DE4040412A1

DE4040412A1 - Mehrebenen - spindelpropeller als schiffsantrieb

Info

Publication number: DE4040412A1
Application number: DE19904040412
Authority: DE
Inventors: Lothar Behrendt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-12-18
Filing date: 1990-12-18
Publication date: 1991-05-23

Description

Die Erfindung betrifft einen Mehrebenen-Spindelpropeller als Schiffsantrieb nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Der Mehrebenen-Spindelpropeller soll die Motorleistung von der Antriebswelle optimaler und wirkungsvoller in Vortriebsleistung des Wasserfahrzeuges umsetzen. Er soll die Sog- und Schubwirkung des Propellers verstärken und den Schraubenstrom beschleunigen, um eine höhere Beschleunigung sowie Endgeschwindigkeit des Wasserfahr zeuges zu erzielen.

Aus dem Stand dar Technik aus der Fachliteratur sowie aus Fachzeitschriften, Handel und Vertrieb von Herstellern ist bekannt, daß im Bereich der Schiffsschrauben, eine dominierende Antriebsart bei Wasserfahrzeugen, zwei- und mehrblättrige Propeller hergestellt und verwandt werden, deren Blätter in einem Anstellwinkel zur Propeller nabe auf einer Ebene angebracht und befestigt sind. Trotz vielfältiger Ausbildungen der Blattformen, sind bei allen Propellerkonstruktionen als kennzeichnendes Merkmal die Propellerblätter ausnahmslos auf einer Ebene ange ordnet. Daneben sind Festpropeller überwiegend aus einem Werkstück. Verstellpropeller und Faltpropeller tragen die gleichen Merkmale. Auch hier sind alle Propellerblätter an einer Nabe auf einer Ebene angeordnet.

Fachzeitschriften:
"Stander" Westdeutsche Verlagsanstalt GmbH, 4900 Herford,
Heft Nr. 3/März 90 - Seite 86 bis 102,
Heft Nr. 7/Juli 90 - Seite 31 - Werbung - Verstellpropeller Supra Drive S 100 "Skipper"
Heft Nr. 5/Mai 90 - Seite 62 bis 63

Die Kritik am Stand der Technik muß an der Ebene der an der Propellernabe angebrachten Blätter ansetzen.

Bei herkömmlichen Propellern, bei denen alle Blätter (zwei bis sechs) auf einer Ebene an der Propellernabe angeordnet sind, wird der Sog- und Staudruck aller Blätter nur auf der gleichen Ebene wirksam. Das Wasser wird nur entsprechend dem Anstellwinkel und der Breite der Blätter von der Blatt anschnittkante bis hin zur Blattabrißkante nach rückwärts transportiert. Es erhält bei zwei- und mehrblättrigen Propellern bei einer Umdrehung von 360° die gleiche Beschleu nigung nach rückwärts als Staudruck und Beschleunigung des Schraubenstromes. Bei der Sogwirkung verhält es sich ent sprechend. Sie wird auch nur auf einer Ebene ausgeübt. Alle Propellerblätter bewegen sich in einem stehenden Medium (theoretische Darstellung eines Propellers in der Fachlite ratur). Hinter den Propellerblättern bilden sich Ansaugrück wirbel. Daneben werden Jet-Triebe entwickelt. Auch hier lie gen die Flügel aller Antriebe auf einer Ebene.

Die Konstruktion des Mehrebenen-Spindelpropellers, sowie seine Arbeits- und Funktionsweise (die theoretische Dar stellung ist ebenfalls eine andere als die herkömmlicher Propeller) ist in der Fachwelt völlig unbekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Sog- und Schub wirkung bei zwei-, drei-, vier-, fünf-, und sechsblättrige Propellern als Schiffsschrauben bei gleicher Antriebsleistung an der Propellerwelle, gleicher Drehzahl, Propellerdurch messer sowie Blattzahl und Anstiegswinkel und gleichem Rei bungswiderstand im Wasser zu erhöhen. Die Motorleistung soll optimaler und wirksamer in Vortriebsleistung umgesetzt wer den. Die Beschleunigung des Wasserfahrzeuges sowie seine Endgeschwindigkeit soll erhöht werden.

