DD238586A1 - ARRANGEMENT FOR IMPROVING THE ENERGY TRANSFORMATION THROUGH THE PROPELLER - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Verbesserung der Energieumwandlung durch den Propeller am Hinterschiff von Einschraubenschiffen, wobei ein- oder beidseitig vor dem Propeller Stroemungsleitflaechen vorgesehen sind, welche profiliert und gekruemmt sind und einen Anstellwinkel aufweisen. Hauptanwendungsgebiet ist die weitere energieguenstige Gestaltung des Hinterschiffs und des Zusammenwirkens mit dem Propeller. Ziel ist es, bei energieguenstiger Gestaltung des Hinterschiffs von Einschraubenschiffen insbesondere eine Verringerung von Schwingungsbelastungen der Stroemungsleitflaechen zu erreichen. Aufgabengemaess soll eine doppelseitige Befestigung der Stroemungsleitflaechen gewaehrleistet sein, wobei die Befestigung der weiteren Verbesserung der Energieumwandlung durch den Propeller dient. Gemaess der Erfindung ist am aeusseren Ende der Stroemungsleitflaechen je eine profilierte Stuetzflosse angeordnet, so dass die Stroemungsleitflaechen durch die Stuetzflossen zum oberhalb befindlichen Schiffsboden abgestuetzt sind. Fig. 2The invention relates to an arrangement for improving the energy conversion by the propeller at the rear of Einschraubenschiffen, wherein on one or both sides in front of the propeller Stroemungsleitflaechen are provided, which are profiled and crushed and have an angle of attack. The main field of application is the further energetic design of the rear end and the interaction with the propeller. The aim is to achieve energy-efficient design of the rear end of single-screw ships, in particular a reduction of vibration loads of Stroemungsleitflaechen. Taskgemaess should be guaranteed a double-sided attachment of Stroemungsleitflaechen, the attachment serves to further improve the energy conversion by the propeller. According to the invention, a profiled support fin is arranged at the outer end of the flow guide surfaces, so that the flow guide surfaces are supported by the support fins to the above-mentioned ship's bottom. Fig. 2

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Verbesserung der Energieumwandlung durch den Propelleram Hinterschiff von Einschraubenschiffen, wobei ein- oder beidseitig der Schiffsmittenebene vor dem Propeller mindestens eine Strömungsleitfläche vorgesehen ist, welche eine profilierte und gekrümmte Form aufweist sowie einen Anstellwinkel zur Horizontalebene besitzt.The invention relates to an arrangement for improving the energy conversion by the propeller at the rear of Einschraubenschiffen, one or both sides of the ship's central plane is provided in front of the propeller at least one flow guide, which has a profiled and curved shape and has an angle to the horizontal plane.

Insbesondere dient die Erfindung der weiteren energiegünstigen Gestaltung des Hinterschiffes und des Zusammenwirkens m dem Propeller bei Einschraubenschiffen.In particular, the invention provides the further energy-favorable design of the rear end and the interaction m the propeller in Einschraubenschiffen.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Im Bereich des Hinterschiffes treten eine Reihe von hydrodynamisch bedingten Verlusten auf, die den Widerstand des Schiffe; erhöhen und die gleichmäßige Arbeit des Propellers behindern. Wesentliche Bestandteile des reibungsbedingten Widerstände!In the area of the stern, there are a number of hydrodynamic losses that affect the resistance of the ship; increase and impede the even work of the propeller. Essential components of friction-related resistance!

sind die Verluste in der Reibungsgrenzschicht, die Grenzschichtablösung und die Herausbildung von Kimmwirbeln, die Beeinträchtigung der Arbeitsweise des Propellers durch inhomogene Zuströmbedingungen, insbesondere durch die Nachlaufdelle hinter dem Steven, ferner die Verluste an kinetischer Energie im Strahl aus Axial- und Umfahgskomponente.are the losses in the friction boundary layer, the boundary layer separation and the formation of Kimmwirbeln, the impairment of the operation of the propeller by inhomogeneous Zuströmbedingungen, in particular by the trailing dents behind the stem, and the losses of kinetic energy in the jet of axial and Umfahgskomponente.

Weitere negative Folgen der inhomogenen Zuströmung sind hohe Flügelkräfte beim Durchgang durch die Nachlaufdelle, Auftreten von Kavitation und eine Druckimpulserregung, die Schwingungsverhalten und damit Schiffskonstruktion und Materialeinsatz wesentlich beeinflussen.Further negative consequences of the inhomogeneous inflow are high wing forces during passage through the trailing edge, occurrence of cavitation and a pressure impulse excitation, the vibration behavior and thus significantly influence ship design and material use.

