DE2026290C3 - Propeller - Google Patents

Description

zudem ebenfalls die vorstehend beschriebenen Nachteile, die durch das Rotieren der einzelnen Bereiche der spiralförmigen Flügel in verschiedenen Ebenen des f.'achstromfeldes entstehen.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, Propeller der eingangs genannten Art 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.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Propeller, insbesondere Schiffspropeller der eingangs genannten Art, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel aller Naben zusammengenommen im äußeren Flügelbereich die Form eines normalen Propellers, d. h. eines solchen mit nur einer Nabe und in einer gemeinsamen Ebene liegenden Flügelspitzen bilden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform trägt jede Nabe einen oder mehrere vollständige Flügel mit jeweils einer nur auf der zugehörigen Nabe fußenden Flügelwurzel. Die Flügelzahlen der vorderen Nabe und der hinteren Nabe unterscheiden sich zweckmäßig um höchstens einen Flügel, wobei die Flügel soweit nach der Flügelzahl möglichst abwechselnd auf der vorderen und der hinteren Nabe angeordnet sind. Die Flügel sollen zweckmäßig in den äußeren Flügelbereichen nach Form und radialer Steigungsverteilung im wesentlichen übereinstimmen. Je nach den Abmessungen können die Wurzelprofile der mit der einen Nabe verbundenen Flügelwurzeln über deren axialen Erstreckungsbereich hinausragen und die Außenfläche der benachbarten Nabe übergreifen.

Nach einer abgewandelten Ausführungsform können die Naben jeweils mehrere Flügelteile tragen, die in ihrer Zahl und Teilung übereinstimmten und so geformt sind, daß jeweils die einander zugeordneten Flügelteile beim Zusammenbau der Naben mit ihren einander zugewandten Kanten zusammengefügt die Form eines vollständigen normalen Flügels bilden, dessen Zylinderschnitte sich aus an der Trennfuge aneinandergrenzenden Zylinderschnitten der einander zugeordneten Flügelteile zusammensetzen. Bei dieser Anordnung können die aus einander zugeordneten Flügelteilen verschiedener Naben gebildeten vollständigen Flügel im äußeren Flügelbereich getrennt bleiben und einen in voneinander in axialer Richtung getrennte Bereiche unterteilt sein, die sich nach Kontur, Anstellwinkel zur Strömung und Flügelspitzenradius unterscheiden können. Die einander zugeordneten Flügelteile können im Bereich ihrer aneinandergrenzenden Kanten miteinander 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 Bearbeitungsschwierigkeiten praktisch nicht genutzt werden können.

Die gemeinsame Ebene der Flügelspitzen kann symmetrisch oder unsymmetrisch zur Gesamtlänge der Naben liegen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Naben aller Teilpropeller in einem gemeinsamen Arbeitsgang hergestellte Bohrungen besitzen. Die Naben der Teilpropeller können ferner auch ihrer Fertigstellung fest miteinander verbunden oder auf einer gemeinsamen Wellenbuchse montiert werden. Die Verbindung der Naben kann durch Schraubenbolzen erfolgen, die insbesondere als Dehnschrauben ausgebildet sein können. In der Fuge zwischen benachbarter. 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 Flügelflächen 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 Rührwerkspropeller anwenden.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung an Hand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigt

F i g 1 eine Aufsicht auf einen Schiffspropeller mit vier Flügeln,

F i g. 2 eine Seitenansicht des Schiffspropellers gemäß Fig. 1,

F i g. 3 eine weitere Seitenansicht des Schiffspropellers gemäß F i g. 1 aus einer um 90° versetzten Richtung gesehen,

Fig.4 eine Aufsicht auf einen abgewandelten Schiffspropeller und

F i g. 5 eine Seitenansicht des Schiffspropellers gemäß F i g. 4.

Der in den F i g. 1 bis 3 dargestellte Schiffspropeller besitzt eine vordere Nabe la und eine hintere Nabe Ib, die dicht aneinanderstoßend auf einer gemeinsamen Propellerwelle angeordnet werden. Jede der beiden Naben ta und 16 trägt zwei einander diametral gegenüberliegende Flügel 2a bzw. 2b, wobei die Erzeugenden der auf der vorderen Nabe la sitzenden Flügel 2a nach hinten und die Erzeugenden der auf der hinteren Nabe Ib sitzenden Flügel 2b nach vorn ausgebeugt sind, so daß die äußeren Flügelbereiche 3a bzw. 3b in einer Propellerebene stehen und nach Form und radialer Steigungsverteilung übereinstimmen. Die Wurzelprofile der Flügelwurzeln 5a und 5b sind in der aus Festigkeitsgründen erforderlichen Länge auf dem zugehörigen Nabenteil la bzw. Ib untergebracht, während die übrige, aus strömungstechnischen Gründen wünschenswerte Profillänge der Flügelwurzeln 5a und 5b über die Außenfläche der jeweils anderen Nabe Ib bzw. la greift. Der in dieser Weise aus zwei Teilpropellern zusammengesetzte Schiffspropeller entspricht in den wirksamen Flügelbereichen 3a bzw. 3b nach Form und radialer Steigungsverteilung vollständig einem herkömmlichen einstückigen Propeller und weicht von dessen Form nur im Bereich der Flügel wurzeln 5a bzw. 5b ab, wobei die axiale Verschiebung der Wurzelprofile nur einen sehr geringen Einfluß auf das Gesamtverhalten des Propellers besitzt.

