DE2416562A1 - DEVICE FOR REDUCING SPEED DIFFERENCES IN A STREAM THROUGH THE DISC AREA OF A SHIP PROPELLER - Google Patents
DEVICE FOR REDUCING SPEED DIFFERENCES IN A STREAM THROUGH THE DISC AREA OF A SHIP PROPELLERInfo
- Publication number
- DE2416562A1 DE2416562A1 DE2416562A DE2416562A DE2416562A1 DE 2416562 A1 DE2416562 A1 DE 2416562A1 DE 2416562 A DE2416562 A DE 2416562A DE 2416562 A DE2416562 A DE 2416562A DE 2416562 A1 DE2416562 A1 DE 2416562A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- propeller
- ship
- nozzle
- flow
- speed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H1/00—Propulsive elements directly acting on water
- B63H1/02—Propulsive elements directly acting on water of rotary type
- B63H1/12—Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially in propulsive direction
- B63H1/14—Propellers
- B63H1/28—Other means for improving propeller efficiency
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T70/00—Maritime or waterways transport
- Y02T70/50—Measures to reduce greenhouse gas emissions related to the propulsion system
Description
Firma AKTIEBOLAGET KARLSTADS MEKANISKA WERKSTAD, 20, Verkstadsgatan, 652 21 Karlstad, SchwedenAKTIEBOLAGET KARLSTADS MEKANISKA WERKSTAD, 20, Verkstadsgatan, 652 21 Karlstad , Sweden
Vorrichtung zur Verringerung von Geschwindigkeitsdifferenzen in einer den Scheibenbereich eines Schiffspropellers durch-, setzenden Strömung.Device for reducing speed differences in one of the disk area of a ship's propeller, settling current.
Die Erfjhd.ung betrifft eine Vorrichtung zur Verringe rung von Geschwindigkeitsdifferenzen in einer den Scheibenbereich eines hinter dem Achtersteven oder dem Wellenlager angeordneten Schiffspropelleis'durchsetzenden Strömung, wobei zwischen Hinterkante des Achterstevens oder des Wellenlagers ein bestimmter Abstand (b) vorgesehen ist, mit einer Pumpen- · anordnung zur Erzeugung von Wasserstrahlen oder Gasstrahlen . mit Hilfe von Düsen, die in einem Abstand (a) vor der Scheibenfläche angeordnet und im wesentlichen nach Achtern gerichtet ist.The invention relates to a device for reducing of speed differences in the disc area behind the stern stem or the shaft bearing arranged Schiffpropelleis' Durchsetzenden flow, wherein a certain distance (b) is provided between the rear edge of the stern stern or the shaft bearing, with a pump arrangement for generating water jets or gas jets. with the help of nozzles at a distance (a) in front of the disc surface is arranged and directed essentially aft.
409845/0270409845/0270
Infolge der unregelmäßigen Wirbelschleppe eines Schiffsrumpfes arbeiten die einen solchen Schiffsrumpf ' vorwärtstreibenden Propeller in mehr oder weniger unregelmäßigen Geschwindigkeitsfeldern, im Verlaufe der Rotation des Propellers in einem ungleichmäßigen Geschwindigkeitsfeld werden periodisch sich ändernde Kräfte und Drehmomente unterschiedlicher Größe für jedes Propellerprofil in einem Zy.linderabschnitt erzeugt, die auf die Antriebsmaschine und den Schiffsrumpf einwirken und in beiden Vibrationen und Schwingungen erzeugen, die eine Zerstörung oder ein zusätzliches Geräusch erzeugen. Die Vortriebs-und Kavitationseigenschaften des Propellers werden nachteilig beeinflußt durch das ungleichmäßige Geschwindigkeitsfeld, das einen sich änderenden Kavitationsverlauf bewirkt, wodurch eine Vergrößerung der Kavitation an der Saugseite des Propellerblattes immer dannAs a result of the irregular wake vortices of a ship's hull, the work of such a ship's hull ' propeller moving forward in more or less irregular speed fields in the course of the rotation of the propeller in a non-uniform velocity field are periodically changing forces and Torques of different sizes for each propeller profile in a Zy.linderabschnitt generated on the Drive engine and the ship's hull act and in both generate vibrations and oscillations that create destruction or additional noise. the Propeller propulsion and cavitation properties are adversely affected by the non-uniform velocity field, which causes a changing course of cavitation, thereby increasing the cavitation on the suction side of the propeller blade always then
wird,
bewirkt!, wenn dieses einen Bereich mit vergrößertem Druck oder vergrößerter Verwirbelung durchsetzt, was
normalerweise hinter dem Achtersteven auftritt. Die Kavitation verstärkt in starkem Maße die Druckimpulse von
den Propellerblättern auf den Schiffsrumpf. Eine Verringerung
der Unregelmäßigkeit der Wirbelschleppe oder
des Soges ermöglicht eine Propellerblattform mit ge-will,
causes! when this penetrates an area with increased pressure or increased turbulence, which usually occurs behind the stern post. The cavitation greatly intensifies the pressure impulses from the propeller blades on the ship's hull. A reduction in the irregularity of the wake vortex or the suction enables a propeller blade shape with
409845/0270409845/0270
ringerer und gleichmäßigerer Kavitationsverteilung, wodurch weniger Druckimpulse auf den Schiffsrumpf übertragen werden. Es ist seit langem ein Problem gewesen, die Geschwindigkeits· differenzen in der S ,römung, in welcher der Propeller arbeitet, zu verringern.Lower and more even cavitation distribution, which means that fewer pressure pulses are transmitted to the ship's hull. It has been a problem for a long time, the speed differences in the S, roman in which the propeller works, to reduce.
