SE509770C2 - Propeller - Google Patents

Propeller

Info

Publication number
SE509770C2
SE509770C2 SE9504253A SE9504253A SE509770C2 SE 509770 C2 SE509770 C2 SE 509770C2 SE 9504253 A SE9504253 A SE 9504253A SE 9504253 A SE9504253 A SE 9504253A SE 509770 C2 SE509770 C2 SE 509770C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
blade
blades
propeller
line
propeller according
Prior art date
Application number
SE9504253A
Other languages
English (en)
Other versions
SE9504253L (sv
SE9504253D0 (sv
Inventor
Bror Gustavsson
Christer Johnsson
Original Assignee
Volvo Penta Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volvo Penta Ab filed Critical Volvo Penta Ab
Priority to SE9504253A priority Critical patent/SE509770C2/sv
Publication of SE9504253D0 publication Critical patent/SE9504253D0/sv
Priority to JP50605697A priority patent/JP4197737B2/ja
Priority to DE69621821T priority patent/DE69621821T2/de
Priority to AU77163/96A priority patent/AU711398B2/en
Priority to PCT/SE1996/001552 priority patent/WO1997019849A1/en
Priority to EP96940224A priority patent/EP0863836B1/en
Publication of SE9504253L publication Critical patent/SE9504253L/sv
Publication of SE509770C2 publication Critical patent/SE509770C2/sv
Priority to US09/676,858 priority patent/US6371726B1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H1/00Propulsive elements directly acting on water
    • B63H1/02Propulsive elements directly acting on water of rotary type
    • B63H1/12Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially in propulsive direction
    • B63H1/14Propellers
    • B63H1/20Hubs; Blade connections
    • B63H1/22Hubs; Blade connections the blades being foldable
    • B63H1/24Hubs; Blade connections the blades being foldable automatically foldable or unfoldable
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S416/00Fluid reaction surfaces, i.e. impellers
    • Y10S416/02Formulas of curves
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S416/00Fluid reaction surfaces, i.e. impellers
    • Y10S416/05Variable camber or chord length

