DK155826B - Skibsringskrue - Google Patents

Description

DK 155826 B

Opfindelsen angår en skibsringskrue med et antal aflange skrueblade placeret omkring et centralt nav, hvor hvert blad har en førende og en følgende kant, der er rette og indbyrdes parallelle, hvor hvert 5 af bladene i tværsnit er jævnt krummet konkavt-konvekst med de førende kanter skråt afskåret, så de i hovedsagen går parallelt med skruens drejningsplan, og hvorhos hvert blads tværsnit er konstant langs bladets længde, samt med en ringformet skærm fastgjort til 10 bladenes ydre ender, hvilken skærm har strømlinet tværsnit med en konveks hvælvet ydre overflade.

Kendte skibsskruer lider under et tab i effektivitet ved yderkanten af skruebladene, hvor vand slynges udefter fra bladene som følge af centrifu-15 galvirkning. Bladenes rotationsenergi går derfor delvis tabt ved at drive vand i en anden retning end den, der er parallel med skibsskruens centerakse.

Denne ulempe er delvis afhjulpet ved den fra US-patentskrift nr. 2 426 742 kendte sk'ibsringskrue af 20 den i indledningen nævnte type.

Forsøg har vist, at en yderligere forbedring af en skibsringskrues virkningsgrad kan opnås med skibsringskruen ifølge opfindelsen.

Skibsringskruen ifølge opfindelsen er ejendom-25 melig ved, at skærmens indre overflade er keglestub-formet, så den konvergerer mod skruens bageste ende i en vinkel på mellem 0° og 80° i forhold til omdrejningsaksen, og at dens indre overflades i hovedsagen retliniede frembringer strækker sig mellem skærmens 30 følgende kant og et punkt aksialt foran kontaktpunktet med bladets førende kant.

35 2

DK 155826 B

Denne fordelagtige forbedring af virkningsgraden skyldes, at skærmens keglestubformede indre overflade muligvis frembringer et mere ensartet medstrømsfelt.

5 Opfindelsen forklares nærmere i det følgende under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 er et snitbillede af en skibsringskrue ifølge opfindelsen, fig. 2 et billede forfra af den i fig. 1 viste 10 skibsringskrue, fig. 3 et tværsnit gennem bladet, hvoraf også stillingen i forhold til navet fremgår, fig. 4 et snitbillede i en anden udførelsesform for en skibsringskrue ifølge opfindelsen, 15 fig. 5 et billede forfra af skibsringskruen i fig. 4, fig. 6 et snitbillede i en tredje skibsringskrue ifølge opfindelsen, og fig. 7 et billede forfra af skibsringskruen 20 i fig. 6.

Fig. 1 og 2 viser en skibsringskrue egnet til brug i højhastighedsvandfartøjer, fig. 4 og 5 en skrue til generelt brug på udenbords motorer og indenbords -udenbords skibsdrivorganer.

25 En foretrukket skibsringskrue ifølge opfindel sen omfatter et centralt nav 1, hvortil blade 2 er fastgjort. Antallet af blade kan være fra to til tolv, idet de fleste skibsskruer dog har fra tre til seks blade.

30 Ved den yderste ende af bladene er der en skærm 3, der er koncentrisk med navet 1, og som har et hydrodynamisk tværsnit, fortrinsvis i form af et bæreplansprofil, hvor den tykke ende af bæreplansprofilet er ved den brede ende af Skærmen. Indersiden 4 35 af væggen i skærmen er keglestubformet og har et ik-

DK 155826B

3 ke bueformet tværsnit, denne flade ligger fortrinsvis under en vinkel på 6° i forhold til skibsskruens centerakse, men denne vinkel kan være hvorsomhelst mellem 0 og 18°. Det sædvanlige område er mellem 5 og 5 10°.

Skærmens førende kant er fortrinsvis skråt afskåret såvel på indersiden som ydersiden. Den indre skrå afskæring ligger typisk under en vinkel på 15-45° i forhold til skibsskruens centerakse (vinklen P i 10 fig. 1), medens den ydre skrå afskæring typisk ligger under en vinkel på fra 5° til 35° i forhold til centeraksen (vinklen Q). Disse skrå afskæringer er formet af hensyn til den hydrodynamiske strømning for at medvirke til opretholdelsen af laminar strømning. De 15 skrå afskæringer er fortrinsvis lidt konkave.

Stigningen eller korden af bladene 2, der er repræsenteret ved vinklen A i fig. 3, ligger et sted mellem 20° og 80°, ofte mellem 30 og 68°. Antallet af blade og deres stigning kan vælges ifølge den spe-20 cielle anvendelse, som skibsringskruen er beregnet til. En typisk skibsringskrue kan have seks blade med en bladstigning på 50°. Skibsringskruerne kan være enten venstre- eller højreskårne, og kan om ønskes fremstilles i sammenpassede par. Bladene har alle en 25 fælles korderod, dvs. at de har parallelle kanter, og deres tværsnit er konstant langs længden. Den langsgående akse på hvert blad kan være vinkelret på propellerens centerakse, eller kan variere fra en vinkel på 10° foran et plan vinkelret på propelle-30 rens centerakse til 20° bag dette, men det foretrukne område ligger mellem 5° foran og 10° bagved. Ved mange anvendelser vil bladene have en 7° hældning bagud. Bladvinkler uden for dette område er dog også inden for opfindelsens område.

35 En skibsringskrue til et højhastighedsfartøj kan typisk have kun tre blade, idet de langsgående 4

DK 155826 B

akser af disse er hældende 5° bagud fra et plan vinkelret på skibsringskruens centerakse. En sådan skrue er vist i fig. 1 og 2.

Skibsringskruen kan have enhver ønsket diameter 5 fra nogle få centimeter til flere meter. Dimensionen afhænger naturligvis af den særlige anvendelse, som skibsringskruen er beregnet til.

Længden af skærmen varierer med diameteren, idet forholdet mellem diameteren og skærmens længde for de 10 fleste skruer ligger på ca. 2\, men forholdet kan ved specielle anvendelser afvige betydeligt herfra. En typisk skrue på 236 mm i diameter kan f.eks. have en skærmlængde på 100 mm, medens en typisk skrue på 8 m i diameter kan have en skærmlængde på 3 m.

15 Forholdet mellem skærmens længde og bladets bred de, hvilke dimensioner begge tages i retning parallelt med skibsskruens centerakse, kan typisk variere mellem 1:1 og 5:1, men til de fleste anvendelser vil dette forhold,kendt som bladgruppen, ligge på ca. 2,5:1.

20 Tegningen viser bladene placeret generelt fremme i skærmen. Der er ikke noget særligt behov for, at bladene er placeret således, og i mange anvendelser, navnlig når det er ønskeligt med en støjfri drift af skruerne, kan det være fordelagtigt at anbringe bla-25 dene mod bagkanten af skærmen.

Som det fremgår af fig. 3, har hvert blads førende kant typisk en skrå afskæring, idet planet for afskæringen fortrinsvis ligger mellem 0 og 35° i forhold til planet vinkelret på bladets plan, som vist 30 med vinklen B i figuren. Ved bladets følgende kant ligger undersiden typisk under en vinkel C mellem 0 og 35° fra bladets plan.

Midterboringen i navet kan være indrettet på forskellige måder. Boringen kan således f.eks. være 35 cylindrisk, idet navet kan være forsynet med en tap, der stikker på tværs gennem hullet til fastgørelse af navet på en drivaksel.

DK 155826B

5

Fig. 4 og 5 viser en kegleformet boring 5 med en notgang 6, som det anvendes almindeligt til fastgørelse af kendte propellere til deres aksler.

Fig. 7 og 8 viser en notboring 7. I denne 5 særlige udførelsesform er boringen også vist med en fleksibel gummibøsning 9 og en ringformet udstødspassage 10, idet navet er fastgjort til en ydre bøsning 11 ved hjælp af radiale finner 12.

Der behøver imidlertid ikke at være nogen gummi-10 bøsning og/eller udstødspassage, og der kan efter ønske anvendes en almindelig cylindrisk eller konisk boring, som beskrevet ovenfor.

Skruen ifølge opfindelsen kan også have følgende eventuelle fordele sammenlignet med kendte skibs-15 ringskruer.

Den har mindre energitab, og der kræves derfor mindre motorkraft til at give samme fremadrettede drivtryk.

Skærmens tilspidsning giver skibsringskruen bed-20 re bremseegenskaber. For øjeblikket er stoplængden for en stor olietanker ca. 10 miles. Det forventes, at nærværende opfindelse vil formindske denne afstand betydeligt.

Fordi ydersiden af skibsringskruen omfatter en 25 glat skærm i stedet for en række af skruespidser, der slår igennem vandet, vil vandet umiddelbart omkring skruen ikke være så udsat for turbulens. Skruen frembringer et neutralt drejningsmoment, så at det ikke gør noget, om alle skruerne på et stort skib drejer sig i 30 samme retning. Dette betyder også, at der ikke er behov for nogen rorkorrektioner, eftersom det neutrale drejningsmoment fra skibsringskruen betyder, at skibsringsskruen ikke vil søge at svinge bagenden rundt på en måde, som kendte skibsringskruer gør. Det betyder 35 også, at den støj, som frembringes af skruen, formind-

DK 155826B

6 skes væsentligt. Dette kan være en særlig fordel for nogle fiskerbåde, hvor det er nødvendigt ikke at skræmme fiskene væk, og også ved visse militære operationer.