Die Aufgabe wird erfindungsmäßig dadurch gelöst, daß an einer Nabe auf nacheinanderfolgenden Ebenen in Drehrichtung des Propellers zwei-, drei-, vier-, fünf-, und sechs-, Blätter angeordnet und befestigt sind, die in einem paral lelen Anstiegswinkel zur Drehachse der Nabe stehen. Die Anstiegswinkel sind an der Nabe (a) und an den Blattspitzen (b) gleich. Hieraus ergibt sich ein paralleler Anstiegs winkel aller Blätter, der sich bei einer Umdrehung der Schraube von 360° zu einer Gesamtebene aller Blätter addiert. Die Ebenen der Anschnittkanten der nachfolgen den Blätter liegen jeweils auf der Ebene der Abrißkante der voranlaufenden Blätter. Bei zweiblättrigen Schrauben liegt das zweite Blatt auf der nachgeordneten Ebene, so daß das durch das erste Blatt entsprechend dem Anstiegs winkel und der Blattbreite nach rückwärts gestaute und beschleunigte Wasser von dem zweiten Blatt entsprechend dem Anstiegswinkel und der Blattbreite des zweiten Blattes weiter nach rückwärts gestaut und beschleunigt wird. Da sich dieser Vorgang bei einer Umdrehung von 360° voll zieht, wird die angesaugte und beschleunigte Wassermenge um den doppelten Weg des Anstiegswinkels der Blätter ange saugt und beschleunigt.

Bei drei-, vier-, fünf-, und sechsblättrigen Schrauben vollzieht sich dieser Vorgang analog dem der zweiblättri gen Schraube, so daß sich die angesaugte und beschleunigte Wassermenge entsprechend der Blattzahl der Schraube um die drei-, vier-, fünf-, und sechsfache Wegstrecke erhöht. Die Ebenen der einzelnen Propellerblätter addieren sich zu einer Gesamtebene, die sich auf dem Anstiegswinkel, der Blattbreite und der Blattzahl ergibt. Der Schraubenstrom erhält eine höhere Beschleunigung und dadurch eine höhere Strömungsgeschwindigkeit bei gleichem Reibungswiderstand der Schraube im Wasser.

Der Mehrebenen-Spindelpropeller bildet im Gegensatz zu herkömmlichen Propellern einen tiefen Sogbrunnen von der Anschnittkante des ersten Blattes bis hin zur Abrißkante des letzten Blattes, in den das Wasser ohne Verwirbelung durch die Propellerblätter einströmen kann. Die Sogwirkung des Propellers wird dadurch ebenfalls entsprechend der Blattzahl des Propellers um die drei-, vier-, fünf-, und sechsfache Wassermenge erhöht. Die Kavitation wird ver ringert. Die Abrißkanten der Blätter haben eine Hohlkehle, die den Wasserabfluß in Strömungsrichtung hin ablenken. Der Mehrebenen-Spindelpropeller weist gegenüber herkömm lichen Propellern eine Besonderheit auf. Er hat eine andere theoretische Darstellung.

Auf die herkömmlichen Propeller ist die klassische Mechanik anwendbar, während auf den Mehrebenen-Spindelpropeller die relativistische Mechanik anzuwenden ist. Während sich bei herkömmlichen Propellern der gesamte Propeller in einem stehenden Medium (Wasser) bewegt, arbei tet bei dem Mehrebenen-Spindelpropeller lediglich das erste Blatt in einem stehenden Medium. Bedingt durch den parellelen Anstiegswinkel des Propellerblattes wird bei einer Umdrehung von 360° eine Scheibe aus einem Medium (Wasser) geschnitten und durch Staudruck nach rückwärts transportiert. Das Trägheitsmoment des Mediums (Wasser) durch das Trägheitsmoment des Mediums (Wasser) in seiner Bewegung, setzt das Medium seine Bewegung nach Durchlauf des Propellerblattes fort. Durch den zeitlichen Nachlauf der Propellerblätter in ihrer Reihenfolge zur Senkrechten der Strömungsrichtung des Wassers ergibt sich im Verhält nis zur Strömungsgeschwindigkeit eine höhere Ebene als die der jeweiligen Blattebene der Propellerblätter, die sich durch zunehmende Blattzahl erhöht und der Gesamtebene des Propellers bei jeder Umdrehung (360°) hinzuzurechnen ist. Im Umkehrsinn zur Beschleunigung des Schraubenstromes durch die nachlaufenden Propellerblätter ergibt sich ein größerer Sog, als der sich aus der Gesamtebene des Propel lers ergebende Sog. Diese zusätzliche Sogwirkung muß bei der Sogwirkung des Propellers bei jeder Umdrehung hinzuge rechnet werden. Die Strömungsgeschwindigkeit selbst erhöht sich innerhalb des Propellers von Blattebene zu Blattebene, da der Beschleunigungsimpuls das Medium (Wasser) bei jeder Blattebene in immer größere Beschleunigung versetzt.

Die Zeichnungen Fig. 1 bis 5 zeigen die Draufsichten eines zwei-, drei-, vier-, fünf-, und sechsblättrigen Propellers. Die Zeichnungen Fig. 6 u. 7 zeigen die Seitenansichten eines zwei- und dreiflügeligen Propellers. Die Zeichnungen 8 u. 9 zeigen einen drei- und vierflügeligen Propeller als Per spektivzeichnung. Die Propeller 5 u. 6 sind analog den Fig. 6 u. 7 sowie den Fig. 8 u. 9.

Der Mehrebenen-Spindelpropeller kann auch als Montage Propeller (lose Blätter) auf einer Welle montiert werden. Die Fertigung wird hierdurch vereinfacht und gleichzeitig kann durch einfaches Aufstecken auf einer Welle ein Zwei blattpropeller zu einem Mehrblattpropeller erweitert wer den. Im Falle einer Beschädigung können die einzelnen Blätter ausgewechselt werden.

Der Mehrebenen-Spindelpropeller kann weiterhin als Manö verierhilfe ausgestaltet werden. Er kann an einer Welle, als Z-trieb und auch an Außenbordmotoren Verwendung finden. Eine gegenläufige Ausgestaltung als Doppelantrieb ist mög lich. Die Propellernabe kann auch als Auspuffnabe ausgebil det werden. Durch Veränderung der Blattform kann der Mehr ebenen-Spindelpropeller auch als Oberflächenläufer Ver wendung finden.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbe sondere darin, daß bei gleicher Antriebsleistung an der Propellerwelle, wie bei herkömmlichen Propellern, gleicher Drehzahl des Propellers, gleicher Blattzahl und Durchmesser sowie Steigungswinkel und Reibungswiderstand im Wasser die Sog- und Staudruckwirkung des Propellers erhöht wird. Die Antriebsleistung des Motors wird wirksamer und optimaler in Vortriebsleistung umgewandelt. Das Wasserfahrzeug erhält dadurch eine höhere Beschleunigung sowie eine höhere End geschwindigkeit. Gleichzeitig wird die Manöverierbarkeit des Wasserfahrzeuges verbessert.

Der Mehrebenen-Spindelpropeller ermöglicht eine wirtschaft liche Fahrweise bei allen Wasserfahrzeugen sowie allen Fahrstufen.

Der Mehrebenen-Spindelpropeller hat als Festpropeller bei Segelyachten bei stehendem Motor und ausgekuppeltem Zustand einen geringen Widerstand. Im geschleppten Zustand hat der Mehrebenen-Spindelpropeller Turbinencharakter mit hohem Drehmoment. Er ist als Antrieb eines Wellengene rators geeignet.

Beispiel 1

Die Fig. 1 zeigt einen Zweiblatt-Mehrebenen-Spindelpro peller.

Bei einer Segeljacht, die mit einem herkömmlichen Propeller ausgerüstet ist, bewegen sich alle Propellerblätter auf einer Ebene in einem stehenden Medium (Wasser). Der Sog- und Staudruck der beiden Blätter wird auf einer Ebene ausgeübt.