Description

15 20 25 30 35 509 770 2 vid drift framåt, och framför allt vid drift bakåt, en förhållandevis dålig drivverkan.
Ett speciellt problem vad gäller tidigare kända fällbara propellrar gäller drivkraften vid färd i bakåtriktningen.
Hög drivkraft bakåt vid dragning i kaj eller nära dragning i kaj (med andra ord när propellern är i drift vid en båthastighet som är noll eller nära noll) uppnås vanligtvis genom att man utökar vikten hos bladets spets, och där- igenonxökar centrifugalmomentet runt bladets ledaxel. På så vis ökas bladens öppningsvinkel. Att öka vikten vid bladens spets innebär dock problenl antingen i form, av tjocka bladdelar med dåliga kavitationsegenskaper, eller i fornzav långa delar vilka tenderar att minska propellerns effekti- vitet när propellern verkar i framåtriktningen.
Ett annat problem som gäller alla propellrar som fungerar i ett icke enhetligt hastighetsfält, inte bara segel- båtspropellrar, är oväsen och vibrationer som induceras av propellern. Propellern genererar tryckpulser vilka får båtens skrov eller överbyggnad att vibrera starkt och därigenom generera oönskat oljud. I tillämpningar där propellerns drivaxel står i förbindelse med en framdriv- ningsanordning med hög effekt, är risken för höga buller- nivåer avsevärd för tidigare kända fällbara propellrar, eftersom deras blad vanligtvis är för smala och trubbiga för att kunna undvika kavitation, vilket ger upphov till inte bara försämring av drivkraften, utan också är en stor orsak till väsen och vibrationer.
I tidigare känd teknik finns flera metoder för att reducera väsen och vibrationer, t.ex. att man ökar antalet blad. En propeller med många blad genererar ndndre fluktuerande propellerkrafter än en propeller med färre blad, eftersom propellernavet fungerar som en integrator, med andra ord 10 15 20 25 30 35 509 770 3 överförs belastningen på de individuella bladen till navet, och överförs via propelleraxeln till båtens skrov.
Oljud och vibrationer kan också reduceras genom att man minskar stigningen, antingen vid bladets spets eller dess skaft, eller bägge. Detta reducerar bladbelastningen lokalt och reducerar därigenom kraften hos strömvirvlarna vid spets och nav, vilka vanligtvis ger upphov till avsevärda tryckpulser på skrovet.
Vidare kan oljud och vibrationer allmänt reduceras genom att man undviker kavitation eller genom att man konstruerar propellern med svepta blad. Kavitation undviks normalt genom att man ger propellern en tillräckligt stor bladarea.
Att injicera luft in i kaviteter är också en effektiv metod för att eliminera deras eroderande verkan och att de genererar högfrekvent ljud.
Ett speciellt problem vad gäller fällbara propellrar är en möjlig minskning av drivkraften p.g.a. kavitation vid hög effekt hos drivaxeln. I tidigare känd teknik löses detta problem genom att man ger propellern en tillräckligt stor bladarea, vilket uppnås genom att man använder långa bladsektioner och/eller ett stort antal blad. Dock kan bladarean inte göras för stor, eftersom detta sätter ner propellerns verkningsgrad och dessutom gör det komplicerat att vika ihop bladen.
Ett allmänt problem vad gäller propellrar är att uppnå en hög drivkraft framåt eller verkningsgrad hos propellern vid en godtycklig hastighet. Den allmänna lösningen på detta problem är en stor propellerdiameter kombinerat med låg hastighet hos drivaxeln. Vidare bör den radiella belast- ningsfördelningen hos propellern vara optimal och bladarean bör vara så stor att kavitation undviks. Vidare bör bladen ha tunna, böjda sektioner av bärytetyp. 10 15 20 25 30 35 509 770 Ytterligare ett problem vad avser fällbara propellrar gäller fällningsfunktionen. kända fällbara propellrar med en hög kvot mellan stigning och diameter kan ha dåliga öppningsegenskaper. Skälet till detta är att propellerns blad "skuggar" varandra, med andra ord täcker de varandra mer eller mindre helt i sitt hopfällda till- stånd. Det hydrodynamiska nwmentet runt bladens vridled blir negativt, och med en så stor storlek att när bladen är helt vikta kan det positiva centrifugalmomentet aldrig bli så stort att det ger upphov till öppning av propellern. Den kända lösningen på detta "skuggnings"-problem är att man snedställer bladet åt sidan. En stor nackdel hos en sådan snedställning av bladen är dock att bladen inte fälls ihop lika väl. Detta ger upphov till ett högre dragmotstånd vid Tidigare segling.
Ett speciellt krav på fällbara propellrar är att de skall ge ett lågt dragmotstånd vid segling. Detta uppnås vanligt- vis genom att man ger propellrarna en strömlinjeformad utformning i sitt hopfällda tillstånd. Den vanliga låg- dragsmotståndslösningen är en propeller med ett nav med liten diameter och två raka smala blad som fälls ihop p.g.a. vattenströmmen vid rörelse framåt hos båten. En fällbar propeller av denna sort är tidigare känd genom GB 1416616. Ännu ett problem vad gäller fällbara propellrar är att hopfällningsmekanismen ibland felfungerar, vilket kan ge upphov både till personskador och materiella skador.
REDoGöRELsE FÖR UPPFINNINGEN: Ändamålet med föreliggande uppfinning är att ta fram en fällbar propeller som löser de ovannämnda problemen, framför allt problemen vad gäller hög drivkraft bakåt hos propellern och låga nivåer på väsen och vibrationer. Detta ändamål uppnås med hjälp av en fällbar propeller enligt 10 15 20 25 30 35 '1 flw. 509 770 5 föreliggande uppfinning, vars kännetecken definieras i det efterföljande patentkravet 1.
I en föredragen utföringsform uppvisar propellern höggra- digt svepta blad, med andra ord har bladen en allmänt böjd form där framkanten hos inner- respektive ytterradierna är belägen väsentligen bakom och framför bladets generator- linje.
