DE2050698B2

DE2050698B2 - Verfahren zur verminderung des drehmomentbedarfs einer schiffsschraube

Info

Publication number: DE2050698B2
Application number: DE19702050698
Authority: DE
Inventors: Hiroshi; Okada Kazuya Kobe Okamoto (Japan)
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KJC., Kobe, Hyogo (Japan)
Priority date: 1969-10-15
Filing date: 1970-10-15
Publication date: 1976-12-16
Also published as: NL7014907A; US3704500A; GB1328402A; NL157261B; DE2050698A1

Description

30 auszuführen ist und wobei aufgrund der Abnahme

der Flügelfläche eine nachteilige Kavitation auftritt

und überdies die Leistungsfähigkeit der Schiffsschraube

verringert wird, was zur Folge hat, daß — selbst

nach Berichtigung der Drehzahl — die Schiffsge-35 schwindigkeit beträchtlich verringert ist.

Diese Arbeiten können im Dock nicht durchgeführt werden und sie erfordern nicht nur viel Zeit und einen großen Arbeits· und Kostenaufwand, sondern bringen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ver- auch ernsthafte Probleme mit sich, die bisher nicht minderung des Drehmomentbedarfs einer Schiffs- 40 gelöst werden konnten, nämlich die Wirkung der schraube unter Verringerung der Druckfläche der Restspannung oder -beanspruchung aufgrund der Schiffsschraubenflügel durch Verkleinerung der Flügel Torsionsarbeit des Flügels, Probleme hinsichtlich der in ihrer Breite. Festigkeit und der Materialien.

Es ist bekannt, daß eine Schiffsschraube mit fest- Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung

gelegter Steigung für ein Wasserfahrzeug dazu neigt, 45 eines Verfahrens zur Verminderung des Drehmomentsich nach mehreren Gebrauchsjahren schwerer zu bedarfs einer Schiffsschraube unter Verringerung der drehen. Diese Erscheinung ist als sogenanrte Dreh- Druckfläche der Schiffsschraubenflügel durch Vermomentvergrößerung bekannt, die durch Zunahme kleinerung der Flügel in ihrer Breite, wobei die vordes Reibungswiderstandes des Schiffskörpers aufgrund stehend geschilderten Nachteile in vorteilhafter Weise der Verschmutzung der Außenfläche des Schiffes unter 50 überwunden werden und wobei dieses Verfahren selbst Wasser als auch durch Zunahme des Drehmoments auf hoher See unter geringem Arbeits- und Kostenaufgrund der Verschmutzung der Oberfläche der aufwand ausgeführt und die Leistung der Schiffs-Schiffsschraube hervorgerufen wird. Daher ist es schraube wesentlich gesteigert werden kann,
erforderlich, daß zur Aufrechterhaltung einer vor- Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsbestimmten Drehzahl der Schiffsschraube das Schiff 55 gemäß durch ein Verfahren zur Verminderung des eine Hauptmaschine mit einem größeren Dreümomenl Drehmomentbedarfs einer Schiffsschraube unter Verals anfänglich erforderlich macht bzw. eine größere: ringerung der Druckfläche der Schiffsschrauben-Leistung aufweisen muß. flügel durch Verkleinerung der Flügel in ihrer Breite, Die Erscheinung der Drehmomentvergrößerunj! das dadurch gekennzeichnet ist, daß bei Auftreten tritt unabhängig von der Art der Hauptmaschine auf 60 eines Drehzahlabfalles der Schiffsschraube Material und kann beispielsweise bei einem Schiff auftreten, von der Druckfläche des Flügels im Bereich der das eine Schiffsschraube mit festgelegter Steigung Hinterkante des Flügels derart abgenommen wird, besitzt. Wenn die Drehmomentvergrößerung bei daß die neue Hinterkante durch axiale Versetzung (Wr) einem Schiff und insbesondere bei einem Schiff mit in Richtung der Achse der Schiffsschraube gegen die einer Dieselmaschine auftritt, werden der mittlere 65 Saugfläche gezogen wird, und daß die maximale wirksame Druck der Hauptmaschine und die Austritts- Verkleinerung der Flügelbreite (Δ Lr) bei r = 0,6— oder Auspufftemperatur erhöht, so daß die Neigung 0,7 R der Flügellänge vorliegt und 0,7 bis 0,9 % der /um Auftreten eines Überlastungszustandes besteht. ursprünglichen Flügelbieite beträgt.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung nehmen die Verkleinerung der Flügelbreite und die axiale Versetzung (Wr) der neuen Hinterkante gegen die ursprüngliche Hinterkante des Flügels vom Punkt der maximalen Verkleinerung und Versetzung aus gegen das freie Flügelende und gegen einen beim 0,5fachen des Schraubenradius liegenden Punkt kontinuierlich bis auf Null ab.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.

