DE2536425C3 - Verfahren zum Herstellen eines Hinterschiffes mit einem schneckenartigen Schraubenkanal - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zun Herstellen eines Hinterschiffes nach Patent 25 14 784.

Bei diesem vorgeschlagenen Verfahren zum Herstellen eines Hinterschiffes mit schneckenförmigen Schraubenkanälen für ein Schiff mit mindestens einem Paar gegenläufiger Schraubenpropeller und hohem Propulsionsgütegrad durch Messen der Strömungsverhältnisse am Ort des Propellerdrehkreises eines Modelies, anschließendes Verändern des Modelies im Hinblick auf eine Optimierung der Hinterschifform und Bau des Schiffes entsprechend dem veränderten Modell wird aus den am Ort des Propellerdrehkreises eines speziellen Modells ohne Propeller gemessenen tangentialen und axialen Geschwindigkeitskomponenten des in den Propellerdrehkreis eintretenden Nachstromes eine Anströmkennlinie ermittelt, die für verschiedene Werte des auf die Propellerdrehachse bezogenen Drehwinkels eines Blattes eines mit Nenndrehzahl umlaufenden gewählten Propellers die jeweilige resultierende Anströmgeschwindigkeit angibt, die Linien gleichen Schubes des Blattes des gewählten Propellers für beliebige Anströmrichtungen ermittelt und in sogenannten Isodynen im gleichen Diagramm wie die Anströmkennlinie dargestellt, und mit Hilfe der Anströmkennlinie und der Isodynen die Maßnahmen zur Veränderung der Lage des Propellerdrehkreises sowie die Lage und Form des Schraubenkanals und der Wellenhose zum Erreichen eines optimalen Hinterschiffs getroffen.

Schiffe mit Schraubenkanälen sind aus der DE-PS 48 033 und der US-PS 27 29 182 bekannt.

Aus der FR-PS 3 59 304 ist ferner eine Schiffsform bekannt, deren rechte und linke Seite verschieden sind. Durch diese Unsymmetrie soll eine durch die Drehung der Schiffsschraube verursachte Schlagseite kompensiert werden.

Aus der DE-PS 9 48 033 ist eine Schiffsform bekannt, die im Bereich des Vortriebsorgans, ζ. Β. einer Schiffsschraube, eine Formgebung in der Art eines Tunnels hat, in den das Vortriebsorgan teilweise oder ganz hineinragt.

Daß beim Hauptpatent von einem Verfahren zum Herstellen eines Hinterschiffes mit mindestens zwei Schraubenpropellern ausgegangen wird, hat seinen Grund darin, daß die beiden jeweils auf einen einzelnen Propeller zufließenden Abschnitte der Wirbelströmung, welche durch je einen schneckenförmigen Kanal der angegebenen Art erzeugt werden, einzeln betrachtet an sich unsymmetrische Gebilde darstellen, welche erst durch ihre spiegelbildliche Anordnung gegenüber der mittleren Symmetrieebene des Schiffsrumpfes zu einem einzigen hydrodynamisch erzeugten Wasserwirbel zusammengeführt werden können und erst dadurch die besten Ergebnisse ermöglichen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe

zugrunde, Maßnahmen anzugeben, welche die Ausnutzung der im Hauptpatent gegebenen Lehren und Vorteile auch bei Einschraubenschiffen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst

Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung.

Durch die vorliegende Erfindung können die durch die Erfindung gemäß dem Hauptpatent bei Mehrschraubenschiffen erzielten Vorteile weitestgehend auch bei Einschraubenschiffen erreicht werden, insbesondere können der Propulsionswirkungsgrad erhöht und Vibrationen sowie Kavitationseffekte verringert werden.

Die vorliegende Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß ein Wirbel innerhalb eines Flüssigkeitskörpers ein unbegrenztes zylindrisches Gebilde darstellt, welches gegebenenfalls sich in sich selbst in einem Ring schließt (Rauchring) oder in einer Grenzfläche der Flüssigkeit endet, der gegenüber sich dessen Drehachse von selbst senkrecht einstellt.

