DE4305389A1

DE4305389A1 - Propulsionsverbesserndes Hinterschiff vereinfachter Bauweise mit Vordrall-Propulsionssteven

Info

Publication number: DE4305389A1
Application number: DE4305389A
Authority: DE
Inventors: Alfred Prof Dr Ing Dudszus
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-02-22
Filing date: 1993-02-22
Publication date: 1994-08-25

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft Hinterschiffe von Ein- und Mehrschrau benschiffen mit einer strömungslenkenden, sogmindernden und vordrallerzeugenden einseitigen oberen "Vordrallmulde" in Verbindung mit einem "Propulsionssteven" vereinfachter Her stellung und Montage.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind verschiedene Lösungen von schiffsfesten und bewegli chen Konstruktionen bekannt, um die Hinterschiffsum strömung im Propellerzustrombereich zu beeinflussen und/oder einen Vordrall zu erzeugen oder die Ablösung der Strömung zu mindern. Zu den effektiven Lösungen, bei denen die Effekte durch schiffsfeste Flächen erreicht werden, gehören Heckwul ste verschiedener Form, das von E. Nönnecke entwickelte Asym metrische Hinterschiff nach DE-PS 12 07 820 und DE-OS 31 16 727 sowie die Zustromdüse nach Schneekluth gemäß DE-PS 32 16 578 und die Kombination dieser Erfindungen.

Dennoch werden bei neuen Schiffsprojekten die erwiesenen Vor züge dieser Erfindungen bis auf den Heckwulst noch nicht all gemein genutzt.

Zu den Hauptgründen dürften die erforderlichen zusätzlichen Kenntnisse des Entwurfes asymmetrischer Schiffslinien, die sich über einen längeren Schiffsbereich von 15% und mehr beidseitig ober- und unterhalb des Propellerstevens erstrecken, und die nicht immer gewährleistete gleichzeitige Erfül lung weiterer wesentlicher Projektanforderungen sowie die Probleme der Effektivitäts-Vorherbestimmung an Modellen und Schiffen zum Ausgleich der Mehraufwendungen zählen.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, entsprechend der Schiffsum strömung sowie der Grenzschichtentwicklung, Ablösung und Nachstrombildung ein für Ein- und Mehrschraubenschiffe all gemein geeignetes propulsionsverbesserndes und sogmindern des Hinterschiff vereinfachter Bauweise zu schaffen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße "Vordrallmulde" in Kombination mit dem ebenfalls erfindungsgemäßen "Vordrall- Propulsionssteven" gelöst. Zur Erfindung konnte mit theore tischen und experimentellen Untersuchungen nachgewiesen wer den, daß eine verminderte Grenzschichtablösung am Hinter schiff sowie ein Vordrall im Propellerzustrom durch die er findungsgemäße "Vordrallmulde" erreicht wird, die nur über einen kurzen Längenbereich des Hinterschiffes vom Hinterste ven bis etwa zum Stopfbuchsenschott und nur einseitig etwa vor dem oberen Propellerviertelkreis an der Seite der ab wärtsdrehenden Flügel angeordnet ist.

"Vordrallmulde" und "Vordrall-Propulsionssteven" sind dabei so aufeinander abgestimmt, daß die Wasserlinien der Vordrall mulde mit dem etwa in der halben Breite des Propellerstevens tangierenden Wasserlinien der anderen Schiffsseite zusam menlaufen. Die Wasserlinien-, Spant- und Hinterschiffsform ist dadurch vor dem Propellerviertelkreis der nach oben dre henden Flügel weniger gekrümmt und einfacher herstellbar und bewirkt durch den Auslauf bei etwa halber Propellersteven breite eine verminderte Ablösung, mehr axiale Anströmung des Propellers und verminderte Propellersogwirkung am Hinter schiff in diesem Quadranten.

