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Propeller. Die Erfindung betrifft einen. Flügel, insbesondere für
Propeller-, dessen peripherialer Flügelsch.nitt.gegenüber den bekannten Formen genau
bestimmte Abweichungen besitzt, die in ihrer Gesamtheit eine Erhöhung des Wirkungsgrades
des Propellers für Vor- und Rückwärtsgang bezwecken, insbesondere bei Propellern
mit hohem Slip oder großer Umfangsgeschwindigkeit, bei denen heute der Nutzeffekt
selten 6o Prozent überschreitet.
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Es sind schon Propeller bekanntgeworden, bei denen ein oder mehrere
der Merkmale der Erfindung vorkommen: Keiner derselben zeigt jedoch in der Anordnung
und im Zusammenhang alle Eigenschaften der vorliegenden Erfindung und läßt die Bestimmtheit
der Regeln erkennen, nach denen der Flügelschnitt dimensioniert werden muß, um erstens
geringsten Stoßverlust leim Auftritt des Wassers auf den Propeller zu erhalten,
zweitens kleinsten Austrittsverlust -beim Verlassen desselben, drittens möglichst
wirbellosen- Verlauf des Wassers auf der Rückseite des Flügels, viertens geringsten
Formwiderstand des Flügelquerschnfttes und fünftens höchsten Effekt beim Rückwärtsgang.
Von den vielen Formen des Flügelschnittes, die bekannt wurden., seien solche, die
der *Erfindung nahekommen, besprochen. Eine derselben hat scheinbar alle Merkmale:
der Erfindung; bei näherer Prüfung jedoch zeigt es sich, daß"die Drehrichtung des
Flügels genau umgekehrt ist wie bei der Erfindung: Andere wieder zeigen eine ähnliche
Form, haben jedoch eine andere Einstellung der Zuströmrichtung des Mediums. Noch
andere zeigen einen. Teil der Merkmale: des Erfindungsgegenstandes, lassen jedoch
die genaue Gesamtanordnung des Erfindungsgegenstandes vermissen.
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Gemäß der Erfindung wird der Wirkungsgrad des Propellers erhöht r.
durch einen möglichst stoßfreien Auftritt des Wassers auf die Druckfläche, indem
die-vorgehende Kante über die Steigungslinie hinaus in die Drehrichtung um den absoluten
Slipwinkel vorgebogen wird. , Es erfährt hierbei der auftreffende Wasserfaden eine
geringe Ablenkung, die sich dann allmählich auf das. Maximum der Ablenkung, gleich
der Steigung, vergrößert, a. der Austrittsverlust des Wassers beim Abgang von der
Druckfläche wird verringert durch allmähliches Zurückbiegen des hinteren Endes der
Flügelfläche um einen Winkel, der im Maximum gleich dem absoluten Slipwinkel ist
und eine ähnliche Form erhält wie der Eintrittsteil. Damit wird der Wasserfaden
wieder allmählich in seine ursprüngliche Richtung zurückgeführt, .
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3. möglichst wirbelloser Verlauf des Wassers auf der Rückseite des
Flügels wird- erreicht durch Verlegung der größten Dicke des Flügels in das erste
Drittel der Flügelbreite, was sich durch die vorgebogene Spitze leicht mit allmählichem
Übergang ermöglichen läßt. Von hier verläuft sie, sich gleichmäßig verdünnend, nach
der Austrittskante. Versuche haben gezeigt, daß sich im Rücken, gleich hinter der
Eintrittskante, große Wirbelungen zeigen, die nach hinten allmählich verlaufen.
Durch Ausfüllen
dieser Wirbelräume mit dem Flügelmaterial wird
die Wirbelbildung und damit der Kraftverlust verringert.
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In Erfüllung vorstehender Bedingungen ergibt sich von selbst, daß
der Flügel dünn gehalten werden kann, denn der 'Flügel ist an der Stelle am stärksten,
wo seine höchste Beanspruchung liegt, d. i. im ersten Drittel der Flügelbreite,
und damit hat q.. der Propeller geringen Formwiderstand. Ferner erhält ohne weiteres
die Steigungslinie für den Rückwärtsgang, also die Rückenfläche, nahezu dieselbe
Richtung und denselben Charakter wie die Druckfläche, und damit wird g: der höchstmögliche
Wirkungsgrad des Rückwärtsganges erzielt. Die Übergangskurven von der Eintrittskante
zur Steigung und von hier zur Austrittskante schwanken je nach dem Steigungswinkel
von % bis l/b der Flügelbreite, wobei der größere Steigungswinkel die längere Übergangskurve
erhält. -Bei Propellern mit sehr hoher Umfangsgeschwindigkeit kann die Übergangskurve
von der Eintrittskante nach der Steigungslinie letztere noch, etwas unterschreiten,
weil der Hohlraum, der sich hier auch auf der Steigungslinie bilden kann, auf einfache
We;se mit Material ausgefüllt wird.
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Zwei Ausführungsformen des Flügels sind im Querschnitt auf der Zeichnung
in Fig. i und Fig. 2 dargestellt.
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Bei der Querschnittsform gemäß Fig. i entspricht die- Begrenzungslinie
a im Querschnitt der Form der arbeitenden Fläche des Flüge's, die Begrenzungslinie
b seiner Rückenfläche. c#d ist die Propellerdrehachse, und rechtwinklig dazu liegt
die Drehrichtung des Flügels, welche mit der Eintrittslinie des Wassers g-h bzw.
der Drehrichtung des Flügels e-f den absoluten Slipwinkel ß einschließt. Die Eintrittskante,
die in der Querschnittsform durch den Punkt A gebildet ist, ist über die Steigungslinie
hinaus entgegen dem Eintritt des Wassers abgebogen. Die Übergangskurve an der Rückseite
des Blattes ist so gekrümmt, daß. dieses im ersten Drittel seiner Breite, in dem
es am stärksten beansprucht wird, auch die größte Stärke erhält. Gegen die hintere
Spitze zu erhält der Flügel- eine sehr schlanke Querschnittsform. Dieses Ende des
Flügels oder die Wasseraustrittskante C ist nun über die Steigungslinie x-y hinaus
zurückgebogen, so daß die Tangente an die untere Begrenzungskurve a, mit der Steigungslinie
einen Winkel y einschli6ßt, der im Maximum dem Winkel ß gleich werden kann. -Durch
die eigenartige Querschnittsform ergeben sich bedeutende Vorteile.
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Unter der Annahme, daß der Flügel feststeht und das Wasser sich bewegt,
wird ein Wasserfaden, der entgegen der Drehrichtung e-f des Propellers auf die Eintrittskante
A auftrifft, nun in der Richtung längs der Linie a allmählich in die Steigungsebene
x-y abgelenkt. Da die Richtungsänderung des Wassers allmählich erfolgt, so ist der
Wassereintritt möglichst stoßfrei und der Verlust an Energie gering. Trifft ein
Wassertropfen die Spitze A längs der oberen Begrenzungskurve b, d. h. an . der Rückenfläche,
so sucht er sich im allgemeinen von dem Flügel abzulösen. Dies erfolgt aber in diesem
Falle nicht, sondern er gleitet längs der stark vorgekrümmten Rücken-Bäche weiter
und vermeidet damit an dieser . Stelle die Hohlräume. Diese Hohlräume geben sonst
zu Verlusten durch Wirbelbildung An-. laß. Der Raum ist durch den Flügel selbst
ausgefüllt, und damit erhält der Flügel seine -größte Materialstärke an dieser Stelle.
Durch die. besondere Querschnittsform des Flügels wird also erreicht, daß der Flügel
an der Stelle der stärksten Beanspruchung auch die größte Materialstärke besitzt;
welche sich also gerade dort befindet, wo bei den übrigen Formen von Flügeln sich
Hohlräume und damit Wirbel bilden, und somit kann der Flügel selbst im ganzen dünner
gehalten werden. Weil schon auf dem ersten. Drittel der Flügelbreite. die Hauptmasse
des Flügels untergebracht ist, kann. nun von hier ab nach dem Austritt zu die Rückenkurve
sehr schlank verlaufen. Mit der dadurch erhaltenen Form des Flügels, die einen verdickten
Vorderteil und einen sehr schlanken Endteil besitzt, werden die Bedingungen des
günstigsten Widerstandes erfüllt; wie sie auch die bewährten Schiffswasserlinien
zeigen. Durch- die Zurückbiegung der hinteren Spitze- an der Austrittsstelle des
Wassers wird diese-Wirkung-noch erhöht, da das längs der Steigungslinie verlaufende
Wasser angenähert wieder in seine ursprüngliche Richtung zurückgebracht wird Da
hiermit die beiden Begrenzungskurven des Querschnittes fast parallel liegen, so
wird auch bei dem Rückwärtsgang ein besserer Wirkungsgrad als bei den bisherigen
Propellern erreicht.
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Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform wird ein wirbelloser
Verlauf des Wassers auch auf der Steigungslinie noch dadurch erreicht, daß die Begrenzungskurve
der arbeitenden Fläche die Steigungslinie x-y unterschreitet, bevor sie in die Spitze
der Austrittskante ausläuft, denn bei dem Auftreffen des Wassers wird es sich hinter
dem Eintritt: des Flügels beim geraden Verlauf der Steigungslinie von dieser abheben
und Hohlräume bilden.