Företrädesvis uppvisar propellern ett utvecklat bladarea- förhållande som är större än ungefär 35%, ifall tre blad används. Följaktligen kan den utvecklade bladarean sägas vara större än ungefär 10% "per blad". Detta ger en mycket effektiv och tillförlitlig vikfunktion, låga nivåer på väsen och vibration, mindre kavitation vid hög effekt hos axeln och ett minskat moment runt bladets generatorlinje.
Uttrycket "utvecklad" bladarea kan definieras som den area som uppvisas hos en yta hos bladet om det "plattas ut", med andra ord är stigningsvinkeln för bladet noll för varje bladsektion och den resulterande ytan mäts.
Att konstruera en propeller innebär alltid en process där man hittar den kompromiss som bäst svarar mot en viss uppsättning krav. I denna process ges vissa av kraven mer vikt än andra. Vad gäller de flesta tidigare kända propell- rar är de två krav som ges högst prioritet hög verknings- grad vid färd framåt, och frånvaro av kavitation. Detta gäller också för tidigare kända propellrar för segelbåtar.
Kraven på den fällbara propellern enligt uppfinningen har dock getts en helt annan prioritetsordning eller viktning.
Här har högsta vikt getts till hög drivkraft bakåt vid dragning i kaj eller nära dragning i kaj. Näst viktigast har varit låga nivåer på väsen och vibrationer. Tredje respektive fjärde viktigast har ansetts vara frånvaro av kavitation, och hög drivkraft framåt. Följaktligen är den -\'1-11"1 10 15 20 25 30 35 5Û9 770 fällbara propellern i enlighet med föreliggande uppfinning konstruerad för att ge, framför allt, hög drivkraft bakåt vid dragning i kaj eller nära dragning i kaj och låga nivåer på oljud och vibration ombord.
Oljud och vibrationer kan normalt undvikas genom att man använder svepta blad vilka, i motsats till konventionella raka blad, gradvis komer in i områden med oregelbundet flöde och sålunda genererar ett jämnare tidsförlopp hos bladlasten, varigenon1minskad amplitud hos bladbelastningen enligt känd teknik ingen fällbar uppnås. Dock finns propeller med avsevärd svepning. Detta beror på att i enlighet med tidigare känd teknik är en svept propeller normalt svår att fälla ihop.
Det bör här noteras att uttrycken "båt" och "skepp" avser olika typer av farkoster i form av små båtar likaväl som stora fartyg eller varje annan farkost för bruk i vatten.
Vidare kan uppfinningen användas på båtar med eller utan segel.
KORT BESKRIVNING AV FIGURERNA: Uppfinningen kommer nedan att beskrivas med hänvisning till de bifogade figurerna, där: Fig. 1 visar en ändvy av en fällbar propeller i enlighet med föreliggande uppfinning, Fig. 2 visar en sidovy av propellern i Fig. 1, Fig. 3 visar en förenklad vy av propellern enligt upp- finningen, där propellerns svepning definieras, Fig. 4 är ett diagram som visare tjockleksfördelningen hos propellern enligt uppfinningen, nada'- 10 15 20 25 30 35 509 770 7 Fig. 5 är ett diagram som visar den notation som har använts för att beskriva bladgeometrin, Fig. 6 är ett diagram som illustrerar svepningsdistribu- tionen hos propellern, Fig. 7 är ett diagram som illustrerar stigningsfördel- ningen hos propellern, Fig. 8 är ett diagram som visar bladlutningen hos ett blad hos propellern, Fig. 9 visar propellern enligt uppfinningen i hopfällt läge, Fig. 10 är ett diagram som visar vridmomenten hos ett blad och Fig. ll är ett diagram som visar inverkan av svepningen på det hydrodynamiska vridmomentet.
FÖREDRAGEN UTFöRINGsFoRM= Fig. 1 visar en fällbar propeller enligt uppfinningen. I en föredragen utföringsform innefattar propellern tre huvud- sakligen identiska blad 1. Bladen 1 är svängbart anordnade vid ett nav 2, vilket är avsett att anordnas på en drivaxel (ej visad) på en båtmotor av konventionellt slag. Varje blad 1 är gjort av ett relativt tungt material, t.ex. brons, aluminiumbrons (innefattande 8-10% aluminium) eller stål. Navet 2 kan vara tillverkat i ett liknande material eller en plastfiberkomposit. Varje blad 1 är anordnat i en urtagning 3 i navet 2. Svängrörelsen hos bladen 1 uppnås genom att navet 2 uppvisar tre axlar 4, vilka sträcker sig genom samverkande hål i bladen 1. 10 15 20 25 30 35 509 770 8 Svängsmekanismen hos vart och ett av bladen 1 innefattar tvâ koniska kuggsegment 5 per blad. Med andra ord har den inre änden av varje blad ett vänster och ett höger kuggseg- ment vilka segment är anpassade för att samverka med motsvarande kuggar i de närbelägna bladen 1 i alla sväng- ningslägen. Med andra ord samverkar de koniska kuggsegmen- ten 5 så att bladen 1 kan fällas ihop samtidigt.
För vart och ett av bladen l kan man definiera en framkant 6 och en bakkant 7 för drivning framåt hos propellern, med andra ord för motursrotation enligt Fig. 1. Vid drivning bakåt utgör framkanten 6 "bakkant" och bakkanten 7 utgör "framkant". Det bör noteras att propellern enligt upp- finningen även kan utformas för medurs rotation vid drivning i framåtriktningen.
Fig. 3 visar, i förenklad form, propellern enligt upp- finningen. Som framgår av figuren är bladen 1 mycket svepta, med andra ord sträcker de sig längs en böjd linje.
För att kunna definiera svepningen hos varje blad 1 är det nödvändigt att definiera propellerns s.k. generatorlinje.
Generatorlinjen 8 är en referenslinje som används vid propellerkonstruktion där linjen 8 är vinkelrät mot propelleraxelns 9 längsriktning. Vidare sträcker sig generatorlinjen .8 genom centrum på propelleraxeln 9.
Slutligen är generatorlinjen 8 vinkelrät mot den sväng- ningsaxel runt vilken bladet 1 kan vikas.
Vidare kan vart och ett av bladen 1 också sägas uppvisa en linje 10 genom kordans mitt, vilken linje består av punkter belägna på lika avstånd från bladets fram- och bakkanter.
En viktig egenskap hos uppfinningen är att vart och ett av bladen 1 har en svepningsfördelning av sådant slag att framkanten hos inner- respektive ytterradierna är belägen framför och bakom bladets generatorlinje 8. 10 15 20 25 30 35 509 770 9 Svepningsfördelningen kan bestämmas genom att man definie- rar svepningsvinkeln a, vilken är summan av en första vinkel ß och en andra vinkel y. Den första vinkeln ß är vinkeln mellan generatorlinjen 8 och en rät linje ll som sträcker sig vinkelrätt från navets centrum 9 och genom framkanten 1 hos linjen 10 genom kordans mitt. Den andra vinkeln y är vinkeln mellan generatorlinjen 8 och en rät linje 12 som sträcker sig vinkelrätt från centrum 9 hos navet och genom ändpunken hos linjen 10 genom kordans mitt vid bladets 1 spets.