Der in den F i g. 4 und 5 dargestellte Schiffspropeller besitzt ebenfalls eine vordere Nabe la und eine hintere 1 Jauc Ib, deren jede jedoch vier, zueinander um jeweils rechte Winkel versetzt angeordnete Flügelteile 2a' bzw. 2b' trägt, wobei die Naben la und Ib so zusammengefügt sind, daß jeweils ein Flügelteil 2a' der vordereren Nabe la und ein Flügelteil 26' der hinteren Nabe Ib zusammengenommen einen vollständigen Flügel bilden, dessen Zylinderschnitte sich aus den an der

Trennfuge aneinandergrenzenden Zylinderschnitten der Flügelteile 2a' und 2b' zusammensetzen. Da die einzelnen Flügel jeweils unter einem Winkel zur Ebene der Flügelspitze verlaufen, durchsetzt die Trennfuge zwischen den aneinandergrenzenden Kanten 7 jeden aus den einander zugeordneten Flügelteilen 2a' und 2b' gebildeten Gesamtflügel längs einer Fläche, deren Schnittkanten mit der in F i g. 4 verdeckten Flügelfläche gestrichelt dargestellt ist. Die in den F i g. 4 und 5 in einer Ebene liegende Trennfuge kann je nach den Anforderungen auch in einer kegeligen oder gewölbten Fläche liegen. Bei dem in den F i g. 4 und 5 dargestellten Propeller befinden sich die Flügelspitzen der Gesamtflügel jeweils an den an der hinteren Nabe angeordneten Flügelteilen 2b. Dies hängt jedoch lediglich von der im Einzelfall gewählten Lage der Trennfuge ab. Die Teilpropeller können nach ihrer Fertigstellung entweder miteinander verbunden und dann gemeinsam auf die Propellerwelle aufgeschoben oder einzeln nacheinander auf die Welle aufgebracht und dort miteinan der verbunden werden. Das Aufbringen der Propeliei kann mittels eines in entsprechende Nuten der Propel lerbohrungen und des Propellerwellenkonus eingeleg ten Keiles Paßfeder) oder vorzugsweise keillos, insbe sondere durch Aufschrumpfen mittels öldruckverbanc erfolgen. Um zu verhindern, daß Seewasser zwischei den einander zugewandten, ebenen oder beliebig ge formten Stirnflächen der Naben la und \b bis zun Wellenkonus vordringt, kann in die Fuge 6 eine Dich tung eingefügt werden.

Je nach den Anforderungen ist es auch möglich, di< Fugen 6 zwischen den Naben und/oder die Trennfugei zwischen den Flügelteilen durch Verschweißen zi schließen. Die erfindungsgemäßen Propeller sind aucl bei kleinen Abmessungen insbesondere für solche Fäll· geeignet, bei welchen bei vorgegebenem Durchmesse möglichst große Flügelflächen und Überschneidungei der Flügel erforderlich sind.

Hierzu 2 Rlatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Propeller, insbesondere Schiffspropeller, mit zwei auf der gleichen Welle angeordneten Naben und mehreren Flügeln, die auf beiden Naben verteils sind und deren jeder mit der zugehörigen Nabe aus einem Stück gefertigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (2a, 26) aller Naben (la, 16) zusammengenommen im äußeren Flügelbereich (3a, 36) die Form eines normalen Propellers, d. h. eines solchen mit nur einer Nabe und mit in einer gemeinsamen Ebene liegenden Fiügelspitzen (4a, 4b) bilden.

2. Propeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Nabe (la, Xb) einen oder mehrere vollständige Flügel (2a, 2b) mit jeweils einer nur auf der zugehörigen Nabe (la, 16) fußenden Flügelwurzel (5a bzw. 5b) trägt

3. Propeller nach Anspruch 2, dadurch gekennxeichnet, daß die Flügelzahlen der vorderen Nabe (la) und der hinteren Nabe (Ii?) sich um höchstens einen Flügel unterscheiden, wobei die Flügel (2a, 2b) ioweit nach der Flügelzahl möglichst abwechselnd •uf der vorderen Nabe (la) und der hinteren Nabe {ib) angeordnet sind.

4. Propeller nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (2a, 2b) in den äußeren Flügelbereichen (3a, 3b) nach Form und radialer Steigungsverteilung im wesentlichen übereinstimmlen.

5. Propeller nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wurzelprofile der Flügelwurzeln (5a bzw. 5b) der Flügel (2a bzw. 2b) über den axialen Erstreckungsbereich der zugehörigen Naben (la bzw. 16) hinausragen und die Außenflächen der benachbarten Nabe (16 bzw. la) übergreifen.

6. Propeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Naben (la, 16) jeweils mehrere Flügelteile (2a', 260 tragen, die in ihrer Zahl und Teilung übereinstimmen und so geformt sind, daß jeweils die einander zugeordneten Flügelteile (2a', 26') beim Zusammenbau der Naben (la, 16) mit ihren einander zugewandten Kanten (7) zusammengefügt die Form eines vollständigen normalen Flügels (2a' und 26") bilden.

7. Propeller nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugeordneten Flügeheile (2a', 26*) im Bereich ihrer aneinandergrenzenden Kanten (7) miteinander verschweißt sind.

8. Propeller nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die aus einander zugeordneten Flügelteilen (2a', 2b") verschiedener Naben (la, 16) gebildeten vollständigen Flügel (2a' und 26') im außeren Flügelbereich voneinander in axialer Richtung getrennt bleiben, wobei sich die getrennten Enden der Flügelteile (2a, 26) nach Kontur, Anstellwinkel zur Strömung und Flügelspitzenradius voneinander unterscheiden können.

9. Propeller nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Naben (la, 16) in einem gemeinsamen Arbeitsgang hergestellte Bohrungen besitzen.

10. Propeller nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Naben (la, 16) nach ihrer Fertigstellung fest miteinander verbunden werden.

Die Erfindung betrifft Propeller, insbesondere Schiffspropeller mit zwei auf der gleichen Welle angeordneten Naben und mehreren Flügeln, dm auf beide Naben verteilt sind und deren jeder mit der zugehörigen Nabe aus einem Stück gefertigt ist.

In den letzten Jahren sind mit der Entwicklung von Supertankern, großen Massengutfrachtern und sehr schnellen Frachtschiffen (Container-Schiffen) die Abmessungen von Schiffspropellern außerordenthch angewachsen Bei den modernen, aus Wirtschafthchkeitseründen meist mit nur einer Schraube ausgestatteten Großschiffen werden schon jetzt einerseits Propeller mit Durchmessern von 9,5 m und Gewichten von etwa 601 upd 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 aer hohen Guß- und Stückgewichte 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 Flügel zahlen größer als vier, enorm anwachsen, wodurch der Wirkungsgrad des Propellers merklich beeinträchtigt wird.

Es sind ferner einerseits sogenannte Tandem-Propeller mit zwei auf derselben Welle hintereinander angeordneten, jeweils für sich vollständig ausgebildeten Propellern und andererseits aus der britischen Patentschrift 239 816, den französischen Patentschriften 411 336, 590196 und 935 218 sowie der USA-Patentschrift 1 017 820 Propellerkonstruktionen bekannt, bei welchen mehrere auf der gleichen Welle angeordnete Naben jeweils einen oder mehrere Flügel tragen, die in getrennter, gegeneinander bezogen auf die Welle axial versetzten Ebenen rotieren. Da die Flügel derartiger Propeller in verschiedenen Ebenen liegen, werden die jeweils hinteren Propellerflügel durch die vorderen Propellerflügel beeinflußt. Hinter einem Schiff arbeitet eine darartige Propelleranordnung in einem Strömungsfeld, das sich mit dem Abstand vom Schiff nach Richtung und Stärke ändert (Nachstromfeld). Dadurch entstehen Schwierigkeiten bei der Auslegung der Propeller. Wegen der örtlichen Unterschiede in der Zuströmung zu den Propellerflügeln besitzen derartige Propellerkonstruktionen gegenüber herkömmlichen, einstückigen Propellern eine unterschiedliche Charakteristik und reagieren auf verschiedene Belastungen und Betriebsbedingungen unterschiedlich. Die Lage der Flügel in verschiedenen Ebenen führt im Nachstromfeld eines Schiffes auch zu einer unterschiedlichen Impulsstärke der vom Flügel auf das Schiff übertragenen Kraftschwankungen, wodurch die von der Schiffsmaschine im Schiff erzeugten Vibrationen ungünstig beeinflußt werden.

Aus der französischen Patentschrift 507 427 ist schließlich eine Schiffsschraube mit zwei auf der gleichen Welle angeordneten Naben bekannt, die durch jeweils an beiden Naben befestigte, spiralförmige Flügel verbunden sind. Derartige Konstruktionen erfordern jedoch eine relativ zur Flügelfläche sehr große Baulänge, lassen sich nur sehr schwierig herstellen und haben