Untersuchung von schiffsschrauben in schräger anströmung

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i982

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WISSENSCHAFTLICH-TECHNISCHE SCHRIFTENREIHE

Herausgegeben vorn Institut für Schiffbau, Rostock

und von der Technischen Fakultät der Universität Rostock

tJtltcI-uIcIliing

%bOIl _{S(Ili1l.eIÌrIIIl,I}

¡ii seIìriigr izìsLriiiti,ig

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I)irokror: Dipl-ing. I\.Iuppa

29. Mitteilung der Schiffbau-Versuchsanstalt,

Leiter: Dr.Ing. e. h. \V. Henschke

Von Dr..lng. F. (iit,ehe. Berlin

: . Einleitung

Als expeiiirìentcller Teil eines uinfangreicheren For-seluITìgs\orhul)ens zur iJntersiieluiiig der .Einflüse

hono-genol- ScIigunströiìing auf die \Virlutngsvcisc von

Schiffssehituiben enr}ilt- (1er vorliegende Bericht (lic

CX-l)eIimcntcllc- Untersuchung von. cchs 200 inni großen Modellpropellerii im Freifahrversuch. hei den der je. .

veils alleinfahrende Prope]ler nicht nur in axialer

An-st.rOimng. sondern auch bei schräger Anströmung

arbeitete.

lcc clistii \Tccsccelcecc _{vtcicic' 1t11I3(,r Selccic.}

Dreh-I )c'lci'.ccll ctici l'lcc'lcicc'ii.lci_tc.5ciccijcjcli.iDreh-Ic.jt. clic

Ici cicIIccic: cjll cr/icr i'rccicllcrwclIc cccclt i..

I t,) ic;rk ccc ti gli ccc 'ssccc

Eut -icc _{iclleccccitcer Ucuccit icing cict.wiukcii ('s}

r('(-lc!c('ri-stucs Nil horn ngsverfu h run für die l3cst mcmi ing 1er l'ro.

pellereigense.haften in Schrüganströmung aus den Eigen-schaften hei axialer Anströmung liefert außer (len mit. den experimentellen Beohacht.ungswei-ten zu verglei-chenden i\littelwert en cies ganzen 'Propellers dic Bela-stccngssehwcinkccngen dus ganzen Propellers sowie des

einzelnen F'lccgels vührend eines Ucnlcccfes in der

homo-genen Sob rügc ntrörc i u ng.

Die Kenntnis von der relativen (ù-öße tier für clic

l'estigkeitsprohlemcu des einzelnen Hügels cines Ver-steil p ro pol let's I iode u i sui n_en Bl ist ii n gssclì wan kucigua

er-ccìögliehit cicirciber liincus eine -\bschiitzcing der durch die

Sehnigcuist.römung erhöhten Kavitationsgefahr des pellers hei Einschraubcnantrieb.

À us cher rechnerischen Untersuchung folgt aucßcrdcm

die Verlagerung des mit tieren Schubangriffspuinktes. die

bei Eincc'hraubenschiffon zu der bekannten, in ihret' eigentlichen Ursache aber bisher noch teilweise nicht.

i'ichrig erkannten Neigung der Schiffe führt., in Gerade-ausfahut, bei mirschiffs liegendem Ruider voni geraden

lÇicr je mich Dm'elusiun cle _{Propellers nich der einen}

ocher ucmìcic.icii Seite uchzciwc,iehcemc,

:. J. c''/,iìid der Tc/o 1/ cicurl .4 ciJcjoIccic.Iei1,i,cq 2.1.1. Stond der Technik

Dic Anordnung der Schifüeschrauibcun_{am Hintcrende}

ihet' Ein- _{iem' Mehu'sehra,ibensc}jiffe oder auch a ni}

Voi'-Sdclitbaufoi'sc)u ung 3 3Ai/19G-r

Technische Hogeschool

SCH1G

dcrencie _{on Spezialschiffen bringt es mit. sich. daß chie} Ànsrröcuuiurig zimt' Sehc-aciI)e in cien mchlerneisten Füllen

nicht. axial, sondern scbic'iig zimt' Piopellci-welle gerichtet.

ist. Auch hei (hei' Fahrt. ial Seegang selivirikt. clic

Rich-tding der Anstriiinuirig iii Abhmingigkeir von der

result.ie-I'Cfldefl Querhevegung tier SchrauibcnvcIIe zu der

mittle-ren Anstrcimrieht.ung des auf chie Schraubenebene

zuflie-ßenden Wassers,

Es Ist- im Schiffsmodellversuchswesen alhgeunein üblich.

die hierdurch zuisuiinien nuit. dec Sehuuunkcicug chur

recitI-I ic'rc'tnh't ((l5eh(ii)Iuligl('ic citict i'i't ceichc'tc hiic(hiissu' cutí

clic' ,\ilcc'itsiuc'isc' Ic's I'iccbe'llc.t's cluichi I'cjl()cdlc'id '/11

l(c'tici-i,c'ichuccc'it, chic' 'jilcic ?cuscccccuucc'tiiccciug ',,uciscIuc'iu' clu'c' :\c'.

lcc'itsiit'i.c dc's 1)11 Su'lciti'.ckc ci' _d'i' uc'lcc'it c'cuc!c'c( _{I''(cldu'llc.i's}

niel des i'u'-it'ubic'c'iich cihleiti in uicclec' .-\rcsi i'öciicciig

ncitc'r-suchten h'ropcllei'.s hert.eIlcn sohlen.

in-1 allgemeinen unruhe chie5cc' Einfluß durch einen

Faktor 'ir ei-faßt.. cien man cien GUtegraci der Anordnung

nannte (engi, relative rotative efficiency). Für chie

Ei'-mouthing dot' uhitsrroimcziff'cuc'. decori 1enntnis fili' clic Di-iciensioniei'uzng der l't'opehk'c'. insl,esonchei'e diluid!))

Sieh-gene. t'ori Techecitcing ist. hegruiigte nian sich cuit der .Annahcmu. iiaß (lie Eigenschaften des axial uungcst.t'öifeii

Propellers bei den in der ['t'a xis vorkonrneniien Schi'üg-'

utuströmtingen nicht. wesentlich geünulei't. würden.

Tm Zulsanimenhuang toit, _{chum' Untem'suehun de}

5cc-gungscinfluudses auf (lie Propulsion voti Sebc'accbonschiiffecì

veröffentlichte Oraff [1] einige Versciehsei-gebnisse. dic

er mit fi'eifahi-enclen Modeilpropellern erzielte. deren Antriebswelle Stampfschwingunge.n "erciiedoner Fie-ciuenz ausführte,

In der Zusauìmnenfassung weist er darauf hin. claí3 die am 1-tintersehiff aimfwiirt.s und nach innen gerichtete Strömung. die "et-ünderlichen Ocsehwindigkeiton sowie

die Bewegungen titus Schi Fíes i ni Seegccrug dicu Ui'scu.eluuu

si nc i fuit- sel cc' unluelul ihe Schi k i tigeuc u les Schi u ices und

des Dt'clucuotneui,s ami einem einzelueu l"hügel in der

tT rcií3uìnonhciiing his etwa 100%.

\Vahrend (liese Schwankungen für die Ï3euui"t,'ilung der

Festigkeit. cies cinzehnen Fhügels von Bedentung sind. können chie in der Größenordnung wesentlich kleinei'en.

je nach Fiügeizahh aber vei'sch iedcn großen Schwiinkiuu-97

g' i l - ( : M I I t t (I i ( : i . i t.

ltt IJiit;ltc \CIt (!4_I

l(.ittttg titid der .Aiit.t.i1j.;aiikt.e des Sc}tiffsktpets

\veI( ki .

\Veiteiltiit wcjst. ('r )Cl'.it sch()II auf die eititeitige

\(!.hLgertttìg (1t Schttl)tnjtt eI1)Itzlte 1it. tite 1)ei

1itt-s'}ittti}itst.:}iifftj

_{¡ii (.tiitittfa}j:, zu ('tuer}

entsI)re-tItijtcItit \bie1iiiitg tli,t. I itdrlttge .on di i\Iit

tse1tiff-it4g(t filttt. (teic.1tfjtHs ivi1tttt. tt (!(tt ':iìuIii1.3 tItt

ittt(i-tig ('llld11l.(tì _{t'itlgeIb('Il1tttlÌtL auf cIi (t('fl/_( (I(4}

1\ttVi-ti t it)flS('iflt.Ijl t.t's.

ii) je i.Jii t(1s t t (1) t tfl tCt. \1 Ot lt1 I )t() )Ol I ('t b S tu tt

L-\\('g t t n it fill t rt' i IU C] t SC i t I I A tìgti Iei i z t t tt i iii E i t

¿1-h t t ng ( I ei v i t.k.ta i ne ti S te gi i i i g. vo I te i let lIO1)cl Ici' it_ ku t1ggIa(l i tt i wese nL! i el ten tt i veiii tu I ert bic i b t.

In &Ici Aeroi1vii.titik xvii t 11tì vetsclì iedenc Unrcr'itt

-cllltngen tin l'lIIg/.elIgttto(Ie1Ipto1)e1IeIn dttreltgcfühit.

(!(I.CII JrgCI)tliSC fiji dic 13oiirtei1itn (1er 1.to1)tt1sjons.

fingen von I1'1ttgzetIt.ei1 betinitt sijil. laiübei hinait.

til)01 att ßei (loti Eiitutjien tICS Schiiigaiist.iönttt-ìg att f

den \Vir1iztgsgrud auch alle übrigen 1'rifre und

IVIo-l1ìel1to lieferten [2]. I)ie aus diesen Versuchen toit, schtnal-uliigligen Lltft.plO})ClICrl& iit' Ideinen

St.cigtings-ei1i1l;-fliSSCfl gezogenen . _{i1 gctei neo Scii I itßfogciungen fü}

(lell Einfluß (lei Scliiganstzötnun aitf die

Propeller-eigenschaften stiIn1nct1 iiiherttngsveie jedoch

nut für

cias et,\va gleich t.rol3c S1eitzttng.vcihjjltnjt P/D _{= 0,5 der}

¡n (lieser AI1)Cjt untersuchten Propeller. Fili dic tn

Schiffbau jil)liCher\-eisC giüßeren Steigttngsveihült.nisse ergeben sich vesentliche Alnveichungen.

2. 1 .2. Attfgabensiellting tîl Ziel der voiliegenden At1)eit, Der offensichtliche Ingcl an braitehliieii

Vei-ttchs-resultaten uf diesem _{Cebier. insbesondere atteh die}

Un-lenntnjs übei' den Einfluß

cies Steigungs- und cies

F1üe1)en\'ctlj ltnisses auf cile Eigenschaften sehtig

an-gCStt(ttntCr SChfle1ll)OOt1)ropel1eJ. gal)Ctl itniit.te1htit

\T(rtuItltIs,.Itl1Z ,.ttr l)ttiltfitJtiitttg It1('I CX L;ttt_,l.Mli«.lIlitt. iuiI srFis

íiilttìttl.ttit

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\'tilIii jI

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lttttItilit, ¡It.. IligI>I,tI}&

_II itt

tien Arbeitet ttttteriieJtt uùtiittt 'ittttj.

Atti3ci der Messung ties mit tieren PropeiIiscIIttI)es

itnd cies vom l'topellor aufgenommenen mittleren

Dreh-teotnentes in Abhiingigkcit von Fottschrit.tsgcsehwin

digkcit. Drehzahl und Schriiganst.iönìwinkel sollte _itt

diesen Versuchen die am Propeller senkrecht zitt Propel-lerivel]e auft-i-etencle Querkraft bestimmt vcrden.

Mit dieser Ahgrenzittìg cies  ufgabenbereiches mtf die

(cwituntng experimenteller .Resit]îate für dic mit-tieren

1tVertc der drei genannten C töBen sollte ti je voi] iegendo lJntctsctc}ntng einen Teilbereich eines gtüßeren Pro-gram mes etitisscn.