Svepningsvinkeln a, med andra ord summan av den första vinkeln ß och den andra vinkeln y, ligger företrädesvis nællan 30° och 65°, där det mest föredragna intervallet ligger mellan 45" och 55°. Den första vinkeln ß är före- trädesvis mellan 10” och 25°, där det mest föredragna intervallet är mellan l5° och 20°, medan den andra vinkeln och 40°, där det mest föredragna intervallet ligger mellan 30” och 35°. y företrädesvis är mellan 20° Fig. 3 visar även inner- respektive ytterradierna vilka kan definieras för ett visst blad 1. Innerradierna rn och ra är exempel på radier som sträcker sig från propelleraxeln 9 till punkter på bladet 1 vilka är belägna innanför den punkt där linjen 10 genom kordans mitt skär generatorlinjen 8. På motsvarande sätt sträcker sig ytterradierna rm och ra från propelleraxeln 9 till punkter längs bladet vilka är belägna utanför den punkt där linjen 10 genom kordans mitt skär generatorlinjen 8. Innerradien rn: t.ex., har en framkant 17 t.ex., har en framkant 18 (för rotation moturs). Varje blad 1 har en svepningsfördelning som gör att framkanterna hos inner- och ytterradierna längs bladet är belägna i stort (för rotation moturs) och ytterradien rd, sett framför och bakom generatorlinjen 8. 'wa-y 1 -fi 10 15 20 25 30 35 509 770 10 De höggradigt svepta bladen l i enlighet med uppfinningen uppvisar också.ett utvecklat.bladareaförhållande. Bladarea- förhållandet kan definieras som bladens utvecklade area dividerad med den totala arean innanför den cirkel som definieras av bladens spetsar. Bladareaförhållandet skall företrädesvis vara högre än 35%, och företrädesvis mellan 35% och 45%. Det bör noteras att dessa värden gäller i det fall att propellern innefattar tre blad. Följaktligen innebär detta att det effektiva bladareaförhållandet "per blad" bör vara högre än ungefär 10%.
Fig. 4 visar tjockleksfördelningen hos ett blad. Enligt uppfinningen har varje tvärsnitt längs ett blad en väsent- ligen symmetrisk tjockleksfördelningy med andra ord är tjockleksfördelningen symmetrisk runt ett plan 13 som definieras av linjen genom kordans mitt (se även Fig. 3).
Detta innebär att skillnaden. mellan glidtal vid drift framåt och glidtal vid drift bakåt är mindre än för propellrar sonlhar konventionella.bladsektioner. Tjockleks- fördelningen illustreras med hjälp av kurvan 15 i Fig. 4, där framkanten hos bladet är den kant som är belägen längst åt vänster och där bakkanten är den kant som är belägen längst åt höger. Det är speciellt fördelaktigt om tjock- leksfördelningen har en väsentligen elliptisk form.
Vad gäller Fig. 4 bör det noteras att ellipsen 15 vare sig illustrerar krökningen eller stigningen hos bladet, utan bara illustrerar bladets tjockleksfördelning.
Som jämförelse visar Fig. 4 även, med hjälp av de streckade linjerna 14, en konventionell vingsektion vilken uppvisar en icke-symmetrisk tjockleksfördelning.
Under förutsättning att förhållandet mellan tjocklek och korda (med andra ord förhållandet mellan en bladsektions maximala tjocklek och dess längd, där längden är lika med 10 15 20 25 30 35 509 770 11 avståndet nællan framkant och bakkant) är liten, så är förlusten i glidtal (d.v.s. förhållandet lyft/motstånd) när man använder elliptiska sektioner istället för sektioner med spetsiga framkanter försumbar. Vidare, vid drift bakåt är kavitationsegenskaperna hos en sektion med elliptisk tjockleksfördelning överlägsen sektioner med en spetsig framkant. Slutligen är stabiliteten hos en elliptisk sektionsarea väsentligt mycket högre än hos sektioner med en spetsig framkant, med andra ord är sektionsarean vid samma förhållande mellan tjocklek och korda högre. På så vis kan ett blad med elliptiska sektioner ges större vikt och centrifugalmoment runt svängningspunkten utan att göra avkall på dess glidtal eller kavitationsegenskaper.
Fig. 5 är ett diagram som förklarar den notation som har använts för att beskriva bladets geometri. Generatorlinjen 8 sträcker sig i en riktning som är normal mot planet i Fig. 5, med andra ord mot betraktaren. En sektion av ett blad 1 visas, med dess framkant 6 och bakkant 7. Linjen 10 genom kordans mitt är en linje som kröker sig i rymden, så att den går genom punkten i kordans mitt på varje blad- sektion 1. Svepningen hos en bladsektion kan definieras som ett avstånd d,från linjen 10 genom kordans mitt, till ett plan som är vinkelrätt mot generatorlinjen 8. Vidare kan lutningen hos bladsektionen 1 definieras som den axiella förskjutningen d, i ett plan som definieras av propeller- axeln och generatorlinjen. I det exempel som visas i Fig. 5 är bladlutningen positiv i riktningen mot propellerns bakre del, och noll när kordalinjen 16 hos bladsektionen går genom generatorlinjen 8. I detta avseende kan korda- linjen 16 definieras som en stigningslinje som sträcker sig genom framkanten 6 och bakkanten 7 hos bladsektionen 1.
Slutligen kan stigningsvinkeln hos bladet 1 definieras som en vinkel P som har bildats nællan kordalinjen 16 hos bladsektionen 1 och projektionen av propelleraxeln i tvärsnittet i fråga. 10 15 20 25 30 35 509 770 12 Fig. 6 visar svepningsfördelningen hos propellern enligt uppfinningen. Avståndet dl (jämför Fig. 5) varierar längs propellerns radie, från ett värde nära noll vid propellerns nav, via ett negativt värde längs propellerns mittsektion och till ett positivt värde hos propellerns spetsdel.
Vidare visar Fig. 6 att innerradierna hos ett blad är de radier som ligger i intervallet rifrån noll till det värde där linjen genom kordans mitt skär generatorlinjen.
