DE2336578A1 - Schutzvorrichtung gegen kavitation fuer schiffsschrauben - Google Patents

Description

Dr. F. Zumsteln sen. - Dr. E. Assmann Dr. R. Koenlgsberger - DIpI.-Phys. R. Holzbauer - Dr. F. Zumsteln Jun.

PATENTANWÄLTE TELEFON: SAMMEL-NR. 225341

TELEX 829979

TELEGRAMME: ZUMPAT POSTSCHECKKONTO: MÜNCHEN 91139

BANKKONTO: BANKHAUS H. AUFHAUSER

Case 3527/73

β MÜNCHEN 2.

BRAUHAUSSTRASSE 4/111

CONSTRUCTIONS MECANIQUES DE NORMANDIE, S.a.r.l., Paris,Frankr.

Schutzvorrichtung gegen Kavitation für Schiffsschrauben

Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung gegen Kavitation für an Schnellbooten angeordnete Schiffsschrauben und ist für Boote bestimmt, deren Schraubenwelle schräg zur allgemeinen Strömungsrichtung entlang dem Boot verläuft.

Es ist bekannt, daß Schiffsschrauben für Schnellboote einem schnellen Verschleiß durch Kavitation der Schaufelblätter in der Nähe deren Nabe ausgesetzt sind. Die Gefahr ist besonders groß bei Booten, deren Schraubenwelle schräg zur allgemeinen Strömungsrichtung angeordnet.ist, selbst bei einem verhältnismäßig geringen Wert, ausgehend von ungefähr 3°. Ein Grund dafür ist, daß die lineare Rotationsgeschwindigkeit eines im Abstand r von der Achse einer mit einer Winkelgeschwindigkeit Ct* rotierenden Schraube einer zyklischen Veränderung mit der Amplitude V sin<*- unterworfen ist aufgrund der Schräge öl

409882/0207

der Rotationsachse, wobei V die allgemeine Strömungsgeschwindigkeit ist. Da die Beziehung V sin Qt. wichtig wird, ist es sehr

OJ r

schwierig, ein Profil auszuführen, das nicht der Kavitation ausgesetzt ist. Nun trifft man bekanntlich auf Booten mit einer Geschwindigkeit von über 25 Knoten Schrägen in senkrechter Richtung, die 5° erreichen und in waagerechter Richtung bis, 2 gehen. Die Kavitationsgefahr ist daher für das gesamte mittlere Teilgebiet der Schraube sehr groß und kann bis zu 35 % von deren Bereich gehen.

Die vorliegende Erfindung ist bestrebt, die Kavitation an unter derartigen Bedingungen angeordneten Schrauben zu begrenzen und somit die Erosion bedeutend zu vermindern. Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung eine Vorrichtung vor, die stromaufwärts der Schraube angeordnet ist und die Wasserströmung ablenkt, um sie zumindest im mittleren Bereich der Schraube genau parallel zur Schraubenachse zu machen.

Die Ausrichtung des ankommenden Wassers vermindert nicht nur die Kavitationsgefahr, sondern vergrößert den Wirkungsgrad der Schraube, vermindert die Geräusche, indem sie die von der Kavitation herrührenden Geräusche dämpft, und läßt wenigstens teilweise die von den zyklischen Strömungsänderungen eingeführten Schwingungen verschwinden, die im Fall einer herkömmlichen Anordnung auftreten. All dies geschieht ohne merkliche Vergrößerung des Bootswiderstands.

V/eitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer über einer Schraubenwelle angeordneten Vorrichtung, wobei die eigentliche Vorrichtung gemäß einer durch die Wellenachse verlaufenden senkrechten Ebene geschnitten ist;

409882/0267

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie H-II der Fig. 1;

Fig. 3 und 4 eine der Fig. 1 bzw. 2 ähnliche Abänderung der Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 1 und 2 zeigen eine Schraubenwelle 10, an der eine Schraube 11 angebaut ist. Der Neigungswinkel der Welle 10 in einersenkrechten Ebene ist der Winkel der Schräge. Die Welle 10 ist unmittelbar vor der Schraube 11 durch ein Bocklager 12 (im allgemeinen ein Wassergleitlager) geführt, das über zwei V-förmige Arme 14 und 15 am Bootsrumpf befestigt ist. Die Welle 10 könnte übrigens ebenso gut von einem Bock mit einem einzigen Arm getragen werden.