Dic heidutt \vC'iter*ìtl 'leile des illlgeltteittett I'rugiiiiii-1(115 stilli itt sielt ittil. (let gi ttttdsüt.ziieitert lcimttdltiiig dit

.elIIiicjtttstritititii voti Prupeliettt eiitdetl itt ein

1-heute-t.i5e}tiìr Weise tttil tietn tc}tuergetiiuitl. titi die

lii(ttltetttti,-tisch exakte .])itre]tiültrutig tier UtiLttstic1iiiji und

wei-tetltin mit einer thentetiselt-expetimentei] tutsgeticlite-t-en ientbeititng tlet hei ehriganströtntttig atn eittzelnen ]"itigi tuift eltitu-leti Ersciteiiitingtii httìsseti.

]tishesoti-(I ti,. tite ti-,t,t, sutlit _{/it EiInittii_iiisscii tiiltieii. uit liii} 1,11 :iut.u'iiii

itti

ii,

lstik,tisI,ieijtiii

\.(lIt

l'ti)-tini vetslilIu:tj,.tu l"tiig.iiu gt'i:ttt \viiielt.

IIit l)riie]jjuluit. tut lL'I.gietitttiitu \utlgithu. bien

lt 'i' -\ tilt ei1ii t i t i r y i jü.y.l el tt

It i-'

SllIittlLiiiCIiL blet' di _{]aeiIiititi:tlttiiitt 'mi}

rupel 'iii iii ttt  usd reek ka t t. gaben Veratdnsstt ng.

noch vot Dctrehfüflrung dci' hiet'füi geplanten

experi-mentellen Untersuchung ein auf quasistationdrer Basis

tLiiIgel,l,Iutts \iilititti'tstif;iIrt.ru ;rifulg':imn. (tt-tset, Er-Ftisse bluer die o],t.tierutinnt en k'orderttne,ru der tr -sptttiuglicltim Auiitbenstcllitn" iiinuius auch :\ngabcn iiir die tun Einzeiflilge] wiihrcin] eitles Untlatifes atifit'etcn.

(len Se]iwankitngcn (let Be]ttst talg liekii'il_ l:s-liegt it) der

Nattit der aclte. daL] diese ails Vcisticdten tait axial

ttngcsttiiini en l'ropellern rechnerisch ciinitt.elten \\'erte keine fbi die ]'raxis entscheidende (bili-ig-keit besitzen

kiitinen. Diese (iiiit-igkeit miti.] cisl durcit die

txpet'itlten-t-elle Best it igitng h,ur ert'echinetcn Niihiermittgswei't e er-]imiebtr turm1eii. .\ma]cteriuc'its butt tut, inciti' odei' ittitider gute Ubei-cinsr-itntt-tting der für die ttrttct'sticltten

tlra]el]-propeller hei Seitrngitnstt'öi-nting nach dei- quttsist-atio-tidma Nü}terttnsittethode errechneten 'ti ittc]werte eine entsprechende Ubeteinsi.it ein 11 ng der für den

Einzelílü-gol angegebenen Belastttngsschwankungcn erwarten.

2.2. Lösen qsu:eg

2.21. Exjerimcntclier Teil

\-Vic bereits im 'orht'gehenden Abschnitt angedeutet-. wem' tier \Vegzur Durchführung der ursprüngiichen Auf-gabe klar voi'gezeiehnct. Für clic experimentelle Bestim-mttng dei mittlercn Werte das Propel]erschttbes ries atti-genommenen Drehmoment-es sowie der am Propeller hei Schriiganst-römung auftretenden Qcterkraft sind Frei-fahiversttchc mit (len Modeilpropcilern zwecktnbl3ig. hei tIc-nan die im ..Freitahrkasten" horizontal gelagerte Pro-])CllerweIie mit der Fortschrittsrichtting im Wasser cien Sehriiganströmwinkel einschließt. Außer den clutch cias

Propei]erclvnamometer gemessenen Werten für rieti l'ro-])e]lCtsehub in Richtung dei- Propellerwe]ie sowie rias \Oni Propeller actfgenominemic Drehmoment. rauBte dic 'oti dei- Pt-opeiiervelle auf cien Freifahrkasten überti-a-gene Querki-aft durch cine zusätzliche Meßeinrichtung

bestimmt verden.

-2..2. Theoretischci- Teil

l)iu ,'\ttiitm})miu(u (llllIi-ii5l.)it,i(tiiÍt'tul' Slr'i'mtiiiigtti:htiilltiiust, :illtilti,'ti(lI'm i:ty,'lllju'tl

ii'

iiiiluit'tii tiste

L ¡ulitiltit li

ii(ili,

't'itl'iIi'Iit'ti

It.Iuiuittimii-tu.it;uuiiig liltIul,,

( btiitdltigi il,'i' titi' tue t'eudttii,miselttu Bestiiiumnitig (let M

it-ueituet'i fili' Seltitl), l)reliinoiiieiit _{imiti Quikttifl ¿ihge'}

leiteten Nlihei'ungstnctliudc, Bei diesei Methode titt'tIen

l,ewuu]t (lie Einflüsse dem' gegenübei- axial angestiötnten

Piopeliern verfinderten Induktion det- tun Einzr'lflügel

aitftret-eitclen St-lt-geschwindigkeiten sowie die Einflüsse der Flügelgrctizschicht auf clic Àuifr.riebset-zeitgitng clot-FlügeIhlätter hei variablem Ânst-t'dmgeschwinciigkcir uttul

variablen Anst-eiitvinkel \'et'nàehliissigt Der Vei'gleielt

b er tech neri seh fui clic Qui em' kt-a ft e ri n i D-e] te n ¡3e i wette

lait tien experimentell beoliaehtetcn Mel3wem'tc'ti licftii'te

durch (uleichsetzen beider Ergebnisse eitlen Faktor.

des-semi lieniitzutng in gleielìbieibi'nrier (möße liti- tille

mimitet-sutehil-cit Modeil1im'opttilem- die gemlttntiui'n Eittllijssuu lmiii,k- -si(:lil-iitluil still,

,L3. J)uìc/Jii/i'uìtq tier _l

2.31. Expetittientellem' Teil :Mmieilvet'suieli,'

2.31 .1. Propeileminoclelle ttiìd Vei-siieitsittnt'utng

l"iit- uit, Umimersuiehttimig li's Einuiutssu's let' Si:lul'tigiiiist

t'il-uiittttg.iuiituiut su;lis _{i'tluthI'il1tut1itllt' veli}

uuii( i)itt'uuliilleu-iS,'m' lititil-yl. tl'u,'ti

lii

till-'t'littlu-suji '\i'-\ ),:L; t i,u- lui- \\liu'ttiI,i'u'

tilIt''st't'u it t]- ;t; ttitsll r,'' t'ti, tutItititul tIll' iiitt11,,'mi

lui nit

¿ittu'iii I'iih'tulult5 \i/-)

_{(),t) iu}

Att-nu tutu eeuu ('tIe_n, uil I't'slt(_lil)'mi tludt'li1ttt1illi,m

gestalt-et sind. Je t'tivei I'rc(pellct' diesem' beiden (buippemi

weisen clic Steigungsverhiiltnisse 1'/D 0,5; 1,0 und 1.5 auf.

.1 )ie. pchs ro ICiPr ivil 'I i&,ii ini wiagInI:) t I iegcn.

lei. 201) nun tief get iwliipr

l'roeIlerwelIe hti (len

)ehr(i(1i)itrn(liivinkeIi( (/7 11(C; 2( iiiìd _nul-jCWCiIS

gIL1(:llI(leil((Il(I(i I)(('l('.lL1II ''()(n 'i (li.lI'IS((PIl 11115

he-jiiìn.iicl lits /.Ii

(illil

_{((iis(iIrii.is(I(l(iii(lig)('ii.} i.

iii-III

hr ilii

l((()l(Il(r5(1I(lII) iii li:I(t(il(). (l('r

l'iihI.riiiiIi

hii(Ii '.liII ilild.

In 1Ie:reiiìst Ilinnh(iIi.

Intl. (leu v((llni(i(i((ii

ini-fulirvpriiiIu'ti (11(501 _l'iniRliler ill tlXiaIOl .-\iISt.ri(ii((iTig

((/7 0C) illilden (liii fUI (11(151) \(i5I(1I(() gi alìltpn

l'io-1)chIcrdreizuhileiI (tUCh fili die \I.JslIellC.7in SCi(r1illI75trjj-IliulIg heiÌ.ehuiLin. 11111 hiermit, (7111011 inñgIieIntrveise vorliniuhenen lniulnß dIr HuvimI(Isv((l(I ieiiigstpn lin-I1IiTIP1I il(l1Z1l5CI(till,li (oh IIi idmiiehi (it-r EiiiIltiI3 lier l-jtviioldszaltl mliii (IR) E(i(\i'iik((fl_ÍCl ihr

((rdL(ii-rö-imiung vatsachhicIi atisgi clialtet inrdc. kann ails (len

i co baci till ng'swe(t en ni eh t- t r ka im t ii'erclon in lii d aif

jedoch au nei i met i. a LI (1er du reh versel i i ed ene Md cil t i

keit. der (renïsclue1it. an (heil Fhiigelhhdt-t.ern hei

Sehnig-(inst.i((il(mtui.r liIil'l5P)m(elIIil}( ;ilitt.i('i,i'ii(h(l Ii1i11(i13

ihr

(,r«imi-'.sch(i(:Iii, (IiI ZirkIlitIt iniisijiiileriui» i'a trend

(71i1(i .I"Ing'iIiiindrelniiig iii sehrdgei- Aiisi.r0iiiinig intl

Die _'\hniessniigeii (1er I.'ropell(rflügeIl4chriitic finden

sich in (1cm SVA Bericht. N r.:393 [4] Zahlent-afol 11.

FOr (lie J)uichïühminng (ICI Ficifaltiversuche wurde

der liii (lese Zwecke ii hi ichierweise vorgesehene

Frei-fihirk:isieii luit. (diigcI)li.liienl h'r IlliCmr(lV llfiITiOflietei be-il((iZt - ilOhImi ler FreihdlrkI(stçil uni er (letti

ìehiieppoa-(lIrini. hehst igl' wurde. (Itil.) 5(1111 i,(riklili,l

\nìIiu-I uhine -

iiiij. hi I'niIs(in'i(isrieI(tnug \ (Ils

(lIli \\iiìk,I 1/) ln(5(II101I (''tigi. Ililil l)

-/

----T.iD

Juli!1. i Iglll(eine VerCucilelImu'dmlm( mg i'i deli ii1'eifmd1mverm1ei(

.l.)km fanchtjeìe dei l-'roj)ellcrwehle hetrug- iii til)ercifl-stimmung nid, dci- in axialci- .Anst.ron 1111g üblichen

An-ordnung 200 inni (Tauchtiefe T gleich dcm 'l1ropehkmr-.

durelunesset _{ID). Zur Aimfnabnnc der in}

Schrdganst.ro-mnun _{ani FreiîaImikaten auftretenden Q,mierkmaft vai}

ilei East-en durch zwei schiriig nach oben zuiii Schlepp-wagen fjihiende Didlite \ei'spanflt Am oberen Rand des

,Fiifalirkastens ii'am ein alIt _{beiden Seiten nnd vorn}

etwa 200 (11111 _{oist-eheiidcs kragenförmiges Blech}

be-iesrig-i (in Bild I nicht gezeichnet.). das den oben offenen

Iml5i(1( vor t)l)('IIilIllii Schliit'/.t',C. 5(3 (('III Cs (nu)glieh. lie luit heIn ti) _{ii(IlrilmZ (Ill5hIIt.(II I\aSt(i( his}

dar i hI))u'z

I'-R.IIii'illglciii.

-1 (((/5 hutch.

iii tilt .

-Seil i fli)i uforsthu ng' 3:t,'4/li('5

2:1 1 .2. I:ic-Iiniigeri (111(1- l',ozteki iiieu fliT (1117 '\u,Sii'(7r hug

clii Messungen

I ii

(iil(ili \1T\isuh iV(ll(l(

1(111 )rI 11(5 (Ii (li15(lil

\('ls(i(Il 1(((I.g,l:i.is('ii,ii I'riieIIi-i's , I(1 IiTilnli (l($ liii

sI-iisi milles mini lie .\ilst iiill(g'eSlll\l'ilaligLi,iI ,ln,li iiiaii lvlruia:t-iiiell(el( IIiigitI m(i(i,ll1i(l,hmt . (\11:lglil (Ihr

lii'iiigigkoii '/i('iscl(eii l'l1i)(1l(li(1Iiz1il(l titI

gescl(n'il)Ihigkeit iilit (nid ohne h'tcifulnkasi-eui).

