DE2026290A1 - Propeller - Google Patents

Description

DiPL-CHEM. DR. HARALD STACH 2026290

2 HAMBURG 1 · GROSSE ALLEE 30 · TELEFON (O411) 244523

Aktenzeichen; Neuanmeldung

Anmelderint Fa. Theodor Zeise, Hamburg

PROPELLER

Die Erfindung betrifft neuartige Propeller, insbesondere für Schiffe.

In den letzten Jahren sind mit der Entwicklung von Supertankern, großen Massengutfrachtern und sehr schnellen Prachtschiffen (Container-Schiffen) die Abmessungen von Schiffspropellern ausserordentlich angewachsen. Bei den modernen, aus Wirtschaftlichkeitsgründen meist mit nur einer Schraube ausgestatteten Großschiffen werden schon jetzt einerseits Propeller mit Durchmessern von 9»5 m und Gewichten von etwa 60 t und andererseits solche Propeller benötigt, die Flügelflächen von etwa 100$ der Propellerkreisfläche besitzen und infolge der Flügelgestalt in gewissen Bereichen der Flügel erhebliche Überschneidungen aufweisen. Hieraus ergeben sich zunehmende Schwierigkeiten sowohl hinsichtlich der hohen Guß- und Stück-Gewichte als auch bei der Bearbeitung der breiten, sich überschneidenden Flügelflächen. Weitere Probleme ergeben sich bei der Verladung, dem Transport und der Montage derart riesiger Propeller, "

Es sind bereits sogenannte Aufsatzflügelpropeller bekannt, bei welchen die Nabe und die Flügel jeweils getrennt hergestellt und die mit Flanschen versehenen Flügel nachträglich an die Nabe angeschraubt werden. Dies hat jedoch den Nachteil, dass die Abmessungen der Nabe, Insbesondere bei Flügelzahlen grosser als vier, enorm anwachsen, wodurch der Wirkungsgrad des Propellers merklich beeinträchtigt wird.

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Es sind ferner sogenannte Tandem-Propeller bekannt, bei welchen zwei jeweils für sich vollständig ausgebildete Propeller hintereinander auf derselben Welle angeordnet sind. Da die beiden Propeller dabei in verschiedenen Ebenen liegen, wird der hintere Propeller durch den vorde- · ren Propeller beeinflusst. Hinter einem Schiff arbeitet eine derartige Tandem-Anordnung in einem Strömungsfeld, das sich mit dem Abstand vom Schiff nach Richtung und Stärke ändert (Nachstromfeld). Dadurch entstehen Schwierigkeiten bei der Auslegung der beiden Propeller. Die örtlichen Unterschiede in der Zuströmung zu den beiden Propellern bewirken vielfach, dass Tandem-Propeller gegenüber herkömmlichen, einstückigen Propellern eine unterschiedliche Charakteristik besitzen und dadurch auf verschiedene Belastungen und Betriebsbedingungen unterschiedlich reagieren. Durch die Lage der Flügel in zwei Ebenen ergibt sich im Nachstromfeld eines Schiffes eine unterschiedliche Impulsstärke der vom Flügel auf das Schiff übertragenen KraftSchwankungens die die im Schiff erzeugten Vibrationen ungünstig beeinflussen können.

Aufgabe der Erfindung ist es Hun, neuartige Propeller zu schaffen, welche die bisherigen Schwierigkeiten weitgehend verringern oder ganz vermeiden, bei der Herstellung und Bearbeitung geringere Einzelgewichte und günstigere Bearbeitungsmöglichkeiten der Flügelflächen bieten und die Verladung, den Transport und die Montage auf der Werft erleichtern.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Propeller, insbesondere für Schiffe? gekennzeichnet durch zwei oder mehrere auf der gleichen Welle angeordnete, mit jeweils mindestens einem Flügel besetzte Naben, deren Flügel in einem äusseren Flügelbereich die Form eines einheitlichen Propellers bilden.

Die erfindungsgemässen Propeller-besitzen vorzugsweise eine vordere und eine hintere Nabe, _d.eren ,Flügelzahlen sich

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tim höchstens einen Flügel unterscheiden, wobei die Flügel möglichst abwechselnd auf der vorderen und der hinteren Nabe angeordnet sind. Die Flügel sollen zweckmässig mit ihren Flügelspitzen in einer Ebene liegen und in den ausseien Flügelbereichen nach Form und radialer Steigungsverteilung im wesentlichen übereinstimmen* Je nach den Abmessungen können die mit der =einen Nabe verbundenen Flügelwurzeln in den Bereich mindestens einer benachbarten Nabe hineinreichen.

Nach einer abgewandelten Ausführungsft>rm können die Naben in der Anzahl und in der Teilung der Flügel übereinstimmen und so zusammengefügt sein, dass jeweils die einander zugeordneten Flügel mindestens zweier Naben zusammengenommen die Form eines einheitlichen Flügels bilden, dessen Zylinderschnitte sich aus an den Trennfugen aneinandergrenzenden Zylinderschnitten der einander zugeordneten Flügel zusammensetzen. Bei dieser Anordnung können die aus einander zugeordneten Flügeln verschiedener Naben gebildeten, in ihrer Form einheitlichen Flügel in einem äusseren Flügelbereich in voneinander in axialer Richtung getrennte Teilflügel unterteilt sein, die sich nach Kontur, Anstellwinkel zur Strömung Und Flügelspitzenradius unterscheiden können. Die einander zugeordneten Flügel können je nach den Anforderungen im Bereich ihrer Trennfugen verbunden, beispielsweise verschweisst sein.

Die Form und die radiale Steigungsverteilung der Flügel kann nach den Anforderungen zweckentsprechend gewählt werden, wobei durch den Aufbau des Gesamtpropellers aus mehreren ineinandergefügten Teilpropellern auch solche Formen und Überschneidungen der Flügelflächen verwendet werden können,die bei herkömmlichen, einstückigen Propellern infolge der Be arbeitungsschwierigkeiten praktisch nicht benutzt werden können.

Die gemeinsame Ebene der Flügelspitzen kann symmetrisch oder unsymmetrisch zur Gesamtlänge tier Naben liegen. Besonders

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vorteilhaft ist es, wenn die Naben aller Teilpröpeller in einem gemeinsamen Arbeitsgang hergestellte Bohrungen besitzen* Die Naben der Teilpropeller können ferner nach ihrer Fertigstellung fest miteinander verbunden oder auf einem ge> meinsamen Bauteil lösbar montiert werden. Die Verbindung der Naben kann durch Schraubenbolzen erfolgen, die insbesondere als Dehnschrauben ausgebildet sein können. In der Fuge zwischen benachbarten Naben kann eine Dichtung angeordnet sein.

Die erfindungsgemässen Propeller erleichtern nicht nur die Herstellung, den Transport und die Montage, sondern ersparen auch bei Havarien Kosten und Zeit, beispielsweise wenn nur ein Teil des Propellers beschädigt ist. Wesentlich ist ausserdem, dass man bei den erfindungsgemässen Propellern durch VergrÖsserung der Flügelfächen und durch eine Doppeldecker-Anordnung der äusseren Flügelbereiche Kavitationserscheinungen vermindern kann.

Die Erfindung wird hierin zur Vereinfachung im wesentlichen unter Bezugnahme auf Schiffspropeller erläutert, lässt sich jedoch in gleicher Weise auch auf andere Propeller, beispielsweise an Ruhr-Vorrichtungen anwenden.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen waiter erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Aufsicht auf einen Schiffspropeller mit vier Flügeln,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Schiffspropellers gemäss Fig. 1

Fig. 3 eine weitere Seitenansicht des Schiffspropellers gemäss Fig. 1 aus einer um 90° versetzten Richtung gesehen,

Fig. 4 eine Aufsicht auf einen abgewandelten Schiffspropeller und

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Fig. 5 eine Seitenansicht des Schiffspropellers gemäss Fig. k.

Der in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Schiffspropeller besitzt eine vordere Nabe 1a und eine hintere Nabe 1b, die dicht aneinanderstossend auf einer gemeinsamen Propellerwelle angeordnet werden. Jede der beiden Naben 1a und 1b trägt zwei einander diametral gegenüberliegende Flügel 2a bzw. 2b, wobei die Erzeugenden der auf der vorderen Nabe 1a sitzenden Flügel 2a nach hinten und die Erzeugenden der auf der hinteren Nabe 1b sitzenden Flügel 2b nach vorn ausgebeugt sind, so dass die ausseren Flügelbereiche 3a bzw. 3h in einer Propellerebene stehen und nach Form und radialer Steigungsverteilung im wesentlichen übereinstimmen. Die Wurzelprofile der Flügelwurzeln 5a und 5b sind in der aus Festigkeitsgründen erforderlichen Länge auf dem zugehörigen Nabenteil 1a bzw. 1b untergebracht, während die übrige, aus strömungstechnischen Gründen wünschenswerte Profillänge der Flügelwurzeln 5a und 5b über die Aus senfläche der jeweils anderen Nabe 1b bzw. 1a greift. Der in dieser Weise aus zwei Teilpropellern zusammengesetzte Schiffspropeller entspricht in den wirksamen Flügelbereichen 3^a bzw. ya nach Form und radialer Steigungeverteilung vollständig einem herkömmlichen einstückigen Propeller und weicht von dessen Form nur im Bereich der Flügelwurzeln 5a bzw. 5b ab, wobei die axiale Verschiebung der Wurzelprofile nur einen sehr geringen Einfluss auf das Gesamtverhalten des Propellers besitzt.

Der in den Fig. h und 5 dargestellte Schiffspropeller besitzt ebenfalls eine vordere Nabe 1a und eine hintere Nabe 1b, deren jede jedoch vier, zueinander um jeweils rechte Winkel versetzt angeordnete Flügel 2a bzw. 2b trägt, wobei die Naben 1a und 1b so zusammengefügt sind, dass jeweils ein Flügel 2a der vorderen Nabe 1a und ein Flügel 2b der hinteren Nabe 1b zusammengenommen einen einheitlichen Flügel bilden, dessen Zylinderschnitte sich aus an den Trennfugen 7 aneinandergrenzenden Zy-

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linderschnitten der beiden Flügel 2a und 2b zusammensetzen. Da die einzelnen Flügel jeweils unter einem Winkel zur Ebene der Flügelspitze verlaufen, durchsetzt die Trennfuge 7 jeden aus den einander zugeordneten Flügeln 2a und 2b gebildeten Gesamtflügel längs einer Fläche, deren Schnittkanten mit der in Fig. k verdeckten Flügelfläche gestrichelt dargestellt ist. Die in den Fig. k und 5 i« einer Ebene liegende Trennfuge kann je nach den Anforderungen auch in einer kegeligen oder gewölbten Fläche liegen„■ Bei dem in den Fig. k und 5 dargestellten Propeller befinden sich die Flügelspitzen der Geeamtflügel jeweils an den an der hinteren Nabe angeordneten Flügeln 2b. Dies hängt jedoch lediglich von der im Einzelfall gewählten Lage der Trennfuge ab.

Die Teilpropeller können nach ihrer Fertig®teilung entweder miteinander verbunden und dann gemeinsam auf die Propellerwelle aufgeschoben oder einzeln naeSa©inander auf die Welle aufgebracht und dort miteinander Terbuiaden werden«, Das Aufbringen der Propeller kasisi mittels ©±jq©8 in entsprechende Nuten der Propellerbohrunge» -uad des Propellerwellenkonus eingelegten Keiles (Passfeder) oder vorzugsweise keillog, insbesondere durch Aufschrumpfen saittels Öldruckverband erfolgen. Um zu verhindert₉ dass Serasser zwischen den ©inander zugewandten, ebenes oder beliebig gafonaten Stirnflachen der Naben 1a und 1b bis znm ¥ell®nkosras vordringt„ wird vor«» teilhaft in die FJFge 6 ein® Dichtung eingefügt „

