DE274563C

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Publication number: DE274563C
Application number: DENDAT274563D
Authority: DE
Publication date: 1900-01-01

Description

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- M 274563 KLASSE 65/. GRUPPE - M 274563 CLASS 65 /. GROUP

GEORG SCHIMMING in BERLIN.GEORG SCHIMMING in BERLIN.

Bei der vorliegenden Erfindung wird beabsichtigt, daß der Abstrom des geförderten Wassers nicht, wie man sonst anstrebt, parallel zur Schraubenachse sich vollzieht, sondem in einem Kegel, der sich der Schiffsform anpaßt und etwa tangential zu dem vorderen Teil des Schiffes verläuft, was insbesondere bei Torpedos und gewissen Unterseebootstypen möglich ist. Es ist zu diesem Zweck In the present invention it is intended that the effluent of the produced Water does not take place parallel to the screw axis, as one would otherwise strive for, but rather in a cone that adapts to the shape of the ship and is roughly tangential to the one in front Part of the ship runs, which is particularly possible with torpedoes and certain types of submarines. It is for this purpose

ίο erforderlich, daß nach vorn geneigte und mit nach vorn geneigten Erzeugenden hergestellte Flügel verwendet werden, welche die von ihnen ergriffenen Wasserteilchen in einer dem beabsichtigten Wasserkegel entsprechenden Richtung beschleunigen. Dies wird dadurch erreicht, daß den Wasserteilchen außer der gemäß der Schraubenwirkung der Flügel ihnen erteilten Beschleunigung in der Richtung der Achse der Schraube eine Beschleunigungskomponente erteilt wird, die senkrecht zur Achse steht und somit zentrifugal ist. Es müssen deshalb die Schraubenflügel so ausgebildet werden, daß die Schnittlinien, die sie mit senkrecht zur Achse gelegenen Schnittflächen erzeugen, so gestaltet sind, daß sie der für die beabsichtigte und erforderliche Zentrifugalwirkung geeigneten Flügelschnittlinienform von Zentrifugalpumpen entsprechen. Die Größe der zu erzielenden Zentrifugalwirkung, die für die Ausbildung dieser Form maßgebend ist, ergibt sich hierbei durch Zerlegung der beabsichtigten resultierenden Wasserbewegung GJ (Fig. ι der Zeichnung) in eine parallel zur Achse gerichtete und in eine senkrecht dazu gerichtete Komponente GK.
In Fig. ι bedeutet GH = ν die Geschwindigkeit des Schiffes oder bei ruhend gedachtem Schiff die Geschwindigkeit des einströmenden Wassers. Die in der Ansichtsfläche der Schraube, d. h. in den Kreis mit dem Radius r eintretende Wassermenge soll von der Kegelfläche mit der Kegelseite AB oder DC wieder seitwärts mit der Geschwindigkeit JG = w abgegeben werden. Die auf diese Weise festgelegte Geschwindigkeit w möge nun in eine achsiale JK und in eine radiale GK zerlegt werden. Wenn also die Schraube in der beabsichtigten Weise arbeiten soll, muß jedes Element der Schraubenfläche zwei Bedingungen erfüllen; einmal muß die Schraubenfläche so gestaltet sein, daß sie die der Schiffsfortbewegung entsprechende Achsialgeschwindigkeit gibt wie eine gewöhnliche Schraube, und zweitens muß sie die richtige, soeben eindeutig festgelegte Zentrifugalgeschwindigkeit GK geben. Zur Erzeugung dieser Zentrifugalgeschwindigkeit müssen die Flügel in der Weise ausgebildet werden, daß die Schnitte durch die Schraubenflügel in der Richtung der vorgeschriebenen Zentrifugalgeschwindigkeit GK, d. h. senkrecht zur Schraubenfläche, den Regeln entsprechen, nach welchen die Schaufeln einer Zentrifugalpumpe für die Eintrittsgeschwindigkeit GK konstruiert werden. Eine solche Schraubenfläche, welche diese beiden Anforderungen erfüllt, kann in vielfacher Weise hergestellt werden. Zur Klarlegung werden als Beispiel in folgendem zwei Einzellösungen angegeben.ίο it is necessary that blades are used which are inclined forwards and produced with generators inclined forwards, which accelerate the water particles they grasp in a direction corresponding to the intended water cone. This is achieved in that, in addition to the acceleration imparted to them in accordance with the helical action of the blades, the water particles are given an acceleration component in the direction of the axis of the screw which is perpendicular to the axis and is thus centrifugal. The helical blades must therefore be designed in such a way that the cutting lines which they produce with cut surfaces perpendicular to the axis are designed in such a way that they correspond to the blade cutting line shape of centrifugal pumps which is suitable for the intended and required centrifugal action. The size of the centrifugal effect to be achieved, which is decisive for the formation of this shape, results from the decomposition of the intended resulting water movement GJ (FIG. 1 of the drawing) into a component GK directed parallel to the axis and a component GK directed perpendicular thereto.
In Fig. Ι GH = ν means the speed of the ship or, if the ship is thought to be stationary, the speed of the inflowing water. The amount of water entering the face of the screw, ie the circle with the radius r , should be released from the conical surface with the cone side AB or DC sideways again at the speed JG = w . Let the speed w determined in this way be broken down into an axial JK and a radial GK. Thus, if the screw is to work in the intended way, each element of the screw surface must meet two conditions; On the one hand, the screw surface must be designed in such a way that it gives the axial speed corresponding to the movement of the ship like an ordinary screw, and second, it must give the correct, just clearly defined centrifugal speed GK . To generate this centrifugal speed, the blades must be designed in such a way that the cuts through the helical blades in the direction of the prescribed centrifugal speed GK, i.e. perpendicular to the helical surface, correspond to the rules according to which the blades of a centrifugal pump are designed for the inlet speed GK . Such a helical surface which fulfills these two requirements can be produced in many ways. For clarification, two individual solutions are given as an example in the following.

