DE227140C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

- Λϊ 227140 ■-KLASSE 65/. GRUPPE

ALBERT MÜHLBERG in BASEL. Schiffsschraube.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 17. Januar 1908 ab.

Gegenstand der Erfindung ist eine Schiffsschraube, deren Flügel so geformt sind, daß nach Ansicht des Erfinders eine stärkere Wirkung sowie eine Verbesserung des Wirkungsgrades der Schraube zu erwarten ist. Gleichzeitig ist die Form der Druckfläche der Flügel so gestaltet, daß sie sich besonders einfach bearbeiten läßt.

Der Erfindungsgegenstand wird durch die

ίο beiliegende Zeichnung veranschaulicht, und zwar stellen die Fig. i, 2 und 3 die neue Flügelform dar, wobei die Fig. 1 die Projektion eines Flügels auf die Drehebene der Schraube ist, während die Fig. 2 und 3 Querschnitte durch den Flügel, senkrecht zur Drehebene, darstellen, und zwar ist Fig. 2 ein Flügelschnitt gemäß einer senkrecht auf dem Radiusvektor eines beliebigen Punktes I der eintretenden Flügelkante stehenden Schnittebene I-III und Fig. 3 ein Flügelschnitt nach einer zur Drehachse konzentrischen Fläche I-II.

Die Druckfläche der Flügel der neuen Schraube wird gemäß der Erfindung durch Gerade gebildet, welche alle senkrecht auf einer anderen Geraden R-M, der Basis der Fläche, stehen und mit der Drehebene, in der diese Basis R-M liegt, den Steigungswinkel β einschließen, welcher sich gesetzmäßig mit dem Abstand -r_e jener Geraden vom Nullpunkt M der Basis ändert. Im Nullpunkt M erreicht der Winkel β sein Maximum, d. h. 90⁰.

In den Fig. i, 2 und 3 fällt die Basis R-M der Fläche mit der radialen Eintrittskante und ihr Nullpunkt M mit der Schraubendrehachse zusammen. Der oben erwähnte Abstand r. stellt den Eintrittsradius dar.

Der in Fig. 2 dargestellte Flügelschnitt ist ein Schnitt durch eine dieser die Druckfläche bildenden Geraden I-III, steht daher senkrecht zur radialen Eintrittskante des Flügels und ergibt für die Druckfläche eine gerade Schnittlinie, die mit der Drehebene den Winkel β einschließt.

Ein Schnitt durch den Flügel senkrecht zur Drehebene und längs eines konzentrischen Bogens I-II nach Fig. 3 dagegen ergibt für die Druckfläche keine gerade Schnittlinie mehr, sondern eine konkave Kurve, deren Steigungswinkel vom Eintrittspunkt I nach dem Austrittspunkt II stetig zunimmt, und zwar nimmt die Tangente des Steigungswinkels β für irgendeinen Punkt des konzentrischen Schnittes umgekehrt proportional mit dem Quadrat des Kosinus des Zentriwinkels γ, welchen eine durch den betreffenden Punkt und die Schraubenachse M gelegte Gerade mit der radialen Eintrittskante bildet, zu, sofern die Schraube eine radial konstante Steigung besitzt, d. h. wenn für jeden Punkt der radialen Eintrittskante das Produkt aus der Tangente des Steigungswinkels β und dem Radius r_e konstant ist.

Abgesehen von der dadurch bedingten einfachen Herstellungsweise wurde die neue Gestaltung der Druckfläche derart, daß sie aus lauter geraden Schnittlinien senkrecht zum Radiusvektor des Eintrittspunktes gebildet wird, noch aus dem Grunde gewählt, um die unter der Wirkung der Fliehkraft bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten, namentlich in den äußeren Flügelteilen in Richtung nach außen beschleunigten Wasserteilchen für die Schraube nutzbar zu machen, indem die an der Druck-

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fläche anliegenden Wasserteilchen in Verfolgung ihrer unter Umständen auch nach außen gerichteten relativen Bahn zwischen Ein- und Austrittspunkt durch die wachsende Steigung fortgesetzt abgelenkt und so absolute Kräfte zur Erzeugung des Achsialschubes hervorgerufen werden.

