DE2606448A1

DE2606448A1 - Ship's propeller mounted in duct - has guide vanes of varying size angle and spacing and with ring for fixing

Info

Publication number: DE2606448A1
Application number: DE19762606448
Authority: DE
Inventors: Hans-Heiner Prof Dr Ing Heuser; Herbert Prof Dr In Schneekluth
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-02-18
Filing date: 1976-02-18
Publication date: 1977-08-25

Abstract

The ship's propeller mounted in a duct with guide vanes is basically a Kort nozzle type assembly (1, 2), but 3 or more guide vanes (4) are fitted into the convergent part of the nozzle. The vanes are triangular, with their base (6) conforming broadly to the nozzle profile, but their inclination to the axis, size and spacing may vary around the periphery in the interest of optimising the water flow. They are all set to swirl the water in opposition to the propeller. A narrow notched ring may be fitted into the nozzle, to hold the trailing apices of the guide vanes in position. Such a ring will also improve the performance of the propeller when running astern. This also deflects any solid objects entrained in the water away from the propeller tips, reducing the risk of damage.

Description

Schiffspropeller mit Ummantelung Ship propeller with casing

und Strömungs -;Leitflächen Ummantelungen von Schiffspropellern - meist ausgeführt in Form von sogenannten Kort-Düsen - haben bei hohen Schubbelastungsgraden die Eigenschaft, den Propulsions güte grad zu verbessern. Diese Verbesserung wird häufig deshalb nicht in Anspruch genommen, weil bei Kort-Düsen eine größere Gefahr der Betriebsstörung besteht als bei nicht ummantelt'en Propellern. Diese Betriebsstörungen können darin bestehen, daß sich zwischen Propeller und Düse eingeschwommene Gegenstände festsetzen. and flow -; guide surfaces sheathing of ship propellers - mostly designed in the form of so-called Kort nozzles - have at high levels of thrust the property of improving the quality of the propulsion. This improvement will often not used because Kort nozzles pose a greater risk the malfunction exists than with uncovered propellers. These malfunctions can consist of objects floating in between the propeller and the nozzle fix.

Um das Einschwimmen von Gegenständen zu verhindern oder zu erschweren, ist es bekannt, Gitter vor der Düse oder Rillen in der DUseninnenwand oder Verdüsen anzuordnen.To prevent objects from floating in or to make it more difficult, it is known to have grids in front of the nozzle or grooves in the inner wall of the nozzle or nozzles to arrange.

Gitter vor der Düse bilden erhebliche Strönnrngswiderstände und verschlechtern den Düsenwirkungsgrad. Rillen an der Düseninnenseite bzw. Düsen-Innenwandung , wirken wie eine Aufrauhung der DUseninnenwand und haben eine Verdickung der Grenzschicht zur Folge, die die Strömung nach innen ablenkt und eingeschwommene Gegenstände von den Propellerwänden fernhält. Vordüsen sind DUsen kleinerer Profillänge als bei der Hauptdüse, die am Vorderende der Hauptdüse angeordnet sind und eine Leitflächenwirkung haben, mit deren Hilfe eingeschwommene Gegenstände nach innen abgedrängt werden.Grids in front of the nozzle create considerable flow resistance and deteriorate it the nozzle efficiency. Grooves on the inside of the nozzle or inside wall of the nozzle act like a roughening of the inner wall of the shower and have a thickening the Boundary layer as a result, which deflects the flow inwards and swam in Keep objects away from the propeller walls. Pre-nozzles are DUs with a smaller profile length than the main nozzle, which are arranged at the front end of the main nozzle and one Have baffle effect, with the help of which objects floated inwards be pushed aside.

Mit sämtlichen Naßnahmen zur Verhinderung des Einschwimmens von Gegenständen sind Wirkungsgrad-Verschlechterungen verbunden. Die Wirkungsgrad-Verschlechterung kann dadurch gemindert werden, daß bei einem Gitter und bei einer Vordüse profilierte Streben verwendet werden, die eine derartige Anstellung zur Strömung haben, daß der Strömung ein Vordrall erteilt wird, der dem durch den Propeller erteilten Drall entgegengesetzt gerichtet ist, so daß die tangentialen Austrittsverluste hinter dem Propeller verringert werden Aufgabe der Erfindung ist es, ein Leitflächensystem zu schaffen, das am Vorderende von Kort-Dusen angebracht den Propulsionsgütegrad der Düse steigert, das Festklemmen von einschwimmenden Gegenständen weitgehend verhindert und die Schwingungserzeugung des Propellers reduziert.With all measures to prevent objects from swimming in are associated with a deterioration in efficiency. The efficiency deterioration can be reduced by the fact that profiled in a grid and a pre-nozzle Struts are used that have such an attitude to the flow that the flow is given a pre-swirl that corresponds to the swirl given by the propeller is directed in the opposite direction, so that the tangential exit losses are behind The object of the invention is to provide a guide surface system to create the propulsion grade attached to the front end of Kort nozzles the nozzle, which largely prevents floating objects from getting stuck and reduces the generation of vibrations from the propeller.