In Fig. ι und 2 der Zeichnung sind FC und EB die Ein- und Austrittskante eines durch Bewegung einer Geraden erzeugtenIn Fig. Ι and 2 of the drawing FC and EB are the entry and exit edges of a generated by moving a straight line

Schraubenflügels, der in seiner Anordnung und in seinen Größenverhältnissen den üblichen Schraubenflügeln gleicht. Indessen sind I die Flügel EBCF oder PQON dem mit der Geschwindigkeit ν einfließenden Wasserstrom GH gegenüber so geneigt, daß das abströmende Wasser einen Kegel bildet. CF (QO) sind die eintretenden Kanten, welche durch die unter dem Winkel q> gegen die Achse geneigte Erzeugende gebildet werden. Das mit der Geschwindigkeit GH — ν eintretende Wasser wird durch diese eintretenden Kanten abgelenkt und mit der Geschwindigkeit GJ = w normal zur Eintrittskante zurückgeworfen.Helical wing that resembles the usual screw wing in its arrangement and in its proportions. In the meantime, the blades EBCF or PQON are inclined in relation to the water flow GH flowing in at the velocity ν in such a way that the flowing water forms a cone. CF (QO) are the entering edges, which are formed by the generatrix inclined at the angle q> to the axis. The water entering with the velocity GH - ν is deflected by these entering edges and thrown back normal to the entry edge with the velocity GJ = w.