Die Fig. IA, IB und IC zeigen schematische Ansichten von Schiffsschrauben mit festgelegter Steigung vor der Berichtigung der Drehzahl nach dem Verfahren gemäß der Erfindung und nach deren Berichtigung, wobei F i g. 1A eine Ansicht einer Flügelausbildung, Fig. IB eine Schnittansicht des Flügels von Fig. IA entlang der Linie IB—Iß in Nähe der ablaufenden Kante des Flügels in Fig. IA, und Fig. IC eine Schnittansicht des Flügels entlang der Linie (IC—IC) in Nähe der Spitze des Flügels in Fig. IA darstellen.

Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht des Flügels zur Veranschaulichung eines praktischen Beispiels bei einem Schiff, auf welche die Erfindung zur Anwendung gelangt, und zwar entlang der Linie Iß—Iß in F ig. IA.

F i g. 3 ist eine Ansicht einer Flügelausbildung und zeigt vergleichsweise den Schnittbereich des Flügels, der für die Berichtigung der Drehzahl der Schiffsschraube nach dem gebräuchlichen Verfahren bzw. nach dem Verfahren gemäß der Erfindung erforderlich ist.

Es wird nunmehr Bezug auf die F i g. IA, IB und IC genommen.

Eine Schiffsschraube mit einem Radius R vor der Berichtigung gemäß der Erfindung weist eine Leitoder Vorderkante 2, eine Hinterkante 3, eine Druckfläche 4, eine Saugfläche 5 auf. Die durch das Bezugszeichen 6 bezeichnete Schnittlinie IC—IC senkrecht zur Drehachse der Schiffssch^raube zeigt die Lagen der maximalen Dicke Tr des Flügels 1 an der Schnittlinie IC—IC und Lr die Flügelbreite am Radius r (r g R) wobei die Schnitte Iß—Iß entlang der Linie IC—IC genommen werden, tr ist eine theoretische Dicke an der Hinterkante 3 des Flügels 1 vor Ausführung der Korrektur. Δ Lr zeigt einen Abstand zwischen der Hinterkante 3 des Flügels 1 an der Schnittfläche Iß—Iß vom Radius/· und der Endkante A des Flügels 1 vor der Ausführung der Korrektur. Wr ist ein Betrag einer Rücksetzung der Endkante A, geschnitten in Höhe des Radius r, die durch geeignetes Bearbeiten und Formen der Druckfläche 4 auf eine geeignete Krümmung entlang der Hinterkante 3 des Flügels 1 nach Ausführung der Korrektur, d. h. nach dem vorstehend beschriebenen Beschneiden erhalten .vird.

Zur weiteren Klarstellung wird die Erfindung nachstehend anhand eines praktischen Beispiels im Hinblick auf praktisch verwendete Schiffe X und Y erläutert.

Beispiel

In der nachstehenden Tabelle werden beispielsweise die Breite Lr, maximale Dicke Tr am Schnitt des Flügels in Höhe des Radius r = 0,7 R, der Abstand Δ Lr von der Hinterkante 3 des Schnitts in Höhe r und die Rücksetzung Wr, die an der Hinterkante 3 des korrigierten Flügels gebildet ist, angegeben.

