Propeller und Leitrad

Aütomatisierung uñd Tethnik

Aus dern Festvortrag von Prof. Dr.-Ing. P. K o e S SI e r, Braunschweig

D' Automatisierung wird heute sowohl hinsicllith

Fertig als audi hinsichtlich sonstiger

Geschehensab-läufe als

n Kennzeichen einer völlig neuartigen, von .aflem Vorau- egangenen verschiedenen Techriik ange sehen.

Die nahere Betrach-: erweist jedoch, dal3 diese Mei-nung nicht zutrifft. TJnte utomatisierung ist das Her-vorbringen einer Sadie, ein- Vorgangs oder einer In-formation ohne menschlichen Ei ff, jedoch nach vor-ausgedachtem Ziel und Plan und un Vorgabe hestimm-ter ,,Rohmahestimm-terialien" bzw. Daten zu ve -- ehen. Der Ar-beitsprozel3 gehort in den Bereich der ,,Ingeurtechnik",

für deren Sein nachstehende Thesen als gr

..sätzlich vorausgesetzt werden:

Technik umfal3t sowohi das Hervorbringen als au Hervorgebrachte.

Technik ist stets vom Menschen abhangii i nd auf den Menschen gerichtet.

Technik 1st em menschlithes U .r omen und daher als

soiche ungeschichtlich. Geschi -

' ich sind die jewéllige

Wahi der Mittel, die Bede ng und die Stellung inner-halb der gesellschaftlich Gesamtstruktur.

Die Sinngebung r Technik ist unveränderlich. Die ,,I n ; .- i e u r t e c h n i k" ist nur eine der

ver-schieden - Arten bewuBten mensdilichen HervorbringenS, durch s sich die Adaption der natürlichen Umwelt an

m - chliche Bedürfnisse und Wunsche manifestiert.

Propeller und Leitrad

Aus dern Vortrag von Prof. Dr.-Ing. o; G ri rn

Der Propeller ist als Antriebsorgan für Schiffe unüber-troffen. Natürlidi ist auth die Arbeitsweise des Propellers nleht verlustlrei.. Insbesondere wird dem den Propeller .durchströmenden Wasser eine Drehbewegung - em. Prall

- erteilt, und die

Energie, die n diesem Drall enthalten

ist, steilt einen Verlust dàr. Bekannt ist es, durch einen festen Leitapparat vor oder hinter dem Propeller diesen Drallverlust zu vermeiden. Der Vortrag behandelt dieIdee, anstelle des festen Leitapparates em rotierendes Leitiad zu verwenden, das die erwähnte Aufgabe besser erfüllen kann.

Das Leitrad (Bud 1) ist nicht mechanisch angetrieben. Es arbeitet in dem liii Propellerstrahl liegenden Teil als

Turbine und entnimmt dem Stràhl kinetisdie

Energie. Im anderen Tell ist die ProfLlierung der Flugel des Leit-rades umgekehrt, es arbeitet dort als Propeller und nutzt die im Turbinenteil gewonnene Energie für den Vortrieb aus. Das Rad muI3 daher einen gröl3eren Durchmesser als der Propeller haben.

Während durch den bekannten

festen Leitapparat bestenfalls die Drallenergie des Própellerstrahls für den llortrieb ausgenutzt wird, wird durch das rotierende Leit-rad zusätzlich audi die durch die axiale Geschwindigkeits-komponente un Propellerstrahl verursachte Energie zum Teil für den Vortrieb zurückgewonnen. Derm durch das Leitrad wird insgesamt einer grol3eren Wassermasse der für den Vortrieb notwendige Impuls erteilt.

Die Drehzahl des Leitrades 1st frei wählbar, da es nitht mechanisth angetrieben 1st. Sie wird bestimmt durth das

2082

Zu allen Zeiten war das Bestreben des Menschen, Mittel und Moglichkeiten zu nutzen, die sich -. der

Kenntnis der Natur ergaben. Unter Berllcksi :: g aller Umstände darf die Automatisierung als f .. -: richtige Ent-wicklung der Ingenieurtechnik ange n werden, deren Ursprung und Wurzeln sich we urü&vérfolgen lassen und die ihren Beginn wohi em menschlichen Wunsch hat, lastige Arbeit in ir;i;einer Form abzuwälzen.

Beim automati- en Vorgang sind die drei

Kbmpo-nenten Eing.-, Prozel3 und Ziel zu unterscheiden. Als erster S . " zur Automatisierung kann vielleicht der pri-mitiv ransportvorgang des FlöI3ens angesehen werden.

D.

ortschritt technischer Mittel und Moglichkeiten führt is zur vollautomatisChefl Herstellung von Gegenständen verschiedener Art; stets sind dem inechanischen Apparat

uch ,,geistige" Funktionen impliziert

Di t der Automatisierung erzielbare Beschleunigung

der Are

-. vorgänge, Vergröf3erung der Zuverlassigkeit urid schlieB Erhohung der Wirtschaftlichkeit lassen diese besonders

. ch für

den Schiffsbetrieb notwendig erscheinen.

Automatisierung bedeu Vergeistigung der Arbeit, das aber bedeutet gleichzeitig em eben menschlicher Tätig-keit zu grol3erer Würde. Es 1st di - atsache nicht zu über-sehen, daB mit Fortschreiten urid

' breiten der

tech-nischen Apparatur unabänderlich audi

e Menge des

UnerwBnschten, teilweise sogar Unbeherrsch. en wächst.

Diese Tatsache verpflichtet zu vermehrter A -

amkeit

und zu zusätzlicher Anstrengung.

Vortragsgruppe Schiffstheorie

Gleichgewitht der hydrodynamisehen Kräfte bzw. beim Entwurf durch die Wahi der Steigung - und Steigungsver-. teilung. Man kann für einen bestimmten Propeller, einen bestimmten Betriebszustand des Propellers und einen be-stimmten Durchmesser des Leitrades verschiederie Dreh-zahlen des Leitrades wahlen und das Leitrad dafür

dimen-sionieren.

-Das Ergebnis zeigt das Bild 2. Der Schubgewinn ist ab-hangig von der gewahlten Drehzahl. Er ist klein für die Drehzahl Null - also für den bekannten festen Leitappa-rat -, er wird mit zunehmender Drehzahl groller, erreicht ein Maximum und 1st für eine Drehzahl gleuch der Pro-pellerdrehzahl wieder klein. (nL/np = Drehzahl des Leit-rades zur Drehzahl des Propellers) Das Leitrad kann ohne weiteres für den optimalen Schubgewinn ausgelegt

wer-Bud 1 Propeller und rotlerendes Leltrad

0 0 6 5 4 3 2 A 1,0

n1iiç

Schubgewinn in % des Propellerschubes

Bud 2 Schubgewlnn In Abhanglgkeit von der Drehzahl des LeltradeS

den, da die Drehzahl nicht durch die Maschinenanlage festgelegt ist. Die in Bud 2 gezeichnete Kurve ist noch in starkem Mal3e von der Flugelzahl des Leitrades ab-hängig. Untersuchungen für verschiedene Flugelzahlen zeigten, daB das Leitrad eine groi3e Flugelzahl haben saUte. Da das optimale Leitrad wesentlich langsamer rotiert als der Propeller, kann die Konstruktion auth als aul3erhalb des Schiffes liegendes hydrodynamisches Untersetzungs-getriebe bezeichnet werden.

Es sizid ausführliche Rechnungen ausgefuhrt worden, für die die von Lerbs erngeführte Methode der Induktions-faktoren enutzt wurde. Mit Hilfe dieser Rechnungen

wur-de versucht, wur-den EinfiuB wichtiger Parameter auf die

Arbeitsweise des Leitrades festzustellen: auiler Drehzahl und Flugelzahl noch Durchmesserverhältnis, Zähigkeits-verlust, Flugelzahl des Propellers, Zirkulationsverteilung. Zur Nachprufung der Rechnungen wurden Modeliver-suche ausgeführt, zunächst allerdings nur in gleichmaBi-ger Zuströmung. Bild 3 zeigt em durch einen Modeliver-such gewonrienes Freifahrtdiagramm für den Propeller ohne und mit Leitrad, Bud 4 das benutzte funfflugelige Leitrad. Die Rechenergebnisse wurden im wesentlichen bestätigt, obwohl die Voraussetzungen für den Modellver-such wegen der sehr kleinen Reynoldszahl für die Flugel des Leitrades ungünstig sind.

0,2 44 0,6 0,8 10

-

Propeller diem

- Propeller mit Leitrad

Bud 3 Frelfahrtdiagramm

HANSA - Schiftahrt - Sthiffbau - Rafen - 103. Jahrgang - 1966 - Nr. 24

BUd 4 Leitrad 277 mm

Da bisher keine Propulsionsversuche (Versuche. mit Pro-peller und Leitrad hinter eineni Schiffsmodell) durchge-führt wurden, kann über die Anwendung des Vorschlages noch wenig gesagt werden. Es könnte sein - und in dem Vortrag wird das begründet -, dal3 eine Anwendung für mal3ig belastete Propeller aussichtsreich ist. Für schwach belastete Propeller wird vielleicht der mogliche Gewinn

zu unbedeutend sein, während für stark belastete

Pro-peller der durch eine Duse erzielbare Gewinn wahrschein-lich nicht übertroffen wérden kann.

Das Verhalten eines schnellen Frachtschiffes mit

konventionellem Bug und mit Wuisthug in Seegang

Aus dem Vortrag von DipI.-Ing. H. W a h a b Tm Seegangslaboratorium der Niederländischen Schiff-bau-Versuchsanstalt wu,rden vergleichende Modeliver-suche in Wellen über das Verhalten eines sthnellen Fracht-schiffes mit einem konventionelleri Bug und mit einem sehr grol3en Wulstbug ausgefuhrt. Einige Daten theses Schiffes sind in Tabelle I angegeben. Die Form geht aus Bud 1 hervor. Bei etwa Probefahrtsgesch'windigkeit

= 0,90 oder 20 Knoten

\ /L

Bud 1 LInlen der untersuchten Sclitffe

konnte durch das Anbringen des Wuistes am Bug eine Verringerung der erforderlichen Antriebsleistung von 8,9 0/0 erreicht werden [1]. Der Wuist geht aus von einer Kugel, die mit dein Schiff in soicher Weise verbunden ist, daB die ursprüngliche Schiffsform soweit wie moglich

er-halten bileb. Andererseits wurde darauf geachtet, daa

Grenzschichtablosung vermieden wurde. Infolge des

Hin-zufügens des Wuistes zu der Originalform hatte das:

Schiff mit Wulstbug eine etwas gröl3ere (1,84 Prozent) Ver-drangung als das Schiff mit dem konventionellen Bug. Es wurde angenommen, dal3 die zusätzliche Verdrangung des Wuistes eine entsprechende Gewichtszunahme des Schiffes am Orte des WuLstes ausgleicht. Darum waren auth die Trägheitsradien in Langsrichtung für beide Schiffsformen nicht gleich. Diese Annahme entspritht den tatsachlichen Verhältnissen wahrscheinlich besser als em konstanter

Trägheitsradius. Urn einen Einblick in die Wirkung zu. erhalteri, die em Wuist und die eine Anderung des Träg-heitsradius jeder für sich auf das Verhalten des Schiffes

208

P,!\'

\\

\\

a"

05 0 Propeller Leitrad DL 277mm AD/AD 0,23 - 5 184,2 mm 0.l6 0,51 5 pjr AD/A 2 0,6 t 0,4 -0,2 0 0,5 0,4 9 0,2 4'

Tabeilel

Uauptdaten der SthIffe, die Im MOdefl' untersudit wurden

MIt Iron- MIt

ventlonel- Wuist,

lemBug 'bug

ausüben, wurden die Bewegungen des Schiffes mit dern konventionellen Bug für die beiden betrachteten Träg-heitsradien errechnet und mit den Versuchsergebnissefl verglichen.

Für die Berechnung ,wurden die von

Korvin-Krou-kovsky [5] abgeleiteten Bewegungsgleichuflgefl verwendet. Die Dampfungskoeffizientefl und die zusãtzlicherr Massen

wurden, wie von Tasai [6] beschrieben, errechnet.'

Die relative Bewegung am Vorschlf.f

Die relative Bewegung am Vorschiff gibt Einblick in die Moglichkeit der Obernahxne grUner Seen. Nadi Ochi [8] 1st die relative Bewegung an der Stelle 0,1 L hinter dem vorderen Lot mal3gebend für das Auftreten von ,,Slam-ming".

Bei der Berechnung der Amplitude der relativen Bewe-gung des Buges wurde angenommen, daB sle das Ergebnis der Stainpf- und Tauchbewegungen und der Höhenlage der Wasseroberfläche aus der ungestött ankommenden

Welle ist.. . . .

An der Stelle 0,1 L hinter dern vorderen Lot ist die Obér-fläche der Welle merklich gestort durch die oszillierende Bewegung des Schiffes relativ zum Wasser. Dieser Em-fluB wurde nach Tasal [7] berucksichtigt, Die relative Be-. wegung wurde durch die Storung 1,15 bis 1,50 mal

ver-groi3ert.

Bud 2 und 3 zeigen, dal3 die Ergebnlsse der Versudie mit den in oben angegebener Weise berechneten Werten übereinstimmen.

'Der Widerstandszuw'aChs

Nach Joosen (3] 1st der Widerstandszuwachs, der durch die Bewegungen in den Welien verursacht wird, gegeben durch das Tauchen, Stariipfen nd den Phasenunterschied zwischen Taudien und Stainpfen. Audi die Dampfung mid deren Verteilung über die Lange des Schiffes spielen eine

05 T.0 15 WELLENLA0400 SCHIKTSLANGE 7.0 " 05 1,0 15 I WELLENLANGE L _SCHIFFSLANGE Slid 2 RelatIve Schlffsbewegungen am Bug

ISO 4 100 U 60 ,0 09 . .¶0 1.5 WELLEN LAN GE SCHIFFSLANGE

BUd 3 Relative Schiffsbewegung an der Stelle 0,1 L hinter vorderem Lot

WELLENLANGE SCHIFFSLANGE

B.olle'. Das Tauchen und Stampfen des Schiffes ändert sich nur wenig durch das Anbringen des Wulstes.

Der Querschnitt des Schifies au! Spant 19 ist dem der von Motora mid Koyama (2] untersuchten ein!achen Kör-pern ähnlich. In dem Frequenzbereich, der bier von Inter-esse 1st, erfahren diese Körper nur sehr kleine von den Wellen erregte Krälte ünd haben zugl'eich eine sehr kleirie Dampfung. Au! Spant 20 dagegen 'darf erwartet werden, dal3 die Dämpfung beim Schiff mit Wulstbug etwas grol3er

Lot als beim Schiff mit konvéntionellem Bug.

Am diesen Erwägungen kann die Schlul3folgerung ge-zogen werden, dal3 es unwahrscheiniich 1st, daB der Unter-schied in den Wjderstandserhöhungefl beider Schiffe durch eine Anderung der BewegungseigenSchaftefl Infolge des Wuistausbaus verursaeht wird.

05 10 15 20 0.5 0

5/L WEI.I.EL 0/

wELLENLANGE SCHIFFSLANGE SCIOIFESLANGE

Bud 4 Gemessener durcbsthnhttlidier Widerstand auf glattem

'Wasser In regelmS8lgen WeUen, WelienhOhe 2 h 3 m

Schrifttum

(1] Van Lammeren, W. P. A., mid R. Wahab: Research on bolbous bow ships, Tell IA: still water investigations into bulbous bow

forms for a fast cargo liner. International Shipbuilding

Pro-gress 13 (Juni 1966) Nr. 142.

(2] Motora, S., mid T. Koyama: On wave-excitation free ship

forms. Journal of Zosen KiOkal. 117 (Juni 1965).

'(3] Joosen, W. P. A.: Added resistance of Ships in waves.vortrag beim Sixth Symposium on Naval Hydrodynamics. Washington, .1966.

oeM, Michel K.: Prediction of occurrence and severity 'of ship slamming at sea. Vortrag beirn Filth Symposium Ofl Naval

Hy-drodynamics, Bergen, Norway, 1964.

Jacobs, W. R., J. Daizell und P. Lalangas: Guide to computation

procedure for analytical evaluation of ship bending moments In regular waves. Davidson Laboratory, Stevens Institute of

Technology, Berfr.ht Nr. 791, Oktober 1960.

(61 Tasai, Fukuzo: On the damping force and added mass Of ships

heaving and pitching. Berichte des Research Institute for

Ap-plied Mechanics, Kyushu University, Japan, VIII (1960).

(7] Tasai, Fukuzo: Wave hight at the side of a twodlmensioflal body oscillating on the surface of a fluid. Berlchte des Research Institute for Applied Mechanics, KyU.SIGU University, IX 1961)

No.35.

SOKIFFSSESCKWINOIUKEIT 19 KnotIn SCHIF,05nCIIWINOIGO(EITTI I(not.fl

ERRECKNET I MIT KOAVENT1ONELLEU MIT WULSTOUG MIT KONUENTIONELLEM GEM0050N GEMESSEN

'I

BUG K41 .0 OSOL - , - .0 266L 041 .02 59 BUS - - 0253

I.0

,L

SCHIFFSGESCI4WINOISKEIT IS Ktwt.n 5CHIFFSGESCIKWINOIGKEIT 21 Kflol,fl MIT WULSTBU2

K010VENTIONEU.EM BUG

_-.

MIT

INWELI.EN ' I

AIJF GLATIEM WAS5ER

SCHIFFSGESCI4WINOIGKEIT 19 KnaL.n 5CKIFFSGE5CHWINOISKEIT 01 Kt,o,.n

ERRECHNET MIT KONVENTIONELLEM

MIT WULSTBUG MIT KONVENTIONELLEM GEMESSEN GEMESSEN BUG 1141.02 3L - - 0269L K41. 02 ii. BUG , . 0253L -'

J\N\

Lange zwischen den Loten (m) 150,00 150.00

Lange des elngetauchten Telles.

des Sdilffes (m)

Brelte au Spanten (m)

Tlefgang am vorderell Lot (m)

Tlefgang am.hinterefl Lot (m)

Mittlerer Tiefgang (m)

Verdrangung ,auf Spanten (m!)

Volligkeltsgrad 6

VoUigkeitsgrad des Hauptspafltes

152,31 22,00 '1,16 8,08 7,62 .15593 0,620 0,975 155,84 22,00 7,16 8,08 7,62 15 880 0,975

Lage des AuftriebsSchWerPUflkteS

hinter vorderem Lot (m) 77,82 76,41 Eintrlttswlnkei der Wasserlirile

In ruhigem Wasser (Grad) 11. 11'

Querschnitt des,WU]SteS _- 0,172

1neetauchte Hauntroafltfläche

TrsgheltsradIUs In Langsrichtuflg (m) 37,89 . .39,78

Hdhe des Gewichtsschwerpunktes

fiber Kid (m) 8,38 8,38

ines Tragflügels od Wasser bez sier

/V1M=2>1.

ofile von 100/0 e Vorausse d, is :fl-ch am 1 ner f Der Auftrieb peliers in lufthalti Korpers in Iuftfreiem

=

v1

und darnit nath Gi. (47) auth die it dem Dickenverhältnis 5 und dem bewirkt also die gleithe Stromung hit I 5 und 1

a bel M =

(1 +

undfürM '1 und a'1:

ien -

insbeson-en - in der xy.

s in der , Ebene, da 1lnk

sweise gilt v8/U 3 ;/U.

"

windigkeiten in

Anströmungs-der Schub eines Pro. en auf die Kraft desselben d somit für M,,, <!1

1

QyU2a/p(1

+a)2

(50)

Propeller und Leitrad, weitere Ergebnisse

0. Grim, Hamburg

Der Verfasser hat im November 1966 vor der Hauptver-sammiung der Sthiffbautethnisthen Gesellschaft in einem Vor-trag die Idee behandelt, hinter einem Propeller em frei drehen-des Leitrad anzuordnen, das einen Teil der im Propellerstrahl enthaltenen kinetischen Energie für den Vortrieb ausnutzen soil. Zu diesem Thema werden weitere Rechen- und Versuchs-ergebnisse mitgeteilt:

1. Der schwächste Punkt der in dem Vortrag erläuterten und für die mitgeteilten Rechenergebnisse benutzten Berethnungs-methode liegt in der Berucksichtigung der durth Zähigkeit der Flussigkeit verursathten Veriuste. Für die Rechenergebnisse, die Auslegung des Rades und sogar für die Beurteilung der Idee kann die rithtige Erfassung dieser Veriuste von malI-gebender Bedeutung sein. Daher wurde die Arbeit weiterge-führt und versucht, für die Zähigkeitsverluste zu einer besseren

Abschätzung zu kommen.

Der EinfluB der Zähigkeic wird in die Rechnung durch die Gleitzahi e eingeführt, die em Mali für das Verhiiltnis Zahig-keitskraft zu induzierter Kraft an einem Flugelschnitt darstelit. Für die in dem Vortrag mitgeteilten Rethenergebnisse wurde wie dort ausgeführt - als Gleitzahl für die F]ügelsdinitte des Leitradés benutzt:

Schiffsteehnik Bd. 14 - 1967 - Heft 70

1.3 1.2 11

8. Schrifttum

J. c k e r e t: Forschung auf dern Gebiete de

genleur-wes- 1, 1930, S. 1 und S. 63.

G. H e1 r i c h : ZAMM 22, 1942, S. 117.

L. D. La n a u und E. M. Li f sCh z, Fluid Mechanics,

Pergamon Pr , London 1959, S.

I. J. C am pb e 1 nd A. S. P c h e r: Proc. Roy Soc. A,

243, 198, S 534. "N. A. Ma 11 oCk : Proc. " . Soc. A, 84, 1910, S. 391. 28 -BUd luf IU2

K/Kik1+(

2p W

uftrieb elnes Tragfiligels oder Scb1elnes Propellers In tigem Wasser mit a 0,02 bezogen auf'Je Kraft in

luft-m Wasser abhängig von der ftelativgeschwIBlgkelt bet

ver-schiedenen Drucken.

Nath Bud 5 ist bei k]eineren Geschwindigkeiten U näthst K <KI,1k, da die Luftblasen die Wasserdid'tte verrin Tn;

bei grollen Geschwindigkeiten uberwiegt jedoth der

Kompres-sibm]mtatsemnfluil und es wird K> K.k.

0,67 0,66 q 65 0,64 0,63 U0

1-3

+. 3 Propeller: - 5; Cr. I,32i Leitrad: DL 1,2 D 303 0.. a 0,6 20 (p1) LutI-IWaSS olumen 2'!. 1'-

4

4

4v5Qt

20 30 40 50 U [mj) 6

U+ii5

=4, alsouii0

(4 V8

=

=

I8q = _-__ 43r V3 =

Dah ist die Neigung entsprethender Stro dere ss er, die Körperkonturen dar Ebene urn

en Faktor < 1 kleine

ja. auth für Neigung näher Andererseits sin' 'ie Storg-rithtung gleith gro .

Drucke. Em Flugelpr

Ansteliwinkel a be

wie em affines, nneres Pro

-

Umgekehrt wäth der Beiwert für den Auf-trieb o den Propellerschub des eithen Profils mit der

Ma ahi der Anstromung an wie 1/ der Gasdynamik ist diese Regel z. B. für Dicke bis zu M = 0,8 bestätigt worden. DaB

ng u, v

< U in Staupunktnähe nicht erfüilt

sth end bedeutungslos; wichtig ist jedoth, dalI auth

Druck nimum des Profils die örtlithe Machzahl

bleibt Un em lokales Ubersthallgebiet entste

0 25 05 Q75 l0

Bud 1 Wlrkungsgrad TI(P+i) In Abhltnglgkelt

Flilgeizahi des Leitrades.

von Drelizahi mid

+

a2

= 0,024 (0,9 + 0,02ZL) am Turbinenteil

0,031 (0,9 + 0,02ZL) am Propellerteil

(ZL= Flugelzahl des Leitrades) Diese Formel für die

Gleit-zahi 1st geschätzt.

In einem speziellen Fall muB bei der Auslegung des Leit-rades, insbesondere bei der Wahi von Profihlänge, -form und -dicke für jeden Flügelsthnitt ausreichende Festigkeit gewàhr-leistet und Kavitation rnoglichst vermieden werden. Daraus folgt für jeden Flügelsthnitt em 'Mindestwert für die Profil-form, d. h. für Lange und Dicke, sowie em Maximaiwert für den Auftriebsbeiwért Ca. Da die Gleitzahl für em Profil von deni c.,-Wert und von der Profilform, insbesondere dem Dicken-verhiiltnis des Profils, abhängt, ist die kleinste erreichbare Gleitzahl von den Forderungen nach ausreidiender Festigkeit und Kavitationsfreiheit weitgehend abhängig.

Die Berechnung des Leitrades wurde ergänzt; es wurde eine Festigkeits- sowie Kavitationsherechnung eingefugt. Gleich-.zeitig mul3te eine 'absolute Gröt3e für die gleichmäBige An-strömgeschwindigkeit v des Propellers eingefuhrt werden, da die zulässige Beanspruthung des Flügelmaterials und der für die Kavitation wichtige atrnosphärische Druck nicht dimensions. los, sondern als absolute GröI3en gegeben sind.

o

(1)

0 025 05 075 0

'.-ip

Bud2 _{WIe Bud 1, jedoch FlUgel des Leltrades auf FestlgKeit und}

Kavitation berechnet für v = 8 rn/sec.

In Bud 2 und 3 sind neue Redienergebnisse mitgeteilt, die mit dem ergänzten Programm erhalten wurden. Als zulassige Beanspruthung des Flugelmaterials wurde an der Flugelwurzel 600 kp/crn2, an den anderen Schnitten em linear nath aullen bis 800 kp/cm2 steigender Wert zugelassen. Urn sitherzustellen, dai3 die Kavitaiionsgefahr klein bleibt, wurde gefordert

ca

1,4a-4t/c

(2)

wobei t die maximale Dicke und c die Lange,. tic also das Dickenvèrhältnis eines Flügelsdinittes sowie a die mit der

re-sultierenden Geschwindigkeit an einern Flügelschnit t berechnete

Kavitationszahl bedeutet. AuBerdern wurde gefordert

t/C kleiner als 0,2

C., kleiner als 1,1

Für Kreisbogenzweieckprofile liegt de'r Auftriebswert, bei dem Kavitation beginnt, etwas höher, nämlidi bei

c.,

'---4 tic

(4)

2

Die Gleitzahl wurde nach ausgeführter Festigkeits- und Kavi-tationsrechnung sowie nach der Dirnensionierung der Fliigel-schnitte mit Hilfe der Formel

= 0,0085 (1 + 0,2 t/C)/Ca (5)

bestimint und an Stelle der Gleitzahl nach (1) in die Berech-nung der am Leitrad wirkenden Kräfte eingeführt.

Der Vergleidi der Diagramme BUd 2 und 3 mit dem Dia-gramm Bud 1, das in dem Vortrag als Bud 4 gezeigt wurde und das mit (1) berechnet wurde, zeigt, daB die Formel (1) für groBe Drehzahlen des Rades zu kleine, für kleine Drehzahlen zu grolie Gleitzahlen lieferte. Das wurde vermutet, daher waren in dem Diagrarnm Bud 1 für groBé Drehzahlen die Kurven nur gestrichelt gezeichnet. Die optimalen Drehzahlen sind etwas kielner geworden. Die maximalen Wirkungsgrade und die Ab-hängigkeit von der Flügelzahl sind etwa gleich geblieben.

Das Diagramrn Bud 2 gilt für die Zuströrngeschwindigkeit

v = 8 m1sec. Für eine grol3ere Zuströrngeschwmndigkeit werden

bei gleicher zulässiger Beansprudiung und gleicher Kavitations-freiheit die Fliigelschnitte (Flugelfläche) gröl3er, der zulässige Aufiriebsbeiwerc c, kleiner und die Gleitzahl gröi3er. Das Dia-grarnrn Bud 3 zeigt Ergebnisse für die Flügelzahl 8 und für die

Geschwindigkeiten v = 6, 8 und 10 mlsec.

Die Festigkeits- und Kavitationsrechnung ist zunächst aller-dings nur für das Leitrad, nicht für den Propeller ausgeführt worden. Es ist vielmehr in allen Fallen mit dem gleichen Pro-pellerstrahl geredinet worden. Natürlich ist das nicht richtig. Der Propeller muB für die' verschiedenen Gescbwindigkeiten

030 $0.25 0 0.35. 0.20 0,1t 0.10 Qos PROPEILOR LEITRAD Op 34A64mm 0L 418.0mm 6PJD' 0.201 dr,!0 01336 07Rl0' HO7R, 0,55 FclE 0234 Z 5 Z. 7 0 1,2 Ohne Korrekt,,r S ri,25sec 1 117.6°C

I'

I..'

uiiA1i

- 04 05 06 07 08 09 BUd 4

Propeller-Frelfahr$ lm grot0eñ Kavitationstunnel der HSVA.

Index P: Propeller aflein, Index P + L: Propeller und Leltrad.

(3) - 29 - Schiftstechnik Bd. 14 ' 1967 Heft 70 ,r,Isec * 0 ' z_L 8

-N

- \, q-o63o3 0,75 0,25 0,5 Blid 3

Wie BUd2, jedocb nur für = 8, aber fürV = 6, 8 und 10 rn/sec.

0,67 (Pt) 0,66 465 464 0,63 0.7 0.6 1? 0.5 0.4 0.3 0,2 0.I 0

ebenf ails versthieden dimensioniert werden. An dieser Stelle soilte jedoth nur die Frage nath dem EinfluB von Festigkeit und Kavitation für das Leitrad diskutiert werden. Für den Propeller sind diese Einflüsse weitgehend bekannt.

2. Inzwischen wurde em weiterer Modeliversuch ausgeführt, und zwar in dem grollen Kavitationstunnel der HSVA mit einem recht grol3en Propeller- und Leitradmodell sowié bei der groBen Drehzahl von 25 sec'

-Das Diagramm Bild 4 zeigt die MeBergebnisse. Die Daten von Propeller und Leitrad sind in dem Diagramm angegeben.

Erwähnt werden soll besonders das bescheidene

Durchmesser-Schiffatechnik Bd. 14 - 1967 - Heft 70

verhältnis von 1,2 und die mäBige Belastung des Propellers. Das Leitrad isL für den Fortschrittsgrad J = 0,58 berechnet und dimensioniert. Als Flugelzahl ist sieben gewählt, obwohl die Berechnungen zeigen, daB es sith lohnen würde, eine höhere Flugelzahl zu wühlen.

Bei dem Fortschrittsgrad J = 0,58 wurde eine Verbesserung des Wirkungsgrades von 4,0 /o gemessen. Die theoretische Be-rechnung lieferte etwas mehr, nämlith 5,4 O/0 Auf Grund der gewonnenen Erfahrungen erscheint es nitht ausgeschlossen,dali

durth eine verbesserte Formgebung der Flugelschnitte der he-rechnete Wert erreicht werden kann.

30 -SCHIFFSTECHNIK

Forsthungshefte für Schlffbau und Schlffsmaschlnenbau

Verlag: Schlffahrts-Verlag ,,Hansa" C. Sthroedter & Co., Hamburg 11, Stubbenhuk 10. Tel. Sa.-Nr. 2649 81. - Sc hr 1 ft I e It u n g:

Prof. Dr.-Ing. Kurt Wendel, Hamburg. - AHe Zusebriften sind an den obigen Verlag zu richten. - Unaufgefordert elngesandte

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