DE281456C - - Google Patents

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DE281456C
DE281456C DENDAT281456D DE281456DA DE281456C DE 281456 C DE281456 C DE 281456C DE NDAT281456 D DENDAT281456 D DE NDAT281456D DE 281456D A DE281456D A DE 281456DA DE 281456 C DE281456 C DE 281456C
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DE
Germany
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pressure surface
screw
slope
screw propeller
propeller according
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DENDAT281456D
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Publication of DE281456C publication Critical patent/DE281456C/de
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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H1/00Propulsive elements directly acting on water
    • B63H1/02Propulsive elements directly acting on water of rotary type
    • B63H1/12Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially in propulsive direction
    • B63H1/14Propellers
    • B63H1/26Blades

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)

Description

KAISERLICHES
PATENTAMT.
PATENTSCHRIFT
Vi 281456 KLASSE 65/. GRUPPE
Firma THEODOR ZEISE in ALTONA a. Elbe.
Schraubenpropeller, bei welchem der Winkel zwischen Saug- und Druckfläche an der eintretenden Kante gleich dem doppelten Slipwinkel der Druckfläche
an dieser Stelle ist.
Zusatz zum Patent 277689.
Patentiert im Deutschen Reiche vom 11. Januar 1913 ab. Längste Dauer: 5. August 1927.
Der Gedanke des Hauptpatents, bei Schraubenpropellern den Winkel zwischen Saug- und Druckfläche an der eintretenden Kante gleich dem doppelten Slipwinkel der Druckfläche an dieser Stelle zu machen und dabei von einer mittleren, idealen Propellerfläche als Grundlage für die Konstruktion auszugehen, gestattet weiter, die Steigung dieser mittleren idealen Propellerfläche vom Eintritt zum Austritt so auszubilden, daß das Wasser während des ganzen Durchflusses durch den Propeller gleichmäßig nach hinten beschleunigt wird. Bedeutet in Fig. ι der Zeichnung y den Zentriwinkel an der Welle, und zwar ye für die eintretende und ya für die austretende Kante von einem bestimmten Radius R0, für den γ0 = o° ist, gerechnet, und verhält sich die Eintrittssteigung Ste der idealen mittleren Propellerfläche zur Austrittssteigung Si11 wie ye ■ γα, so muß die Steigung Ste der idealen Propellerfläche auf einem beliebigen Radius R sich zu Sie verhalten wie γ: ye. Dann ist die zur Erzielung einer günstigen Schraubenwirkung aufgestellte Forderung der gleichmäßigen Beschleunigung des Wassers in der Schraube erfüllt. Es sei Sta = q-Ste; q ist ein Koeffizient, der, wie später gezeigt wird, aus dem Slip zu ermitteln ist. Der Steigungswinkel der Schraube werde mit a, ae und aa an den verschiedenen Punkten bezeichnet. Dann ist 30 auf einem beliebigen Durchmesser
Dtga = ^L (l),
wenn St die Steigung in dem betreffenden 35 Punkt bedeutet. Der Slipwinkel ist o.a ae. Die Grundgleichung zur Bestimmung der Steigung der idealen Propellerfläche der neuen Schraube ist nach obigem
St: Stc ■■ = V-7e •Ye (2),
und : ferner ist gegeben ■7
Sta = q · St0 (3)·
Dann . ist nach (1) und (2):
Ste-y
und tga _ nD -ye
. π® (4)·
T-g I1I)U O) ~~ Ste (5)
Setzt man nun
y = r
nD (6),
und ρ- π2 360
• Z)2 · ye
r _ ei
dann ist
360
Ste · 7
360 Ste π D · γ '
= tg(9o° — α) (nach 4) (7)·
Dies ist die Tangentengleichung einer Parabel mit dem Parameter p, und der Winkel 90°— α ist der Winkel der Tangente mit der Parabelachse. Die Scheitelgleichung dieser Parabel ist
y2 = 2-p χ
oder
v2 v2 · St,- r — — ' /1R1I
ζ2Ο
ζ 20
ζ 20
(9)
(ίο).
Fig. 2 stellt die Abwicklung eines Zylinderschnittes der Schraubenfiäche dar. Die gezeichnete Parabel ist diejenige Linie, in weleher die ideale Schraubenfläche die Zylinderfläche schneidet. (Bei einer gewöhnlichen Schraubenfläche ist diese Linie eine gewöhnliche Schraubenlinie und in der Abwicklung des Zylinders eine gerade Linie.) Die wirkliehen Schraubenflächen sind jetzt zu beiden Seiten der idealen Schraubenfläche vollkommen symmetrisch anzuordnen, derartig, daß man die Materialstärken, die mit Rücksicht auf die Festigkeit notwendig sind, nach beiden Seiten je zur Hälfte auf den Normalen zu der Parabel aufträgt (Fig. 3). Dies ist die einzige Forderung, im übrigen hat man bei deren Ausbildung vollkommen freie Hand. Es ist jedoch zu beachten, daß, wenn die eine Fläche, z. B.
die Druckfläche, irgendwie angenommen ist, die andere, die Saugfläche, durch diese Bedingung zwangsweise bestimmt ist. Mit Rücksicht auf die praktische Herstellung wird man in vielen Fällen für die Druckfläche eine gewohnliche Schraubenfläche wählen, welche die abgewickelte Zylinderfläche in einer geraden Linie schneidet, z. B. in der Parabelsehne E A in Fig. 2. Der Steigungswinkel dieser Druckfläche ist von E bis A überall derselbe «</, entsprechend der überall gleichen Steigung Std· 'Aus Fig. 2 ergibt sich die Gleichung