Bei einem Zweischraubenschiff, dessen Heckteil ein Paar von Schneckenkanälen enthält, wie es bei den Schiffen gemäß dem Hauptpatent der Fall ist, sind die beiden in den Schneckenkanälen erzeugten, zur Mitschiffsebene spiegelsymmetrischen Wirbel durch die von der Rumpfform verursachte Zirkulation hydrodynamisch miteinander verbunden und werden dadurch im Effekt zum Teil durch die Bewegungsenergie des Schiffes angetrieben. Um bei einem Einschraubenschiff mit einem einzigen, die Anströmung für den einzigen Schraubenpropeller liefernden schneckenförmigen Kanal in entsprechender Weise optimale Ergebnisse erzielen zu können, muß man dafür sorgen, daß der einzige, durch den Schneckenkanal vor der gegenläufigen Schraube erzeugte Wirbel durch die von Schiffsrumpf im Wasser erzeugte Zirkulation (die also an die Stelle der beim Zweischraubenschiff vorhandenen komplementären Wirbelströmung tritt) gefördert wird, und zwar durch eine Wirbelströmung, die am anderen Ende im wesentlichen senkrecht zu der Wacseroberfläche endet, auf der das Schiff schwimmt und in der sich der unter Wasser befindliche Rumpfteil des Schiffes spiegelt.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der unter Wasser liegende, nicht zum Schneckenkanal gehörende Teil des Schiffsrumpfes, insbesondere irn Heckbereich, unsymmetrisch geformt wird, insbesondere so, daß er auf das Wasser wie ein von oben eintauchender Flügel wirkt. An der stromabwärts gelegenen Kante eines solchen Flügels löst sich bekanntlich ein Wirbel ab, dessen Achse sich in Richtung der Relativbewegung des Wassers zum Flügel einstellt.

Zur Erläuterung dieser Verhältnisse ist in der Zeichnung die Zirkulation um einen unsymmetrischen Schiffsrumpf und einen eingetauchten Flügel dargestellt.

unter der Voraussetzung, daß sich beide gegenüber der Wassermenge mit der Geschwindigkeit Fbewegen. Dsr vom Schiffsrumpf erzeugte Wirbel endet vor der gegenläufigen Schraube und wird von dieser unterbrochen und gänzlich aufgenommen.

In der Praxis kann der nach außen gewölbte Teil des Heckbereiches des Schiffsrumpfes (ähnlich wie bei manchen Muscheln) aus zwei bezüglich der Schiffslängsrichtung verschiedenartig geformten Teilen bestehen;

!o der eine Teil ist mit dem Propeller und dem zugehörigen schneckenförmigen Kanal versehen, während der andere, propellerlose Teil ähnlich wie der Heckbereich eines Segelschiffrumpfes geformt und gegebenenfalls, jedoch nicht notwendigerweise, mit einem normalen Kielkanal versehen sein kann.

Wenn ein solcher hinsichtlich seiner beiden Seiten unsymmetrischer Schiffsrumpf bezüglich der Mittschiffsebene auf beiden Seiten die gleiche Wasserverdrängung aufweisen soll, ist es weder notwendig noch

;ό wahrscheinlich, daß der Propeller symmetrisch zur MitKschiffsebene liegt, wie es bei einem normalen Einschraubenschiff üblich ist. Vorzugsweise wird der Propeller jedoch so angeordnet, daß die Mittschiffsebene den Propellerkreis außerhalb seiner Mitte schneidet, damit das Moment des Kräftepaares, welches durch die vom Wasser auf den sich durch es bewegenden Rumpf ausgeübte Widerstandskraft und die vom Propeller ausgeübte Schubkraft gebildet wird, nicht zu groß wird und die Steuerungsfähigkeit des Schiffes beeinträchtigt.

in Ein gerader Kurs ist dann gewährleistet, wenn das Kräftepaar (Moment), das aus den Längs- und Querkomponenten des Wassenviderstandes einerseits und den Längs- und Querkomponenten des Propellerschubes andererseits besteht, mit dem um eine

υ senkrechte Achse wirkenden Drehmoment, das auf den unsymmetrischen Schiffsrumpf durch die hydrodynamisch erzeugte Zirkulation ausgeübt wird, im Gleichgewicht steht. Ein ähnliches Resultat kann auch dadurch erreicht werden, daß man den Bug derart unsymme-

ii) trisch ausbildet, daß der Unterschied der Drücke, die hydrodynamisch auf die beiden Seiten des unsymmetrischen Buges einwirken, ein Drehmoment um die Vertikalachse des Schiffes ausübt, welches das durch die Wirbelbildung im Kielwasser hydrodynamisch auf den

4") Schiffsrumpf ausgeübte Drehmoment wenigstens annähernd kompensiert.

