DE553771C

DE553771C - Screw propeller

Info

Publication number: DE553771C
Application number: DE1930553771D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1930-03-28
Filing date: 1930-03-28
Publication date: 1932-07-01

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein in jedem Medium (Flüssigkeit oder Gas) verwendbarer Schraubenpropeller, der vermöge der Gestaltung seiner Flügelform einen höheren Wirkungsgrad als viele andere Propellerformen ergibt.The invention relates to one which can be used in any medium (liquid or gas) Screw propeller, which thanks to the design of its wing shape, is more efficient than many other propeller shapes results.

Die Bewegung der Flüssigkeitsteilchen gegen die Fläche eines umlaufenden Propellers ist bereits bekannt (Patent 275 496).The movement of the liquid particles against the surface of a rotating propeller is already known (patent 275 496).

to Der dort der Betrachtung zugrunde gelegte Propeller hat eine gerade Erzeugende, die senkrecht zur Drehachse des Propellers steht. Die außerhalb eines gewissen Abstandes von der Drehachse liegenden Flüssigkeitsteilchen haben nach der Darstellung in der Patentschrift eine auswärts gerichtete radiale Kraftkomponente, während die innerhalb dieses Abstandes liegenden Flüssigkeitsteilchen mit einer einwärts gerichteten Kraftkomponente dargestellt sind. Diese auf die Flüssigkeit in nächster Nähe des Propellers wirkenden Kräfte werden durch eine Wellenbewegung erzeugt, die durch den Slip des Propellers hervorgebracht wird. Diese radiale Beweg^unö der Flüssigkeit in der Nähe der Propellerfläche verursacht einen gewissen Flüssigkeitsverlust, der in gewissem Grade die Flüssigkeitsmasse verkleinert, auf die der Propeller bei seiner Drehung wirkt. Hieraus ergibt sich eine Herabsetzung der Schubwirkung des Propellers. Andererseits verursacht die erwähnte Wellenbewegung einen Verlust eines gewissen Teiles der von der Kraftquelle gelieferten Energiemenge.The propeller on which the consideration is based there has a straight generating line that is perpendicular to the axis of rotation of the propeller. The liquid particles lying outside a certain distance from the axis of rotation have an outwardly directed radial force component according to the representation in the patent, while the liquid particles lying within this distance are shown with an inwardly directed force component. These forces acting on the liquid in close proximity to the propeller are generated by a wave movement that is produced by the slip of the propeller. This radial Beweg ^un ö of the liquid in the vicinity of the propeller surface causes a certain loss of liquid, which reduces the mass of liquid to some extent to which the propeller during its rotation acts. This results in a reduction in the thrust of the propeller. On the other hand, the mentioned wave motion causes a loss of a certain part of the amount of energy supplied by the power source.

Bei dem bekannten Propeller kann der durch die radiale Bewegung der Flüssigkeit in der Nähe des Propellers verursachte Verlust vermieden werden. Dies wird erreicht durch Vergrößerung der Masse der Flüssigkeit, auf die die Propellerfläche bei der Umdrehung wirkt. Die Schraubenfläche, nach der die Propellerflügel gestaltet sind, ist in solcher Weise gekrümmt, daß sie radial gerichtete Kräfte erzeugt, die von gleicher Größe, aber von entgegengesetzter Richtung sind wie die durch die obenerwähnte Wellenbewegung erzeugten Kräfte. Die Erzeugende der Schraubenfläche ist zweckmäßig in einer durch die Drehachse des Propellers gehenden Ebene gekrümmt und hat eine solche Krümmung, daß sie den radialen Kräften entgegenwirkt, die durch die in dem erwähnten Patent beschriebenen Versuche gefunden wurden.In the known propeller, the radial movement of the liquid in the vicinity of the propeller must be avoided. This is achieved by increasing the mass of the liquid on which the propeller surface during rotation works. The helical surface after which the propeller blades are designed is in curved in such a way that it produces radially directed forces that are equal Size, but of the opposite direction, as that caused by the wave motion mentioned above generated forces. The generating line of the helical surface is expediently in one that goes through the axis of rotation of the propeller Curved plane and has such a curvature that it counteracts the radial forces, found by the experiments described in the referenced patent.

Die vorliegende Erfindung ist eine Verbesserung gegenüber dem bekannten Propeller und bringt ein neues Mittel, um den radial gerichteten Kräften entgegenzuwirken. Bei dem in der Patentschrift 275 496 beschriebenen Propeller wurde von dem Propellerschub als einer Quelle der entgegenwirkenden Kräfte Gebrauch gemacht. Demgegenüber werden gemäß der Erfindung diese Gegenkräfte dem Drehmoment der Propellerwelle entnommen. Diese Kräfte wirken in einer zur Drehachse des Propellers senkrechten Ebene und in der Umfangsrichtung; infolgedessen sind sie in jedem Punkt der Flügeloberfläche senkrecht zum Radius.The present invention is an improvement over the known propeller and brings a new means to counteract the radial forces. at the propeller described in patent specification 275 496 was from the propeller thrust used as a source of opposing forces. In contrast, according to the invention, these opposing forces taken from the torque of the propeller shaft. These forces act in a direction perpendicular to the axis of rotation of the propeller Plane and in the circumferential direction; as a result, they are at every point on the wing surface perpendicular to the radius.

