DE1556510B2 - Schiffsantrieb mit schiffsschraube und duesenartig ausgebildetem schraubenmantel - Google Patents

Description

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rundet sein. In zweckmäßiger Ausgestaltung dieser druck »Vorderende« für das Ende des Mantels der Ausführungsform weist der Mantel der Schiffs- Schiffsschraube, welches dem vorderen Ende des schraube mehrere auf einem Umfangskreis im Ab- Schiffes zugewandt ist, der Ausdruck »Hinterende« stand verteilt angeordnete bogenförmig gekrümmte für das entgegengesetzte Ende des Schraubenmantels Strömungskanäle auf, deren Abstände und Bogen- 5 verwendet.

breiten nicht notwendigerweise gleich sein müssen. In F i g. 1 ist schematisch ein Schraubenmantel 1

Die Wasserdurchflußkanäle können derart angeord- bekannter Bauart dargestellt, auf dessen Wandpronet sein, daß ihre äußeren öffnungen ebenfalls auf fil2 besonders hinzuweisen ist. Eine Schiffseinem gemeinsamen Umfangskreis liegen. Für schraube 3 ist in bekannter Weise im Schraubenmanmanche Anwendungszwecke könnte es indessen vor- io tel 1 zwischen dessen Vorderende 4 und Hinterende 5 teilhafter sein, sie so anzuordnen, daß ihre Öffnun- angeordnet. Die Zeichnung zeigt die Schiffsgen in Längsrichtung gegeneinander verschoben sind. schraube 3 und den Schraubenmantel 1 bei Voraus-

AIs vorteilhaft hat sich eine Gesamtanordnung er- fahrt des Schiffes oder im Augenblick der Schubentwiesen, bei der die Summe der Durchflußquer- wicklung für die Vorausfahrt in Richtung des Pfeischnitte der Wasserdurchflußkanäle etwa 25% des 15 les^4. Die Strömungsrichtung des in den Schrauben-Durchflußquerschnitts des Schraubenmantels beträgt. mantel 1 einströmenden Wassers bzw. die Ausström-

Die Wirkung der Wasserdurchflußkanäle ist — in richtung ist durch die Pfeillinien 8,9 angedeutet. Der Übereinstimmung mit dem Erfindungsgedanken — Durchfluß erfolgt somit vom Vorderende 4 zum Hindie Leistungssteigerung durch erhöhte Wasserzufüh- terende 5 des Mantels.

rung zur Schiffsschraube, wobei die zusätzlichen 20 Um den Schraubenmantel 1 herum bildet sich eine Wassermengen durch die Wasserdurchflußkanäle Zone 10 minderen Drucks aus und innerhalb des eingesogen werden. Diese verursachen, wie erwähnt, Ausströmteils des Schraubenmantels 1 eine ringföreine Verbesserung der Wirksamkeit des Schiffsan- mige Zone 11 stehenden Wassers (dargestellt durch triebs bei Rückwärtsfahrt. Diese Verbesserung er- das schraffierte Feld) von leicht konischer Längsfolgt ohne Minderung der Leistung bei Vorwärts- 25 form, durch die das Ausströmen des Wassers entfahrt, welche im Gegenteil noch durch die Wirkung sprechend der Pfeillinie 12 begrenzt wird. Es ist der Wasserdurchflußkanäle etwas erhöht wird, da augenscheinlich, daß dieses stehende Wasser die diese Wasser aus dem Schraubenstrom abziehen und Wasserströmung behindert und damit auch den in dadurch die Zuführung von Wasser zur Schraube er- der Antriebsleistung berücksichtigten Leistungsfaktor höhen. 30 des Schraubenmantels herabsetzt.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird Diese leistungsmindernde Zone 11 stehenden Was-

nachstehend ein Ausführungsbeispiel der Vorrich- sers wird durch die konstruktive Lösung gemäß tung gemäß der Erfindung beschrieben. Die Zeich- F i g. 1 b in Verbindung mit F i g. 3 beseitigt — Schiff nungen zeigen schematisch und Schraube in Vorausbewegung angenommen —.