Jnni:m-Iuilh (1e1 durch (lie (dOe des h d-ornet,rischen Fhhigeis

hegreiiztcn : enan igked- ( ± 0.2 konnte hierbei kein

Einfluß des East ens beobachtet, iverden.

I)ie durch die Zirknlui-ion ches Frpifiihtrkiisten citi Ort

(leS P1(11)01 I _{rs ei-zeugt e 'iV ¡ii kehi b we i ch mm ng von lei (iii}

gestört eu Aitströun-ichit.mmng liegi nachi (miner rohen Ah--scha tzming selbst. hei 0° Anstellung (inter lo

-An) Ort des Propellers kann somit cinc Imgestörte An-sDñinung mir einer Geschwindigkeit gleich

Schlcmppwa-gengesel i wind igkeir lind der urn (len A nstell win Och

ge-Iteigt.(:ii 1h ielnm(i(g gegerlimller der }'rupellerwcile -

unge-i unge-i((I(Iunge-iunge-i unge-icunge-i unge-i wer' len

i di1 MP5Si111g IPI t im 11in ,iiI i-i s'_tu (Ii leIdmI ziO tinti i(hl,(hit(I(ll ()U(ikI:(tl l \('((I(lITI nu (lei Wb(r/cl

(1(75 _{ii'l(iigci'l(.lii.n L(igerrullrei-i fur IIi(i l'i(l[((lh.rwllhih zU}

hicid.n i((ii,(Iii l,s Ii((l(lds '/1(111 I )ehiniiigsiuciisI.ieifiii

nul-ni i\IdIöngigkbhil VIlli

lie (,)li(1ililiit. l' Ii(hi\'((iglhi(lilliIlhTk

l)iegeiin,-1((ltiit (l(iieli pill iil,diehies l.)eliuiiirigsinel_ieiiic (ir(gezcig(

wminleuì (vergl. Bild 2. uritcuer Teil).

-lui/i! i E ieti:iii(Jm(liiu(ig 1Üt dic Q lmcrkrtl 't k (miuterer l3iidtcit) und ihren Euuifluti auf Ial Propeticrdreliiuoiiient (uljerer Bitdtk-iI)

Da außer (lelil dutch die Propelleicjuerkraft F.

ver-ursaeht-en Biegemoment ein weiteces (lui-ch die Quei-anströmiluig cies Lageirohies entstöhendes Biegenioment

im Wurzelquerschnitt wirksam xvii-cl, muß dieses letztere durch eine Korrektur (les Gesamt.wectcs lFv beseitigt werden. Fili- die Bestimmiuig dieser ]orrekrurvem-te wnrcicn die Anzeigen cien Dehnungsunef3einrichtiung für (len schrdgangestromt.en Fi-eifahtkasten ou n e

Ï'ropehlei-in Ahhitngigkeit. von den CeschwÏ'ropehlei-incligkeit (les

Sehlepp-wagens fü rnehi-ere Drehzahlen der Propellerwehle zeich-nerisch dam-gestellt (Analog' dem Magnuseffekt cher sehnig

angest-römten iotiem-enden \Velle zeigte sich ein nicht.

II itbeden tender E iifl uf3 det--Vel lend reh izahl an f (lie C)

iö-0e cies Dehnungsmeßwerles : der Propeller war bei diesen

Versuc:hen dui-ch eine ..l3lindnabe'' ei-setzt)

_'\ls I\ori-(llct(ir 7li''i('tl(4li( dici \Vcrt(, fOr

iita'rinstin(-mnendci h)(el(gescl(u'indiglulidci( Irr l'i'l(Il(ll(l'u'lhi.( In.

((ti(/,I. (Ii,, i(uui iii ini _{I()(l5(l(Ii(.I'sgi5:IilI'iudigidejI}

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Ji/'I (?nir'rkr:it. itt-r rrrrirr,'zi,t,'ii Nirrirtiiti. L"Iait.ri'I !(r,ri'rkirir cur ti: (rt'rt-irtfr itirteiiig

Die gece seir-ige I3ezic'h ri ng zwischen t let Àr-i.cigc des

Deiiniìnsrnesseis uniti der 1'rcr ft i"- am Ort. (Ics

ProixrJ-Ir is w r i ir le Ii reh E i tin rr ri n_o it vil' Br'i ri ri _{ko' Viost rei r}

iit'rgt:stnnIii. ritiri 'ijiiit ei Iziril':url rir runt runielt ilari tigii_

r'lir'ii Mr'ssririj.unn kttrii ttiilito't . ii hr-zn \rtii'ilt 'iO

Itt'kirunrnr t _{t'\tit'lILn.l iìekt Itt:tttsirl,:r sit lumi l)rtiitrzti}

tutt Ott. tirs t'irtjti'JIr'r ritt tir',' \-\'rIJr: Itt:i't',i it.

t1r ritti Eirtilitt.í

Ir iii

ht:Itr'i-tri'j'.r. it ttNjrjrr .-\nustr-ti ti rit Iii, iii_ri ri ri i) i u' Int i i" i ii ii .\I- -rs ri d-i l'rrrju'ltrtu-IJ'i.trri,rjrnnru. ruisztisu'Jettrt.n tunt-tli, iin_iiui:i

t tisi tir t -rio iris itri ist':! ii ri E ir w i 'it rit tri i itO Q ti ]trrtfr, PQ uni tire 2domeutcnumn',t.i.c. ries

l'ropirllertivitarno-mutters rint.ei'ttehr.. Dur durcir ds (Ik,e'ittht.ssr,jek I'

c'i-zertn_rtc I)rahtzug wurde itirrliei lurch ciii N rigehlrteer rite

Ort r-lins sonst. dort hanfjnilIicItn itrOftehlers nul' nue

cire-hcnrirr \-\eiIe iibei'trareii- (vergi. Bild 2. ohcrcr Teil). Voit

tien wainrend _{dci- eigentlichen \'crsticlie gemessenen} Drc'hmomcnten wren_len Norreitrum'niomcnircr _{Q' uhgr-:-}

-zogen. rue gemdß tier vorangegangenen Eichung der

aunt'-trerenden Px'opeilcrc1uierkraft F crnts1.rreehen _Q' Q23 Fy (Di'ehrnonienr. _{Q' ¡ti cmicp : Qmmerkrafr. l"y in}

kp). Bezeichnet, Q' cias ann Propelierclyi-iamomnetei- rin. loo

t ni I>un_' imi,rrltitr:i ti-t'lt: i )ri'hi i mmii rire t.t ri tilt rit tIes t

tririr t'liti \mrsnr-,,ri'i.uilig zttgr'nindtu zu iegr:nrlt: I)rr:lnrrnouueni

iii '-citi-igatinst-rdìiiring Qn '

('

'-'-i )r-r r'-'-i'-'-itnrt'-'-it,t'-'-inlhutr vo'-'-ic'-'-i Dvnamntor'-'-iot.e'-'-i' angnru'.rr'-'-igtt:

l'no-rr'llr'i'sclimnh 'F' vurdc ztrr Bei'iiel<sinrht.igning ries

Wider-si rinitis riet' .Pi'rtjntrlici'iitthe ri:tWider-si'lniirni,iiit:ii der krirzrre frei-srt'lii'rtrlt'mn i'rrnItirIIi'rtvr'IIl' wit, titi tiiir'ir jithittlirtu

I'nrritrnl-in':'- I'i'r'ititltrvr'i'sttn'lir'ir ritti t'tutte. nrt-:tli rt,titttn r-rr'Iir' InItirtt'it.

t'i i'ttnz n_\'1''

'i-lilt.

-tr, unti. rit',' t'iO' nit' l'r'iruit-t-Inrrtnz tit',.r

tnt itIl 'lilt '' 'litri, litt tsr' i' t ''-i Ir t'imtrI, n'ari r_'.it.r't trin Tanz ritt-/tut I':',tjni.tl iti'rti'itttli 'l'i1 tç-ii-rl

- 'l'ne.' --

'i' -'

iuit- z,'1" [kin = (e0026 (n

J').

-

-2.3.1.3. Darstellung der Versuchsergehnisse

Fur die' zusammenfassende Darstellung tier

Vercuchs-erehniisse tinti ihren Vergleich mir rien enr-tprcnelìendern

Birnhachtnint_orw'erten 1er vorr[en'i in axialer AnetrrSninmtig

'!tur,nhefdhrr.a:n rormilun Vurs.nrehs sun i inc Er',zehruisst'

im zrr:L:ar_-'r.rdrn_urr:nz Lru :-,-r '

7r.r'''"t"fl ,-

.i7 -i .n_--- el -yni L) -(-J'ç K0-,. = -

nn-fl-'

VV o ri2 1)' t trot: Uiit.ezif0nr- 1< t/n1. = .

Die Ei'gehnisse tier einzelnen Meßfahrren sind durch

clic zumgc'hörigcn Mepunkt-e in drei verschiedenen Signa-tullen entsl)rec'henrl den drei untersuchten Schrigan. stròn-iwinkeln rc eingetragen.

Ais Vergleiehskurvcn sind jeweils clic für axiale An-srrön-nlingc'n (tp = 0) gemittclt.en

_{\Verte der früher}

riuirchgefiahrten Freifahi'versuche eingetragen und zu-snir-zlich _{e drei veiten'e Kurven für clic} Schrganströ-rnuing p. die mit Benutzung cies nachfolgend abgeleiteten

Xdhornnngsi'erfahi'ens aus den Kurven für axiale Anst-rö. ni in ng ermittelt worden,

2.3.2. Theonerisehen' Teil : Xuliertiiigsrechnung Grtincilagen tien- Nihertingsn'echniing

(i'crgi, Burt 10)

uit, iiiciilttlgelrttr. inr.m'riu:}iurinm_ tini rt_iigtirurrtiuiuni

ni:iI,l Ici rid- tino' ktiustiiit-u,ni _{1.'c'irikrlgtst:irt-i:arlilcruit;} nur

ru in tlitr tu t,r'it:irssrntlr ir-- -x t'itt di'i'irnitu i 't'nt1 aniltur in

otri rum \\"iirint:i qn gitgtmu litt ,'\,tt t'ii'histt't,iirr gt;iteigtt:rt

iIin,liiri i g ir _X' iritt- mlii' gIti t: ¡tIti t,il r'iO luit rrct itt-intl li

Irrt. y tttrt.st:lri'n:it n', i )ut: itt:r'iznritsiebit gong ritmi l'ori..

sn'ltr'iu.t-sgt:seiuw-iiirligint.it. y itictl tin::' _{l)i'ehgescliwindigkc'ii-.}

o, fulirt, cintri inhirrriraili) tier' auf dciii 1-lathes r cungenolnl.

mienen z linririschen Stn'iininingsschihr: bei Vernachiiissi. -guing der innitizierr,c'n (ieseinwindigkcnitsanjeile zum entier r'esit}t-ie:'entlen Ansn-:'öin tine cies Flügeihlatres. tlesseti

Geschwindigkeit tinti R ielitming wdhrend eines vollen

Umiainfes pci'ioctisch zwisc1n zwei Grenzwerten_schwan.

ccn. Vernachiiissigr. man i-ni der nachfolgenden Bet-rach.

t-ring den Einfluß ulen' Schiebewinkel ;u auf die Größe dei'

-cmiii Blatt-schnitt entstehenden Sti'ömungskriiite. so

las-sen sich diese mit- Hilfe der resultierenden Anst-römge. schivindigkeit tu und cies Flügelblat.tanstellivinkels _für

jede FlügelstelIung- _ermitteln.

