NO843617L - PROPELLER FOR PROGRESS OF VESSELS. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår propeller til fremdrift av fartøyer av enhver art fra små farkoster til større skip. The present invention relates to propellers for propelling vessels of all kinds from small craft to larger ships.

Den typiske analyttiske fordeling av skyvekraften over en propell slik den fremkommer på grunnlag av sirkulasjonsteo-rier, viser at størstedelen av bladets skyvekraft (nesten 70% av den totale kraft) er konsentrert i propellens ytre sone fra omtrent 0,6R radius til propellens bladspisser. Følgene av dette er at den radielle fordeling av skyvekraften over propellbladene er ujevn og at visse deler av bladet er utsatt for større belastninger fra skyvekraften enn andre deler av det samme blad. Denne tilstand fører til at ikke alle deler av et propellblad blir benyttet på den mest effek-tive måte og dette fører igjen til at det oppstår kavitasjonsfenomener, særlig ved de sterkest belastede deler av bladet. The typical analytical distribution of the thrust over a propeller as it appears on the basis of circulation theories shows that the majority of the blade's thrust (almost 70% of the total force) is concentrated in the propeller's outer zone from approximately 0.6R radius to the propeller's blade tips. The consequences of this are that the radial distribution of the thrust over the propeller blades is uneven and that certain parts of the blade are exposed to greater loads from the thrust than other parts of the same blade. This condition means that not all parts of a propeller blade are used in the most effective way and this in turn causes cavitation phenomena to occur, particularly at the most heavily loaded parts of the blade.

Det har vist seg at hver flateenhet av propellbladets ytreIt has been shown that each unit area of the propeller blade's exterior

sone (d.v.s. fra omtrent 0,6R til spissen) deler det dobbelte og ofte mer av belastningen på andre deler, Nærlig de deler av bladet som befinner seg nær bosset. Det blir dermed nødvendig å øke arealet av disse deler av bladene på en slik måte at man oppnår en jevnere fordeling av skyvekraftbelastningen, særlig i radialretningen (her kalt: Balanced Thrust Loading "BT.L") . Dette vil videre hjelpe til med å unngå at det oppstår kavitasjonsfenomener som normalt opptrer i den ytre sone av bladet på de fleste typer maritime propeller.Økningen av bladarealet i den ytre: sone kan imidlertid oppnås enten ved å øke bladets bredde i de ytre partier, noe som begrenses både av geometrien og styrken på bladet eller ved å anordne bladene i et større antall i den ytre sone enn i den indre sone nær propellens boss. zone (i.e. from about 0.6R to the tip) shares twice and often more of the load on other parts, Close to the parts of the blade that are located near the boss. It thus becomes necessary to increase the area of these parts of the blades in such a way that a more even distribution of the thrust load is achieved, particularly in the radial direction (here called: Balanced Thrust Loading "BT.L"). This will further help to avoid cavitation phenomena occurring which normally occur in the outer zone of the blade on most types of maritime propellers. The increase in the blade area in the outer: zone can, however, be achieved either by increasing the width of the blade in the outer parts, which is limited both by the geometry and the strength of the blade or by arranging the blades in a greater number in the outer zone than in the inner zone near the propeller boss.

For å oppnå dette kan den indre bladsone mot bosset være om-gitt av en strømlinjet dyse som er konsentrisk med propellens akse og en reduksjon av antall bladdeler inne i dysen, ville føre til en økning av skyvekraftbelastningen på hver flateenhet av bladene i den indre sone, slik at disse bærer mer av belastningen. Den konsentriske dyse skaper skyvekraft og ytterligere blader er festet på denne. To achieve this, the inner blade zone towards the boss can be surrounded by a streamlined nozzle which is concentric with the axis of the propeller and a reduction in the number of blade parts inside the nozzle would lead to an increase in the thrust load on each unit area of the blades in the inner zone , so that these carry more of the load. The concentric nozzle creates thrust and additional blades are attached to this.

Det er dermed klart at man kan oppnå en økning av skyve-kraf tbelastningen på bladene i den indre sone ved anvendelse av en konsentrisk strømlinjet dyse og man kan øke arealet av propellbladene i den ytre sone ved å øke antall blader i om-rådet mellom omtrent 0,6R og bladenes spisser. Man vil derved oppnå en mer balansert fordeling i radialretningen av skyvekraften enn man oppnår med vanlige propellblader og dermed oppnås også en kontroll med de forhold som fører til at kavitasjon.joppstår. It is thus clear that an increase in the thrust load on the blades in the inner zone can be achieved by using a concentric streamlined nozzle and the area of the propeller blades in the outer zone can be increased by increasing the number of blades in the area between approx. 0.6R and the tips of the leaves. You will thereby achieve a more balanced distribution in the radial direction of the thrust force than is achieved with ordinary propeller blades, and thus a control is also achieved with the conditions that lead to cavitation.

Det skal her nevnes at tidligere er kavitasjonsdannelsen kontrollert bare langs propellbladets kordlengde ved å anvende spesielle typer tverrsnitt på bladene med en nesten jevn trykkfordeling langs kordlengden, noe som vanligvis betegnes som "Laminar flow section". It should be mentioned here that previously the formation of cavitation was controlled only along the chord length of the propeller blade by using special types of cross sections on the blades with an almost uniform pressure distribution along the chord length, which is usually referred to as "Laminar flow section".

Propellen i henhold til oppfinnelsen kan være av typenvmedThe propeller according to the invention can be of the vmed type

i faste blader og den kan benyttes på in solid leaves and it can be used on

omtrent alle typer fartøy eller skip som har en, to eller flere propeller. Propellen kan monteres på nøyaktig samme sted som vanlige maritime propeller og festes til propellakselen enten med eller uten kiler. just about any type of vessel or ship that has one, two or more propellers. The propeller can be mounted in exactly the same place as normal marine propellers and attached to the propeller shaft either with or without wedges.

Utførelsen av propellen i henhold til oppfinnelsen skiller seg imidlertid fra vanlige propeller ved følgende trekk: 1. En ringformet konsentrisk strømlinjet dyse (3) er konsentrisk med propellakselens senterlinje og ligger omtrent ved midten av bladets radius, samt roterer sammen med propellen. 2. Antall blader i den ytre sone på utsiden av den konsentriske dyse skal være større enn antall blader i den indre sone, d.v.s. innenfor den konsentriske dyse og men kan for eksempel for hver to blader i den indre sone ha tre, fire eller fem blader på utsiden av dysen eller for tre blader i den indre sone kan man ha fire eller fem blader på utsiden av dysen os/r. Det kan også være hensikts-messig at antall blader på utsiden av dysen er et helt multi-plum av antall blader i den indre sone i dysen. However, the design of the propeller according to the invention differs from ordinary propellers in the following features: 1. An annular concentric streamlined nozzle (3) is concentric with the center line of the propeller shaft and lies approximately at the center of the blade's radius, and rotates together with the propeller. 2. The number of blades in the outer zone on the outside of the concentric nozzle must be greater than the number of blades in the inner zone, i.e. within the concentric die and but can for example for every two leaves in the inner zone have three, four or five leaves on the outside of the die or for three leaves in the inner zone one can have four or five leaves on the outside of the die os/r . It may also be appropriate that the number of blades on the outside of the nozzle is a whole multiple of the number of blades in the inner zone of the nozzle.

Fordelene med propeller der "BTL" prinsippet i henhold til oppfinnelsen anvendes, kan oppsummeres slik: 1. Det kan ventes en dempning eller til og med eliminering av de kavitas jons fenomener som de fleste kjente maritime propeller i The advantages of propellers in which the "BTL" principle according to the invention is used can be summarized as follows: 1. It can be expected that a attenuation or even elimination of the cavitation ion phenomena that most known maritime propellers in

høy grad lider av.high degree suffers from.

2. Bladarealet ved propellutførelsen til oppfinnel-2. The blade area of the propeller version of the invention

sen kan ventes å bli betydelig mindre enn for vanlige stan-dard propeller samtidig med at man bibeholder de bedre can be expected to be significantly smaller than for normal standard propellers while maintaining the better ones

egenskaper når det gjelder kavitasjon.properties when it comes to cavitation.

3. Det økte antall blader og dermed følgende reduksjon av variasjoner i både skyvekraft og dreiemoment, samt tilstedeværelse av den konsentriske dyse, vil i høy grad bidra til å undertrykke propellvibrasjoner og til å 3. The increased number of blades and the consequent reduction of variations in both thrust and torque, as well as the presence of the concentric nozzle, will greatly contribute to suppressing propeller vibrations and to

dempe støy.reduce noise.