Es sind Versuche unternommen worden, um das Problem zu lösen, indem man den hinteren Schiffskörper mit einem Wulst ausgebildet hat. Eine'solche Ausbildung des Schiffsrumpfes ist aber teuer, und es ist der Nutzen beschränkt. Leitbleche und andere Leitvorrichtungen sind am vorderen Teil des Schiffsrumpfes und auch über dem Propeller angeordnet worden. Diese vergrößern aber den Rumpfwiderstand, und sie sind empfindlich auf größere Kräfte, denen sie bei schwerer See ausgesetzt sind. Andere konstruktive Maßnahmen haben Propellerdüsen und Wulste vorgesehen, die in Verbindung mit der Propellerna/be angeordnet sind. Propellerdüsen sind aber unter der Berücksichtigung ihrer Einwirkung auf den Vortriebswirkungsgrad in allen Verbindungen nicht zweckmäßig, d.h. nicht für schnellfahrende Schiffe. Verschiedene Arten von Wulsten weisen Beschränkungen auf, z.B. in Bezug auf Gewicht und Volumen. Die genannten Anordnungen wirken passiv durch mehr oder weniger wirksame Ablenkung und Richtung der Strömung, um so das WirbelfeldAttempts have been made to solve the problem by attaching the aft hull to a Has formed bead. Such a hull design is expensive, however, and its usefulness is limited. Baffles and other guide devices are arranged on the front part of the ship's hull and also above the propeller been. But these increase the torso resistance, and they are sensitive to the greater forces to which they are exposed in heavy seas. Other constructive measures have provided propeller nozzles and beads, which are arranged in connection with the propeller hub. Propeller nozzles are, however, taking into account their effect on the propulsion efficiency in all connections not appropriate, i.e. not for fast-moving ships. Various types of beads have limitations e.g. in terms of weight and volume. The arrangements mentioned work passively through more or less effective ones The deflection and direction of the flow, so the vortex field
409845/0270409845/0270
hinter dem Rumpf zu beeinflußen. Die deutschen Patentschriften 546 477 und 65O 590 offenbaren verschiedene Anordnungen mit einer möglichen aktiven Gegenwirkung gegen den Einfluß des ungleichmäßigen Wirbelfeldes auf die Strömung eines Schiffspropellers . Wasser wird von Wassereinlässen in der Schiffseite durch Leitungen im Rumpf geführt und durch eine oder mehere schlitzartige Öffnungen an der Hinterkante des Achterstevens oder des Wellenlagers, hinter welchem der Schiffspropeller arbeitet, oder durch Öffnungen in der Schiffsseite in der Nähe des Achterstevens ausgestoßen. Wenn die Geschwindigkeit des ausgestoßenen Wassers erhöht wird, beispielsweise mit Hilfe einer Pumpeneinrichtung, wie sie durch die deutsche Patentschrift 546 477 offenbart ist, erhält die Strömung des Schiffspropellers einen die Geschwindigkeit erhöhenden Zusatz an Energie hinter dem Achtersteven oder hinter dem Wellenlager, wo der Wirbeleinfluß auf die Strömung durch die Propellerscheibe normalerweise am größten ist. Die durch die deutschen Patentschriften 546 477 und 650 590 offenbarten Anordnungen haben aber verschiedene Nachteile. Aufgrund der Anordnung der Auslaßöffnung in größter Nähe des Schiffspropellers beschleunigt das austretende Wasser die Strömung durch nur einen verhältnismäßig scharf begrenzten Teilto influence behind the trunk. The German patents 546 477 and 65O 590 disclose different ones Arrangements with a possible active counteraction against the influence of the uneven vortex field the flow of a ship's propeller. Water is drawn in from water inlets in the ship's side through pipes in the Hull guided and through one or more slot-like Openings on the rear edge of the stern stern or the shaft bearing behind which the ship's propeller works, or ejected through openings in the side of the ship near the stern stern. When the speed of the expelled water is increased, for example with the aid of a pump device, as it is by German patent specification 546 477 is disclosed, the flow of the ship's propeller receives a speed increasing additional energy behind the stern post or behind the shaft bearing, where the eddy influence on the flow through the propeller disk is usually greatest. The by the German patents However, the arrangements disclosed in 546 477 and 650 590 have various disadvantages. Because of the arrangement the outlet opening in the closest proximity of the ship's propeller, the emerging water accelerates the flow by only a relatively sharply delimited part
409 8 45/0270409 8 45/0270
_5- 2415562_5- 2415562
der propellerscheibe, wodurch oft eine weitere Ungleichmäßigkeit im Geschwindigkeitsfeld des Propellers erzeugt wird. Die Form der Auslaßöffnungen, bedingt durch deren Lage, und die Form der. Anordnung gibt wenig Möglichkeit einer Einjustierung auf verschiedene Rumpf- und Arbeitsbedingungen. the propeller disc, which often creates a further irregularity in the speed field of the propeller will. The shape of the outlet openings, due to their Location, and the shape of the. Arrangement gives little possibility of adjustment to different trunk and working conditions.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung zur Verringerung von Geschwindigkeitsdifferenzen in einer den Scheibenbereich eines Schiffspropellers durchsetzenden Strömung, welche die vorgenannten Nachteile nicht aufweist.The aim of the present invention is to provide a device for reducing speed differences in a flow passing through the disk area of a ship's propeller, which device can use the aforementioned Does not have any disadvantages.
Die Erfindung, deren Merkmale in den Ansprüchen angegeben sind, löst das Problem durch eine aktive Beeinflussung der Strömung in solcher Weise, daß gewisse Teile der Strömung vor dem Propeller, vor allem die nächste •Viskositätsgrenzschicht entlang der Rumpfseite, einen die Geschwindigkeit erhöhenden Energiezusatz erhalten.The invention, the features of which are specified in the claims, solves the problem by actively influencing it the flow in such a way that certain parts of the flow are in front of the propeller, especially the next • Viscosity boundary layer along the side of the fuselage, an energy additive that increases the speed.
