DE8314111U1

DE8314111U1 - Schiff

Info

Publication number: DE8314111U1
Application number: DE19838314111
Authority: DE
Original assignee: PUNSON JURIJ SERGEEVIC LENINGRAD SU
Current assignee: PUNSON JURIJ SERGEEVIC LENINGRAD SU
Priority date: 1983-05-13
Filing date: 1983-05-13
Publication date: 1984-02-23

Description

14. Dez. 1983

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Schiff mit einer am Schiffskörper vor der hinter dem Heck des Schiffes angeordneten Schiffsschraube fliegend befestigten Leitvorrichtung aus mindestens einem Flügel. Sie kann zur Verbesserung der Vortriebscharakteristiken von Einwellen- und Zweiwellenschiffen beliebiger Typen Anwendung finden.

Ea sind Leitvorrichtungen für grosstonnagige ü) in we lie α sch iff© mit völligen Schiffslinien bekannt (siehe z.B. die Patentschrift Nr. 47-20860, Kl. 63b 1/00, erteilt in Japan am 13.Ο6.72). Diese Vorrichtungen enthalten radial und horizontal angeordnete Flügel, die am Schiffskörper mit Anordnung ihrer Enden ungefähr am Hände des Schiffsschraubenkreises fliegend befestigt sind. Die Flügel sind an beiden Bordseiten vor der Schiffsschraube angebracht, weisen eine Gegenpropellerprofilierung auf und verdrehen den auf die Schiffsschraube auftreffenden Strom in einer Richtung, die dem Drehsinn der Schiffsschraube entgegengesetzt ist. Infolgedessen verringern sich die Energie Verluste für die Verdrehung des Schraubenstrahls, wahrend der Vortriebs beiwert des Schiffes zunimmt. Die Anordnung der Flügelenden ungefähr am Rande des Schiffsschraubenkreises und die gleiche Breite der Flügel zeugen jedoch davon, dass bei diesen Vorrichtungen die Lange und Breite der Flügel nicht optimal sind, dass sie ohne BÜcksicht auf die Strömungsablenkung am Achterende des Schiffes und ohne Berücksichtigung der gegenseitigen Beeinflussung der Flügel gewählt sind, überdies sind bei diesen Vorrichtungen die Flügel oberhalb der Horizont? Ie bene angeordnet, die durch die geometrische Achse der Prope llerweHe verlauft, was zur Erhöhung der Ungleichmässigkeit der Belastung am Schiffsschraubenkreis und als Folge davon zur Vergrösserung der Sogziffer fuhrt. Alles in allem setzt dies die Effektivität der genannten Vorrichtungen herab.

üs sei bemerkt, dass die besagten Vorrichtungen, bei denen die Flügel an den beiden Bordseiten angeordnet sind,

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nur an Einwellenschiffen mit völligen Schiffslinien hinreichend effektiv sind, weil bekanntlich bei diesen Schiffen wegen der vorhandenen Kimmwirbel die Struktur dee Stromes am Achterende ihre Besonderheiten hat, dank welchen der Widerstand der Flügel auf Steuerbord- und

Backbordseite annäherd gleich ist. Bei EinweIlenschiffen mit gemässigter Volligkeit der Schiffelinien und bei Zweiwellenschiffen sind die in Rede stehenden Vorrichtungen wenig effektiv, da z.B. bei der Reohtsdrehung der Schiffsschraube an den Flügeln, die sich rechts von der Vertikalebene befinden, welche durch die geometrische Achse der Propellerwelle geht, infolge der Strömungsab- \

lenkung eine zusätzliche Widerstandskraft erzeugt wird. j

Diese Widerstandskraft entsteht aufgrund einer Komponente des negativen Auftriebs der Flügel und ist nach der zur Schiffsbewegung entgegengesetzten Seite gerichtet. Als Ergebnis beseitigt dieser zusätzliche Widerstand der Flügel fast vollständig den Effekt, der von der Vorrichtung durch Gleichrichten des Schraubenstrahls herruht.

Für grosstonnagige Zweiwellenschiffe ist eine Vorrichtung bekannt, bei der die Flügel zwischen dem Schiffskörper und einer Stütze befestigt sind, die an der Wellennuss der Propellerwelle fliegend befestigt ist (siehe z.B. die Patentschrift Nr. 4-6-6746, Kl. B 6Jh, erteilt in Japan am 19.02.71). Bei dieser Vorrichtung weisen die Flügel keine freien Enden auf, wodurch von ihnen keine | Spitzenwirbel ablaufen, welche den auf die Schiffsehraube I auftreffenden Strom in der zum Schraubendrehsinn entgegen- ^ gesetzten Richtung verdrehen. Ausserdem erbringt die |

Stütze einen zusätzlichen Widerstand. All das hat zur |

Folge, dass die Effektivität der Vorrichtung unbedeutend ist.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, die Leitvorrichtung des Schiffes so auszubilden,

daß die Energieverluste für die Verdrehung des Schraubenstrahls minimal v/erden.

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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einem Schiff mit einer am Schiffskörper vor der hinter dem Heck des Schiffes rngeordneten Schiffsschraube fliegend befestigten Leitvorrichtung aus mindestens einem Flügel neuerungsgemäß der Flügel sich auf der dem Drehsinn der Schiffsschraube entgegengesetzten Seite von der Vertikalebene befindet, die durch die geometrische Achse der Propellerwelle geht, wobei er eine Länge 1 von 1,1 bis 1,5 der Länge L des Flügels der Schiffsschraube und eine Breite von nicht weniger als 0,4 des HaIbmessers R der Schiffsschraube hat.

Wie theoretische und experimentelle Untersuchungen gezeigt haben, führt bei einem Einwellenschiff mit gemäßigter Völligkeit der Schiffslinien die Anbringung der Flügel auf einer Bordseite nicht zur Entstehung eines Momentes, das das Schiff in waagerechter Ebene dreht, weil der Flügelwiderstand aufgrund einer Komponente des positiven Auftriebs der Flügel praktisch gleich Null ist. Diese Komponente ist in Richtung der Schiffsbewegung gerichtet.

Bei der Anbringung von zwei oder mehr Flügeln ist es zweckmäßig, wenn diese verschiedene Längen und Breiten besitzen.

Bei einer solchen Ausführung der Flügel werden die Strömungsablenkung an ihren Anordnungsstellen und ihre gegenseitige Beeinflussung berücksichtigt, was es gestattet, die Effektivität der Vorrichtung zu erhöhen.

Bei einem Einwellenschiff mit völligen Schiffslinien ist es in Abhängigkeit von der Belastung der Schiffsschraube zweckmäßig, mindestens einen zusätzlichen Flügel anzubringen, der am Schiffskörper vor der Schiffsschraube auf der zur An-Ordnung des Leitvorrichtungsflügels entgegengesetzten Seite fliegend befestigt ist und eine Länge von 1,1 bis 1,5 der Länge L des Schiffsschraubenflügels und eine Breite von nicht weniger als 0,4 des Schiffsschraubenhalbmessers aufweist, wobei der Leitvorrichtungsflügel und der zusätzliche Flügel nicht höher als die Horizontalebene angeordnet sind, die durch die geometrische Achse der Schraubenwelle geht.

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Die Zweokmaeaigkeit der Anbringung von zusätzlichen Flügeln iat dadurch begründet, dass der Widerstand von Flügeln, die sich auf einer Bordeeite befinden, zur Entstehung eines Momentes fuhren kann, das das Schiff in waagerechter Ebene dreht· Da der Widerstand der Flügel und der zusätzlichen Flügel annähernd gleich ist, so tritt das besagte Moment nicht auf· Die Anordnung der Flügel nicht ' oberhalb der Horizontalebene vermindert die Ungleiohmässigkeit der Belastungsverteilung am Schiffsschraubenkreis, verringert die Sogziffer und erhöht dadurch den Propul- sinnsbeiwert des Schiffes· Leitvorrichtungaflugeln und zusätzlichen

Bei der Anbringung von zwei und mehr^lügeln ist es 1.5 zv?eckm'assig,wenn diese alle verschiedene Langen und Breiten besitzen.

Bei dieser Ausführung werden ebenfalls die Strömungsablenkung und die gegenseitige Beeinflussung der Flügel berücksichtigt, welche zur Erhöhung der Effektivität der .20 Vorrichtung führen.

Die ge mass der vorliegenden Neuerung ausgeführte leitvorrichtung bietet die Möglichkeit, die Vortriebscharakteristiken eines Schiffes beträchtlich zu erhohen. Sie kann an jedem beliebigen Schiff sowohl mit offenen als auch mit ummantelten Schiffsschrauben verwendet werden. Die Vorrichtung ist betriebszuverlassig und hat im Vergleich mit den bekannten Vorrichtungen eine einfachere Bauart.

Nachstehend werden konkrete AusführungsbeispieIe der vorliegenden Neuerung an Hand der Zeichnungen beschrieben; es zeigen:

Fig. 1 das Heck eines Einwellenschiffes mit gemäßigter Völligkeit der Schiffsliniea im Bereich der Schraube mit einer Leitvorrichtung aus einem Flügel in der Heckansicht;

Fig. 2 das Heck eines Zweiwellenschiffes im Bereich der Schrau- ben mit einer Leitvorrichtung aus zwei Flügeln im Schnitt nach Linie H-II der Fig. 3;

Pig. 3 die Heckaneicht bis zur Mittenebene der Ausbildung gemäß Pig. 2;

Pig. 4 das Heck eines Einwellenschiffes mit völligen Schiffslinien im Bereich der Schraube mit einer Leitvorrichtung aus einem Flügel und mit einem zusätzlichen Flügel in der Heckansicht;

Fig. 5 das Heck eines Einwellenschiffes mit völligen Schiffslinien im Bereich der Schraube mit einer Leitvorrichtung aus zwei Flügeln und zwei zusätzlichen Flügeln in der Heckansicht.

Am Rumpf 1 (Pig. 1) eines Einwellenschiffes mit gemassigter Völligkeit der Schiffslinien ist eine Leitvorrichtung installiert, die aus einem Flügel 2 besteht, der am Rumpf 1 vor der Schiffsschraube fliegend befestigt ist, deren Kreis 3 mit gestrichelter Linie angedeutet ist. Bei der Rechtsdrehung der Schiffsschraube, wie dies in allen Figuren durch, einen Pfeil A angedeutet ist, ist der Flügel 2 links von einer Vertikalebene B angeordnet, die durch die geometrische- Achse der Propellerwelle 4 geht.

Bei der Linksdrehung der Schiffsschraube ist der Flügel ein Spiegelbild der Pig. 1, d.h. er befindet sich rechts von der genannten Vertikalebene 3. Nur ein Flügel v/ird an Schiffen bei verh'altnism'assig geringen Belastungen der Schiffsschraube vorgesehen.

Der Flügel 2 hat eine Lange 1 . von 1,1 bis 1,5 der Lange L des Flügels 5 der Schiffsschraube und eine Breite nicht kleiner als 0,4 des Halbmessers H der Schiffsschraube. Bei einer solchen Anordnung und solchen Abmessungen gewährleistet der Flügel 2 eine beträchtliche Erhöhung der Voi^triebscharakterxstiken des Schiffes. Diese Erhöhung wird durch die Wahl einer optimalen Lage des Flügels 2 am Schiffskörper 1 und einer optimalen Lange 1 und Breite desselben mit Rücksicht auf die S trömungs ab lenkung an der Anordnungsatelle des F.lügela 2 erzielt. Die Lage und Abmessungen dee Flügels 2 sowie Ordinaten der Querschnittsprofile und deren optimale Anstellwinkel werden auf rechnerischem Wege bestimmt.

An einem Einwellenschiff mit gemasaigtep Volligkeit der Sohiffaliniea können in Abhängigkeit von der Belastung der Schiffsschraube mehrere Flügel angebracht sein, die sich links oder rechts je nach dem Drehsinn der Schiffsschraube befinden. Diese Flügel können sowohl in radialer als auch in horizontaler Richtung angeordnet sein. Ihre optimale länge und Breite sind verschieden, wahrend die Lange ..von .1,1. bia 1,5 der^ Lange des Schiffsschraubenfluge Is und die Breite nicht kleiner als 0,4 des Spniffsschraubenhalbmessera ist· Diese Dimensionen we-rden unter Berücksichtigung der Stromungsableakung und der gegenseitigea Beeinflussung der Flügel festgelegt.

Bei einem Zweiwellen schiff drehen sich die Schiffsschrauben 6 (Fig. 2) nach aussen, wie dies durch den Pfeil A in. Fig. 3 angedeutet ist, und an der Wsllennuss 7 jeder Propellerwelle 8 ist eine Leitvorrichtung installiert. Diese Vorrichtungen sind bezüglich der Mitterxebene D symmetrisch (nicht gezeigt) angeordnet. In der weiteren Beschreibung bezieht sich alles, was die eine Leitvorrichtung anbetrifft, in gleichem Masse auf die andere. Die Leitvorrichtung enthält zwei Flügel 9 und 10, die radial angeordnet und an der Wellennuss 7 der Propellerwelle 8 fliegend befestigt sind. Die Vfellennuss 7 ist mit dem Rumpf 11 starr verbunden und stellt einen. Teil desselben dar. Die Flügel 9 und 10 haben eine verschiedene optimale Lange I_x. und I₂, die jedoch nicht grosser al9 1,5 der Lange des Flügtls der Schraube 6 (Fig. 2) ist,

und eine verschiedene optimale Breite b^. und bg, die jedoch, nicht kleiner als 0,4 des Halbmessers R (Fig. 3) der

JO Schiffsschraube 6 (Fig. 2) ist. Die Anzahl der Flügel 9 und 10 wird in Abhängigkeit von eier Belastung der Schiffsschraube 6 bestimmt.

An einem .Einwellenschiff mit völligen Schiffslinien ist ein zusätzlicher Flügel 12 (Fig. 4) angebracht, der am Schiffsrumpf 13 auf der Seite fliegend beföstigt ist, die zur Anordnung des Flügels 14 entgegengesetzt ist, welcher links von der Vertikalebene B angeordnet ist, die durch die geometrische Achse der Propellerwelle 15 geht.

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Der Flügel 14 und der zusatz liehe Flügel 12 haben eine gleiche Lange, die 1,5 der Lange des SchiffeechraubenflugeIs nicht übersteigt, und eine gleiche Breite nicht kleiner ale 0,4 des Schiffeschraubenhalbme/ssere H.

An einem Einwellenschiff mit volligen Schiffslinieß

(Fig. 5) können mehrere Flügel 16 und 17 sowie mehrere zusätzliche Flügel 18 und 19 angebracht «erden. Alle Flügel 16, 17, 18 und 19 besitzen verschiedene Langen und Breiten, die mit Rucksicht auf iie Stromungsablenkung und

XO die gegenseitigen Beeinflussung der Flügel festgelegt «erden. Sie werden en ..Schiffe η mit verhältnismassig grossep Belastungen der Schiffsschraube angebracht» Die Leitvorrichtung arbeitet folgenderwöise· Bei der Vorwärtsbewegung des Schiffes verdrallen die Flügel 9 und 10 den auf die Schiffsschraube 6 auftreffenden Strom VE" (Fig. 2) in der zum Drehsinn der Schiffsschraube 6, der durch den Pfeil Δ angedeutet ist, entgegengesetzten Richtung. Dieser Strom überlagert sich dem Strahl der Schiffsschraube 6, welcher den entgegengesetzten Drall hat. Im ürgebnis dieser Oberlagerung des verdrehten. Stromes fi und des Strahls der Schiffsschraube 6 wird ein Teil der für die Verdrehung des Strahls der Schiffsschraube 6 verbrauchten Energie der Schiffsschraube 6 in· Fora eines zusätzlichen Schubs bei gleicher aufgenommener Leistung zurückgeführt, d.h., die Propulsionscharakteristiken des Schiffes werden erhöht, was durch Modell- und Naturversuche bestätigt /»ird.

