DE2438147C2

DE2438147C2 - Antriebseinrichtung für Schiffe

Info

Publication number: DE2438147C2
Application number: DE2438147A
Authority: DE
Inventors: Herbert Prof. Dr.-Ing. 5100 Aachen Schneekluth
Original assignee: Schottel GmbH and Co KG
Current assignee: Schottel GmbH and Co KG
Priority date: 1974-08-08
Filing date: 1974-08-08
Publication date: 1983-03-24
Also published as: DE2438147A1; FR2281269B3; NL7508875A; JPS5137496A; NO752776L; US3996877A; NO138726C; SE7508887L; BR7505065A; IT1040941B; ES440089A1; FI751874A; AR204459A1; NO138726B; GB1467758A; FR2281269A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung der im Oberbegriff des Hauptanspruchs genannten Art. so

Bei Einschraubenschiffen normaler Formgebung wird der Propeller ungleichförmig angeströmt, was Schwingungen im System Propeller-Welle-Antriebsmaschine auslösen kann. Auch im Schiffskörper können vom Gillungsbereich ausgehende Schwingungen angefacht werden. Die Ungleichförmigkeit des Nachstroms führt auch zu einem Wirkungsgradabfall. Ferner neigt ein ungleichförmig angeströmter Propeller eher zum Kavitieren als ein gleichmäßig angeströmter.

Es ist bekannt, dem Nachteil der ungleichförmigen «> Anströmung durch die Formgebung des Schiffsrumpfes, durch Strömungsleitflächen und durch Zusatzpropeller im Nachstrom (DE-PS 9 46 776) zu begegnen.

Es sind sogenannte Aktiv-Ruder bekannt, bei denen eine koaxial hinter dem Hauptpropeller angeordnete Steuerschraube mit dem Ruder geschwenkt wird. Diese Steuerschraube dient lediglich als Steuerhilfe und vergrößert die Ungleichförmigkeit des Nachstroms.

Es ist auch eine Antriebseinrichtung bekannt mit einem Hauptpropeller und einem fest gelagerten Zusatzpropeller, dessen Antrieb mit einem festen Übersetzungsverhältnis von dem Hauptantrieb abgeleitet ist oder der von einer eigenen Antriebsmaschine angetrieben wird. Er kann nicht zum Steuern des Schiffes verwendet werden. Außerdem ist der Zusatzpropeller dicht vor dem Hauptpropeller angeordnet Dadurch liegen die Druck- und Soggebiete der Propeller dicht beieinander, die gegenseitige Beeinflussung ist groß und ein schlechter Wirkungsgrad ist die Folge. Durch die enge Anordnung werden Schwingungen angefacht Die beiden Propeller laufen mit entgegengesetzter Drehrichtung. Der Hauptpropeller schlägt nicht unter die Kiellinie des Schiffes (GB-PS 3 87 826).

Die DE-PS 9 46 776 zeigt und beschreibt einen Schiffsantrieb, der aus einem Hauptpropeller und einem hinter diesem angeordneten kleineren Zusatzpropeller besteht Der Zusatzpropeller ist ein unabhängig vom Ruder um 360° schwenkbarer Ruderpropeller, der lotrecht ein- und ausfahrbar ist Ein Zusatzpropeller, der im Nachstrom des Hauptpropellers liegt, muß zum Erzeugen eines zusätzlichen Vortriebes eine sehr hohe Drehzahl und entsprechend der Anströmgeschwindigkeit eine hohe Steigung der Propellerflügel aufweisen. Soll der Zusatzpropeller dagegen zum Manövrieren benutzt werden, wird hierfür eine kleine Drehzahl und eine kleine Flügelstellung benötigt Beide Bedingungen sind nur schwer und nur mit hohem Aufwand zu vereinigen. Aus diesem Grund wurde bei dem bekannten Schiffsantrieb der Zusatzpropeller ausfahrbar angeordnet.