Den formindskede turbulens ved skibsringskruen 5 ifølge opfindelsen betyder, at skumdannelse ved overfladen formindskes, også selv om skruen arbejder med store hastigheder nær overfladen. Kølvandet fra skibsringskruen, når skibet bevæger sig fremefter, er meget mindre.

10 Endvidere påvirkes skruen ikke i så høj grad af en sø fra agter. Hvis et skib bevæger sig gennem en følgende sø, og en bølge løfter skibets agterstavn op af vandet, vil den ikke søge at svinge skibet rundt på den måde, som tilfældet er ved kendte skibsskruer, -15 så længe i det mindste en del af skibsringskruen er neddykket, idet den vil fortsætte med at tage vand op, så at fremdriften opretholdes, og skibet udsættes ikke for bølger, der skyller ind over agterstavnen. Når bunddelen af skibsringskruen passerer gennem vandet, vil 20 bladene kaste vand op inden for skærmens begrænsning og derefter føre det agterud, så at skibet fortsætter med at blive drevet fremefter. Denne virkning betyder også, at skibsringskruen kan monteres tættere ved overfladen af vandet, end det er muligt for kendte 25 skibsskruer, navnlig i store skibe.

Bladene er også meget mindre udsat for svingninger på grund af skærmens stabiliserende natur, så at frislaget af hensyn til bladsvingninger, der sædvanligvis kræves ved et skib, ikke længere er nød-30 vendig. Skibsringskruen ifølge opfindelsen kan monteres meget nærmere ved skroget end kendte skruer.

Det har vist sig ved forsøg med skibsringskruen ifølge opfindelsen, at skruetrykket fremkommer ved et meget lavere omdrejningstal, end det er muligt ved kend-35 te skruer. Dette betyder, at en båd eller et skib er meget lettere at holde stabilt, specielt i hårdt vejr.

Claims (10)

1. Skibsringskrue med et antal aflange skrue blade (2) placeret omkring et centralt navn (1), hvor hvert blad har en førende og en følgende kant, der er rette og indbyrdes parallelle, hvor hvert af bladene i tværsnit er jævnt krummet konkavt-konvekst med 20 de førende kanter skråt afskåret, så de i hovedsagen går parallelt med skruens drejningsplan, og hvorhos hvert blads tværsnit er konstant langs bladets længde, samt med en ringformet skærm (3) fastgjort til bladenes ydre ender, hvilken skærm har strømlinet tværsnit med 25 en konveks hvælvet ydre overflade, kendetegnet ved, at skærmens indre overflade er keglestubformet, så den konvergerer mod skruens bageste ende i en vinkel på mellem 0° og 18° i forhold til omdrejningsaksen, og at deres indre overflades i hovedsagen retlinede frembrin-30 ger strækker sig mellem skærmens følgende kant og et punkt aksialt foran kontaktpunktet med bladets førende kant.

2. Skibsringskrue ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den langsgående akse af hvert blad 35 er placeret langs en radius i skærmen (3). DK 155826B

3. Skibsringskrue ifølge krav 1, kendetegnet ved, at tilspidsningen af indersiden af skærmen (3) i hovedsagen er på 6° i forhold til centeraksen.

4. Skibsringskrue ifølge ethvert af de foregåen de krav, kendetegnet ved, at den langsgående akse for hvert blad (2) ligger under en vinkel på mellem 10° foran og 20° bag ved planet vinkelret på skibsringskruens centerakse.

5. Skibsringskrue ifølge krav 4, kende tegnet ved, at den langsgående akse for hvert blad ligger under en vinkel på mellem 5° foran og 10° bag ved, fortrinsvis en vinkel på ca. 7° bag ved, planet vinkelret på skibsringskruens centerakse.

6. Skibsringskrue ifølge ethvert af de foregåen de krav, kendetegnet ved, at bagkanten af hvert blad har en underside, der møder det plan, der passerer igennem forkanten og bagkanten af bladet under en vinkel på mellem 0 og 35°.

7. Skibsringskrue ifølge ethvert af de fore gående krav, kendetegnet ved, at kanten af indersiden af skærmen er skråt afskåret, idet den skrå afskæring af forkanten af indersiden af skærmen fortrinsvis ligger under en vinkel på fra 15 til 45° i 25 forhold til skibsringskruens centerakse.

8. Skibsringskrue ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at forkanten af ydersiden af skærmen er skråt afskåret, fortrinsvis i en vinkel på fra 5 til 35° i forhold til skibsring- 30 skruens centerakse.

9. Skibsringskrue ifølge ethvert af kravene 7-8, kendetegnet ved, at den skrå afskæring eller de skrå afskæringer af forkanten af skærmen er lidt konkav. DK 155826B

10. Skibsringskrue ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at forholdet mellem skærmens længde og bladbredden målt i en retning parallel med skibsringskruens centerakse er mel-5 lem 1:1 og 5:1, fortrinsvis ca. 2,5:1.