Die Wasserlinien der Vordrallmulde sind demgegenüber stärker gekrümmt und erstrecken sich über dem Propulsionssteven bis an die tangierend einlaufenden Wasserlinien der anderen Schiffseite. Da die Propellerflügel ihre höchste Schubbela stung beim oberen Durchgang hinter dem Steven und im oberen Winkelbereich an der Seite der abwärtsdrehenden Flügel haben, erzeugen sie dort auch die größte Sogwirkung, die in Verbin dung mit der durch die Vordrallmulde erzeugten Vordrallan strömung den Grenzschichtzustrom zur Propellerkreisfläche er höht.

Die Vordrallmulde erzeugt durch die Kombination mit dem Vor drall-Propulsionssteven nicht nur eine Vordrallanströmung der Propellerebene unmittelbar hinter der Vordrallmulde sondern vor der gesamten Propellerebene. Als Resultierende der Schräganströmung aus der Vordrallmulde und der bereits mehr axial ausgerichteten Anströmung der anderen Schiffsseite er hält der Zustrom vor dem gesamten oberen Propellerhalbkreis einen Vordrall. Durch die U-formähnliche Spantform wird au ßerdem die aufwärtsgerichtete, mit der Flügeldrehrichtung gleichsinnige Strömungskomponente abgeschwächt. Die besonde ren Merkmale des Propulsionssteven tragen des weiteren dazu bei, daß auch vor dem unteren Propellerhalbkreis ein wegen der höheren örtlichen Anströmgeschwindigkeit und geringeren Schubbelastung nur erforderlicher leichter Vordrall entsteht.

Der Vordrall-Propulsionssteven hat dazu in Höhe der Propel lerwelle eine Mindestbreite, die etwa dem Durchmesser der Propellernabe entspricht und einen auf etwa halben Propeller durchmesser vergrößerten Abstand der Propellerebene vom Hin tersteven. Durch einen schlanken Heckwulst von etwa doppelter Breite des Vordrall-Propulsionssteven, gerundeter unterer Heckwulstform und der abgeschrägten Auslaufkontur im Zusam menhang mit dem vergrößerten Propellerabstand sowie der an der Seite der aufwärtsdrehenden Flügel nach innen drehenden Kimmwirbel wird die leichte Unterströmungskomponente entge gen der Propellerdrehrichtung unterstützt.

Der ebenfalls nach innen drehende Kimmwirbel vor dem Quadran ten unterhalb der Vordrallmulde transportiert zusätzlich Grenzschichtmaterial aus den äußeren energiereicheren Grenz schichtbereichen in Richtung der Vordrallmulde, so daß die gesamte Propelleranströmung einen Vordrall erhält.

Das propulsionverbessernde Hinterschiff ist weiter durch die vereinfachte Bau- und Montageweise des Vordrall-Propulsions steven gekennzeichnet. Der Vordrall-Propulsionssteven hat eine freitragende Länge von etwa halbem Propellerdurchmesser und die Kontur des Hinterstevens oberhalb des Propulsionsste vens ist so gestaltet, daß der Abstand zur Propellerflügel ebene vor jenen Flügelradien am größten ist, die den größten Schub- bzw. Soganteil erzeugen. Vorzugsweise hat der Vordrall- Propulsionssteven nur ein hinteres Stevenrohrlager, so daß das Ausrichten entsprechend der Wellenlinie und die Schweiß montage des vollständig werkstattseitig bearbeitbaren Vor drall-Propulsionsstevens vereinfacht wird.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in 1a einen konventionellen Hinterschiffsspant riß und im Vergleich dazu in 1b den Hinterschiffspant riß und in 1c den Wasserlinienverlauf mit "Vordrall mulde" und Vordrall-Propulsionssteven".

Fig. 2 zeigt das durch das propulsionsverbessernde Hinter schiff erzeugte nominelle axiale und tangentiale Nach stromfeld.

Fig. 3 zeigt im Hinterschiff-Längsschnitt den werkstattseitig fertigbearbeitbaren Vordrall-Propulsionssteven mit dem hinteren Stevenrohrlager, die Schweißmontageverbindung sowie die Stevenkontur unterhalb und oberhalb des Vor drall-Propulsionssteven.