-SChiffbauforschc'n. 3 314.'1sc4

211 itt irni'r:r 211 Onlient cii bem-ort

0 0,1

\

\'(

C1 und v. = ,;inq \\il(I \',' == (1'()--V. Sflû)i SChifthaforschur, 3 3 4'19(J4

J

Die relIuni. i de 1'liigelhìut tes mit dem \Vinkel

O - (t fiIlt tut der Ehc'tìc NOX' ZllSiuul)ifl('1). in itei' uhr

I'm lei' siul Ii jt u l 'u' t 'sil i i <ei Ii luit r hurt

-¿Iii iii Ititil II) u'iiu'',,'ic'(uuuu't'uu .t,'Iluiii-geli iii's }''Iut','ljuIuttus 1 1,15 4- wu'i'ulu'ii dit'

('s'luiuitudir-<('il I'll '\ ult'i' '1,111 '/,','Iiil(lt'ii',eIut( I u'olluultugssu'}licIlt t

dull-rent ja I gc'zeicliuet en t ('sC'h\iinul irkei t-d 'u'i'e1«' ri. t I. 3

ri cien H orizontalstcl}uinpn i und :3 mit O

=

O b',,w.

:7 450 (I) 475 15 10 s o it3 = (r w)2

_{± \-2}

in der Vei'tikalstellung 2 mit 0.

=

=

I

_{(ruiu - ')2}

₌ I (r,u)2 -

''2-'

v, --- 2 1(u V (5) =

(u'ei + v.)2 +

III,! / l':u1.'i.ui l-r I"r'-Iu(rt-''w'I,' titi I1ttiji'iiit ((121

=

J (t'w) -f--

\'2

-f- 2 rw (6) 101 ° P1024 (p=10' p= 220 30

-X77 G 10°

)

20° G

-, 20' G o G

i

I

s /00

T0°/O

i

-°°

3..

-I o. I

:;

:--o Mt, -0,01 0,02 -401

-

0,2 :7

-405 o

L)u1 o,'stc}iendrii _{ttir den}

hcu OIL liliissigiing der i _{liizierferi Chi cliwindiglieit.}

resu li erenden Cescli wind igkci tsveldor w zeigen. daß sieh (11e .-\nsi ì'omgcsc]ìwindigkeit. w bei jedem Uminuf des Propelieiulügels zwischen dem Klcinst.wert. W. und

den ( r'oßt.verj, v1 iindert-.

C1eieisirmnig unit dci Ärl(,run

d-dnclert sich ajicli clic Chöße des Anstellwir-ilcels . der sic-h

aus dci \Vinkcldifferenz cies gleichbleibenden

Blattst.e.i-gungswinkels und der -eiiinderhchen Neigung fi cies

Geschuinc1igkeitsvektors gegen diePropellerebene ergibt.. Die bei einem vollen Umlauf cies Propellerflügels

gleichsinnig auftretenden Anclerungen der resultierenden

Anströmgeschwindigkeit. und des Ansi-eliwinkels führeui

somit- zu einer periodischen Schwankung der am einzel-nen Flügeiblatt, iingi'eifcnden.Ströiìiungslcrüfte zwischen

einem K leinstwcit in dei' Stellung. in der die

Bewegungs-richtung cies L'ropellcifliigels

mit dec Richtung der

Schidganstrhrnung übereinstimmt. unti einen Größtweit, in der entgegengesetzten Stellung.

Die für clic Beanspruchung cies \Vurzeiquerschnitt.cs cies einzeihen Flügels bedeutsame periodische Schwafl-k n ing der Strömun''sSchwafl-krafr. deren Zunahme gegenüber

iIiii zeir.licintm i\him;telwemi. wiihirerìd der }-ldhperionle. ru

diii nier .Pr'c)pelieruliigel gegen die Richtung (1er

Sehnig-anströmung i rift., größer ist. als ib re Abnahm nie \V1ihr'cIi( i

(lcr anderen H albperiode. führt. au ßerdem zur cien

nach-stehend aufgeführten Er'scheiruingen

- An der Ant rinìbsweile eines scIuihi ingestrünuten Pro-pellers muir. z-Flügeln treten Schwankungen (les

Schu-bes und des Drehmoment-es auf. choren Frequenz iiih aus dem Produkt aus Drehzahl unii Flügelzahl ergibt. Die Größe der Schwankungen folgt aus dem zeitlichen Verlauf der für alle z-Flügel gleichzeitig zu best-im- -mend en Gesamtkraft bzw. cies Gesamt-momentes

in-nerhalb der Periode einer vollen Schwankung ent-sprechend der \Vinkelbewegung des Propellers urn

den Winkel

= -.

2. A lIS dica' i\svmmnctric (lcr 1km ft.vcr'teil rug orn

Einzel--flügel. bözogen auif ¿lie zur Sehr'iiganst-römung

par-al-lele Atihisebeno folgt cine Verlagerung ilcr mittleren Sc-h ubkrajt ans Mitte Welle heraus senkrecht. zu der,

genannten Ebene um cien Abstand e nach.der Seite

lun, auf der dic. Propeilerflügel dr Schriiganströ.

-mining ent-gegeninumferi (ver'gl. Bild li)

-G G

"

e P1025 ç3O --

li' fw-pd

.

-:::

'-

G - .

-G G

:.

o.

io 1,2

J---iijt l'riI,II,r ¿7,5 "a as: - 44 o 42 as 50 4,0 f ¿o

i:1i I,i iji:ihivi,.tiii i(jC

i)iu vorgenannte Asvnuuetrie der .Kriiuverteilung

führt, zu ei ncr Q cuicrafr l" sen lreeht zur

Propeller-welle iü Richtung iler Queranströmung. deren

An-'fsrichtung etwa um (len gleichen Abstand e svio heim mittleren Schub gegenüber der \\ellenmitte ver-schoben ist. (Die Querkraft ist alsonacli cher entgegen. gesetzten Seite der Propellerwelle gerichtet, von der dio Propehlerwelle sehnig angeströmt. wird).

Die \Terlagerung cies mittleren Sohubes T9 und der

Seitenkraft 1". um den Abstand e gegenüber Mitte

\Velle ruLit zwei Momente um dio Achse i-3 bzw. um ulie Achse der IPro ellerwclle ox wach.

\Völirend das Moment. e T in der Piopc1lerveI1e zu-sötzhieh als Biegemoment wirksam wird, ist das

Mo-ment e T ein Bestandteil des Antriebscirehmomen-i es und macht sAntriebscirehmomen-ich nur Antriebscirehmomen-ilureb eAntriebscirehmomen-inen zutsLAntriebscirehmomen-itzlAntriebscirehmomen-ichen

Lacrdruck bemerkbar. dei der Seitenkraft F

eat-gegengerichtet ist.

Die Änderung cies Propellerclrehsinns bleibt auf- cile Richtung cher Querkraft ohne Einfluß. Ihre Verlage-rung gegenüber der Propctllercvehle um den Abstand

- e tritt jedoch analog u er Ver lagerung der initiieren

Schubhcraft T nach der entgegengesetzten Seite auf. Da clic Zunahme der mittleren Sr-römungskraft. in der einen Halbperiocle größer ist als die Abnahme in der anderen. werden die Schub und Moinentenbeiwerte -'eines Propellers in Schröganst-römung größer als die

entsprechenden \Veri-e des Propellers in homogener Axiolanströmung hei gleichem Fort-schritt.sgrad.

-Die genannten Unterschiede verden mit

zunehmender IFortschrittsziffer und ansteigendem Schrigan

-st.römwinkel größer. Der Propeller in Schriigansr.ròmutig nöhcrt, sich damit in seinem Verhalten aller -clings nur sehr schwach dem eines Düsenpropellers. i .i)er mit zunehmender Fortschrit-t-sziffer größer \ver-ciencle Unterschied in1en Strömungskrüften der bei-cien Halbperiocicn bleibt für dcii Bet,ricbszcistand be-stehen. iii dem der mittlere Gesamt-schub T gleich

- Null wird. in diesem Fall bleibt also das Moment um

die Achse l-3 endlich. Ebenso bleiben die

Zahlen-- iverte für die Seitenkraft F. und das zugehörige Mo. ment um die Propelleraehse endlich.

0,1

o

5

J-Jild 7. )rgcbnk der Freifii h r eric cc ciii t l'ropciler 1027

Der vorstehend skizzierte allgemeine Zusammenhang

zwischen eliräganst.römung und Propellerkräften

er-scheint fitr eine einfache rechnerische Abschötztcng der

am Propeller auftretenden Kräfte nicht geeignet. Statt der Bestimmung des Ccschwindigldeits\-ol<tors w und cies

zugehùrigen Anstellwinkels für das Flügelhiatt. virc1

dic Änderung der Umfangsgeschwindigkeitskoinpànente in. der Propellerebene (rw v. sin fi) so\ie die

Ande-\..

rung der Fortschrit,tszcrfer J ==- - in Ah.

- rw - V1. sin c

hiingigkeit von der durch cien Winkel i9

gekennzeichne-ten }'lügelstellung ermittelt- und für chese Änderungen dic entsprechenden Änderungen des Schuh- und Dreh, momenrhejwert.es aus dem Freifahrversuch des koaxial -angeströmten Propellers in clic Xäherungsreehnung ein-gesetzt.

104

lo

j

Die in der PropeUerebene vorhandene Radialkompo. nente dei' Schrciganst-römung Vr

v.

cos fi führt zu

einer Schräganströmung der Flügelblät.ter, tieren-Einfluß (schiebender Tragflügel) auf clic an cien Flügelblättern

auftretenden Strömungskrdfte jedoch im Hinblick auf

cien Nöherungseharakter- der vorstehenden Betrachtung

vernachlässigt, werden soil.1)

)

Grcindsd t zilch dütfte fleco heispic?cvcise a n cien l'ropcllerilagclu eines

Einsehra u l)enselilfres iii dcci oberen-Stell u igen de,, Blu ttes, in denen sowohl

lie Radici komponente der R cl:ieivcinströiicung als auch der_{A nstellwjnkel} dc,, Ficigelbltitte,, ihre Hiichistrej-te wiihrend cilles t'minute erreichen, ncit einem wirkungegradfdrdernden Eintluc dieser Schriiganetrönuing reehnen, diùh)j iliögljeherweice eber ouch das Auftreten voci Kzt vite tinti durch die luerhec vorsteliba re Spülwirkung der Schriiganströniung unà cicuni

ver-bundene Vcrbescricng der Prohilunistroncung mit augeprügieren

Druck--minima begünstigt ,,verden könnte.

Schitibauforsehung 3 3/4/1.964 000 - _t!l!lP4Il%1, p-3û ZOO

'y-

1O ' 100

-o ° o -

--T

0,02-407 a

0 0.2

'ç'

-aoa

Bild 8. Erdmjs der Frciihrver,uche mir T'rnpcllcr 1O8

2.3.2.2. Ableitung der Xdherungsmethocie

Dic nachstehenden Betrachtungen werden unter der

Annahme durchgeführt., daß es im Hinblick auf das an-gesti'ebt.e Ziel einer Niiherunsmet,hode ausreichend sei. clic Oesamtwirkung eines Flügelbiattes durch die Wir-kung einer Ersatzt.ragfldchc zu ersat.zen deren resultie-rende Kraft, auf-dem Iaclius r = 0.7 R liegt'.

Fur den l<oaxial anges römten Propeller ( = 0°)

gel-ten die- im üblichen Freifah rvezsnch beobachtegel-ten Verte des Schub- und Drehmomentenheivertes KTbzw. I\Q in

Abhdngigkeir von der Fortschrittsziffer J

-Sthffbauforschung 3 34/1964

nD'

Aus diesen lassen sieh für die Er5at.zt.ii jebe cies

ein-zelnen Flügelblatt.es eines z-flügligen Propellers in

ko-axialer homogenei- Anst.i-örnun folgende \Verte ableiten

T. un2D1KT

die Axialkraft.komponente T

-- z (7) ilie - Tangentialkraft.komponcnt.e Q z0.3i3,,D

z0.35-.D'

-wobei der mit dem Index z versehene Buehstab D _in

diesem Fall die Drehkraft bedeut.eñ soll.

105 - . -0 -. - P1028

-Q

"\

G -.

o

-L 'L

-'

, _o ?fl o -o

-.

