DE2523180C2

DE2523180C2 - Propeller für schnelle Flug- oder Schwimmkörper

Info

Publication number: DE2523180C2
Application number: DE2523180A
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl.-Ing. 5400 Koblenz Eichler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-05-26
Filing date: 1975-05-26
Publication date: 1983-02-10
Also published as: US4130378A; US4253799A; DE2523180A1; US4427341A

Description

25

Die Erfindung betrifft einen Propeller für schnelle Flug- oder Schwimmkörper mit einem Anstellwinkel zwischen der Profillängsachse «ad der Tangente des Drehkreises der Propellerflügel und mit einem Anstellwinkel zwischen der Profilquerachse und der Propeller- achse.

Als Antrieb für schnelle Flug- und Schwimmkörper haben einesteils die bekannten Strahlantriebe durch Gase einen zu hohen Ki"aftstof'verbrauch bzw. durch Wasser einen zu schlechter Wirkungsgrad der Pumpen und zu große Rohrleitungsveriuste

Zum anderen Teil haben die üblichen Schraubenpropeller gegenüber dem Erfindungsgegenstand den Nachteil, daß ihr Wirkungsgrad mit zunehmender Fiug- bzw. Fahrtgeschwindigkeit abnimmt, weil die Luft bzw. *o das Wasser in der Propellerkreisfläche übermäßig beschleunigt und verwirbelt wird.

Die DE-PS 99 797 beschreibt bereits einen trommeiförmigen Propeller für den Antrieb von Schiffen. Diesor Propeller kann sowohl am Bug als auch am Heck des Schiffes angeordnet sein. Der trommeiförmige Propeller weist eine Mehrzahl von gleichmäßig über den Trommelumfang verteilten Schaufeln auf nach Art einer Radialpumpe bzw. einer nicht ummantelten Zentripetalpumpe. Dementsprechend wird bei diesem Antrieb das umgebende Wasser zur Propellerachse gezogen und von dort entgegen Fahrtrichtung umgelenkt Bei geringen Bootsgeschwindigkeiten kann ein derartiger Antrieb auch durchaus sinnvoll sein. — Bei den in der DE-PS 99 797 dargestellten Schiffspropellern ist die Trommel mit den Schaufeln konisch ausgeführt, jedoch kann die Trommel mit den Schaufeln ebenso auch zylindrisch ausgebildet sein. Unabhängig von dem der vorliegenden Erfindung zugrundeliegenden Antriebsprinzip — nämlich einem Flankenantrieb — besteht ^w jedenfalls im Fall der konischen Ausführungsform des bekannten Schiffspropeller? rein äußerlich ein gewisser, unveränderlicher Anstellwinkel zwischen der Profillängsachse und der Tangente des Drehkreises der einzelnen Schaufeln bzw. Propellerflügel sowie außerdem ein gewisser, unveränderlicher Anstellwinkel zwischen der Profilquerachse der Schaufeln und der Propellerachse. — Zum Erzielen hoher Bootsgeschwindigkeiten ist dieser bekannte Schiffsantrieb ebensowenig geeignet wie die bekannten Widerstandspropeller.

Die FR-PS 5 40 126 zeigt eine Propellerkonstruktion, bei der mit Abstand von der Propellerachse eine Anzahl von in bestimmtem Maß verwundenen P-opellerbiättern von Stützen getragen sind. Die am einen bzw. am anderen Ende dieser Blätter angreifenden Stützen sind um die PropeHerachse so gegeneinander verstellbar, daß die Verwindung der Blätter und damit auch die Förderleitung dieser insbesondere für Ventilatoren vorgesehenen Propeller variiert werden kann. Als Antrieb für schnelle Flug- oder Schwimmkörper ist dieser Propeller nicht geeignet

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Propellerantrieb für Flug- oder Schwimmkörper zu schaffen, mit dem hohe Geschwindigkeiten des Flug- bzw. Schwimmkörpers erzielbar sind bei gegenüber bekannten Propellerantricbcn wesentlich geringeren Verlusten durch Verwirbelung des betreffenden Mediums, das heißt bei erheblich besserem Wirkungsgrad des Antriebs.

Zur Lösung der vorstehend umrissenen Aufgabe wird nach dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 vorgeschlagen, daß die Propellerflügel sowohl bezüglich des einen als auch des anderen Anstellwinkels verstellbar angeordnet sind. Die Erfindung betrifft demnach einen Propellerantrieb, der vom Prinzip her als an sich bekannter Rankenantrieb wirkt und bei dem zwecks Anpassung an bestmögliche Antriebsverhältnisse die erwähnten Anstellwinkel veränderbar sind.