Die Wirkung der anderen Ausbildungen ist im Prinzip die gleiche.

Bei der Entwicklung der Leitvorrichtung wurden zahlreiche Modellversuche dieser Vorrichtung durchgeführt, die an verschiedenen Typen von Transportschiffen installiert wurde. Diese Versuche zeigten, dass die Verwendung der erfindungsgemäas ausgeführten Leitvorrichtung es gestattet, die Propulsionscharakteristiken des Schiffes um 5-10 % zu erhöhen, was einer Verminderung der aufc^nommenen Leistung bei einer vorgegebenen Schiffsgeschwindigkeit oder einer

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Verringerung dee Ireibetoffverbrauchs um denselben Betrag entspricht. Die Naturerprobungen der Versuchsmuster der erfindungsgemass vorgeschlagenen Leitvorrichtung wurden an einem Transportschiff mit volligen Schiffelinien und an einem Transportschiff mit gemaeeigter Volligkeit der 3chiffalinien durchgeführt. Diese Erprobungen bestätigten die Effektivität der Vorrichtung in den vorstehend angegebenen Grenzen.

Zum Zwecke der Prüfung der Betriebszuverlassigkeit wurden die Versuchsmuster der Leitvorrichtung an den genannten Schiffen wahrend einer langen Zeit erprobt, aber es war kein einziger Fall des Bruchs oder der Beschädigung der Flügel zu verzeichnen.

Wie die Naturerpz'Obungsn zeigten, beeinträchtigt die Installation der gemasa der vorliegenden Erfindung ausgeführten Leitvorrichtung an einem Schiff das Vibrationsverhalten desselben nicht.

Claims

17. Oktober 1983 SCH U TZ ANSPRÜCHE

1. Schiff mit einer am Schiffskörper (1) vor der hinter dem Heck des Schiffes angeordneten Schiffschraube fliegend befestigten Leitvorrichtung aus mindestens einem Flügel (2),

£ dadurch gekennzeichnet, daß der Flügel (2) sich auf der

[: dem Drehsinn der Schiffschraube entgegengesetzten Seite.

<:■ von der Vertikalebene (B) befindet, die durch die geo-

f; metrische Achse der Propellerwelle (4) geht,

[; wobei er eine Länge (l) von 1 ,1 bis 1 ,5 der Länge (L)

! des Flügeln (5) der Schiffsschraube und eine Breite von

I nicht weniger als 0,4 des Halbmessers (R) der Schiffs-

ft schraube hat.

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2. Schiff nach Anspruch 1,

gekennzeichnet durch eine Leitvorrichtung aus zwei oder mehr Flügeln (9, 10), die verschiedene Längen (l., Ip) und Breiten (b., b_?) besitzen.

3. Schiff nach Anspruch 1 mit einer Schraubenwelle und völligen Schiffslinien,

gekennzeichnet durch mindestens einen zusätzlichen Flügel (12), der am Schiffskörper (13) vor der Schiffsschraube auf der zur Anordnung des Leitvorrichtungsflügeis (14) entgegengesetzten Seite fliegend befestigt ist und eine Länge von 1,1 bis 1,5 der Länge (L) des Schiffsschraubenflügels und eine Breite von nicht weniger als 0,4 des Schiffsschraubenhalbmesser^ aufweist, wobei der Leitvorrichtungsflügel (14) und der zusätzliche Flügel (12) nicht höher als die Horizontalebene angeordnet sind, die durch die geometrische Achse der Schraubenwelle (15) geht.

4. Schiff nach Anspruch 3,

gekennzeichnet durch zwei oder mehr Leitvorrichtungaflügel (16, 17) und zusätzliche Flügel (18, 19), die alle verschiedene Längen und Breiten besitzen.