Zur Vergleichmäßigung der Propelleranströmung ist es bekannt, ein- oder beidseitig der Schiffsmittenebene vor dem PropelU Strömungsleitflächen vorzusehen (DE-PS 813955, DE-PS 3216578). Diese verlaufen annähernd horizontal oder unter einem Anstellwinkel zur Horizontalebene. Sie sind am Schiffskörper oder am Hintersteven befestigt und ragen einseitig ins Freie, so da sie Strömungsbelastungen unterliegen, wodurch insbesondere Schwingungen verursacht werden.To even out the propeller inflow, it is known to provide one or both sides of the ship's central plane in front of the PropelU flow guide surfaces (DE-PS 813955, DE-PS 3216578). These run approximately horizontally or at an angle to the horizontal plane. They are attached to the hull or at the stern and protrude unilaterally into the open, so that they are subject to flow loads, which in particular vibrations are caused.

Bei Mehrschraubenschiffen ist es weiterhin bekannt, zwischen den beiden Wellen vor den Propellern eine Leitfläche anzuordnei die einen Anstellwinkel nach hinten oben hat (DE-OS 3036964). Dabei ist die Strömungsleitfläche vorteilhaft zwischen den beiden Wellenhosen der Propeller befestigt, so daß eine höhere Steife erreichbar ist. Eine derartige Anordnung ist jedoch bei Einschraubenschiffen nicht möglich.In Mehrschraubenschiffen it is also known to arrange a guide surface between the two waves in front of the propellers which has an angle of attack to the rear top (DE-OS 3036964). The flow guide is advantageously attached between the two wave pants of the propeller, so that a higher stiffness is reached. However, such an arrangement is not possible with single screw ships.

Aus DE-OS 2250754) ist des weiteren ein dem Propeller zugeordneter bogenförmiger Tragflügel bekannt, welcher durch zwei Profilstreben nach oben abgestützt ist.From DE-OS 2250754) of the further associated with the propeller arcuate wing is known, which is supported by two profile struts upwards.

Diese Profilstreben können jedoch nur eine Haltefunktion realisieren, da sie oberhalb des Zuströmbereichs zum Propeller angeordnet sind.However, these profile struts can only realize a holding function, since they are arranged above the inflow region to the propeller.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ec ist Ziel der Erfindung, das Hinterschiff von Einschraubenschiffen energiegünstiger zu gestalten, wobei insbesondere eine Verringerung von Schwingungsbelastungen der Strömungsleitfläche(n) erreicht werden soll.Ec is the aim of the invention to make the rear of Einschraubenschiffen energiegünstiger, in particular a reduction of vibration loads of the flow guide (s) to be achieved.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Verbesserung der Energieumwandlung durch den Propeller at Hinterschiff von Einschraubenschiffen, wobei ein- oder beidseitig der Schiffsmittenebene vor dem Propeller mindestens eine Strömungsleitfläche vorgesehen ist, welche eine profilierte und gekrümmte Form aufweist sowie einen Anstellwinkel zur Horizontalebene besitzt, zu schaffen, wobei eine doppelseitige Befestigung der Strömungsleitfläche(n) gewährleistet ist und di( Befestigungselemente der Strömungsleitfläche(n) der weiteren Verbesserung der Energieumwandlung durch den Propeller dienen.The invention is based on the object, an arrangement for improving the energy conversion by the propeller at the rear of Einschraubenschiffen, wherein one or both sides of the ship's central plane in front of the propeller at least one flow guide is provided, which has a profiled and curved shape and has an angle to the horizontal plane to provide, wherein a double-sided attachment of the flow guide (s) is ensured and di (fasteners of the flow guide (s) of further improving the energy conversion by the propeller serve.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß am äußeren Ende der Strömungsleitfläche eine profilierte Stützfloss angeordnet ist, so daß dei Strömungsleitfläche durch die Stützflosse zum oberhalb befindlichen Schiffsboden abgestützt ist. Die Stützflosse kann senkrecht oder schräg nach oben verlaufen.According to the invention, the object is achieved in that a profiled support raft is arranged at the outer end of the flow guide so that the flow guide surface is supported by the support fin to the ship's base located above. The supporting fin can run vertically or diagonally upwards.

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Richtung auf den Propeller zu von der Schiffsmittenebene verringert.Direction of the propeller from the mid-ship level decreased.

Bei einer Anordnung, wobei ein- oder beidseitig der Schiffsmittenebene jeweils mehrere Strömungsleitflächen vorgesehen sind, ist es zweckmäßig, daß die äußeren Enden der Strömungsleitflächen einer Seite an einer gemeinsamen Stützflosse befestigt werden.In one arrangement, wherein one or both sides of the ship's midplane each have a plurality of flow control surfaces are provided, it is expedient that the outer ends of the flow of one side are attached to a common support fin.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung wird nachfolgend an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to two exemplary embodiments. In the accompanying drawings show:

Fig. 1: die teilweise Seitenansicht eines erfindungsgemäß ausgeführten Hinterschiffs,1 is a partial side view of a rear end according to the invention,

Fig. 2: die Ansicht von hinten gemäß Fig. 1,2: the view from the rear of FIG. 1,

Fig.3: den Schnitt entsprechend der Linie MI-IlI der Fig. 2, wobei der Propeller weggelassen wurde und3 shows the section corresponding to the line MI-IlI of Fig. 2, wherein the propeller has been omitted and

Fig. 4: eine Variante einer Ansicht von hinten.4 shows a variant of a view from behind.

