DE2809662C2

DE2809662C2 - Antrieb für Schiffe bestehend aus einer düsenartigen Ummantelung mit einem Propeller und einem zugeordneten Ruder

Info

Publication number: DE2809662C2
Application number: DE2809662A
Authority: DE
Inventors: Willi 2000 Hamburg Becker
Original assignee: Willi Becker Ingenieurbuero GmbH
Current assignee: Willi Becker Ingenieurbuero GmbH
Priority date: 1978-03-07
Filing date: 1978-03-07
Publication date: 1983-10-20
Also published as: NO790754L; JPS54126395A; GB2017027A; US4493660A; GB2017027B; NL7901794A; DE2809662A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Antrieb für Schiffe, bestehend aus einer düsenartigen Ummantelung mit einem Propeller, die um die waagerechte, quer zur Schiffslängsrichtung verlaufende Achse verschwenkbar und der ein im Propeller-Abstrom liegendes Ruder zugeordnet ist.

Es ist bekannt. Düsenpropeller 3o auszubilden, daß die Mittellinie der Propellerwelle mit der Achse der Düse zusammenfällt, um den Propeller-Düsenschub bei gleicher Leistung und möglichst geringem Anhängewiderstand zu erhöhen. Dieses gilt insbesondere für große Propellerbelastungen, wie z. B. bei Hochseeschleppern, Fischereifahrzeugen, Schiffen in arktischen Gewässern, Schubbooten u.dgl. Zu diesem Zweck werden rotations- oder achsensymmetrische Düsen fest hinter dem Schiff, und zwar koaxial zur Propellerwelle angeordnet, wobei im wesentlichen die Düsen nur für die Vorausfahrt bzw. und/oder für die Rückwärtsfahrt optimiert werden können. Diese koaxiale Anordnung der Düse zur Propellerwelle ist nur für die frei fahrende Propellerdüse am günstigsten. In einem Nachstromfeld hinter dem Schiff treten jedoch Querkomponenten im Geschwindigkeitsfeld auf, die bei einer koaxialen Anordnung der Düsen zur Propellerwelle den maximal möglichen Schubgewinn nicht gestatten.

Ein Düsenpropellerantrieb für Schiffe, der aus einem einem Ruder zugeordneten Düsenpropeller mit zum Heck aufgebogener Düsenachsrichtung besteht, ist aus der DE-OS 23 46 035 bekannt. Hierbei ist die Anordnung so getroffen, daß die Düsenachse mit der Strömungsrichtung der zum Heck gerichteten Aufbiegung zusammenfällt, und daß der Winkel, bei dem die Düsenachse sich nach hinten aufbiegt, durch Verschwenkbarkeit der Düse um ihre waagerechte, quer zur Schiffslängsrichtung verlaufende Achse einstellbar ist, wodurch ein hoher Wirkungsgrad mit ausreichender Wirkungsweise der Düse erreichbar sein soll. Nur mit der Verschwenkbarkeit der Düse um ihre waagerechte Achse ist jedoch keine optimale Anstellung der Düse zum Nachstromfeld möglich.

Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen aus einer Düsenpropeller/Ruder-Kombination bestehenden Schiffsantrieb derart auszugestalten, daß durch eine optimale Anstellung der Düsenpropeller zum Nachstromfeld dis Düseneintrittsverluste,

ίο die Uagleichförmigkeit des Geschwindigkeitsfeldes im Düseneinströmbereich und die Kavitations- und Schwingungserregung bei gleichzeitiger Leistungssteigerung verringert werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung einen Schiffsantrieb gemäß der eingangs beschriebenen Art mit den im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen vor.

Bei einem derart ausgebildeten Schiffsantrieb ist die Längsachse der düsenartigen Ummantelung des Propellers der durch die Schiffsform gegebenen Strömung in der Weise angepaßt, daß die Düsenachse in Richtung der Anströmung gedreht wird, wobei jedoch die Düsenachse nicht in Richtung der Längsschiffsachse und nicht in Pachtung der Propellerwelle angeordnet wird.

Die Düse wird nur auf den Nachstrom eingestellt und übt keine Ruderfunktion aus. Zum Steuern des Schiffes wird nur das Ruder bewegt

Der mit dieser Schiffsantriebsausgestaltung erzielte Vorteil besteht in einer wesentlichen Schuberhöhung bei gleichem Brennstoffdurchsatz. Dies wirkt sich durch Steigerung des Pfahlzuges und der Geschwindigkeit aus. Als Folge resultiert hieraus bei unveränderter Antriebsleistung eine Vergrößerung des Aktionsradius oder der Nutztonnage des Schiffes. Außerdem kann z. B. bei Hochseeschleppern im Notfall eine Zeitersparnis erreicht werden. Für bestimmte Auslegungsfälle ergeben sich Einsparungen von Leistungen bzw. Brennstoff und damit eine bessere Anpassung der Hauptmaschinenleistung an den Propellerleistungsbedarf, wodurch ein ungünstiger Teillastbetrieb vermieden wird, was sich lebensdauerverlängernd auswirkt. Durch die erfolgte Anstellung der Düse wird ferner eine Herabsetzung der Ungleicbförmigkeit des Geschwindigkeitsfeldes im Einströmbereich der Düse erreicht, was eine Verringerung von Kavitations- und Schwingungserregung bedeutet. Durch die Ausschwenkung des Ruders wird der Ruderwiderstand bei Null-Lage des Ruders zu einem Minimum. Außerdem wird dadurch der Ausbau der Propellerwelle ohne Ausbau des Ruders oder von

so Teilen des Ruders möglich, trotz weitgehend konzentrischer Anordnung des Ruders im Propellerstrahl. Eine Korrektur des Anstellwinkels der düsenartigen Ummantelungen ist auch nachträglich mühelos möglich.
Weitere vorteilhafte technische Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt

F i g. 1 ein Zwei-Schraubenschiff mit zwei Rudern und mit verstellbaren Düsenpropellern in einer Ansicht auf die Schiffsunterseite,

F i g. 2 die Ruder-Düsenpropelleranordnung in einer Seitenansicht und

F i g. 3 die Ruder-Düsenpropelleranordnung in einer Ansicht von oben.