4. Når det anvendes enkeltpropeller, vil det like antall blader eliminere restene av krefter som virker på tvers eller vertikalt og kraftpar som kan være årsak til horisontale vibrasjoner ved akterenden eller vibrasjoner som kalles "nodding" av propellen på akselens frie ende, noe som kan føre til alvorlige påkjenninger og tæring på 4. When single propellers are used, the equal number of blades will eliminate the residual forces acting transversely or vertically and force couples which can cause horizontal vibrations at the stern or vibrations called "nodding" of the propeller at the free end of the shaft, which can lead to severe stresses and corrosion on

akselhylsen.the shaft sleeve.

5. Videre vil risting eller tverrvibrasjoner av selve bladene kunne reduseres vesentlig på grunn av de kort ,frie lengder som strekker seg bare fra den konsentriske dyse til spissene, 5. Furthermore, shaking or transverse vibrations of the blades themselves can be significantly reduced due to the short, free lengths that extend only from the concentric nozzle to the tips,

i stedet fra boss til spiss.instead from boss to tip.

6. Tap som skyldes virveldannelser over bladspissene blir i høy grad redusert som et resultat av reduksjonen av be-lastning på propellbladets ytre deler. Virveldannelsene kan dessuten reduseres ytterligere ved anvendelse av en ringformet skjerm rundt bladene og dermed kunne bladene være bredere i disse områder. Hvis motstanden mot rota- sjon av skjermen blir for stor, vil en lokal kant kunne anbringes i stedet. 6. Losses due to vortices over the blade tips are greatly reduced as a result of the reduction of load on the outer parts of the propeller blade. The vortex formations can also be further reduced by using an annular screen around the blades and thus the blades could be wider in these areas. If the resistance to rotation of the screen becomes too great, a local edge can be placed instead.

7. Den økte bevegelseshastighet for vannstrømmen gjennom den konsentriske dyse har en betydelig virkning i ror-området og dermed på rorets styreevne. Dette vil bedre manøvrerbarheten, særlig ved lave hastigheter der dysens virkning er størst. 8. Forbindelsen mellom propellbladene og den konsentriske dyse bidrar til å øke propellens styrke, noe som tillater en reduksjon i bladtykkelse slik at propellens virkningsgrad bedres og man.får lettere propeller innenfor tillatte styrkebegrensninger. 9. Montering av propellen i henhold til oppfinnelsen til eksisterende fartøyer, innebærer ingen forandringer i skrogkonstruksjonen eller i akterenden av fartøyene. 10. Propellen kan benyttes på omtrent enhver type fartøyer eller skip som har enkle, doble eller flere propeller. 7. The increased movement speed of the water flow through the concentric nozzle has a significant effect in the rudder area and thus on the steering ability of the rudder. This will improve manoeuvrability, particularly at low speeds where the nozzle's effect is greatest. 8. The connection between the propeller blades and the concentric nozzle helps to increase the propeller's strength, which allows a reduction in blade thickness so that the propeller's efficiency is improved and lighter propellers are obtained within permitted strength limitations. 9. Fitting the propeller according to the invention to existing vessels does not involve any changes in the hull construction or in the stern of the vessels. 10. The propeller can be used on almost any type of vessel or ship that has single, double or multiple propellers.

Oppfinnelsen er kjennetegnet ved de i kravene gjengitte trekk og vil i det følgende bli forklart nærmere under henvisning til tegningene der: The invention is characterized by the features reproduced in the claims and will be explained in more detail below with reference to the drawings in which:

Figur 1 viser en propell sett forfra,Figure 1 shows a propeller seen from the front,

figur 2 viser en utførelse av propellen sett fra siden, figure 2 shows an embodiment of the propeller seen from the side,

figur 3 viser en ytterligere utførelse,figure 3 shows a further embodiment,

figur 4 viser et hekkaggregat sett fra siden uten propell og figur 5 viser en detalj ved hekkaggregatet. figure 4 shows a stern assembly seen from the side without a propeller and figure 5 shows a detail of the stern assembly.