F i g. 1 a einen üblichen Schiffsantrieb mit Schiffs- 35 Der dargestellte Schraubenmantel ist mit einer Anschraube und Mantel, wobei sich das Schiff^ dem der zahl von auf einem Umfangkreis im Abstand vonein-Antrieb zugeordnet ist, vorwärts bewegt und auch ander angeordneten, im Querschnitt bogenförmig gedie Schiffsschraube in Vorwärts-Drehrichtung um- krümmten Wasserdurchflußkanälen 13 versehen, läuft, im Axialschnitt, die untere Hälfte weggebro- welche im vorliegenden Falle parallele Wände aufchen, 40 weisen und nach hinten in einem Winkel Θ anstei-

F i g. 1 b einen gleichartigen Schiffsantrieb, jedoch gend angeordnet sind, der — bezogen auf die Innenmit einer Anzahl von Wasserdurchflußkanälen im wand des Schraubenmantels 1 — größer als 90° Mantel, die mit rückwärtsgerichteter Steigung den ist.

Mantel von innen nach außen durchdringen und so- Die vordere, innere Öffnung 14 des Wasserdurch-

mit den Durchfluß von Wasser von der Innenseite 45 flußkanals 13 liegt in dem Teil des Schraubenmantels des Schraubenmantels bzw. Leitringes zur Außen- 1, in dem die Zone 11 in F i g. 1 a dargestellt ist. Die seite bzw. umgekehrt erlauben — einer davon darge- hintere, äußere öffnung 15 ist verhältnismäßig nahe stellt —, wobei das Schiff und die Schraube sich in dem Hinterende 5 des Schraubenmantels 1 angeordgleicher Richtung wie in F i g. 1 a bewegen, im Axial- net. Die Wasserdurchflußkanäle 13 führen das steschnitt, untere Hälfte weggebrochen, 50 hende Wasser der Zone 11 ab und lassen es nach

F i g. 2 a den Schiffsantrieb gemäß F i g. 1 a, jedoch hinten zur Außenseite des Schraubenmantels entspremit rückwärts drehender Schraube bei noch vorwärts chend der Pfeillinie 16 ausströmen. Verursacht wird fahrendem Schiff, wobei eine Zone mit Druckabfall diese Funktion durch den Druckabfall am Hinter- und Strömungstrennung entstanden ist, welche den ende 5 des Schraubenmantels, wodurch das Ausströ-Zufluß zum Schraubenmantel beeinträchtigt, in glei- 55 men des stehenden Wassers durch die Strömungskacher Darstellungsweise wie zuvor, näle 13 bewirkt wird und demzufolge die aus dem

Fig.2b den Schiffsantrieb mit Wasserdurchfluß- Schraubenmantel austretende Wassermenge, wie kanälen nach F i g. 1 b, jedoch im Betriebszustand auch die Gesamt-Durchflußmenge erhöht wird. Die gemäß F i g. 2 a, wobei sich das Schiff vorwärts, je- Pfeillinie T deutet dabei gewonnene Schubkraft an.
doch die Schraube rückwärtsdrehend bewegt und 60 Falls sich gemäß F i g. 2 a die Schraube 3 bei noch Wasser durch die Strömungskanäle von der Außen- yorausfahrendem Schiff rückwärts dreht (beim Stopseite zur Innenseite des Schraubenmantels fließt, in pen oder Gefahrenstopp), oder bei stehendem Schiff, gleicher Darstellungsweise wie zuvor, wird der Zufluß des Wassers zur Schraube 3 dadurch

F i g. 3 einen Schraubenmantel bzw. Leitring im eingeschränkt, daß ein Teil des Wassers das Hinter-Radialschnitt schematisch zur Veranschaulichung der 65 ende 5 des Schraubenmantels 1 umströmen muß. Der Anordnung und des Querschnitts der Wasserdurch- Pfeil B deutet die eingeschlagene bzw. die durch die flußkanäle. Schraubendrehrichtung angestrebte Fahrtrichtung an.

