DE323652C

DE323652C - Versuchseinrichtung fuer Schiffsschrauben

Info

Publication number: DE323652C
Application number: DE1917323652D
Authority: DE
Original assignee: DIETER THOMA DR ING
Current assignee: DIETER THOMA DR ING
Priority date: 1917-04-15
Filing date: 1917-04-15
Publication date: 1920-08-23

Description

Versuchseinrichtung für Schiffsschrauben. Versuchseinrichtungen für Schiffsschraubenmodelle, welche aus einem ringförmigen Gefäß bestehen, in dem das Wasser außer durch die Versuchsschraube durch eine Umlaufschraube in Bewegung gesetzt wird, welch letztere ein beliebiges Slipverhältnis einzustellen gestattet, sind bekannt. Die vorliegende Erfindung bezweckt eine Verbesserung dieser Einrichtung dadurch, daß das Wasser durch eine Düse in Form eines Strahles auf die Versuchsschraube geleitet wird, wobei in der Düse die Geschwindigkeit des aus dem Gefäß kommenden Wassers erheblich gesteigert wird. Diese Maßnahme bietet große Vorteile, indem einerseits die in dem ankommenden Wasser enthaltenen Wirbel infolge der allgemeinen Geschwindigkeitssteigerung relativ sehr zurücktreten, und indem anderseits-bei gegebener Geschwindigkeit des Wassers an der Versuchsschraube (Strahlgeschwindigkeit) die Geschwindigkeiten im übrigen Teil des Kreislaufes und damit auch die zum Umtriebe des Wassers von der Umlaufschraube zu leistende Arbeit kleiner werden. Bei den gewaltigen Energiemengen, die für solche Versuchseinrichtungen - auch für verhältnismäßig kleine Versuchsschrauben - aufgewendet werden müssen, bedeutet dies einen erheblichen Vorteil, besonders dann, wenn in der später zu beschreibenden Weise die Strahlgeschwindigkeit -bis nahe an die Schiffsgeschwindigkeit gesteigert werden soll.
Fig. r zeigt im Aufriß, Fig. 2 im Grundriß, beide schematisch und teilweise im Schnitt eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung. Das Wasser kreist durch die Röhren a, b-b-b, c und durch die Kammer d. e ist die Versuchsschraube, welche durch die Welle f und einen nicht gezeichneten Motor angetrieben wird. An der Welle f werden in bekannter Weise Drehmoment, Schub und Drehzahl gemessen. g ist die Umlaufschraube, 1a ihr Leitrad, i die Antriebswelle. Der Antriebsmotor ist nicht gezeichnet.
Das Rohrstück c ist als Düse ausgebildet; beim Betriebe der Einrichtung tritt aus ihr ein Strähl aus, welcher die Versuchsschraube e umspült. Die Strahlgeschwindigkeit kann durch Veränderung der Drehzahl der Umlaufschraube beliebig eingestellt werden. Gemessen wird die Strahlgeschwindigkeit am besten durch Messung der Differenz der Wasserdrucke an der Stelle vor dem Eintritt in die Düse und in der Kammer d. Mit Hilfe dieser Einrichtung lassen sich die hydraulischen Eigenschaften der Versuchsschraube für jedes Slipverhältnis ermitteln. Falls die Versuchsschraube ein (verkleinertes) Modell der wirklichen Schraube ist, können die Eigenschaften der wirklichen Schraube mit Hilfe .der bekannten Modellregeln vorausgesagt werden. Diese Modellregeln gestatten auch die Voraussage der Eigenschaften für Wassergeschwindigkeiten und Drehzahlen, welche größer sind als die Sei den Versuchen benutzten Werte. Bei den eingangs erwähnten bekannten Versuchseinrichtungen; ferner bei Versuchsanordnungen, bei denen die Versuchsschraube durch ruhendes Wasser gezogen wird, hat man von dieser Möglichkeit Gebrauch gemacht und von der Vornahme von Versuchen mit der wirklichen; der vollen Fahrt des Schiffes entsprechenden Geschwindigkeit abgesehen. Bei Versuchsanordnungen der zuletzt geschilderten Art ist es auch-technisch kaum möglich, die Geschwindigkeiten beim Versuch bis auf die Fahrtgeschwindigkeit schneller Schiffe zu steigern.
Die erwähnte Umrechnung für höhere Geschwindigkeiten wird aber ungenau, sobald Hählraumbildung (Kavitation) eintritt. Sämtliche bisher bekannten Versuchseinrichtungen versagen daher für schnellaufende Schrauben schneller Schiffe, sie gestatten weder zu ermitteln, ob bei der ausgeführten Schraube Hohlraumbildung überhaupt eintreten wird, noch anzugeben, welchen Einfluü eine eintretende Hohlraumbildung auf die Eigenschaften (Drehmoment, Schub) haben wird.
Um diese Unsicherheit zu beheben, wird nach der vorliegenden Erfindung weiterhin die Strahlgeschwindigkeit so gesteigert, daü sie der Geschwindigkeit, mit welcher am Schiff das Wasser der Schraube zuströmt, gleich ist. Es braucht dann hinsichtlich der Geschwindigkeit keine Umrechnung der Versuchswerte mehr vorgenommen zu werden, die Faktoren, welche für die Hohlraumbildung maßgebend sind, sind für die Versuchsschraube und die wirkliche Schraube gleich, und es ist eine genaue Voraussage der Eigenschaften der wirklichen Schraube auf Grund der Versuche möglich. Dazu ist allerdings noch erforderlich, daü der statische Wasserdruck am Versuchspropeller dem statischen Wasserdruck am wirklichen Propeller gleich ist. Um dies so einzurichten, ist auf der Decke der Kammer d ein Schacht k aufgesetzt. Das ganze System wird dann so weit mit Wasser gefüllt, daü der Abstand vom Wasserspiegel im Schacht bis zur Versuchsschraube gleich der Tauchtiefe der wirklichen Schraube ist. Die bei der Untersuchung von Schrauben für schnelle Schiffe nach diesem Verfahren auftretenden hohen Strahlgeschwindigkeiten machen besondere Maßnahmen notwendig, um die Vermischung des Wassers mit Luft zu verhindern und die bei der hohen Beanspruchung des Wassers aus ihm sich ausscheidende Luft zu entfernen. Um die Vermischung des Wassers mit Luft zu verhindern, ist die Kammer d oben geschlossen (bis auf den Schacht) - Fig. i - und ganz mit Wasser gefüllt. Um die Entfernung sich ausscheidender Luft zu ermöglichen, werden die Querschnitte in einem Teil des Kreislaufes -# in Fig. 2 bei dem Rohrstück b - sehr groß gemacht. Bei den geringen dort vorhandenen Wassergeschwindigkeiten ist dann die Abscheidung der Luft durch die bekannten Einrichtungen möglich. Den Übergang von der hohen Strahlgeschwindigkeit zu dieser niedrigen Geschwindigkeit vermittelt ein konisches Rohr a, in dem Geschwindigkeit in Druck umgesetzt und damit die im Strahl enthalten-e Energie zum großen Teile zurückgewonnen wird. Da für die Umlaufschraube mit Rücksicht auf den Antriebsmotor in der Regel eine möglichst hohe Drehzahl erwünscht ist, ist es zweckmäßig, das konische Rohr hinter der Umlaufschraube anzuordnen, so daü die Wassergeschwindigkeit in der Umlaufschraube noch ganz oder annähernd gleich der Strahlgeschwindigkeit ist.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich nur auf Schrauben, die in Wasser arbeiten sollen.