Tabelle

	X	Y
Art	Holzladung	Ölladung
	(16 000 ton)	(100 000 ton)
Schifflänge (Lpp)	136,0 m	245,0 m
(zwischen den Loten)
Hauptmaschine
Art	Diesel	Turbine
Ausgangsleistung	7500 PS · 135	24000 PS-110
• Umdrehung (N)	U/min	U/min
(M. C. R.)
Schiffsschraube
Flügelanzahl	4	6
Radius (R)	2500 mm	3450 mm
Breite (Lr;	1459 mm	1606 mm
r = 0,7 R)
Dicke (Tr;	74,2 mm	116,2 mm
r = 0,7 R)
Berichtigung der er	+4 U/min	+ 3 U/min
forderlichen Erhöhung
der Umdrehungszahl
(ZlN)
Berichtigungsausmaß	1 Q⁰/	2,7%
der Erhöhung der Um
drehungszahl
(Δ NjN ■ 100)
Rücksetzung der neuen	5,0 mm	6,6 mm
Hinterkante 3
(Wr; r = 0,7 R)
Abstand von der	10 mm	15 mm
Hinterkante 3 zur End
kante A
^Lr;r = 0,7 R)

Aus der vorstehenden Tabelle ist ersichtlich, daß bei beiden Schiffen X und Y der Flügel an der Hinterkante 3 um 10 bis 15 mm von der ursprünglichen Endkante A entsprechend 0,7 bis 0,9 % der Breite des Flügels am Radius r = 0,7 R gemäß dem Verfahren abgeschnitten ist und die Druckfläche 4 des Flügels 1 mit einer geeigneten Krümmung zu der neuen Hinterkante 3 verformt ist, wobei eine Rücksetzung Wr von 5 bis 6 mm erhalten wird. Hierdurch wurde die Drehzahl der jeweiligen Schiffsschrauben der Hauptmaschine bei der Ausgangsleistung in erwünschter Weise um 3 % erhöht.

Vergleichsbeispiel

Wenn bei den vorstehend beschriebenen Schiffen X und Y nach der bisher bekannten Arbeitsweise eine Verkürzung des Durchmessers ausgeführt wurde., mußte der Flügel um 175 mm bzw. 170 mm von der Blauspitze um 350 mm bzw. 340 mm des Durchmessers, d.h. um 7% bzw. 5% des ursprünglichen Durchmessers, abgeschnitten werden, wobei dennoch die Konfiguration der Leitkante und Hinterkante des Flügels und die Druckfläche und Saugfläche desselben auf eine zufriedenstellende Krümmung in einem großen Bereich unter Anwendung von vielen Bearbeitungsstufen geformt werden müssen.

In Fig. 3 ist eine Ansicht einer Flügelkonfiguration zum Vergleich des Schnittbereichs des Flügels, der für die Berichtigung der Drehzahl der Schiffs-

schraube entsprechend der gebräuchlichen Arbeitsweise und nach dem Verfahren gemäß der Erfindung jeweils erforderlich ist, gezeigt, wobei die erstere Schnittlinie mit 8 bezeichnet und die letztere Schnittlinie durch 7 angezeigt ist. Es ist ersichtlich, daß bei dem Verfahren gemäß der Erfindung die Bearbeitung und Formung der Druckfläche und Saugfläche des Flügels in erheblich weniger Stufen erfolgt.

Es sind Unterschiede in dem Ausmaß der Bearbeitung vorhanden, und zwar in Abhängigkeit von dem Flügelschnitt, insbesondere von der Dicke der Hinterkante 3 in Nähe des Abstandes. I Lr bei r = 0,6—0,7 R, d. h. in vielen Fällen im Abstand von etwa 10 bis 20 mm zu der Endkante A. Je größer im allgemeinen die Schnittbreite A Lr bei /· ·— 0,6— 0,7 R der Hinterkante 3 des Flügels ist, um so größer ist die Rücksetzung Wr bei r — 0,6—0,7 R, wodurch der Drehzahlanstieg der Schiffsschraube vergrößert wird.

Für die Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung muß zuerst das Rücksetzungsausmaß Wr bei r = 0,6—0,7/?, das an der Hinterkante 3 bei r = 0,6 R—0,7 R vorgesehen werden soll, anhand eines gewünschten Korrekturbetrags der Drehzahl aufgefunden werden, und auf der Basis davon muß dann die Breite Δ Lr bei /■ = 0,6—0,7 R bestimmt werden. Versuche zeigten, daß ein erforderliches Korrekturausmaß der Drehzahl praktisch von der Art, der Größe des Schiffes und der Ausgangsleistung der Hauptmaschine nicht abhängig is: und diese; normalerweise 3 bis 4 U/min beträgt. Die maximaler Werte der Breite . I Lr und der Riickselziing Wr, sollcr etwa bei r — 0,6—0,7 R liegen. Es ibt ersichtlich, dal. die Standardwerte für ALr 10 bis 20 mm und füi Wr 5 bis 10 mm betragen. Selbst wenn die Hinterkante in der Nähe von etwa r ■-■- 0,5 R bis zur Flügel wurzel geschnitten und bearbeitet wird, werden keine

ίο weiteren Vorteile erhalten.

Aus den vorstehenden Ausführungen ist ersieht lieh, daß gemäß der Erfindung beim Auftreten einei Drehmomentvergrößerung des Flügels der Schiffs schraube, die einen starken Leistungsabfall dei Schiffsschraube bewirkt, lediglich geringes Schneiden Bearbeiten und Formen der Konfiguraticn der Hinter kante des Flügels von der Lage vor· gewöhnlicl r = 0,5 R bis zur Spitze des Flügels erforderlich ist um die Drehzahl mit Bezug auf die Ausgangsleistung der Hauptmaschine auf ein gewünschtes Ausmaß zi erhöhen, wobei dieses, verglichen mit dem gebrauch liehen Verfahren, äußerst einfach und leicht durch führbar ist, was dazu führt, daß, selbst wenn da; Schiff nicht aus dem Wasser gehoben werden kann die Einstellung oder Korrektur der Schiffsschraube mühelos unter Anwendung von weniger Arbeits stunden als bei dem gebräuchlichen Verfahren aus geführt werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 <-> 2

Um dies zu verhindern, muß die Ausgangsleistung

Patentanspruch: der Maschine herabgesetzt werden, was dazu führt,

daß die aufrechterhaltene Fahrgeschwindigkeit ver-1. Verfahren zur Verminderung des Dreh- mindert wird.

momentbedarfs einer Schiffsschraube unter Ver- 5 Um derartige Nachteile der Arbeitsweise der Schiff sringerung der Druckfläche der Schiffsschrauben- schraube zu vermeiden sind zwei Verfahren bekannt flügel durch Verkleinerung der Flügel in ihrer (vgl. »Zeitschrift für Binnenschiffahrt« Nr. 8/68, Breite, dadurch gekennzeichnet, daß Seite 334). von denen das eine Verfahren dann bebei Auftreten eines Drehzahlabfalles der Schiffs- steht, daß die Spitze des Flügels beschnitten wird, schraube Material von der Druckfläche (4) des io um den Durchmesser des Flügels zu verkürzen, und Flügels (1) im Bereich der Hinterkante (3) des bei dem anderen eine Verringerung der Steigung des Flügels derart abgenommen wird, daß die neue Schiffsschraubenflügels dadurch erreicht wird, daß Hinterkante durch axiale Versetzung (Wr) in die Schiffsschraube zunächst auf eine hohe Tempe-Richtung der Achse der Schiffsschraube gegen ratur erwärmt wird und anschließend die Flügel die Saugfläche (5) gezogen wird und daß die 15 mechanisch verdreht werden.

maximale Verkleinerung der Flügelbreite (Δ Lr) Beim Auftreten der Drehmomentvergrößerung nach

bei r = 0,6—0,7 R der Flügellänge vorliegt und etwa 3 bis 4 Jahren ist das erforderliche Drehmoment 0,7 bis 0,9 % der ursprünglichen Flügelbreite der Maschine im allgemeinen um etwa 3 bis 4% beträct. gegenüber dem anfänglichen Drehmoment vergrößert,

2. ^Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- 10 so daß die erforderliche Berichtigung bzw. Einstellung kennzeichnet, daß die Verkleinerung der Flügel- zur Erhöhung der Drehzahl etwa 3 bis 4 Umdrehungen breite und die axiale Versetzung (Wr) der neuen je Minute beträgt.

Hinterkante (3) gegen die ursprüngliche Hinter- Zur Erzielung einer gewünschten Einstellung bei

kante des Flügels vom Punkt der maximalen Ver- einer Schiffsschraube, die 3 bis 4 Jahre im Gebrauch kleinerung und Versetzung aus gegen das freie 35 war uad eine Drehmomentveigrößerung aufwies, Flügelende und gegen einen beim 0,5fachen des muß bei Anwendung des bekannten Verfahrens ein Schraubenradius liegenden Punkt kontinuierlich großer Teil der Spitze des Schraubenflügels wegbis auf Null abnehmen. geschnitten und eine starke Verformung ausgeführt

werden, wobei eine große Anzahl von Arbeitsstufen