DE4442212A1

DE4442212A1 - Mantelschiffsschraube mit Düsenauslaß

Info

Publication number: DE4442212A1
Application number: DE4442212A
Authority: DE
Inventors: Ullrich Dipl Ing Stein
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-08-08
Filing date: 1994-11-18
Publication date: 1996-02-15
Also published as: DE9412777U1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schraubenantrieb nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die bisher gebräuchlichen Schraubenantrieben sind im allgemeinen Schrauben mit freistehenden Propellerflügeln.

Diese Schrauben haben den Nachteil, daß sie bei Berührung mit Hindernissen leicht beschädigt werden, bzw. andere Gegenstände beschädigen, das können auch Lebewesen, die sich in der Nähe der Schraube befinden, z. B. Schwimmer, Vögel sein.

Ein weiterer entschiedener Nachteil ist der Wirkungsgrad einer solchen Antriebsschraube hinsichtlich Vortrieb.

Zum Vortrieb eines Fahrzeuges trägt nur die rückwärtsgerichtete, entgegengesetzt zur Fahrtrichtung verlaufende Strömungskomponente eines Schraubenantriebes bei. Zum Anderen ist die Strömungsgeschwindigkeit dieser rückwärtsgerichten Strömungskomponente entscheidend.

Bei einem normalen bekannten Schraubenantrieb ist diese für den Wirkungsgrad entscheidende Rückwärtskomponente nur ein Teil der gesamten von der Schraube erzeugten Strömung. Ein Großteil der erzeugten Strömung an einer normalen Schraube wird in radialer Richtung abgestrahlt und trägt nicht oder nur teilweise zum Vortrieb des Fahrzeuges bei (ausgenommen Turboluftstrahl- und Mantelstromtriebwerke in der Luftfahrttechnik).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen wesentlich verbesserten Wirkungsgrad eines Schraubenantriebes bei kostengünstiger Bauweise, besserer mechanischer Stabilität und besserem Schutz vor Beschädigungen, zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 bis 6 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Gestaltung eines Schraubenantriebs wird die Antriebsschraube in folgender Weise realisiert:
Eine herkömmliche Antriebsschraube wird als Mantelschraube ausgebildet, in der Weise, daß die freistehenden, äußeren Propellerenden mit einem Mantelring mechanisch fest verbunden sind (siehe Mantelstromtriebwerk für Flugzeuge).

Ein in dieser Weise befestigter Mantelring verleiht den Propellerflügeln eine wesentlich höhere mechanische Festigkeit. Um den Wirkungsgrad der axial, rückwärts gerichteten Strömungskomponente zu verbessern, kann die Blattbreite und damit die Wirkarbeitsfläche des Schraubenantriebes wesentlich vergrößert werden. Außerdem erlaubt eine solche Konstruktion einer größere Flügelzahl als bei freistehenden Propellerflügeln.

Zusätzlich wird zur Erhöhung der Abströmungsgeschwindigkeit der axial rückwärts gerichteten Wirkströmungskomponente der Propellermantel in rückwärtiger Richtung ähnlich einer Düse verengt und danach wieder erweitert (ähnlich "Lavaldüse"), um das kritische Strömungsdruckgefälle und damit die Abströmgeschwindigkeit maximal auszunutzen, bzw. nach Anwendungsfall zu optimieren.

Siehe hierzu Fig. 1 mit folgenden Erläuterungen:

1. in ihrer Breite verlängerter Propellerflügel
2. Schraubenmantel mit düsenartiger Verengung in rückwärtiger Richtung und Ausbildung als "Lavaldüse"
3. Schraubennabe mit Befestigung auf der Antriebswelle.

Vorteile der Erfindung

- Durch diese beschriebene Schraubenbauweise wird die Strömungsgeschwindigkeit der axial, rückwärtsgerichteten Strömungskomponente des Antriebs wesentlich erhöht.
- Es gibt keine Strömungsverluste in radialer Richtung
- Die mechanische Festigkeit gegen Schwingungen und Bruch ist wegen der kompakten Bauweise verbessert
- Es erfolgt eine zusätzliche Wirkungsgradverbesserung durch die nachgestellte Austrittsdüse, weil sich dadurch die Abströmgeschwindigkeit erhöht.
- Die Verletzungs- und Beschädigungsgefahr für mit der Schraube kollidierende Lebewesen oder Gegenstände sinkt.
- Mögliche Schallemissionen dieses Schraubenantriebes sind geringer, wegen der strömungstechnisch günstigeren Bauform.

Claims

1. Erstreckt sich auf alle Schraubenantriebe deren äußere Propellerenden mit einem Mantel umgeben sind, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Flügelenden des Schraubenpropellers mechanisch mit dem Schraubenmantel verbunden sind.

2. Schraubenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Schraubenmantel mit der Antreibschraube mitdreht.

3. Schraubenantrieb nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Einströmöffnung des Schraubenmantels in Fahrt- oder Förderrichtung gesehen größer als die Ausströmöffnung ist.

4. Schraubenantrieb nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die in Fahrt- bzw. Förderrichtung nach dem Propeller angeordnete Verengung des Schraubenmantels die symmetrische Form einer Düse hat.

5. Schraubenantrieb nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die unter Anspruch 4 beschriebene Düse die Form einer "Lavaldüse" hat, zur Erzeugung einer optimalen Abströmgeschwindigkeit.

6. Schraubenantrieb nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle zentrisch in der Mitte der in den Ansprüchen 1 bis 5 beschriebenen Schraube kraftschlüssig mit dieser verbunden ist, wobei die Antriebswelle von der Einströmseite oder von der Ausströmseite in die Schraube hineinragt.