DE4223570C1

DE4223570C1 - Streamline control for variable pitch marine screw - has ring duct with smaller diameter than screw to reduce flow rate around hub and increase flow rate through propeller blades

Info

Publication number: DE4223570C1
Application number: DE19924223570
Authority: DE
Inventors: Herbert Prof. Dr.-Ing. 5100 Aachen De Schneekluth
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-07-17
Filing date: 1992-07-17
Publication date: 1993-09-16
Anticipated expiration: 2012-07-18

Abstract

The ring duct (4) is mounted around the propeller shaft support, in front of the screw (1) and acts as a diffusor for the water flow to the screw. The ring diameter is less than 65 percent of the screw diameter and can be oval to optimise the flow around the hub. The ring duct is mounted on the propeller shaft housing by wing shaped struts (7) whose pitch enhances the diffusor effect. The effective flow centre of the ring is offset from that of the screw. USE/ADVANTAGE - Marine screws with thick hubs e.g. variable pitch screws. Improved thrust efficiency, improved water flow pattern.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Strömungsleitfläche für Verstellpropeller, die Ringform besitzt und vor dem Propeller im Bereich der Stevennuß angeordnet ist.The invention relates to a flow control surface for variable pitch propeller, which has a ring shape and before Propeller is arranged in the area of the Stevennnut.

Die am Heck von Schiffen angeordneten Schrauben propeller werden durch den Schiffskörpereinfluß sehr inhomogen angeströmt. Ein Propeller wird erfahrungs gemäß im oberen Bereich mit nur 20 bis 30 % und im unteren Bereich mit 90 bis 100 % der Schiffsgeschwin digkeit angeströmt.The screws arranged at the stern of ships propellers become very much influenced by the hull the flow is inhomogeneous. A propeller becomes experience in the upper range with only 20 to 30% and in lower area with 90 to 100% of the ship's speed flowed towards.

Zur Erzielung eines guten Propellerwirkungsgrades wird aber eine möglichst homogene Propelleranströmung ange strebt. Zur Vergleichmäßigung sind eine Reihe von Maßnahmen bekannt geworden. Hierzu wurde beispielsweise das Schiffsheck derart geformt, daß im unteren Bereich die Propelleranströmung reduziert wird, wie es bei der Ausbildung von Heckwülsten der Fall ist. Weiterhin ist es bekannt, Strömungsleitflächen vor den oberen Pro pellerflügeln anzuordnen und dort die Propelleran strömgeschwindigkeit zu erhöhen, wie es gemäß der DE-PS 32 16 578 bekannt ist.To achieve good propeller efficiency but as homogeneous a propeller flow as possible strives. There are a number of Measures become known. For this, for example the stern of the ship shaped so that in the lower area the propeller flow is reduced, as is the case with the Formation of rear beads is the case. Still is it is known to have flow baffles in front of the top pro to arrange peller blades and there the propeller increase flow rate, as it is according to DE-PS 32 16 578 is known.

Bei dieser bekannten Anordnung gemäß der DE-PS 32 16 578 liegt der Schwerpunkt des umschlossenen Strömungsquerschnittes oberhalb der Welle. Somit liegt der Schwerpunkt immer im Bereich von 20 bis 30 % des Propellerdurchmessers über der Propellerwelle.In this known arrangement according to the DE-PS 32 16 578 is the focus of the enclosed Flow cross section above the shaft. Thus lies the focus is always in the range of 20 to 30% of the Diameter of the propeller above the propeller shaft.

Bisher wurde die Vergleichmäßigung der Propelleran strömgeschwindigkeit als wesentliches Ziel angesehen. Es hat sich aber gezeigt, daß diese Zielsetzung nur bedingt richtig ist. Der innere Propellerbereich mit Nabe und aus statischen Gründen dicken Flügelwurzel profilen trägt wenig zum Vortrieb bei und zeigt meist mehr oder minder starke Ablösungserscheinungen. Theore tische Überlegungen und Modellversuche haben gezeigt, daß eine kleinere Anströmgeschwindigkeit im Bereich der Nabe und im nabennahen Bereich für den Propulsions gütegrad besser sein kann. Das ist vor allem dann der Fall, wenn die Nabe einen relativ großen Durchmesser hat, wie für Verstellpropeller notwendig, oder wenn die Flügelwurzeln relativ dick sind, wie bei Propellern großer Durchmesser.So far, the equalization of the propelleran flow velocity is considered an essential goal. However, it has been shown that this objective only is conditionally correct. The inner propeller area with Hub and thick wing root for static reasons Profilen contributes little to propulsion and usually shows more or less strong signs of detachment. Theories table considerations and model tests have shown that a smaller flow velocity in the area of Hub and near the hub for the propulsion grade can be better. That is especially the case Case when the hub has a relatively large diameter has, as necessary for variable pitch propellers, or if the Wing roots are relatively thick, as with propellers large diameter.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Ausbildung zu verbessern und eine reduzierte Anström geschwindigkeit im nabennahen Bereich zur Verbesserung des Propulsionsgütegrades zu ermöglichen. The object of the invention is a generic Improve training and reduce inflow speed near the hub for improvement of the grade of propulsion.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß da durch, daß die vorgeschaltete Ringdüse als Diffusor zur Verzögerung der Anströmung im Nabenbereich und Be schleunigung der Anströmung im außenliegenden Bereich die Propellerwelle umgibt und der Diffusor etwa einen Durchmesser bis zu 65 % des Propellerdurchmessers auf weist.This object is achieved according to the invention by that the upstream ring nozzle as a diffuser for Delay of the inflow in the hub area and loading acceleration of the inflow in the outer area the propeller shaft surrounds and the diffuser about one Diameter up to 65% of the propeller diameter points.