Bei großen Flug- bzw. Fahrtgeschwindigkeiten beschleunigt der Erfindungsgegenstand entsprechend große Luft- bzw. Wassermassen von der PropeHerachse nur langsam radial nach außen oder zur PropeHerachse nach innen. Infolge dieser geringen Beschleunigung bleiben beim Umlenken der Luf; bzw. des Wassers entgegen der Flug- bzw. Fahrtrichtung die damit verbundenen Wirbelverluste und die Geräuscherzeugung klein.

Eine besondere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Propellers ist nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Propellerflügel an Profilarmen im Abstand von der PropeHerachse gehalten sind. Auf diese Weise können etwaige Verwirbelungen des Mediums weiter reduziert werden.

Schließlich ist es entsprechend dem Vorschlag nach Anspruch 3 noch möglich, daß dem Propeller ein gegendrehender, an sich bekannter Schraubenpropellcr oder auch ein gegendrehender, weiterer erfindungsgemäßer Propeller zugeordnet ist. Bei einer derartigen Anordnung ergänzen sich die Vorteile dieser beiden Antriebslösungen bzw. der Wirkungsgrad eines derartigen Antriebs wird weiter verbessert durch Ausnutzen der Querströmungen, der Abströmung und der Propellerkreisfläche.

Für die bauliche Gestaltung gelten vergleichsweise folgende Kriterien;

Üb'jcher Schraubenpropeller

Flsnkeqpropeller

Profil-Querachse
radial zur Propellerachse

Profil-Längsachse

Winkel zur Propellerkreisfläche wirkungsvoll
angestellt

Profil-Ebene

tangential auf dem vom Propellerflügel
beschriebenen Kreisbogen

Propeller-Leistung
kleiner Drehmoment mal große Drehzahl

Ist beim Erfindungsgegenstand der Anstellwinkel zwischen Profil-Längsachse und Tangente nach innen geöffnet, so erzeugt beim Drehen die Luft bzw. das Wasser eine Flankenkraft ebenfalls nach innen. 1st gleichzeitig der Anstellwinkel zwischen Profii-Querachse und Paralleler zur Propellerachse entgegen der Flugbzw. Fahrtrichtung nach innen geöffnet, so wird die Luft bzw. das Wasser nach hinten beschleunigt, wodurch der Propellerschub entsteht.

Die Erfindung wird anschließend anhand der Zeichnungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 mit Rankenkraft nach innen gepreßte Propellerflügel,

F i g. 2 mit Rankenkraft nach außen gepreßte Propellerflügel,

Fig.3 durch übliche Verstelleinrichtung verstellte Propellerflügel,

F i g. 4 mit Ring zusammengehaltene Rügelspitzen,

F i g. 5 von Profilannen getragene Propellerflügel,

F i g. 6 abwechselnde Propellerflügel für Flankenkraft nach innen bzw. außen,

F i g. 7 in Rug- bzw. Fahrtrichtung abwechselnde Rügelteile,

F i g. 8 in Drehrichtung abwechselnde Rügelteile,

F i g. 9 zum Zylinder zusammengefaßte, abwechselnde Flügelteile,

Fig. 10 gegenläufige Propeller.

Die schematischen Darstellungen bedeuten:

Fig. la

Vorn am Rug- bzw. Schwimmkörper 1 dreht sich der Flankenpropeller 2 mit seinen Propellerflügeln 3 um die Propelierachse 4 in Flug- bzw. Fahrtrichtung 5 linksherum 6. Die Profil-Querachse 7 eines Propellerflügels 3 ist dabei gegenüber den Parallelen 8 zur Propellerachse 4 um den Winkel 9 nach innen zur Propellerachse angestellt, was beim Drehen Propellerschub 10 erzeugt.

Fig. Ib

Die Profil-Längsachse 11 eines Propellerflügels 3 ist gegenüber der Tangente 12 am Drehkreis 13 eines Propellerflügels 3 um den Winkel 14 nach innen angestellt, was beim Drehen als Komponente für den Propcllerschub 10 Flankcnkraft 15 nach innen erzeugt.

F i g. 2a

Entgegen I' i g. In ivt die Profil-Qucrachsc 7 um den Winkel 16 n.ii_h außen angestellt, was ebenfalls Propcllcrschub 10 er/.eugt.

vorwiegend parallel zur Propellerachse

Winkel zur Tangente am vom Propellerflügel beschriebenen Kreisbogen wirkungsvoll angestellt

vorwiegend parallel zur Propellerkreisfläche

großer Drehmoment mal kleine Drehzahl

Fig. 2b

Entgegen Fig. Ib ist die Profil-Längsachse 11 um

den Winkel 17 nach außen angestellt, was Flankenkraft 18 nach außen erzr _vJt
F i g. 3a und 3b