In den Fig. 1 und 2 ist mit 10 ein Schiffskörper bezeichnet, der heckseitig zwei Schrauben 11, 12 aufweist, die über Schraubenwellen lla, 12a mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten und im Schiffskörper

angeordneten Antriebseinrichtung in Verbindung stehen. In Verlängerung der Schraubenwellen 11a, 12a und • eitlich zu diesen versetzt sind zwei Ruder 21,22 derart angeordnet, daß beide Ruder in dem Bereich zwischen den beiden Schraubenwellen 11a, 12a zu liegen kommen.

Die beiden Schrauben 11, 12 sind mit einer düsenartigen Ummantelung 31, 32 versehen. Da beide Ummantelungen 31, 32 gleich ausgebildet und auch gleich angeordnet sind, wird nachstehend die Ummantelung 31 näher beschrieben.

Die düsenariige Ummantelung 3Ϊ der Schraube 11 ist mittels eines SteuerschafteE 40 drehbar an dem Schiffskörper 10 befestigt Der Steuersehaft 40 ist vorteilhafterweise rohrartig ausgebildet Durch die drehbare Anordnung der Ummantelung 31 ist jede Winkelstellung der düsenartigen Ummantelung 31 zur Schraubenwellenlängsachse 11a möglich. Die Wasserdurchströmrichtung durch die düsenartige Ummantelung 31 erfolgt in Pfeilrichtung X (Fig.2). Die Düseneintrittsöffnung ist bei 25 und die Düsunaustrittsöffnung bei 26 angedeutet und entsprechend mit 35,36 bei der Ummantelung 31 bezeichnet Die Ausrichtung der düsenartigen Ummantelungen 31,32 und der Ruder 21, 22 erfolgt in Übereinstimmung mit dem Verlauf der Wasserlinie WL im Achterschiff (Fig.l). Der jeweils eingestellte Anstellwinkel der düsenartigen Ummantelung 31 bzw. 32 ist feststellbar.

Die düsenartige Ummantelung 31 bzw. 32 ist um die Achse 40 begrenzt schwenkbar angeordnet, wobei die Achse 40 fest mit der Düse und einer bei 41 angedeuteten Führungskonstruktion für die Achse 40 fest mit dem Schiffskörper 10 verbunden ist Beide Teile sind nach vorgenommener Einstellung mit herkömmlichen Mitteln kraft- oder formschlüssig lös- oder unlösbar miteinander verbunden. Die düsenartige Ummantelung 31 bzw. 32 ist um eine weitere, zur Haupteinstellachse 40 senkrecht angeordnete Achse begrenzt schwenkbar ausgebildet Das im Propeller-Abstrom liegende Schiffsruder 22 ist bei Null-Lage mindestens um den gleichen Winkel gegenüber der Lateralebene des Unterwasserschiffes wie die düsenartige Ummantelung 31 bzw. 32 geschwenkt angeordnet Der Schiffskörper 10 weist im Bereich seines Achterschiffes eine stromlinienförmige Verkleidung 50 auf, die im Bereich zwischen jeder düsenartigen Ummantelung 31 bzw. 32 und dem jeweils zugeordneten Ruder 21 bzw. 22 angeordnet ist.

Der Anstellwinkel für die düsenartige Ummantelung 31 bzw. 32 zur Propellerwelle weist mindestens 2° auf. Bei solchen Anstellwinkeln wird ein sehr hoher Wirkungsgrad erreicht

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Antrieb für Schiffe, bestehend aus einer dösenartigen Ummantelung mit einem Propeller, die um die waagerechte, quer zur Schiffslängsrichtung verlaufende Achse verschwenkbar und der ein im Propeller-Abstrom liegendes Ruder zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Schiffskörper (10) mindestens zwei düsenartige Ummantelungen (31, 32) mit Rudern (21, 22) vorgesehen sind, von denen jede Ummantelung zusätzlich um die vertikale Achse verschwenkbar ist, und daß das Schiffsruder (21, 22) bei Null-Lage mindestens um den gleichen Winkel wie die düsenartige Ummantelung (31,32) um die vertikale Achse geschwenkt angeordnet ist

2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die düsenartige Ummantelung (31, 32) zur Propellerwelle (lla, 12a,) einen Anstellwinkel von mindestens 2° aufweist

3. Antrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schiffskörper (10) im Bereich des Ruders (21,22) und der düsenartigen Ummantelung (31, 32) eine stromlinienförmige Verkleidung (50) aufweist, die den oberen Propellerstrahlbereich im Bereich der düsenartigen Ummantelung (31, 32) bis in den Bereich des Ruders (21,22) begrenzt.