DE2445247A1 - Stroemungsmantel fuer einen mantelpropeller - Google Patents

Description

DIPL.-INQ. H. STEH MANN »5 Nürnberg 2 ESSENWEINSTRASSE 4-i

DIPL.-PHYS. DR. K. SCHWt-IINZER _{TELEFON: 0911/203727}

DIPL.-INC3. PR. M. RAU 2445247 ""^'*"""* ^stehpatent

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Nürnberg, den 20.9. 120/55

Stone Manganese Marine Limited

Riverside House, Anchor & Hope Lane, London S.E.7/England

Strömungsmantel für einen Mantelpropeller

Die Erfindung betrifft einen Strömungsmantel für einen Mantelpropeller, insbesondere für Schiffspropeller.

Strömungskanäle für große Schiffspropeller können eine komplexe Gestalt aufweisen und folglich in ihrer Her stellung kompliziert und teuer sein. Einige dieser Komplikationen hinsichtlich der räumlichen Gestaltung sind nur von untergeordneter Bedeutung für die Propellerwirksamkeit,- und daher ist es möglich, deren Gestaltung in verschiedener Hinsich zu vereinfachen, ohne funktioneile Nachteile hervorzurufen. Aufgrund solcher Vereinfachungen kann ein weniger kompliziert geformter Strömungsmantel, also ein Strömungskanal mit geringe ren Kosten, erstellt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Aufbau anzugeben, mit dem symmetrische oder asymmetrische Strömungskanäle der genannten Art leichter und damit auch preiswerter herstellbar sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe· wird von der Erkenntnis aus gegangen, daß ebenso wie bei allen Tragflächen die kritischen Zonen des Strömungskanales diejenigen in der Nähe seines vorderen oder rückwärtigen Endes sind. Da von ausgehend wird die Aufgabe erfindungsgemäß im we -

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sentlichen dadurch gelöst, daß ein Teil des Strömungsmantels nahe dem vorderen und/oder dem rückwärtigen Rande des Strömungskanals als von dessen Hauptteil getrennt gefertigtes Bauteil ausgestaltet ist.

Gemäß der Erfindung ist es also möglich, einen oder je den dieser kritischen Teile aus Bauteilen aufzubauen,die getrennt vom Hauptteil des Strömungskanals hergestellt wurden. Solche Teile können. z.B. Spritz-Gußstücke oder auch Preß-Formstücke aus verformbarem Kunststoff sein wie Fiberglas oder durch maschinelle Bearbeitung erstellte Teile. Sie können axialsymmetrisch oder unsymmetrisch sein und so ausgebildet oder so angeordnet sein, daß sie die speziellen Anforderungen an die Kanalströmung, also den Schrauben-Sog, erfüllen, unter denen der Mantelpro peller arbeiten soll. Diese getrennt erstellten Bauteile können einstellbar oder auswechselbar mit dem Hauptteil des Strömungskanales verbunden sein. Letzterer kann im wesentlichen aus einem, aus zwei oder aus mehreren ko nisch zueinander angeordneten Platten für die innere bzw. äußere Oberfläche des Strömungsmantels bestehen und ist damit sehr einfach herstellbar.

Als von besonderem Wert erweist sich die Möglichkeit, den vorderen und rückwärtigen Rand des Strömungsmantels relativ einfach asymmetrisch auszubilden, bei stark schwan kenden Sogströmungsfeldern. Die Umfangsvariation des Strömungskanals hinsichtlich seiner Randausbildung kann so vorgesehen werden, daß eine besser gleichmäßige Vertei lung der Belastung des Propellers hervorgerufen wird und damit hohe Spitzenbelastungen vermieden werden, die an dernfalls zu schädlicher Kavitations-Erosion, zu übermässigen Ermüdungsbelastungen und zu unangenehmen Schwingungen führen können.