In den Zeichnungen sind star besseren -Übersicht jeweils nur Propeller mit zwei Haben dargestellte Erfiadungegensäas ist es jedoch in gleicher ¥eise anögliete_$ Propeller aus dr@i oder mehr Naben mit jeweils an diesen afflgeordtaet®» Flügel» zusammenzusetzen. J© nach den ArafordLertwsgeira 1st es auch siS^lich, die Fugen 6 zwis©heis den Haben ussd/oder di© Treusafwgen 7 zwischen den Flügeln duriefa. V©rseteeiss©B s« g@lali©ss®ss_ffl Bie ©rfindungegemässan Propell©? sind auek bei kl ©inn esa inebesonder· für aoleh© Fälle geeignet_a b©i w©I©k©n -b©i. geb^neBi Diarehaiesser wSglicSast gr@3B@ FlügelfläßSaen mad schnei dun gen d®r Flügel ©pferderlieli nimü₀

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Claims (12)

1. PATENTANSPRÜCHE

   '1. ) ,Propeller j insbesondere für Schiffe, gekennzeichnet durch zwei oder mehrere auf der gleichen Welle angeordnete, mit jeweils mindestens einem Flügel besetzte Naben ("la, Ib), deren Flügel (2a,2b) 1ä,einem äusseren Flügelbereich (3^a» 3b) die Form eines einheitlichen Propellers bilden.
2. 2.) Propeller nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine vordere Nabe (la) und eine hintere Nabe (ib), deren Flügelzahlen sich um höchstens einen Flügel unterscheiden, wobei die Flügel (2a,2b) soweit nach der Flügelzahl möglich abwechselnd auf der vorderen Nabe (la) und der hinteren Nabe (ib) angeordnet sind.
3. 3.) Propeller nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel (2a,2b) jeweils mit ihren Flügelspitzen (^a,^b) in einer Ebene liegen und in den äusseren Flügelbereichen (3a,3b) nach Form und radialer Steigungsverteilung im wesentlichen übereinstimmen.
4. h*) Propeller nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fitigelwurzeln (5a,5b) der Flügel (2a,2b) in den Bereich mindestens einer benachbarten Nabe (la bzw. Ib) hineinreichen.
5. 5··) Propeller nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Naben (ia,1b) in der Anzahl und der Teilung der Flügel (2a,2b) tibereinstimmen und so zusammengefügt sind, dass jeweils einander zugeordnete Flügel (2a,2b) mindestens zweier Naben (1a,Tb) zusammengenommen die Form eines einheitlichen Flügels bilden, dessen Zylinderschnitte sich aus an den Trennfugen (7) aneinandergrenzenden Zylinderschnitten der einander zugeordneten Flügel (2a,2b) zusammensetzen.

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6. 6.) Propeller nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet _t dass die aus einander zugeordneten Flügeln (2a,2b) verschiedener Naben (ia,1b) gebildeten, in ihrer Form einheitlichen Flügel in einem äusseren Flügelbereich in voneinander in axialer Richtung getrennte Teilflügel unterteilt sind, die sich nach Kontur, Anstellwinkel zur Strömung und Flügelspitzenradius unterscheiden können,
7. 7.) Propeller nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die einander zugeordneten Flügel (2a,2b) im Bereich ihrer Trennfugen (7) miteinander, vorzugsweise durch Verh schweissen, verbunden sind.
8. 8,) Propeller nach Anspruch 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet. dass die gemeinsame Ebene der Flügelspitzen (4a,4b) unsymmetrisch zur Gesamtlänge der Naben (la,1b) liegt.
9. 9.) Propeller nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Naben (ia,1b) in einem gemeinsamen Arbeitsgang hergestellte Bohrungen besitzen.
10. 10.) Propeller nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Naben (ia,1b) nach ihrer Fertigstellung fest miteinander verbunden werden.
11. 11.) Propeller nach Anspruch 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, dass die Naben (ia,1b) auf einem gemeinsamen Bauteil montiert sind,
12. 12.) Propeller nach Anspruch 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, dass die Naben (ia,1b) lösbar, insbesondere durch Schraubenbolzen miteinander verbunden sind.

    13·) Propeller nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Verbindung der Nabenteile (la,1b) dienenden Schraubenbolzen als Dehnschrauben ausgebildet sind.

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    ) Propeller nach. Anspruch. 1 bis' 13i dadurch gekenn ze χ chn et. dass in der Fuge (6) zwischen benachbarten Naben (ia,1b) eine Dichtung angeordnet ist.

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