Följaktligen är ytterradierna hos ett blad de radier som ligger i intervallet ru vilket sträcker sig från den punkt där linjen genom kordans mitt skär generatorlinjen till bladets maximala radie.
Fig. 7 är ett diagram som visar stigningen hos propellerns blad. Framför allt visar diagrammet en kurva som illustre- rar förhållandet mellan stigning och diameter längs radien R hos bladet. Som synes är bladets stigning reducerad vid bladets skaft och spets. Förhållandet mellan stigning och diameter har reducerats till ungefär 75% av förhållandet mellan stigning och diameter vid den punkt som svarar mot 0,7 R, med andra ord en punkt vid 70% av bladets diameter (vid.vilken punkt förhållandet mellan stigning är 100%), och har reducerats till ungefär 70% vid bladets spets. På så vis uppnås en reducerad kraft hos ström- virvlarna vid spets och nav, vilket förskjuter uppkomsten av kavitation och reducerar de inducerade tryckpulserna.
Följaktligen har propellerns buller- och vibrationskaraktä- ristika förbättrats avsevärt.
Vidare, som framgår av Fig. 8, är bladlutningsfördelningen (visad med en heldragen linje) hos propellerns blad negativ och icke-linjära Mera.specifikt ärloladlutningsfördelningen företrädesvis krökt. Det faktum att bladlutningsfördel- ningen är negativ innebär att formen hos bladet är aningen krökt och sträcker sig framåt. I motsats till detta är en 10 15 20 25 30 35 H41! 509 770 13 konventionell bladlutningsfördelning normalt sett positiv (visad med den streckade linjen i Fig. 8) varigenom pro- pellerns blad sträcker sig bakåt. Fördelarna med blad- lutningsfördelningen enligt uppfinningen är ökad styrka hos starkt svepta blad, och att kavitationen vid bladets spets (om detta inte kan undvikas) stabiliseras och därför blir mindre eroderande och bullrig.
Propellern enligt uppfinningen är utformad så att pro- pellern kan fällas ihop på ett effektivt och tillförlitligt vis. Fig. 9 visar propellern i dess hopfällda tillstånd.
Bladen kan fällas ihop så att generatorlinjen är väsent- ligen parallell med propelleraxeln. På detta vis bildar propellern en strömlinjeformad kropp i sitt hopfällda tillstånd.
I det följande kommer hopfällningsprincipen hos bladen att beskrivas. Tecknet hos vart och ett av bladens centrifugal- moment runt dess vikningsaxel är oberoende av riktningen hos propellerns rotation, eftersom centrifugalmoment är proportionella mot kvadraten på axelns hastighet. Dock är centrifugalmomentet starkt beroende av bladets fällnings- vinkel. I detta avseende kan fällningsvinkeln definieras som den vinkel som varje blad bildar mot navets förlängning i längsriktningen. Vid. en given axelhastighet varierar centrifugalmomentet under öppningsprocessen typiskt på det vis som visas i Fig. 10. Centrifugalmomentet är positivt när bladen är helt ihopfällda och nära noll när propellern är helt öppnad.
Under den inledande öppningsfasen, och vid drift bakåt, är bladets spetsområde, p.g.a. den speciella svepningen hos bladet, utsatt för en stor attackvinkel och en hög resulte- rande relativ hastighet. Sålunda blir lyftkraften stor vid bladets spetspunkt. Följaktligen blir dess bidrag till det hydrodynamiska vridmomentet stort och positivt. Å andra fanf~w-~ w \~<-\1 10 15 20 25 30 35 509 770 14 sidan är bladsektionerna vid innerradierna föremål för en liten attackvinkel och en låg resulterande relativ hastig- het, varigenom deras bidrag till det hydrodynamiska vridmomentet blir litet.
Vid drift framåt är det hydrodynamiska vridmomentet också positivt i den inledande öppningsfasen eftersom svepningen hos bladen tillser att innerradierna genererar ett stort positivt bidrag till det hydrodynamiska vridmomentet, medan bidraget från spetsen är litet.
Som ett resultat av det ovanstående blir det resulterande vridmomentet, med andra ord summan av centrifugalmomentet och det hydrodynamiska momentet, alltid stort och positivt i den inledande öppningsfasen hos en propeller enligt uppfinningen. Uppfinningen ger ett blad med en geometri med mycket gynnsamma vridmomentskaraktäristika i den inledande öppningsfasen.
Fig. 11 visar inverkan av svepningen på det hydrodynamiska vridmomentet. När öppningsprocessen har inletts svänger bladet tills det antingen slår emot ändlägesstoppet (framåtdrift) eller hittar en jämvikt (drift bakåt) vilket inträffar när hopfällningsvinkeln är sådan att centrifugal- vridmomentet är av samma storlek men motsatt i riktning mot det hydrodynamiska momentet.
Vid drift bakåt är bladets hydrodynamiska vridmoment med den nya svepningsfördelningen mindre negativ än för ett motsvarande blad med noll svepning, vilket visas i Fig. ll.
Följaktligen är fällningsvinkeln vid jämvikt hos det svepta bladet större, med andra ord öppnar sig propellern mera, och dragkraften bakåt blir avsevärt mycket högre. Återigen är den speciella svepningsfördelningen hos bladet till- sammans med de elliptiska bladsektionerna en viktig orsak 10 15 20 509 770 15 till den förbättrade drivkraften, framför allt vid drift bakåt, hos propellern enligt uppfinningen.
Det bör noteras att bladen är så anordnade (se även Fig. 1 och 2) att de kan svänga till minst noll grader i sitt hopfällda läge.
Uppfinningen är inte begränsad till de ovannämnda ut- föringsformerna utan kan varieras inom ramen för de efterföljande kraven. T.ex. kan propellern ha två eller flera blad. Dock är en propeller med tre blad lättare att balansera än en propeller med två blad, med andra ord kan balanskraven för vart och ett av bladen göras mindre stränga vid en given maximal obalans hos propellern.
Sålunda blir kostnaden för balanseringen mindre.
Slutligen bör det noteras att eftersom alla bladen 1 är identiska blir produktionen av bladen ytterst förenklad.
Den koniska kuggningen som kan produceras på ett effektivt sätt, under förutsättning att man har tillgång till en avancerad fräsmaskin, ger en fördel eftersom bladen på så vis blir mycket svårare att plagiera.