Die Erfindung verfolgt ferner den Zweck, die Propellerflügel so zu gestalten, daß der Propeller ohne weiteres und mit gutem Ergebnis auf der gewöhnlichen Propellerwelle am Heck des Schiffes angebracht werden und doch eine hohe Steigung erhalten kann undThe invention also has the purpose of designing the propeller blades so that the Propeller easily and with good result on the ordinary propeller shaft can be attached to the stern of the ship and yet have a high incline and

die obenerwähnten Gegenkräfte hervorbringt. Bei der bekannten Ausführung war es wegen Kollision mit der Schiffswand unmöglich, einen Propeller zu .verwenden, der eine hohe Steigung hatte. Die neue Propellerausführung gemäß der Erfindung dagegen ermöglicht die Verwendung eines Propellers von hoher Steigung bei jedem gewöhnlichen Schiff.brings about the above-mentioned opposing forces. In the known version it was because of Collision with the hull impossible to use a propeller that has a high Had slope. The new propeller design according to the invention, however, allows the use of a high pitch propeller on any ordinary ship.

ίο Selbstverständlich kann die Erfindung auf Propeller und Förderschrauben mit jeder beliebigen Anzahl Flügel Anwendung finden. Ebenso kann die Steigung des Propellers usw. stetig oder veränderlich sein. Obwohl der Propeller gemäß der Erfindung in jedem Medium, also auch in Gas, verwendet werden kann, soll doch im folgenden nur die Verwendung in Flüssigkeiten der Betrachtung zugrunde gelegt werden. Die Erfindung ist auf der Zeichnung in verschiedenen Ausführungsformen veranschaulicht. ίο Of course, the invention can be based on Propellers and conveyor screws can be used with any number of blades. Likewise, the pitch of the propeller etc. can be constant or variable. Although the propeller according to the invention can be used in any medium, including gas, will only be used in the following the use in liquids should be taken as a basis for consideration. The invention is shown in the drawing in various embodiments illustrated.

Fig. ι ist eine Vorderansicht eines Propellerflügels mit einer Erzeugenden, die in einer zur Drehachse senkrechten Ebene gekrümmt ist.Fig. Ι is a front view of a propeller blade with a generatrix that is curved in a plane perpendicular to the axis of rotation.

Fig. 2 ist eine Seitenansicht desselben Flügels und zeigt die gekrümmte Erzeugende in der verschiedenen Stellungen entsprechenden Projektion auf eine durch die Drehachse gehende Ebene, wobei also· diese Projektionen gerade Linien sind.Figure 2 is a side view of the same wing showing the curved generatrix in the various positions corresponding projection onto a through the axis of rotation going plane, so that · these projections are straight lines.

Fig. 3 zeigt denselben Propellerflügel, im Vergleich zu Fig. 1 und 2 von oben gesehen, und läßt die Steigung des Flügels erkennen. Fig. 4 zeigt die Erzeugende in der Projektion auf eine zur Drehachse senkrechte Ebene in der Vorderansicht auf den Flügel.Fig. 3 shows the same propeller blade, compared to Fig. 1 and 2 seen from above, and shows the pitch of the wing. Fig. 4 shows the generating line in the projection on a plane perpendicular to the axis of rotation in the front view of the wing.

Fig. 5 zeigt die geradlinige Projektion der in Fig. 4 dargestellten Erzeugenden auf eine durch die Drehachse gehende Ebene in der Seitenansicht auf den Propeller.FIG. 5 shows the straight-line projection of the generatrix shown in FIG. 4 onto a The plane passing through the axis of rotation shows the propeller in the side view.

Fig. 6 ist eine Vorderansicht einer geänderten Flügelform, die teils auf dem Prinzip der Ausnutzung des Drehmoments der Propellerwelle und teils auf dem Prinzip der Ausnutzung des Propellerschubes beruht.Fig. 6 is a front view of a modified wing shape based in part on the principle the utilization of the torque of the propeller shaft and partly based on the principle of utilizing the propeller thrust.

Fig. 7 ist eine Seitenansicht des in Fig. 6 dargestellten Propellerflügels und zeigt besonders Projektionen seiner Erzeugenden auf eine durch die Drehachse gehende Ebene.Fig. 7 is a side view of the propeller blade shown in Fig. 6 and particularly shows Projections of its generators onto a plane passing through the axis of rotation.

Fig. 8 ist eine Ansicht des Propellerflügels gemäß Fig. 6 und 7 von oben.Figure 8 is a top view of the propeller blade of Figures 6 and 7.

Fig. 9 zeigt eine Projektion der Erzeugenden des in Fig. 6, 7 und 8 dargestellten Propellerflügels auf eine zur Drehachse senkrechte Ebene bei Betrachtung der Propellerfläche von vorn.FIG. 9 shows a projection of the generatrix of the propeller blade shown in FIGS. 6, 7 and 8 on a plane perpendicular to the axis of rotation when viewing the propeller surface from the front.

Fig. 10 zeigt in Seitenansicht auf den Propeller eine Projektion der in Fig. 9 dargestellten Erzeugenden auf eine durch die Drehachse gehende Ebene und läßt erkennen, in welcher Weise die beiden Prinzipien bei dem einen Propeller kombiniert sind.Fig. 10 shows a side view of the propeller a projection of the generatrix shown in FIG. 9 onto a plane passing through the axis of rotation and reveals in which way the two principles are combined in one propeller.

Fig. 11 zeigt die Krümmung der Erzeugenden des in Fig. 1 bis 3 dargestellten Propellers in Verbindung mit Kräftediagrammen, wobei die Kräfte in einer zur Drehachse des Propellers senkrechten Ebene wirken und durch das Drehmoment der Propellerwelle erzeugt sind.Fig. 11 shows the curvature of the generatrices of the propeller shown in Fig. 1 to 3 in connection with force diagrams, wherein the forces act in a plane perpendicular to the axis of rotation of the propeller and are generated by the torque of the propeller shaft.