Die Propellerflächen sollenThe propeller surfaces should

1. wie die Flügel einer Zentrifugalpumpe wirken. Um diese Wirkung herbeizuführen, werden Schnitte GL, G¹L', G"L" senkrecht zur Schraubenwelle AX durch die Flügel gelegt (s. Fig. 1). Diese Schnitte werden bei der Anfertigung der Propellerflächen durch Drahtbügel dargestellt. Die Bügel müssen in erster Linie so gestellt werden, daß das Wasser nach den Gesetzen für Zentrifugalpumpenschaufeln stoßfrei in die Propellerkanten eintritt. Dieser Forderung wird in der Weise genügt, daß aus der gegebenen Eintrittsgeschwindigkeit GK = Ra = c," und der gegebenen Umfangsgeschwindigkeit Rb und der Geschwindigkeit des Wassers längs der Schaufel Rc ein Geschwindigkeitsparallelogramm konstruiert und dadurch der richtige Eintrittswinkel α erhalten wird. Wird der Schnitt GL (RS) als Kreisbogen ausgeführt, wie das vielfach bei Zentrifugalpum penschaufeln üblich ist, so ist nunmehr mit der Senkrechten TR zu Rc ein Ort für den Mittelpunkt dieses Kreisbogens gegeben, denn alle Kreisbögen, welche aus der Geraden TR als Ort der Mittelpunkte geschlagen werden, geben den richtigen Eintrittswinkel 0. für den Propellerflügel als Teil einer Zentrifugalpumpenschaufel. Der Propellerflügel soll aber auch1. act like the blades of a centrifugal pump. In order to bring about this effect, cuts GL, G ¹ L ', G "L" are made perpendicular to the screw shaft AX through the blades (see FIG. 1). These cuts are shown by wire brackets when making the propeller surfaces. The brackets must primarily be positioned in such a way that, according to the laws for centrifugal pump blades, the water enters the propeller edges without bumps. This requirement is satisfied in such a way that, "and along the blade Rc constructs a Geschwindigkeitsparallelogramm from the given inlet velocity GK = Ra = c of the given peripheral speed of Rb, and the velocity of the water and thereby the correct entry angle is obtained α. If the section GL (RS) designed as an arc of a circle, as is often the case with centrifugal pumphead blades, a location for the center point of this arc is now given with the perpendicular TR to Rc , because all arcs that are drawn from the straight line TR as the location of the center points, give the correct entry angle 0. for the propeller blade as part of a centrifugal pump blade

2. eine schraubenartige Wirkung haben, um dem Wasser die achsiale Geschwindigkeit KJ zu geben. Zur Erzielung dieser Wirkung sind die Eintrittslinien DC und die Austrittslinien AB (MO und MN) die unter dem Winkel φ geneigten Erzeugenden einer Schraubenfläche. Es muß also das Ende des senkrechten Schnittes RS, der Punkt 5, die Projektion von L sein, d. h. der Kreisbogen durch R muß auch durch diesen projizieren Punkt S gehen. Es ergibt also die Bedin- ] gung 2 den Ort des Mittelpunktes T bezüglich die Länge des Radius p. 2. Have a helical effect to give the water the axial velocity KJ . To achieve this effect, the entry lines DC and the exit lines AB (MO and MN) are the generatrixes of a helical surface inclined at the angle φ. It must therefore be the end of the vertical section RS, point 5, the projection of L , ie the arc through R must also go through this projected point S. Condition 2 thus gives the location of the center point T with respect to the length of the radius p.

Dieselbe Konstruktion wird für G¹L', G"L" und für die übrigen zur Achse senkrechten Schnitte durchgeführt. Die Drahtbügel werden hiernach gebogen und unter dem festgestellten Winkel α an den festgelegten Punkten R und S der Eintritts- und Austrittskante in Ebenen senkrecht zur Schraubenwelle eingesetzt. Bei der ^; späteren Ausführung der Schraubenflügel können die Ecken N und O in der üblichen Weise abgerundet werden.The same construction is carried out for G ¹ L ', G "L" and for the remaining cuts perpendicular to the axis. The wire brackets are then bent and inserted at the established angle α at the defined points R and S of the leading and trailing edge in planes perpendicular to the screw shaft. At the ^; Later execution of the screw wings, the corners N and O can be rounded in the usual way.

Der allgemein aufgestellten Konstruktionsregel, daß die Flächenelemente der unter dem Reaktionswinkel geneigten Propellerflügel einerseits die achsiale Geschwindigkeit der gewöhnliehen Schrauben geben sollen, andererseits die Radialgeschwindigkeit,- die die durch den Abstand von der Wellen mitte gegebene Schaufelform eines Zentrifugalpumpenflügels gibt, kann auch in der Weise entsprochen werden, daß an Stelle der beiden Erzeugenden AB und DC als Eintritts- und Austrittskanten nur eine Erzeugende als Grundlinie oder Mittellinie für die Konstruktion der Schraubenfläche gewählt wird und die schraubenförmige Fläche an diese eine Gerade als Mittellinie oder Schwerlinie angelehnt wird. Durch die Geschwindigkeit des Schiffes ν in der Richtung des. Kieles und den Winkel α (vgl. Fig. 3), der Schraubenflügel ist, wie bereits oben bemerkt, die Komponente w senkrecht zu der Schraubenachse durch Zeichnen des Geschwindigkeitsparallelogramms gegeben. Parallel mit w werden nun durch den Schraubenflügel Schnitte Ll (vgl. Fig. 3 und 4) durch die Schrauben fläche in zweckmäßigen Abständen gelegt, welche bei der Herstellung der Schraubenfläche durch Bügel aus dünnem Draht dargestellt werden. Jeder Schnitt Ll, oder bei der Ausführung jeder Drahtbügel, welcher ihn darstellt, wird nun in seiner Länge Ll (Fig. 4) und mit Rücksicht auf den Eintrittswinkel φ und den Austrittswinkel ψ auf Grund seines Abstandes r vom Drehungsmittelpunkt ψ und der Wassergeschwindig- keit w nach den Regeln gezeichnet, welche für die Bemessung und Form von Schaufeln für Zentrifugalpumpen maßgebend sind. Hierbei werden die Regeln des üblichen Propellerbaues bezüglich des Verhältnisses der Größe der abgewickelten und der Kreisfläche berücksichtigt. Die auf Grund der vorhergehenden Angaben hergestellten Bügel werden in der als Stab mit den Löchern P ausgebildeten Hauptachse Aa in der in Fig. 3 dargestellten Weise angebracht, so daß in der gezeichneten Länge sämtliche Bügel in senkrechten Ebenen zur Schraubenwelle liegen. Die Löcher P sind in einer Schraubenlinie oder Schraubenfläche angebracht, so daß also jedes Loch P₁ gegenüber dem folgenden P um etwas in der Vertikalebene (Fig. 4) verdreht ist, und zwar ist die Schraubenfläche, welche durch die Mittellinie der Bohrungen P in Aa gelegt ist, in jedem Punkte P gleich derjenigen, welche sich aus dem Fortgange des Schiffes, dem angenommenen Slip undThe generally established design rule that the surface elements of the propeller blades inclined at the reaction angle should give the axial speed of the usual screws on the one hand, and the radial speed on the other hand - which is given by the blade shape of a centrifugal pump blade given by the distance from the center of the shaft, can also be complied with in this way be that instead of the two generators AB and DC as the leading and trailing edges, only one generatrix is selected as the baseline or center line for the construction of the helical surface and the helical surface is based on this a straight line as the center line or median line. As already noted above, the component w perpendicular to the screw axis is given by drawing the speed parallelogram through the speed of the ship ν in the direction of the keel and the angle α (cf. FIG. 3) of the propeller wing. In parallel with w , cuts Ll (see. Fig. 3 and 4) are now placed through the screw surface at appropriate intervals through the screw wing, which are represented in the manufacture of the screw surface by brackets made of thin wire. Each cut Ll, or in the execution of each wire bracket, which represents it, is now in its length Ll (Fig. 4) and taking into account the entry angle φ and the exit angle ψ due to its distance r from the center of rotation ψ and the water speed w drawn according to the rules that are decisive for the dimensioning and shape of blades for centrifugal pumps. Here, the rules of the usual propeller construction with regard to the ratio of the size of the developed and the circular area are taken into account. The brackets produced on the basis of the above information are attached to the main axis Aa, designed as a rod with the holes P , in the manner shown in FIG. 3, so that in the drawn length all brackets lie in planes perpendicular to the screw shaft. The holes P are arranged in a helical line or screw surface, so that each hole P ₁ is rotated relative to the following P by a little in the vertical plane (Fig. 4), namely the screw surface which passes through the center line of the holes P in Aa is placed, at every point P equal to that which results from the progress of the ship, the assumed slip and