In der nachfolgenden Beschreibung wird der Aus- Diese Verhältnisse sind in F i g. 2 a deutlich zu er-

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kennen; der Wasserzufluß ist durch die Pfeillinien 17 gleich; z. B. muß, falls der Einlaß 14 kleiner sein soll

angedeutet. Durch die erwähnten Vorgänge wird eine als der Auslaß 15, der Winkel Φ 2 größer sein als

Zone 18 mit Druckabfall und einer Teilströmung Φ1.

außerhalb des Schraubenmantels 1 und teilweise Es kann zweckmäßig sein, daß der Querschnitt der auch innerhalb desselben hervorgerufen. Einen Ver- 5 Strömungskanäle an der Außenseite des Schraubengleich zwischen dem baulichen Öffnungsquerschnitt mantels 1 größer ist als an der Innenseite, um dades Schraubenmantels 1 und der durch die Strö- durch eine Beschleunigung der Strömung durch die mungsverhältnisse verursachten Verringerung des Kanäle in das Innere des Schraubenmantels zu bewirksamen Einströmquerschnitts zeigt die Pfeillinie wirken. Um hierbei eine weitere Geschwindigkeits-19. ίο steigerung zu erreichen, können die Wände der Was-

Die Beseitigung der erwähnten Nachteile ist aus serdurchflußkanäle konvergierend angeordnet sein.
F i g. 2 b zu erkennen. Übereinstimmend mit F i g. 1 b Der Gesamtdurchflußquerschnitt der Strömungsist eine Anzahl von auf einem Umfangkreis in Ab- kanäle soll vorteilhafterweise etwa 25% des Durchstand voneinander angeordneten, im Querschnitt ge- flußquerschnitts des Schraubenmantels an seiner diikrümmten Wasserdurchflußkanälen 13 in der Wan- 15 senartigen Verengung betragen, wobei die Bemesdung des Schraubenmantels 1 gleicher Anordnung sung des Durchflußquerschnitts des Schraubenman- und Ausbildung vorgesehen, deren vordere, innere tels im Bereich der Pfeillinie 30 (F i g. 1 a), die BeMündungen 14 in die Zone 18 der F i g. 2 a, in wel- messung des Durchflußquerschnitts der Wassercher Druckminderung und Strömungsteilung auftritt, durchflußkanäle gemäß der Linie 31 (F i g. 2 b) vorführen. Durch die Strömungskanäle 13 fließt entspre- 20 genommen ist.

chend den Pfeillinien 23 Wasser von der Außenseite Der Winkel, unter dem die Wasserdurchflußkanäle

des Schraubenmantels 1 in das Innere desselben. Die bei allen Ausführungen zur Längsachse des Schrau-

Pfeillinien 24 zeigen, daß der Wassereintritt in den benmantels angeordnet werden, hängt von den jewei-

Schraubenmantel 1 weit weniger beschränkt ist, was ligen Anwendungsvoraussetzungen ab. Bei Schiffen

sich in einer Erhöhung der Schubkraft bei gleicher 25 mit verhältnismäßig niedriger Geschwindigkeit kann

Antriebskraft auswirkt. der Winkel etwa 135° betragen, entsprechend

In jeder der beschriebenen Konstruktionen sind etwa der Darstellung in F i g. 1 b.

die Wände des Schraubenmantels 1 aus einem Teil Der normale Betrieb von Schiffsantrieben mit

der Oberfläche von parallelen Konen gebildet, deren Schraubenmänteln, die nach Art von Düsen beim

