DE6582C - Neuerungen an Schiffsschrauben - Google Patents

Description

1878.

Klasse 65.

JULIUS v. BINZER und EDUARD BENTZEN in SALZBURG. Neuerungen an Schiffsschrauben.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 9. November 1878 ab.

I. Stereometrische Figur.
Der Figur des Apparates ist eine Spirale zu Grunde gelegt, deren Polargleichung ist:
r = η . ν (Archimedische Spirale)
oder

r = η . ν

v),

worin r den Leitstrahl, ν den Winkel desselben mit der angenommenen Axe, m und η Constante bedeuten und zwar soll m <C_ η sein. Statt dieser Spiralen kann man auch einen Kreisbogen zu Grunde legen.

Eine solche Spirale (es sei die nach der Polargleichung r = η . ν, und es sei ζ. Β. η = ι und ν für den letzten gröfsten Radiusvector — i8o°) denke man sich gleichmäfsig aufsteigend, und zwar senkrecht zu ihrer Ebene und dabei gleichmäfsig in ihrer Ebene um ihren Pol P in der Richtung nach ihrer concaven Seite sich drehen. Alsdann beschreibt jeder Punkt dieser Spirale eine Schraubenlinie und die Spirale selbst beschreibt eine Art Schraubenfläche. Dies'e Fläche stellt eine Flügelwand des Apparates dar ohne seine Verjüngung (s. unten). Wenn die Spirallinie während jener Schraubenbewegung gleichmäfsig von ihrem äufseren Endpunkt α her sich verkürzt, bis schliefslich a P gleich Null wird, so beschreibt ihr Endpunkt eine Gerade, welche die Seite eines Kegels bildet, der je nach der verhältnifsmäfsigen Verkürzung der Spirale spitzer oder stumpfer sein wird.

Geschieht die Verkürzung der Spirallinie statt gleichmäfsig nach einem bestimmten, stetig zunehmenden Verhältnifs, so wird ihr Endpunkt eine Raumcurve beschreiben, welche in dem Mantel einer Halbkugel oder eines Theiles einer solchen liegt. In diesem Falle kann nach Ansicht der Erfinder die Verkürzung der Spirale so gewählt werden, dafs ein in der Kugelfläche liegender Kreisbogen durch den Endpunkt der Spirale beschrieben wird.

Die Flächen, welche die sich gleichförmig oder ungleichförmig verkürzende Spirallinie beschreibt, stellen eine Flügelwand des Apparates dar in seiner kegel- oder kugelförmigen Verjüngung.

Zur Gewinnung der Figur des Apparates mit zwei oder mehreren Flügeln bedarf es natürlich der gleichzeitigen obigen Bewegung bezw.

nebst Verkürzung zweier oder mehrerer zu Grunde gelegter Spirallinien von derselben Gleichung und gleichmäfsigen Winkelabständen von einander.

Die praktische Herstellung des Apparates bedingt selbstredend an die Stelle der geometrischen Axe eine wirkliche Axe von der Form eines Cylinders (Variationen weiter unten) und an die Stelle der Schraubenflächen Wandungen von bestimmter Dicke zu setzen.

Die Form des Apparates kann insofern noch verschieden gewählt werden:

1. als er 1, 2 oder mehr Flügel heben kann;

2. als man seine Axenlänge sowie die Gröfse seines Durchmessers beliebig wählen kann;

3. als die Steigung der Curvenwandungen gröfser oder kleiner sein kann;

4. als der Winkel υ für den äufsersten Leitstrahl beliebig gewählt werden kann.

