DD145618A5

DD145618A5 - Schiffsschraube

Info

Publication number: DD145618A5
Application number: DD79215260A
Authority: DD
Inventors: Leslie G Church
Original assignee: Propeller Design Ltd
Priority date: 1978-08-30
Filing date: 1979-08-29
Publication date: 1980-12-24
Also published as: AU524114B2; ES251742U; AU5043579A; GB2029515B; FR2434753B1; IT1207941B; GB2029515A; SE7907172L; NL7906534A; CA1116959A; SU1041027A3; JPS5536194A; ES251742Y; US4370096A; FR2434753A1; DE2934871A1; SE443759B; IT7968739A0

Description

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Schiffsschraube

Anwendungsgebietder Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schiffsschraube»

Charakteristik der bekannten technischen Lösur.gen

Die bisher bekannten Schrauben wiesen gegen das äußere Ende der Propellerflügel hin, wo das Wasser durch die Wirkung der Zentrifugalkräfte von den Flügeln weg nach außen geschleudert wird, einen abnehmbaren Wirkungsgrad auf. Die Rotationsenergie des Flügels wird teilweise dazu verbraucht, das Wasser in eine zur Zentralachse der Schraube nicht parallele Richtung zu bewegen«

Das Ziel der Erfindung besteht darin, diesen Nachteil mindestens teilweise zu beheben«

Pari BgUiIg₁ de_s We sens der Erfindimg

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schiffsschraube zu entwickeln, bei der bei gleicher Schubkraft eine geringere Maschinenleistung erforderlich ist«,

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Schiffsschraube mit einer Mehrzahl von Propellerflügeln gelöst, die rings um eine Zentralnabe angeordnet sind, wobei jeder Flügel parallele Kanten und ein über seine Länge unverändertes Profil aufweist, und ndt einer Haube, die im wesentlichen aus einem ringförmig gen Blech besteht, welches direkt mit den äußeren Enden der Flügel verbunden ist«.

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Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden· In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Pig* 1: eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Schraube; Pig« 2; eine Frontansicht der Schraube gemäß Fig« 1;

Pig* 3: eine Schnittdarstellung, die einen Flügel und seine Lage bezüglich der Habe veranschaulicht;

Pig» 4: eine Schnittdarotellung einer zweiten Ausführung der erfindungsgemäßen Schraube;

Pig» 5: eine Frontansicht der Schraube gemäß Fig* 4;

Pig* 6: eine Schnittdarstellung einer dritten Ausführung der erfindimgsgemäßen Schraube;

7: eine Frontansicht der Schraube gemäß Fig. 6*

Die in Fig* 1 und 2 dargestellte Schraube ist besonders für Schnellboote geeignet, während jene gemäß Fig« 4 und 5 eine Allzweckschraube ist; Pig« 6 und 7 schließlich zeigen eine Schraube, die besonders für Außenbordmotoren und für Iniienbord-Außenbord-Sehiffsantriebe geeignet ist» Die Anwendung dieser Schrauben ist jedoch nicht auf die angeführten Verwendungszwecke beschränkt* ·

Die bevorzugte, erfindungsgemäße Schraube weist eine Zentralnabe 1 auf, an der zwei bis zwölf Flügel 2 befestigt sind. Die Zahl der Flügel 2 ist nicht auf diesen Bereich eingeschränkt; es wird jedoch angenommen, daß die meisten Schrauben drei bis sechs Flügel 2 aufweisen Für besondere Zwecke sind Schrauben mit einer Flügelzahl außerhalb diese-s Bereiches denkbar und wurden ebenfalls im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegen«.

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Am äußeren Ende der Flügel 2 befindet sich eine zur Zentralnabe 1 konzentrische Haube 3» die ein hydrodynamisches Tragflügelprofil aufweist, wobei die Seite des Profils mit der dickeren Wandstärke auf jener Seite der Haube 3 liegt, wo diese den größeren Innendurchmesser hat. Die Innenoberfläche 4 der Haube ist kegelstumpfartig konisch geformt und ist vorzugsweise um 6° gegenüber der Schraubenachse geneigt; dieser Winkel kann aber irgendwo im Bereich von 0 bis 18° liegen. Der gebräuchlichste Bereich liegt zwischen 5° und 10 ·

Die Stirnseite der Haube 3 ist vorzugsweise sowohl gegen die Innen- als auch gegen die Außenseite hin abgeschrägt. Die innere Abschrägung liegt,gegenüber der Schraubenachse unter einem Winkel von 15° bis 45° (Winkel P in Fig. 1), während der Winkel für die äußere Abschrägung 5° bis 35° beträgt (Winkel Q). Diese Abschrägungen sind hydrodynamisch geformt, um laminare Strömungsverhältnisse aufrechtzuerhalten. Die Abschrägungen sind vorzugsweise leicht konkav«

