DE946776C

DE946776C - Schiffsantrieb, bestehend aus einer Hauptschraube und einer hinter dieser angeordneten, als Steuerschraube ausgebildeten Zusatzschraube

Info

Publication number: DE946776C
Application number: DEF8807A
Authority: DE
Inventors: Adolf Friederichs
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1952-04-13
Filing date: 1952-04-13
Publication date: 1956-08-02

Description

Schiffsantrieb, bestehend aus einer Hauptschraube und einer. hinter dieser angeordneten, als Steuerschraube ausgebildeten Zusatzschraube Zur Erzielung möglichst hoher Wirkung einer hinter einem Schiffsrumpf arbeitenden Schraube in bezug auf Vortrieb und erschütterungsfreien Lauf ist vor allem erforderlich, daß die . die Schraube passierende Wassermasse in möglichster Gleichförmigkeit in den Schraubenkreis eintritt, damit in diesem die Beanspruchung aller Schraubenblatteile annähernd die gleiche ist. Je völliger ein Schiff ist, desto ungünstiger liegen hierfür die Verhältnisse im Schraubendrehkreis.
Über die durch bloße Formgebung des Hinterschiffes angestrebte Verbesserung hinaus ist durch die bekannte Anordnung einer Zusatzschraube vor dem oberen Teil des Drehkreises der Hauptschraube ein günstiger Zufluß zur Hauptschraube erreicht worden. Diese über dem Wellenaustritt der Hauptschraube im Schraubensteven gelagerte Zusatzschraube hat aber neben ihrem eigentlichen Zweck der Strömungsbeeinflussung keine weitere betriebstechnische Verwendungsmöglichkeit, und die damit erreichte Gesamtleistungssteigerung bot allein keinen genügenden Anreiz für die praktische Einführung derselben.
Auch die Anordnung einer als Steuerschraube ausgebildeten kleineren Zusatzschraube hinter der Hauptschraube in Höhe der Schraubennabe ist bekannt. Der Zweck dieser Anordnung besteht außer in der Verbesserung der Steuerung des Schiffes in der die Gesamtpropulsion günstig beeinflussenden Wirkung auf die hinter der Nabe der Hauptschraube auftretenden Sogmulde.
Weiterhin sind Hilfsschrauben bekanntgeworden, die vor der Hauptschraube in einem einziehbaren Rahmen seitlich am Hinterschiff als Steuer-und Manövrierpropeller angeordnet sind und im Falle eines Versagens der Hauptschraube als Aushilfsschrauben dienen. Für gewöhnlich sollten sich die Rahmen mit der Hilfsschraube jedoch im Innern des Schiffes oberhalb der Wasserlinie befinden. Eine Zusammenarbeit mit der Hauptschraube war nicht beabsichtigt.
Nach der vorliegenden Erfindung wird eine in einem Schacht ein und ausziehbare Zusatzschraube hinter dem oberen Teil des Drehkreises der Hauptschraube, und zwar hinter oder vor dem Ruderschaft, so angeordnet, daß sie im Hauptmitstromgebiet durch die Beschleunigung der Abströmung des die Hauptschraube passierenden Wassers den Ausgleich der dauernd wechselnden Belastung der Schraubenblätter bewirkt, und horizontal schwenkbar als Steuer- und Manövrierschraube ausgebildet.
Die betriebstechnischen Vorteile der Zusatzschraube bestehen in folgendem: I. Durch eine an sich bekannte zwangläufige Verbindung mit der Ruderleitung kann sich die Hilfsschraube auf die jeweilige Ruderlage einstellen und eine bedeutende Verbesserung der Steuerung des Schiffes bewirken. Dies gilt insbesondere für so langsame Fahrt, daß das Schiff auf das Ruder allein nicht mehr zuverlässig oder gar nicht mehr reagiert.
z. Bei Ausschaltung der Verbindung mit der Ruderleitung läßt sich die Hilfsschraube um 36o° schwenken und kann dann in jeder Richtung als Manövrierpropeller arbeiten und das Schiff beim Ab- und Anlegen, Ein- und Auslaufen und Verholen weitgehendst von Schlepper- oder Landhilfe unabhängig machen.
3. Bei Ausfall des Ruders durch. Schaft oder Steuerleitungsschaden kann die Steuerung des Schiffes mit der Hilfsschraube erfolgen.
4. Durch die Einziehbarkeit der Hilfsschraube ist diese gegen Beschädigung durch Eisgang, Treibholz u. dgl. sicherbar.
5. Die eingezogene Schraube und die Wellenleitung -lassen sich bei entsprechend hochgezogenem Schacht auch während der Fahrt reparieren oder auswechseln.
6. In der Entlastung der Hauptschraube durch die Zusatzschraube liegt außer der Vortriebssteigerung und Vibrationsminderung ein weiterer betriebstechnischer Vorteil. Wenn die Hauptschraube im Seegang zur Überlastung neigt, kann man die Zusatzschraube mit Höchstlast laufen lasen und dadurch die Hauptmaschine so entlasten, daß das Konstruktionsdrehmoment nicht überschritten wird.
Für eine strömungstechnisch günstige Lage der Zusatzschraube wird es in den meisten Fällen erforderlich sein, das Ruderblatt in seinem oberen Teil ungewöhnlich schmäl zu halten oder mit einem Ausschnitt zu versehen, in welchem die Zusatzschraube arbeitet und sich schwenken läßt. Die Wirkung des Ruders wird durch diese Formänderung nicht beeinflußt, da der Druckmittelpunkt durch die der Höhe nach verschiedene Anströmgeschwindigkeit unter Einfluß des Schiffskörpers sowieso im unteren Teil des Ruders liegt und da sich das Ruder in der neuen Form - dem Verlauf der Steuerdruckkurve anpaßt.
