittförmige, einander gegenüberliegend, an der Backbord- und Steuerbordseite der Düse angeordnete Schlitze ansaugbar und herausgestoßen ■ ist, wobei jeweils der (die) innere(n) Schlitz(e) an der Backbordseite und der (die) äußere(n) Schlitz(e) an der Steuerbordseite zum Ausstoßen des Wassers v©Ft?®Kdet wird oder umgekehrt.

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6. Düse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 tola 5» dadurch gekennzeichnet« daß der Winkel zwischen der Ausströhmungsrichtung des Waeeere und dem DUsenprof11 etwa 60° beträgt.