Es ist nun nicht nötig, daß in allen Fällen die Basis R-M der Druckfläche mit der Eintrittskante zusammenfällt, sondern sie kann zur Erzielung besonderer Wirkungen parallel zur Eintrittskante oder radial oder auch nach beiden Richtungen zugleich verschoben werden. Wenn die Verschiebung nicht allzu groß gemacht wird, so wird durch diese Verschiebung die Steigungszunahme auf der relativen Bahn der Wasserelemente nur sehr wenig geändert, so daß die Wirkungsweise angenähert dieselbe bleibt.

Durch die Verschiebung der Flächenbasis mit ihrem Nullpunkt gegenüber der Eintrittskante bzw. Flügelrandkurve zur Erzielung besonderer Eigenschaften des Flügels wird die elementare Form der endlos gedachten Druckfläche nicht geändert, sondern es wird nur ihre relative Lage zur Flügelrandkurve geändert, so daß also Herstellungs- und Bearbeitungsweise der Fläche unverändert gleich bleiben.

Verschiebt man z. B. die Basis R-M der Fläche parallel zur radialen Eintrittskante nach Fig. 4 um ein gewisses Maß e, so entsteht nach den Fig. 5 und 6 eine Druckfläche, deren Schnittlinie mit einer Meridianebene durch die Schraubenachse nicht mehr eine senkrecht auf der Achse stehende Gerade, sondern eine nach hinten geneigte Kurve nach Fig. 6 ist. Man ist häufig genötigt, die Schrauben mit nach hinten geneigter Erzeugenden auszuführen, um dem oft stark nach hinten ausladenden Hintersteven des Schiffes auszuweichen. Bei der neuen Schraube ist es daher zur Erzeugung dieser Form nicht nötig, die Form bzw. die Elemente' der Druckfläche selbst zu ändern, sondern sie entsteht allein durch Verschiebung der Basis R-M bzw. durch Verlegung des Wellendurchstoßpunktes, was für die Herstellungs- und Bearbeitungsweise von Wichtigkeit ist.

Um einen möglichst wirbelfreien Gang der Schraube zu erzielen, soll die Schraube mit nach innen zunehmender Steigung ausgeführt werden, d. h. die Steigung darf radial nicht mehr konstant sein. Man kann nun auch bei der neuen Schraube bzw. Druckfläche eine nach innen zunehmende Steigung erzielen, ohne daß es nötig wäre, die Elemente der Fläche zu ändern.

Verschiebt man nämlich die Basis R-M in radialer Richtung, so daß ihr Nullpunkt M . nicht mehr mit der Schraubendrehachse zusammenfällt, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist, so entsteht eine Druckfläche, deren Steigung gegen die Nabe hin zunimmt, und die Steigungszunahme ist von der Größe der Exzentrizität des Nullpunktes M abhängig. Die Form der Fläche selbst ist auch in diesem Falle die gleiche geblieben wie vorher, und nur ihre relative Lage zur Flügelrandkurve und zum Wellendurchstoßpunkt wurde geändert. Es ist deshalb auch in diesem Falle die Herstellungs- und Bearbeitungsweise der Druckfläche die gleiche wie früher.

In allen den erwähnten Fällen bleiben aber die Kennzeichen der neuen Druckfläche die gleichen, d. h. ein senkrechter Flügelschnitt zur Basis ergibt stets eine gerade Schnittlinie und ein konzentrischer Schnitt einen von Punkt zu Punkt zunehmenden Steigungswinkel.

Man hat es somit durch passende Wahl der relativen Lage zwischen Basis R-M und Flügelrandkurve ganz in der Hand, die mannigfaltigsten Formen und Steigungsverhältnisse zu erzielen, obwohl die Fläche an sich immer ähnlich und somit Herstellungs- und Bearbeitungsweise immer gleich bleibt.