Der Antrieb der Zusatzschraube geschieht zweckmäßig durch einen Elektromotor, da dieselbe zur Erzielung der erforderlichen Wasserbeschleunigung im Schraubenstrahl der Hauptschraube mit deren mehrfacher Umdrehungszahl laufen muß. Für das Schwenken der Schraube ist, auch aus Bedienungsgründen, ebenfalls dem elektrischen Antrieb der Vorzug zu geben.
Um den Durchmesser des Schraubenschachtes möglichst klein zuhalten, wird es zweckmäßig sein, eine zweiflügelige 'Schraube zu verwenden. Wird nur auf die Einziehbarkeit, aber nicht auf die Reparier- und Auswechselbarkeit während der Fahrt Wert gelegt, so kann der Schacht in seinem oberen Teil bedeutend kleiner im Durchmesser gehalten werden als im unteren, für die Aufnahme der Schraube bestimmten Teil.
In der Zeichnung stellt Fig. I die Zusatzschraube a in der Gebrauchslage und Fig. 2 dieselbe in eingezogener Lage dar.
Der in seinen Querschnitten stromlinienförmig gehaltene Wellenbock b, in welchem der vertikale Teil der Schraubenwelle c gelagert ist; hat innerhalb des Hecks runde Querschnitte, damit er sich in dem zylindrisch gehaltenen Schacht d drehen und auf und nieder bewegen läßt. Der Schacht d ist bis über die Tiefladelinie e hochgeführt, um die Wasserabdichtung zu vereinfachen, und zwar in gleichbleibendem Durchmesser, wenn auf die Reparaturmöglichkeit der Schraube während der Fahrt Wert gelegt wird.
Der Antrieb der Schraube a geschieht durch einen Elektromotor f, welcher oberhalb des Schachtes d direkt mit der Welle c gekuppelt oder so verbunden ist, daß er beim Einziehen der Schraube seine Lage nicht verändert. Die Drehung des Wellenbocks b im Schacht geschieht durch einen Elektromotor g z. B. mittels eines auskuppelbaren Schneckengetriebes, damit ebenfalls eine Lagenveränderung des Motors bei eingezogener Schraube vermieden werden kann. Das Hochziehen der Schraube mit dem Wellenbock kann durch ein axial zum Schacht angeordnetes festes oder wegnehmbares Hebezeug erfolgen. Der Wellenbock ist so weit nach unten verlängert, daß er unterhalb der Schraube a eine Platte h tragen kann, welche den Schacht bei eingezogener Schraube abschließt.
Der Ausschnitt i im Ruder und der obere Teil k desselben sind; wie Fig. z zeigt, dem Drehkreis der Schraube a in geschwenkter Lage angepaßt.
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung der normalen Nachstromverteilung bei einem V-spantigen Hinterschiff, wobei die Zahlen die Größe des Nachstroms angeben. Fig. 4 stellt ein Polardiagramm für die Kraftaufnahme eines Schraubenflügels während eines Umlaufs durch den Schraubenkreis dar.
Fig. 5 zeigt die Lage der Zusatzschraube im Gebiet des größten Nachstroms und der stärksten Flügelbelastung.
Fig. 6 gibt in ebenfalls schematischer Darstellung ein Bild von dem Ausgleich der von den Flügeln aufzunehmenden Kräfte durch die Wirkung der gemäß der Fig. 5 angeordneten Zusatzschraube.
Fig. 7 zeigt die ausgleichende Veränderung in der Nachstromverteilung und -stärke durch die Wirkung der Zusatzschraube.
In dem Ruderdruck-Diagramm Fig. 8 bedeuten I-I die Anströmgeschwindigkeit bei einem frei fahrenden Ruder, m-m die Anströmgeschwindigkeit unter Einfluß des Schiffskörpers und n-n die Druckverteilung aus m-m folgend.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Schiffsantrieb, bestehend aus einer Hauptschraube und einer hinter dieser angeordneten kleineren Zusatzschraube, die unabhängig vom Ruder um 36o° schwenkbar als Steuerschraube ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzschraube (a) in an sich bekannter Weise ein- und ausfahrbar in einem etwa lotrechten Schacht (d), der bis über die höchste Schwimmlinie (e) des Schiffes hochgeführt ist, derart gehalten ist, daß sie sich in ausgefahrenem Zustand hinter dem oberen Teil des Drehkreises der Hauptschraube befindet, um diese in bekannter Weise durch Beschleunigung des Wassers im Hauptmitstromgebiet des Schiffes zu entlasten.
2. Zusatzschraube nach Anspruch i, gekennzeichnet durch eine zwangläufige Verbindung ihrer Schwenkeinrichtung mit der Ruderleitung.
3. Zusatzschraube nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ruder (k) in seinem oberen Teil schmal gehalten oder mit einem Ausschnitt (i) versehen ist, in welchem die Zusatzschraube frei vom Ruder schwenken kann. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 31 137; britische Patentschriften Nr. 387 82F2 585 545: französische Patentschrift Nr. 832 537; österreichische Patentschrift Nr. rar 464.