Die Lösung dieser Aufgabe liegt darin, daß Strömungsleitri flächen, deren Anzahl mindestens drei beträgt, nur einseitig mit ihrem Fuß an der Düse befestigt sind. Der Anstellwinkel, die Größe und die Verteilung der Ströirnmgs leitflächen kann auf dem Umfang ungleichförmig sein.The solution to this problem is that flow guide surfaces, the number of which is at least three, only attached to the nozzle on one side with their foot are. The angle of attack, the size and the distribution of the flow guide surfaces can be non-uniform on the circumference.

Es ist weiter vorgesehen, daß die Hinterkanten der Strömungs-tLeitflächen durch einen schmalen in den Düsenkörper eingeschweißten oder eingeschraubten Ring verbunden sind. It is further provided that the trailing edges of the flow guide surfaces by a narrow ring welded or screwed into the nozzle body are connected.

Die an der Vorkante der Düse angeordneten Strömungs-Leitflächen werden zur Strömung so angestellt, daß sie der Strömung einen Drall erteilen. Dieser Drall ist dem Propellerdrall entgegengesetzt gerichtet und bewirkt eine Wirkungsgradverbesserung durch Reduktion der Austrittsverluste. Von den zähigkeitsbedingten Reibungsverlusten bei der Umströmung der Leitflächen wird ein Teil durch den Propeller zurückgewonnen, was bei Leitflächen hinter dem Propeller nicht der Fall ist.The flow guide surfaces arranged at the front edge of the nozzle are adjusted to the flow in such a way that they give the flow a twist. This twist is directed in the opposite direction to the propeller twist and improves efficiency by reducing exit losses. From the toughness-related friction losses When the air flows around the guide surfaces, a part is recovered by the propeller, which is not the case with baffles behind the propeller.

Die Leitflächen reichen nur über den Randbereich. Die Anstellung bewirkt eine örtliche Querschnittsverengung, die durch die Grenzschicht der Leitflächen noch verstärkt wird. Das hat zur Folge, daß nun ein Teil des anströmenden Wassers zum Düseninneren hin abgedrängt wird und einschwimmende Gegenstände ebenfalls nach innen abgedrängt werden. Der Abstand der Leitflächen voneinander und ihre GröBe brauchen nicht über den Umfang konstant zu sein.The guide surfaces only extend over the edge area. The employment causes a local cross-sectional constriction caused by the boundary layer of the guide surfaces is reinforced. This has the consequence that now part of the incoming water is pushed towards the inside of the nozzle and floating objects also follow be pushed inside. The distance between the guide surfaces and their size do not need to be constant over the scope.

Der Abstand kann partiell, z.ß. im unteren Sektor so eng gehalten werden, daß auch eine Siebwirkung entsteht. Zur Vergleichmäßigung der Propellerströmung kann die Besetzung mit Leitflächen auch auf einem größeren Sektor fehlen.The distance can be partial, e.g. kept so tight in the lower sector that there is also a sieve effect. To even out the propeller flow The occupation with control surfaces can also be missing in a larger sector.

In der Wirkung besteht der Hauptunterschied gegenüber den bekannten Methoden der Verhinderung oder Verminderung der Störwirkung einschwimmender Gegenstände darin, daß bei der Erfindung dieser Vorteil nicht mit Nachteilen erkauft zu werden braucht.The main difference compared to the known ones lies in the effect Methods of preventing or reducing the disruptive effect of floating objects in the fact that in the invention this advantage does not come at the cost of disadvantages needs.

Eine häufige Ursache von Propellerschwingungen in Kort-Düsen ist die Ungleichförmigkeit der Anströmgeschwindig keit des Propellers. Mit Hilfe der Leitflächen ist es nun möglich, die Propellerzuströmung zu vergleichmäßigen.A common cause of propeller vibrations in Kort nozzles is Non-uniformity of the incident flow speed of the propeller. With the help of the guide surfaces it is now possible to equalize the propeller inflow.

Hierbei ist aber nicht an die triviale Lösung gedacht, das Wasser dort zu bremsen, wo die Geschwindigkeit am höchsten ist. Vielmehr soll die hohe Anströmgeschwindigkeit dazu genutzt werden, verstärkt Drall zu erzeugen, der auf dem gesamten Umfang der Düse wirksam ist. Dazu sind Größe und Anstellwinkel der Leitflächen auch der Nachstromverteilung anzupassen.The trivial solution, water, is not considered here to brake where the speed is highest. Rather, it is supposed to be high Inflow velocity can be used to generate increased swirl, which on is effective over the entire circumference of the nozzle. These are the size and angle of attack Adapt the guide surfaces to the wake distribution.