Die Gewindesteigung, resp» der Anstellwinkel der Flügel 2, dargestellt durch den Winkel A in Pig· 3> liegt zwischen 20 und 80 , vorzugsweise aber zwischen 30 und 68 · Die Anzahl der Flügel 2 und ihr Anstellwinkel können in Anpassung an den bestimmten Verwendungszweck der Schraube festgelegt werden,» Eine typische Schiffsschraube kann z. B* sechs Flügel 2 mit je einem Anstellwinkel von 50° aufweisen. Die Schrauben können rechts- oder linksgewindig und, falls erwünscht, paarweise aufeinander abgestimmt hergestellt sein. Die Flügel 2 haben alle eine gemeinsame Gewindewurzel, was bedeutet, daß sie parallele Kanten und ein über ihre Länge unverändertes Profil aufweisen. Die Längsachse jedes Flügels 2 kann senkrecht auf der zentralen Schraubenachoe stehen; dieser Winkel kann bis zu 10 nach vorwärts oder bis zu 20° nach rückwärts variieren; der bevorzugte Winkelberoich liegt aber swischen 5° nach vorwärts und 10 nach rückwärts· Für viele Anwendungen haben die

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Flügel 2 eine Neigung von 7° nach rückwärts· Aber auch andere, außerhalb dieses Bereiches fallende Winkel sind im Rahmen die~ ser Erfindung zu betrachten»

Eine Schraube für ein Schnellboot hat typischerweise nur drei Flügel 2, deren Längsachsen "um 5° aus der Normalebene zu der Schraubenachse zurückgelehnt sind« Eine solche Schraube ist in den Fig. 1 und 2 dargestellt.

Die Länge der Haube 3 variiert natürlich mit deren Durchine s~ ser_s wobei das Verhältnis des Durchmessers zur Länge meist etwa 2,5 beträgt; das Verhältnis kann aber je nach Anwendung erheblich von diesem Wert abweichen« Eine Schraube mit bei~ spielen/eise 236 mm Durchmesser kann eine Haubenlänge von 100 ma aufweisen; andererseits kann eine Schraube von 8 m Durchmesser eine Haube 3 von 3 πι Länge haben»

Das Verhältnis der Haubenlänge zu der Dicke der Flügel, wobei beide Maße parallel zur Schraubenachse zu messen sind, kann typischerweise zwischen 1 und 5 variieren; für die meisten Anwendungen hat dieses Verhältnis aber den Wert 2,5«

Die Zeichnungen zeigen im allgemeinen Schrauben mit Flügel 2, die im Vorderteil der Haube 3 angeordnet sind; für einige Anwendungen, besonders v/o auf geräuscharmen Betrieb geachtet wird, mag eine Anordnung der Flügel 2 im hinteren Teil der Haube 3 günstiger sein*

Wie in Fig« 3 gezeigt wird, hat die Vorderkante jedes Schraubenflügels 2 eine Abschrägung, deren Ebene vorzugsweise 0° bis 35 aus der Jiormalebeno zur Ebene der Flügel zurückgeneigt ist (Winkel B) · Bei der rückwärtigen Kante des Flügels 2 hat der·Winkel C zwischen der Unterseite des Flügels 2 und.der Flügelebene typ.ischerwei.se einen Wert zwischen 0° und 35°«

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Die zentrale Bohrung der Nabe 1 kann beliebig ausgeführt sein, z· B· zylindrisch, mit einem transversal verlaufenden Stift zur Sicherung der Nabe 1 auf einer Antriebswelle·.

Fig. 4 und 5 zeigen eine konische Bohrung 5 mit einer Keilnut 6, wie es au3 dem Stande der Technik bekannt ist»

Pig· 7 und 8 zeigen eine Keilbohrung 7· In dieser Anordnung ist die Bohrung mit einer flexiblen Muffe 9 aus Gummi versehen sowie mit einem Ringdurchgang 10, wobei die Nabe 1 über radiale Leitbleche 12 mit einem Ringstück 11 verbunden ist· Die Gummimuffe und die Durchgänge können' aber auch fehlen, oder sie können auch im Zusammenhang mit einer gewöhnlichen, zylindrischen oder konischen Bohrung eingesetzt werden.