Fig. 12 zeigt eine Projektion der Erzeugenden des in Fig. 6, 7 und 8 dargestellten Propellerflügels in Verbindung mit einem Kräftediagramm, wobei die Erzeugende auf eine durch, die Drehachse des Propellers gehende Ebene projiziert ist, und läßt die Reaktionen erkennen, die infolge der Krümmung der Erzeugenden in dieser Ebene vorhanden sind, mit andern Worten, die Kräfte, die durch die Schubreaktion der Propellerwelle erzeugt werden.FIG. 12 shows a projection of the generatrix of that shown in FIGS. 6, 7 and 8 Propeller blade in connection with a diagram of forces, with the generating on a plane passing through the axis of rotation of the propeller is projected, and allows the reactions recognize which are present in this plane as a result of the curvature of the generators, in other words, the forces generated by the thrust reaction of the propeller shaft.

Fig. 13 ist ein bruchstückweiser Schnitt nach der gekrümmten Linie q-r des Propellers gemäß Fig. i, 2 und 3 und zeigt die Reaktionskräfte auf kleine imaginäre Abschnitte der gekrümmten Propellerfläche.13 is a fragmentary section along the curved line qr of the propeller according to FIGS. 1, 2 and 3 and shows the reaction forces on small imaginary sections of the curved propeller surface.

Zur Erleichterung der Darstellung weist der in Fig. 1, 2 und 3 dargestellte Propeller nur einen auf der Nabe 21 befestigten Flügel 20 auf. Selbstverständlich wird der Propeller mit der üblichen Anzahl gleich ausgeführter Flügel je nach Wunsch ausgestattet. Die Flügelspitze ist mit 22, die Nabenansatzstelle mit 23 bezeichnet. Die gekrümmten Kanten 24 und 25 können jeden geeigneten Umriß in symmetrischer Anordnung zu der Mittellinie des Flügels haben.To facilitate the illustration, the propeller shown in FIGS. 1, 2 and 3 has only one wing 20 attached to the hub 21. Of course, the propeller will equipped with the usual number of identical wings as required. the The wing tip is denoted by 22 and the hub attachment point by 23. The curved edges 24 and 25 may be any suitable outline symmetrical about the centerline of the wing.

Der Propeller hat eine waagerechte Achse (Drehachse) 0-0 und eine senkrechte Achse 0-T. Die Kurve f-g gibt die neutrale Linie an, d. h. die Linie, die die Grenze zwischen den auswärts gerichteten radialen Kräften und den einwärts gerichteten radialen Kräften bildet.The propeller has a horizontal axis (axis of rotation) 0-0 and a vertical axis 0-T. The curve fg indicates the neutral line, ie the line which forms the boundary between the outwardly directed radial forces and the inwardly directed radial forces.

Zur Vereinfachung der Erläuterung des Aufbaus der Schraubenfläche ist die Fläche des Propellerflügels durch eine Reihe von angenommenen, zur Drehachse 0-0 senkrechten Ebenen geschnitten, wodurch Abschnitte 1-0-2, 2-0-3, 3"°"4 ^usw· entstehen, wie besonders deutlich aus Fig. 1 ersichtlich ist. Die Schnittlinien der gedachten parallelen Ebenen mit der Propellerflügelfläche sind die gekrümmten Linien 1-0, 2-0, 3-0 usw. in senkrechter Projektion gemäß Fig. 1 und die geraden strichpunktierten Linien 1-0, 2-0, 3-0 usw. in der Projektion auf eine durch die Drehachse gehende Ebene gemäß Fig. 2.To simplify the explanation of the structure of the helical surface, the surface of the propeller blade is cut by a series of assumed planes perpendicular to the axis of rotation 0-0 , resulting in sections 1-0-2, 2-0-3, 3 "°" 4, ^etc. , as can be seen particularly clearly from FIG. The lines of intersection of the imaginary parallel planes with the propeller blade surface are the curved lines 1-0, 2-0, 3-0 etc. in vertical projection according to FIG. 1 and the straight dot-dash lines 1-0, 2-0, 3-0 etc. in the projection onto a plane passing through the axis of rotation according to FIG.

Die Kurve q-r stellt einen Teil einer Schraubenlinie dar, die auf der Propellerfläche in irgendeinem gegebenen Abstand vonThe curve qr represents a part of a helix which runs on the propeller surface at any given distance from

ihrer Mitte liegt. In Fig." 13 stellt die Linie q-r in waagerechter Projektion irgendeine der Kurven q-r in Fig. 1 und 2 dar, die somit der Fläche des Flügels in einem gegebenen Abstande von der Drehachse 0-0 folgt. Die Linie q-r in Fig. 13 hat also die Bedeutung einer Grenzlinie für die abgestufte Linie, die durch die obenerwähnten gekrümmten Abschnitte 2-0-3, 3~O"4 usw. gebildet wird. Die senkrechte Dicke eines jeden Abschnittes ist mit s bezeichnet (Fig. 1 und 13).their center lies. In Fig. "13, the line qr in horizontal projection any of the curves qr in Fig. 1 and 2 illustrate, the thus follows the surface of the vane in a given distances from the axis of rotation 0-0. The line qr in Fig. 13 has that is, the meaning of a boundary line for the stepped line formed by the above-mentioned curved portions 2-0-3, 3 ~ O "4, and so on. The vertical thickness of each section is denoted by s (Figs. 1 and 13).

