DE9413267U1

DE9413267U1 - Düse für Schiffspropeller

Info

Publication number: DE9413267U1
Application number: DE9413267U
Authority: DE
Original assignee: BOETTGER REINHOLD
Current assignee: BOETTGER REINHOLD
Priority date: 1994-08-17
Filing date: 1994-08-17
Publication date: 1995-12-14
Anticipated expiration: 2004-08-18

Description

Beschreibung Düse für Schiffspropeller

Die Erfindung betrifft eine Düse für Schiffspropeller, insbesondere für See- und Binnenschiffe.

Zur Leistungseinsparung bei Schiffen, ist es aligemein bekannt, sogenannte Düsenpropeller einzusetzen, bei denen der Propeller vollständig von einer Düse umgeben ist. Eine derartige Lösung ist z.B. in der DE-A1 32 21 521 beschrieben, wobei die Düse eine Innenfläche mit einer ringförmigen Zone einer Kugelfläche aufweist, deren Mittelpunkt auf der Propellerachse liegt.

Hinsichtlich der geometrischen Ausbildung von Propellerflügeln und Düse gibt es bereite verschiedene Varianten, wobei jedoch der Propeller stets von der Düse umgeben ist. Die bekannten Lösungen haben den Nachteil, daß in Abhängigkeit von der Größe der Schiffe, z.B. über 100.0001 dw, die durch den Düsenpropeller erzielbaren Leistungseinsparungen bei einem Maximum von ca. 10 % liegen.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Düse für Schiffspropeller zu schaffen, die eine weitaus höhere Leistungseinsparung als die bekannten Düsen ermöglicht und sich durch einen einfachen kostengünstigen konstruktiven Aufbau auszeichnet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Düse in axialer Richtung hinter dem Propeller angeordnet ist und achteraus eine Innenkontur mit einer radial umlaufenden wulstartigen Erhebung in einem definierten Abstand zum Propeller aufweist, derart, daß der durch den Propeller erzeugte Schubstrahl einer Druckerhöhung mit nachfolgender Entspannung ausgesetzt ist. Überraschenderweise führt eine so ausgebildete und angeordnete Düse zu einer beträchtlichen Steigerung der Schubkraft und damit bei gleicher Geschwindigkeit zu einer Leistungseinsparung von ca. 15 bis 30 %.

Der Abstand zwischen der Düse und dem Propeller ist abhängig von der Leistung des Schiffsantriebes sowie der Ausgestaltung des Propellers und ist in jedem Einzelfall konkret zu berechnen.
Die innere Kontur der Düse ist in etwa trichterförmig ausgebildet, wobei die

wulstartige Erhebung unmittelbar am Düseneinlauf beginnend angeordnet ist und in eine Entspannungszone übergeht, die in einen rohrförmigen Auslauf mündet. Der Übergang von der Entspannungszone ist dabei in Richtung zu dem rohrförmigen Auslauf in Schubstrahlrichtung konisch verjüngend ausgebildet. Die Außenkontur der Düse kann zylindrisch, in Schubstrahlrichtung konisch verjüngend oder in etwa trichterförmig ausgebildet sein. Bei der letztgenannten Variante weist sie einen schmalen ringförmigen Bereich auf, der in einen sich konisch verjüngenden Bereich übergeht, an den sich ein rohrförmiger Bereich anschließt Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsvariante kann die Düse von einer äußeren stabilen zylindrischen Umhüllung umgeben sein, die mittels stromlinienförmig ausgebildeten radialen Stegen an der Düse befestigt ist, und zwischen dem Außenumfang der Düse und der Umhüllung ein Ringkanal gebildet ist Entsprechend einer anderen Variante ist in Schubstrahlrichtung hinter der wulstartigen Erhebung eine Innenring angeordnet Dieser ist mittels Stegen an der Innenwand der Düse befestigt und weist eine Länge auf, die ca. 1/3 der Länge der Düse ist. Zwischen der Außenwand des Innenringes und der Innenwand der Düse wird ein ringförmiger Durchströmungskanal gebildet Um die gewünschte Leistungssteigerung zu erreichen, muß der Außendurchmesser der Propellerflügel kleiner als der Innendurchmesser der Düse an der höchsten Stelle der wulstartigen Erhebung sein. Bevorzugterweise sollte der Propeller in seinem Durchmesser jedoch nur geringfügig kleiner sein als der kleinste Innendurchmesser der wulstartigen Erhebung.

Die Düse kann in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung noch mit einem ringförmigen Bauteil verbunden sein, das den Propeller vollständig oder teilweise umgibt. Die Düse ist mittels einer Halterung starr am Schiffsheck befestigt oder am Schiffsheck beweglich als Ruder mit Leitapparat angeordnet, Es ist selbstverständlich, daß Propeller und Düse auf einer Achse liegen. Ist der Propeller winklig angeordnet, so Ist auch die Düse in dem gleichen Winkel angeordnet.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Ausschnitt eines Schiffsrumpfes mit Propeller und Düse im

Längsschnitt,
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der Düse gemäß Fig. 1 im Längsschnitt,

Fig. 3 eine Düse gemäß Figur 2 mit einer äußeren stabilen Umhüllung im

Längsschnitt,
Fig. 4 eine Düse mit konischer Außenkontur verbunden mit einem ring förmigen Bauteil, das die Propellerflügel teilweise umgibt im

Längsschnitt und
Flg. 5 eine Düse mit Innenring im Längsschnitt.

In der Figur 1 ist die am Heck eines Schiffsrumpfes 1 befestigte Düse 5 gezeigt. Der Propeller 3 mit seinen Propellerfliigeln 4 ist mitteis einer Welle, die mit einem nicht näher dargestellten Antriebssystem verbunden ist, in einem Stevenrohrlager 2 gelagert. Der Propeller 3 und die Düse 5 sind auf einer Achse hintereinander angeordnet, wobei zwischen dem Propeller 3 und der Düse 5 ein bestimmter definierter Abstand besteht, der in Abhängigkeit von der Antriebsleistung des jeweiligen Schiffes und den notwendigen Randbedingungen mathematisch ermittelt wird. Bei allen Ausführungsvarianten ist der Außendurchmesser der Propellerflügel stets kleiner als der Innendurchmesser der Düse an der höchsten Stelle der wulstartigen Erhebung 7. Bei der in Figur 1 dargestellten Variante ist die Düse S mittels einer stabilen Halterung am Heck des Schiffes starr befestigt. Die Düse 5 weist eine in etwa trichterförmig ausgebildete Innenkontur 8 auf, wobei eine radial umlaufende wulstartige Erhebung 7 angeordnet ist. Die Außenkontur 12 der Düse 5 ist ebenfalls in etwa trichterförmig. Nähere Einzelheiten zum Aufbau der Düse 5 sind in der Figur 2 dargestellt. Unmittelbar am Düseneinlauf 9 beginnt eine wulstartige Erhebung 7, die in eine Entspannungszone 10 übergeht. Danach schließt sich ein Übergang 20 an, der in Schubstrahlrichtung konisch verjüngend ausgebildet ist und in einen rohrförmigen Auslauf 11 mündet. Die Außenkontur 12 der Düse weist am Düseneinlauf 9 einen schmalen ringförmigen Bereich 13 auf, der in einen in Schubstrahlrichtung konisch verjüngenden Bereich 14 übergeht, an den sich der rohrförmige Bereich 15 anschließt. Die Dimensionierung der Düse ist im wesentlichen auch abhängig vom Außendurchmesser der Propellerflügel.

in der Figur 3 ist eine Ausführungsvariante gezeigt, bei der die Düse gemäß den Figuren 1 und 2 mit einer äußeren stabilen, zylindrischen Umhüllung 16 versehen ist, die über stromlinienförmig ausgebildete radiale Stege 17 an der Düse befestigt ist. Der Abstand zwischen dem Außenumfang der Düse 5 und dem innenumfang der Umhüllung ist so bemessen, daß ein Ringkanal 19 gebildet wird, durch den eine weitere Schubkrafterhöhung und Leistungssteigerung der Düse bewirkt wird. Eine weitere Ausführungsvariante der Düse ist in Figur 4 dargestellt. Die Außen-

kontur der Düse 5 ist dabei in Schubstraiiirichtung konisch verjüngend ausgebildet und an der dem Propeller 3 zugewandten Seite ist am Außenumfang der Düse 5 ein Ring 18 befestigt, der den Propeller 3 mit seinen Propellerflügeln 4 teiiweise umgibt Es ist auch möglich, den Teil des Ringes 18, der die Düse 5 überragt, konisch erweiternd auszubilden.

Gemäß einer in Figur 5 dargestellten Variante ist die Düse 5 mit einem Innenring 22 ausgerüstet. Der Innenring 22 beginnt in Schubstrahlrichtung erst hinter der wulstartigen Erhebung 7, in etwa mit dem zweiten Drittel der Länge der Düse. Der innenring ist mittels radialen Stegen 21 an der Innenwand der Düse befestigt, so daß ein ringförmiger Durchströmkanal 23 gebildet wird.

Praktische Modellversuche mit den Varianten gemäß den Figuren 1 bis 5 haben im Vergleich zu einer Variante ohne Düse eine Schubkrafterhöhung um bis zu 30 % ergeben.

Claims

Schutzansprüche

1. Düse für Schiffspropeller, insbesondere für See- und Binnenschiffe, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse {5} in axialer Richtung hinter dem Propeller (3} angeordnet ist und achteraus eine Innenkontur (8) mit einer radial umlaufenden wulstartigen Erhebung (7) in einem definierten Abstand zum Propeller (3) aufweist, derart, daß der durch den Propeller erzeugte Schubstrahl einer Druckerhöhung mit nachfolgender Entspannung ausgesetzt ist

2. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß deren innere Kontur (8) in etwa trichterförmig ist, wobei die wulstartige Erhebung {7} unmittelbar am Düseneinlauf (9} beginnend angeordnet ist und in eine Entspannungszone (10} übergeht, die in einen rohrförmigen Auslauf (11) mündet, wobei der Übergang (20) von der Entspannungszone (10) in Richtung zu dem rohrförmigen Auslauf (11) in Schubstrahlrichtung konisch verjüngend ausgebildet ist.

3. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß deren Außenkontur (12) in etwa trichterförmig ist, wobei ein schmaler ringförmiger Bereich (13) in einen sich konisch verjüngenden Bereich (14) übergeht, an den sich ein rohrförmiger Bereich (15) anschließt.

4. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß deren Außenkontur (12) zylindrisch ausgebildet ist

5. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß deren Außenkontur (12) in Schubstrahlrichtung konisch verjüngend ausgebildet ist.

6. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß diese von einer äußeren stabilen zylindrischen Umhüllung (16) umgeben ist, die mittels stromlinienförmig ausgebildeten radialen Stegen (17) an der Düse (5) befestigt ist, und zwischen dem Außenumfang der Düse (5) und der Umhüllung (16) ein Ringkanal (19) gebildet ist.

7. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in Schubstrahlrichtung hinter der wulstartigen Erhebung {7} ein durch Stege (21) an der Innenwand der Düse befestigter Innenring (22) angeordnet ist, wobei zwischen der Außenwand des innenringes (20) und der Innenwand der Düse ein Durchströmkanal (23) gebildet ist, und die Länge des Innenringes ca. 1/3 der Länge der Düse beträgt.

8. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der Propellerflügel (4) kleiner als der Innendurchmesser der Düse an der höchsten Stelle der wulstartigen Erhebung (7) ist.

9. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß diese mit einem ringförmigen Bauteil (18) verbunden ist, das den Propeller (3) vollständig oder teilweise umgibt.

10. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß diese mittels einer Halterung (6) starr am Schiffsheck (1) befestigt ist.

11. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß diese am Schiffsheck (1) beweglich als Ruder mit Leitapparat angeordnet ist.