Die zum Umlenken der Wasserströmung unmittelbar stromaufwärts der Schraube bestimmte Vorrichtung wird im wesentlichen aus einem zur Welle koaxialen Rohr 16 gebildet. Der Durchmesser dieses Rohrs entspricht der Zone der Schraube (in Fig. 1 schraffiert dargestellt), in der die Gefahr einer Kavitationsbildung besteht. Das Rohr 16 muß bis in Nähe der Schraube reichen. Die hintere Kante 17 des Rohrs muß sich so nahe wie möglich an den Schaufelblättern befinden, im allgemeinen etwa einige Zentimeter vom entsprechenden Punkt jedes Schaufelblatts. Die Wand des Rohrs kann vorteilhaft im Schnitt durch eine durch die Achse gehende Achse eine Profilform aufweisen mit einer Dicke, die vorne größer ist als hinten. Bei dem in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Rohr gegenüber dem Lager zentriert, einerseits durch die Arme 14 und 15, an denen es angeschweißt ist, und andererseits durch eine untere Rippe, wobei offensichtlich andere Anordnungen möglich sind. . ■

Zum weiteren Verbessern der Führung ist es möglich, anstatt eines einzigen, zylindrischen Rohrs 16 mehrere konzentrisch zueinander angeordnete Rohre vorzusehen, vor allem weil die

409882/0267

zu schützende Zone (deren Bereich im allgemeinen 25 bis 35 % des Schraubenbereichs umfaßt) wichtig ist. Zum Vermindern des Widerstands kann das Rohr 16 von der zylindrischen Form abweichen·

Die in Fig. 3 und 4 (Fig. 4 ist ein Schnitt entlang der Linie IV-IV der Fig. 3) dargestellte Ausführungsform ist vorgesehen, damit ein noch weiter verminderter Widerstand als derjenige gemäß Fig. 1 und 2 erzielt wird. Die der Fig. 1 und 2 entsprechenden Teile in Fig. 3 und 4 sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen unter Zusatz des Index a und werden nicht mehr beschrieben.

Bei der Ausführungsform von Fig. 3 und 4 ist das Str,ömungsab~ ' lenkelement in den Bocklagerkörper 12 eingebaut. Dieses Ablenkelement besteht aus einem kegelstumpfförmigen Hemd 19, das sich nach hinten in der Art erweitert, daß es den Widerstand vermindert und die durch die Vorrichtung geschützte Zone bei einem gegebenen Querschnittsbedarf vermehrt. Das Hemd 19 befindet sich in der Verlängerung des Lagergehäuses 20 und ist auf dem Lager mittels einer mit dem Hemd durch radiale Arme verbundenen Nabe 21 befestigt. In dieser Nabe ist eine um die Achse verteilte Reihe von Löchern angebracht. Diese Löcher decken sich mit anderen im Gehäuse vorgesehenen Löchern 22. Alle diese Löcher werden über eine am Unterteil des Gehäuses 20 angebrachte Ansaugöffnung 23 mit Wasser versorgt. Diese Ansaugöffnung öffnet sich in einen ringförmigen Verteilerraum 24.

Darüber hinaus richtet die Vorrichtung nach der Erfindung in diesem Fall einen zur Drehachse genau parallelen Flüssigkeitsstrom gegen den mittleren Teil der Schraube, bei dem die Gefahr besteht, daß er der Sitz der (in Fig. 3 schraffiert gezeigt) Kavitationserscheinungen ist. Der Flüssigkeitsstrom ist in jeder Weise zur Achse rotationssymmetrisch.

409882/0267

Claims (8)

1. Patentansprüche

   chutzvorrichtung gegen Kavitation für eine Schiffsschraube, deren Drehachse gegenüber der allgemeinen Strömungsrichtung schräg angeordnet ist, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (16; 19), die den Wasserzutritt zum mittleren Teil der Schraube (11) genau parallel zu deren Drehachse macht.
2. 2. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein rohrförmiges Element (16? 19), das mit dem Traglager der Schraubenwelle (10; 10a) einstückig verbunden und koaxial zu dieser Welle ist.
3. 3. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der hintere Rand (17) des rohrförmigen Elements (16? 19) in der Nähe der Schaufelblätter der Schraube (11; lla) angeordnet ist.
4. 4. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Element (16) aus einem zylindrischen Rohr oder mehreren, zur Achse (10) konzentrischen, zylindrischen Rohren besteht.
5. 5. Schutzvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand des Rohrs (16) oder der Rohre im Strömungssinn profiliert ist.
6. 6. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförn:ige Glied (19) aus einem im allgemeinen kegelstunpfförmigen Hemd besteht, das'hinten am Traglager der Welle (10a) befestigt ist, an seineir· hinte ren Ende offen ist und mit seinem vorderen Ende mit einer vor dem Hemd angeordneten Zutritts- und Verteilungseinrichtung (20, 23, 27) für Wasser in Verbindung steht.

   409882/0267
7. 7. Schutzvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zutritts- und Verteilungseinrichtung (20, 23, 27)

   • eine ringförmige Kammer (27) im Lagergehäuse aufweist, die durch wenigstens eine Ansaugöffnung (23) mit Wasser versorgt wird und über eine Reihe von um die Welle (10a) herum verteilten Öffnungen (22) mit dem Vorderteil des Hemds (19) in Verbindung steht.
8. 8. Schutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Mittel den Zutritt des Wassers auf einen Teil der Schraube ausrichten, der etv/a gleich 35 % oder mehr des Gesamtbereichs der Schraube darstellt.

   409882/0267

   Leerseite