Das Hinterschiffteil 1 gemäß Fig. 1 ist mit einem Propeller 2 versehen, welcher über eine in einem Stevenrohr 3 gelagerte Welle angetrieben wird.The rear part 1 according to FIG. 1 is provided with a propeller 2, which is driven by a shaft mounted in a stern tube 3.

In Fig. 2 sind strichpunktiert der Propellerkreis 4 des Propellers 2 sowie dessen Drehrichtung durch den Pfeil 5 angedeutet.In Fig. 2 the propeller circle 4 of the propeller 2 and its direction of rotation are indicated by the arrow 5 in phantom.

Vor dem Propeller 2 sind beidseitig der Schiffsmittenebene (welche in den Fig. 2 und 3 durch die Linie 6 dargestellt ist) je eine Strömungsleitfläche 7,8 vorgesehen. Diese besitzen eine gekrümmte Form (s. Fig. 1) und einen strömungsgünstig profilierten Querschnitt. Außerdem sind sie unter einem Anstellwinkel zur Horizontalebene (welche in Fig. 1 und 2 durch die Linie 9 dargestellt ist) geneigt, wobei Krümmung und Neigung der Strömungsleitflächen 7, 8 unterschiedlich sein können. In Abhängigkeit vom Nachstromfeld und von der Drehrichtung des Propellers kann auch eine Strömungsleitfläche 7,8 auf einer Seite entfallen. An den äußeren Enden der Strömungsleitflächen 7,8 sind je eine Stützflosse 10,11 angeordnet. Jede Stützflosse 10,11 besitzt ein strömungsgünstiges Profil und verläuft schräg nach oben zum Schiffsboden 12, wo sie befestigt ist. Die Stützflossen 10,11 sind bezüglich der Schiffsmittenebene (Linie 6) schräg angestellt. Dabei verringert sich der Abstand der Stützflosse 10,11 in Richtung auf den Propeller 2 zu von der Schiffsmittenebene (Linie 6), wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlichBefore the propeller 2 are on both sides of the ship's median plane (which is shown in FIGS. 2 and 3 by the line 6) each provided a flow guide surface 7.8. These have a curved shape (see Fig. 1) and a streamlined profiled cross-section. In addition, they are inclined at an angle to the horizontal plane (which is shown in Fig. 1 and 2 by the line 9), wherein the curvature and inclination of the flow guide 7, 8 may be different. Depending on the Nachstromfeld and the direction of rotation of the propeller can also account for a flow control surface 7.8 on one side. At the outer ends of the flow guide 7.8 are each a support fin 10,11 arranged. Each support fin 10,11 has a streamlined profile and extends obliquely up to the ship's bottom 12, where it is attached. The support fins 10,11 are inclined with respect to the ship's central plane (line 6). In this case, the distance between the supporting fin 10, 11 in the direction of the propeller 2 decreases from the center of the ship (line 6), as can be seen in particular from FIG. 3

Der dargestellte Hinterschiffsteil 1 weist weiterhin an sich bekannte Stevenflossen 13,14auf, welche mit z.T. gekrümmten Stevenformen 15,16 ober-und unterhalb vom Stevenrohr zusammenwirken.The illustrated rear hull part 1 further comprises known per se fins 13,14auf which z.T. curved steven forms 15,16 above and below the sterntube cooperate.

Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel (s. Fig. 4) sind beidseitig der Schiffsmittenebene (Linie 6) je zwei Strömungsleitflächen 7,17 und 8,18 angeordnet. Die äußeren Enden der Strömungsleitflächen 7,17 und 8,18 je einer Seite sind ander jeweiligen Stützflosse 10,11 befestigt. Die Wirkungsweise ist wie folgt: Die Strömungsleitflächen 7,8 greifen mit ihren Vorderkanten in die Achsen der sich bildenden Kimmwirbel ein, wodurch eine Richtwirkung mit Umwandlung der kinetischen Energie der Kimmwirbel ausgeübt wird. An den profilierten Strömungsleitflächen 7,8 entsteht an den Vorderkanten eine Kraft in Fahrtrichtung. Die Krümmung der Strömungsleitflächen 7,8 bewirkt eine gleichmäßige Umfangskomponente als Vordrall vor dem Propeller 2.According to a second exemplary embodiment (see Fig. 4), two flow guide surfaces 7, 17 and 8, 18 are arranged on each side of the ship's mid-plane (line 6). The outer ends of the flow guide 7,17 and 8,18 each side are attached to the respective support fin 10,11. The mode of action is as follows: The flow guide surfaces 7, 8 engage with their leading edges in the axes of the forming Kimmwirbel, whereby a directivity with conversion of the kinetic energy of the Kimmwirbel is exercised. At the profiled flow control 7.8 creates a force in the direction of travel at the front edges. The curvature of the flow guide surfaces 7,8 causes a uniform circumferential component as Vordrall before the propeller. 2