Claims (12)

10 15 20 25 30 35 40 509 770 16 PATENTKRAV:
1. En fällbar propeller för ett skepp, innefattande ett nav (2) för montering på en drivaxel hos skeppet och minst tre blad (1), vilka vart och ett är svängbart anordnat vid navet (2) mellan ett första, väsentligen hopfällt läge och ett andra, väsentligen icke hopfällt läge, där varje blad (1) uppvisar en generatorlinje (8), k ä n n e t e c k - n a d d ä r a v, att vart och ett av bladen (1) har en svepningsfördelning av sådant slag att när bladen (1) är i det hopfällda läget är framkanten hos inner- respektive ytterradierna belägen väsentligen framför och bakonibladets (1) generatorlinje (8) eller sträcker sig en linje (10) genom kordans mitt väsentligen framför och bakom bladets (1) generatorlinje (8), samt att vart och ett av bladen (1) definierar en yta som är huvudsakligen parallell med den längsgående axeln hos nämnda drivaxel när bladen (1) är i nämnda hopfällda läge.
2. En hopfällbar propeller enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att en första vinkel (ß), bildad mellan generatorlinjen (8) och en rät linje som sträcker sig genom framkanten hos linjen (10) genom kordans mitt, har ett värde som ligger mellan 10° och 25°.
3. En hopfällbar propeller enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att en andra vinkel (y), bildad mellan generatorlinjen (8) och en rät linje sonx går genom spetsen på linjen (10) genom kordans mitt, har ett värde som ligger mellan 20° och 40°.
4. En hopfällbar propeller enligt något av patentkraven 2 eller 3, där svepningsvinkeln (a) hos bladet (1) definie- ras som summan av den första vinkeln (ß) och den andra vinkeln (y), k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att svepningsvinkeln (a) är större än 25°. 10 15 20 25 30 35 509 770 17
5. En hopfällbar propeller enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att det utvecklade bladareaförhållandet överstiger 10%, sett per blad.
6. En hopfällbar propeller enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att bladen (1) är svängbart anordnade, för att kunna svängas till åtminstone noll grader i förhållande till propelleraxeln, i sitt hopfällda läge.
7. En hopfällbar propeller enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att bladets (1) sektioner har en väsentligen symmetrisk tjockleksför- delning längs radien.
8. En hopfällbar propeller enligt patentkrav 7, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att nämnda tjockleks- fördelning har en väsentligen elliptisk form.
9. En hopfällbar propeller enligt något av de föregående patentkraven, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att stigningen hos spetsen och skaftet hos bladet (1) har reducerats med minst 10% med avseende på förhållandet mellan stigning och diameter vid 0,7 av radien.
10. En hopfällbar propeller enligt något av föregående patentkrav,kännetecknad därav, att svepningsfördelningen är negativ och väsentligen formad som en cirkelbåge.
11. En hopfällbar propeller enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att den innersta änden hos varje blad (1) har åtminstone ett kuggavsnitt (5) vilket är anordnat att samverka med 509 770 18 motsvarande kuggar på de närbelägna bladen (1) i alla svängningslägen.
12. En hopfällbar propeller enligt patentkravet ll, kännetecknad därav,attvartochettav bladen (1) är försett med åtminstone en konisk kuggning (5)-
SE9504253A 1995-11-28 1995-11-28 Propeller SE509770C2 (sv)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9504253A SE509770C2 (sv) 1995-11-28 1995-11-28 Propeller
JP50605697A JP4197737B2 (ja) 1995-11-28 1996-11-27 折り畳み式プロペラ
DE69621821T DE69621821T2 (de) 1995-11-28 1996-11-27 Faltbare schraube
AU77163/96A AU711398B2 (en) 1995-11-28 1996-11-27 Foldable propeller
PCT/SE1996/001552 WO1997019849A1 (en) 1995-11-28 1996-11-27 Foldable propeller
EP96940224A EP0863836B1 (en) 1995-11-28 1996-11-27 Foldable propeller
US09/676,858 US6371726B1 (en) 1995-11-28 2000-10-02 Foldable propeller