Xe
Va- Ve
oder, indem man ya und ye durch Gleichung (5) eliminiert,
Dw
360
und indem man xa und xc durch Gleichung (9) und (10) eliminiert
ig a-i — -τ, —\ ^TZ fV '
Ferner ist
Std
nach Gleichung (1) und
Ya = q-Ye
nach Gleichung (2) und (3).
Hieraus ergibt sich
Ste{q
{q—i)-2 2
St1. + Sta
(II).
Wenn man Std und St0 kennt, ergibt sich also
Sta = 2 Std Ste (12).
Std kann man in bekannter Weise berechnen, indem man nach Erfahrung einen bestimmten Slip annimmt, der bei diesen Schrauben infolge des stoßfreien Eintritts etwas höher sein wird als bei den bekannten Schrauben, bei sonst gleichen Abmessungen. Ste berechnet man, indem man den wirklichen Slip am Eintritt unter Berücksichtigung des Vorstroms = ο setzt. Somit sind die Elemente zur Konstruktion der Parabel bekannt, denn wenn man Std, Ste und Sta kennt, so kennt man auch ad, ae und aa und kann die Tangenten der Parabel in E und A zeichnen. Aus diesen entwickelt man die Parabel selbst graphisch in bekannter Weise, indem man E F und A F in gleiche Teile teilt und die Teilpunkte miteinander verbindet (Fig. 4).
Bisher wurde die neue Schraubenfläche immer nur für einen bestimmten Zylinderschnitt betrachtet. Nur aus Gleichung (1) geht hervor, daß α für die verschiedenen Durchmesser verschieden ist. In dem Hauptpatent ist jedoch schon angedeutet, daß es zweckmäßig ist, die Steigung der Druckfläche nach der Nabe zu wachsen zu lassen, damit die Winkel αςγ—ae und aa ad an der Nabe möglichst groß werden. Dies ist wünschenswert, weil die Materialstärken nach der Nabe zu wachsen, aber notwendig ist es nicht. Das Abtragen der Materialstärken nach beiden Seiten der Parabel ergibt zwar fast immer, daß die Druckfläche nicht mit der Sehne EA zusammenfällt, man kann aber, wie in Fig. 5 angegeben ist, die Ecken abbiegen und muß aus der so entstehenden Druckfläche die Saugfläche in der beschriebenen Weise symmetrisch auf der anderen Seite der Parabel entwickeln. Fällt die
gerade Druckfläche auf die andere Seite der Sehne E A, also zwischen diese und die Parabel, so ist es angebracht, keine Druckfläche mit konstanter Steigung in der Richtung E A zu verwenden, sondern in der Form ein gebogenes Steigungsblech aufzustellen, das sich der Form der Parabel annähert.
Der Wunsch, die Steigung der Druckfläche nach der Nabe zu wachsen zu lassen, führt
ίο zur Anwendung der neuen Erfindung auf die Schraube nach dem Patent 46588. Diese hat mit Rücksicht auf die gute Wirkung eine Steigung, die vom Umfang nach der Nabe zu gemäß einer Hyperbel wächst. Diese Schraube hat den für die Herstellung wichtigen Vorteil, daß die Fläche mit Bezug auf eine Nebenachse m, die parallel zur Wellenachse M liegt (Fig. 6), eine gewöhnliche mathematische Schraubenfläche ist mit in jedem Punkte gleicher Steigung. Diese Nebenachse m soll daher für die geometrische Betrachtung sowohl als für . die Herstellung als Achse der Schraubenfläche aufgefaßt werden. Diese wesentliche Vereinfachung bedingt, daß auch γ um m statt um M gemessen werden muß, wodurch zwar theoretisch die gleichmäßige Beschleunigung . nicht mehr erzielt wird; der Nachteil ist aber so gering, daß er vernachlässigt werden kann, da die Vorteile in der Anfertigung viel wichtiger sind. Die Druckfläche hat also um m eine konstante Steigung Stdm, aus der sich für M die Steigung der Druckfläche
St dM
StdmD
(13)
"'"" D 2,Mm
ergibt.'
Da jedoch m als Achse der Betrachtung zugrunde gelegt wird, so ist Stdm konstant.
Dagegen ist Ste, das für M konstant sein soll, mit Bezug auf m variabel, nämlich
Stem = St,. M — (14).
Fig. 6 stellt diese Beziehungen dar und gibt das Diagramm, aus dem die Winkel ad, a.c und aa in einfacher Weise für jeden Zylinderschnitt graphisch bestimmt werden können. Es ist beispielsweise eine gußeiserne Schraube von 4040 mm Durchmesser für einen Fracht dämpfer zugrunde gelegt. Die Erzeugende ist von m bis zur Flügelspitze 250 mm nach hinten geneigt. Der Radius ist in gleiche Teile von 320 mm geteilt, und für jeden Teil soll ad, o.e und aa bestimmt werden, um die Flügelschnitte zu konstruieren. Zu diesem Zwecke ist auf M die Größe -^- und auf m die Größe -^-
aufgetragen, und die Endpunkte sind mit den Fußpunkten auf den verschiedenen Durchmessern verbunden, so daß sich nach Gleichung (1) die Winkel ad und ae in diesen ergeben. Die Größe Stem ist auf m durch die Schenkel der Winkel ae abgeschnitten (Gleichung 14). Aus Stem und Stdm läßt sich dann leicht (nach Gleichung 12) Stam bilden. Auch dieser Wert wird auf m für jeden Durchmesser aufgetragen und so auch aa bestimmt. In Fig. 7 sind die Zylinderschnitte nach der oben beschriebenen Methode aus den so gefundenen Winkeln entwickelt. Die Parabeln sind strichpunktiert eingezeichnet.