-s ' GG G e r U, 1.0 1.2 o 0,88 a05 K8 a04 ¿W?- 0,4 3:0 zo

0.75

a25

0

425

Jil'l . Er itni,. der FnifkhrverIIctIe ittit, Prnpeller I 02')

J$iW 11. SchcrnntischeDarsrellung der Krüf te n der Erttragfliiche

¡iii'! IO. Geocttwindigkejtsdrcjeckc der Eratzfrafliche in den vier Hniptste11ungcn

Schiffbauforschurng 3 3j4/19C4

t

o

Tx;í:oo;.

o I I I I I I- -I t--- t- I- t -I --I----1 --nia 0,58 025

-

1.0 ¿25 ¿50 ¿75 - _zß j4? 241 ¿II

i.)ie lid Sel dgcit<s 'diuting ntift retci den

ciitsprecliezi-den \Veiic der J ntztraglÌcïc.Iic in den durch den

Dreh-winkel c9 gekeimzeichnelen Steihingen des Fhiget blattes

tzd

z (i))

z. 0.359

.1 I'¼Q (IO)

tint erscheiden sich von den \Vei't en des koaxial homogen aiest.vötnen Propellers dadurch. dali für die

Relctiiv-tinstrdtnuug der Ei'satzttaf1üelie cine von der

Winkel-ste1Iun cihhcïngie. üdlirend des Umlaufes

veriinderli-clin L III Ta iigs't'sc1 i W 11(1 iLkc i t. t' il iesCt.z t. w i ri i

w< =0.7 i.)-z'n;,

r07.

Rti'sii/I'(

(II)

iii \i'IlliliTi

l'i'r Ii,

it.'

lililIlig

ici' l'.c-iti'i'il'

t t ,< i i i ii li' 'i l'ii ii Ii i< iiiii I'I I 'ii ii j

i'cciiic'Icsjl i,c',,i 'I.''.' iii \\'( I.,

,'lÀ,' tijjit.,,i.

i'iiI. ir l'i

I't1s1htil tsrii

À,',ic.7 cit

Ersti t't rugi bit,I it zi I I t Ic'i ii t it ii its i - 0,7 Fi I ici iIi

tilIst.'uì tug eiitspricit t.

Der lc'akroi C hein variablen Ceschwindigkeitsanteil V sin 9 stellt einen empirischen Zahlenwert dar, der die Einwirkung einiger Einflüsse bcriïcksichtigen soli, die sich ails cien inst.avionüren Strömungs-orgiingen.am um-laufenden Flügel ergehen (s. weiter tinten).

Der Fortsc.hrit.rsgrad tier Ersarztragíliiche auf r = 0.7 R

Ì.,'jfl.7 _{O. i Hie -- \'}

.,,

(12)

sin i) C

5011lit. w'd lie i"ortselirit.tsziffer gcmiili der Beziehung = 0.7 - ¿ für die viihrend des Umiaufes durcitlait.

fenon \Vinkei

0.7tv<

= 0.< (1.3)

0.i Dn - vy sin O C

und damit. das Verhfiltnis tier für die verschiedenen

Flü-gelstelitingen veründerlichen Fortschritt.sziifer JO zur

.Fartschrittsziffer .1 hei axial angeströmt.en Propeller mit Beachtung. daß y . <,.s in 't 2.2 'u I) i) C COS 'p .1'

2.2 CSill if? Sil 'i

Aus <1er C4leielmung li folgt wefterluri

0.7 .D r ri y . sin co Sill <9 . C

n,

od CL' 0.7 .1) C. y sin sin O n/I

= 1--C Sin co sin 0.

Bedenkt. man. dall der Anstel1vinke1 des

Propeller-ulügelschnit.res eines einzelnen Flügelblat.t.es nicht,' allein durch das ails Fort'schrittsgeschwindigkcit y und clic lJuilfaulgsgesch\\'ind igl«<it rca gebildete Ccschwind'igkeits. dreieck })CStiiflhl'it, wird. SOfl(ICIfl iliI3 für die Richtung

uni C; 'idle der tat.siic'hlich resulticrenilen Anct'.röming

auch die induzierten Geschwindigkeiten dei' übrigen

Flügel berücksichtigt werden müßten, dann ergibt sich aus dein Unterschied in der Belastung des betrachteten

Einzeiflügels gegenüber der (let' iihriren Flügel clic

S eh i db: ci'0 rs eh u r t <'te <<<s

ìclilii3fotgciuiuig. dutt clin voi'tehienclí: (1Iiasistii.ti()niiid;

Niliertungsbetracht ing für len schrdg 1tngest.ri'<mten

I <u'oj c:ller zu klc'irio Zahlenwerte et'gct)c,n in ii Il.

l'íiuulet. sich chu' lint riielitít,e linzilíIi'igoi in ci.:J

Stet-liitig uiuli cIt'i' hiiielistt:n \tistt'iiug<:sclicinuiilcí:it: iitìcl dein

gii'íitc'n .-\nstc'iiuvinkcl (Rilil 10. Sti']Icing 4). iictnn ist, der i'inflttß der iibrigen I"liigel mit geriugener Rc'iastiing inni iliulti't' sclì'<i'iclierer Induktion aif tIeni Einzelíliigel kleiner

ills hie tn }'all dci axialen houo,genen ktist.ri'irnitng.

l')i thiS ileun F'reifaliu'vetsciich tieut axial angcströrnt.en

Ib'01)011cl'S entnommenen Beiwerte flit Schuh- uin(1 Dreh.

inounent. des 1iuizc:lfluigets u'erden daher in diesem Fall

lidi Si:luriiglLulst l'unì iill iilu'r't u-often vet'iien

Ii'íìiiik't. sich ili'i' l)(t.l'iielit.et.(,, 1"liignl li,igcgeni' in din'

St 'iIiinig tilt. gi'n'iuigsf.i'r Ji'liiuct.itnu ( liii<! i (t. Stilling 2).

(IdillI jl. 'i<Ii thu ilI<I'ig.'il l'li''i,'i,i, iIic,icIi Fili

?,<'it i "ifi'tictic.'c'ii <cit. cciii ''in It<'it<'i.iti<1, I,t'tinjtt<'ii, '<IIi'

jilt \'c'r'glc'it'It c'itt' tic<l,'ii /\niijt.I'.iitiiIlti li'it' t'ti, (

.

iticliil<ijuil tini ili'n' Stille il. cltt'tii:lt itttit,i.t,t.t'it I''Ji'igi,Is

zu .ci'allttezI. Si) ilali dit tu ilii:sc:iii I'iiizeiutiigei bei

Sehriiganstz'ün)ung auftretende Belastung iloch tinter

cicu' Belastung bleiben wird. clic mart rechnerisch nach

(letTi vorstehenden \Tet'fahu'cn enthiiit..

Da weitet-hin die tTherschreit.ung in (10m Bereich der

Flügelstellungen mit höherer Belastung größer zu

er-warten ist als clue Unterschreitung in dem Bereich mit kleinerer Belastung. bleibt. insgesamt. ein Lherschuß be.

St ehen. der den ?ilit t eluveu'r. fili' I1C'II vollsriindig&tl 'Umlaut'

iilii'i' iii'ii i'eclitieu'istlieu \\t'rt. hinaus erlii'ilit,.

i)ie dttn'vli die \Tnl'selii(ulerulieit dei' 'l'un'liikt:ioii iii Sc'hriig<'tnstu-üniiing gegenüber der Induktion in Axial-tlflSt.römilng entstehende _khveichting der Belast.ungs.

werte fur rechnerisch gleichwertige Anst.römverhält.nisse bei qumasistationiirer Betrachtung wird aller W'ahrschein.

. lichkeit. nach noch verstärkt durch die Beeinflussungder Grenzschicht.

Während niimlich die durch die Zent.rifugalbeschleuni.

gung atTi Propellerflulgel allgemein erzeugte Absangung vtihrend des Umlaufvorganges voti der Stellung 4 aus-gehend über Stellung I nach Stellung 2 dutch die Quer.

ko i il !)O11(1i t'i? tl el Seh m'il gun st.rii i n i t u ug I uni i i 1111 ert. w' i ut i it ui< I

t tu ¡tut zu (iuiiu :\iii'niciit'rii ig t ic't (. t'cutzsc'l i bitt'. i u j it'tu'

iiiitli'I'('Iu ll'iiist.iiuigsztist.iiuitli-ui (St n'liiiuug 2) t'iiirt. wird sii, ici I,_ltitliuflnt't'iii'h voti SIc'tiititg 2 ilIti'r Stn'iluiug 3 <c'lt

SI t'liuitig 4 durcIt tilt' Scliu'iigcuuist riiiiiililg iii'giitist.igi.. Sit

111113 iii<? _'\uit't u'iu'list'rziciigtcung mii l"liigi'lhlmut.t. nuit'. sIiuu-ku'r

Vtt'I'iilg'u'ilntgiiiurCi'tnuzsu:lujclit Lutz ordc'u' Ftiigi'tsts'ltiiuug 4 lioulcui inuuci über dir en Lspreeliencleut :\

tift.u'ichsei'zeu-ging in axialer Ansti-omning tics Propellers unit, über doni

Umlauf gleichbleibender (ìu'enzschielitdieke lügen wird

und damit zu cineu' meridielmen St eigeruing der 'i3elustung

in tier }'ltigelstellutng 4 gegenüber tien Werten führt, clic

10011 nach dei' cJUitSiStat.iøfluiren Ber.u'acht'.utng et'liiIIt,

Zut' Absehiirzung (lcr vot'crwiilinten Eiu'iítüsse vurd der Vergleich cies für (lie Seitenkraft. F. nach tier weiter

unten angegebenen Methode gemäß der vorstehenden

Näherungsreehnung ermittelten Wertes mit, dem experi. mentell ber.rachtcten \Vert benutzt. Dieser aus der

Diffe-renz zweier etva annilhernd gleich großer Betrüge

!

j D

sin - d O unri f D,9 sin O d O entstehende

'Veu't (vem-gI. Bild 12) liefe ein guites Kritui'imm fili' dio 13t'auelibai'Leit der angegebenen Niiiuerungsinetiiode,

Der Vergleich zwischen cien fbi' clic Scit.enkraft F bzw. fir die ihr entsprechenden Vei'hiilt.niszahlen

D2,sin8

'

d O nach der aherungsmethode errechneten

Il1 IL'. Iiii.I.I,lII; Ir Q,irIr t(eI.'i,i..i,I.. (,(ti,(iI,)

tt.,ii,'l .l.ii (t!. ii

iii

itt

ii Zu!..

Iii lilt (t . _- I

\iIill.

tut ,iii

x1i,ii lut,!!

h1-il>it,lil,[,ii \\,'rteii ïti}iit,t zu t,iu,iit \i'tiiilt,itist,ri. iizì

etwa l/. l)er der

eüeukrtift, F. Itieritei ezttspreeliuiiiie hiltnisvei-t ist. in. Bild 13 der Differenz iler

Flüchen-D, , in 1

inhalte proportional. die die Kurven mir der Abszhisenachse O einschließen (gestriebeli-e Kurven

mit.-dein Parameter ]

-2

¿X

g

- .fli/d 17. K raft.- und M men tenverlit uf an 1er Erna t et ra gfliilt in Aiihingin_

keit von. Dn.hwinkiI '

Aus dein Vetu-]c-ieh der rechrierischc-n mit. den experi-mentell ermittelten Werten der Seirenkraft F. wurde

nun versucht. einen Einfiußfakr.ox C zu bestimmen, cies-ten Berücksichtigung genügen würde. tim die Ergebnisse der Ntihci-ungsrcehnitng mir, neuen dc-s Experimentes

besser in UheIeinstiJni-t7tI1v xii hiingcut. Bei cic-r Vielfuit.

ilir ttIti'tti'ttü1iiitiii l'iiifllissi V((1 (.S \Oi( iirItii(LJi'ji( dai. daß -in der;trt-.iger l"tiktor nur iii grobe: Nü.}terting

'lie heLt-iieltt liehen Eiiiwi:kitngen fil _{alle Piopeiler im}

.Lanz,t1 _-\ri:tei:.siitiij,:li z::ltl-niibj[.lii. eltt.g ertt:ssen

IT III .

-1tti i ge \\ia i igi . \'ii:glideitu

l,i

TIatit il (LT! A rl ge

-:I'ili.itCn, tini zu zeigen. daß eut 1'aktot C = 2 in dcii Cl.