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9504253A SE509770C2 (sv) 1995-11-28 1995-11-28 Propeller

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE9504253D0 SE9504253D0 (sv) 1995-11-28
SE9504253L SE9504253L (sv) 1997-05-29
SE509770C2 true SE509770C2 (sv) 1999-03-08

Family

ID=20400390

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE9504253A SE509770C2 (sv) 1995-11-28 1995-11-28 Propeller

Country Status (7)

Country Link
US (1) US6371726B1 (sv)
EP (1) EP0863836B1 (sv)
JP (1) JP4197737B2 (sv)
AU (1) AU711398B2 (sv)
DE (1) DE69621821T2 (sv)
SE (1) SE509770C2 (sv)
WO (1) WO1997019849A1 (sv)

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6672839B2 (en) * 2001-11-16 2004-01-06 Hp Intellectual Corp. Fan wheel
US6860713B2 (en) * 2002-11-27 2005-03-01 Nidec Corporation Fan with collapsible blades, redundant fan system, and related method
US7040940B2 (en) 2004-04-20 2006-05-09 Ab Volvo Rotatable lifting surface device having selected pitch distribution and camber profile
FR2869586B1 (fr) * 2004-04-30 2006-06-16 Alstom Sa Ensemble de propulsion pour navire, comprenant une nacelle destinee a une installation sous la carene du navire
KR20050073437A (ko) * 2005-06-22 2005-07-13 정찬희 프로펠러에 있어서 캐비테이션 저감방법 및 수단
US8328412B2 (en) * 2008-06-20 2012-12-11 Philadelphia Mixing Solutions, Ltd. Combined axial-radial intake impeller with circular rake
US8951018B1 (en) 2010-01-29 2015-02-10 Brp Us Inc. Variable pitch propeller and associated propeller blade
US20130067798A1 (en) * 2011-09-19 2013-03-21 Steve KELTNER Fly repeller
DK178074B1 (en) * 2013-10-14 2015-05-04 Flexofold Aps Folding propeller
GB201415491D0 (en) * 2014-09-02 2014-10-15 Superprop Ltd Propeller
DK3237284T3 (da) 2014-12-23 2019-08-19 Esmar Eng Aps Sammenfoldelig, afskærmet fremdrivningsenhed gennem et medium, såsom vand, og et fartøj med en sådan enhed
US9616991B2 (en) 2015-05-01 2017-04-11 Peter Daniel WIRASNIK Mechanically self-regulated propeller
DK179125B1 (en) 2016-02-18 2017-11-20 Flexofold Aps Folding propeller
US10597118B2 (en) * 2016-09-12 2020-03-24 Kai Concepts, LLC Watercraft device with hydrofoil and electric propeller system
DK179393B1 (en) 2017-06-19 2018-05-28 Flexofold Aps Foldable propeller and method for assembly
DE102017116516B3 (de) * 2017-07-21 2019-01-24 Promarin Propeller Und Marinetechnik Gmbh Propeller für ein Wasserfahrzeug
US10780975B2 (en) 2018-04-27 2020-09-22 Wing Aviation Llc Clip-on propeller mount
US10843795B2 (en) 2018-06-13 2020-11-24 Wing Aviation Llc Folding concentrically mounted propeller blades for drag reduction
CN110001881A (zh) * 2019-03-30 2019-07-12 杨凯 一种采用变桨进行操控的游乐船
US11596907B1 (en) * 2019-06-14 2023-03-07 Aeration Industries International, Llc Apparatus for treating fluids having improved aeration efficiency and operational durability
SE544385C2 (en) * 2019-09-23 2022-05-03 Volvo Penta Corp Propeller combination for a marine vessel
US11897583B2 (en) 2020-04-22 2024-02-13 Kai Concepts, LLC Watercraft device with hydrofoil and electric propulsion system
US10946939B1 (en) 2020-04-22 2021-03-16 Kai Concepts, LLC Watercraft having a waterproof container and a waterproof electrical connector
DE102021102842A1 (de) * 2021-02-08 2022-08-11 Torqeedo Gmbh Faltpropeller für ein Wasserfahrzeug
CN112937821A (zh) * 2021-03-09 2021-06-11 北京航空航天大学 一种双驱动可折叠共轴螺旋桨装置
US11754035B2 (en) 2021-04-12 2023-09-12 Loubert S. Suddaby Assembly for capturing oscillating fluid energy with hinged propeller and segmented driveshaft
US11485457B1 (en) 2021-06-14 2022-11-01 Kai Concepts, LLC Hydrojet propulsion system
US11878775B2 (en) 2021-07-13 2024-01-23 Kai Concepts, LLC Leash system and methods of use
KR102592023B1 (ko) * 2021-11-03 2023-10-19 한국항공우주연구원 항공기용 프로펠러 허브

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU4050978A (en) * 1977-10-11 1980-04-17 Spijkstra S Propeller
US4306839A (en) * 1979-08-23 1981-12-22 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Semi-tandem marine propeller
US4331429A (en) * 1979-12-26 1982-05-25 Brunswick Corporation Symmetrical propeller
US4609827A (en) * 1984-10-09 1986-09-02 Nepple Richard E Synchro-vane vertical axis wind powered generator
JPH069999B2 (ja) * 1985-08-20 1994-02-09 三菱重工業株式会社 舶用可変ピツチプロペラ
US4789306A (en) * 1985-11-15 1988-12-06 Attwood Corporation Marine propeller
DK139291D0 (da) * 1991-07-25 1991-07-25 Gori Marine A S Foldepropel med mindst tre blade
DK71892D0 (da) * 1992-05-29 1992-05-29 Gori 1902 As Propel med optimal nyttevirkning ved frem- og baksejlads

Also Published As

Publication number Publication date
EP0863836B1 (en) 2002-06-12
SE9504253L (sv) 1997-05-29
JP2000500086A (ja) 2000-01-11
AU711398B2 (en) 1999-10-14
US6371726B1 (en) 2002-04-16
DE69621821T2 (de) 2003-02-06
WO1997019849A1 (en) 1997-06-05
EP0863836A1 (en) 1998-09-16
AU7716396A (en) 1997-06-19
DE69621821D1 (de) 2002-07-18
SE9504253D0 (sv) 1995-11-28
JP4197737B2 (ja) 2008-12-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SE509770C2 (sv) Propeller
Ghose Basic ship propulsion
EP0236409B1 (en) Foil
EP2738084B1 (en) Propeller with small duct, and ship
US4427341A (en) Side propellers for the propulsion of fast boats and aircraft
KR20090108120A (ko) 자동 피치 제어 기능을 가지는 에어포일
JP5113899B2 (ja) 船舶の船尾構造
JP4382120B2 (ja) ダクト付きタービンフィン
KR101010850B1 (ko) 캐비테이션 저감용 비대칭 단면 타
JP5244341B2 (ja) 船舶用推進装置及び船舶用推進装置の設計方法
WO2021187418A1 (ja) 船のプロペラの両側に配置される左舵と右舵を備えるゲートラダー
KR20120053206A (ko) 프로펠러 보스 캡 및 이를 구비한 추진장치
WO1991005696A1 (en) Asymmetric hydrofoil propulsion method and apparatus
KR20190048346A (ko) 추진효율향상장치
JP2005246996A (ja) 船舶用舵及び船舶
EP1768892A1 (en) Foldable propeller
WO1993024360A1 (en) A propeller having optimum efficiency in forward and rearward navigation
CN114906304A (zh) 用于水上交通工具的折叠螺旋桨
Van Beek Technology guidelines for efficient design and operation of ship propulsors
JP4873388B2 (ja) 起動装置
KR102027270B1 (ko) 추진효율향상장치
CN108473189B (zh) 升力产生体
JP3916404B2 (ja) プロペラ
Techet Marine propellers
WO2023180889A1 (en) Propeller with folding blades and propulsion system