Von daher liegt der Erfindung als Aufgabe eine Antriebseinrichtung mit einem schwenkbaren Zusatzpropeller zugrunde, bei der letzterer an einer Stelle kleiner Anströmgeschwindigkeit bei Dienstfahrt angeordnet ist. Auch sollen vom Gillungsbereich ausgehende Schwingungen vermieden werden, die durch ein ungleichmäßiges Anströmen des Hauptpropellers angefacht werden. Der mit den Schwingungen verbundene Wirkungsgradabfall und die damit verbundene erhöhte Kavitation soll ebenfalls vermieden werden. Der Zusatzpropeller soll bei Marschfahrt den Nachstrom glätten und auch als Steuerhilfe dienen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Antriebseinrichtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, die gemäß der Erfindung die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs genannten Merkmale aufweist.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird erreicht, daß der Zusatzpropeller mit hoher Anströmgeschwindigkeit bei Dienstfahrt oder aber mit kleiner Anströmgeschwindigkeit beim Ma.növerieren benutzbar ist. Der Zusatzpropeller nach der Erfindung hat den Vorteil, daß seine Drehrichtung frei wählbar ist, so daß auch die zu bevorzugende gleichsinnige Drehrichtung der Propeller mit einer Drallrückgewinnung benutzbar ist. Der Abstand der Flügelspitzen des Zusatzpropellers von der Gillung kann wegen der geringen Leistung kleiner sein als beim Hauptpropeller. Liegt der Zusatzpropeller näher an der Gillung, dann durchdringen sich nämlich die Flügelspitzenkreise. Als Folge davon wird der gesamte Strahlquerschnitt vergrößert und damit der ideelle Wirkungsgrad verbessert. Außerdem arbeitet der Zusatzpropeller weitgehend in der Grenzschicht, wodurch der Propulsionsgütegrad durch weitgehende Rückgewinnung der durch die Außenhautreibung verlorengegangenen Energie ver-

bessert wird. Er erfährt nur eine geringe Anströmgeschwindigkeit selbst bei hohen Fahrtstufen.

Eine weitere günstige Ausgestaltung der Erfindung bieten die Merkmale des Anspruchs 2 insbesondere in Kombination mit den Merkmalen des Anspruchs 3. Diese Anordnungen werden durch die erfindungsgemäße Anordnung des Zusatzpropellers möglich.

Die weiteren Unteransprüche beschreiben weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung, deren Vorteil im wesentlichen darin besteht, daß die Steuerwirkung des Hauptpropellers in Kombination mit dem Zusatzpropeller aufgehoben oder gemildert wird. Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, die in den F i g. 1 bis 6 dargestellt sind.

Fig. 1 zeigt das Heck eines Schiffes, das mit einem Zusatzpropeller nach der Erfindung ausgestaltet ist

Fig.2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Zusatzpropeller vor und der Hauptpropeller hinter dem Ruder angeordnet sind.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie IH-IiI in F i g. 2, jedoch mit der Modifikation, daß die Welle des Hauptpropellers schräg nach hinten herausragt (übertrieben dargestellt).

Fig.4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Hauptpropeller in der Mittschiffsebene liegt, seine Achse aber winkelig zur Mittschiffsebene angeordnet ist.

Fig.5 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit seitlich versetztem Hauptpropeller, dessen Welle parallel zur Mittschiffsebene angeordnet ist.

F i g. 6 zeigt ein Schiff nach der Erfindung mit zwei Hauptpropellern, von denen nur einem ein Zusatzpropeller zugeordnet ist.

F i g. 1 zeigt das Heck eines Schiffes 8. Mit 7 ist der Kiel des Schiffes, mit 5 die Gillung und mit 1 die Wasserlinie bezeichnet. Am Schraubensteven 6 ist ein Hauptpropeller 3 vor einem Ruder 4 angeordnet. Bezogen auf die Fahrtrichtung vor dem Hauptpropeller und oberhalb der Propellerwelle 2 ist ein Zusatzpropeller 9 in einer Gondel 10 gelagert. Diese Gondel ist mittels eines Halses 12 od. dgl. im Rumpf des Schiffes um eine vertikale Achse schwenkbar und hierfür mit einem nicht gezeichneten Motor antreibbar gelagert. Der Durchmesser des Flügelspitzenkreises 14 des Zusatzpropellers 9 beträgt weniger als die Hälfte des Durchmessers des Flügelspitzenkreises 15 des Hauptpropellers 3. Beide Flügelspitzenkreises sind so zueinander angeordnet, daß sie sich in der Projektion auf die quer zur Mittschiffsebene 16 liegende Spantebene mindestens teilweise überdecken, und zwar so, daß so sie sich durchdringen, also der Flügelspitzenkreis 14 des Zusatzpropellers von dem des Hauptpropellers nicht völlig abgedeckt ist, oder so, daß der Flügelspitzenkreis des Zusatzpropellers innerhalb des Flügelspitzenkreises des Hauptpropellers liegt Die besagten Flügelspitzenkreise haben einen Abstand 17 von mindestens dreiviertel des Durchmessers des Flügelspitzenkreises 14 des Zusatzpropeliers, wodurch eine gegenseitige Beeinflussung der Druck- und Sogfelder weitgehend vermieden ist Da der Zusatzpropeller einen kleineren Durchmesser hat und eine kleinere Leistung abgibt, kann der Abstand 18 des Propellerspitzenkreises 14 von der Gillung 5 geringer sein als beim Hauptpropeller.

In der Ausführungsform nach Fig.2 sind der Zusatzpropeller 9 vor dem Ruder 19 und der Hauptpropelier 20 dahinter angeordnet Die Gondel 21 ist in den Rumpf eingestrakt, d. h. die zur Wasserlinie 1 parallel an die Außenhaut gelegten Linien (Rumpfwasserlinien) gehen in die Gondelkontor über und treffen sich an der Hinterkante der Gondel, und zwar so, daß bei Mittschiffslage des Zusatzpropellers 9 der Auslauf der Rumpfwasseriinien im Übergangsbereich Gillung/ Schraubensteven schlank wird. Der Hauptpropeller ist an einer sogenanten Grim'schen Welle 11 gelagert, d. h„ die Welle ist in einem nach hinten hinausragenden Stevenrohr gelagert. Es können auch mehrere Ruder vorgesehen sein.

F i g. 3 zeigt eine Ausgestaltung der Erfindung, bei der der Hauptpropeller so gelagert ist, daß die Achse 22 der Welle des Propellers in einem Winkel zur vertikalen Mittschiffslängsebene 16 geneigt und der Propeller zur Mittschiffslängsebene versetzt ist. Durch diese Anordnung entsteht ein Seitenschub, der die Steuerwirkung des Propellers, d. h. die Wirkung der unterschiedlichen Schubkomponenten des oberen und des unteren Propellerflügels aufhebt.

F ig. 4 zeigt eine Ausgestaltung, bei der die Propellerwelle so angeordnet ist, daß die Propellerachse 23 so zur vertikalen Mittschiffslängsebene 16 geneigt ist, daß die durch die Flügelspitzen gelegte Ebene 24 durch den Schnittpunkt der vorher genannten Ebenen verläuft. Auch diese Anordnung hat den Zweck, die Steuerwirkung des Propellers aufzuheben.

In der Ausführungsform nach F i g. 5 ist zum gleichen Zweck die Achse 25 des Propellers 26 versetzt, aber parallel zur Mittschiffslängsebene 16 angeordnet.

Fig.6 zeigt schematisch das Heck eines Doppelschraubenschiffes, bei dem nicht beiden Hauptpropellern 27, 28 ein Zusatzpropeller, sondern nur einem davon ein Zusatzpropeller 29 zugeordnet ist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Antriebseinrichtung für Schiffe, bei der zusätzlich zu mindestens einem Hauptpropeller mindestens ein unabhängig davon antreibbarer Zusatzpropeller vorgesehen ist, der um eine im wesentlichen vertikale Achse verschwenkbar ist, wobei sich die Projektionen der Flügelspitzenkreise auf die quer zur Fahrtrichtung verlaufende Spantebene oberhalb der Welle des Hauptpropellers mindestens teilweise überdecken, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzpropeller (9) bezogen auf die Hauptfahrtrichtung des Schiffes vor dem Hauptpropeller (3) mit einem Abstand von mindestens dreiviertel des Durchmesser des Flügelspitzenkreises des Zusatzpropellers angeordnet ist

2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle des Hauptpropellers (3) so im Schiff gelagert ist daß der Flügelspitzenkreis unter die Kiellinie (7) des Schiffes schlägt

3. Antriebseinrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung, die den Hauptpropeller in einer Stellung fixiert bei der die Propellerblätter nicht unter die Kiellinie (7) des Schiffes ragen.

4. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet daß die Welle des Hauptpropellers schräg zur vertikalen Mittellängsschiffsebene verläuft und der Zusatzpropeller in der vertikalen Mittellängsschiffsebene angeordnet ist.

5. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet daß der Mittelpunkt des Flügelspitzenkreises des Hauptpropellers (3) außerhalb und der Zusatzpropcller (9) in der vertikalen Mittellängsschiffsebene angeordnet sind.

6. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzpropeller (9) vor und der Hauptpropeller (3) hinter dem Ruder (4) angeordnet sind.

7. Antriebseinrichtung für ein Schiff mit mehreren « Hauptpropellern nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß nur einem Teil der Hauptpropeller je ein Zusatzpropeller zugeordnet ist.

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