Hinterschiff vereinfachter Bauweise mit Vordrall-Propulsions steven

1 Hinterschiffs-Spantriß ohne Vordrallmulde und ohne Vor drall-Propulsionssteven.
2 Spantriß des propulsionsverbessernden Hinterschiffs ver einfachter Bauweise mit Vordrallmulde und Vordrall-Pro pulsionssteven.
3 Vordrallmulde.
4 Vordrall-Propulsionssteven.
5 Wasserlinien der Vordrallmulde (StB-WL bei rechtsdrehen dem Propeller).
6 Obere Wasserlinien der anderen Schiffseite (BB-WL bei rechtsdrehendem Propeller).
7 Heckwulst des propulsionsverbessernden Hinterschiffs.
8 Stopfbuchsenschott bzw. Hinteres MR-Schott (etwa Beginn der Vordrallmulde).
9 Äußere Propellerwellendichtung.
10 Propellerwellen-Stevenlager.
11 Innere Propellerwellendichtung.
12 Separates Propellerwellen-Lauflager.
13 Stevenkontur des oberen Teils des Propulsionsstevens.
14 Stevenkontur des unteren Teils des Propulsionsstevens.
15 Schweißmontageanschluß.
16 Aussteifungsrippen.

Propulsionsverbesserndes Hinterschiff vereinfachter Bauweise mit Vordrall-Propulsionssteven

Zusammenfassung:

- Ein- und Mehrschraubenschiffe
- Propulsionsverbesserndes Hinterschiff
- Vereinfachte Bau- und Montageweise
- Vordrallmulde
- Vordrall-Propulsionssteven
- Schweißmontage
- Heckwulst
- Spantformen
- Wasserlinien.

Die Erfindung betrifft Hinterschiffe von Ein- und Mehrschrau benschiffen mit einer strömungslenkenden, vordrallerzeugenden und sogmindernden einseitigen oberen "Vordrallmulde" in Ver bindung mit einem "Vordrall-Propulsionssteven" vereinfachter Herstellung und Montage mit vergrößertem Abstand der Propel lerebene zu den vordrallunterstützenden oberen und unteren Hinterstevenbereichen.

Claims

1. Hinterschiff mit vordrallerzeugenden Formbereichen und/ oder Zusatz-Leiteinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem oberen Propellerhalbkreis eine sog. "Vordrallmulde" angeordnet ist, die sich etwa zwischen dem Stoffbuchsen schott und dem Hintersteven erstreckt und etwa tangierend am Propellersteven ausläuft.

2. Hinterschiff nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen "Vordrall-Propulsionssteven", dessen frei tragende Länge größer als 1/3 des Propellerdurchmessers ist und dessen größter äußerer Durchmesser etwa entsprechend dem Naben durchmesser an der dem Propeller zugewandten Seite liegt.

3. Hinterschiff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die "Vordrallmulde" mit schiffsäußeren strömungsgünstigen Zusatzeinrichtungen wie z. B. Leitprofile oder Zustromdüse kombiniert wird.

4. Hinterschiff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß um den Propulsionssteven und/oder an oder nahe des Vor drall-Hinterstevens Strahlaustritte vorhanden sind.

5. Hinterschiff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit Stau- oder Saugeinrichtungen Grenzschichtmaterial etwa am Beginn der Vordrallmulde erfaßt und mit oder ohne Vor drall beschleunigt dem Propeller zugeführt wird.

6. Hintersteven nach Anspruch 1, mit einem zur Mittschiffs ebene symmetrischen Heckwulst vereinfachter Bauweise, des sen Wulstbreite kleiner als das doppelte des Vordrall-Pro pulsionssteven ist und dessen hintere Kontur zwischen 45° und 60° ansteigt.

7. Hinterschiff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Vordrall-Propulsionssteven nur ein hinteres Stevenlager angeordnet ist und die vordere Lagerung der Propellerwelle durch ein gesondertes Lauflager erfolgt.

8. Hinterschiff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vordrall-Propulsionssteven fertig bearbeitet und/oder mit montierter Propellerwelle in das Hinterschiff einge schweißt wird.