DE4226637A1 - Schiffsschraubenpropeller - Google Patents

Description

Schiffsschraubenpropeller, die aus einem Stück gegossen sind, haben eine Steigung, die nicht - wie bei "Ver­ stellpropellern" - veränderbar ist.

Die Steigerung ist normalerweise auf den Konstruktions­ zustand des Schiffes ausgelegt. Weicht das von der Steigung abhängige Propellerdrehmoment vom Entwurfswert ab, dann kann ein Dieselmotor nicht die volle Leistung enthalten.

Ist die Steigung zu groß, dann kann das maximale Dreh­ moment des Antriebsmotors überschritten werden. Der Motor geht in seiner Drehzahl so weit zurück, bis das Drehmoment wieder das gewünschte ist. Die Leistungs­ abgabe ist dann entsprechend der kleineren Drehzahl reduziert. Ist dagegen das steigungsabhängige Dreh­ moment zu gering, dann wird auch bei voller und zu­ lässiger Drehzahl das gewünschte Drehmoment und damit die volle Leistung nicht erreicht.

Die erforderliche Steigung wird durch Rechnung und Modellversuch bestimmt. Beim Schiff erweist sich die Steigung oft als korrekturbedürftig. Beim Modell wird eine "nominelle" Nachstromziffer ohne Berücksichtigung des Propellereinflusses gemessen. Beim großen Schiff ist aber die "effektive" Nachstromziffer bei laufendem Propeller für die Wahl der richtigen Propellersteigung maßgebend. Bei der Umrechnung der Modellwerte auf die des Schiffes sind die für den effektiven Nachstrom notwendige Propellerwirkung und der Maßstabseffekt zu berücksichtigen. Diese Umrechnung ist oft nicht mit hinreichender Sicherheit möglich.

Ist ein Schiff längere Zeit in Dienst, dann wächst die Außenhautrauhigkeit und Welligkeit der Oberfläche. Beide Effekte wirken sich widerstandserhöhend und drehmomentsteigend aus, d. h., man ist dann an einer Reduktion der Propellersteigung interessiert, um die Motorleistung voll ausfahren zu können.

Kleine Unterschiede im Drehmoment können durch gering­ fügige Überschreitung des Nenndrehmoments oder der Nenndrehzahl kompensiert werden.

Bei größeren Differenzen, wie sie bei älteren Schiffen durch Erhöhung der Außenhautrauhigkeit und durch die Außenhautwelligkeit gegeben sind, stehen zwei Korrektur­ möglichkeiten im Vordergrund:

• 1. Steigerung durch Pressen des warmgemachten Propel­ lers,
• 2. Momentenreduktion durch Verkleinerung des Propel­ lerdurchmessers.

Beide Maßnahmen bedeuten einen großen Aufwand. Der Propeller muß abgenommen werden.

Eine bisher nicht beachtete Möglichkeit der Momenten­ reduktion besteht beim Propeller mit gerader Flügelzahl darin, daß man nicht alle Flügel kürzt, sondern nur ein Paar gegenüberliegender Flügel. Der Aufwand zwei Flügel etwas mehr zu kürzen ist geringer als alle Flügel entsprechend weniger zu kürzen. Auch bleibt bei einem Propeller mit nur zwei gekürzten Flügeln die ursprüng­ liche Strahlfläche erhalten.

Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung des Problems der nachträglichen Steigungskorrektur dadurch, daß die Propellerflügel außen "gefingert" oder gegliedert werden, d. h. der äußere Bereich von je zwei gegenüber­ liegenden Flügeln wird in zwei oder mehr Flächen auf­ geteilt, wie in den Figuren dargestellt.

Mit einem so geformten Propeller ist eine Steigungs­ korrektur 50 durchzuführen, daß alle oder je zwei gegenüberliegende "Teilflügel" entweder tordiert oder gekürzt werden. Der Aufwand ist klein insofern, als für diese Korrektur der Propeller nicht abgenommen zu werden braucht.