Die erfindungsgemäße Schraube hat folgende Vorteile gegenüber konventionellen Schiffsschrauben:

Sie verschwendet weniger Energie und benötigt für die gleiche Schubkraft eine geringere Maschinenleistung·

Die Abdeckung der Flügel 2 durch die Haube 3 ergibt eine geringere Neigung zur Verwicklung mit Leinen, Tauen, Ketten und dergl., d. h. die Schraube ist sicherer·

Die erfindungsgemäße Schraube hat eine geringere Neigung zur Verschmutzung·

Die konische Hülle gibt der Schraube bessere Bremseigenschaften· Gegenwärtig beträgt die Anhaltestrecke eines Großtankers etwa 16 km. Es ist eine erhebliche Kürzung dieser Strecke zu erwarten·

Die Außenseite der erfindungsgemäßen Schraube wird durch die glatte Oberfläche der Haube 3 gebildet und nicht aus einer Reihe von Flügelspitzen, die durch das Wasser "dreschen", so daß das Wasser unmittelbar um die Schraube herum nicht in

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Turbulenz gerät« Die Schraube erzeugt ein neutrales Drehmoment, ßo daß es nichts ausmacht, wenn alle Schrauben eines Schiffes in der gleichen Richtung drehen· Dies bedeutet, daß keine Steuerkorrektur benötigt wird, weil die Schraube nicht die Tendenz hat, das Hinterschiff zu drehen, wie dies bei konventionellen Schiffsschrauben der Pail ist. Der durch die erfindungsgemäße Schraube erzeugte Lärm ist bedeutend geringer, was bei Fischerbooten von Vorteil sein kann oder auch bei gewissen militärischen Anwendungen,

Die geringeren Turbulenzen im Wasser ergeben auch eine geringere Schaumbildung, sogar wenn die Schraube unter hohen Geschwindigkeiten nahe der Wasseroberfläche betrieben wird. Auch der durch die Schraube beim Vorbeifahren des Schiffes erzeugte Wirbelstrom ist viel kleiner«

Zudem wird die Punktion der erfindungsgemäßen Schraube durch Sturzseen wenig beeinträchtigt. Wird der Achterteil eines Schiffes von einer Welle aus dem Wasser gehoben, so neigt das Schiff nicht zum Schwingen, wie dies bei konventionellen Schrauben der Fall sein kann. Solange die Schraube teilweise eingetaucht ist, wird Wasser geschöpft und der Vortrieb hält an« Ist nur der untere Teil der Schraube im Wasser, so haben die Flügel die Tendenz, das Wasser in die Umgrenzung der Haube hineinzuziehen, so daß das Schiff auch dann angetrieben wird. Dies bedeutet auch, daß die Schraube viel näher an der Wasseroberfläche angeordnet werden kann, als dies bei konventionellen Schrauben der Fall ist, besonders bei großen Schiffen»

Die Schraubenflügel sind auch weniger Schwingungen unterworfen, wegen der beruhigenden Wirkung der Haube, so daß der normalerweise benötigte Schwingungsausgleich des Schiffes nicht mehr benötigt wird* Die erfindungsgemäße Schraube kann viel näher am Schiffsrumpf angeordnet v/erden als eine konventionelle Schraube·

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Versuche haben gezeigt, daß die Schubwirkung mit bedeutend kleineren Drehgeschwindigkeiten als bei konventionellen Schrauben erreicht wird· Dies bedeutet, daß ein Boot oder ein Schiff leichter auf Kurs zu halten ist, besonders bei rauher See. Es hat sich auch gezeigt, daß die Schraube durch unmittelbar vor ihr liegendes Treibholz nicht stark in Mitleidenschaft gezogen wird, v/eil die Flügel 2 die Tendenz haben, Wasser in das durch die Haube 3 gebildete Rohr zu ziehen,,

Die erfindungsgemäße Schraube kann überall eingesetzt werden, wo sonst gewöhnliche Schiffsschrauben verwendet werden, sie ist besonders gut zum Einsatz als Steuerschraube geeignet, aber auch für Bug- und Achterantriebe» Sie kann für Außenbord- und Heckantriebe, für Schlepper, Eisbrecher und für alle Arten von Oberflächen- und Unterwasserantrieben eingesetzt werden.

Viele Modifikationen der beispielsweise dargestellten Schrauben sind im Rahmen dieser Erfindung möglich. So sind auch viele Profilformen der ringförmigen Haubenwand denkbar. Sie könnte z. B. einwärts oder nach außen gebogen sein oder beides zusammen. Die Schraubenflügel können auch andere Formen als die von Tragflügelprofilen haben; sie können bezüglich der Radialrichtung gebogen oder abgewinkelt sein«

Claims

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Erfindungsanspruch

1. Die Schiffsschraube mit einer Vielzahl von um eine Mittelnabe herum angeordneten Schraubenflügeln, gekennzeichnet dadurch, daß die Flügel (2) parallele Kanten und ein über ihre Länge unverändertes Querschnittsprofil aufweisen und mit ihrem äußeren Ende an der Innenwand einer ringförmigen Haube (3) befestigt sind,

2e Schiffsschraube nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß jeder Flügel (2) ein Tragflügelprofil aufweist«

3» Schiffsschraube nach Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Längsachse jedes Flügels (2) auf einem Radius der Schraube liegt«
4. Schiffsschraube nach I⁵UnICt 1, 2 oder 3, gekennzeichnet dadurch, daß die innere Oberfläche (4) der Haube (3) zylindrisch ist« .