Ein Wasserstrahl, der in eine Masse ungestörten Wassers durch eine unter Wasser befindliche Strahldüse eingebracht wird, sendet an das umgebende Wasser kinetischeA jet of water that flows into a mass of undisturbed water through a jet nozzle located under water is introduced, sends kinetic to the surrounding water
- 6 409845/0270 - 6 409845/0270
Energie aus. Die hierdurch von der Strahldüse in Richtung der Düse erzeugte Strömung nimmt von der Auslaßöffnung der Strahldüse an in ihrer Geschwindigkeit kontinuierlich ab. während die Querschnittsfläche der Strömung zunimmt. Ein Strahl, der nach Achtern in die Viskösitätsgrenzschicht In größter Nähe entlang eines Teiles der Oberfläche eines Schiffsrumpfes, der sich nach vorwärts bewegt",, eingebracht wird, erzeugt ein etwas abgewandeltes Strömungsbild5 und zwar sowohl im Hinblick auf die Geschwindigkeitsverteilung und die Streuung. Ein Beispiel ist in der Zeichnung darge^ stellt. Die Möglichkeit* das Geschwindigkeitsfelda in welchem ein Schiffspropeller arbeitet, mit Hilfe von Strahlen au vergleichmäßigen, ist vollständig abhängig von dem Geschwindigkeitsprofil und der Streuung der Strahlen. Die Abgabegeschwindigkeit der Strahlen aus den Düsen und die Lage und Form der Düsen sind dabei von entscheidender Bedeutung. Prinzipiell sollten, das gewöhnliche Geschwindigkeitsprofii der Strahlen und ihre Streuung an der Scheibenfläche des Propellers möglichst eng dem Geschwindigkeitsprofil des Teiles des Wirbelfeldes folgen^ dem entgegengewirkt werden soll, um eine gleichmäßige Streuströmung durch die Scheiben-.fläche zu erhalten. Das Wirbelfeld hat normalerweise eine oder mehrere Spitzen, die von einer Reihe von Faktoren ab-Energy off. The flow generated by the jet nozzle in the direction of the nozzle thereby continuously decreases in speed from the outlet opening of the jet nozzle. while the cross-sectional area of the flow increases. A jet that is "introduced aft into the viscosity boundary layer in close proximity along part of the surface of a ship's hull moving forward" creates a somewhat modified flow pattern 5 , both in terms of velocity distribution and scattering An example is shown in the drawing. The possibility * the speed field a in which a ship's propeller works, with the help of jets, is completely dependent on the speed profile and the scattering of the jets The shape of the nozzles and the shape of the nozzles are of crucial importance. f get smile. The vortex field usually has one or more peaks which depend on a number of factors-
409845/0270409845/0270
hängig sind, wie z.B. der Schiffsgeschwindigkeit, der Länge und der Ausbauchung und der Form des hinteren Schiffskörpers usw. Hinter einem Achtersteven oder einem Wellenlager werden die Form und die Geschwindigkeitsprofile der Wirbelspitze bestimmt z.B. durch die Viskositätsgrenzschicht, die der Rumpfoberfläche am nächsten ist, und durch die Potentialströmung. Dies bedeutet, daß die Wirbelspitze unmittelbar hinter der Hinterkante des Achterstevens oder des Wellenlagers größer wird als weiter hinten, und zwar abhängig von der Tatsache, daß in größerer Nähe der genannten Hinterkante die Wirkung durch die Potentialströmung verhältnismäßig stark ist, während weiter hinten die Breite der Wirbelspitze im wesentlichen durch die Dicke der Viskositätsgrenzschicht bestimmt wird. Unter Berücksichtigung dieser Tatsache ist festgestellt worden, daß die Anordnungen der Strahldüsen, von denen die eine Vergleichmäßigung bewirkenden Strahlen ausgehen, auch abhängig sind von dem Längsabstand zwischen dem Propeller und der Hinterkante des Achterstevens und des Wellenlagers, die vor dem Propeller angeordnet sind. Um die Viskositätsgrenzschicht, die am nächsten der Oberfläche des Schiffskörpers oder eines Wellenlagers ist, durch einen Strahl wirksam beschleunigen zu können, ist es von Bedeutung, daß mit Hilfe eines geeigneten Geschwindigkeitsprofils und einer geeigneten Formare dependent, such as the speed of the ship, the length and the bulge and shape of the aft hull, etc. Behind a stern post or a shaft bearing the shape and the velocity profiles of the vortex tip are determined e.g. by the viscosity boundary layer, the is closest to the hull surface, and by the potential flow. This means that the vertebral tip is immediately behind the trailing edge of the stern stave or the shaft bearing becomes larger than further back, depending on the fact that in closer proximity to said trailing edge the effect of the potential flow is relatively strong, while further back the width of the vortex tip is essentially determined by the thickness of the viscosity boundary layer. Taking this into account The fact has been found that the arrangements of the jet nozzles, of which the effect a uniformity Rays emanating also depend on the longitudinal distance between the propeller and the trailing edge of the Achterstevens and the shaft bearing, which are arranged in front of the propeller. To the viscosity boundary layer, which on closest to the surface of the hull or a shaft bearing is to be able to accelerate effectively by a beam, it is important that with the help of a suitable Velocity profile and a suitable shape
409845/0270409845/0270
der Strahl möglichst nahe der zugehörigen Oberfläche folgt. Eingehende Untersuchungen haben gezeigt, daß die Strahldüsen in Richtung der Propellereinströmung so weit vor dem Propeller angeordnet werden sollten, daß für jede Strahldüse die Summe der Abstände in Strömungsrichtung von der Strahldüse zu der Scheibenfläche des Propellers und von der Hinterkante des Achterstevens oder des Wellenlagers zur Scheibai fläche. Ferner sollte die Zuführgeschwindigkeit der Strahlen der jeweiligen Düsen nicht unter die Schiffsgeschwindigkeit abfallen. Das beste Ergebnis wird normalerweise erreicht, wenn die Summe der genannten Abstände sich im Bereich des 1,5 bis dreifachen des Durchmessers der Scheibenfläche des Propellers befindet, und wenn die Strahlgeschwindigkeit ungefähr 3 mal so groß wie die Schiffsgeschwindigkeit ist.the beam follows as close as possible to the associated surface. In-depth research has shown that the jet nozzles in the direction of the propeller inflow should be arranged so far in front of the propeller that for each jet nozzle the sum of the distances in the direction of flow from the jet nozzle to the disk surface of the Propeller and from the trailing edge of the stern or the shaft bearing to the Scheibai surface. Furthermore, the The feed speed of the jets of the respective nozzles does not fall below the speed of the ship. The best Result is normally achieved when the sum of the stated distances is in the range of 1.5 to three times the diameter of the disc surface of the propeller is located, and if the jet speed is about 3 times as great how the ship's speed is.