Die ganze Fläche des Flügels kann somit als aus zahlreichen radial gekrümmten Stufen bestehend angesehen werden, die den gekrümmten Linien o-ij 0-2, 0-3 usw. folgen, wie aus Fig. 1 ersichtlich. Die Höhe dieser radial gekrümmten Stufen ist dabei gleich dem Abstand zwischen den gedachten parallelen Ebenen, die in Fig. 2 durch die geraden Linien 0-1, 0-2, 0-3 dargestellt sind.The entire surface of the wing can thus be made up of numerous radially curved steps are considered to be existing following the curved lines o-ij 0-2, 0-3, etc., as can be seen from FIG. The height of these radially curved steps is the same the distance between the imaginary parallel planes, which in Fig. 2 by the straight Lines 0-1, 0-2, 0-3 are shown.

Beim Umlauf des Propellers in der Richtung des Pfeiles in Fig. 1 und 13 übt die senkrecht zur Drehrichtung des Propellers stehende Seitenfläche jeder der imaginären Stufen einen Druck t (Fig. 13) auf die in der Nähe der Flügelfläche befindliche Flüssigkeit aus und erzeugt eine Reaktion der letzteren, die in einer senkrecht zur Drehachse des Propellers liegenden Ebene wirkt und stets in der Umfangsrichtung verläuft. Die Reaktion t hat deshalb stets die Umfangsrichtung, weil das Drehmoment der Propellerwelle die Quelle der Reaktion ist.When the propeller revolves in the direction of the arrow in FIGS. 1 and 13, the side surface of each of the imaginary steps perpendicular to the direction of rotation of the propeller exerts a pressure t (FIG. 13) on the liquid in the vicinity of the wing surface and generates a reaction the latter, which acts in a plane perpendicular to the axis of rotation of the propeller and always runs in the circumferential direction. The reaction t always has the circumferential direction because the torque of the propeller shaft is the source of the reaction.

Fig. 11 zeigt eine der obenerwähnten imaginären radial gekrümmten Stufen des Propellerflügels in Endprojektion; infolgedessen stimmt ihre Form mit den Kurven 0-1, 0-2, 0-3 usw. in Fig. 1 überein. Die Vektoren h-i und k-l, die außerhalb bzw. innerhalb der neutralen Linie f-g in Fig. 1 liegen, sind in der Größe gleich den in Fig. 13 dargestellten Kräften t und wirken immer in rechten Winkeln zum Radius in dem jeweils in Betracht kommenden Punkt der obenerwähnten gekrümmten Stufen.Fig. 11 shows one of the aforementioned imaginary radially curved steps of the propeller blade in end projection; consequently, their shape coincides with the curves 0-1, 0-2, 0-3, etc. in FIG. The vectors hi and kl, which lie outside or inside the neutral line fg in FIG. 1, are equal in size to the forces t shown in FIG. 13 and always act at right angles to the radius at the point in question in each case above-mentioned curved steps.

Um die gewünschte Gegenkraft zu erzielen, ist es notwendig, die obenerwähnten imaginären Stufen in solcher Weise radial zu krümmen, daß die Kräfte h-i und k-l (Fig. 11) eine Reaktion gegen die Stufen 'in dem gegebenen Punkt von solcher Richtung und Größe erzeugen, daß die einwärts und auswärts gerichteten Komponenten i-j oder l-m gerade die entsprechenden auswärts und einwärts gerichteten Kräfte ausgleichen, die sich aus der Größe der (zu unterdrückenden) Wellenbewegung der der Flügelfläche zunächst befindlichen Flüssigkeit ergeben, wenn der Propeller umläuft.In order to obtain the desired counter-force it is necessary to radially curve the aforementioned imaginary steps in such a way that the forces hi and kl (Fig. 11) produce a reaction against the steps at the given point of such direction and magnitude, that the inward and outward directed components ij or lm just balance the corresponding outward and inward directed forces, which result from the magnitude of the (to be suppressed) wave movement of the liquid on the wing surface when the propeller rotates.

Sind diese Komponenten gefunden, so wirken die Resultierenden h-j und k-m (Fig. 11) nun senkrecht zu der Tangente an die Kurve in den Punkten h und k, und es findet unmittelbar an der Propellerfläche keine radiale Flüssigkeitsbewegung statt. Wird diese geometrische Beziehung in einer genügend großen Anzahl von Abständen von der Drehachse des Propellers dargestellt, so erhält man die richtige Form der Kurve A-T-O (Fig. 11).Once these components have been found, the resultants hj and km (FIG. 11) now act perpendicular to the tangent to the curve at points h and k, and there is no radial fluid movement directly on the propeller surface. If this geometric relationship is represented at a sufficiently large number of distances from the axis of rotation of the propeller, the correct shape of the curve ATO (FIG. 11) is obtained.

Macht man die Starkes der imaginären gekrümmten Abschnitte 1-0-2, 2-0-3, 3~°~4 usw. (Fig. ι und 13) unendlich klein und ihre Anzahl unendlich groß, so fällt die in Fig. 13 dargestellte, oben beschriebene stufenförmige Linie mit den Kurven q-r in Fig. i, 2 und 13 zusammen, und die ganze Fläche des Flügels wird glatt, so daß sich die Kräfte gleichmäßig längs jeder der Kurven q-r in Fig. 1 und 2 von der Wurzel bis zur Spitze des Flügels verteilen.If one makes the strength of the imaginary curved sections 1-0-2, 2-0-3, 3 ~ ° ~ 4, etc. (Fig. 1 and 13) infinitely small and their number infinitely large, then that shown in Fig. 13 falls , the stepped line described above is combined with the curves qr in Figs. i, 2 and 13, and the entire surface of the wing becomes smooth, so that the forces are uniformly distributed along each of the curves qr in Figs Spread the tip of the wing.