Ist das vom Propeller aufzunehmende Drehmoment zu groß, dann kann der kleine Flügel (5) entweder in der Steigung verkleinert oder gekürzt werden. Ist das Drehmoment zu klein, dann wäre eine Steigungsvergröße­ rung des kleinen Flügels vorzunehmen. Da aber auch der Hauptteil des Flügels (6) kürzere Profile als ein Normalpropeller hat, ist auch hierfür eine Tordierung leichter möglich als bei einem konventionellen Pro­ peller.

Meist wird es genügen, die Propellerflügel aus einem "Vorflügel" und einem "Hauptflügel" bestehen zu lassen (Fig. 1). Der "Vorflügel" hat eine kleinere Profillänge als das Hauptstück. Der Radius, auf dem die Teilung erfolgt, hängt von statischen und hydrodynamischen Erwägungen ab.

Man kann den kleineren Teil vor oder auch hinter dem Hauptstück anordnen (Fig. 2). Letzteres ist aber statisch schwieriger, da am Profilhinterende der für die Statik hinreichende Profilquerschnitt nicht ohne weiteres vorhanden ist. Man kann dann den Teilfügel etwas nach vorn rücken (Fig. 2).

Hydrodynamisch kann man den Teilflügel wie ein Vorsegel behandeln, und ein günstiges Zusammenwirken von beiden Teilen kann dadurch erfolgen, daß der vordere Teil des Flügels einen geringeren Anstellwinkel zur Strömung erhält als der hintere Teil.

Mit Propellern dieser Art ist auch ein besseres Vibra­ tionsverhalten erzielbar, ähnlich wie es bei Erhöhung der Flügelzahl der Fall ist. Aus diesem Grund kann es auch zweckmäßig sein, daß äußere Flügelende in mehr als zwei Flächen aufzuteilen.

Beim Entwurf eines Propellers mit gegliederten Blatt­ enden tritt die Frage auf, auf welchen Radius die Auf­ spaltung der Flächen vorzunehmen ist. Hierzu ist fest­ zustellen, daß der kleine Flügel (5) bei gleichem Dicken-/Längenverhältnis, wie es bei dem größeren Flächenteil (6) verwirklicht ist, statisch höher bean­ sprucht wird. Die Auswahl des Radius, wo sich die Flächen verzweigen, hat unter Berücksichtigung der Festigkeitsverhältnisse zu erfolgen.

In den Figuren sind drei Ausführungsformen des Propel­ lerflügels für rechtsdrehende Propeller als Beispiel dargestellt.

In den Fig. 1 und 2 ist eine angeschnittene Propel­ lernabe 1 mit der Achsmitte 2 mit einem Propellerblatt 3 dargestellt. Der Pfeil 4 gibt die Propellerdrehrich­ tung an, wie sie dem Betrachter erscheint, wenn er hinter dem Propeller steht. Das Propellerblatt 3 gliedert sich außen in zwei oder mehr Teilflügel, von denen der kleinere 5 gegebenenfalls auch der größere Teil 6 zur Drehmomentenkorrektur benutzt werden kann. In Fig. 3 ist ein Propeller dargestellt, dessen Blätter in vier Ende auslaufen.

Claims (2)

1. Schiffsschraubenpropeller, gekennzeichnet dadurch, daß wenigstens ein einzelnes Propellerblatt eine Wurzel und zwei oder mehr Enden hat, wobei ein Schnitt auf einem Radius zwischen 0,8 und 0,9 R für ein Propellerblatt mindestens zwei getrennte Profile zeigt.

2. Schiffsschraubenpropeller nach Anspruch 1, gekenn­ zeichnet dadurch, daß mindestens zwei Propeller­ blätter eine Wurzel und zwei oder mehr Ende hat und die übrigen Propellerblätter konventionell aus­ geführt werden.