DE490526C - Luft- und Wasserschraubenanordnung mit vor, hinter oder um die Schraube fest oder umlaufend angeordnetem Ringmantel - Google Patents

Description

• Luft- und Wasserschraubenanordnung mit vor, hinter oder um die Schraube fest oder umlaufend angeordnetem Ringmantel Die Erfindung bezweckt, die Strahlverluste bei Luft- und Wasserschrauben zurückzugewinnen. Diese Verbesserung wird durch tragflächenartige Ringflächen erreicht.
• Bekannt sind bereits düsenartige Ummantelungen von Propellern. Das wesentliche dieser Konstruktionen besteht darin, daß dem Propeller eine nach vorn konisch erweiterte Ringfläche vorgelagert ist, deren Durchmesser größer ist als der Propellerdurchmesser, um auf diese Weise mit einem kleinen Propeller eine große Luft- oder Wassermasse zu erfassen. Durch Anordnung eines zweiten konisch nach hinten erweiterten Rohres soll die sonst verlorengehende große Geschwindigkeitsenergie wieder in nutzbare Druckenergie zurückverwandelt werden.
• Mit solchen düsenartigen Ummantelungen wird der Standzug eines Propellers ganz wesentlich verbessert. Bei der normalen, im Schiff- und Flugzeugbau üblichen Fahrtgeschwindigkeit hat sich eine derartige Anordnung nicht bewährt, weil der Eigenwiderstand der Ummantelung infolge der großen, reibenden Oberfläche größer ist als die Verbesserung an Propellerwirkungsgrad.
• Diese Unzulänglichkeit der bekannten Propellerummantelungen wird durch die Erfindung beseitigt. Die Verbesserung wird dadurch erreicht, daß man der Ummantelung eine besondere, tragflächenartige Profilierung gibt und weiter deren Abmessungen und Lage relativ zum Propeller entsprechend der neuartigen Wirkungsweise ändert. Abb. = der Zeichnung gibt ein Beispiel für eine erfindungsgemäß ausgebildete Ummantelung. Der Luftschraube a ist eine schmale Ringfläche b vorgelagert. Die Ringfläche besitzt ein stark gekrümmtes tragflächenartiges Profil; die »Saugseite« des Profiles befindet sich auf der Innenseite des Ringes.
• Die neuartige Wirkungsweise der tragflächenartigen Ummantelung beruht -auf folgender physikalischer Grundlage. Infolge der Beschleunigung, welche die Luft durch den Propeller erfährt, tritt eine Kontraktion des Schraubenstrahles ein. Die einzelnen Stromfäden sind dort, wo sich die Ringfläche befindet, unter einem Winkel u zur Schraubenachse geneigt. Bezeichnet man mit ß den Winkel, den die Elemente der Ringfläche mit der Schraubenachse bilden, so ist u -,ß der Anstellwinkel, unter dem die Luft von außen die Ringfläche anströmt.
• Jedes Ringelement wirkt nun wie eine Tragfläche, d. h. es ruft eine Kraft Po senkrecht zu den Stromfäden des Schraubenstrahles hervor. Die radialen Komponenten P1 dieser Kraft Po heben sich alle gegenseitig auf. Die axialen Komponenten P2 liefern Vortrieb und damit eine Verbesserung des Wirkungsgrades.
• Je größer die Kontraktion x des Schraubenstrahles ist, d. h. je größer an sich die Strahlverluste sind, um so größer wird auch bei dem Erfindungsgegenstand die axiale Komponente P2 und damit die erzielte Verbesserung sein. Durch Reibungs-, Form- und induzierten Widerstand der Ringfläche wird die Kraft Po etwas von der senkrechten Richtung zu den Stromfäden abweichen ()/ --- a) und infolgedessen der Anteil der Vortrieb erzeugenden axialen Komponente P2 kleiner werden.
• Es ist leicht einzusehen, däß die Wirkungsgradverbesserung um so größer sein wird, je geringer der Widerstand der Ringfläche im Verhältnis zur »Auftriebskraft« ist. Man muß also u. a. den induzierten Widerstand möglichst klein machen. Daß dies erreicht wird, erkennt man ohne weiteres, wenn man sich den Propellerring aufgeschnitten und in horizontaler Ebene ausgebreitet denkt. Da beim Erfindungsgegenstand die Profiltiefe sehr klein, die Spannweite (gleich aufgeschnittener Umfangslänge) sehr groß ist, ergibt sich ein sehr günstiges Seitenverhältnis, geringer induzierter Widerstand und damit eine gute Verbesserung des Propellerwirkungsgrades, nicht nur im Stand, sondern auch bei normalen Geschwindigkeiten.
• Um den Profil- und Formwiderstand im Verhältnis zur »Auftriebskraft« möglichst klein zu halten, ist es bei den geringen Kennwerten (v # l) der Ringfläche erforderlich, ein stark gekrümmtes Profil zu verwenden (z. B. Göttinger Profil Nr. 4q.x). Eine starke Krümmung des Profils ist weiter deshalb erforderlich, weil die Strömung des Propellerstrahles selbst schon gekrümmt ist.
• Die neuartige Wirkungsweise der Ringfläche hat zur Folge, daß im Gegensatz zu den bekannten »düsenartigen« Ummantelungen der Propeller nicht unbedingt an der engsten Stelle der Ummantelung angeordnet sein muß. Eine erfindungsgemäß ausgebildete Ringfläche kann gleich gut vor oder hinter demPropeller angeordnet sein. Weiter ist es nicht unbedingt erforderlich, daß der Durchmesser des Ringes größer ist als der des Propellers. Auch hierin unterscheidet sich grundsätzlich eine erfindungsgemäß ausgebildete Ummantelung von den bislang bekannten.
• Um die Montage der Ringfläche zu erleichtern, kann es günstig sein, in an sich bekannter Weise sie fest mit dem Propeller zu verbinden (Abb. 2). Die Wirkungsweise ist dabei dieselbe, wie nach Abb. z beschrieben. Besonders empfehlen wird sich diese Anordnung bei Schiffspropellern, weil hier wegen der geringen Um= fangsgeschwindigkeiten keine zu hohe Beanspruchung in den Ring kommt.
• Abb. 3 und q. zeigen weitere Ausbildungsmöglichkeiten der Ummantelungsflächen. Statt in Form eines Ringes kann man aus konstruktiven Gründen die Hilfsfläche in an sich bekannter Weise auch in Form eines Vieleckes wie in Abb. q. ausbilden.
• Arbeiten zwei Schrauben dicht nebeneinander, so ist eine Form der Ummantelung nach Abb. 3 am günstigten. Dort, wo die beiden Propellerkreise sich am nächsten sind, tritt eine Ablenkung der Luftfäden kaum ein; es ist also zwecklos, dort irgendwelche Flächen anzubringen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Luft- und Wasserschraubenanordnung mit vor, hinter oder um die Schraube, fest oder umlaufend angeordnetem Ringmantel, gekennzeichnet durch eine tragflächenartige Profilierung der Mantelwandung mit der Saugseite zugekehrter Profilvorderkante.