Es ist im Auge zu behalten, daß die Kurven q-r Schnittlinien darstellen, die sich in jedem Abstand von der Drehachse zwischen konzentrischen Zylindern und der Fläche des Propellerflügels ergeben. Hat man die Form der Kurve A-T-O gefunden, so wird es möglich, eine Schraubenfläche herzustellen, indem man die Kurve A-T-O als Erzeugende verwendet, und sodann den in Fig. 1, 2 und 3 dargestellten Propellerflügel zu bilden.It should be kept in mind that the curves qr represent lines of intersection which arise at every distance from the axis of rotation between concentric cylinders and the surface of the propeller blade. Once the shape of the curve ATO has been found, it becomes possible to produce a helical surface using the curve ATO as a generatrix and then to form the propeller blade shown in FIGS. 1, 2 and 3.

In Fig. 6, 7 und 8 ist eine geänderte Propellerform dargestellt, die das Drehmoment der Propellerwelle mit dem Axialschub des Propellers als Quelle von Gegenkräften kombiniert. In Fig. 6, 7 and 8, a modified propeller shape is shown, the torque the propeller shaft combined with the axial thrust of the propeller as a source of opposing forces.

Zur Erleichterung der Erklärung ist die Fläche des Propellerflügels durch eine Reihe imaginärer Rotationsflächen geschnitten, deren Rotationsebenen senkrecht zur Drehachse 0-0 stehen und durch die Linien 1-0, 2-0, 3-0 usw. dargestellt sind, wie in Fig. 7 gezeigt. Die Schnitte dieser Flächen mit der Fläche des Propellers bilden die Linien 1-0, 2-0, 3-0 usw. gemäß Fig. 6.For ease of explanation, the surface of the propeller blade is cut by a series of imaginary surfaces of revolution, the planes of which are perpendicular to the axis of rotation 0-0 and represented by the lines 1-0, 2-0, 3-0, etc., as in Fig. 7 shown. The intersections of these surfaces with the surface of the propeller form the lines 1-0, 2-0, 3-0 etc. according to FIG. 6.

Jeder Teil dieser Schnittlinien 2-0, 3-0, 4-0 usw., der außerhalb der neutralen Linie f-g der Fig. 6 liegt und sich bis zur Spitze des Flügels erstreckt, ist in der Projektion auf eine zur Drehachse senkrechte Ebene eine gerade Linie, während der innerhalb der neutralen Linie f-g liegende Teil gekrümmt ist.Each part of these intersection lines 2-0, 3-0, 4-0, etc., which lies outside the neutral line fg in FIG. 6 and extends to the tip of the wing, is straight in the projection onto a plane perpendicular to the axis of rotation Line, while the part lying within the neutral line fg is curved.

In Fig. 7, die eine Seitenansicht der geänderten Ausführung zeigt, sind die Schnittlinien 0-2, 0-3, 0-4 usw. gerade Linien innerhalb der neutralen Linie f-g· und rückwärts gekrümmt außerhalb der neutralen Linie f-g. Dieser Wechsel der Schnittlinie von einer geraden Linie zu einer Kurve, und umgekehrt, ergibt sich aus der Tatsache, daß der außerhalb der neutralen Linie f-g liegende Teil desIn Fig. 7, which shows a side view of the modified embodiment, the cutting lines 0-2, 0-3, 0-4, etc. are straight lines inside the neutral line fg and curved backwards outside the neutral line fg. This change of the line of intersection of a straight line to a curve, and vice versa, results from the fact that the part lying outside the neutral line of fg

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Propellerflügels nach dem in den obenerwähnten älteren Patent bekannt gewordenen Prinzip konstruiert ist, während der zwischen der neutralen Linie und der Propellernabe liegende Teil des in dem Propeller gemäß Fig. i, 2 und 3 veranschaulichte Prinzip verwertet. Propeller blade according to the principle known in the above-mentioned older patent is constructed while the one lying between the neutral line and the propeller hub Part of the principle illustrated in the propeller according to FIGS. 1, 2 and 3 is utilized.

Wie aus Fig. 7 und 13 hervorgeht, erzeugt der Teil des PropellerfLügels, der zwischen der neutralen Linie f-g und der Nabe liegt, eine Reaktion t gegen die Flüssigkeit, auf die er wirkt. Diese Reaktion ist genau dieselbe, wie sie bei dem Propeller gemäß Fig. 1, 2 und 3 gefunden wurde, weil es sich um dieselbe Kurve handelt. Derjenige Teil des Propellerflügels, der zwischen der neutralen Linie f-g und der Spitze des Propellers liegt, übt eine Rückwirkung auf die Flüssigkeit aus in einer Ebene, die senkrecht zu derjenigen Ebene steht, in der die Kräfte t wirken, und diese Kräfte sind durch die Vektoren u dargestellt. As can be seen from Figs. 7 and 13, the part of the propeller blade which lies between the neutral line fg and the hub produces a reaction t against the liquid on which it acts. This response is exactly the same as that found in the propeller of FIGS. 1, 2 and 3 because it is the same curve. That part of the propeller blade which lies between the neutral line fg and the tip of the propeller exerts a reaction on the liquid in a plane which is perpendicular to the plane in which the forces t act, and these forces are due to the vectors u shown.