Bei dem Mehrebenen-Spindelpropeller bewegt sich nur das erste Blatt in einem stehenden Medium (Wasser). Das Wasser wird von dem ersten Blatt durch Sog- und Staudruck nach rückwärts transportiert. Durch den zeitlichen Nachlauf des zweiten Blattes auf der nachfolgenden Ebene in Drehrichtung des Propellers bei einer Umdrehung von 360° angesaugt und nach rückwärts transportiert.

Da sich das zweite Blatt in einem bewegten Medium (Wasser) bewegt, erhält der Wasserstrom des Mehrebenen-Spindelpro pellers die mehr als doppelte Beschleunigung durch Sog- und Staudruck als bei einem herkömmlichen Propeller. Beim Anfahren der Segeljacht wird eine größere Beschleuni gung erreicht. Während der Fahrt erhält die Segeljacht bei gleicher Wellendrehzahl eine höhere Endgeschwindigkeit.

Beispiel 2

Die Fig. 4 zeigt einen fünfblättrigen Mehrebenen-Spindel propeller. Bei einem Sportboot, das mit einem herkömmlichen Fünfblatt-Propeller ausgerüstet ist, bewegen sich alle Pro pellerblätter auf einer Ebene in einem stehenden Medium (Wasser). Der Sog- und Staudruck aller fünf Propellerblätter wird nur auf einer Ebene ausgeübt.

Bei einem Fünfblatt-Mehrebenen-Spindelpropeller bewegt sich nur das erste Blatt in einem stehenden Medium (Wasser). Das Wasser wird von dem ersten Blatt durch Sog- und Stau druck nach rückwärts transportiert. Durch den zeitlichen Nach lauf der Propellerblätter auf den nachfolgenden Ebenen in Drehrichtung des Propellers wird das Wasser um die zweite, dritte, vierte und fünfte Ebene der Propellerblätter bei einer Umdrehung des Propellers von 360° angesaugt und nach rückwärts gestaut und beschleunigt. Da sich die nach folgenden Blätter in einem bewegten Medium (Wasser) bewegen, wird das Wasser von Ebene zu Ebene der Propellerblätter in immer größere Beschleunigung versetzt. Der durch den Mehr ebenen-Spindelpropeller erzeugte Wasserstrom erhält dadurch eine mehr als fünffache Beschleunigung durch Sog und Staudruck als bei einem herkömmlichen Propeller. Beim Anfahren des Sportbootes wird eine größere Beschleuni gung erreicht. Während der Fahrt erhält das Sportboot bei gleicher Wellendrehzahl eine höhere Endgeschwindigkeit.

Claims

1. Mehrebenen-Spindelpropeller als Schiffsantrieb Zwei-, Drei-, Vier-, Fünf-, und Sechsblattpropeller für alle Arten des Schiffsantriebes und auch als Verstellpropeller, Faltpropeller und Manöverierhilfe besonders dadurch gekennzeichnet, daß

2. jedes Propellerblatt jeweils auf einer anderen Ebene nachfolgend in Drehrichtung des Propellers an der Propellernabe angebracht und befestigt ist, so saß die Anschnittkante des jeweils nachfolgenden Propellerblattes auf gleicher Ebene mit der Abriß kante des vorherlaufenden Blattes liegt,

3. und auch als Verstellpropeller und Faltpropeller die Propellerblätter jeweils auf einer anderen Ebene nachfolgend in Drehrichtung des Propellers an der Propellernabe angebracht und befestigt sind,

4. und der Anstiegswinkel der einzelnen Propellerblätter an der Nabe und den Blattspitzen parallel verläuft und alle Blätter (Zwei-, Drei-, Vier-, Fünf-, Sechs-,) bei einer Umdrehung des Propellers von 360° eine Gesamtebene bilden von der Anschnittkante des ersten Propellerblattes hin bis zur Abrißkante des letzten Propellerblattes, Mehrebenen-Spinderpropeller nach Anspruch 1.

5. dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Propeller blätter nicht nur als ein Werkstück, sondern auch als Montage-Propeller einzeln (lose) auf die Antriebswelle montiert werden können, und dadurch einen zusammengehörenden unverwechsel baren Antrieb bilden.