Die Wirbelschleppe eines Schiffes verändert sich mit verschiedenen Bedingungen der Schiffskörperoberläche und verschiedenen Betriebsbedingungen des Schiffes, wie Ladung und Geschwindigkeit. Für die praktische Verwirklichung der Erfindung ist es deshalb zweckmäßig, daß die Strahldüsen mit Vorrichtungen versehen sind, mit welchen die Fläche, die Form und die Richtung der Auslaßöffnungen dem herrschenden Wirbelfeld angepasst werden können. FernerThe wake vortex of a ship changes with different hull surface conditions and various operating conditions of the ship, such as cargo and speed. For practical implementation the invention it is therefore appropriate that the jet nozzles are provided with devices with which the area, the shape and the direction of the outlet openings can be adapted to the prevailing vortex field. Further
- 9 409845/0270 - 9 409845/0270
sollten Vorichtungen für die Ausgangsgeschwindigkeit und die Strömungsmenge der Strahlen vorgesehen sein. Die benötigte Leistung für die gewünschte Vergleichmäßigung verändert sich hierdurch und infolgedessen sollte auch -der Pumpeneingang entweder von Hand oder automatisch veränderbar sein. Es hat sich praktisch als zweckmäßig erwiesen, den Pumpeneingang automatisch in Abhängigkeit von der Schiffsgeschwindigkeit zu steuern. Derartige geeignete Einrichtungen verschiedener Art sind an sich bekannt und sollen deshalb hier nicht näher beschrieben werden. Dadurch wird eine große Flexibilität möglich, um die Einrichtung verschiedenen Schiffsarten und'Propelleranordnungen anzupassen.should make arrangements for the starting speed and the flow rate of the jets can be provided. The power required for the desired equalization changed This and consequently should also -der Pump input can be changed either manually or automatically. In practice, it has proven to be useful to automatically control the pump input depending on the ship's speed. Such suitable Devices of various types are known per se and will therefore not be described in more detail here. Through this Great flexibility is possible in order to set up different types of ships and propeller arrangements adapt.
Bei Schiffen mit einer einzigen Schraube werden die Düsen am besten in der Beplankung an beiden Seiten des Achterstevens angeordnet. Besondere Beachtung sollte dabei dem Zusammenwirken zwischen den Strahlen auf beiden Seiten gegeben werden, was in der Strömung zwischen dem Achtersteven und dem Propeller erreicht werden kann. Mit Rück- · sieht auf die Form des Schiffskörpers ist die Strömung vom· Propeller normalerweise etwas schräg nach aufwärts gerichtet. Bei der Anordnung der Düsen sollte diesem Um-For ships with a single screw, the nozzles are best placed in the planking on both sides of the Stevens arranged. Special attention should be paid to the interaction between the rays on both sides given what can be achieved in the current between the stern stem and the propeller. With back looks at the shape of the hull is the flow from Propeller usually pointed upwards at a slight angle. When arranging the nozzles, this should
409845/0270 "10-409845/0270 " 10 -
- ιό -- ιό -
stand Rechnung getragen werden. Die Düsen sollten im wesentlichen in Richtung der Strömung wirken, um zu erreichen, daß eine nicht unnötig große Leistung erforderlich wird, um eine Zusammenwirkung in den beabsichtigten Teilen der Strömung zu erreichen. Unter Berücksichtigung der gleichen Betrachtungen sollten die Strahldüsen von Schiffen mit mehreren Propellern so angeordnet werden, daß die Strahlen über solche Teile des Rumpfes, wie Wellenlager oder Propellerwellen, welche eine starke Verwirbelung hervorrufen, gerichtet-werden. Es kann dabei zweckmäßig sein, bei Verwendung'von gewissen Strahldüsen, die Anordnung in der Beplankung des Körpers als solchen zu vermeiden.stand to be taken into account. The nozzles should be in essentially act in the direction of the flow in order to ensure that an unnecessarily large power is not required to achieve cooperation in the intended parts of the flow. Considering With the same considerations, the jet nozzles of ships with multiple propellers should be arranged that the rays over such parts of the fuselage, as shaft bearings or propeller shafts, which to cause a strong turbulence, to be straightened. It can be useful, when using certain jet nozzles, the arrangement in the paneling of the Body as such.