(11) his (18) eine recht gute lJbe:'einst.immung der

eirech-neren und experimentell beobachteten Weite fili alle

I'ü1le sicherte. Es 'aniden daher alle Rechnungen geniiiß

illS

ilei' Ni:iieiiing.iiiir:thodc tint! T3eniit.zting «les F'tikt or (.t = 2 d I1i'chigefithir't. l)ie \Virkiing d ieser \ltLLlnahrne

cr-si r'cuktc cr-sieh gluicli falls auf eine wrsnrtthich bessere L

her-cinstinirliting dci- für cien mittleren ciitib tinti (lits

mitt-Ic-re i i-c'hmornenr. erreelinetcn und gemessenen Bei Werte. i igl ich ini Bereich sel: r großer Fortsehrit Lszi llera

dei- Propeller mit. hohem Steigi:ngsverhült.nis ergehen sieh starke Abweichungen. Diese Abweichungen werden jedoch sofoi-t. verstündlich. wenn man die l3clastungs-schwan kuingen ani einzelnen Flügel hei seinem vollen

Umlauf berücksichtigt.. (lidi im Crenzfall Tait, Bon ui.xilrg

tier Darstellung in Bild IO von Srandsc}it:bhclastr-ing in

(idi' SIc-hung 4 his zur Brernslutsí. beim St.Ùpl-iun (ines

Sii1 i ¡'ii iii Steil u ng 2 i-uieiii-n 111(11 ii lulgu i lcr hie:', lu T'cl i

Lf'l1'-TIriuIul'wc'ul ',n'lillliuiii,ucsvi,u'C;i,IC,. ii,'

,'\u(\-i,:I,i),Ii:,ii,'It. ci-u _{('u'iIrih-iI -iii-1}

iii liii t-,' r,(.'Ii.'u,. -

-iii ici,: u cii

in '.

it ii! it \l it.' I tu', ri. liii r,! i tutti ic rii I ii-ri ,iiu uS tuteli (ti. (il), s,, c:r}dj i. ii ieri cien liii t,i.lurci!

Schuh din-c cririzt-lneri I'roieilerfIügeIs wiiiirenil cirios

vol-len Umlatifes

-

i :.-r

T =

_---r

[ Ti;, d

(19)

i) -

-und damit. den mittleren Schub des z-fluighien Propellers

in Richtung der OX Achse

=z.Z=--D47n,.,.KT,7.dl9,

(20)

Stellt. man den mittleren Gesamtschiib des Propellers bei Schräganströmung p in Einheiten nies Schuhes T ciar, den tier Propeller bei tier gleichen Fortsehi-it.t-sziffer

J in axialer. Anströmung erzeugt. dann wird mit, GI. (20)

-_ Di

_fneKmd

i

- (21)

nD4'Iìr

- -

if(ri2KT

2.-r; \fl J _1T

nich uni. Bi'rüehcsielü.igiuitg der CI, (IS) -

-i,-' I L' 1 ' (

l'i

'I'

-'

/ (u iui rudi

.,--

il ,'t (2.1)

dic- \Vi'rt,' K1-,.1 till,! K-r nus ciu'ruì VrI'iiiulirdillgr-t:rllu:

cies axial imrigi-st.rdinic.-ui i'rnintllei-s fili' dic

I"o:-l-sciiri:--ts-ziffern J,', und .1 ahznlesn sind.

Dei' Schub cies einzelnen Propelierflügels n. CI. (9) schwankt bei einem vollen Umlauf zwischen dem

Höchst.--wert. hai der Flügelstellung 4 (19 = 90°) und dc-ui Min.

dcstw'ert. bei (lcr Flügelst.ellumng 2 (0 _{= ± 900), Bezogen}

auf den am Einzelflügel in hoinogenet' Axialaiist.i-öniung wiihi'ençl des ganzen Unilaufes gleich groß bleibenden Schub T0 wird die Größe des in Schrüganst.röniiin am --Finzelflügel schwankenden Schubes. T012 durch cien.

Quotient-en ausgedrückt- .

'I',,

/ n,7\ Kr,', -

/

J C

\2 _HT,',

T = l

T"

SU1SmfltJ)

j. (24)

T7-,

In Bild 13 ist. tier Verlauf cher \Tcrrhült.niszichl

_-j

für'

- dte hei,ier Faktoren C = I lint! 2 dargestellt, lint nui cien

- gu'ul.lemi Ein)ltd.i hinxi:wcrisen. cien (lie \-Vtiiil cies !tm lctou-s

Ciii (ti. (II) his(l9) auf die l-iiihiddr-J.tc7last.Iingssehiwctu.

Lurtg uit sil ici..

iii cifldIuIT Weist cri'idili. liard mini, Uu-.iiuim.zuutg ,ltr ('tI.

(3(t) dez: Mit.teiwi-i'tuiies in Selmrügai!sr-m-ltmnlilig schwan-kenclen Dreh momentos Q,,. für cien einzelnen Fhi'mgel

-

(L35D Q. = ,

_--r

/ D02 d 0 (25) Sc1iiltbriufomsc-i'tun 3 3!4/lta4 a. -

(-- - --- -(c=2)

Q',,

Q

caccI clmicit. tins cliii lerci I )re},cuccnic'tci. cit's -flbgIcgecc

Pro tel 1ers

Q,i. Q,. ---I)

1,.ei i%.Qa cl

I )is V'ilccIi iccs cit's cccii tc.'l,'ic I)ceiiiccecccecccc's dc's l'rcc-jc,'llc'rs hei ìc,1irici,icnst c'iiccciici,i' (,)9t xci chccc kccicst.iiii.,'cc i)i'eicinocueiit- des Propellers ii cI,_tr «1ekheii L»oriscicritt,s

ziffer .1 in axialer Ansi c'öinung Q wird dann

.1 . il i)

'

n2 D i'

2:, ¡ ic;,'\2 Ic),'

--

f i - (i t)

ti _J I

oiler tint. I3ei'iieksichi.igung der (l. ( Is).

/

'

\ "Q,9

f-li ---sinpsinc9l ---dt'.

Q - 2't

o , J l'Q

worin wieciet-citn de \-Verte I"Q,J und hQ acts ilota

i"rei-I'ahrd i asta tarn cies dt X ial ci ngest.t'öcn Pro irnl 1ers für die Foi'tsciic'it-t sziffertc .J ,, ciad .1 zu hestmuncin sind.

...

Qza :.

lii Thid 13 ist nia' ciar Vet'liali.ncsivec't; - fur C 2 einget l'agen. Dei Vec'lauf dccr für das 1)rehnìornent nela.

eingetragenen. entspi'eehenden Kurve flh C = i

cnt-T7.,

spricht, der gegenseitigen Lage der füt --- eingetragenen

(29)

Kurvt'ic.

Bezogen auf das konstante in axialer Anströmung von einem einzelneh Flügel aufgenommene Drehmoment,

Q wird das in Schriiganstt'ömung schwankende

Dreh-moment. eines einzelnen Flüizels Q.c9

Q.

(n'2

-

₍

_{i -}

J . C

_{'an ran 9 -.}

\i hQ,',

(IO)

n ). K \

2.2''

r "' J

Die momentanen Schub- und Drehmornentheiwerte des ganzen Propellers ergeben sich ails tier Summierung dei-an den einzelnen F]ügeln mir. einer Phasenverschiebung

2,'

z =

accft-retercclen ?'r-i'ömcingskriift.c 'I'., - _{I t' ' ,.,} Q,i.r- _> Qzai

=

l) ii,', z woilil c9, = 9

(L_l)

2

-Drückt. man clic inonienvacieti Schuh- ucd

Dc'chmo-mentwerre T,, und Q,., in Einheiten dei' entsprechenden \Verr.e des hei gleicher Forr.schritt.sziffer J axial

ange-strömten Propellers, T ciad Q cuis. so echlilt- man dic

Qiiot-ionten

-=

'(')

i'rai

bzw.. (-,,., I

',"(n;,,'\2

z .4-) n ) KQ

SI'ciiilc;tLlí.c'ciiiii i (:13) (34)

l,):i c I i :\ c iscIm'iic2d i ci (, I, ( 11) t iiu cl (:4 ) h cc I u cus

\,ídlI,_iti 1JnIciuifcs cIes ltt,(,iucIlcrc ((i r( 'i r::: 2 r) z gleicic_

¿cri-iga-' ulie'rcikcitcgctc cici1c'eic-icti_ gc:riI'igi hic' die

Hesc,cccì-tuccag cIes Mii ic:lwertes intl dat' 'eliciakcungsaccijtlit.culc_c lid l_i tut, 'c'sc ¡cdi, utig t lcr (3. (33) cutid I (3-1) i ti cicci'Iuci.l It cci tces

Ii:,

-\\ctc hell cd't,'id'ldd's (t -( il

-( -_

I icc' zccut I c'li cc,M ut -ccl werl. z

Ica' Q act tait ucii für i Ic-ui ge tizc2ti Id_cil ccl lc_c ci. (3 (33) ui cl

(:34) innerhalb des \Vinkcclbet'cicrhes - stimmt- nci.cit'-gemiiß mit dem zeitlichen M irtelweir dci- Cl. (23) uniI

(29) für den einzelnen Flügccl innerhalb cities vollen

Uni-lacifes ühei'eia. so cicìß die aiitiiet'iselut' llcst-itcitcmuag let

zeitlieheci Miiic-lwerte jeweils nacdu c'mci- dei- heicleti

(J lc'iciccitigc'ti vcct'gottuuitcceti wc-c'cltti katuti_

Dic für dcii Eicczelfli'igc'l c'tinil ic'lien flic' 'citi l.3c'isjcic'l iii

IlcId 1:1 ciitgestellic'ti lIcclasi cccigsscicwiuikiingciti wei'cictu

fü r cien ganzen Pt'opcl let' ru it'. t ach reten FI ii gel cc ge t i z

wesent lidi geringem' Als l3eispicl füt' den acisglc-ic'heriden Einfluß der zctnehmccndea Flügelzahl sind ii-i Bild 14 die Schubbeiwet-re des ganzen Propellers tccit,- zwei und drei

Flügeln ici Abhdngigkeit, vom Propellcrdrehwinkel t9

dat-gestellt. Wiihrend hei dein z'veifliigligen Propeller dic 1ccrioulisc-he Schwankcing liber dicta halben Umlauf noch sehr actsgcprögt. ist,. wirul sie in 1er zcietcnccrischen

I')uir-stellung für den dreiflügligen Propeller bet eits

ucnrnerk-lich. ais ¿(7 -a io8

\

_\

-

'z-L-'-s

S

'

1215! 14, Scc(iuic,- cicud QuerkrcicS-eIiwIcckdic,g (dcii,, ,,'vei- caccictrcciitügligedd

Proiccilers -

-Ahnlich liegen die Ver}cält-nisse fib' cite Schwaakcung der Qciet-kraft. F. tieren Beiwerte in Bild 14 für einen

zweiflügligen Propeller dargestellt- sind. Auch hei ihnen

ist. eine ganz wesentliche Abnahme der Schwankung

heim Ubet-gang vom zwei- zum dreiulügligen Pc'opcl]er

xci heobaci ¡ten

-ioo zoo0

o

-'s

i4

2.:....:i. \?eii:i.(.l.3g 1is

I. ",,,, li, (Ii 1V: - /''I,:,,e ¡ b ¡s .1

((ail Uireiiieii 1'litgel III' iiiIiIi3(: (IVI'

sin i) ilhV'r Vieil guliz(:li Uriìfiiiig VaIL 11 Ù bis

Ii _{2 .. sûei'liliIt. 3313111 iiiis der lul hfoig-&ialeì ( lieluing}

(IL'Il _{\l)stil(L C Lies ¡mit l('rel( CIIIlI)CS 'I'z Voli (l('r}

VI1m-lili' rio-Ebene i---3 (vergi. Bild 12)

(Vi'Cz I Tz si ¿'d/) (35)

Iflil. der (I. (9)

0.35

_[

-e1 T,. D - - D' i n23.z _J

_'T

sill 32 d 9 (36)

T.

0(1er limit, T,.

_{i- und T}

z-

_{o D1 ri2 KT}

('j ? 1)4/ fl3illT3) sIn Od ¡9 = 0..la ₍₃₇₎ i) 1T ('3 I) _L, , \,ii / 'I' /3j\2

_K/)

/ 1 --.:--- su. /id /).