II. Herstellung und Anwendung als
Schiffs-Propeller.

Ein massiver Cylinder geht an dem einen seiner Enden über in einen ebenfalls massiven an der Spitze ein wenig abgestumpften Kegel oder in eine Halbkugel oder einen Theil einer solchen. Der Cylinder nebst seiner konischen oder sphäroidischen Verjüngung hat eine der Länge nach in der Mitte durchgehende kreisrunde Bohrung oder eine quadratförmige Oeffnung für die Axe, welche bestimmt ist, den Apparat in Rotation zu setzen. Die Axe ist an einer Stelle versehen mit einer Verstärkung von konischer oder kugeliger Gestalt, welche an das abgestumpfte Ende der Verjüngung des Cylinders genau sich anpafst. Der Cylinder nebst seiner Verjüngung ist durch rechtwinklig zu seiner Axe geführte ebene Schnitte in eine Anzahl von Scheiben von gleicher Dicke zertheilt. Auf diesen Scheiben sind um ihren Mittelpunkt gleich grofse Kreise gezogen, deren Radius in einem passenden Verhältnifs stehen mufs zu dem Radius der Scheiben und dem Radius (bezw. der halben Diagonale) der Centralöffhung derselben. Diese Kreise mögen mit K bezeichnet werden.

Um nun den Apparat z. B. zweiflügelig herzustellen, wählt man zunächst die zu Grunde zu legende Spirale, also beispielsweise r = η .ν;

ferner wählt man den Winkel, den die äufserste Lage des Leitstra'nls mit seiner Anfangslage bilden soll, also beispielsweise i8o°. Demgemäfs theilt man den gegebenen ganzen Radius der Scheiben in eben so viele Theile, also beispielsweise in 180 Theile, und verzeichnet danach die Spirale. Diese Spirale trägt man viermal auf die Ebenen jeder Scheibe auf, jedoch immer nur bis zur Peripherie K, so dafs die innersten Theile der Spiralen wegfallen, und zwar die erste von einem beliebigen Punkt α in der Peripherie der Scheiben aus, die zweite von einem Punkt b aus, welchen man in eben dieser Peripherie, der beabsichtigten Dicke der Wandung entsprechend, beliebig, z. B. um 40 ° von α entfernt wählt, die dritte diametral α gegenüber von c aus, die vierte diametral b gegenüber von d aus. Diese Spiralen treffen dann K in den Punkten αβγό. Diesen vier Spiralen folgend führt man, stets senkrecht zu der Ebene der Scheiben, Schnitte durch die letzteren, natürlich nur bis K, und aufserdem eben solche Schnitte den zwischen α δ und bezw. zwischen γ β liegenden Kreisbögen von K folgend.

Bei den nicht aus dem Cylinder selbst, sondern aus seiner Verjüngung geschnittenen Scheiben trägt man die vier Spiralen, von der Peripherie K her beginnend und mit den obigen Winkelentfernungen der Punkte αβγό, so weit auf, als es eben ihre Fläche gestattet, und zwar so, dafs auch hier immer diejenigen Punkte der aufgetragenen Spiralen, welche dem nämlichen Fahrstrahl entsprechen, in einer zur Ebene der Scheiben Senkrechten liegen. Stets in dieser Senkrechten und den vier Spiralen folgend führt man denn auch hier die obigen Schnitte bis K und bezw. die Kreisbogenschnitte zwischen den Punkten α δ und γ β. Die so erhaltenen Scheibenquerschnitte, die man mit den Buchstaben aaodcyßb bezeichnen kann, lege man um die vorerwähnte innere Axe so auf einander, dafs jeder innerhalb der Winkelgrade, die man für die Entfernung von b bis α gewählt hat (also nach dem obigen Beispiel innerhalb 40 °), gegen den vorhergehenden dieser Scheibenausschnitte verdreht ist; zuletzt auch die verjüngten, um einen beliebigen Winkel gegen einander verdreht, und zwar stets' nach den concaven Seiten der Ausschnitte hin und stets um den gleichen Winkel verdreht. Dann wird, während die Kreise K sich stets decken, eine Figur entstehen, ähnlich einer doppelten Wendeltreppe, deren Stufen spiralförmig verlaufen und innerhalb der Verjüngung sich stetig verkürzen. Alles, was dann an der inneren concaven und an der äufseren convexen Wandung, welche die Querschnitte bilden, in der Form spiralförmiger Kanten hervorragt, wird so weit weggenommen, bis die Flügel beiderseits eine stetig verlaufende krumme Fläche und ihre äufseren Enden eine thunlichst messerscharfe Schneide in Form einer Schraubenlinie zeigen.

Selbstredend aber kann und wird man die vier Spiralschnitte, um die später wegzunehmenden Stufen etc. zu verringern, in praxi statt senkrecht zur Ebene der Scheiben, von vorn herein führen in einer der beabsichtigten Steigung entsprechenden, anfangs (von aufsen her) stark zur Ebene geneigten und allmälig mehr und mehr der Senkrechten sich annähernden Richtung, so viel dies thunlich.

Die einzelnen Scheibenausschnitte werden mit einander und mit der inneren Axe fest verbunden.

Bei dieser Art der Herstellung aus Scheiben ist vorausgesetzt, dafs der Apparat, statt aus Metallgufs 1 aus Metallblechen und -Reifen, oder auch aus genügend widerstandsfähigem Holz angefertigt werde. Sonst aber wird man ihn natürlich herstellen, ähnlich wie die seitherigen Schiffsschrauben, sei es in einem oder mehreren Stücken.

Dieser Apparat soll nun bei seiner Umdrehung im Wasser in der Richtung seiner concaven Wände die Wirkung haben, dafs die ganze Wassermasse, welche sich jedesmal innerhalb seiner concaven Curvenwandungen befindet, gezwungen wird, sich einerseits nach der Axe hin, andererseits nach dem hinteren offenen Ende des Apparates hin zu bewegen, da sie weder in der Drehungsrichtung noch nach vorn entweichen kann. Hierin soll ein Vorzug gegenüber den seitherigen Schrauben-Propellern liegen, die einen grofsen Theil des Wassers radial-seitlich entweichen lassen. Dann soll der beschriebene Apparat ruhiger arbeiten und für gleichen Effect weniger Umdrehungen in der Minute erfordern, als die bisher üblichen Schrauben. Er kann bei allen schon vorhandenen Fahrzeugen mit Schiffsschraube ohne weiteres angebracht werden an Stelle der letzteren, da eine grofsere Axenlänge nicht nothwendig ist.

Bei etwaiger Beschädigung durch Stofs etc. wird dieser Apparat bei seiner Herstellung aus Scheiben nicht leicht im Ganzen werthlos.

Man kann den Apparat auch so construiren, dafs er lediglich innerhalb der oben erwähnten Verjüngung des Cylinders oder lediglich innerhalb jenes Cylinders liegt.

Man kann endlich auch die vier Spiralschnitte durch die Peripherie K hindurch bis zur Schraubenwelle oder auch bis zur geometrischen Axe führen, indem man dann innerhalb des Apparates selbst von einer eigentlichen Axe absieht. Und auch ohne die Spiralschnitte über K hinaus zu führen, kann man von einer massiven Axe innerhalb des Apparates absehen und ihm daselbst also nur einen hohlen Axenraum geben.

III. Anderweitige Anwendung und
weitere Variationen.

Der Apparat soll, aufser als Schiffs-Propeller, ferner dienen:

i. als Wassermotor an Stelle der jetzt gebräuchlichen Wasserräder, -Turbinen, -Schnecken;

2. als Windmotor an Stelle der jetzt gebräuchlichen Windräder, -Turbinen, -Schnecken. Hier wird man, statt massiven Materials, selbstredend leichtere Stoffe, Flechtwerke oder, gehalten durch den Spiralen entsprechende Arme, Tuche etc. verwenden.

Als weitere Variationen seien genannt, dafs man dem Apparat, je nach dem Zweck, auch an beiden Enden die entsprechende erwähnte Verjüngung, als auch an beiden Enden einen Abschlufs durch eine Scheibe geben, sowie, dafs man dabei seine Axe in ihrer Länge und anderweitig so durchbohren kann, dafs das Wasser bezw. die Luft nur nach einer beliebig gewählten Oeffnung hin entweicht.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Der vorbeschriebene Apparat, dessen Eigenthümlichkeit und Neuheit besteht in der vorbeschriebenen Construction desselben und in der vorerwähnten speciellen Herstellung aus Scheiben, und welcher bestimmt ist, in erster Linie als Ersatz der bisherigen Schiffsschrauben-Propeller, sodann als Ersatz der bisherigen Wind- und Wasserräder und -Turbinen aller Art zu dienen.