Während praktischer Betriebsbedingungen sollte eine vollständige Vergleichmaßigung der Geschwindigkeitsdifferenzen in der Strömung durch die Scheibenfläche eines Schiffspropellers in der Regel nicht erforderlich sein. Auch wenn die Erfindung mit nicht optimalen Werten für dfe Anordnung der Strahldüsen oder für die Geschwindigkeit und Form der Strahlen angewendet wird, wird in der Regel ein beträchtlich besseres Ergebnis erreicht, als es mit der früher bekannten Technik erreichbar war, bei welcher die Strahldüsen näher an der Scheibenfläche desDuring practical operating conditions, there should be a complete equalization of the speed differences usually not required in the flow through the disc surface of a ship's propeller be. Even if the invention with non-optimal values for the arrangement of the jet nozzles or for the speed and shape of the rays is used, a considerably better result is usually achieved than it was achievable with the earlier known technique in which the jet nozzles were closer to the disc surface of the
409845/0270409845/0270
- Ii -- Ii -
- li -- li -
Propellers angeordnet waren, als es gemäß der Erfidnung angegeben ist, vjonaoh eine kürzeste Entfernung angegeben ist, die nicht unterschritten werden soll. Durch die Erfindung ist es möglich, die Änderungen in der Einströmgeschwindigkeit zum Propeller zu verringern, und zwar bis herab zur Hälfte der Originalwerte, ohne eine bemerkenswerte Verringerung des Vortriebswirkungsgrades, wodurch die negativen Wirkungen der Vibrations-und Druckimpulse beträchtlich verringert werden und wodurch die Kavitationseigenschaften verbessert werden. Mit Rücksicht auf die Erhöhung der Einströmgeschwindigkeit zum Propeller bei Anwendung der Erfindung, kann der Propellerd urchmesser und dadurch das Gewicht des Propellers verringert werden. Auch die Abmessungen und das Gewicht'der Propellerna/be können verringert werden, insbesondere im Falle eines Propellers mit steuerbarer Steigung, was eine beträchtliche Kostenverringerung bedeutet. In vielen Fällen kann diese Kostenverringerung die Kosten solcher Einrichtungen decken, welche die Erfindung erfordert.Propellers were arranged as it is indicated according to the invention, vjonaoh indicated a shortest distance which should not be undershot. The invention makes it possible to reduce the changes in the inflow velocity to reduce the propeller, down to half of the original values, without a remarkable one Reduction of the propulsion efficiency, eliminating the negative effects of vibration and pressure pulses can be reduced considerably, thereby improving the cavitation properties. With consideration on increasing the inflow velocity to the propeller when using the invention, the propeller diameter and thereby reducing the weight of the propeller. Also the dimensions and the weight of the propeller hub can be reduced, especially in the case of a propeller with controllable pitch, which is a considerable Means cost reduction. In many cases, this cost reduction can cover the cost of such facilities which the invention requires.
Die folgende Tabelle gibt eine Datenaufzeichnung bezüglich eines errechneten Beispieles in Bezug auf eine Anordnung für ein Schiff mit einer Schraube mit Steuer barer PropellerSteigung ohne bzw. mit Grenzschichter-The following table provides a data record relating to a calculated example relating to a Arrangement for a ship with a propeller with controllable propeller pitch without or with boundary layer
409845/0270409845/0270
regung (BLE), d.h. zusätzliche Energie für die Erhöhung der Grenzschichtgeschwindigkeit durch die
Maßnahmen der Erfindung.excitation (BLE), ie additional energy for increasing the boundary layer speed through the
Measures of the invention.
Die Voraussetzungen für die Berechnungen enthalten die Verwendung einer Strahleinrichtung mit einer Diagonalpumpe mit einem Leistungsbedarf von ungefähr 2.000 PS, die an der Propellerwelle abgenommen wird.The prerequisites for the calculations include the use of a jet device with a Diagonal pump with a power requirement of approximately 2,000 HP, which is taken from the propeller shaft.
ohne mitwithout with
StrahleinrichtungPump input for
Jet device
enPropeller rotation
en
düseDistance (a) beam
jet
PropellerscheibePropeller disk
Abstand (b) Achtersteven mDistance (b) stern post m
Propellerscheibe
Strahlgeschwindigkeit Knoten Schiffsgeschwindigkeit KnotenPropeller disk
Jet speed knots Ship speed knots
mittlerer Wirbelfaktor wT mean vortex factor w T
Propellerdurchmesser (D) mPropeller diameter (D) m
D/optimal 0. 97 0. 97 D / optimal 0. 97 0. 97
- 13 409845/0270 - 13 409845/0270
ohne mitwithout with
Propellernaben-Propeller hub
verhältnis d/DHub diameter
ratio d / D
hältnis EARLeaf area ver
ratio EAR
spielraum gegen
BlasenkavitationSecurity
margin against
Bladder cavitation
hältnis P/DIncline
ratio P / D
kungsgrad ^l ρ Propeller we
degree of efficiency ^ l ρ
lungsänderung am
Propellerradius 0,Circumferential interlacing
change of policy on
Propeller radius 0,
Definition des WirbelfaktorsDefinition of the vortex factor
- V- V
_ . worin V3 die Schiffsgeschwindigkeit ist_. where V 3 is the ship's speed
s und V -der Mittelvrert der axialen s and V - the median of the axial
Geschwindigkeit der Strömung durch die Scheibenfläche des Propellers ist.Speed of the flow through the disk surface of the Propeller is.
In örtlichen Punkten:In local points:
V-V
w ~ ; hierin bedeutet V die axiale Ge-VV
w ~ ; here V means the axial direction
s die Scheibenfläche des Propellers s the disk area of the propeller
V schwindigkeit der Strömung durch s deV velocity of the flow through s de
kt.kt.
5/02705/0270
- 13 -- 13 -
Die Erfindung ist im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to the drawing. In the drawing show:
Fig. 1 ein Beispiel einer axialen Geschwindigkeitsverteilung einer nicht, angetriebenen Strömung in einer Ebene quer zur Strömungsrichtung unmittelbar vor der Scheibenfläehe des Propellers eines Schiffes mit einer -einzigen Schraube;1 shows an example of an axial velocity distribution of a non-driven flow in a plane transverse to the direction of flow immediately in front of the disk surface of the propeller a ship with a single propeller;
Fig. 2 ein Beispiel eines Strömungsbildes eines Wasserstrahles aus einer Düse, die in eine Wassermasse ungestörten Wassers eingetaucht ist;2 shows an example of a flow pattern of a water jet from a nozzle immersed in a mass of undisturbed water;
Fig. J5 ein Beispiel eines Strömungsbildes eines nach Achtern gerichteten Wasserstrahles aus einer Düse in einer Viskositatsgrenzschicht nächst einem Teil eines sich durch das Wasser bewegenden Schiffsrumpfes;Fig. J5 shows an example of a flow pattern according to Aft-directed water jet from a nozzle in a viscosity boundary layer next part of a ship's hull moving through the water;
Fig. 4 eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßenFig. 4 is a schematic diagram of an inventive
Einrichtung für ein Schiff mit einr einzigen Schraube mit einem Geschwindigkeitsfeld gemäß Fig. 1;Device for a ship with a single propeller with a speed field according to Fig. 1;
Fig. 5 ein Beispiel, wie eine Einrichtung, beispielsweise gemäß Fig. 4, die Geschwindigkeitsverteilung der in Fig. 1 gezeigten Strömung beeinflussen kann; undFig. 5 shows an example of how a device, for example according to FIG. 4, influence the speed distribution of the flow shown in FIG. 1 can; and
Fig. 6 eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen6 shows a schematic diagram of an inventive
Einrichtung für ein Schiff mit zwei Schrauben.Device for a ship with two screws.
Fig. 1 zeigt die axiale Geschwindigkeitsverteilung einer Strömung in einer Ebene unmittelbar vor der Scheibenfläche 1 eines Propellers. Die Kurvenlinien w sind Linien gleicher Verwirbelung 2, welche Punkte gleicher Strömungsgeschwindigkeit verbinden.Fig. 1 shows the axial velocity distribution of a flow in a plane immediately in front of the disk surface 1 of a propeller. The curved lines w are lines of equal turbulence 2, which points of equal flow velocity associate.
- 15 409845/0270 - 15 409845/0270
Die gezeigte Geschwindigkeitsverteilung ist charakteristisch für ein Schiff mit einer Schraube, wie in Fig. 4, wenn die Strömung nicht beeinträchtigt ist durch Propellerkräfte und durch Strahlen von einer erfindungsgemäßen Einrichtung. Die Strömungsgeschwindigkeiten sind am geringsten in den Bereichen in größter Nähe der vertikalen Achse der Scheibenfläche 1, d.h. unmittelbar hinter dem Achtersteven des Schiffes. Gemäß der Erfindung sollte die Strömungsgeschwindigkeit in gewissen Bereichen des Gesehwindigkeitsfeldes erhöht werden mit Hilfe von Wasserstrahlen. Die gestrichelten Linien J3i5 und 7 bezeichnen diese Bereiche, in denen die Strömungsgeschwindigkeit erhöht werden sollte. Kreise8, die mit dem Umfang der Scheibenfläche 1 konzentrisch sind, stellen Umfange dar,The speed distribution shown is characteristic for a ship with a propeller, as in Fig. 4, if the flow is not impaired by propeller forces and by jets from one according to the invention Furnishings. The flow velocities are lowest in the areas closest to the vertical Axis of the disc surface 1, i.e. immediately behind the stern of the ship. According to the invention, the Flow velocity in certain areas of the velocity field can be increased with the help of water jets. The dashed lines denote J3i5 and 7 those areas where the flow velocity should be increased. Circles8 that match the scope of the Disc surface 1 are concentric, represent circumferences,
sich
die»auf Teile des Radius der Scheibenfläche 1 beziehen.themselves
which »relate to parts of the radius of the disk surface 1.
Fig. 2 zeigt ein Beispiel des Strömungsbildes eines Wasserstrahles 9 aus einer Düse 11, die in eine Masse ungestörten Wassers eingetaucht ist. Der Wasserstrahl 9 verlässt die Düse 11 mit einer Geschwindigkeit U und einem Durchmesser D . Diese Geschwindigkeit wird durch das umgebende Wasser verringert, wodurch dem V/asser kinetische Energie zugeführt wird. Die Wirkung des Strahles 9 streutFig. 2 shows an example of the flow pattern of a water jet 9 from a nozzle 11, which is in a Mass of undisturbed water is immersed. The water jet 9 leaves the nozzle 11 at a speed U and a diameter D. This speed is reduced by the surrounding water, which makes the water kinetic Energy is supplied. The effect of the beam 9 scatters
- 16 409845/0270 - 16 409845/0270
in einer Fläche, die mit dem Abstand von der Düse 11 in Strömungsrichtung zunimmt. Die Figur zeigt im Prinzip die Geschwindigkeitsverteilung für die Strömung, die durch den Strahl hervorgerufen wird, durch •drei Ebenen quer zur Strömungsrichtung und in unterschiedlichen Abständen X1, Xp und X-, hinter der Düse 11. Die Zentrumsgeschwindigkeit der Strömung IL·, Up und U-* nimmt ab, und es nimmt der Strahldurchmesser D.., D2 und D-, zu mit zunehmender Entfernung von dem Strahl 11 in Strömungsrichtung.in an area which increases with the distance from the nozzle 11 in the direction of flow. The figure shows in principle the speed distribution for the flow caused by the jet, through three planes transverse to the direction of flow and at different distances X 1 , Xp and X-, behind the nozzle 11. The center speed of the flow IL ·, Up and U- * decreases, and the jet diameter D .., D 2 and D-, increases with increasing distance from the jet 11 in the direction of flow.
Fig. J5 zeigt ein Beispiel des Strömungsbildes im Prinzip, das sich ausbildet, wenn ein Strahl 13 von einer Düse 15 ausgeht, die auf einer Schiffsrumpfoberläche 17, die sich vorwärts durch das Wasser bewegt, angeordnet ist. Die Düse 15 stößt Wasser in die Viskosxtätsgrenzschicht in nächster Nähe der Schiffskörperoberläche I7. Sie ist nach Achtern gerichtet.Fig. J5 shows an example of the flow pattern in Principle that develops when a beam 13 from a Nozzle 15 goes out, which on a ship's hull surface 17, moving forward through the water. The nozzle 15 pushes water into the viscosity boundary layer in close proximity to the hull surface I7. she is directed aft.
Fig. 4 zeigt teilweise im Schnitt den rückwärtigen Teil eines Schiffsrumpfes 21 mit einem Achtersteven 2^ und einem Propeller 25. In dem Schiffskörper 21 ist eine Pumpenanordnung 27 angeordnet, die durch eine Propellerwelle 28 angetrieben wird, welche den Propeller 25 trägt. Die Pumpenanordnung 27 saugt Wasser aus dem WassereinlaßFig. 4 shows partially in section the rear part of a hull 21 with a stern 2 ^ and a propeller 25. In the hull 21 is a Arranged pump arrangement 27 which is driven by a propeller shaft 28 which carries the propeller 25. The pump assembly 27 draws water from the water inlet
- 17 409845/0270 - 17 409845/0270
29 im Boden oder an der Seite des Schiffskörpers 21 an und liefert das Wasser unter Druck durch Rohre 31 zu Strahldüsen 33, die in der Beplankung des Schiffsrumpfes 21 angeordnet sind und nach rückwärts in Richtung auf den Propeller 25 gerichtet sind. Jedes Rohr 31 ist mit einem Steuerventil 35 versehen. Es sind sechs Strahldüsen 33 vorgesehen, die symmetrisch auf beiden Seiten der Nabe 21 angeordnet sind. In der Figur ist nur eine Seite gezeigt. Die Strahldüsen 33 sind durch anlsich bekannte und nicht dargestellte Mittel steuerbar in Bezug auf die Richtung und die Fläche und die Form der Auslaßöffnung. Die Pumpenanordnung 27 ist steuerbar in Bezug auf die Strömungsmenge. Die Strahldüsen 33 sind in einem Abstand (a) vor der Scheibenfläche des Propellers angeordnet, und es ist diese Scheibenfläche in einem geringeren Abstand (b) hinter dem Achtersteven 23 angeordnet. Die Summe dieser beiden Abstände (a+b) ist für jede Strahldüse 33 ungefähr 1,8 mal so groß wie der Durchmesser des Propellers 25.29 in the bottom or on the side of the hull 21 and delivers the water under pressure through pipes 31 to jet nozzles 33, which are in the planking of the ship's hull 21 and are directed backwards in the direction of the propeller 25. Each tube 31 is with a control valve 35 is provided. Six jet nozzles 33 are provided, which are symmetrical on both sides the hub 21 are arranged. Only one side is shown in the figure. The jet nozzles 33 are known per se and means, not shown, controllable with respect to the direction and the area and the shape of the outlet opening. The pump arrangement 27 is controllable with regard to the flow rate. The jet nozzles 33 are in one Distance (a) in front of the disc surface of the propeller, and it is this disc surface in a smaller Distance (b) is arranged behind the stern post 23. The sum of these two distances (a + b) is for each jet nozzle 33 is approximately 1.8 times the diameter of the propeller 25.
Fig. 5 zeigt die axiale Geschwindigkeitsverteilung einer Strömung in einer Ebene quer zur Strömungsrichtung unmittelbar vor der Scheibenfläche 1 für die Fig. 5 shows the axial velocity distribution of a flow in a plane transverse to the flow direction directly in front of the disk surface 1 for the
- 18 409845/0270 - 18 409845/0270
Propelleranordnung nach Fig.. 4 unter dem Einfluß von Wasserstrahlen- von einer erfindungsgemäßen Einrichtung. Die Geschwindigkeitsverteilung 'der. Strömung ohne den genannten Einfluß ist in Pig. I gezeigt. Ein Vergleich zwischen der Geschwindigkeitsverteilung der Strömungen nach Fig. 1 und 5 zeigt, daß die Linien gleicher Verwirbelung 2 in Fig. 5 besser den Kreisen 8 folgen, die konzentrisch mit dem Umfang der Scheibenfläche 1 sind. Dies bedeutet, daß ein Propellerblattschnitt, der sich entlang einer dieser Kreise 8 (Fig.5) bewegt, geringeren und weniger Geschwindigkeitsänderungen ausgesetzt ±st als entlang dem entsprechenden Kreis 8 in Fig. 1.Propeller arrangement according to Fig. 4 under the influence of water jets from a device according to the invention. The speed distribution 'of the. Current without the influence mentioned is in Pig. I shown. A comparison between the speed distribution of the flows according to FIGS. 1 and 5 shows that the lines of equal turbulence 2 in FIG. 5 better follow the circles 8 which are concentric with the circumference of the disk surface 1. This means that a propeller blade section which moves along one of these circles 8 (FIG. 5) is exposed to smaller and fewer changes in speed ± s t than along the corresponding circle 8 in FIG. 1.
Fig. 6 zeigt teilweise im Schnitt eine Seite des rückwärtigen Teiles eines Schiffrumpfes 21, der durch zwei Propeller 25 vorgetrieben wird, die symmetrisch auf beiden Seiten der Mittelebene des Schiffsrumpfes 21 angeordnet sind. Jeder Propeller 25 ist auf einer Propellerwelle 28 angeordnet und wird von dieser angetrieben. Die Wellen 28 sind in Wellenlagern 37 außerhalb des Schiffsrumpfes 21 gelagert. Für jeden Propeller ist eine Pumpenanordnung 27 vorgesehen, welche Wasser aus einem Wassereinlaß 29 im Boden des Schiffsrumpfes 21 ansaugt und unter Druck durch ein Rohr j51 zu einerFig. 6 shows partially in section a side of the rear part of a hull 21, which by two propellers 25 is propelled, which are symmetrical are arranged on both sides of the central plane of the hull 21. Each propeller 25 is on one Propeller shaft 28 arranged and is driven by this. The shafts 28 are in shaft bearings 37 outside of the hull 21 stored. A pump arrangement 27 is provided for each propeller, which water from a water inlet 29 in the bottom of the ship's hull 21 is sucked in and under pressure through a pipe j51 to a
- 19 409845/0270 - 19 409845/0270
Strahldüse 33 fördert., die' in der Beplankung des Schiffsrumpfes angeordnet ist und nach Achtern i_n Richtung auf das Wellenlager 37 und den oberen Teil der Scheibenfläche des Propellers 25 gerichtet ist. Das Rohr 31 ist mit einem Steuerventil 35 versehen, und es ist die Pumpenanordnung 27 steuerbar in Bezug auf die Strömungsmenge. Die Strahldüse 33 ist in einer Entfernung (a) vor der Scheibenfläche 25 angeordnet, welche Fläche sich in einem Abstand (b) hinter der Hinterkante des Wellenlagers 37 befindet. Die Summe der beiden genannten Abstände (a+b) ist ungefähr 2,3 mal so groß wie der Durchmesser des Propellers 25.Jet nozzle 33 promotes. Which 'is arranged in the planking of the ship's hull and aft i_n Direction of the shaft bearing 37 and the upper part the disc surface of the propeller 25 is directed. The pipe 31 is provided with a control valve 35, and the pump assembly 27 is controllable in relation to it on the flow rate. The jet nozzle 33 is in a Distance (a) in front of the disc surface 25, which surface is at a distance (b) behind the Rear edge of the shaft bearing 37 is located. The sum of the two mentioned distances (a + b) is approximately 2.3 times the diameter of the propeller 25.