Fig. 12 zeigt in Seitenprojektion das Ende jedes der jeder Stufe gemäß Fig. 13 entsprechenden gekrümmten Abschnitte 1-0-2, 2-0-3, 3-0-4 usw. (Fig. 6), die durch, die obenerwähnten imaginären Rotationsflächen, die die Propellerfläche schneiden, gebildet sind. Die Kraftkomponente n-o in Fig. 12, die parallel zur Drehachse 0-0 liegt, ist dieselbe wie in Fig. 13 und hat solche Größe, daß sie eine einwärts gerichtete Komponente o-p erzeugt, die gerade die auswärts gerichtete radiale Kraft ausgleicht, die von der Größe der (zu unterdrückenden) Wellenbewegung der Flüssigkeit in unmittelbarer Nähe der Propellerfläche herrührt, wenn der Propeller umläuft. Sobald diese Gleichheit zwischen diesen beiden letzterwähnten, in jedem Abstand von der neutralen Linie f-g bis zur Flügelspitze gegeneinander wirkenden Kräften erreicht ist, gibt es keine radiale Bewegung der Flüssigkeit mehr in unmittelbarer Nähe der Propellerfläche, und demgemäß gleitet keine Flüssigkeit über die Spitze des Flügels.Fig. 12 shows in side projection the end of each of the curved sections 1-0-2, 2-0-3, 3-0-4, etc. (Fig. 6) corresponding to each step of Fig. 13, passing through the aforementioned imaginary Rotational surfaces that intersect the propeller surface are formed. The force component no in Fig. 12, which lies parallel to the axis of rotation 0-0 , is the same as in Fig. 13 and is of such magnitude that it produces an inwardly directed component op which just compensates for the outwardly directed radial force exerted by the Size of the (to be suppressed) wave movement of the liquid in the immediate vicinity of the propeller surface arises when the propeller rotates. As soon as this equality between these two last-mentioned forces acting against each other at every distance from the neutral line fg to the wing tip is achieved, there is no more radial movement of the liquid in the immediate vicinity of the propeller surface, and accordingly no liquid glides over the tip of the wing.

Um dies zu erreichen, muß die Resultierende n-p (Fig. 12) senkrecht zu der Tangente an die KurveA-T im Punkte sein. Behandelt man in ähnlicher Weise, wie oben beschrieben, mehrere Punkte zwischen A und T (T stellt die neutrale Linie f-g dar), so erhält man mehrere Tangenten an die letztgenannte Linie unter zunehmenden Winkeln gegen den Radius.To achieve this, the resultant np (Fig. 12) must be perpendicular to the tangent to the curve A-T in the point. If you treat several points between A and T in a similar way as described above (T represents the neutral line fg ), you get several tangents to the last-mentioned line at increasing angles against the radius.

Zeichnet man eine Kurve, die diese Tangente berührt, so erhält man die Kurve A- T, und jedes Flüssigkeitsteilchen in nächster Nähe der Propellerfläche zwischen T und A wird somit beim Umlauf des Propellers in einem konstanten Abstand von dessen Mitte gehalten.If you draw a curve that touches this tangent, you get the curve A-T, and every liquid particle in the immediate vicinity of the propeller surface between T and A is thus kept at a constant distance from its center as the propeller rotates.

Hat man die Krümmung des außerhalb der neutralen Linie liegenden Teiles des Flügels erhalten, die erforderlich ist, um der obenerwähnten auswärts gerichteten radialen Kraft entgegenzuwirken, so besteht in nächster Nähe der Propellerfläche keine radiale Bewegung, und infolgedessen ist das Flüssigkeitsvolumen, auf das der Propeller wirkt, ein Maximum.You have the curvature of the part of the wing that is outside the neutral line obtained, which is necessary to the aforementioned outward radial To counteract force, there is no radial in the immediate vicinity of the propeller surface Movement, and as a result the volume of liquid on which the propeller acts is a maximum.

Macht man die Stärke s der imaginären gekrümmten Abschnitte 1-0-2, 2-0-3, 3"°"4 usw. (Fig. 6 und 13) unendlich klein und die Anzahl Abschnitte unendlich groß, so fällt die stufenförmige Linie in Fig. 13 mit der Kurve q-r in Fig. 6, 7 und 13 zusammen. Hieraus ergibt sich, daß die Fläche des Propellerflügels glatt wird und die Kräfte sich regelmäßig und gleichmäßig längs der Kurven q-r (Fig. 6 und 7) von der Wurzel bis zur Spitze des Flügels verteilen.If one makes the strength s of the imaginary curved sections 1-0-2, 2-0-3, 3 "°" 4 etc. (Fig. 6 and 13) infinitely small and the number of sections infinitely large, the step-shaped line falls into 13 together with the curve qr in FIGS. 6, 7 and 13. It follows that the surface of the propeller blade becomes smooth and the forces are distributed regularly and evenly along the curves qr (FIGS. 6 and 7) from the root to the tip of the blade.

Der Grund, weshalb der Flügel in einer zur Drehachse des Propellers senkrechten Ebene von der neutralen Linie f-g bis zur Flügelspitze (Fig. 1, 2 und 3) gekrümmt ist und weshalb derselbe Teil des Flügels von der neutralen -Linie f-g bis zur Spitze des Flügels rückwärts gekrümmt ist, wie in Fig. 6, 7 und 8 gezeigt, liegt darin, daß in manchen Fällen die am Heck des Schiffes für den Propeller vorgesehene Vertiefung eine solche Form besitzt, daß nicht ein Propeller verwendet werden kann, dessen Flügel gemäß Fig. 7 rückwärts gekrümmt sind.The reason why the wing is curved in a plane perpendicular to the axis of rotation of the propeller from the neutral line fg to the wing tip (Fig. 1, 2 and 3) and why the same part of the wing is curved from the neutral line fg to the tip of the wing is curved backwards, as shown in Figs. 6, 7 and 8, is that in some cases the recess provided at the stern of the ship for the propeller has such a shape that a propeller cannot be used whose blades are as shown in Fig. 7 are curved backwards.

In dem letzterwähnten Falle sind die gemaß Fig. 6, 7 und 8 von der neutralen Linie f-g bis zur Flügelspitze rückwärts gekrümmten Flügel vorzuziehen, weil sich hierbei mehr Raum zwischen der Propellerspitze und der SchifEswand ergibt.In the last-mentioned case, the blades curved backwards according to FIGS. 6, 7 and 8 from the neutral line fg to the wing tip are to be preferred because there is more space between the propeller tip and the ship wall.

Es ist hieraus ersichtlich, daß der beschriebene Propeller die beiden hauptsächlichen Arten von bei den gewöhnlichen Propellern auftretenden Verlusten beseitigt.It can be seen from this that the propeller described is the two main ones Eliminates types of losses associated with ordinary propellers.

In erster Linie wird bei den gewöhnlichen Propellern eine außerhalb der neutralen Linie befindliche Flüssigkeitsmenge vom Propellerflügel an seiner Spitze abgestoßen und eine andere Flüssigkeitsmenge innerhalb der neutralen Linie gegen die Mitte des Propellers no geschoben und mit diesem in Umlauf versetzt. Diese Verminderung der Flüssigkeitsmenge, auf die der Propeller wirkt, verkleinert die Reaktion gegen den Propeller und führt zu einem Kraftverlust,First and foremost, the ordinary propellers become one outside of the neutral line repelled amount of liquid located by the propeller blade at its tip and a other amount of liquid within the neutral line towards the center of the propeller no pushed and put into circulation with this. This reduction in the amount of fluid, on which the propeller acts, reduces the reaction against the propeller and leads to a loss of power,

In zweiter Linie verursacht die obenerwähnte Wellenbewegung einen Verlust an mechanischer Arbeit, da keine Bewegung eines Körpers stattfinden kann, ohne daß Arbeit verbraucht wird. Da mechanische Arbeit ein Produkt von Kraft und Weg ist, wird die durch die Wellenbewegung (radialeSecondly, the above-mentioned wave motion causes a loss mechanical work, since no movement of a body can take place without consuming work. Because mechanical Work is a product of force and path, that is caused by the wave motion (radial

Bewegung der Flüssigkeit zum Propellerflügel) verbrauchte mechanische Arbeit auf ο herabgesetzt, wenn die radiale Bewegung der Flüssigkeit bei dem Vorbeigehen am Flügel beseitigt wird; d. h. alle Flüssigkeitsteile müssen in konstanter Entfernung von der Drehachse bleiben, wenn sie über die Fläche des Propellerfiügels gehen. Durch Ausbildung eines Propellers nach MaßgabeMovement of the liquid to the propeller blade) consumed mechanical work ο reduced when the radial movement of the liquid in passing Wing is eliminated; d. H. all parts of the liquid must be at a constant distance from stay on the axis of rotation when they go over the surface of the propeller blade. By Training of a propeller according to specifications

ίο der Erfindung kann alle erwähnte zu beanstandende Arbeit vermieden und dadurch der Wirkungsgrad des Propellers stark vergrößert werden.ίο the invention can all mentioned objectionable Work avoided and thereby the efficiency of the propeller can be greatly increased.

Wie ausgeführt wurde, sind die Linien o-i, O-2, 0-3 usw. in Fig. 1, 2, 3, 6, 7 und 8 als Schnittlinien von Ebenen oder Rotationsflächen, deren Rotationsebenen senkrecht zu der Drehachse des Propellers verlaufen, mit der Druckfläche des Propellerflügels zu be-As stated, lines o-i, O-2, 0-3, etc. in Figures 1, 2, 3, 6, 7 and 8 are as Intersection lines of planes or surfaces of revolution whose planes of revolution are perpendicular to run along the axis of rotation of the propeller, with the pressure surface of the propeller blade

ao trachten. Die Formen dieser Schnittlinien sind durch Versuche und Berechnungen gefunden worden und sind in Fig. 4, 5, 9 und 10 dargestellt. Die Maße dieser Schnittlinien können mit Hilfe der untenstehenden Tabelle für verschiedene Durchmesserverhältnisse (Durchmesser geteilt durch Steigung der fraglichen Propeller) gefunden und bestimmt werden, da die Form der Schnittlinienkurven mit diesem Verhältnis sich ändert.ao strive. The shapes of these cutting lines have been found through experiments and calculations and are shown in FIGS. 4, 5, 9 and 10. The dimensions of these cutting lines can be used for different diameter ratios using the table below (Diameter divided by pitch of the propeller in question) found and determined because the shape of the intersection curves changes with this ratio.

Für Durchmesserverhältnisse, die zwischen die in der Tabelle angegebenen fallen,, können die Zahlen durch Interpolation gefunden werden. Die Maße α, b, c und e beziehen sich auf die Kurve A-T-S-O gemäß Fig. 4 und die Maße α, c, d und e auf die Kurve A-T-S-O gemäß Fig. 9 und die Kurve A-T-B gemäß Fig. 10.For diameter ratios that fall between those given in the table, the numbers can be found by interpolation. The dimensions α, b, c and e relate to the curve ATSO according to FIG. 4 and the dimensions α, c, d and e to the curve ATSO according to FIG. 9 and the curve ATB according to FIG. 10.

