DE1113386B - Voll kavitierendes Profil, insbesondere fuer Schiffspropeller - Google Patents

Description

• Voll kavitierendes Profil, insbesondere für Schiffspropeller Es ist bekannt, daß Tragflügelprofile, beginnend bei bestimmten Flüssigkeitsgeschwindigkeiten und Anstellwinkeln, an gewissen Stellen einen Unterdruck in der Flüssigkeit erwirken, der die Dampfspannung bei der herrschenden Temperatur unterschreitet. Kondensieren die Dampfbläschen im weiteren Verlauf des Stromfadens noch im Bereich des Profils, so können an diesen Stellen erhebliche Materialzerstörungen durch Erosion eintreten.
• Es ist weiter bekannt, daß durch eine besondere Gestaltung der Profile (voll kavitierende Profile) die Kondensation der Dampfblasen bis hinter das austretende Ende des Profils verlagert werden kann. Dadurch wird eine mögliche Erosion vermieden und bei richtiger Gestaltung der Profile ein besserer Wirkungsgrad als für gleiche Bedingungen an Normalprofilen erreicht. Kennzeichnend für solche voll kavitierenden Profile ist eine keilförmige Gestalt mit im wesentlichen gewölbter Mittellinie, wobei die scharfe Spitze die eintretende Kante und das stumpfe Ende die austretende Kante des Profils darstellt.
• Während die Profillänge bei einem hochbelasteten normalen Profil groß gewählt werden muß, um einen kleinen spezifischen Druck und dadurch möglichst geringe Unterdruckspitzen zur Vermeidung oder wenigstens zur Verminderung von Kavitation zu erreichen, braucht bei einem voll kavitierenden Profil hierauf keine Rücksicht genommen zu werden. Die geringe Reibung eines kurzen, voll kavitierenden Profils ist ein weiterer Vorteil, so daß der Wirkungsgrad bei hohen Profilbelastungen besser wird als derjenige normaler Tragflügelprofile.
• Andererseits besitzen Profile der oben beschriebenen Gestalt bei Rückwärtslauf sehr ungünstige Eigenschaften, da sie in diesem Fall von der stumpfen Seite her angeströmt werden. Insbesondere ist der Wirkungsgrad schlecht, und es ist auch nicht mehr gewährleistet, daß sich volle Kavitation auf der nunmehr zur Saugseite gewordenen Druckseite des Profils ausbildet, weil unter anderem infolge des sehr hohen Profilwiderstandes der stumpfen Kante, die nunmehr Eintrittskante ist, die Drehzahl der Antriebsmaschine bei gegebenem Drehmoment oder gegebener Leistung und damit die Anströmgeschwindigkeit am Profil stark abnimmt.
• Durch die Erfindung werden diese Nachteile durch eine besondere Gestalt der austretenden Kante des vollkavitierenden Profils vermieden, indem sein stumpfes Ende mit einem nasenförmigen Fortsatz versehen ist, wobei die Nase durch eine glatte Verlängerung in Strömungsrichtung an der Saugseite und mit einer genügend stark abgewinkelten Verlängerung an der Druckseite gebildet ist, so daß eine Abreißkante an der Druckseite und eine scharfe Austrittskante entstehen. In einer beispielsweisen Ausführungsform zeigt Fig: 1 ein derartiges Profil mit der Anströmrichtung bei Vorwärtsfahrt, Fig. 2 ein derartiges Profil bei Rückwärtsfahrt. Die Profile stellen einen in die Ebene abgewinkelten koaxialen Zylinderschnitt durch einen Propellerflügel dar.
• Der einfach schraffierte Teil 1 bezeichnet ein . seiner Gestalt nach bekanntes voll kavitierendes Profil; der netzförmig schraffierte Teil 2 bezeichnet die neue Ausbildung der bisher stumpfen Profilaustrittskante in Form einer Nase, die durch eine glatte (»strakende«) Verlängerung in Richtung der Strömungslinien der Saugseite 3 und mit einer in jedem Fall genügend stark abgewinkelten Verlängerung an der Druckseite gebildet wird, so daß eine Abreißkante 5 und eine Austrittskante 6 entstehen, welch letztere bei Vorwärtsfahrt als Abreißkante und bei Rü ckwürtsfahrt als scharfe Eintrittskante wirkt.
• Ein Profilabschluß durch eine mit einem Winkel an die Saugseite anschließende keilförmige Kante ist an sich bekannt, nicht aber die Verwendung eines Winkels an der Druckseite zur Ausbildung einer Abreißkante, die bei Rückwärtsfahrt die Vollkavitation des Profils bewirkt. Diese an sich bekannte Form der Kante ist z. B. in dem USA.-Patent 1767 786 in Fig. 3 und 6 ohne nähere Erläuterung und Bezeichnung zeichnerisch dargestellt und stellt dort offenbar nur eine parallel zur Nabenstimfläche abgeschrägte Kantenzuschärfung dar. Hierbei entsteht ein Winkel, der radial entsprechend dem radial sich ändernden Steigungswinkel der Profile ganz verschiedene Größe besitzt und somit nicht als Abreißkante im Sinne der Erfindung bezeichnet werden kann. Aus dem Text des obengenannten USA.-Patentes geht hervor, daß es sich hier um bewußt für kavitationsfreien Betrieb entwickelte Profile handelt.
• Die Erfindung verbessert die Rückwärtseigenschaften eines voll kavitierenden Profils 1 durch eine am stumpfen Ende angebrachte Profilnase 2, die das Profil nur an der infolge vollständiger Kavitation reibungsfreien Saugseite 3 verlängert, während die Nase 2 an der Druckseite 4 mit einer Abreißkante 5 beginnt, so daß bei Vorwärtsfahrt keine zusätzliche Oberflächenreibung entsteht (Fig. 1).
• Bei Rückwärtsfahrt (Fig. 2) wird die Druckseite 4 zur Saugseite, und die Abreißkante 5 dient nunmehr als Ablösungskante zur Ausbildung einer vollständigen Saugseitenkavitation. Außerdem ist die Nase 2 zugeschärft 6, wodurch der Profilwiderstand bei Rückwärtsfahrt erheblich verringert und gleichzeitig die Gefahr einer unerwünschten Druckseitenkavitation vermindert wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Voll kavitierendes Profil, insbesondere für Schiffspropeller, dadurch gekennzeichnet, daß sein stumpfes Ende mit einem nasenförmigen Fortsatz versehen ist, wobei die Nase (2) durch eine glatte Verlängerung in Strömungsrichtung an der Saugseite (3) und mit einer genügend stark abgewinkelten Verlängerung an der Druckseite (4) gebildet ist, so daß eine Abreißkante (5) an der Druckseite eine scharfe Austrittskante (6) entstehen. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 1767 786.