DE588997C - Propeller mit federnden, an einer Randrippe befestigten Fluegeln - Google Patents

Description

8 ÖDE C. 1933

AUSGEGEBEN AM
!.DEZEMBER 1933

Propeller mit federnden Flügeln wirken unter Umständen günstiger als jene mit steifen Flügeln. Dies hat sich z.B. bei elastischen Luftschraubenflügeln gezeigt. Auch ausgeführte Tankschleppversuche mit Modellpropellern von nachbeschriebener Ausführungsart haben bedeutend höhere Wirkungsgrade als gewöhnliche Propeller mit steifen Flügeln ergeben.

Bei allen Lebewesen verschiedenster Art, die sich frei in der Luft oder im Wasser fortbewegen, sind die Fortbewegungsorgane, wie Flügel, Flossen u. dgl., von Natur aus stets besonders biegsam ausgebildet,-

Bei Wasserpropellern handelt es sich um Übertragung von verhältnismäßig großen Kräften, so daß sich hierzu Holz ais besonders elastischer Baustoff wegen zu geringer Festigkeit und Unbeständigkeit im Wasser nicht eignet. Es werden daher in der Praxis fast ausschließlich Propeller mit steifen Flügeln aus Bronzelegierung, Stahlguß oder Gußeisen verwendet.

Es sind wohl schon verschiedene Vorschlage über federnde Flügel für Luft- und Wasserpropeller bekanntgeworden, doch haftet allen diesen Ausführungen der Nachteil an, daß sie zufolge ihrer unvollkommenen Formgebung, die durch die Konstruktion des federnden Teiles bedingt ist, den Anforderungen einer günstig wirkenden Schraubenfläche bei gleichzeitig hinreichender Eigensteifigkeit nicht genügen können. Diese bekannten Ausführungen bestehen aus einzelnen oder aus einem Bündel übereinandergeschichteter, durch verschiedene Verbindungsmittel zusammengehaltener Bleche, die an starren Nabenteilen befestigt sind. Andere Ausführungen haben geradlinig vorlaufende Randrippen zur Befestigung von ebenen, elastischen Flügelblättern. Die abgewickelten Zylinderschnitte dieser bekannten flachen Flügelblätter weisen insbesondere im unbelasteten Zustand eine konvexe Krümmung der Druckseite auf, was für die hydraulische Wirkung ungünstig ist. Daher haben die bisherigen Ausführungen elastischer Flügel für Wasserschrauben nicht den gewünschten praktischen Gewinn gebracht.

Demhingegen bilden den Gegenstand der Erfindung federnde Propellerflügel, welche eine sehr aubenflächfenartige Grundform halben, ähnlich wie die erprobten Formen bei starren Flügeln, z. B. von tragflüigelartigen Profilen, sowie vornehmlich eine gute Randelastizität aufweisen. Im belasteten Zustand bleibt diese schraubenflächenartige Grundform hauptsächlich erhalten, und es biegt sich nur der elastische Austrittsteil im günstigen Sinne selbsttätig mehr oder weniger auf.

Diese Bauart ist also gewissermaßen einem Vogelflügel nachgebildet, dessen Eintritts-

kante aus einem festen Knochengerüst besteht mit anschließenden federnden Flächen. Diese Bedingung wird dadurch erfüllt, daß die starre Eintrittsrippe im Zusammenhang mit der allmählich in dieselbe übergehenden Flügelwurzel an der Nabe bereits schraubenflächenartig profiliert ist und mit schraubenflächenförmigen Auflagerflächen für die elastischen Flügelbleche versehen ist, deren ίο Neigung auf der Saug- und Druckseite derartig verschieden bemessen ist, daß die elastischen Flügelbleche an ihren Rändern mit Spannung aufeinanderliegen. Diese paarweise oder auch in mehrfachen Lagen angeordneten Flügelbleche federn am freien Rand· der Austrittsseite mit Eigenspannung frei zusammen und bilden einen Hohlraum, der bei Anordnung von entsprechenden Verbindungsöffnungen gleichzeitig zum Druckausgleich zwecks Vermeidung der Kavitation an den Flügelspitzcn dienen kann. Die Flügelstärken sind so zu bemessen, daß die Gesamtfederung der Flügel im vollbelasteten Zustand des arbeitenden Propellers noch innerhalb der Elastizitätsgrenze des Baustoffes gelegen ist.