'!/lH i(((/./'V /''/.cnr . bIs, .1 /ii1\

l)ii. 11 it \'el'l.(_u lui IVi' (l mol lei Leu ( ((lui

\

s'imituetmiscli zur Aclischciìc (1111(11 (liii Semlireelmt.e 2-4

verlliii ft. muß das lllregrmi I der naehfolgemmden UI. (39)

Null sein. so daß e1 gleichfalls Null wird. d. h. der An-griffspunkt. der mittleren _{c-huhl<raft liegt in der} Svm-flletrie-Eb'efle 2-4

e _{T,. = t-IT,.1, cos ù ci o}

_{= o.}

o

2.3.2.4. Entstehung der Qiierki'aft F

Die Resultierende Vier iioi'iiimil_{zur Ac-}mebene 2 0 X}

ge-richteten homponenten (1er Tangentiulkraft _eines F16-geI D,.3) n. (fi. _{(10) ist, geiniiß Bild Il nach der}

Schmüg-anströmung abgovandfen Seite des Piopelici-strahies

'gerichtet.. '.

ihre U rbße folgt. gem/il) ]3ild 12 für einen Flügel ails

(1er nuch Folgenden C leichimng

Fyj,. = iui /1 d If. (4(3)

'O

(,1 '(d-rIm3iC.(iI.(l)IInlIl

_imi)Io'

- _!._ _{Od ('1} (II)

"'

_2'/ .J \mi _{J \ K11)} Liii' (1(11 umilI/en Z ('/

\ï

= _{- :7}

.)/(.._...)

_{, lì .J\.}

'l11/l,l 1.

(42

in lJhel'c,inst,jinmriunrrinit, mier Darstellung (les

Propel-)erschul)C5 T,,, (ILlICIt _{den zugeho..igen Schuihbeivem-t}

hT,, _{wird auch dic Querluaft F durch einen}

nn-D

Quc.rkrafrbejw ..t Ky = _{dai gestellt bzw. durch}

cii Qi I OIT CII teii w ied CIuege ben

-Sentir. Ivirui (ICI- Qmmerlcraft,beiwem-i, (les _{ÌI'opcllers iflit}

Q = '1 11 .l.) .KQ

1,1.0

e

¡Ji/,i 1._ Xriiitim,I,mji Oir rum hoot. bit gV,'mm('iglur _{]'roi'cliirwujle}

¡lei' luir' den \\'iI-kmirtgsi_i'u'utl, (:ilttiS0t,',_e1ldc

(.VsiLttil,-sel mmmh iii Vii it ri.i'im1li mil g WI rd

'I',, -' ¡' l/ .. I". - diii 1/.,

((lilt (hm,'S,'(l _{"i'httl, ¡Il (lit. (iIei('}nlIlg liii VI(11}

ka uugsgu'mud ciii

(I'm, '

-,imud ht (ii tilLsiehlLigt.. (131f_h

miei' Axialsclmuh _{T= t n2 D4 1T'p (47)} (lie Quem-ki-aft,

_{F- =}

_n2D4K

. (4$) die Antriebsleist.ung P,,, = 2 & DrKQ,,. (49)

Lind J = ----. dann wird

_n-D

COS q' _{K Sill q'} (50) edel- unit K,,,,, = (/,p

=

'KQ,, ' ¡ - 1's-V ,

\

.1 = _' sin 'P) Schiftbaufou'schun,g 3 3/4ulumil4 oIIl)1 0.35. i) (fl2),I!

11J I O rdI) ¡'(a (9'\2 I\3(

sill ('I Il I'),

E0 ''t'

-) - - .1 I j "v" Sill 3) il (44)

- - (L.ia ii j k0

I.)ie s('lml,il'I'(:imi, ztml _{'ielms(:Ia'Iu(, 3 (t X gericht ei eu K}

01cm-1llci1t('uu der Tangent ialkr,ift D,3, - CUS f) lieiei'n ings_

gesamt, keine freie Kraft.. da sich mue zu lerm \Virikc-ln

/1 1111(1 (i Sü' -- O) jeweils zugeoi'd neten Noun

poncnl.crL gegeneinaimder aufheben (vergl. Bild _{12 uniI die}

ont-sprechende Kurve in Bild 13, (he unit. (1er Ahszisscnachse

zwei gleich große Flüchen mn it. _{entgegengesetzten}

Vor-zeichen begrenzt).

2.3.2.5. (J i.iteziffer lmrid \VirkLingsgrad

Die (len \'i -kiingsgrad bestimmende (Jüteziffeu- _{K,,3, =}

k'r,!KQ3( eines I'ropellcu-íliigels schwankt während cines

Uni lmuiufes um einen mitt leI-du Wert. K,,.,.. der hei Sc}m r/i.g_

eilst -6m ti ng (lii reh weg ii her dulL zi mgeliiiu-igen Wert _'K,,

I-s gleichen .I'ioja'llei-Íliigels il, _{Aelmsialst l'i.3lmtttng liegt'.} ('''m'gl_ lili ¡3). l)u, J';l'klI'ti(g hii'':'Hiz- Ii('fel'l, Iie

'mii('ilV'. 11111,1 do' tcirkstijj,'. iui.f.l.'r I'urI.H(-hm,'jI i.szi Ii,':'

ir'(jH'Il,'l's it slimier i('hSI'(i'hi(.(ll(d I(''i

laing .1,, J - (V(M (/ I3I,'l((I' jf. mils Iii,

Viii'is.htrit sii Ibi I. tmij,l hiLt Weil erimiit _{'Ii,, (h'3lJe ¡lei'} (.3 iii ezi (fer K,, ¡III ullgl:zmteiuil:n _{limit, ¡h,r \'emu'iiigeÌ-mmng Viel}

Foi'tI31t tszifí'ei- ztimiiniitt_

Für (l'le (1er Versuehsdtuz-chfj-mg_{(rntspreüileludu} ge-neigte Anordnung der Propellerwelle in _einem Schnell-boot, dessen Zllstromu-icht.ung ann/iherncl waagerecht angenommen wurde. ei-gibt sich mit den Bezeichnungen cies Bildes 15 die nachstehende Formulierung:

liti tititlitti ll,i et \'er,leieli (I(1 titiCli vorstelictiiler

(lcicliuiig er iit1tltett Werte luit, iletten ile.; axial unge-ttöiuten i.'topt'llers hei gleicher Fort.sclirit Iszuhl .1 ist tizithissig. uit fur iii suit Vetgh'icli infolge der vusritue-.

i CiIItt iilitiiuIii'i'itt t

( l''1 ;. I') uliu

iitu il... Iuuc'li gru13i'ti 'lu,Lhhliist uttugsgrttulu's tiuclit

ct-fuilit. virul.

Atti l3ool t ritt. cille Auft ticl)skrtift 1'z auf. the Steli aus

:' en K o t a j ott et i t en (I es l'rape I leisch t t heS T,,. u i n d tier

I'iopelierqiierkraft. l"y zsanniensetzt,

rj.

_±

Ait E i eltu'ituhensc,l i flea tui t. n,ircel i ter l'opel

lite-ello fiihrt- die 1-Iint.ersehiffsströmuug zusammen alit, der

\Vellenbildutìg um das Schiff herum gleichfalls zu einer Sehriganströmung am Propeller (vcrgl. Bild 16).

iwi ¡it, iItiti.'i.i8,u (SI 'tu, ':i-,'uIIIIuI..'I,uII,i' liti

J)i, i.ui'tv;uts t tciluujti.li i'..iaili; 'l.', st.ituii,it, iiitu'liei luit, dein Axia Iscli ii 1,1 u ies schrii ungest.rötnten l?i'opellet's T

uberein. so unIt der Vortrichsvirkungsgrad des Propel-lets allein hintet tiem Schiff wird

I

T.,,-'Iii = -p,,,

M ir. [3ei'uiclsiehtigttng der l)eli nit-loasgielelt Lingen in 2.3.1.3 wii'd saillir

.1

7Iii

-,

1Q'I' 2-r

worin jedoch ulet Wert file den Quot.ientcn

=

--i--.

..

. . VC

nicht ¡nr (lie orrsehrit.t.sziffc'r .J =

_nD

sondern fur die l"oitseliiit,t.szif'fi'r I = --- tits den

I"ieifalitvei--, til)S(P

-

-sicliu'i ltit s(lii'iig august tituil-ut l.'ioluu'llcl' '/ii I)cst.itiittiuii

Da cir \Vu'i'ttKujq file J' l.,oi Suthriigntist.rötiìuiiug

ühIi-euerweise gröl3er wird als dei' \Vert; K1 für dic Fort--seht'iriszi fier J hei axialer Anströmung. wirul der \Vir-- IungsgracI 1u der Propeller hint\Vir--er dein Schiff im allgc\Vir--

allgc-iiueiiìetu gröl3ur ais uler \Virkunesgraul -uj0 des gleieluen

lìropollcis im Freifalirverstieli mit. axialer Anst.iömiing

jit = 1jr 'Io (54)

Der Wert- 'Ir (relative rotai-ive efíieienctv_ in tier

bis-lierigen deutschen Terminologie ,, gleich Giltegraci tier

_pon1tiiing) eut-huIt, allerdings noch zwei weitere Anteile.

lid-en Enr.stchutug auf clic Ungloichförmgkeit der Axial-und riet Tangerittalansrriimung zurückztifiihren ist..

Bei Linschratibensciiui Ten heben sich ube Auf-eile der

tu ii f - hi ul en u: h i lisse i t e ri ei n u rid et e tu t-gege n gee ich teten

'l'auget u r u lu iisi-rö t n iitu get, weget u ube Sy mt nc tri e z nr Vlitischuíl"sehcnct uiu-if. l3estiintat. man also deti nun noch uii)i'igl)lej))eu(ieiI .Eit'iíItiíJ ')r det wiihicrid cirios vollen Uiolaiifc's allein church ulie Verschiedenheit dei'

Axialge-schwindiakeiten enrstehencien Belastungsiinderitngen atti don Piopellerwirkungsgraui. so kann man unit. Hilfe

-u1it'sus ihtìflil.luvurt,es -u.' uliuu (rñI.iu., iI.'

'eliiiiga.nstt'ö-iiiuiiigswiiil.;iIs

-1/ i,i:i l'ilisuI,iliuiiuItisIi,illitti i)Ist.tiiuiiiltu

Shitìb3 uf,i'.;1ui , il (-'4/I dut-i

-littler tIer Atiitulitnt,_ dull uler -iiIut'ig i,Iiii,u;t(lu Atitcil

des Giiti'grciuics ktr Aiiordtiuitig '/r". -- lair tiocli voti

- 'jr

der Seltriigtinst t-/itnhitlg liettiilirt-. wird titititi -.