Achse mit der Achse des Schraubenmantels sich 30 Antrieb von Schiffen mitwirken, kann die Bildung

deckt. von beständigen Zonen mit stehendem Wasser an

Die strichpunktierten Linien Zl, Z 2 in. F i g. 1 b den Wänden der Schraubentunnel verursachen. Die

deuten an, daß die Wasserdurchflußkanäle 13 koni- erfindungsgemäß ausgebildeten und angeordneten

sehe Begrenzungsflächen mit gleicher Achse aufwei- Wasserdurchflußkanäle in der Wand des Schrauben-

sen wie der Schraubenmantel 1. Die Wände der Was- 35 mantels beseitigen diese Zonen ganz oder wenigstens

serdurchflußkanäle sind gleichzeitig ihre Begren- größtenteils. Der Durchfluß des Wassers wird da-

zungsflächen und die Winkel Φ1 und Φ 2 sind durch erhöht und — daraus resultierend — auch die

gleich. Bei nicht parallelen Wänden der Wasser- Leistung der Kombination der Schiffsschraube mit

durchflußkanäle sind die Winkel Φ1 und Φ 2 un- dem erfindungsgemäßen Schraubenmantel.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1 2 Ein solcher düsenartig ausgebildeter Mantel für Patentansprüche: eine Schiffsschraube, wie der vorstehend beschriebene, ist in erster Linie für den Vorwärtsantrieb ent-

1. Schiffsantrieb mit Schiffsschraube und du- wickelt worden. Unter den Bedingungen der Rücksenartig ausgebildetem, gegebenenfalls zum 5 wärtsfahrt bringt er keine Vorteile, sondern Nach-Zweck des Steuerns verschwenkbarem Schrau- teile, so daß bei dieser ein wirtschaftlicher Wirkungsbenmantel nach Art einer Kortdüse, in dessen grad des Antriebs nicht mehr möglich ist.
Wandung von vorn nach hinten verlaufende Was- Aus der deutschen Auslegeschrift 1 153 286 ist beserdurchflußkanäle angeordnet sind, deren in den reits ein Schiffsantrieb mit Schiffsschraube und dü-Innenraum sich öffnenden vorderen Öffnungen io senartig ausgebildetem Mantel (dort als Leitring beauf einem gemeinsamen Umfangskreis liegen, zeichnet) nach Art einer Kortdüse bekannt, dessen dadurch gekennzeichnet, daß die im Wandung von vorn nach hinten verlaufende Wasserwesentlichen geradlinig verlaufenden Wasser- durchflußkanäle aufweist, deren in den Innenraum durchflußkanäle (13) den Mantel (1) in einem sich öffnende, vordere öffnungen auf einem UmWinkel zwischen 30° und 60° zur Längsachse 15 fangskreis unmittelbar hinter dem Schraubenspitzendes Mantels schräg ansteigend von innen nach kreis — bezogen auf Vorwärtsfahrt — liegen und deaußen durchdringen und daß ihre vorderen inne- ren hintere Öffnungen am hinteren Ende des Leitren Öffnungen (14) im Abstand hinter dem rings angeordnet sind. Dabei sind die vorderen Öff-Schraubenspitzenkreis angeordnet sind. nungen der Wasserdurchflußkanäle bei dem bekann-

2. Schiffsantrieb nach Anspruch 1, dadurch ge- 20 ten Schraubenmantel bzw. Leitring noch im unmittelkennzeichnet, daß die Wasserdurchflußkanäle baren Wirkungsbereich des Schraubenspitzenkreises (13) über ihre ganze Länge gleichen Querschnitt derart angeordnet, daß sie das von den Schraubenflübesitzen. geln in Zentrifugalbeschleunigung versetzte Wasser

3. Schiffsantrieb nach Anspruch 1, dadurch ge- aufnehmen und hinter den Leitring ableiten sollen, kennzeichnet, daß die Wasserdurchflußkanäle 25 Diese Ausbildung sollte zur Begünstigung der Vor-(13) von ihrer inneren zur äußeren öffnung stetig ausfahrt dienen, indem sie die Druckdifferenz vor wachsenden Querschnitt besitzen. und hinter dem Propeller erhöhen und dadurch den

4. Schiffsantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 3, effektiven Schub begünstigen soll. Unter den Verdadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (13) hältnissen der Rückwärtsfahrt wird ein solcher Leitsenkrecht zu ihrer Längsachse einen kreisbogen- 30 ring zweifellos außerordentlich ungünstig sein und zu förmig gekrümmten Querschnitt nach Art von unübersehbaren turbulenten Strömungen und Wir-Ringabschnitten aufweisen und mit zueinander belbildungen Anlaß geben.

parallelen oder in Richtung nach außen leicht Der Erfindung ist demgegenüber die Aufgabe gedivergierenden vorderen und hinteren Wandflä- stellt, ausgehend von der eingangs erwähnten und chen ausgebildet sind und daß die Endkanten ih- 35 vorangehend besprochenen Gattung einen Schiffsanrer Wandungen an den inneren und äußeren Öff- trieb zu schaffen, durch den dieser Nachteil beseitigt nungen (14 bzw. 15) abgerundet sind. wird, das heißt, der also auch bei Rückwärtsfahrt

5. Schiffsantrieb nach einem der Ansprüche 1 möglichst wirtschaftlich und technisch optimal arbeibis4, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren tet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch Öffnungen (15) der Wasserdurchflußkanäle (13) 40 gelöst, daß die im wesentlichen geradlinig verlaufenauf einem gemeinsamen Umfangskreis liegen. den Wasserdurchflußkanäle den Mantel in einem

6. Schiffsantrieb nach einem der Ansprüche 1 Winkel zwischen 30 und 60° zur Längsachse des bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe Mantels schräg ansteigend von innen nach außen der Durchflußquerschnitte der Wasserdurchfluß- durchdringen und daß ihre vorderen inneren Münkanäle (13) etwa 25% des Durchflußquerschnitts 45 düngen im Abstand hinter dem Schraubenspitzendes Mantels (1) beträgt. kreis angeordnet sind.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Schiffsantriebs werden die Strömungsverhältnisse in

der Düse bei Rückwärtsfahrt durch Beseitigung der

50 sonst sich ausbildenden Zonen stehenden Wassers wesentlich verbessert und dadurch wird der Antrieb für die Rückwärtsfahrt wesentlich verbessert und so-

Die Erfindung betrifft einen Schiffsantrieb mit mit also die Manövrierfähigkeit des Schiffes erhöht,

Schiffsschraube und düsenartig ausgebildetem, gege- während hingegen die Verhältnisse für die Vorwärts-

benenfalls zum Zweck des Steuerns verschwenkba- 55 fahrt nicht nachteilig beeinflußt werden,

rem Schraubenmantel nach Art einer Kortdüse, in Die Wasserdurchflußkanäle können über ihre

dessen Wandung von vorn nach hinten verlaufende ganze Länge gleichen Querschnitt besitzen. Es wurde

Wasserdurchflußkanäle angeordnet sind, deren in jedoch als vorteilhaft erkannt, wenn sie von ihrer

den Innenraum sich öffnenden vorderen Mündungen vorderen (inneren) zur hinteren (äußeren) Öffnung

auf einem gemeinsamen Umfangskreis liegen. 60 stetig wachsenden Querschnitt aufweisen, da dadurch

Die bekannten düsenartig ausgebildeten Schrau- der Eintritt des Wassers von außen in die Kanäle bei

benmäntel von Schiffsschrauben weisen im Längs- Rückwärtsfahrt erleichtert, somit also ein weiterer

schnitt ein strömungsgünstiges Profil auf, und ihre Leistungsgewinn für die Rückwärtsfahrt erzielt wird.

Einlaßöffnung ist etwa vom Spitzen-Kreis der Schei- Um einen möglichst widerstandsarmen Durchfluß

telpunkte der Schraubenflügel an in Richtung zur 65 für das Wasser im Mantel zu schaffen, können die

Vorderkante erweitert. Beim Umkehren der Schrau- Wasserdurchflußkanäle nach Art von Ringabschnit-

bendrehrichtung wird dabei die Einlaßöffnung zur ten im Querschnitt bogenförmig gekrümmt sein, und

Austrittsöffnung. ihre Eintritts- und Austrittsöffnungen können abge-