Propellen som vist på figur 1 og 2 adskiller seg fra de vanlige marinpropeller på følgende punkter: 1. En annulær konsentrisk strømlinjeformet dyse 3. Denne dyse er konsentrisk med propellakselen og er plassert i en passende radius langs bladet. Den går rundt med propell-rotasjonen. 2. Antall bladdeler 1 og 2 i den ytre sone utenfor den konsen triske dyse 3 er høyere enn antallet bladdeler 8 i den indre sone, innenfor den konsentriske dyse 3. Bladdelene er plassert i en lik avstand rundt propellparameteret i både den ytre og indre sone hver for seg. The propeller shown in figures 1 and 2 differs from the usual marine propellers in the following points: 1. An annular concentric streamlined nozzle 3. This nozzle is concentric with the propeller shaft and is located at a suitable radius along the blade. It goes around with the propeller rotation. 2. The number of blade parts 1 and 2 in the outer zone outside the concentric nozzle 3 is higher than the number of blade parts 8 in the inner zone, within the concentric nozzle 3. The blade parts are placed at an equal distance around the propeller parameter in both the outer and inner zone separately.

Det må gjøres oppmerksom på at i figur 1 og figur 2 er bare én versjon av den nye type propell vist, hvilken har tre bladdeler 8 i den indre sone av den konsentriske dyse 3 og seks bladdeler 1 og 2 i den ytre sone. Andre versjoner av den nye type propell, som har andre antall bladdeler kan tegnes på liknende måte. It must be noted that in figure 1 and figure 2 only one version of the new type of propeller is shown, which has three blade parts 8 in the inner zone of the concentric nozzle 3 and six blade parts 1 and 2 in the outer zone. Other versions of the new type of propeller, which have different numbers of blade parts, can be drawn in a similar way.

Figurene 3, 4 og 5 demonstrerer noen hjelpemidler til å øke skyvekraften, som kan brukes i forbindelse med den nye propellen, figur 1 og 2. a) I figur 3 er en ekstra strømlinjeformet dyse 4, som er konsentrisk med både den originale dyse 3 og aksel-senterlinjen, plassert i en passende avstand langs bladradiusen til den nye propellen. b) Figur 4 og figur 5 demonstrerer de vridde horisontale finner 12 og 13 anbefalt her av oppfinneren å bli lagt Figures 3, 4 and 5 demonstrate some aids to increase thrust, which can be used in conjunction with the new propeller, figures 1 and 2. a) In figure 3 is an additional streamlined nozzle 4, which is concentric with both the original nozzle 3 and the shaft centerline, spaced appropriately along the blade radius of the new propeller. b) Figure 4 and Figure 5 demonstrate the twisted horizontal fins 12 and 13 recommended here by the inventor to be placed

til de vridde skegs 10 og 11, som tegnet på et typisk hekkaggregat. De vridde horisontale finner kan også anvendes på akterstevnen til fartøyer med én propell, som har vridd akterstevn "stem posts". De vridde horisontale finner 12 og 13 hjelper til å skape et mer jevnt pre-rotasjonsinflow felt til den nye type propell eller enhver annen propell. to the twisted skegs 10 and 11, which drew on a typical stern assembly. The twisted horizontal fins can also be used on the stern of vessels with one propeller, which have twisted stem posts. The twisted horizontal fins 12 and 13 help to create a more uniform pre-rotational inflow field for the new type of propeller or any other propeller.

Det er også anbefalt å anvende en eller flere av de følgende hjelpemidler for å øke skyvekraften til den nye propellen, slik at dens virkningsgrad blir ytterligere forbedret; nemlig: Anvendelse av en annulær shroud, som omgir propellbladtappene eller de strømlinjeformede lokale "rims" på bladtuppene. Anvendelse av mér enn én ny type propell på den samme akselen It is also recommended to use one or more of the following aids to increase the thrust of the new propeller, so that its efficiency is further improved; namely: Application of an annular shroud, which surrounds the propeller blade tips or the streamlined local "rims" on the blade tips. Application of more than one new type of propeller on the same shaft

i enhver tandem eller kontraroterende dannelse.in any tandem or counter-rotating formation.

Operasjon av den nye type propell innenfor en fiksert dyse, Operation of the new type of propeller within a fixed nozzle,

som er festet til skipets skrog.which is attached to the ship's hull.

Å gjøre bruk av fikserte dyser eller finner situert i slippstrømmen enten før eller etter den nye propellen eller begge. Making use of fixed nozzles or fins located in the slipstream either before or after the new propeller or both.

Anvendelse av blader som roterer rundt sin akse på en liknende måte som en vridbar propell. Application of blades that rotate around their axis in a manner similar to a turning propeller.

De prinsipper oppfinnelsen bygger på kan også anvendes på vifter for ventilasjon. The principles on which the invention is based can also be applied to fans for ventilation.

Claims (9)

1. Propell, for fremdrift av fartøyer av enhver type, sammensatt av et boss og et antall propellblader med den egenskap at propellen er utstyrt med en strømlinjeformet dyse, konsentrisk med propellaksen, situert i en passende radius langs bladet rundt dens midtre. Dertil er antallet bladdeler utenfor den konsentriske dyse større enn antallet bladet innenfor dysen; helst i forholdet 2:1. Bladdelene er plassert i lik avstand rundt propellparameteret i både innside og utside-sonene av dysen, sett hver for seg. Dysen forbinder og støtter de forskjellige bladdeler og roterer med propellen.1. Propeller, for the propulsion of vessels of any type, composed of a boss and a number of propeller blades with the property that the propeller is provided with a streamlined nozzle, concentric with the propeller axis, situated at a suitable radius along the blade around its center. In addition, the number of blade parts outside the concentric nozzle is greater than the number of blades inside the nozzle; preferably in a ratio of 2:1. The blade parts are placed at equal distances around the propeller parameter in both the inside and outside zones of the nozzle, seen separately. The nozzle connects and supports the various blade parts and rotates with the propeller. 2. Propellen, som angitt i krav 1, med den egenskapen at en ekstra konsentrisk dyse er anvendt i en passende avstand langs propellblad-radiusen.2. The propeller, as stated in claim 1, with the characteristic that an additional concentric nozzle is used at a suitable distance along the propeller blade radius. 3. Propell, som angitt i de foregående krav, med den egenskap at en annulær shroud, som omgir propellbladtuppene, er lagt til (addert), eller til hvilkens bladtupper lokale strømlinjeformede render (rims) er tillagt.3. Propeller, as stated in the preceding claims, with the property that an annular shroud, which surrounds the propeller blade tips, has been added (added), or to whose blade tips local streamlined grooves (rims) have been added. 4. Anordning ved fartøy, for anvendelse med propellen, som i de tidligere nevnte krav, eller med enhver annen vanlig propell, som har den egenskapen at vridde, horisontale finner er anbragt i tillegg til fartøyets vridde skeg eller akter-stavn; på den måte som er vist ved diagram i figur 5.4. Device for vessels, for use with the propeller, as in the previously mentioned requirements, or with any other common propeller, which has the characteristic that twisted, horizontal fins are placed in addition to the vessel's twisted keel or stern; in the manner shown by the diagram in Figure 5. 5. Propell, som i de tidligere angitte krav, karakterisert ved dens anvendelse sammen med en annen propell enten tandem eller kontraroterende dannelse og på . den samme propellaksen.5. Propeller, as in the previously stated claims, characterized by its use together with another propeller either in tandem or counter-rotating formation and on . the same propeller shaft. 6. Propell, som i de angitte krav, med den egenskap at den opererer innenfor en fiksert dyse.6. Propeller, as in the stated requirements, with the property that it operates within a fixed nozzle. 7. Propell, som i de angitte krav, med den egenskapen at den opererer med tilstedeværelsen av en fiksert dyse eller finne, situert i slippstrømmen enten før eller etter propellplanet.7. Propeller, as in the stated requirements, with the characteristic that it operates with the presence of a fixed nozzle or fin, situated in the slipstream either before or after the propeller plane. 8. Propell, som i de angitte krav, med den egenskap at dens blader roterer rundt sin egen akse på en liknende måte som en vridbar propell.8. Propeller, as in the stated claims, with the property that its blades rotate around their own axis in a similar manner to a turning propeller. 9. Metode for å balansere propellblad-skyvekraften i en radial retning, med den egenskapen at en konsentrisk dyse er anvendt, i den indre sone av bladene nærmere til propell-bossen, og ekstra bladdeler blir brukt i den ytre sone. Det kan betegnes "the Balanced Thrust Loading (BTL) method".9. Method for balancing the propeller blade thrust in a radial direction, with the feature that a concentric nozzle is used, in the inner zone of the blades closer to the propeller boss, and additional blade parts are used in the outer zone. It can be called "the Balanced Thrust Loading (BTL) method".