dem angenommenen Radius ρ ergibt. Infolge der schraubenförmigen Verdrehung der Fläche in den Punkten P liegen die Endpunkte der Radien Rr unter oder über der Ebene der Hg. 3; auch dieser Umstand muß bei der Ermittlung der Bügelform bezüglich des Austritts- und Eintrittswinkels nach den Regeln für die Zentrifugalpumpenschaufeln berücksichtigt werden.gives the assumed radius ρ. As a result of the helical twisting of the surface at points P , the end points of the radii Rr are below or above the plane of Hg. 3; This fact must also be taken into account when determining the shape of the bow with regard to the exit and entry angles according to the rules for centrifugal pump blades.

ίο Die zuerst angeführte Konstruktionsbeschreibung gibt auch insofern nur ein Beispiel einer allgemeinen Lösung der Aufgabe, als ein Kreisbogen als Form der entsprechenden Zentrifugalpumpenschaufel gewählt ist. Es kann der Forderung, daß die senkrechten Schnitte die Form von Zentrifugalpumpenschaufeln haben sollen, auch durch die Anwendung einer anderen Theorie der Formgebung für Zentrifugalpumpenschaufeln genügt werden als die oben angewandte; es kann z. B. statt des Kreisbogens RS eine andere Kurvenform gewählt werden.ίο The design description given first gives only one example of a general solution to the problem in that an arc of a circle is selected as the shape of the corresponding centrifugal pump blade. The requirement that the vertical sections should have the shape of centrifugal pump blades can also be satisfied by the application of a different theory of the shape of centrifugal pump blades than that applied above; it can e.g. B. instead of the circular arc RS another curve shape can be selected.

Sind die einzelnen Drahtbügel Ll hergestellt und an den ihnen zukommenden Stellen in die entsprechenden, in der bezeichneten Schraubenfläche liegenden Löcher P gemäß Fig. 3 eingesteckt, so wird der Zwischenraum zwischen den nahestehenden Bügeln mit einer erstarrenden plastischen Masse zu einer Fläche abgeglichen, welche die Formfläche für den Abguß eines Flügels darstellt. Eine solche Fläche erfüllt die oben gestellten Bedingungen, denn jedes Differential derselben gibt dem Wasserteilchen, auf das es trifft, eine Geschwindigkeit, die sich aus den Geschwindigkeiten ν und w zusammensetzt.Once the individual wire brackets Ll are made and inserted into the corresponding holes P in the designated screw surface as shown in FIG represents for the cast of a grand piano. Such a surface fulfills the conditions set out above, because every differential of the same gives the water particle it encounters a velocity which is composed of the velocities ν and w .

Claims

Patent claim:

Ship propeller with blades inclined against the incoming water, thereby characterized in that the outflow of the water in a cone adapted to the forward part of the ship thereby causes is that every cut through the blades perpendicular to the propeller axis Has the shape of a cutting line of a centrifugal pump blade, which is determined by the distance from the center of the shaft and the degree of radial acceleration resulting from the decomposition of the intended resulting water movement into an axial and a radial component.

1 sheet of drawings.