409845/0270409845/0270
- 20 -- 20 -
Claims (9)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE7305021A SE377919B (en) | 1973-04-10 | 1973-04-10 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2416562A1 true DE2416562A1 (en) | 1974-11-07 |
Family
ID=20317163
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2416562A Pending DE2416562A1 (en) | 1973-04-10 | 1974-04-05 | DEVICE FOR REDUCING SPEED DIFFERENCES IN A STREAM THROUGH THE DISC AREA OF A SHIP PROPELLER |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5012789A (en) |
| DE (1) | DE2416562A1 (en) |
| ES (1) | ES425136A1 (en) |
| FR (1) | FR2225330B1 (en) |
| IT (1) | IT1011656B (en) |
| NL (1) | NL7404215A (en) |
| SE (1) | SE377919B (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4973275A (en) * | 1985-10-25 | 1990-11-27 | Aquamaster-Rauma Oy | Method and arrangement on a vessel |
| US5036781A (en) * | 1987-04-24 | 1991-08-06 | Jaervi Antti K H | Method and the means for removing ice from a ship's channel |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57147983A (en) * | 1981-03-11 | 1982-09-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Control device of stern current field |
| GB2103016B (en) * | 1981-07-21 | 1985-07-10 | Standard Telephones Cables Ltd | Temperature sensitive capsules |
| JPS5881895A (en) * | 1981-11-10 | 1983-05-17 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Stern flow field controller |
| JPS61104299U (en) * | 1984-12-15 | 1986-07-02 | ||
| JPH0646796Y2 (en) * | 1985-02-06 | 1994-11-30 | 日立造船株式会社 | Stern flow improvement device |
| IT1216545B (en) * | 1988-04-05 | 1990-03-08 | Fabio Buzzi | CAVITATIONAL EFFECT DEVICE FOR PROPELLERS OF VESSELS WITH PLANING OR SEMI-PLANING FAIRING. |
| CN104015906A (en) * | 2014-06-09 | 2014-09-03 | 王东武 | Method capable of reducing cavitation noise of propeller and improving efficiency of propeller |
-
1973
- 1973-04-10 SE SE7305021A patent/SE377919B/xx unknown
-
1974
- 1974-03-28 NL NL7404215A patent/NL7404215A/xx unknown
- 1974-03-29 IT IT68014/74A patent/IT1011656B/en active
- 1974-04-05 DE DE2416562A patent/DE2416562A1/en active Pending
- 1974-04-09 ES ES425136A patent/ES425136A1/en not_active Expired
- 1974-04-09 JP JP49040399A patent/JPS5012789A/ja active Pending
- 1974-04-10 FR FR7412633A patent/FR2225330B1/fr not_active Expired
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4973275A (en) * | 1985-10-25 | 1990-11-27 | Aquamaster-Rauma Oy | Method and arrangement on a vessel |
| US5036781A (en) * | 1987-04-24 | 1991-08-06 | Jaervi Antti K H | Method and the means for removing ice from a ship's channel |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2225330B1 (en) | 1976-06-25 |
| JPS5012789A (en) | 1975-02-10 |
| FR2225330A1 (en) | 1974-11-08 |
| IT1011656B (en) | 1977-02-10 |
| ES425136A1 (en) | 1976-07-01 |
| NL7404215A (en) | 1974-10-14 |
| SE377919B (en) | 1975-08-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2100809B1 (en) | Device for lowering the drive output requirements of a ship | |
| DE2438147C2 (en) | Propulsion device for ships | |
| DE1506810B2 (en) | DEVICE FOR THE CONTROL AND OR STABILIZATION OF AN AIR OR WATER VEHICLE | |
| DE3009671C2 (en) | ||
| EP0790921B1 (en) | Watercraft drive with a rudder propeller | |
| DE2416562A1 (en) | DEVICE FOR REDUCING SPEED DIFFERENCES IN A STREAM THROUGH THE DISC AREA OF A SHIP PROPELLER | |
| CH710831A1 (en) | Tail rotor device of a helicopter. | |
| DE2636261C2 (en) | Annular structure on the stern of the ship | |
| DD241056A1 (en) | DEVICE FOR INCREASING THE EFFICIENCY OF SHIP PROPELLERS | |
| DE1556511B2 (en) | Propeller | |
| EP0909703A2 (en) | Ship's rudder | |
| DE2625818C2 (en) | ||
| DE1506372A1 (en) | Additional thrust generator on watercraft | |
| DE2644844B1 (en) | PROCEDURE AND DEVICE FOR INTRODUCING GAS AND WATER INTO THE PROPELLER AREA OF A THRUSTER | |
| DE3129232A1 (en) | Propeller | |
| DE2413199A1 (en) | PROPELLER OR TURBINE WHEEL | |
| DE1481576A1 (en) | Method for generating vertical thrust for aircraft and aircraft for this purpose | |
| DE1917233A1 (en) | Method and device for reducing the actuation forces of a propeller with adjustable screw pitch | |
| DE1095697B (en) | Device for reducing the water resistance of ships | |
| AT155078B (en) | Installation on paddle wheel drives for ships. | |
| CH447856A (en) | Reaction drive for watercraft | |
| DE19960577A1 (en) | Device for changing the direction of travel of a watercraft | |
| DE1556511C (en) | Propeller | |
| DD251323A1 (en) | SHIP DRIVE WITH A SHAFT BOLT DRIVEN BY A CENTRAL DRIVE SHAFT | |
| DE1506810C (en) | Device for controlling and / or stabilizing an aircraft or watercraft |