DE541345C - Unterdruck erzeugende Vorrichtung, insbesondere zum Antrieb von Luft- und Wasserfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Unterdruck erzeugende Vorrichtung, insbesondere zum Antrieb von Luft- und Wasserfahrzeugen.

S Man hat nun schon versucht, bei Flügelpropellern dem Sinken des Wirkungsgrades mit wachsenden Geschwindigkeiten dadurch zu begegnen, daß die vorlaufende Flügelkante mit einer Aufbiegung versehen wurde, durch welche die hinter ihr befindliche Luftschicht abgesaugt werden sollte, derart, daß sich ein luftverdünnter Raum bildete, welcher zur Bewegung des Flügels senkrecht zur Flügelfläche· nutzbar gemacht werden sollte. Befriedigende Ergebnisse konnten jedoch mit diesem Vorschlag unter anderem wegen des ungünstigen, in keinem entsprechenden Verhältnis zu der beabsichtigten Wirkung stehenden Leistungsaufwandes und wegen der nachteiligen Zirkulationsverhältnisse nicht erzielt werden.

Ferner ist man auch schon dazu übergegangen, die übliche Form des Flügelpropellers zu verlassen und solche Propeller zu ersetzen durch um eine Welle rotierende Körper von Stromlinienform mit aufgesetzten Treibflächen. Trotzdem in diesen Vorschlägen zunächst ein neues Propellerprinzip verkörpert zu sein schien, stellen sie in der Tat nur eine besondere Ausbildung der bekannten Luftschrauben dar. Denn auch hier sind Treibflächen mit einer Druck- und Saugseite vorhanden, die gegenüber den Flügelpropellern lediglich anders angeordnet sind. Auch hier sinkt der Wirkungsgrad erheblich mit steigenden Drehzahlen, abgesehen davon, daß bei derartigen Propellern schon von vornherein zur Leistungsgewinnung ein großes Drehmoment erforderlich ist und sich bei gewissen Drehzahlen nachteilige Abschleudererscheinungen bemerkbar machen.

Die Erfindung verwertet die Erkenntnis, daß bei einem Propeller die Saugseite einen wesentlicheren Anteil an der Vortriebswirkung hat als die Druckseite zur Schaffung einer neuen Unterdruck erzeugenden Vorrichtung. Sie besteht darin, daß auf dem äußeren Mantel eines an der Spitze geschlossenen, um seine Längsachse rotierenden Körpers entgegen der Drehrichtung ansteigende, tangential einlaufende Gleitstufen angeordnet sind. Diese Gleitstufen sind keine Treibflächen mit einer Saug- und Druckseite, sondern entgegengesetzt zur Drehrichtung allmählich ansteigende Erhebungen, die plötzlich unterbrochen werden und eine steile Stufe oder Tasche bilden. Die Vortriebswirkung wird dadurch erzielt, daß das Medium beim Umlauf des an der Spitze geschlossenen Körpers über die Begrenzungskanten der Erhebungen hinwegstreicht und in den zweckmäßig aus mit der Mantelfläche des rotierenden Körpers entgegen der Drehrichtung offene Taschen bildenden Flächenstreifen bestehenden Gleit-

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stufen, insonderheit auch auf dem Mantel des rotierenden Körpers, ein partielles Vakuum erzeugt.

Hierdurch ergeben sich wesentliche Vorteile in verschiedener Beziehung. Der Kraftaufwand, bezogen auf irgendeinen anderen leistungsgleichen Propeller, ist beim Erfindungsgegenstand viel geringer, da nur jeweils ein Teil des rotierenden Körpers, nämlieh die Stufenfläche, in der Nähe der Abreißkante vom Medium beaufschlagt wird und sich die Mantelfläche zum größten Teil in einer widerstandsarmen, verdünnten Grenzschicht bewegt. Weiter sind Leistungssteige-• 5 rungen bei der neuen Vorrichtung dadurch möglich, daß die Umlaufzahlen gesteigert werden können und dann zu einer Erhöhung der Saugwirkung führen. Das ist z. B., wie Versuche ergeben haben, bei rotierenden Körpern beispielsweise von Stromlinienform mit glattem Mantel nicht möglich, weil sich hier mit steigenden Drehzahlen zunehmend ungünstige Abschleudererscheinungen bemerkbar machen. Der Anwendung anderer bekannter Vortriebsmittel sind bekanntlich ebenfalls in bezug auf die erreichbaren, noch wirtschaftlich arbeitenden Drehzahlen verhältnismäßig enge Grenzen gesetzt. Bei der neuen Unterdruck erzeugenden Vorrichtung werden, wie Versuche ergaben, die Verhältnisse bei über das normale Maß gesteigerten Drehzahlen immer günstiger, und ein optimaler Erfolg macht sich beim Anwachsen der Umfangsgeschwindigkeit über die Schallgeschwindigkeit bemerkbar.

Die neue Vorrichtung kann beispielsweise Anwendung finden zur Verringerung des Stirnwiderstandes irgendwelcher Körper, die durch ein Medium bewegt werden sollen, also z. B. Luft- und Wasserfahrzeugen, Geschossen usw.