Bei Ausführung der Schraube nach den Fig. i, 2 und 3 liegt es nun nahe, um die Druckfläche bis hart an den Nabenkörper bearbeiten zu können, den Nabenkörper so zu gestalten, daß seine Durchdringungslinie mit der Flügeldruckfläche selbst wieder eine jener die Druckfläche bildenden Geraden, d. h. eine senkrecht auf dem Radiusvektor des innersten Eintrittspunktes stehende Gerade ist, wodurch der Querschnitt des eintretenden Wasserstrahles gegenüber dem aus der Schraube austretenden vergrößert und so auch den Bedingungen der Kontinuität des arbeitenden Wasserstrahles besser genügt wird.

In den Fig. 8 und 9 ist ein solcher Nabenkörper dargestellt, und die dort angegebenen Maße Y_n, f]_: und I_n der Nabe sind nicht mehr, beliebig wählbar, wenn eine dieser Größen bestimmt ist. Man geht am besten von dem kleinsten, aus Gründen der Festigkeit und durch den Wellendurchmesser bedingten vorderen Nabenradius Yu sowie vom Zentriwinkel y_n der Flügelwurzel aus. Es muß dann jener Teil des Nabenkörpers, dem die Flügel entwachsen, ein hyperbolischer Rotationskörper sein, dessen Umhüllungsfläche durch die geraden Linien I-III gebildet wird, die, in der Projektion auf die Drehebene gesehen, senkrecht auf dem Radiusvektor ihres Eintrittspunktes I stehen und mit der Drehebene einen Steigungswinkel ß„ einschließen, wie es ihrem Radius Y]₁ entspricht.

Da sich die Druckfläche der neuen Schraube aus räumlich geraden Flächenelementen zusammensetzt, so ist ihre Herstellung und Bearbeitung eine besonders einfache.

So kann die Herstellung der Gußform der Druckfläche der Flügel derart geschehen, daß sie mittels eines Streichbrettes erfolgt, das sich um eine Achse im Nullpunkt M der Basis R-M drehen und achsial verschieben läßt. Dieses Streichbrett wird dann an einer Schablone entlanggeführt, deren Form die eines rechtwinkligen Dreiecks ist, dessen Hypotenuse die Führungslinie bildet. Im Gegensatz zu den gewöhnlichen Schrauben wird diese Schablone nicht konzentrisch zur Drehachse, sondern senkrecht zur Basis R-M des die Druckfläche bildenden Liniensystems aufgestellt.

Claims (3)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Schiffsschraube, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfläche der Flügel derart konkav geformt ist, daß der Steigungswinkel in konzentrischen Flügelschnitten von Punkt zu Punkt sich peripherial ändert, dagegen in einer senkrecht auf dem Radiusvektor (R-M) des Eintrittspunktes und der Drehebene stehenden Schnittebene

   vom Eintritts- bis zum Austrittspunkt überall gleich groß ist.
2. 2. Schiffsschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfläche der Flügel durch Gerade gebildet wird, die alle auf dem Radiusvektor des Eintrittspunktes bzw. auf der in der Drehebene gegenüber der Eintrittskante und der Schraubendrehachse in beliebiger Richtung etwas verschobenen Flächenbasis (R-M) senkrecht stehen und mit der Drehebene einen Winkel einschließen, dessen Tangente sich gesetzmäßig mit dem Abstande der Geraden vom Nullpunkt der Basis ändert.
3. 3. Schiffsschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere Teil der Schraubennabe, dem die Flügel entwachsen, die Form eines hyperbolischen Rotationskörpers aufweist, dessen die Umhüllungsfläche bildenden Geraden senkrecht auf ihren zugehörigen Radiusvektoren der Eintrittsebene stehen und mit der Drehebene der Schraube einen dem Radius ihres Eintrittspunktes entsprechenden Steigungswinkel einschließen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.