-
Düse für frei fahrende Einschraubenschiffe Bei Schiffen mit großer
Beschleunigung des Propellerstrahls, z. B. bei Schleppern, Motorkähnen usw., ist
die Anwendung einer den Propeller völlig umschließenden Düse als Mittel zur Erhöhung
des Schraubenwirkungsgrades bekannt. Es treten aber bei vielen Schiffstypen, insbesondere
Seeschiffen, Verhältnisse auf, die diese Anordnung am Propeller, vor allem aus betriebstechnischen
Gründen, nicht zweckmäßig erscheinen lassen.
-
Da bei frei fahrenden Schiffen die untere Schraubenpartie fast immer
in mehr oder weniger gut fließendem Wasser arbeitet, der Geschwindigkeitsunterschied
gegenüber dem Schraubenwasser- also gering bleibt, ist hier eine völlige Düsenumkleidung
des ganzen Propellers auch deshalb nicht immer angebracht, weil die verbessernden
Wirkungsfaktoren durch erheblich vergrößerten Eigenwiderstand des unteren Düsenmantels
mehr als aufgehoben werden können.
-
Durch den Erfindungsgegenstand soll ein Mittelding zwischen einer
völlig ummantelten und einer nur oben überdeckten Schraube geschaffen werden und
damit eine Konstruktion, die nur einen Teil des Schraubenkreises düsenartig umhüllt,
und zwar denjenigen, der im eigentlichen Mitstromgebiet liegt, wie es in Fig.7 durch
Linien gleichen Mitstroms in Prozenten angedeutet ist. Die Düse gemäß der Erfindung
ist demnach dadurch gekennzeichnet, daß sie den im oberen Mitstromgebiet
liegenden
Teil der Schraube peripherial vollständig abschließt. Mit ihrem übrigen Teil dagegen
bildet sie vor und hinter der Schräube liegende getrennte Mantelteile, die eine
der Ausdehnung und dem Verlauf des Mitstroms in ihrem Bereich entsprechende Form
aufweisen, während die der Schraube benachbarten Innenränder dieser Mantelteile
dem Seitenprofil der Schraube angepaßt sind. Im unteren Teil der Düse schlagen also
die Schraubenflügel durch den Düsenmantel, und zwar durch Öffnungen, die dem Lateralprofil
der Schraubenflügel entsprechen. Außerhalb dieser öffnungen arbeiten die Schraubenblätter
frei in demjenigen Gebiet des Schraubenkreises, in dem das Wasser ungefähr mit Schiffsgeschwindigkeit
strömt.
-
Die durch Versuche festgestellte verbesserte Propulsionswirkung dieser
Mits.tromdüse ist auf die gesonderte Beschleunigung und Erhöhung der Intensität
des Propellerstrahls in dem durch die Ummantelung abgegrenzten Gebiet zurückzuführen.
Diese kann durch eine -Überdeckung ohne untere Abschirmung nur zu einem kleinen
Teil erreicht werden, da die Schraube ohne Abschirmung im Propellerkreis das Wasser
in ihre Drehung mitreißt, anstatt es axial fortzudrücken, und da der hierdurch erzeugte
Drall einen Schubverlust mit sich bringt.
-
Die Mitstromdüse kann in ihrem unteren Teil die verschiedensten Formen
aufweisen, und zwar je nach Ausdehnung und Verteilung des im Schlepptank festzustellenden
Mitstromgebietes. Die Düsenwandung kann hier, von hinten oder vorn gesehen,- gerade
oder gekrümmt verlaufen und kann geschwungen oder mehr oder weniger abgesetzt in
den oberen Düsenmantel verlaufen, wie -dies in den Fig. 2 und 6 zur Darstellung
gebracht ist.
-
Neben den Vorteilen einer auf bestimmte Strömungsverhältnisse zugeschnittenen
Ummantelung der Schraube ergeben sich verschiedene betriebstechnische Verbesserungen,
die sich bei einer ganz ummantelten Schraube bei frei fahrenden Schiffen, insbesondere
bei Seeschiffen, im gleichen Maße nicht durchführen lassen.
-
Diese Vorteile sind: i. Bessere Steuerfähigk eit des Schiffes bei
Vor- und Rückwärtsfahrt durch Verkleinerung der unteren Düsenwandflächen und dadurch
freiere Auswirkung des umgebenden Wassers auf das Steuerruder, insbesondere in demjenigen
Gebiet, in dem das Wasser ungefähr mit Schiffsgeschwindigkeit strömt und in dem
jedes Ruderblatt seine größte Wirkung hat. z. Bei stampfendem Schiff eine geringere
Beaufschlagung des unteren Düsenmantels, indem der Wasserdruck durch die Schubwirkung
der herausschlagenden Schraubenblätter bedeutend herabgemindert wird sowie dadurch,
daß man der unteren Düsenhälfte eine für Stampfbewegungen günstigere Form geben
kann. 3. Verbesserung der Ballastfahrtverhältnisse bei herausschlagender Schraube,
die darauf zurückzuführen ist, daß durch die trennende Wirkung der durch den unteren
Düsenteil gebildeten Abschirmung der Lufteinschlag sich nicht mehr dem außerhalb
der Mitstromdüse fließenden Schraubenwasser mitteilen kann. q.. Erleichterung des
im praktischen Schiffsbetrieb sehr wichtigen Ablegens mittels der Schraube, was
bei vollummantelter Schraube naturgemäß erschwert ist. 5. Leichteres An- und Abmontieren
der Schraube, da diese sich durch die Schraubenblattdurchschlagsöffnung heben läßt.
-
Bei stampfendem Schiff wird die Vertikalbeanspruchung der Düse durch
den gemäß der Erfindung vorgesehenen verhältnismäßig schmalen Mantel mit zum größten
Teil frei liegender Zu- und Ablaufkante so niedrig wie möglich gehalten. Dieser
muß natürlich strömungstechnisch bedingte tragflächen- oder stromlinienförmige Längsschnitte
aufweisen, und die Stellung der Mantelwände muß den durch die Schiffsform und den
Schraubenstrom gegebenen Verhältnissen jeweilig strömungstechnisch angepaßt sein.
-
In Fig. 7 ist schematisch die Mitstromverteilung in der Propellerebene
dargestellt, und zwar A bei einem Kreuzerheck mit in den Schiffsrumpf überlaufendem
Düsenmantel und B bei einem V-spantförmigen Hinterschiff mit hochgezogenem Heck.
Die Linien gleichen Mitstromes in Prozenten verlaufen in Wirklichkeit nicht ganz
so gleichmäßig und in sich welliger. Sie entsprechen aber in der Tendenz ihres Verlaufs
der jeweiligen Hinterschiffsspantform und sind demgemäß bei steilerer Spantform
entsprechend weniger nach außen gerichtet. Dieser Ausdehnung und Verteilung des
Mitstrorngebietes mehr oder weniger angepaßt sind die in den Fig. 2 und 6 von hinten
gesehen dargestellten verschiedenen Mitstromdüsenformen.
-
Die zu Fig. 2 gehörigen Ansichten von der Seite und von unten in den
Fig. i und 3 zeigen beispielsweise eine Mitstromdüse a mit einem in den Schiffsrumpf
überlaufenden Düsenmantel, dessen oberer, peripherial verlaufender Teil a1 einen
viertel bis einen halben Schraubenkreis umschließen kann. Der untere, mit «Schraubenblattdurchlaßöffnung
b versehene Mantelteil a2 weist eine bis unter die Schraubenmitte heruntergeführte,
gleichmäßig gekrümmte Form auf. Er kann aber auch, wie angedeutet, in Wellenhöhe
einen besonders für Ballastfahrt günstigen horizontalen Verlauf haben.
-
Die zu Fig. 6 gehörigen Ansichten von der
Seite und
von unten in den Fig. 4 und 5 zeigen beispielsweise eine Mitstromdüse a mit einem
oberen peripherialen Teil ui, der, wie angedeutet, auch in den Schiffsrumpf übergehen
kann. Hier weist der untere, mit Schraubenblattdurchlaßöffnung b versehene Mantelteil
a2 eine in gleichem Abstand von der Schraubenmitte verlaufende gekrümmte Form auf.
Er kann aber auch, wie angedeutet, in Wellenhöhe flacher liegend verlaufen., wenn
betriebstechnische Gründe dafür sprechen.
-
Die Befestigung des Düsenunterteils geschieht am Schrauben- und Rudersteven,
die des hinteren Teiles kann aber auch an der Drehsäule eines Balanceruders erfolgen.