DE3420259C2

DE3420259C2 -

Info

Publication number: DE3420259C2
Application number: DE19843420259
Authority: DE
Inventors: Friedhelm Dipl.-Ing. 2304 Laboe De Bachmann
Original assignee: Bundesministerium der Verteidigung
Current assignee: Bachmann Friedhelm H Dipl-Ing Hahndorf Au
Priority date: 1984-05-30
Filing date: 1984-05-30
Publication date: 1991-04-04
Also published as: DE3420259A1

Description

Die Erfindung geht aus von einem kavitationsgeminderten Schiffs propeller für schnellfahrende Marineschiffe.The invention is based on a cavitation-reduced ship propeller for fast-moving naval ships.

Bei schnellaufenden Schiffspropellern treten in der Regel Schä den durch Kavitation auf. Um diese Schäden zu verhindern, hat man heutzutage nur die Möglichkeit, entweder die kavitationsge fährdeten Zonen des Schiffspropellers durch eine besondere Form gebung davor zu schützen oder den Schiffspropeller insgesamt aus Kunststoff herzustellen.Ships usually occur with high-speed ship propellers through cavitation. To prevent this damage has nowadays you only have the option of either the cavitation endangered zones of the ship's propeller due to a special shape protect against it or the ship's propeller altogether To manufacture plastic.

Der erstere Fall bringt in der Regel große konstruktive Schwie rigkeiten mit sich. Der Konstrukteur muß bei der Konstruktion des Schiffspropellers sich einigermaßen im Klaren darüber sein, an welcher Stelle einer bestimmten Propellerform Kavitation auf treten kann. Da dies bei der Vielzahl der verschiedenen Propel lerkonfigurationen nicht immer möglich ist, passiert es häufig, daß trotz konstruktiver Maßnahmen an einigen Stellen doch Kavi tation auftritt und der Propeller im Laufe seiner Einsatzzeit durch Kavitation stark beschädigt wird und somit ausgetauscht werden muß. Hohe Kosten sind daher die Folge. Durch den 2. Fall läßt sich zwar durch die Wahl der Härte des Kunststoffes die Kavitation insgesamt vermeiden. Der Nachteil eines Kunststoff propellers besteht jedoch darin, daß sein Durchmesser aus Festigkeitsgründen stark begrenzt ist. Kunststoffpropeller sind somit im Schiffbau nicht uneingeschränkt einsetzbar. The former case usually brings great constructive difficulties with himself. The designer must do the design of the ship's propeller are reasonably clear about at which point of a certain propeller shape cavitation occurs can kick. Since this is due to the multitude of different props configuration is not always possible, it often happens that despite constructive measures, Kavi in some places tation occurs and the propeller over the course of its service life is badly damaged by cavitation and is therefore replaced must become. The result is high costs. By the 2nd case can be by the choice of hardness of the plastic Avoid cavitation altogether. The disadvantage of a plastic propellers, however, is that its diameter is made up Strength reasons is severely limited. Plastic propellers are therefore not fully usable in shipbuilding.

Durch die Schweizer Patentschrift CH-PS 1 59 489 wird nunmehr vorgeschlagen, zur Kavitationsminderung eines Propellers diesen an der Oberfläche insgesamt oder auch nur an besonders kavita tionsgefährdeten Stellen zu härten. Nachteilig hierbei ist je doch, daß die hierzu notwendigen Arbeitsvorgänge sehr zeit intensiv sind, wozu in der Patentschrift selber hierzu ausge führt wird, daß zur Optimierung ein langsamens Erkaltenlassen im Ofen notwendig ist. Ein Aushärten von einzelnen kavitations gefährdeten Stellen in der so beschriebenen Weise dürfte dabei noch wesentlich komplizierter sein und ohne Spezialeinrich tungen, die eigens hierzu geschaffen werden müßten, kaum möglich sein. Es ist dabei noch fraglich, ob alle Stellen des Propellers so aushärtbar sind und ob der Propeller oder Teile davon auch nach einer gewissen Laufzeit in der vorbeschriebenen Weise im Rahmen von Nachbesserungen kavitationsgeschützt werden können.Through the Swiss patent CH-PS 1 59 489 is now proposed to reduce cavitation of a propeller this on the surface as a whole or only on particularly kavita hardened areas. The disadvantage here is ever however, that the work processes required for this very time are intensive, which is why this is stated in the patent specification itself leads to the fact that a slow cooling in the Oven is necessary. A hardening of individual cavitations Vulnerable areas in the manner described should be be even more complicated and without special equipment that would have to be created specifically for this purpose is hardly possible be. It is still questionable whether all parts of the propeller are curable and whether the propeller or parts of it after a certain term in the manner described above Cavitation can be protected as part of improvements.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur Kavitationsminderung zu schaffen, welche die kavitationsgefähr deten Zonen optimal schützt, auch nach Fertigstellung des Pro pellers an diesen angebracht werden kann und für alle Propeller typen unabhängig vom Durchmesser verwendbar ist.The invention has for its object a way to To create cavitation reduction, which the cavitation risk optimal protection of the zones, even after completion of the Pro pellers can be attached to these and for all propellers types can be used regardless of the diameter.

Die Aufgabe wird, ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1, er findungsgemäß durch seine kennzeichnenden Merkmale gelöst.The task is based on the preamble of claim 1, he solved according to the invention by its characteristic features.

Durch das Einbringen von kavitationsfestem Kunststoffmaterial in die Propelleroberfläche ist es möglich, jede auch nur erdenk liche kavitationsgefährdete Oberflächenregion des Propellers gegen Kavitation zu schützen. Auch ist es durch die Erfindung möglich, zu einem späteren Zeitpunkt, also auch wenn sich wäh rend des Betriebes des Propellers weitere kavitationsgefährdete Zonen bemerkbar machen, diese durch das Einbetten von kavita tionsfestem Kunststoffmaterial auszubessern und somit dem Pro peller insgesamt einen optimalen Schutz gegen auftretende Kavi tation zu geben. Als kavitationsfestes Material dieser Art eig nen sich insbesondere kavitationsfeste Kunststoffe wie bei spielsweise Polyurethane mit sehr hoher Dämpfung und einer Shorehärte, welche größer als 90 ist. So ausgestattete Schiffs propeller haben bei labormäßigen Kavitationsversuchen unbescha det Standzeiten erreicht, die 3mal höher als bei metallischen herkömmlichen Propellerwerkstoffen bzw. modernen U-Boot-Stählen lagen. Durch die trapez- und/oder mäanderförmige Ausführung des direkten Randüberganges Metall/Kunststoff werden Haftungspro bleme des Kunststoffs auf der entsprechend präparierten Metall oberfläche weitgehend unproblematisch. Darüber hinaus zeichnen sich derartige Werkstoffe durch eine hohe Seewasserbeständigkeit aus, was insbesondere für in derartigen Gewässern eingesetzte Marineschiffe von Vorteil ist.By introducing cavitation-resistant plastic material into the propeller surface makes it possible to even think of any Cavitation-prone surface region of the propeller protect against cavitation. It is also through the invention possible at a later point in time, even if it changes During the operation of the propeller further cavitation-prone Make zones noticeable by embedding kavita mending resistant plastic material and thus the Pro overall, optimal protection against occurring cavi tation to give. As a cavitation-resistant material of this kind especially cavitation-resistant plastics such as for example polyurethanes with very high damping and one Shore hardness, which is greater than 90. So equipped ship propellers are unscathed in laboratory cavitation experiments The service life achieved is 3 times higher than that of metallic ones conventional propeller materials or modern submarine steels were. Due to the trapezoidal and / or meandering design of the direct edge transition metal / plastic are liability pro bleme of the plastic on the appropriately prepared metal Surface largely unproblematic. Beyond drawing such materials due to their high seawater resistance from what is used in particular for such waters Navy ships are beneficial.

Die erfindungsgemäße Kunststoffeinbettung in die Propellerober fläche durch geeignete kavitationsfeste Kunststoffe in speziel ler Anordnung ersetzt auch das bisher angewendete Reparatur schweißen von Kavitationsschäden, welches bis heute metallur gisch noch nicht beherrschbar ist.The plastic embedding according to the invention in the propeller upper surface by using special cavitation-resistant plastics Arrangement also replaces the previously used repair welding of cavitation damage, which is still metallic today is not yet controllable.

Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher er läutert werden.Using an exemplary embodiment, the invention he should to be refined.

Die Zeichnung zeigt einen dreiflügeligen Propeller, welcher in der Gegend der Nabe durch Kunststoffein bettung gegen Kavitation geschützt ist. The drawing shows a three-winged Propeller, which is in the area of the hub by plastic is protected against cavitation.

Die Zeichnung zeigt einen aus drei Propellerflügeln (1) bestehenden Schiffspropeller nebst einer nicht näher beschriebenen Nabe und Befestigung. Jeder Propellerflügel (1) ist mit einer Kunststoff einlage (2) an einer möglichen kavitationsgefährdeten Stelle versehen. Die dafür erforderlichen speziellen Vertiefungen in den Propellerflügeln können entweder direkt beim Abguß einge formt werden oder später eingefräst werden. Sie können sowohl druck- als auch saugseitig oder druck- und saugseitig am Pro pellerflügel (1) angeordnet sein.The drawing shows a ship's propeller consisting of three propeller blades ( 1 ) along with a hub and attachment (not described in more detail). Each propeller blade ( 1 ) is provided with a plastic insert ( 2 ) at a possible point at risk of cavitation. The special recesses required for this in the propeller blades can either be molded directly during casting or milled later. They can be arranged on the pressure and suction side or on the pressure and suction side of the propeller wing ( 1 ).

Als Kunststoffeinlagerung eignen sich Polyurethane erhöhter Härte, hoher Dämpfung und Haftvermittlung. Der Übergang Metall/ Kunststoff (3) kann trapez- oder mäanderförmig ausgebildet sein. Der vertiefte Grund ist aufgerauht durch Formgießen bzw. nach trägliches Strahlen. Besteht bei dünnwandigen Propellerflü geln (1) durch die Aussparungen Gefahr der Festigkeitseinbuße, lassen sich durch Einguß von Gerüsten aus hochfesten vergüteten metallischen Werkstoffen Verstärkungen einfügen.Polyurethanes with increased hardness, high damping and adhesion are suitable as plastic storage. The transition metal / plastic ( 3 ) can be trapezoidal or meandering. The deepened base is roughened by casting or after blasting. If thin-walled propeller blades ( 1 ) pose a risk of loss of strength due to the cutouts, reinforcements can be inserted by pouring scaffolding made of high-strength, tempered metallic materials.

Claims

Cavitation-reduced ship propeller for fast-moving watercraft, in particular naval vessels, with cavitation-resistant material embedded in the cavitation-prone areas of the propeller surface, characterized in that
that a transition zone ( 3 ) from the propeller surface to the cavitation-resistant material is trapezoidal and / or meandering,
that a plastic is used as a cavitation-resistant material, and
that the plastic is a very high damping polyurethane with a Shore hardness greater than 90.