Die an den äußeren Enden der Strömungsleitflächen 7,8 und am Schiffsboden 12 befestigten Stützflossen 10,11 dienen zunächst der stabilisierenden Abstützung der Strömungsleitflächen 7,8. Darüber hinaus bewirkt die spezielle Gestaltung der Stützflossen 10,11 im Zuströmbereich des Propellers 22 eine weitere Zustromhomogenisierung im oberen Bereich des Propellers 2. Durch Verringerung des axialen Austrittsverlustes des Strahls wird eine Schubverstärkung erreicht, so daß die erfindungsgemäße Anordnung der weiteren Verbesserung der Energiewandlung durch den Propeller 2 dient.The support fins 10, 11 fastened to the outer ends of the flow guide surfaces 7, 8 and to the ship floor 12 initially serve for stabilizing support of the flow guide surfaces 7, 8. In addition, the special design of the support fins 10,11 in the inflow region of the propeller 22 causes a further inflow homogenization in the upper region of the propeller 2. By reducing the axial outlet loss of the jet shear enhancement is achieved, so that the inventive arrangement of the further improvement of the energy conversion by the Propeller 2 serves.

Die Verbesserung der Zuströmbedingungen führt darüber hinaus zur Verringerung der Druckimpulserregung durch den Propeller 2 sowie zur Verringerung der Kavitationsgefahr.The improvement of the inflow conditions also leads to the reduction of the pressure pulse excitation by the propeller 2 and to reduce the risk of cavitation.

Die Arbeitsweise des in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiels ist grundsätzlich analog.The operation of the embodiment shown in Fig. 4 is basically analog.

Claims (4)

- 1 - £OO 3O- 1 - £ OO 3O Erfindungsanspruch:Invention claim: 1. Anordnung zur Verbesserung der Energieumwandlung durch den Propeller am Hinterschiff von Einschraubenschiffen, wöbe ein- oder beidseitig der Schiffsmittenebene vor dem Propeller mindestens eine Strömungsleitfläche vorgesehen ist, welche eine profilierte und gekrümmte Form aufweist sowie einen Anstellwinkel zur Horizontalen besitzt, dadurch gekennzeichnet daß am äußeren Ende der Strömungsleitfläche (7; 8) eine profilierte Stützflosse (10; 11) angeordnet ist, so daß die Strömungsleitfläche (7; 8) durch die Stützflosse (10; 11) zum oberhalb befindlichen Schiffsboden (12) abgestützt ist.1. Arrangement for improving the energy conversion by the propeller at the rear of Einschraubenschiffen, wöbe one or both sides of the ship's central plane in front of the propeller is provided at least one flow guide, which has a profiled and curved shape and has an angle to the horizontal, characterized in that the outer A profiled support fin (10; 11) is arranged at the end of the flow guide surface (7; 8), so that the flow guide surface (7; 8) is supported by the support fin (10; 11) to the ship's bottom (12) located above. 2. Anordnung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützflosse (10; 11) senkrecht oder schräg nach oben verläuft.2. Arrangement according to item 1, characterized in that the support fin (10; 11) runs vertically or obliquely upwards. 3. Anordnung nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützflosse (10; 11) bezüglich der Schiffsmittenebene (6) schräg angestellt ist, wobei sich der Abstand der Stützflosse (10; 11) in Richtung auf den Propeller (2) zu von der Schiffsmitenebene (6) verringert.3. Arrangement according to item 1 and 2, characterized in that the support fin (10; 11) is inclined relative to the ship's central plane (6), wherein the distance of the support fin (10; 11) in the direction of the propeller (2) reduced from the ship's center level (6). 4. Anordnung nach Punkt 1,2 und/oder 3, wobei ein-oder beidseitig der Schiffsmittenebene jeweils mehrere Strömungleitflächen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Enden der Strömungsleitflächen (7; 17 unc 8; 18) einer Seite an der Stützflosse (10; 11) befestigt sind.4. Arrangement according to item 1, 2 and / or 3, one or both sides of the ship's midplane each having a plurality of flow guide surfaces, characterized in that the outer ends of the flow guide surfaces (7, 17 unc 8, 18) of one side on the supporting fin ( 10, 11) are fastened. Hierzu 3 Seiten ZeichnungenFor this 3 pages drawings