Die Bestimmung derjenigen unsymmetrischen Form, mit der

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der Strömungskanal auszustatten ist, kann durch Modellversuche in einem Erprobungstank, Wasserkanal oder Kavitationstunnel unterstützt werden, indem die Einströmung in die Propeller-Kanal-Kombination durch das Modell eines Strö mungsmantels oder durch andere bekannte Vorrichtungen simuliert wird, so daß der resultierende Effekt mittels Druckaufnehmern am Kanalmodell selbst ermittelt werden kann.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Umfangssegmente des rückwärtigen Randteiles einzeln um Achsen verschwenkbar angeordnet, die jede im we ssntlichen in Umfangs- oder Tangentenrichtung zum Strömungskanal ausgerichtet sind. Diese Segmente können dann einer Peinjustierung unterzogen werden, nachdem eine See-Erprobung vorgenommen wurde, um der tatsächlichen Sogströmung des Schiffes angepaßt zu werden. Im Entwurfsstadium ste hen nämlich nur Modell-Sogströmungsfelder zur Verfügung, und bisher ist erst eine nur unzureichende Übereinstim mung zwischen Modellfeldern und tatsächlichen Schiffsfeldern erzielt worden. Es ist daher schwierig, die ideale asymmetrische Formgebung des rückwärtigen Teiles des Strömungsmantels schon im Entwurfsstadium endgültig zu bestimmen. Einstellbare Segmente können darüberhinaus auch am vorderen Rande des Strömungskanales vorgesehen sein. In vielen Fällen wird es möglich sein, auf diese zusätzliche Maßnahme zu verzichten, da die Belastungssituation auf Veränderungen am vorderen Rande nicht so empfindlich reagiert, wie bei Veränderungen des rückwärtigen Randes. Es kann nämlich durchaus genügen, den Kanal etwas zu neigen, um die Einlaufgeschwindigkeiten anzupassen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachstehender Beschreibung von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigt :

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Fig. 1 in abgebrochener Darstellung einen Radialschnitt durch einen Teil eines Ausfuhrungsbeispieles für einen axialsymmetrischen Propellerströmungskanal nach der Erfindung,

Fig. 2 eine entsprechende Darstellung mit Maßnahmen, die für nichtgleichförmige Strömung getroffen werden können,

Fig. j5 einen Radialschnitt nach Fig. 1 oder Fig. 2 in größerem Maßstab mit Darstellung eines Segmentes eines einstellbaren Teiles am rückwärtigen Rande des Strömungsmantels, und

Fig. 4 eine Schnittansicht in Richtung A-A der Fig. 3, wobei die Hälfte eines Segmentes dargestellt ist, das zur Mittellinie symmetrisch ist.

In Fig. 1 ist das Ende eines Blattes eines Schiffs-Propellers 2 in einem axialsymmetrischen Strömungskanal 1 dargestellt. Der größere Teil diesesjströmungskanales 1 für einen Schiffs-Propeller 2 ist aus äußeren und inneren konisch zueinander angeordneten Platten J5 und ^ aufgebaut, die mittels Zwischenteilen, wie aus Fig. 1 ersichtlich, gegeneinander abgestützt sind. Die vorderen und rückwärtigen Randteile 5 und 6 des Strömungsmantels des Strömungskanales 1 bestehen in diesem Beispiel aus Gußstücken, die so geformt sind, daß sie den besonderen Anforderungen für den Strömungskanal 1 entsprechen, und die im dargestell ten Ausführungsbeispiel zur Befestigung mit den Platten und 4 stumpf vor diese geschweißt sind.Anstatt aus je einer einzigen Platte J>, 4 erstellt zu sein, können die innere und/oder die äußere Fläche des Hauptteiles des Strömungsmantels auch aus zwei oder mehr Platten gebildet sein. Z.B. kann die innere Fläche eine Zwischenplätte zwischen zwei Platten entgegengesetzt gerichteter Konizität sein.

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Pig. 2 zeigt, welche Maßnahmen für nichtgleichförmigen
Durchfluß durch den Strömungskanal 2 getroffen werden
können. Eine Veränderung der Gestaltung oder Anordnung
der vorderen und/oder rückwärtigen Randteile 5 und 6
sind durch strichpunktierte Linien angedeutet. Solche
Gestaltungsänderungen können benutzt werden, um unterschiedlichen allgemeinen Anforderungen zu genügen, ebenso wie unterschiedlichen Strömungsbedingungen an ver schiedenen Teilen des Umfanges des Strömungskanales 1;
Diese Veränderungen können durch Verwendung von ver schwenkbar einstellbaren Endteilen oder durch Auswahl
einer Anzahl gegeneinander austauschbarer Endstücke erzielt werden.

Die Fig. j5 und 4 zeigen einen Schnitt durch ein rückwärtiges End- oder Randteil 6, das um einen Winkel 7 (siehe Fig. J5) um eine Achse 8 bezüglich des Hauptteiles des
Strömungsmantels, der die Platten 5 und 4 enthält, ein gestellt werden kann. Im dargestellten Ausführungsbei spiel ist die gezeigte Sektion eine von sechzehn identischen, separat einstellbaren UmfangsSegmenten des rück wärtigen Randteiles 6 des Strömungsmantels. An je zwei
Umfangspositionen, die symmetrisch bezüglich der Mittellinie CL. in Fig. 4 angeordnet sind, ist dieses Segment verschwenkbar befestigt, nämlich mittels eines Steges 9, der an das Segment geschweißt ist und der sich in Längsrichtung des Strömungskanales 1 durch einen Schlitz 10
in einem Metallgußstück 11 erstreckt, z.B. mittels Ver schweißung im hinteren Ende des Hauptteiles des Strömungsmantels befestigt ist. Das Gußstück 11 verschließt dessen genanntes Ende, abgesehen vom freibleibenden Schlitz 10. Es weist einen röhrenförmigen Querschnitt (siehe Fig. 3) auf und erstreckt sich derart bis in das rückwärtige Randteil 6, daß es letzteres im wesentlichen verschließt. Ein Abstand zwischen dem Ende 10a des Schlitzes und dem benach-

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barten Ende 9& des Steges 9 erlaubt die Einstellung des letzteren, wie nachstehend noch beschrieben wird. Neben dem Schlitz 10 (siehe Pig. 4) ist eine Rippe 12 der in Fig. J5 dargestellten Form in das Gußstück 11 geschweißt. Ein Schraubbolzen 13, der durch Rundlöcher im Steg 9 und in der Rippe 12 hindurchragt und mittels einer Schraubenmutter festspannbar ist, dient als Schwenkachse 8. Ein zweiter Schraubbolzen 14, der durch einen um die Achse 8 herum gebogen verlaufenden Schlitz 15 in der fest ange ordneten Rippe 12 hindurchragt, sowie durch ein Rundloch im Steg 9 des rückwärtigen Randteiles 6, erlaubt die winkelmäßige Arretierung letzteren in der eingestellten Po sition. Jedes rückwärtige Rand-Segment ist zu seinem hinteren Ende hin um einen in Fig. 4 angegebenen Betrag l8 verkürzt, um eine innere Einstellung zu ermöglichen.

Die äußere Umrißlinie 17 des längsseitigen Randes des Segmentes ist in strichpunktierten Linien ebenfalls in Fig. eingetragen.

Die Bestimmung der günstigsten Winkeleinstellungen der rückwärtigen Randsegmente kann durch Überwachung mittels Druckaufnehmern am unter Betriebsbedingungen eingesetz ten Strömungskanal 1 unterstützt werden. Die Anordnung dieser Aufnehmerelemente und die Auswertung der Meßresultate erfolgt zweckmäßigerweise unter Berücksichtigung der durch Modellversuche gewonnenen Ergebnisse.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sie umfaßt auch alle fachmännischen Abwandlungen sowie Teil- und Unterkombinationen der beschriebenen und/oder dargestellten Merkmale und Maßnahmen.

- Ansprüche -

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Claims (7)

Ansprüche

1. Strömungsmantel für einen Mantelpropeller, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil (5 oder 6) der Ummantelung des Strömungskanales (1) nahe dessen vorderen und/oder rückwärtigen Rande als getrennt vom Hauptteil (3,4) des Strömungsmantels gefertigtes Teil ausgebildet ist.

2. Strömungsmantel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das getrennte Teil (5 oder 6) axial-symmetrisch bezüglich des Strömungskanales (1) ausgebildet ist.

3. Strömungsmantel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das getrennte Teil (5 oder 6) unsymmetrisch bezüglich der Längsachse des Strömungskanales (1) ausgebildet ist.

4. Strömungsmantel nach Anspruch 1, 2 oder 3.» dadurch gekennzeichnet, daß das getrennte Teil (5 oder 6) einstellbar mit dem Hauptteil (3,4) des Strömungskanales (1) verbunden ist.

5· Strömungsmantel nach Anspruch 1, 2 oder 3* dadurch gekennzeichnet, daß das getrennte Teil (5 oder 6) aus einer Vielzahl von Umfangs-Segmenten besteht, die jedes verstellbar mit dem Hauptteil (3*4) derart verbunden sind, daß sie je um eine Schwenkachse (8) einstellbar sind, die im wesentlichen tangential zum Umfang des Strömungskanales (1) verlaufen.

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6. Strömungsmantel nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß jedes Segment mittels eines Befestigungsteiles (Steg 9) verschwenkbar einstellbar und in der justierten Position befestigbar ist, welches am Segment (Randteil 5 oder 6) sich in Längsrichtung des Strömungskanales (1) durch einen Schlitz (10) in einem Endstück (11) des Hauptteiles (3A) des Strömungsmantels erstreckt.

7. Strömungsmantel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptteil (3,4) im wesentlichen aus gegeneinander auf Abstand gehaltenen inneren und äußeren konisch zueinander angeordneten Platten (3*^) besteht.

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