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Schaufelrad mit beweglichen Schaufeln.
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die Naben 9 verbunden. Um. ein seitliches Bewegen der Arme ? zu verhindern, sind die schrägen
Streben 10 vorgesehen.
Das Schaufelprofil ist der Fig. 3 (in einem grösseren Massstab) zu entnehmen. Das Rad dreht sich mit der Umfangsgeschwindigkeit u um die Welle 2 und schreitet mit der Geschwindigkeit ve vorwärts. Die beiden Geschwindigkeiten sind bei der nach oben gehenden Schaufel nach Grösse und Richtung in Fig. 1 eingetragen ; aus beiden ergibt sich die resultierende Anströmrichtung vo, die die Schaufel unter einem kleinen Winkel trifft. An dieser tritt eine Kraft in der Richtung von vo und eine zweite Kraft senkrecht hiezu auf. Bezeichnet man diese Kräfte wie im Flugzeugbau mit Widerstand W und Auftrieb A, so zeigt sich, dass A in der Fahrtrichtung liegt.
Die Fig. 1 zeigt, dass die Schaufel beim Austritt günstig angeströmt wird und dass sie sich infolge der geringen Breite fast bis zum vollständigen Austritt unter Wasser befindet, so dass die Vorderkante dauernd umspült wird.
Um eine lange Umspülung zu erreichen, müssen die Schaufeln so schmal wie möglich gemacht werden, gegebenenfalls sind einige Schaufeln mehr vorzusehen, um keine zu grosse Schaufelbelastung zu bekommen.
In Fig. 1 ist ferner in gestrichelten Linien dargestellt, wie dagegen bei einem Rad normaler Konstruktion die Schaufeln 11 etwa im Wasser stehen würden. Es zeigte sich, dass die Oberkante nur kurze Zeit unter Wasser liegt und dass bei normaler Belastung vollständiger Lufteinbruch während des ganzen Weges durch das Wasser unvermeidlich ist ; eine Zirkulationsströmung kann bei Schaufeln alter Konstruktion nicht eintreten und somit auch keine Auftriebswirkung im Sinne der Tragflächentheorie ; die Schubwirkung während des Austrittes entsteht bei ausserordentlich schlechten Wirkungsgraden nur dadurch, dass das an der schräge austretenden Schaufel ablaufende"lose"Wasser nach hinten und oben geworfen wird.
Hinter der in tiefster Stellung stehenden Schaufel ist in gestrichelten Linien eine Stange 12 angedeutet, wie sie bei der Konstruktion von Schaufelrädern aus Festigkeitgründen bislang notwendig war. Bei solchen Rädern befindet sich aus Festigkeitsgründen ein System von Stangen zwischen den beiden Radarmen 7. Eine nachteilige Wirkung durch diese Stangen ist beim Rad alter Konstruktion nicht vorhanden, da diese im Gebiet des Lufteinbruches hinter der Schaufel liegen.
Die Verwendung der in den Fig. 1 und 2 angedeuteten Stange 12 oder ähnlicher Konstruktionsteile hinter einer schmalen Schaufel vernichtet jedoch vollständig den besseren Wirkungsgrad des neuen Rades, weil durch diese Teile Luft in das Unterdruckgebiet hinter der Schaufel gelangt und ausserdem die Zirkulationsströmung gestört wird. Um eine Verschlechterung des Wirkungsgrades zu vermeiden, müssen bei den schmalen Schaufeln daher störende Teile im Bereich der Schaufeln vermieden werden.
Es besteht weiter eine grosse Abhängigkeit des Wirkungsgrades von der Schaufelform. Um eine gute Tragflächenwirkung beim Austritt der Schaufel aus dem Wasser zu erhalten, liegt es nahe, geeignete Profile mit abgerundeter Vorderkante aus dem Flugzeugbau zu benutzen. Es hat sich aber gezeigt, dass derartige Profile durch die dicke Kante, die beim Eintritt hinten liegen muss, so viel Luft mit in das Wasser reissen, dass der Wirkungsgrad nicht besser wird als bei den alten Rädern. Die besten Erfolge sind dagegen mit Schaufeln, ähnlich wie in Fig. 3 dargestellt, erzielt worden und haben für diese Sonderanwendung gute Auftriebswerte und sehr gute Radwirkungsgrade gebracht. Es handelt sich um einfache symmetrische Profile in Form eines Kreisabschnittes.
Die Druckseite dieses Kreisabschnittes kann natürlich auch etwas gekrümmt werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schaufelrad mit schmalen beweglichen Schaufeln, deren Breite in radialer Richtung weniger als etwa 55% der Eintauchtiefe des Rades beträgt, wobei das Profil der Schaufeln in an sich bekannter Weise einen kreisabsehnittförmigen Querschnitt aufweist und die Schaufeln durch das Wasser unter einem kleinen Anstellwinkel zu der aus Umfangs- und Vorwärtsgeschwindigkeit resultierenden Anströmungsgeschwindigkeit geführt werden.