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Gegenläufiger Doppelpropeller, insbesondere für Torpedos Doppelpropeller
mit gegenläufiger Drehrichtung wurden bisher nur für bestimmte Ausführungszwecke,
wie z. B. bei Torpedos zwecks Verhinderung einer Querdrehung des Torpedokörpers
infolge Reaktionswirkung, angewendet; auf eine vorteilhafte Ausnutzung dieser gegenläufigen
Bewegung in rein hydraulischer Hinsicht wurde jedoch bisher keine Rücksicht genommen.
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Es gibt wohl mannigfache Ausführungen %-oni einzelnen Schraubenpropellern,
bei welchen die Steigungen sowohl in radialer Richtung zwecks Anpassung an die jeweiligen
örtlichen Nahstromverhältnisse als auch in der Umfangrichtung veränderlich angenommen
sind. Bei den bekannten Anordnungen von gegenläufigen Doppelpropellern ist jedoch
die gegenseitige Beeinflussung derselben zueinander bisher zu wenig oder überhaupt
nicht beachtet worden.
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Zweck der Erfindung ist, durch günstige Wahl der einander zugeordneten
Steigungen der gegenläufigen Doppelpropeller und durch besondere Ausbildung der
benachbarten Ein-und Austrittskanten den größtmöglichen Wirkungsgrad zu erzielen.
Insbesondere soll hierbei der vordere Propeller gewissermaßen als Leitapparat für
eine -günstige, möglichst stoßfreie Beaufschlagung des hinteren Propellers dienen.
In Fig. i bis ;4 ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Fig. i ist der Längsschnitt eines gegenläufigen Doppelpropellers, Fig.2 die Queransicht
des vorderen, Fig.3 jene des hinteren Propellers. Fig.4 stellt abgewickelte Zylinderschnitte
der Flügel des vorderen und hinteren Propellers dar. Die Geschwindigkeiten des Wassers
beim Durchgang durch beide Propeller a und b
sind durch Radiusv ektoren graphisch
dargestellt. Propeller a ist auf die hohle Welle j, Propeller b auf die innere Welle
l aufgekeilt; beide Wellen werden im entgegengesetzten Drehsinne angetrieben. Die
Sicherung der Propellernaben auf den konischen Wellenenden erfolgt in üblicher Weise,
beispielsweise mittels Anpreßmuttern o und p.
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Bei gegebenem Schiffswiderstand sowie gegebener Umdrehungszahl und
Leistungsverteilung auf beide Propeller können zunächst alle Ein- und Austrittsgeschwindigkeiten
des durchströmenden Wassers für den ganzen Flügelbereich des vorderen und hinteren
Propellers nach dem Impulssatz punktweise gerechnet werden, wenn der Anstellwinkel
der relativen Eintrittsgeschwindigkeit zur -Druckseite als gegeben angenommen wird.
Nach Auftragen der Radiusvektoren im - Schaubild (Fig. 4.) der Ein- und Austrittsgeschwindigkeiten
des durchströmenden Wassers können
die jeweiligen Steigungen des
Propellers ermittelt -werden.
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Wenn der veränderliche Nachstrom vor dem Propeller berücksichtigt
wird, so ergeben sich auch radial veränderliche Steigungen.
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Im Schaubild Fig. 4 ist die axial gerichtete, absolute Zuflußgeschwindigkeit
des Wassers beim Eintritt in den Propeller durch den Radiusvektor: ve' = v - (i
- w) dargestellt, wobei v die Schiffsgeschwindigkeit und tv die N achstr omziffer
bedeutet.
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it ist im Schaubild die Umfangsgeschwindigkeit des Wassers an der
betreffenden Stelle A-A in Fig.2 und 3, bei Berücksichtigung der Verminderung durch
Schlüpfung, die in radialer Richtung nach außen hin zunimmt. Die relative Wassergeschwindigkeit
w,' im Propeller a an seiner Eintrittsstelle A setzt sich als Resultierende
aus der absoluten Eintrittsgesch-vindigkeit v,' und der negativen Umfangsgeschwindigkeit
- u zusammen.
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Hierbei werden die Steigungsverhältnisse der Propellerflügel für den
ganzen Bereich so gewählt, daß sich an deren Eintrittskanten h ein als günstigst
erwiesener Anstellwinkel von etwa q.° ergibt, d. h. die relative Richtung des Wasserstrahles
weist daselbst einen Neigungswinkel zur Umfangsrichtung von u,' - q.° auf, wobei
a,' den Eintrittssteigungswinkel der Propellerdruckseite D' bedeutet. Die örtliche
Steigung an der Eintrittskante ist somit H,'= 2 , y # taug a,', worin r der Radius
des Propellers an der betreffenden Stelle A-A ist.