Durch
messer
verhältnisBy
knife
relationship VV JI'JI ' Λ"Λ " yy ίί 0,50.5 0,8070.807 0,2310.231 0,2820.282 0,1460.146 0,2000.200 0,70.7 0,7530.753 0,3250.325 0,2200.220 0,1510.151 0,1500.150 0,90.9 0,5900.590 0,5890.589 0,1330.133 0,2200.220 0,1780.178 1,11.1 0,4400.440 0,8420.842 0,0740.074 0,2860.286 o,i5oo, i5o 1,31.3 0,3690.369 0,7850.785 0,0640.064 0,3160.316 0,1210.121

_ Z)_ Z)

L· —— X * — , L · —— X * - ,

,Ό D, Ό D

d = y· — ; e=.z — . ⁷ 2 2 d = y · -; e = .z -. ⁷ 2 2

D = Durchmesser des Propellers. D = diameter of the propeller.

Claims

Patent claims:

ι. Screw propeller, characterized in that the one to the propeller axis perpendicular plane lying curve of the propeller pressure surface is designed so that one to the curve in each of its points vertical force component acting in the plane of the curve, which is related to the direction and size of the reaction of the helical surface of the propeller blade to the medium it affects at this point represents, a radial force component is generated, which in the relevant point in the sense of a movement of the liquid parts The force component acting radially along the propeller surface is the same in terms of magnitude, but in terms of direction after is opposite.

2. screw propeller according to claim i, characterized in that the curvature of the wing surface in a constant angular direction from a neutral line to the axis of rotation and in the opposite angular direction from this neutral line advances to the wing tip of the propeller.

3. Screw propeller according to claim 2, characterized in that the curve is designed so that all points of the curve from the axis of rotation outside the neutral line, an inward force component and all points on the curve that are within the neutral line, produce outwardly directed force components, these force components each of the same Size, but in the opposite direction as the radially directed forces that act on the parts of the medium, in which the wing acts at the relevant points.

4. Screw propeller according to claim 2, characterized in that the part of the Wing within the neutral line in a plane perpendicular to the axis of rotation and the part of the wing outside the neutral line is curved in a plane passing through the axis of rotation, these curvatures being such that every effort of the medium lying on the propeller to move radially towards it is compensated.

5. Screw propeller with any number of blades according to claim 1 to 3, characterized in that the wing surfaces by curved imaginary lines of intersection in successive axial and angular positions lying perpendicular to the axis of rotation of the propeller Planes are formed with the surfaces of the propeller blades at each axial position of these planes, and that the called intersection lines contact points with the radius of the propeller, their distance from the pivot point of the propeller with the slope and the number

Propeller blade changes at an angle that is at one to the axis of rotation of the propeller perpendicular plane between the tangent to said lines of intersection at each point of the latter, and one which Axis of rotation of the propeller at a right angle and intersecting through the said Point of the intersection lines have straight line going, with the said angle ίο between the said tangent and the said straight line from point to point on each side of the geometric Place of said tangent point in the general direction from this point, in which it is o, to the wing tip or towards the root of the wing increases and at every point of the wing surface such a size has that the reaction resulting from the torque of the propeller shaft at any point outside the geometric Place of the said tangent point lying wing an inward component and in each Point of the wing part lying within the geometric location of said contact point is an outwardly directed one Component generated, said components of the same size but opposite direction such as those existing at the same points outwards or inwards Forces are created by the working of the propeller in the liquid resulting fluid movement anywhere between the wing root and the wing tip are generated.

6. Screw propeller with any number of blades according to claim 1 to 3, characterized in that the blade surfaces by curved imaginary lines of intersection of surfaces of revolution in successive axial and angular positions, the plane of rotation of which is perpendicular to the axis of rotation of the propeller, with the surface of the propeller blades at each axial Position of this surface are formed, and that these intersection lines touch points with the radius of the propeller, the distance from the axis of rotation of the propeller with the pitch and the number of propeller blades ^ changes, these surfaces of rotation within the geometric location of the point of contact perpendicular to the axis of rotation of the propeller lying planes and are bent backwards outside the said geometric location, a plane located in a plane perpendicular to the axis of rotation of the propeller and within the geometric location of the point of contact between the tangent to the named intersection lines and the like nd any point of the latter within said locus and have a straight line intersecting the axis of rotation of the propeller at right angles and passing through said point of said intersection lines within said locus, said one within said locus between Said tangent and the said straight line lying angle in the general direction from the said geometric location, where it is ο, to the point of rotation of the propeller gradually increases from point to point and at each point within the said wing part is so large that that of the The reaction emanating from the propeller shaft produces an outward component which is as large, but of the opposite direction, as the inward force present at the same point and which is produced by the movement of the liquid resulting from the working of the propeller in the liquid, and another Angle lying in a plane passing through the axis of rotation of the propeller and outside the geometrical location of said point of contact between the tangent to said intersection lines at any point of the latter outside of said geometrical location and the propeller radius, the latter outside of said geometrical Place between said tangent and said radius lying angle from point to point in the direction of the said geometrical location, where it is o, gradually increases towards the wing tip and at each point within said wing part has such a size that the from propeller thrust derived reaction an inwardly directed component generated the same but of corresponds u ₀ opposite direction as the outwardly directed at the same point force, which is generated by the wave motion, which results from the following from the propeller thrust to the liquid working .

1 sheet of drawings