5« Schiffsschraube nach Punkt 1, 2 oder 3» gekennzeichnet da~ durch, daß die innere Oberfläche (4) der Haiibe (3) kegelst umpfförmig ist·

6« Schiffsschraube nach Punkt 5_S gekennzeichnet dadurch, daß die Neigung der Kegelstwsapfform bezüglich der Mittelachse der Schraube zwischen 0 und 18° beträgt»

7· Schiffsschraube nach Funkt 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Neigung im wesentlichen 6° beträgt»

8« Schiffsschraube nach, einem der Punkte 1 bis 7» gekennzeichnet dadurch,daß die Wanxlimg der Haube (3) ein Tragflügelprofil aufweist«.
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9· Schiffsschraube nach einem der Punkte 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß der Anstellwinkel der Flügel (2) zwischen 20 und 80° beträgt«
10. Schiffsschraube nach Punkt 9, gekennzeichnet dadurch, daß der Anstellwinkel zwischen 30° und 68° beträgt.

11* Schiffsschraube nach einem der Punkte 1 bis 10, gekennzeichnet dadurch, daß die Längsachse jedes Flügels (2) geneigt und unter einem Winkel angeordnet ist, der bezüglich einer Normalebene zur Schraubenachse zwischen einer Neigung von 10° nach vorwärts und einer solchen von 20° nach rückwärts liegt.

12* Schiffsschraube nach Punkt 11, gekennzeichnet dadurch, daß dieser Winkel zwischen einer Neigung von 5 nach vorwärts und 10°. nach rückwärts liegt«

13« Schiffsschraube nach Punkt 12, gekennzeichnet dadurch, daß die Längsachse jedes Flügels (2) bezüglich einer Normalebene zur Schraubenachse ungefähr um 7° nach rückwärts geneigt ist*

14* Schiffsschraube nach einem der Punkte 1 bis 13 > gekennzeichnet dadurch, daß die Anzahl der Flügel (2) zwischen zwei und zwölf liegt.

15« Schiffsschraube nach Punkt 14, gekennzeichnet dadurch, daß die Anzahl der Flügel zwischen drei und sechs liegt.

|6. Schiffsschraube nach einem der Punkte 1 bis 15» gekenn- , zeichnet dadurch, daß die Vorderkante jedes Flügels (2) an der Oberseite abgeschrägt ist, wobei der Winkel zwischen der Abschrägung und der durch Vorder- un'd Hinterkante des Flügels (2) gelegten Ebene zwischen 55° und 90° beträgt»
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17. Schiffsschraube nach einem der Punkte 1 bis 16, gekennzeichnet dadurch, daß an der Hinterkante jedes Flügels (2) der Winkel zwischen seiner Unterseite und der durch Vorder- und Hinterkante gelegten Ebene zwischen 0 und 35 beträgt.

18» Schiffsschraube nach einem der Punkte 1 bis 17» gekennzeichnet dadurch, daß die Kante der Innenoberfläche (4) der Haube (3) abgeschrägt ist*

19» Schiffsschraube nach Punkt 18, gekennzeichnet dadurch, daß der Winkel zwischen der Abschrägung an der Vorderkante der Haube (3) nach ihrer Innenoberfläche (4) hin und der Mittelachse der Schraube zwischen 15° und 45 beträgt.
20. Schiffsschraube nach einem der Punkte 1 bis 19» gekennzeichnet dadurch, daß die Vorderkante der Haube (3) nach ihrer Außenoberfläche hin abgeschrägt ist»

21« Schiffsschraube nach Punkt 20, gekennzeichnet dadurch, daß der Winkel dieser Abschrägung bezüglich der Mittelachse der Schraube zwischen 5° und 35° beträgt.

22* Schiffsschraube nach einem der Punkte 18 bis 21_s gekennzeichnet dadurch, daß jede der Abschrägungen der Haube (3) leicht konkav geformt ist«,

23» Schiffsschraube nach einem der Punkte 1 bis 22, gekennzeichnet dadurch, daß das Verhältnis der Länge der Haube (3) zu der Dicke der Flügel (2), beides in achsparalleler Richtung gemessen, zwischen 1 und 5 liegt«,

24» Schiffsschraube nach Punkt 23 j gekennzeichnet dadurch, daß das .Verhältnis der Länge der Haube (3) zu dor Dicke der Flügel (2) ungefährt 2,5 beträgt«