Claims (5)

Patent-Ansprüche:
1. Schraubenpropeller nach Patent 277689, bei welchem der Winkel zwischen Saug- und Druckfläche an der eintretenden Kante gleich dem doppelten Slipwinkel der Druckfläche an dieser Stelle ist, dadurch gekennzeichnet, daß die ideale Propellerfläche, welche die Mitte zwischen Saug- und Druckfläche bildet, eine von der eintretenden Kante aus proportional mit dem Zentriwinkel (γ) wachsende Steigung besitzt und in jedem Zylinderschnitt eine Parabel ergibt.
2. Schraubenpropeller nach Patentanspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die abgewickelten Zy linder querschnitte der Druckfläche ganz oder mit Ausnahme der den Kanten am nächsten gelegenen Stellen gerade Linien bilden.
3. Schraubenpropeller nach Patentansprüchen ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung der Druckfläche vom äußeren Ende nach der Nabe zu wächst.
4. Schraubenpropeller nach Patentansprüchen ι und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfläche eine Schraubenfläche mit radial konstanter Steigung bildet mit Bezug auf eine Achse (m), welche nicht mit der Wellenachse (M) zusammenfällt.
5. Schraubenpropeller nach Patentansprüchen ι und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentriwinkel (7) nicht um die Wellenachse (M), sondern um die Schraubenflächenachse (m) gemessen ist.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.
DENDAT281456D Expired DE281456C (de)

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