-'jr ''-'z , (t;,

- h,,

u'uibei wit,detiitmì dortiif xli cieli t-en ist;,u till u lei' Weit dun'

VC'

( ute.'iff,r h, fut cli,. I oitsc,htitt,ziff,.r J =

uIe

i-i-D gen tluui' Weit tier Ziffer 1<,,,, für tue Fortschtit.tsziffer

j' t,,

(,jny,tiset,zcun ist,, l)u&'cil, ti1ti'jt twCjscu Yiiltei'itn''

eOS(p

erhiiit. marin den enulgült-igen \Veit fili tien \Vinkel ç&

Vei-naehliissigt tarin in eistet Niiheruing den Eitifluf3-vert 'Ir. dessen Größe sc'hiitziingsieise nur Seite i'cnig unter LO liegen kann, dann enr-spzicht der volle Wert tIes Anot'uinungsgütegt'aules '/r leimt C) tot ientcn- K,,,/K,,,

ui h. dciii Einlbuil3 tier ehriigunströmuing. Film' J io nuis

Mocleblvetsiieh,tn bekuìnntun Zahlenwerte ,j. für Ein -,iuhtauilier ita Bereich 10 < 'jr < 1,1 ergeben sich-

hier-i,ei iti,'i'kiichiì \itiI<eI ,h't' S,iiitiigtimust m/itiiung. uhiit'umi

(iiiLie liii ciii Kiist,iituut,it'suiuiiT utu,i hei 2!)

iuiuz'i,uui}i-nuca ist-, Bist initmu,muuh t'ui' sl'Iuu, t t'iJ.lu, ¡st- uhu,' Aii,.h,ijrhuuii.'

il. s I liti u 't'su'lii li, 's Iii,, I iii' i iii', liaiim, i ', I'l'i ohhu i,: i,,

Iii

'l'lIilt'l-li;.i'l..i' h.''iliit_'i-i't, t'iIliIIIlulj.g.

liii ¼liii'suhii'iiiii,,iisi:iiIí't tt'ii'I ii.'i' l'ii,tli,L',

töhI'iigttlist iöinmirìg iiljlicliuurweise atisu:}iuitiutti,l so klein,

tlaf3 er Itintet- leni Einuliilj ubes für die Seitenseht'u,ii,en tuiinineht' wirksam werdenden Strömiingscirallcis luireh"

clic Wellenhosen weitgehendst vci'schwinder., Doch auiuh hier sind noch fühlbute Einflüsse tier Sehriiganst-t'ötnuing

zu er-warten, wobei der Winkel ciet' m-esubtierenulon Sehiiig_

anströmutig stets gegen cile Sehraubenwelle 'in best-im-men ist. (vergl. Bild 17),

Sc/nitt auf t4itie

-WeIlenÖocì,w-m

MS

Lii'! 17, Àiuströiiiutug ciller Scitemiseli,'a tibe

Wegen Jet V ici fa lt. J e i' file (liii Pi'o Intl 1er \'o ko i il tU e mt

-iiiti Ài'heit.sbeuliiigiimìgeti_ die sieh itit'olge dem' nut, them

(.icsehwifiihigkeitsiinubei'uiu a,ifl,rut,enduuti \Terselnu,buiig des \-Vellet-cbihiies sogar ait ciii. und uiutttiseibetì tScluifl tibet'

einen weiteren (lesehwincligkeit.sbereicht uutiubern können,

lassen sich für die Ubereinstimmung des

Anoidnuings-güt-egrades 7)r mit- dem für don \-Vinkeb q best-immimenuicri

u i ut i en t-en K ,,,/K,,, k eine iii 1go mu in gill t. gem i ,\ mugit hueti

-I n i}u1-Ii(l-Ier \\'ise l)-Ic-I-I)t; (lUT' EiiiIltil3 (mr SeIT!

iTri(n-st r in iì n i f i IIU .\ iI)UltSWUise (lUi PiO}STI er llfl S(TU!(Iflg

si T W j e i n I i il iii I ilse n I )Ci ge IUgt('r I) lise zi i i fliers! ic heu (Bild iS).

J;iI( ¡s

rölilulig Ill

iii iliur Ii:irt (((rl glgti Ii iii r.liiue

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\\i Inrits \(cTlt ((litt

tiiItiit. Itiilni

ii

II(I)TtISse (liTi ()tterkttift titsstiitgt,ii ( l'y) ilnztt. tt:ii den

ZtliIenftiktor C 11(1 (leieIntngen ( 12) bis ( IS) fur ((je

ntiiitt'iisclìe Aiisveitting (lei NLilTerltngslnerhotle

festzu-lcgeii. J)ie iir ibm izlciehbieihenden F'aItor C =

er-llTtitUliUfl lestuItate der 'i1ìertiiigsinerhode sind in den

I)ui-sleìliingen (lei- 'iIotlellvel-stlellscrgel)nisse in Bild 4

bis t) ¿ils ausgezogene Linien fi ii die un Veistich

einge-lialtencui \Vinkel q i hr Sehu-dgansr iöiiing eingetragen.

I)ic Cheieiiït i iiiiiìtiiui. der heOl)nChietell \TCrStiCl)s_

\Clt (T I 1i i t- T i CIT ge r(( h i t ti ei i 1'it i r ven eit en i t

fir

t i i e i'iteigtlñgs\erhiItI1isse 1/ L) = 0,5 und I'll) = 1.0 gilt zu

!Tl'TT!1CuL 13eii SreigiuTgsveuhii(1nis I.'/J) = 1.5 tieten

'\(ÌTfl('hlTìliClT in 13(-rCiU1T tier uößeien Forrschiittsziffein st-ni-k-c Abveichtungeui auf. Eine wesentliche Ursache für

diese stnt'1en _Abvcic1iuìgen cliiufte in den für dieses

gi'ol3e Steigungsvcrhdlt.nis uiift-i'eten(icn starken Schvan-ktingen (ICI' .I"itigeibelast.ung zu stichen sein. Auffallenil ist-, (latI nudi in diesen Beueiclen dci gro ßenmöf3igc

An-stieg dei Cüteziffern K,,, gegenüber (len Güteziffern der axial angest-römten Propeller ( = O) einigermaßen zu-trelThnt I viedergegeben wilt I -

-\\enn atttlt lieZitvtrlttssigktii sowulil tIer ix

lt1,,l,ittltiit tis itch Ir ualtrttitgsititl.iig liti (

ilt,'.i fir t ttis (.)ittt till itt Ititlit ',tIl,ittt,r

t-titi k1 tuttI IsttiltH

rttiI st-. si sthtittt titis hi iittt licii.

lit li,t,ItitIitttsn,-rit lttrt,ri'.iii.tttt_ tI:ti.l

ii Vtrht:sserttttg 1er ( ill iiiflr iutftic tir StItidg;tttst

itttittg imoeli grtl3t:i ist tis itlttult tIti It:Itituuir. Eiritu

gt:-\vissen \ iii idi ltituzt kuitut e titi: vt:iintti.tt e iptiiwirktiutg

tier -it;ltritgtittst iIittultg tutU die Atishttitluitg tut:

Vliigcl-grin zsUlt it: I ti I itt i

\ls (rstttIit:igiltitis ties Vt:rgltuit:lits letti ciut ftir

rt!Ttschii Z,ekt tusreicltetiti. .Ei.nittng titi titi

tjiiasi-si ttt-ioiiìrcr (.ritntilttt- tiufebatii en Niliettingutnit hotte festgestellt. verIen. lin Einzelfall steht es doni l3earbei-rei t:le.rtrri er Problettie fl3earbei-rei. mir Hilfe tier angegebenen

Gleichungen aus cIen Ergebnissen eiflO.S tait axialer

An-strömung ( = O) durchgeführten Freifahrversuches dic \Vei't.c für hcdiebige Schrdgunsti'ömung zahlcindißig zti

etimut tom odor aber tue uiaeiiiohgeiul ertitteiten

Veihilit.-iiiszihihi'ii dt:i sechs iiuii,etsttt:ht-eit Modeilpiopeiler ¿ti be-nitt,zeü_ the für hic: Mehitztihil tier piaktiseht

vorkommen-den Fdile eine timisreichend sichere I ni erpolat.ioii

ittlas--sen Das für (lic I3estimmttng der Verhiiltniszahien

be-nutzte Rechenveifahren ist in Anhang i fur einen

Re-chenpunkt. als Beispiel ziisaunmengetellt.

'I. Eiqebìisse 1e, 4,let-.

-2.4! T)arsrehhiing iher Eicehnisse dei- Nüherttngsi-ech_

fling in Sonderdiogmaidmen

- Urn dic Resultate dei- zmhlenmctßig für the sechs

unter-suchten Modelipi-opelier chiiiehgcfuihrt.en

Ndherungsrech-112

itting fili- dic, ini erpoimit tort nhletnein hraiiehbrtr

dcrztt-sT eilen. wurden die Einzc-iergohnisso in je zwei

Dia-gritrttmime zusci mntnerigefaßi . von rlcnen e, nos d Zahlen

-norte der sclu-nmtlflügligen Prctpellcr (1024; 1(125 und

I (i26)utit dein Fiii.cuienverhiitriis An/Ao = 0.35 minci

tlts andere clin Werte tier breitflüghgen Propeller (1027;

I 028 untI 1029) mint- dem Fhichenvcrhuitnis À0/A0 = 080

in Ahhüngigkeit von dc-n Qttotienton aus Fortschritts-ziffer -J und Steigungsverhiiltnis P/I) darstellen.

Dici ini ci-polation in Abhiingigkcit vom

Stc-igtings-vci-hiilt,nis P/I) hißt sieh mit Bufe der für drei

unt0r-stichte \Terhuiltniszahlcn 0.5; 1.0 und 1.5 angegebenen

Wert e durch Au fzc-ichncn von Hi I fsrjmierkurven für

ja-,vit,ls

l,ihItI,tlttrih,t .)t,t nun

it iiItIiIttr 'Nitisri

titt,1tltiti, iii,- Itiiij,t,Iuiti,,i l ,\bu,;l,i1rii-it

viii

I'l,ultututItÍlI tui

\ /,\, itttl.l

ii

I;F,,Ifi, isjI,:r

liti: ti

ir

ti t., -itt i :1 Itti i - itjut I lit:: till lit

litt,:

zuiseitimii tien lteitit:rt \-Veui.t:ut Atu/:\ú 0.35 1(1(1 U_0I

vpi-genoumiunen vci-tlen.

-in cien nachfolgenden Ei-kcrterungen bedeuten (lie bekannten Symbole für cien Schubbeiwert KT. Mo-ment-enl)eiwert KQ und dön Quotienten (Güteziffer)

K,, ohne Index elio Weite für- den Pi-opeuler in

axia]ei- Ansträmting ( = O'). Die gleichen Symbole unit

dem Index bedeuten die Werte für den Propeller in

-Schräganst-römiing mit dem Winkel .

2.4J.i. Sehubbeiw-ert

Bild 19 und 20 zeigen Zahlenwerte für die Zunahme -der Schnbbeiwerte heim Lbergang von axialer Anst-rö-mang zu der Schrfiganströmung mit dem Winkel bei

der gleichen Fortschritts-ziffer J -

-Krq,KqKT.

(56)

I)ie fili- tIle 1)arstelltiumg gewuiltiteim Vei-liiihtrmiszcililen

'iitsprttt:httit in ilii'u'rtt Atttlttttt ini ivt-st»rlt iitliu,rt tIer

Ktti-clic' I tttrtclittg,' lis r'ubtttu'iiscIii'tt NitItt'rttrtgs. uttttItiu'rtii 1juli - I lit- \'i't,ieltiu,It'ttlt'it lut-t' /tilit'itmvc-t'tt' suini- citi- Lht'i'st'itii-hi- ilti \'t':ltiitt' lei

kttttet lüitit,'ii

ztiitt 'Ittil dirt-li lit- lo'sitmiiietii i\it'i'litttttiu' I-r liii'

cli-l'r'olt('hli-t- ui tLXUthUi Altst tiii:ttimtg irItttiiu,iteii kitiveit u-i'-klüm-i nei-i Itii - \Vi-iiil a iuth zwischmttn t It-ii ti rit ei'stieltt-eri

Pioitelleriì titti' heithitn Fhiclieitvei'hültmtisse A u/Ao r ttnul U.i-i0 gunisse lJmil.i'tsiltietltm in tltmr tilhgtitmt-iuit-n

l'uTili-gttlttttig 1t'sit,lturt ('I'\'I \-Vlgertiltgcit tiltil 'i''p (;(,tl:it). st:

thi:i hi. t er-ill I-1um thu_I titi il io Za it limitweit im t hielt voit -ej

gei'uimgimr Uctleiit.itimg. ulill tien in claim .I)iagiamimitieim

dtrgesr cli i.emi Bcziehttngcn zvisehmen den Zahtloimwertcr: ei

-nerseit.s und den Formpai-ametern andererseits eine fuir

praktische Zwecke ausreichende Aiigemeingült.igkeit

zuzuschreiben ist-.

Mit den Werten der angegebenen Verhältniszahlen

- "T'/ _-( -J -.1. ( l/I)) sin2u, - I

15' A0

lassen sich also flu- jeden beliebigen Propellei-. dcsen

Sohubbeiwerte KT in Abhängigkeit on tier

Foi-tschritrs-dffer J hei axialer Anströmung bekannt-sind, die

cnt-sprechenden \Vei-te Trp fui: SchrEiganströmung ermit--fein. Die tait- den m-echnerischen Nöherungsvei-t-en teeht gtmt übereinstimmenden \otliegefldlefl Versuchsvert-e zeigen. daß der Zusammenhang der \Verte für axiale

und schräge Anströmung keinesfalls so einfach

herzu-stellen ist. wie es in dem Bericht- von Flaclusbart und

Kö,be-r [2] vorgeschlagen wurde.