In den Zeichnungen sind verschiedene Ausführungsbeispiele bezüglich des Verlaufes und der Anordnung der erfindungsgemäßen Gleitstufen schematisch dargestellt.

Abb. ι zeigt eine Stirnansicht des rotierenden Körpers mit den Gleitstufen, Abb. 2 eine Seitenansicht und Abb. 3 einen Schnitt nach der Linie A-B der Abb. 1.

Abb. 4 und 5 geben in Seitenansicht anders angeordnete Gleitstufen wieder.

Bei den dargestellten Ausführungsformen besteht die Unterdruck erzeugende Vorrichtung aus einem parabolischen Körper 1 in Form eines an der Spitze 5 geschlossenen Metallhohlkörpers, mit dem die Antriebswelle 2 verbunden ist. Der rotierende Körper kann natürlich auch eine konische oder stromlinienförmige Umrißform erhalten.

Auf den äußeren Mantel des rotierenden Körpers sind in letzteren tangential einlaufende, entgegen der Drehrichtung, die in Abb. 3 durch Pfeil angedeutet ist, allmählich ansteigende und am höchsten Punkt abbrechende Flächenstreifen aufgesetzt. Diese bilden mit der Mantelfläche mehrere plötzlich abreißende Gleitstufen, die sich hinter der Abreißkante in entgegen der Drehrichtung offene Taschen 4 fortsetzen.

Versuche haben ergeben, daß es von Bedeutung ist, die Form und Anordnung der Taschen entsprechend dem bei dem betreffenden Anwendungsfall vorliegenden Verhältnis der Vorwärtsgeschwindigkeit zur Umfangsgeschwindigkeit zu wählen.

Im wesentlichen lassen sich in dieser Beziehung die Anwendungsfälle in drei Gruppen einteilen, und zwar: Standarbeit der Unterdruck erzeugenden Vorrichtung, z. B. bei Ventilatoren, Windmühlen usw., ferner mittlere Geschwindigkeiten, z. B. Luft-, Land- und Wasserfahrzeugen, und schließlich höchste Umdrehungszahlen, z. B. bei besonders gearteten Luftfahrzeugen, Projektilen usw.

Bei ortsfester, d. h. nur drehbeweglicher, bzw. nur mit ganz geringen Vorwärtsgeschwindigkeiten verbundener Anordnung der Vorrichtung erhalten die Gleitstufen 3 die in Abb. 1 und 2 dargestellte Form. Die Abreißkanten der Flächenstreifen 3 verlaufen von der Spitze 5 bis zur Basis 6 des rotierenden Körpers 1 schraubenlinienförmig, und die Taschen 4 sind nach vorn offen.

Bei der Ausführungsform nach Abb. 4, die sich bei der Verwendung der Unterdruck erzeugenden Vorrichtung für mittlere Geschwindigkeiten als zweckentsprechend erwiesen hat, verlaufen die Abreißkanten der Gleitstufen von der Spitze oder annähernd der Spitze 5 geradlinig bis zur Basis 6, und zwar in achsenparallelen Ebenen bei sternförmiger Gruppierung der einzelnen Stufen.

Für besonders große Vorwärtsgeschwindigkeiten wird die Anordnung gemäß Abb. 5 getroffen. Hier ziehen sich wiederum die einzelnen Gleitstufen schraubenlinienförmig über den rotierenden Körper, wobei die Taschen 4 durch entsprechende Formgebung der einzelnen Abreißkanten so verlaufen, daß sie nach hinten offen sind. Hierdurch kann sich bei raschem Vorwärtsbewegen der Vorrichtung durch ein Medium auch dann noch hinter der Abreißkante jeder Gleitstufe oder in den Taschen 4 ein Unterdruck einstellen, wenn die Vorwärtsgeschwindigkeit der Umfangsgeschwindigkeit nahekommt oder diese übersteigt.

Gegebenenfalls kann die Wirkung der Vorrichtung noch dadurch verbessert werden, daß die Bildung einer Luftverdünnung hinter

Claims (3)

1. bzw. unter den Stufen durch eine niechanischt' Saugvorrichtung, z. B. eine die Luft aus den einzelnen Hohlräumen absaugende Pumpe, unterstütz! wird.
   5

   Patentans ρröche:

   j. Unterdruck erzeugende Vorrichtung, insbesondere zum Antrieb von Luft- und ίο Wasserfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem äußeren Mantel eines an der Spitze geschlossenen, um seine Längsachse rotierenden Körpers entgegen der Drehrichtung ansteigende, tangential einlaufende Gleitstufen angeordnet sind.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitstufen aus Flächenstreifen (3) bestehen, die mit der Mantelfläche des um eine Welle (2) rotierenden Körpers (1) entgegen der Drehrichtung offene Taschen (4) bilden.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung einer Luftverdünnung hinter bzw. unter den Stufen durcli eine mechanische Saugvorrichtung unterstützt wird.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen