DE2515560A1

DE2515560A1 - Schiffspropeller-blattkonstruktion und verfahren zur verringerung der kavitation und damit verbundenen laerms bei in einem rohrkanal angeordneten reversiblen schubeinrichtungen

Info

Publication number: DE2515560A1
Application number: DE19752515560
Authority: DE
Inventors: Neal A Brown; John A Norton
Original assignee: Bolt Beranek and Newman Inc
Current assignee: RTX BBN Technologies Corp
Priority date: 1974-04-12
Filing date: 1975-04-10
Publication date: 1975-10-23
Also published as: GB1509996A; SE7503266L; FI751077A7; JPS514792A; NO751181L; IE41885L; DE2515560C3; NO140531B; IE41885B1; US3972646A; NL7504297A; AU500970B2; FR2267236B1; DE2515560B2; AU8002175A; IT1035286B; FR2267236A1; BR7502226A; NO140531C; DK158775A

Description

Schiffspropeller-Blattkonstruktion und Verfahren zur Verringerung der Kavitation und damit verbundenen Lärms bei in einem Rohrkanal angeordneten reversiblen Schubeinrichtungen

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Schiffspropeller und ähnliche Schubblattsysteme und mehr allgemein auf Verfahren zur Verringerung der Kavitation und damit verbundenen Lärms bei Unterwasser- und ähnlichen Schub erzeugenden Konstruktionen, wobei die Verfahren insbesondere die Verringerung der Kavitation und damit verbundenen Lärms auf das kleinstmöglichste Maß betreffen, der durch Schubeinheiten u. dgl. des in einem Rohrkanal angeordneten Propellers mit regelbarer und umkehrbarer Steigung hervorgerufen wird.

Es ist bekannt, daß durch den von derartigen Schubeinheiten hervorgerufenen Kavitationslärm die Arbeit von akustischen Positionierungs- und Navigationssystemen auf Hochseebohrschiffen, schwimmenden Bohrinseln, Baggerschiffen, Rohrverlegungsschiffen und anderen mit diesen Systemen ausgerüsteten Wasserfahrzeugen empfindlich gestört wird. Eine durch die Kavitation verursachte Erosion kann Teile der Schubeinrichtung,

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wie beispielsweise die Blätter, die Rohrkanäle und die Streben, schwer beschädigen oder sogar zum Ausfall dieser Teile führen.

Der vorerwähnte in einem Rohrkanal angeordnete Propeller mit regelbarer und umkehrbarer Steigung (CRP) ist beispielsweise in "Design, Model Testing and Application of Controllable Pitch Bow Thrusters", L. Pehrsson and R. G. Mende, Society of Naval Architects and Marine Engineers, New York Metropolitan Section, Meeting of September 29» I960, beschrieben und ist eine der attraktivsten Schubeinrichtungen, weil sie einfach gesteuert werden kann und weil sie einen elektrischen Wechselstromantriebsmechanismus aufweist, der klein und leichtgewichtig ist sowie mit gleichbleibender Geschwindigkeit arbeitet. Die Mächtigkeit des Schubs und der Richtungsvektor werden durch die PropellerSteigung gesteuert. Die Blätter eines CRP-Schubpropellers sind flach, d. h. sie sind unverdreht, und aus symmetrischen oder ungekrümmten Blattquerschnitten zusammengesetzt, weil sie in jeder Richtung, in der der Schub erzeugt wird, gleich gut arbeiten müssen, während eine nur in eine Richtung gehende Drehung beibehalten wird. Wenn diese jedoch mit einer Steigung, zum Hervorrufen von Schub versehen sind, ruft das einen gleichbleibenden Steigungswinkel aufweisende Blatt eine Lastverteilung hervor, die von der eines schraubenförmigen Blattes erheblich verschieden ist. Das flache Blatt weist in der Nähe der Spitze eine zu starke Steigung und in der Nähe der Nabe eine zu geringe Steigung auf, so daß die sich ergebende Last in den äußeren Radien auf Kosten der Belastung an den inneren Radien konzentriert ist, was in der Tat eine negative Auswirkung haben könnte. Während diese ungewöhnliche Lastverteilung die Wirksamkeit des Schubs nicht wesentlich beeinträchtigen dürfte, wird durch diese Lastverteilung die Kavitation erhöht, wodurch sich eine erhöhte Erosion der Teile der Schubeinrichtung und insbesondere ein stärkerer Lärm ergibt. Eine erhöhte Kavitation ergibt sich aus der zu starken

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Steigung der äußeren Teile der Blätter, wodurch große Angriffswinkel geschaffen werden, durch die die Kavitation der vorderen Kante auf der Saugseite entsteht. Bezüglich eines offenen Propellers wird dieser Zustand durch die Aufrechterhaltung der Last zur Spitze des in einem Rohrkanal angeordneten Schubpropellers sogar verstärkt.

Um Kavitationslärm zu vermeiden, mußte der maximale Schub entweder durch Vermindern der Geschwindigkeit oder durch Verringern der Steigung der Schubeinheiten beträchtlichen Beschränkungen unterworfen werden, was natürlich Nachteile mit sich bringt. Weiterhin ist versucht worden, die Auswirkungen des durch die Schubeinrichtung hervorgerufenen Lärms auf die akustischen Positionierungssysteme dadurch zu bekämpfen, daß die akustische Leistung der Signale der Positionierungssysteme oder der Impulsübertrager erhöht wurde, was einen erhöhten Kostenaufwand, ein höheres Gewicht und größere Ausmaße oder verminderte Lebensdauer zur Folge hatte. Außerdem wurden auf dem Schiff montierte Horchgeräte der Positionierungssysteme so ausgebildet, daß sie sich in Richtung zum oder in Richtung vom Schiffskörper einziehen bzw. ausziehen ließen, wobei diese Horchgeräte mit verschiedenen Schalldämpfern versehen wurden, um ihre Empfindlichkeit gegenüber des von der Schubeinrichtung hervorgerufenen Lärms zu mindern, was wiederum den Nachteil hat, daß eine derartige Ausbildung erhöhten Kostenaufwand, Schadenanfälligkeit und unerwünschte Beschränkungen bei der Konstruktion eines Schiffes mit sich bringt sowie Hilfs-Festmachesysteme in ihrer Wirkung beeinträchtigt, wie dies z. B. in "Dynamic Stationed - Drilling SEDCO hk5", F. B. Williford and A. Anderson, Paper no. OTC 1882, Offshore Technology Conference, Dallas, Texas, 1973; und in "Report of Noise Measurements made During Leg 18 of the Deep Sea Drilling Program" (for Global Marine Inc. and Scripps Institute of Oceanology), University of California, W. P. Schneider, September, 1971» beschrieben ist.

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Darüber hinaus ist vorgeschlagen worden, den Kavitationslärm und die Erosion einiger Schubeinrichtungen dadurch zu vermindern, daß der Spielraum zwischen Blattspitze und Rohrkanal vergrößert wurde. Dies hat jedoch nachweislich die Schub erzeugende Fähigkeit der Einheit gemindert, wie dies z. B. in "Analysis of Ducted-Propeller Design", J. D. Van Manen and N. W. C. Oosterveld, The Society of Naval Architects and Marine Engineers, TRANSACTIONS Volume 74, I969, pg. 522, beschrieben ist, und kann selbst für eine Lärmminderung wegen des Auftretens eines Kavitationswirbels an der Spitze unwirksam sein.

Es ist auch die Verwendung von dünnen Propellerblättern zwecks Verringerns der Kavitation befürwortet worden, wie dies z. B. in "The Design of Marine Screw Propellers", T. P, O'Brien, Hutchinson and Co. Ltd., London, I962, beschrieben ist. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß diese Methode nur zur Verringerung der Dicke oder der blasenartigen Kavitation und nicht zur Verminderung der Kavitation an der vorderen Kante nutzbar angewendet werden kann, die durch Belastung oder den Angriffswinkel bewirkt wird, wobei die zuletzt erwähnte bedeutendere Kavitationsquelle der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist. Außerdem läßt eine verminderte Dicke keine allzu großen Toleranzen hinsichtlich der Angriffswinkelveränderungen während der Entwicklung der Kavitation an der vorderen Kante zu.

Während jedoch festgestellt wurde, daß offene Propeller mit im wesentlichen nach hinten abgeschrägten Blättern eine vergrößerte Kavitationswirkung hinsichtlich der herkömmlichen Blattform von nach hinten abgeschrägten Propellerblättern zeigen, ist es erforderlich, die Steigung an den äußeren Radien wesentlich zu verringern, um eine Überbelastung und eine vorzeitige Kavitation zu vermeiden, die auftreten würde, wenn die Steigungsverteilung eines nicht abgeschrägten Blattes beibehalten werden würde· Derartige Methoden sind z. B. in

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"Highly Skewed Propellers", R. A. Cumming, Wm. B. Morgan and R. J. Boswell, The Society of Naval Architects and Marine Engineers, TRANSACTIONS, Volume 80, 1972, pg. 98, beschrieben! aber diese Art von Steigungsentlastung kann bei den Blättern eines CRP-Schubpropellers oder bei anderen Konstruktionen, die das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem mit sich bringen, nicht angewendet werden, u. a. auch deswegen, weil in zwei Richtungen gearbeitet werden muß. Deshalb würde eine nach hinten gerichtete Abschrägung die Spitzenbereiche der Blätter weiter überbelasten und damit das bestehende Problem noch vergrößern.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wurde jedoch zusammenfassend gefunden, daß durch eine neue Art einer nach vorn abgeschrägten Konstruktion der Blattperipherie im Bereich ihrer äußeren Radien, verbunden mit im allgemeinen größeren Dicken/Sehnenlängen-Verhältnissen, als sie bisher bei Tragflügel- oder ähnlichen Blattquerschnitten verwendet worden sind, die Kavitation und der sie begleitende Lärm sowie weitere nachteilige Resultate bei derartigen CRP-oder verwandten Schubsystemen beträchtlich vermindert und die oben erwähnten Schwierigkeiten oder Beschränkungen vermieden werden.

Mit der Erfindung sollen daher zunäciist eine neue und verbesserte Blattkonstruktion sowie ein Verfahren geschaffen werden, durch das im Zusammenwirken mit der Blattkonstruktion die Kavitation und der sie begleitende Lärm sowie weitere schädliche Erscheinungen auf ein Mindestmaß reduziert werden können. Es wird auch bezweckt, eine neuartige Blattkonstruktion zu schaffen, die allgemeiner als bisher angewendet werden kann. Daneben wird mit der Erfindung eine neue und verbesserte Methode zum Verringern der propellerinduzierten Kavitation

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und des dadurch hervorgerufenen Lärms für Zwecke der Seefahrt und damit verbundener Verwendungsarten angestrebt.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten schematischen Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Stirnansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, aus der die Anwendung bei dem vorerwähnten CRP-Schubsystem hervorgeht;

Fig. 2 ein Bilddiagramm der Blattdicke bezüglich des Radius; und

Fig. 3 eine entfaltete Ansicht eines typischen Blattquerschnittes.

Vor einer Beschreibung des in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiels müssen der Ordnung halber die der Erfindung zugrunde liegende Entdeckung und die Merkmale der Erfindung zusammengefaßt werden, die sich aus einer Blattform ergeben, deren Kontur oder Peripherie im Bereich ihrer äußeren Radien im wesentlichen nach vorn abgeschrägt ist (Vorlage) und deren Blattquerschnitte Dicken oder Dicken/Sehnenlängen-Verhältnisse aufweisen, die wesentlich größer als diejenigen sind, welche heutzutage in der Praxis - besonders an den äußeren Radien vorkommen.

Die erfindungsgemäße Blattform ist deshalb durch einen unorthodoxen erheblichen nach vorn gerichteten Schrägheitsgrad (Vorlage) gekennzeichnet, um die hydrodynamische Last von dem kritischen Kavitationsbereich der Spitze zu dem nicht kritischen Wurzelbereich zu verschieben, wodurch, wie zuvor erwähnt wurde, die

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Kavitationsleistung vergrößert wird. Der Wirkungsgrad der diese Blattform verwendenden Schubeinrichtung entspricht dem von herkömmlichen Schubeinrichtungen.

Bei dünnen, scharfe Kanten aufweisenden Propellerblattquerschnitten kann der Angriffswinkel, ausgehend von der optimalen konstruktiven Winkelbemessung, deshalb nicht verändert werden, weil diese Querschnitte dahin tendieren, an der vorderen Kante bei kleinem Belastungswechsel eine Kavitation zu bewirken. Dicke Querschnitte mit sorgfältig abgerundeten vorderen Kanten, wie z. B. die NACA-66-Reihen, die jetzt bei Schiffspropellern in zunehmendem Maß verwendet werden (vgl. beispielsweise "Minimum Pressure Envelopes for Modified NACA-66 Sections with NACA a=0.8 Camber and BUSHIPS Type I and Type II Sections", T. Brockett, U.S. Navy, David Taylor Model Basin Report No. 1780, February, 1966), weisen gegenüber einem vergrößerten Angriffswinkel eine viel größere Toleranz auf. Diese Toleranz nimmt jedoch mit zunehmendem Dicken-Sehnenlängen-Verhältnis zu; d. h. der Bereich des Angriffswinkels für eine kavitationsfreie Arbeit der vorderen Kante bei einer gleichbleibenden Kavitationszahl nimmt schnell mit der Dicke zu. Es wurde festgestellt, daß Dickenverhältnisse erwünscht sind, die beträchtlich größer als diejenigen der alltäglichen Praxis sind, um eine Kavitation der vorderen Kante bei Anwendungen der vorliegenden Erfindung zu vermeiden.

Die Toleranz des Angriffswinkels und die damit verbundene verminderte Kavitation der vorderen Kante wird jedoch gewöhnlich auf Kosten der Dickenkavitation bei den niedrigsten Kavitation·- zahlen oder den höchsten Schubwerten erreicht. Es ist jedoch herausgefunden worden, daß durch das besondere nach vorn abgeschrägte Blatt der vorliegenden Erfindung die Überbelastung auf dem Blatt so ausreichend gemindert wird, daß eine Reduzie-

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rung der Blattdicke zulässig ist, wodurch die Dickenkavitation vermieden wird, ohne daß die für eine verminderte Kavitation der vorderen Kante erforderliche Toleranz des Angriffswinkels aufgehoben werden muß. Die sich ergebende Gewichtsverminderung des Blattes ist sehr wertvoll, weil dadurch zentrifugale Belastungsspannungen in den Bolzen, die das Blatt an der CRP-Nabe befestigen, reduziert werden. Zusammenfassend kann gesagt werden, daß sowohl große Dicken/Sehnenlängen-Verhältnisse als auch die nach vorn abgeschrägte Blattform für eine mit Erfolg anzuwendende Blattkonstruktion für den CRP-Schubpropeller erforderlich sind, der mit verminderter Kavitation der vorderen Kante arbeitet und bei dem deshalb weniger Lärm- und Erosionsprobleme auftreten.

Während schon Lüfterflügel mit abgeschrägter Konstruktion vorgeschlagen wurden, wie sie beispielsweise in den US-PS 2 212 OkI und 2 269 287 beschrieben sind, so dienen diese Flügel zur Lösung eines völlig verschiedenen Problems und sind zur Beseitigung der der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Probleme nicht geeignet. In Verbindung mit dem Lüfter des ersteren Patents würde, zur Veranschaulichung nicht nur die geringe Blechdicke des Blattes eine Kavitation hervorrufen und somit für die Zwecke der vorliegenden Erfindung (die vorzugsweise von einem Minimal-Dicken/Sehnenlängen-Verhältnis t/c von wenigstens nicht weniger als ca. 6 % Gebrauch macht) nutzlos sein, sondern auch beim Betrieb des Lüfters in entgegengesetzter Richtung unzumutbare Kavitationswirkungen hervorrufen. Was die Lüfterkonstruktionen des in dem letzteren Patent entwickelten Typs anbelangt, die wiederum für einen verschiedenen Zweck und für eine unterschiedliche Funktion verwendet werden, so sind die mit dünnen vorderen Kanten versehenen Blatt querschnitte in ihrer Dicke genau entgegengesetzt zu der für die Lösung der

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Probleme der vorliegenden Erfindung erforderlichen Ausbildung konstruiert und weisen außerdem eine unzureichende Abschrägung für solche Probleme auf (die Propellerblätter der vorliegenden Erfindung besitzen vorzugsweise einen nach vorn gerichteten Abschrägungswinkel im Größenbereich von wenigstens 35 bis ^ 5 )» und während des Umkehrbetriebs würden diese Blattquerschnitte auch schwerwiegende Kavitationswirkungen hervorrufen.

Ein früher Vorschlag für ein nach vorn gerichtetes Abschrägen bei einem Schiffspropeller für ein verschiedenes Leistungsproblem ist z. B. in der US-PS 1 123 202 offenbart, aber auch dieser scheitert beim Umkehrbetrieb, gibt keine Lösung zur Unterdrückung der Kavitation und hat die zur vorliegenden Erfindung gehörenden und dieser zugrunde liegenden Erkenntnisse nicht nahegelegt. Solch ein früher Vorschlag, der wiederum nicht die zugehörigen minimalen t/c-Verhältnisse aufwies, hat eine völlig unzureichende Blattfläche (die vorliegende Erfindung macht vorzugsweise von einer Blattfläche im Größenbereich von wenigstens ca. 50 $ der den Propeller umschreibenden Drehkreisfläche Gebrauch) und Messerkantenquerschnitte, die zur Kavitation führen und die beim Umkehrbetrieb eine schwerwiegende Kavitation hervorrufen.

Die Fig. 1,2 und 3 zeigen eine für die Zwecke der Erfindung geeignete bevorzugte Blattform, wobei die äußere Umgrenzungslinie der nach vorn abgeschrägten Blattform in Fig. 1 dargestellt ist. Die Vorderkante 1 des Blattes B befindet sich auf der rechten Seite,und die Hinterkante 2 liegt auf der linken Seite in Fig. 1, wobei das Blatt B (und ein oder mehrere mitlaufende Blätter B¹) in einem Rohrkanal 13 der Schubeinrichtung gezeigt sind. Das Blatt B besitzt einen nach vorn abgeschrägten Bereich 3, der zwischen ca. 60 # und 100 # des Radius der Spitze

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liegt. Im äußeren Bereich k_t der ungefähr zwischen 85 $ und 100 % des Radius der Spitze liegt, ist die Vorderkante 1 in einem spitzen Winkel von ca. k$ zur radialen Richtung hin ausgerichtet. Im Bereich 5» der ungefähr zwischen 85 % und 60 des Radius der Spitze liegt, ist ein sanfter Übergang der äußeren Umgrenzungslinie der Vorderkante von dem nach vorn abgeschrägten äußeren Teil zu einem radialen oder nicht abgeschrägten Verhältnis. Die Vorderkante 1 ist bei den Radien im Bereich 6 ungefähr zwischen 6O °/o des Radius der Spitze und des Nabenradius nach hinten abgeschrägt, um die Blattfläche auf annehmbare Weise mit Bezug auf die Blattspindelachse 7 und die Blattschaufel 8 festzulegen, wobei das Blatt auf jeder Seite der Achse 7 asymmetrisch ist.

Die äußere Umgrenzungslinie der Hinterkante 2 entspricht im wesentlichen bis auf den Spitzenbereich und den Nabenbereich der der Vorderkante. Der durch die Sehnenlänge des Blattquerschnitts bei jedem Radius um die Wellenachse 9 als Mittelpunkt eingeschaltete Winkel liegt angenähert unveränderlich bei ca. 52,5° in dieser Konstruktion. Obgleich dieses besondere Merkmal bei einigen Konstruktionen vorteilhaft angewendet werden kann, so ist es doch für das Erreichen der in der vorliegenden Erfindung beanspruchten Verbesserung nicht wesentlich.

Die Blattspitzenkante 10 hat die Form einer sich um die Wellenachse 9 erstreckenden im wesentlichen kreiszylindrischen Oberfläche, wenn die Blattebene senkrecht zu dieser Achse liegt. Durch diese Ausbildung wird der Spielraum zwischen der Blattspitze und dem umgebenden zylindrischen Rohrkanal 13 auf ein Mindestmaß reduziert. Die Blattspindelachse läuft durch die Mittelsehnenposition des Spitzenquerschnitts 11, um den kleinstmöglichsten Spielraum beizubehalten, wenn das Blatt in einen Arbeitssteigungswinkel gedreht wird. Die Schnittlinie der Vorderkante 1 mit der Blattspitze bei 12 ist vorzugsweise

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so abgerundet, daß sie in etwa eine Ellipsoidform mit einem kleineren Radius, der ungefähr gleich dem Nasenradius des Blattquerschnitts an der Spitze ist, und einem etwas größeren Hauptradius aufweist. Die Kanten, die durch die Schnittlinien der beiden Stirnflächen des Blattes mit der Spitzenfläche bei 15 gebildet werden, sind mit einem Radius von ca. 10 % der maximalen Dicke des Spitzenquerschnittes abgerundet.

Fig. 2 zeigt eine Tabelle in Bild-Diagrammform mit dem Verhältnis der Blattdicke t zum Blattradius R. In der rechten Spalte dieser Tabelle sind die Dicken/Sehnenlängen-Verhältnisse t/c des Blattquerschnitts gegenüber ihren zugehörigen Radien aufgeführt, die vorzugsweise in Übereinstimmung mit dieser Blattkonstruktion verwendet werden. In der linken Spalte sind die Verhältnisse t/R der Dicken des Blattquerschnittes zum Radius der Blattspitze des Propellers gegenüber ihren zugehörigen Radien aufgeführt, ebenfalls vorzugsweise für diese dargestellte Blattkonstruktion. Die Verteilungen der Dicke und der Sehnenlänge unterliegen Konstruktionsberechnungen unter Berücksichtigung der Größe der Schubeinrichtung, der Arbeitsbedingungen sowie der Schuberfordernisse, wobei die dargestellten Werte diejenigen eines nutzbar anzuwendenden Ausführungsbeispiels sind. Es wird außerdem darauf hingewiesen, daß die Dickenverhältnisse an den äußeren Radien beträchtlich größer als die derzeitig oder früher in der Praxis anzutreffenden sind.

Fig. 3 zeigt eine entfaltete Ansicht des Blattquerschnitts 16, der einem Flügelquerschnitt ähnlich sieht oder einer Tragflügelform (nachfolgend verschiedentlich als Stromlinienform bezeichnet) und sich somit von den dünnen oder vorn und hinten symmetrischen Propellerblattquerschnitten unterscheidet, die im allgemeinen zum Erzeugen eines Schubs, wie zuvor erläutert,

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verwendet werden. Das Blatt besitzt also eine unverdrehte, nicht schraubenförmige, nominal ebene Mittelfläche mit ungekrümmten Stromlinienquerschnitten.

Es sind Modellversuche in gesteuerten Druckwassertunneln durchgeführt worden, wobei eine mit einem Propeller der Konstruktion nach Fig. 1, 2 und 3 ausgerüstete Schubeinrichtung mit der gleichen Schubeinrichtung verglichen wurde, die mit einem Propeller herkömmlicher Konstruktion ausgerüstet war mit nicht abgeschrägten oder mit radialen Kanten versehenen Blättern, welche kleine Dicken/Sehnenlängen-Verhältnisse besaßen.

Bei den beiden Blattkonstruktionen angepaßten Einstellungen der Steigung auf vollen Schub und bei angemessener Kavitationszahl wurde die herkömmliche Propellerblattkonstruktion in beiden Arbeitsrichtungen an der Vorderkante auf der Saugseite einer ständigen Kavitation von ungefähr 50 ⁰Jo vom Radius zur Spitze unterworfen. Eine Kavitation trat auch in einem offensichtlichen Wirbel auf, der von der Stelle ausging, wo sich die Schnittlinie der Vorderkante und der Spitze befindet, und in dem Spalt zwischen der Blattspitze und der Wand des Rohrkanals.

Demgegenüber ergab sich bei Verwendung eines Propellers mit der erfindungsgemäßen Blattform nach Fig. 1, 2 und 3 beim Arbeiten mit stromabwärts vom Propeller angeordneten Rumpfstreben keine Kavitation außer in dem Spalt zwischen der Blattspitze und der Wand des Rohrkanals, und zwar in einem viel geringerem Ausmaße als bei der herkömmlichen Form. Bei Betrieb mit stromaufwärts vom Propeller angeordneten Streben wurde diese gleiche geringe Kavitation in dem Spalt der Spitze hervorgerufen mit ebenfalls einem geringen Auftreten von Kavitation an der Saugseite der Vorderkante, und zwar nur dann, wenn jedes Blatt B, B* direkt hinter der dicksten Strebe oder durch deren

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Nachströmung vorbei- bzw. hindurchlief. Folglich wurden der hervorgerufene Unterwasserlärm und die Erosionsschäden bedeutend gemindert. Weiterhin wurde zusätzlich festgestellt, daß die nach vorn abgeschrägte Blattkonstnaktion der Erfindung die gleiche oder weniger Energiezufuhr für den gleichen Schub benötigt.

Bei den gleichen Versuchen mit einer nicht abgeschrägten und mit radialen Kanten versehenen Blattkonstruktion, wobei die Blattkonstruktion Dickenverhältnisse aufwies, die über denen in Fig. 2 aufgezeigten lagen, zeigte sich eine höchst unannehmbare Dicken- oder Blasenkavitation.

Für Fachleute versteht es sich von selbst, daß verschiedene Abänderungen von Schubpropellerblättern in Übereinstimmung mit den vorstehend erwähnten Grundsätzen vorgenommen werden können, und daß diese Abänderungen in den Geist und in den Rahmen der Erfindung fallen.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche

1 .Jschiffspropellerblattkonstruktion, gekennzeich- ^"—^ net durch eine im wesentlichen kreiszylindrisch ausgebildete Spitzenkante (1O); eine nach vorn abgeschrägte Vorderkante (i) auf einer Seite der Achse (7) der Blattkonstruktion; und eine Hinterkante (2) von gleicher allgemeiner äußerer Umgrenzungslinie wie die Vorderkante, wobei die Hinterkante asymmetrisch auf der anderen Seite der Achse angeordnet ist und die Blattkonstruktion stromlinienförmige Querschnitte besitzt, deren geringstes Dicken/Sehnen-Verhältnis nicht kleiner als etwa 6 ⁰Jo ist.
2. Blattkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Achse im wesentlichen durch die Mittelsehnenposition der Spitzenkante verläuft.
3. Blattkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Schnittlinie der Spitzenkante mit der Vorderkante im wesentlichen eine Ellipsoidform besitzt.
k. Blattkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß für den Propeller ein Rohrkanal (13) vorgesehen ist.
5. Blattkonstruktion nach Anspruch k, gekennzeichnet durch eine Umkehreinrichtung der Blattkonstruktion zum Betreiben der in einer Richtung drehenden in dem Rohrkanal angeordneten Schubeinrichtung in zwei Richtungen.

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6. Blattkonstruktion nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Mittelfläche unverdreht ist und einen nicht gekrümmten stromlinienförmigen Querschnitt hat.
7. Blattkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet _f daß der abgeschrägte Bereich
sich insbesondere am oberen Teil des Blattes an seinen
äußeren Radien befindet.
8. Blattkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der obere Teil der Vorderkante nach vorn in einem spitzen Winkel bezüglich der Achse abgeschrägt ist, wobei die darunter liegende Vorderkante

in einer Kurve mit einem sanften Übergang in einen radialen nicht abgeschrägten Zustand übergeht und dann nach hinten mit Bezug auf die Achse abgeschrägt ist.
9. Blattkonstruktion nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß der spitze Winkel ungefähr 45° beträgt.
10. Blattkonstruktion nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Verhältnisse der Blattquerschnittdicke t zum Radius R der Spitze und der Blattquerschnittdicke t zur Sehnenlänge c im wesentlichen den
Verhältnissen der Tabelle in Fig. 2 entsprechen.
11. Blattkonstruktion nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Nabe am inneren Ende und mit weiteren sich von der Nabe erstreckenden ähnlichen Blattkonatruktionen verbunden ist.

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12. Verfahren zum Verringern der Kavitation und des entstehenden Lärms, der mit der Drehung einer ebenen nicht schraubenförmigen Schiffspropellerblattkonstruktion wie bei einer in einem Rohrkanal angeordneten Schubeinrichtung verbunden ist, gekennzeichnet durch Abschrägen wenigstens der äußeren Abschnitte der Radien der Vorderkante der Blattkonstruktion nach vorne von der Blattachse, um die innewohnende Überbelastung der Spitze abzuschwächen, und durch ausreichendes Einstellen des nach vorne gerichteten Abschrägungsgrads, um eine Verringerung der Dicke des stromlinienförmigen Querschnittes der Blattkonstruktion und ein größtmöglichstes Vermindern der Kavitationswirkungen der Dicke bei-gleichzeitiger Schaffung einer ausreichenden Angriffswinkeltoleranz zwecks Vermeidens einer Kavitation der Vorderkante zu ermöglichen.
13» Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorderkante unter die nach vorn gerichtete Abschrägung in einem sanften Übergang in einen radialen nicht abgeschrägten Zustand gebogen und dann nach hinten bezüglich der Achse abgeschrägt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß der Winkel der nach vorn gerichteten Abschrägung auf wenigstens 35 bis 45 eingestellt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß das kleinste Verhältnis der Dicke des stromlinienförmigen Querschnitts des Blattes zur Sehne nicht weniger als ca. 6 "fo beträgt.

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16. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Blattfläche auf wenigstens ungefähr 50 % der den Propeller umschreibenden Rohrkanalfläche festgelegt wird.

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