Die zusammengefaßten Anstellwinkel 9 und 14 wie in Fig. la und Ib dargestellt, können durch eine übliche Verstelleinrichtung in die für die jeweilige Ruf- bzw. Fahrgeschwindigkeit wirksamen Anstellwinkel 19 bzw. 20 verstelk werden.
F i g. 4a und 4b

Die Spitzen der Propellerflügel 3 sind durch einen Ring 21 miteinander verbunden, wodurch sie sich gegenseitig stützen.
F i g. 5a und 5b

Die Profilarme 22 halten die Propellerflügel 3 im wirksamen Abstand vom Rug- bzw. Schwimmkörper 1, wobei ihre Profilform 23 wie bei üblichen Schraubenpropellern zum Propellerschub 10 beiträgt
F i g. 6a

Bei den im Drehkreis 13 aufeinanderfolgenden Propellerflügeln sind die Anstellwinkel 14 und 17 den Profillängsachsen 11, wie in Fig. Ib und 2b dargestellt, abwechselnd nach innen bzw. nach außen angestellt, was nach innen bzw. nach außen gerichtete Flankenkräfte 15 und 18 erzeugt.
Fig.6b

Winkelschnitt A-B. Die Anstellwinkel 9 und 16 der Profil-Querachsen 7 wechseln bei den aufeinanderfolgenden Propellerflügeln 3 ab, wodurch sie, wie in

so F i g. 1 a und 2a dargestellt, beide Propellerschub 10

erzeugen.
F ig. 7a

Der in Flug- bzw. Fahrtrichtung hintere Flügelteil 24 und der vordere Flügelteil 25 erzeugen beide,

ii wie in Fig. 1a bzw. 2a dargestellt, Propellerschub 10, wobei der hintere Flügelteil 24 den vom vorderen Flö,rt2lteil 25 beschleunigen Abstrom ausnutzt.
Fig. 7b

Die Flügeltcile 24 und 25 erzeugen, wie in F i g. Ib und 2b dargestellt, abwechselnd nach innen und nach außen gerichtete Flankenkräfte 15 und 18, wobei der hintere Flügelteil 24 die Quersirömungen des vorderen Flügelteils 25 ausnu:/t

--. F ig. 8a

Der bei Drehrichtung linksherum 6 vordere Flügdicil 26 unJ der hintere Flügeiteil 27 crzt Jgen beide, wie in F i g. la und 2a dargestellt. Propeller-

schub 10.

Die fliigelteile 26 und 27 erzeugen, wie in Fig. Ib
und 2b dargestellt, abwechselnd nach innen bzw.
nach außen gerichtete Flankenkräfte 15 bzw. 18. >

F i g. Pa und 9h

Beim zum geschlossenen Zylinder erweiterten
Flankenpropeller 2 haben die Flügelleile 24 und 25
die gleichen Funktionen wie in Fig. 7a und 7b. 8a
und 8b dargestellt. io

Beim rechtsdrehenden 28. üblichen Schraubenpropeller 29 entspricht der Anstellwinkel 30 zwischen
Propellerebene 31 und Profil-Längsachse Il der
Summe aus Gewindesteigung einer Schraube im 15
festen Werkstoff und dem Slip infolge der

nachgiebigen Luft b/.w.des Wassers. Beim linksdrehenden β Flankenpropcllcr 2 vergrößert sich der Anstellwinkel 32 des Profilarmes 22 einerseits infolge des Abstroms vom Schraubenpropeller 29 und andererseits infolge der wesentlich kleineren Drehzahl des Flankenpropellers 2. Der Anstellwinkel 9 des Propcllerflügels } be/iehl sich dagegen, wie in Fig. la dargestellt, auf die l'ropdlerachse 4 statt auf die Propellerebene 31 — einerseits infolge der kleineren Drehzahl und andererseits infolge des geringen Slips quer /ur Flug- bzw. Fahrtrichtung 5. Bei großer Flug- b/.w. Fahrgeschwindigkeit bleibt der Anstellwinkel 9 daher sehr ki.m. wodurch die Flankenkraft sehr groß wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Propeller für schnelle Flug- oder Schwimmkörper mit einem Anstellwinkel zwischen der Profil- längsachse und der Tangente des Drehkreises der Propellerflügel und mit einem Anstellwinkel zwischen der Profilquerachse und der Propellerachse, dadurch gekennzeichnet, daß die Propellerflügel (3) sowohl bezüglich des einen als auch des anderen Anstellwinkels verstellbar angeordnet sind.

2. Propeller nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß die Propellerflügel (3) an Profilarmen (22) im Abstand von der Propellerachse (4) gehalten sind.

3. Propeller nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ihm (2) ein gegendrehender, an sich bekannter Schraubenpropeller (29) oder ein gegendrehender, weiterer Propeller (2) zugeordnet ist