Durch diese Ausbildung mit einem Diffusor wird im Nabenbereich und in dessen Umgebung die Anströmge schwindigkeit reduziert und in der weiteren Umgebung etwas erhöht. Dadurch können Energieverluste reduziert werden, die herkömmlich durch Strömungsablösung in der Nabengegend auftreten.Through this training with a diffuser is in Hub area and in its vicinity the inflow reduced speed and in the wider area slightly increased. This can reduce energy losses that are traditionally caused by flow separation in the Hub area occur.

Hierbei ist zu berücksichtigen, daß auch die aufgaben gemäße Problemstellung neu ist.It should be noted that the tasks appropriate problem is new.

Eine Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß der Diffusor oval ausgebildet ist.An embodiment of the invention is that the diffuser is oval.

Es ist selbstverständlich bekannt, ovale Strömungsleit flächen vorzusehen und über entsprechende Haltestreben anzuwenden, wie es aus der DD 2 45 850 A1 und DE 36 20 540 A1 bekannt ist. Bei diesen Anordnungen handelt es sich aber um Strömungsleitflächen entgegen gesetzt zur vorliegenden Anordnung, die das hindurch fließende Wasser beschleunigen und nicht wie hierbei vorgesehen ist, das Wasser zu verzögern.It is of course known to be oval flow guide to provide areas and appropriate support struts apply as it is from DD 2 45 850 A1 and DE 36 20 540 A1 is known. With these arrangements but it is against flow control surfaces put to the present arrangement that through that accelerate flowing water and not like this it is intended to delay the water.

Weiterhin ist vorgesehen, daß der Strömungsquerschnitt des Diffusors mit seinem Schwerpunkt abweichend von der Propellernabe angeordnet ist.It is also provided that the flow cross section of the diffuser with its center of gravity deviating from that Propeller hub is arranged.

Eine vorteilhafte Anordnung wird dadurch geschaffen, daß Haltestreben zwischen Stevennuß und Diffusor als profilierte Strömungsleitflächen zur Erzeugung eines Vordralls ausgebildet sind.An advantageous arrangement is created that struts between Stevennuss and Diffusor as profiled flow control surfaces to generate a Pre-twists are formed.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Er findung schematisch dargestellt. Hierbei ist eine Seitenansicht von der Steuerbordseite auf ein Schiffs heck mit Verstellpropeller und zugeordnetem Diffusor gezeigt.In the drawing is an embodiment of the He the invention is shown schematically. Here is one Side view from the starboard side of a ship rear with adjustable propeller and assigned diffuser shown.

Bei dieser Anordnung ist eine Schiffskontur 5 mit ihrer Grundlinie 6 und ein Verstellpropeller 1 gezeigt, wobei eine Mittellinie 2 der Propellerwelle sowie eine theoretische Drehachse 3 der Verstellpropellerflügel dargestellt ist.This arrangement shows a ship's contour 5 with its base line 6 and an adjustable propeller 1 , a center line 2 of the propeller shaft and a theoretical axis of rotation 3 of the adjustable propeller blades being shown.

Dem Verstellpropeller 1 ist ein Diffusor 4 als Ringdüse vorgeschaltet und umgibt die Stevennuß 8 und ist über Befestigungsstreben 7 mit der Stevennuß 8 verbunden. Hierbei sind die Befestigungsstreben 7 als profilierte Strömungsleitflächen zur Erzeugung eines Vordralls aus gebildet.The variable pitch propeller 1 is preceded by a diffuser 4 as an annular nozzle and surrounds the step nut 8 and is connected to the step nut 8 via fastening struts 7 . Here, the fastening struts 7 are formed as profiled flow guide surfaces for generating a pre-twist.

Der Diffusor 4 ist in der Mitschiffsebene geschnitten dargestellt, und der aus der Bildebene heraustretende Propellerflügel und die Befestigungsstrebe 7 auf der Steuerbordseite sind in der Wurzel geschnitten gezeich net.The diffuser 4 is shown cut in the midships plane, and the propeller wing emerging from the image plane and the fastening strut 7 on the starboard side are drawn in the root cut net.

Durch den zugeordneten Diffusor 4 wird nunmehr er reicht, daß eine Reduktion der Propelleranströmge schwindigkeit im nabennahen Bereich zum Zwecke der Wir kungsgraderhöhung und in der weiteren Umgebung eine Geschwindigkeitserhöhung erfolgt.Through the assigned diffuser 4 , it is now sufficient that a reduction in the Propelleranströmge speed in the area close to the hub for the purpose of increasing efficiency and in the wider environment, there is an increase in speed.

Claims

1. Flow control surface for variable pitch propeller, which has a ring shape and is arranged in front of the propeller in the area of the step nut, characterized in that the upstream ring nozzle ( 4 ) acts as a diffuser for delaying the flow in the hub area and accelerating the flow in the outside area of the propeller shaft surrounds and the diffuser has a diameter (d) up to 65% of the propeller diameter (D).

2. Flow control surface according to claim 1, characterized in that the diffuser ( 4 ) is oval out.

3. Flow control surface according to claim 1 or 2, characterized in that the flow cross section of the diffuser ( 4 ) is arranged with its center of gravity deviating from the propeller hub.

4. Flow control surface according to one of claims 1 to 3, characterized in that retaining struts ( 7 ) between the stew nut ( 8 ) and diffuser ( 4 ) are designed as profi flow control surfaces ( 7 ) for generating a pre-twist.