Mit diesen Maßnahmen läßt sich die Lehre gemäß dem Hauptpatent mit Erfolg auch auf Einschraubenschiffe anwenden, und zwar gilt dies sowohl auf die

>n Maßnahmen zur Verringerung der Schwankungen im Schub oder im Moment des Propellers und der daraus entstehenden Vibrationen, als auch auf die Einzelheiten der Kanalform, auf die Lage der Propellerwelle im innern der Wellenhose, auf die Form einer eventuellen

v> Propellerdüse, auf die Anordnung des Antriebsa_b'gregats im Innern des Rumpfes und auf den Querschnittsverlaiif des Kanales und des Rumpfes in Schiffslängsrichtung.

Hieraii 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines Hinterschiffes mit schneckenförmigen Schraubenkanälen für ein Schiff mit mindestens einem Paar gegenläufiger Schraubenpropeller und hohem Propulsionsgütegrad durch Messen der Strömungsverhältnisse am Or» des Propellerdrehkreises eines Modells, anschließendes Verändern des Modelis im Hinblick auf eine Optimierung der Hinterschiffsform und Bau des Schiffes entsprechend dem veränderten Modell, wobei aus den am Ort des Propellerdrehkreises eines speziellen Modells ohne Propeller gemessenen tangentialen und axialen Geschwindigkeitskomponenten des in den Propellerdrehkreis eintretenden Nachstroms eine Anströmkennlinie ermittelt wird, die für verschiedene Werte des auf die Propellerdrehachse bezogenen Drehwinkels eines Blattes eines mit Nenndrehzahl umlaufenden gewählten Propellers die jeweilige resultierende Anströmgeschwindigkeit angibt; daß die Linien gleichen Schubes des Blattes des gewählten Propellers für beliebige Anströmrichtungen ermittelt und in sogenannten »Isodynen« im gleichen Diagramm wie 2"> die Anströmkennlinie dargestellt werden, und daß mit Hilfe der Anströmkennlinie und der Isodynen die Maßnahmen zur Veränderung der Lage des Propellerdrehkicises sowie die Lage und Form des Schraubenkanais und der Weiienhose zum Erreichen eines optimalen Hinterschiffes getroffen werden, nach Patent 25 14 784, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung des Verfahrens auf ein Einschraubenschiff die n^:'ht zum Schraubenkanal gehörigen, unterhalb der Wasserlinie liegen- »■> den Außenflächen des Schiffsrumpfes bezüglich der Mitschiffsebene derart unsymmetrisch geformt werden, daß das Verhältnis des Maximalwertes zum Minimalwert des Schubes den das Blatt des Propellers während einer Umdrehung auf die Propellerwelle ausübt, kleiner als 2 ist, w«nn das Schiff mit Dienstgeschwindigkeit fährt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der schneckenförmige Schraubenkanal und die Welle des Schraubenpropellers auf der einen Seite der Mitschiffsebene angeordnet werden und daß die auf der anderen Seite der Mitschiffsebene gelegene Rumpfhälfte ähnlich wie ein konventioneller Segelschiffrumpf geformt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Seite des Schiffsrumpfes mit einem Kielkanal versehen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rumpfform so gewählt wird, daß das Drehmoment, das infolge der unsymmetrischen Umströmung des Rumpfes um eine senkrechte Achse auf den Rumpf wirkt, wenigstens annähernd das Drehmoment kompensiert, welches durch den unsymmetrischen Wasserwiderstand des Rumpfes und Propellerschub erzeugt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rumpf im Bugbereich derart unsymmetrisch ausgebildet ist, daß das hieraus resultierende Drehmoment das durch die unsymmetrische Ausbildung des Heckbereiches und die unsymmetrische Anordnung des Propellers entstehende Drehmoment wenigstens annähernd kompensiert.