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'Aus _der absoluten Austrittsgeschwindigkeit vä des vorderen Propellers
a kann nun die AustrittssteigungHä gerechnet werden: va' = 3t - n
- H", hierbei bedeutet n die Umdrehungszahl und k eine Konstante, die vom
Zuschärfungswinkel des Flügelquerschnittes an der Austrittskante c abhängt; der
Neigungswinkel y Z. 9o° der Richtung der absoluten Austrittsgeschwindigkeit vä zur
Umfangsrichtung u ist bekanntlich im radialen Sinne etwas veränderlich.
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Bei Erfüllung, obiger Bedingungen ergibt sich die Druckseite D' des
abgewickelten Zylinderschnittes als eine flach gekrümmte Kurve entsprechend den
veränderlichen Steigungen in der Umfangsrichtung.
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Theoretisch müßte nun die nur annähernd axial gerichtete, absolute
Austrittsgeschwindigkeit.vQ des vorderen Propellers a gleich groß sein mit der absoluten
Eintrittsgeschwindigkeit v,'. im hinteren Propeller b an dessen Eintrittskante
d,: Bei Berücksichtigung eines kleinen _Stoßverlustes im Spalt g (Fig. i) wird jedoch
_ v," en sprechend -kleiner als v@Z anzuriehmen, sein.
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:ähnlich -wie vorher- für den vorderen Propeller beschrieben, wird
auch der Steigungswinkel u"' des hinteren Propellers an seiner Eintrittskante d
überall derart gewählt, daß die relative Wassergeschwindigkeit ivä' zur Druckseite
D" einen günstigsten Anstellwinke.l von etwa q.° hat.
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Die Steigung der Druckseite ist wieder derart veränderlich, daß die
ermittelte axiale Austrittsgeschwindigkeit i°,1' = h # it # H" sich
als Resultierende der Umfangsgeschwindigkeit -- tt und der relativen Wassergeschnindigkeit
wä' an der Austrittskante i zusammensetzt.
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Die mittlere Steigung H" des hinteren Propellers -wird sich bei gleicher
Leistungsverteilung auf beide Propeller nach der angegebenen Konstruktion naturgemäß
stets größer als jene H' des vorderen Propellers ergeben, entsprechend der Beschleunigung
der Wassermassen beim Durchgang durch den Propeller.
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Bei Erfüllung der vorgeschriebenen grundsätzlichen Bedingungen wirkt
auf diese Weise der vordere Propeller a als Leitapparat für den hinteren Propeller
b zwecks Erreichung einer günstigen Wasserzuführung zum letzteren. Es ist vorteilhaft,
den Spalt g (Fig. i), der zwischen der Austrittskante c des vorderen Propellers
a und der Eintrittskante d des hinteren Propellers b entstellt, über die ganze Flügellänge
entlang 'bis an die äußerste Spitze e bzw. f so klein als möglich zu machen. Die
Flügel der beiden Propeller a und b sollen somit möglichst knapp aneinander vorbeischlagen.
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Der als zusammengehöriges Ganzes anzusehende Doppelpropeller
a, b beschreibt somit -während seines Ganges eine in sich geschlossene Rotationsfläche
h-e-f-i, so als ob letztere die Umhüllungsfläche nur eines einzelnen Propellers
wäre.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiele sind die Projektionen in Fig.
i der benachbarten inneren Austrittskante c und der Eintrittskante d gerade und
haben überall gleiche Abstände voneinander; doch können dieselben auch beliebig
gekrümmt sein und kann auch der Zwischenraum g innerhalb geringer Grenzen verschieden
sein, derart, daß derselbe in der Nabennähe, wo Strömungsstörungen vorkommen können,
sich etwas erweitert, -nährend im wirksamsten Teil, etwa im Z-veidrittelbereich
der Flügellänge, gleiche Spaltbreite herrscht. Der Spalt g soll auf das praktisch
geringstmögliche Maß gebracht werden. Die äußere Form der Eintrittskante h des vorderen
und der Austrittskante i des hinteren Propellers kann- beliebig sein. Der Durchmesser
des hinteren Propellers b wird etwas kleiner angenommen als jener des vorderen-
Propellers a entsprechend der auftretenden Einschnürung des nach achter beschleunigten
Schraubenwasserstrahles,
derart, daß die Tangente t an die Umhüllungsfläche im Spalt nach hinten geneigt
ist (s. Fig. i i.