Claims

PATENT-ANSPRÜCFIE: i: Versuchsti.nrichtung für Schiffsschrauben und Schiffsschraubenmodelle, bei der das Wasser in einem Kreislauf an der nur umlaufenden, nicht fortschreitenden Versuchsschraube vorbeiströmt und bei der die Geschwindigkeit des an der Versuchsschraube vorbeiströmenden Wassers durch eine von der Versuchsschraube unabhängigeUmlaufschraube od'erUmlaufpumpe erzeugt oder geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daü .das Wasser durch eine Düse, in der eine erhebliche Beschleunigung des ankommenden Wassers erfolgt, auf die Versuchsschraube geleitet wird.
2. Verfahren zum Betriebe einer Versuchseinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daü die Geschwindigkeit des an der Versuchsschraube vorbeiströmenden Wassers bis zu der Geschwindigkeit, mit der . das Wasser der wirklichen Schraube zuströmt {gleich Schiffsgeschwindigkeit minus Vorstrom) gesteigert wird. 3.. Versuchseinrichtung nach Anspruch i zur Ausübung des Verfahrens nach Ailspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daü in einem Teil des Kreislaufes die Wassergeschwindigkeit viel geringer ist als bei der Versuchsschraube, um eine wirksame Entlüftung zu ermöglichen. q.. Versuchseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daü die Verzögerung des Wassers. erst hinter der Umlaufschraube erfolgt, um dieser eine möglichst hohe Drehzahl erteilen zu können.