Die Anordnung von Strömungs-leitflächen ist auch nachträglich für Kort-Düsen anwendbar. Wenn Hinterschiffsschwingungen an Schiffen festgestellt werden, kann diese Maßnahme Abhilfe ermöglichen. Mit Hilfe von radial angebrachten Leitflächen sind Korrekturen der Propelleranströmgeschwindigkeit je nach festgestelltem Bedarf auch nachträglich durchführbar.The arrangement of flow guide surfaces is also possible afterwards Kort nozzles can be used. If stern vibrations are found on ships, this measure can provide a remedy. With the help of radially attached guide surfaces are corrections of the propeller approach velocity depending on the identified need can also be carried out retrospectively.

Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel für die Besetzung des Düsenvorderendes mit Strömungs-Leitflächen, die gleichförmig und gleichmäßig über den Umfang verteilt sind. Es zeigen: Fig. 1 eine Düse von vorn gesehen, Fig. 2 die Düse in der Mittellängsebene geschnitten und Fig. 3 einen Teilsektor einer Düse mit einem eingesetzten Ring, der eine Strömungs-Abreißkante bildet.The drawing illustrates an embodiment for the cast of the nozzle front end with flow guide surfaces that are uniform and uniform are distributed over the circumference. They show: FIG. 1 a nozzle seen from the front, FIG. 2 the nozzle cut in the central longitudinal plane and FIG. 3 shows a subsector of a Nozzle with an inserted ring that forms a flow tear-off edge.

In den Figuren sind die Befestigungen der Düse am Schiffskörper und die Lagerung der Propellerwelle nicht gezeigt.In the figures are the mountings of the nozzle on the hull and the bearing of the propeller shaft is not shown.

Ein Düsenkörper 1 enthält den Propeller 2 mit der Propellerwelle 3. Der Fuß 6 der Leitflächen 4, also die Berührungslinie mit dem Düsenkörper 1 ist in Fig. 2 durch doppelte Linien markiert.A nozzle body 1 contains the propeller 2 with the propeller shaft 3. The foot 6 of the guide surfaces 4, that is to say the line of contact with the nozzle body 1, is marked in Fig. 2 by double lines.

Die Leitflächen 4 werden so profiliert, daß sie an der Aus- und Eintrittskante einen nur kleinen Abrundungsradius haben. Die Zuschärfung hinten bewirkt eine Verringerung des Widerstandes und des Propellersogs. Eine ziemlich scharfe Eintrittskante wirkt sich bei Rückwärtsfahrt günstig aus.The guide surfaces 4 are profiled so that they are at the leading and leading edge only have a small radius of curvature. The sharpening at the back causes a reduction of resistance and propeller suction. A fairly sharp leading edge works favorable when reversing.

Der optimale Anstellwinkel der Leitflächen 4 ist eine Funktion der Nachstromverteilung, des Leitflächenprofils, der Kavitationssicherheit des Systems und auch des Anbringungsortes. In radialer Richtung wird man aus Montagegründen die Leitflächen 4 nach Möglichkeit nur so hoch ausführen, daß sie eine Innenfläche freilassen, die größer als der Propeller 2 ist. Zur Verstärkung der Wirkung ist aber auch eine höhere Ausführung möglich.The optimal angle of attack of the guide surfaces 4 is a function of the Wake distribution, the guide surface profile, the cavitation safety of the system and also the place of installation. In the radial direction you will for assembly reasons If possible, the guide surfaces 4 only run so high that they have an inner surface that is larger than propeller 2. To reinforce the effect is but a higher version is also possible.

Bei Kort-Dusen wird häufig am Vorderende eine Stufe 5 in der Art angeordnet, daß bei Rückwärtsfahrt die Strömung dort abreißt und der Düsenstrom gebündelt bleibt (Fig. 3).In the case of Kort nozzles, a step 5 is often arranged at the front end in the manner that when reversing the flow breaks off there and the nozzle flow remains bundled (Fig. 3).

Derartige Stufen können als Ringe 7 in der Düse befestigt werden. Diese Ringe können zur Montage und zur Ausrichtung der Leitflächen 4 benutzt werden, indem der Ring 7 am Vorderende Ausschnitte zum Einsetzen der Leitflächen erhält.Such steps can be attached as rings 7 in the nozzle. These rings can be used to assemble and align the guide surfaces 4, by giving the ring 7 cutouts at the front end for inserting the guide surfaces.

Claims

Claims 1. Ship propeller with casing and flow guide surfaces, attached to the forward end of an annular propeller shroud, thereby characterized in that the number of flow side surfaces (4) is at least three and that they are attached to the DUse (1) only on one side with their foot (6).

2. Ship propeller according to claim 1, characterized in that the Angle of attack, the size and the distribution of the flow ¢ side surfaces (4) on the Circumference is uneven.

3. Ship propeller according to claim 1, characterized in that the Rear edge of the flow guide surfaces (4) through a narrow one in the nozzle body (1) welded or screwed ring (7) are connected.