NL9401970A - Schroef. - Google Patents

Description

Schroef

Beschrijving

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een propeller of schroef voor het voortstuwen van een schip of een vliegtuig. In het alge-een bestaat de prof iel vorm van een propeller of schroef uit een aet elkaar gecombineerd dikteverloop en een welving, en de onderhavige uitvinding naakt gebruik van een nieuw dikteverloop, zodat schade ten gevolge van erosie veroorzaakt door cavitatie wordt verminderd, waardoor de doelmatigheid van de propeller wordt vergroot. Wanneer in de hiernavolgende beschrijving het woord "propeller" is gebruikt, wordt hiermee bedoeld zowel de voortstuwschroef voor een vleigtuig als voor een schip.

Wanneer een propeller in een medium zoals water of lucht wordt geroteerd, zullen de stromingssnelheden aan de achterzijde (zuigzijde) en de voorzijde (drukzijde) van elkaar verschillen. Dergelijke verschillende stromingssnelheden veroorzaken een drukverschil gebaseerd op de theorie van Bemoulli.

Wanneer een propeller gebruikt moet worden als een voortstuwinrich-ting, dient de druk aan de voorzijde (drukzijde) groter te zijn dan de druk aan de achterzijde (zuigzijde). Dit betekent dat de relatieve stromingssnelheid aan de achterzijde van het propellerblad groter dient te zijn dan de stromingssnelheid aan de voorzijde.

In het bijzonder wanneer een propeller gebruikt wordt voor een schip, is de propeller aangedreven in het stromingsgebied van de hek, waarin het snelheidsgebied ongelijkmatig is. Daardoor zal tijdens het roteren van de propeller de stromingssnelheid nabij de propeller in ruime grenzen variëren, en beschadiging ten gevolge van erosie dankzij cavitatie vindt meestal plaats aan het achterste gedeelte van de zuigzijde van het blad. Dit wordt veroorzaakt doordat wanneer een propeller een zo groot mogelijke voortstuwkracht moet genereren, de druk rond de propel-lerbladen zo laag mogelijk moet zijn aan de zuigzijde in vergelijking met de drukzijde. Ten gevolge van die lage druk zal water verdampen waardoor dampbellen ontstaan.

Wanneer de aldus gevormde dampbellen imploderen nadat zij de propel-lerbladen volledig hebben gepasseerd, zal slechts geluid worden ontwikkeld, maar erosiebeechadiging aan de propellerbladen zal niet optreden. Wanneer echter de dampbellen voordat zij de propellerbladen volledig zijn gepasseerd imploderen, zal erosiebeschadiging ten gevolge van implo- sie-inslagen optreden.

Bij een scheepsschroef is het bijzonder moeilijk of zelfs ónmogelijk om cavitatie uit te bannen. Wanneer cavitatie overmatig optreedt, ontstaat niet alleen erosiebeschadiging, maar ook wordt de doelmatigheid van de schroef verlaagd.

Tot de tegenwoordig gebruikte vorsen voor de propeller behoren de vorsen volgens de NACA reeks ontwikkeld in de Verenigde Staten, de B-reeks vorsen ontwikkeld in Nederland, en de vorsen overeenkomstig de MAU-reeks, ontwikkeld in Japan. In alle gevallen kan echter de profiel-vorm van het blad niet worden ingesteld, waardoor de drukverdeling rond het blad niet instelbaar is.

Dienovereenkomstig kan het optreden van cavitatie niet bestuurd worden waardoor, wanneer blijkt dat overmatige cavitatie optreedt, het ontwerp wordt aangepast, waardoor een nieuwe propeller of schroef Boet worden vervaardigd. Dientengevolge worden tijd en geld verspild, terwijl tevens ongemak wordt veroorzaakt.

De onderhavige uitvinding beoogt het overwinnen van de hierboven beschreven nadelen van de stand van de techniek.

Daarom is het een doel van de onderhavige uitvinding os een vlieg-tuigpropeller of scheepsschroef te verschaffen waarbij de profiel vorm van het propeller- of schroefblad optimaal ontwikkeld ie voor de gegeven omstandigheden, zodat de drukverdeling over het blad juist is, en dat optreden van cavitatie onder controle is te houden, terwijl tevens de prestaties worden verhoogd, waardoor een vliegtuigpropeller of scheepsschroef met een hogere doelmatigheid wordt verkregen.

Dit doel overeenkomstig de onderhavige uitvinding wordt bereikt met de combinatie van eigenschappen zoals opgesomd in de hier bijgevoegde conclusie 1.

De hierboven aangeduide doelen en andere voordelen van de onderhavige uitvinding zullen duidelijker blijken uit de hiernavolgende gedetailleerde beschrijving van een niet beperkend uitvoeringsvoorbeeld van de onderhavige uitvinding onder verwijzing naar de begeleidende tekeningen, waarin: fig. 1 de relatie toont tussen de proflelvorm en de mathematische formule (proflelformule) voor de profielvorm van de vliegtuigpropeller of de scheepsschroef; flg. 2 de verandering toont van de profielvorm tegen de vorm constanten voor het voorste gedeelte en het achterste gedeelte van het profiel van de vliegtuigpropeller of scheepsschroef; fig. 3 een vergelijking is van de prof iel vorm van de onderhavige uitvinding met een gebruikelijke profielvorm volgens NACA 00 en NACA 66; en fig. 4 een vergelijking ie van de prof iel vorm van het propellerblad of schroefblad overeenkomstig de onderhavige uitvinding eet de NACA 66-vorm.

De voorkeursuitvoering van de onderhavige uitvinding wordt beschreven onder verwijzing naar de begeleidende tekeningen en naar de mathematische formule.

Bij een propeller gebruikt voor het voortstuwen van een vliegtuig of een scheepsschroef voor het voortstuwen van een schip, kunnen de positie a voor de 'maximale profieldikte, de vormindex n van het voorste gedeelte (voorrand) en de vormindex p van het achterste gedeelte (achterrand) willekeurig worden gekozen. Daardoor kunnen voor de gegeven omstandigheden de plaats langs de koorde voor de maximale profieldikte en de vormen van het voorste en het achterste gedeelte van het profiel van het blad optimaal worden gekozen.

Voor het bepalen van de optimale profielvorm, wordt de coördinaat y in de dikterichting van het profiel als volgt berekend:

daarbij is b: de halve maximale dikte; c: de koordelengte; x: de koorderichting; yt: de halve dikte van de achterrand.

Overeenkomstig de onderhavige uitvinding worden de plaats a van de maximale profieldikte, en de vormindices n en p voor het voorste gedeelte respectievelijk het achterste gedeelte bepaald overeenkomstig fig. 1, zodanig dat de plaats voor de maximale profieldikte en de vormen van de voorste en achterste gedeelte van het profiel optimaal worden gekozen, waardoor de optimale profielvorm wordt bereikt.

Wanneer de posities voor de maximale profieldikte gelijk zijn, zal de verandering van de profielvora tegen de vormindices van het voorste respectievelijk het achterste gedeelte bepaald zijn zoals weergegeven in fig. 2. Voorts toont fig. 3 een vergelijking van de profielvorm overeenkomstig de onderhavige uitvinding (bepaald op basis van de formule overeenkomstig de onderhavige uitvinding) set de tegenwoordig wereldwijd gebruikte vormen volgens NACA-O*10-reeksen en NACA 66-reeksen.

Het superieure gedrag van de propeller/schroef welke uitgevoerd is overeenkomstig de onderhavige uitvinding is gestaafd aan de hand van modeltesten en een werkelijke toepassing. Fig. 4 toont de resultaten van de modeltesten, waarbij de prestatie bepaald ie van de vorm overeenkomstig de onderhavige uitvinding en van de gebruikelijke NACA 66-009 vorm bij HSVA (Hamburg Scheeps Model Tank) hetgeen het nationale scheepsonder-zoekscentrum van Duitsland is.

Overeenkomstig de onderhavige uitvinding zoals hierboven beschreven kan onder dezelfde omstandigheden een grotere lift, dat wil zeggen een grotere voortstuwing worden bereikt. De profielvorm van het propeller /schroefblad gebaseerd op de mathematische formule overeenkomstig de onderhavige uitvinding is door de huidige uitvinders als eerste in de wereld bereikt door middel van jarenlang onderzoek. De vorm overeenkomstig de onderhavige uitvinding kan niet alleen nuttig toegepast worden voor het ontwerp van vliegtuigpropellers/scheepsschroeven, maar op dit terrein wordt ook het nationale niveau van de techniek vergroot.

Claims (1)

1. Propeller voor het voortstuwen van een schip of een vliegtuig, met het kenmerk, dat de plaats van maximale dikte a. een vormindex n voor het voorste gedeelte en een vormindex p voor een achterste gedeelte arbitrair kunnen worden bepaald, en daardoor, de plaats voor de maximale dikte en de vorm van de voor- en achterzijde van het blad optimaal kan worden ingesteld onder de heersende omstandigheden, waarbij de optimale profielvorm van het blad bepaald kan worden op basis van een y-coör-dinaat welke als volgt is te berekenen:

daarbij is b: de halve maximale dikte; c: de koordelengte; x: de koorderichting; yt: de halve dikte van de achterrand.