Ein Ausführungsbeispiel ist in den Fig. r bis 4 dargestellt.

Fig. ι ist die Vorderansicht, Fig. 2 die Seitenansicht des Propellers,

Fig. 3 ein abgewickelter Zylinderschnitt bei A-A (Fig. 2) und

Fig. 4 ein Radialschnitt bei B-B (Fig. 1). Die gerade oder gekrümmte Eintrittskante α des um die Achse b rotierenden Propellerflügels ist durch einen starren, sich allmählich, entsprechend einer gleichen Festigkeit, nach außen verjüngenden Arme gebildet; an der Wurzel geht dieser Arm in den Nabenteil d über, der nach der Austrittskante e hin in eine scharfe Kante ausläuft. Die beiden . flachen Seiten der starren Einspannrippe c, d sind als Schraubenflächen mit entsprechend abgestimmten Steigungen ausgebildet und dienen als Auflagen für die darauf paarweise befestigten federnden Flügelbleche / und g von möglichst hoher Elastizität. Die beiden Flügelbleche f und g können auch in ein einziges Blech nach Fig. 5 vereinigt sein, derart, daß dasselbe die Einspannrippe α ganz umschließt. Die Steigungsunterschiede an der Einspannrippe zwischen Druck- und Saugseite sind nun derart gewählt, daß jeweils ein solcher örtlicher Neigungswinkel α der beiden Flügelteile/ und g zueinander entsteht, daß letztere an den Rändern mit einer gewissen Spannung zusammenschließen und innerhalb gewisser Grenzen e und e' (Fig. 3 und 7) ausfedern können. Die Blechränder e sind dünn ^e° zugeschärft (Fig. 4), um schädliche Randwirbelbildungen zu vermeiden. Die vorbeschriebene Ausführungsart eines Hohlflügels kann überdies noch mit kleinen Verbindungsöffnungen Ii an der Einspannrippe sowie i am äußersten Flügelrand versehen sein, um auf solche Weise einen Druckausgleich für die Verhinderung einer Kavitation an den Flügelspitzen herzustellen.

Die Wirkungsweise des vorbeschriebenen Propellers ist derart, daß die rotierenden Flügelflächen wie beim gewöhnlichen Pro- " peller Schub erzeugen, wobei jedoch durch die Nachgiebigkeit der Flügel eine selbsttätige örtliche Anpassung an alle vorkommenden ungleichmäßigen Strömungen des Schraubemvassers erfolgt, sei es durch die periodisch wechselnde Tiefenlage der arbeitenden Flügel während jeder Umdrehung, sei es durch äußere, unS3'mmetrische Beeinflussung durch den benachbarten Schiffsrumpf sowie durch Stampf-, Roll- und Tauchbewegung des Schiffes im Seegang. Es findet durch die federnde Verwendung der Flügel eine sanfte und stoßfreie Übertragung und ein selbsttätiger Ausgleich der Schubkräfte statt. Der Gang des Propellers wird außerdem dadurch ruhiger, und die schädlichen Erschütterungen werden vermindert.

Fig. 6 und 7 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel. Bei demselben steht das Flügelblech / der Druckseite etwas über das Blech g der Saugscite vor, und ersteres ist in kleinen Abständen senkrecht zum Flügelrand eingeschlitzt. Diese Schlitze k bezwecken eine leichtere Teilfederung entlang der Austrittskatite e infolge Ausfallens der Ouerspannung des Blechrandes. Statt dessen kann auch ein federnder Randstreifen aus gleichem oder verschiedenem, besonders elastischem Baustoff eingesetzt werden. Überdies sind bei diesem Ausführungsbeispiel an den Blechen der Saugseite Schlitze in in der natürlichen Federungsrichtung angebracht, die nicht bis an den Rand durchgehen und dazu dienen, ein unregelmäßiges Ausbuchten des gewölbten Teiles während des Arbeitens des Propellers zu vermeiden.

Ein drittes Ausführungsbeispiel für eine größere Propellerausführung ist in Fig. 8 dargestellt. Bei demselben stehen mehrere Festigkeitsrippen/ in Verbindung mit der Randrippe c oder Nabenwurzel d_t und es können dieselben starr oder zum Teil auch federnd ausgebildet werden.

In Fig. 9 ist der abgewickelte Zylinderschnitt eines ausgesprochenen Lamellenpropellers als weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt. Bei demselben wird der Flügel zwecks Verstärkung, jedoch ohne Einbuße an Federung, aus mehreren Lagen möglichst dünner Bleche von hoher Elastizität gebildet, die ihrerseits wie bei den vorher beschrie-

benen Ausführungsbeispielen an der Einspannrippe c und der anschließenden Nabenwurzel mit entsprechend abgestimmten Steigungen befestigt sind, derart, daß die Bleche η der Druckseite im abgewickelten Zylinderschnitt im Ruhezustande eine gerade oder schwach konkave Form annehmen. Auch hier liegen die Bleche ο der Saugseite und die Bleche η der Druckseite mit Eigenspannung

to aufeinander, die Blechränder sind nach innen abgeschrägt, so daß die beiden äußeren glatten Deckbleche eine scharfe Austrittskante e bilden. Bei diesem Ausführungsbeispiel besitzt der Flügel wie bei den vorbe-

«5 schriebenen Beispielen einen Hohlraum p.

Dieser Hohlraum kann auch gänzlich

fehlen, wie dies in dem in Fig. io und ii dar-. gestellten weiteren Ausführungsbeispiel der Fall ist. Die dicht aufeinander liegenden Lamellen q sind beiderseitig an der Einspannrippe c in mehreren Lagen stufenweise befestigt. Die Druckseite r wird vom größten Flügelblech gebildet, um daselbst eine glatte Oberfläche zu erhalten, während an der Saugseite s die frei aufliegenden Blechränder nach der Austrittskante hin entsprechend der gegen die Eintrittskante α hin zunehmenden Gesamtflügelstärke allmählich zurücktreten. Die Blechkanten derselben sind nach dem Profil der Sauigseite zugeschärft, um eine möglichst glatte Oberfläche zu erhalten.

Ähnlich wie bei den zuvor beschriebenen Schraubenpropellern können die Flügel oder Schaufeln jeder anderen Propellergattung mit Vorteil federnd ausgebildet werden.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Propeller mit federnden, an einer

   Randrippe befestigten Flügeln, dadurch gekennzeichnet, daß die die Eintrittskante bildende Randrippe (a) tind · die an dieselbe anschließenden Rippen derart profiliert sind, daß sie beidseitig schraubenflächenartige Auflagen bilden mit derart zueinander abgestimmten Steigungen, daß die darauf paarweise befestigten, einzeln oder mehrfach übereinandergeschichteten Flügelbleche (/, g) der Druck- und Saugseite an ihren freien, besonders biegsamen Rändern (e) mit Eigenspannung selbsttätig zusammerifedern.
2. 2. Propeller mit federnden Flügeln nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsrippe (c) beiderseits stufenförmig profiliert ist.
3. 3. Propeller mit federnden Flügeln nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Randrippe (c, d) eine oder mehrere Versteifungsrippen (/) besitzt, die steif oder teilweise federnd ausgebildet sind.
4. 4. Propeller mit federnden Flügeln nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das äußerste, die Druckseite bildende und über die Saugseitenbleche hinausragende Flügelblech (/) senkrecht zur Austrittskante (e) verlaufende Randschlitze (k) besitzt.
5. 5. Propeller mit federnden Flügeln nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Austrittskante (e) schmale Blattstreifen aus besonders biegsamem Baustoff mit glatter Oberfläche angefügt sind.
6. 6. Propeller mit federnden Flügeln nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügelbleche der Saugseite zwecks Erhöhung ihrer Biegsamkeit mit nicht von Rand zu Rand durchlaufenden Längsschlitzen versehen sind, die annähernd in der natürlichen Federungsrichtung verlaufen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen