Untersuchung eines schraubenebene geteilten verstell-propellers

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1g75

ARCH 1E

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Untersuchung eines in Schraubenebene

geteilten Verstellpropellers

von

Dipl.-Ing. G. Luthra

Sonderdruck au t der Zeitschrift fur Binnenschiffahrt und Wasserstraben Nr. 3/74

tab.

Im vorliegenden Bericht werden die Ergebnisse der Freifahrtversuche mit

einem in Schraubenebene

scheiben-artig geteilten Modellpropeller

mitge-teilt. Der zweiteilige Propeller mit

jeweils an der Nabe festen Flugelblat-tern, dessen Verstellung durch VergrO-6erung des Abstands der beiden Teile

in axialer und radialer Richtung erreicht wird, ergibt in der geschlossenen

End-stellung einen zusammenhangenden

FlOgelprofilschnitt und in den Obrigen Stellungen em n Spaltprofil. Mit der Ver-stellung der beiden Teile verandert sich

die Spaltbreite aber auch die

Wol-bung des Gesamtprofils.

Tragflugel mit Spaltprofilen zur Beein-flussung der Grenzschicht und damit der Zirkulation sind in der Aerodynamik bekannt. Die Auftriebsbeiwerte solcher

Spaltprofile liegen nach bekannten

Messungeh in der Luft [1] wesentlich haher als die der geschlossenen Profile, wodurch irn Falle des Propellers

'nog-lich erscheint, _{fur veranderliche}

Be-triebsbedingungen dem jeweiligen

Fort-schrittsgrad anpaBbare,

unterschied-liche Schubwerte zu erreichen. Die

gleichzeitige VergrOBerung des Wider-standes bei SpaltflUgeln braucht sich fur den Teillastbereich durchaus nicht ungunstig auszuwirken. Bei kleineren Leistungen besteht vielmehr die Mog-lichkeit, den Spalt zu vergro6ern oder zu verkleinern, wenn dadurch Vorteile erzielt werden kOnnen. Voraussetzung ist, da6 der dadurch dem Motor vorge-schriebene Betriebspunkt innerhalb sei-nes zulassigen Bereiches bleibt.

*) Die !dee des Spaltprofilpropellers mit

der vereinfachten _{Verstellmoglichkeit}

stammt von Herrn Dr.-Ing. H. Schmidt-Stiebitz. Als Initiator dieses Vorhabens leitete er die Untersuchung trotz seiner schweren Krankheit, der er erlag, bis

kurz vor dem AbschluB der Versuche.

Die notwendigen Mittel zur

DurchfOh-rung des Forschungsvorhabens wurden

in dankenswerter Weise vom Ministe-rium fur Wissenschaft und Forschung

des Landes Nordrhein-Westfalen bereit-gestellt.

Geschlossene Stellung.

ee

Spaltprofil-Stellung, Spelt 8 mm gegenseitig urn 150 verdreht.

Spaltprofil-Stellung, Spalt 8 mm, Verdreh-winkel = 0.

Neben dieser, besonders fur den

Teil-lastbetrieb wesentlichen Moglichkeit

des geteilten Propellers, liegt em n be-trachtlicher Vorteil darin, da6 sich die

Verstellung der Flugel in mechanisch

einfachster Weise bewerkstelligen laf3t. Die vorliegende Arbeit stellt sich die Aufgabe, mit einem derartigen Modell-propeller versuchsma8ig durch syste-matische Variation der gegenseitigen Stellung der beiden Teile das Optimum fur eine Fahrcharakteristik im Hinblick auf die Verwendung als Verstellpropel-ler zu ermitteln. Die Freifahrtversuche wurden sowohl mit dem alleinfahren-den als auch in Duse arbeitenalleinfahren-den Pro-peller durchgefuhrt.

2. Obersicht iiber die Versuche Versuchstank

9,8 m breiter und 190 m langer Tank der VBD, stehendes Wasser, Was-serhohe h = 1000 mm

Versuchsgerat

GroBes Freifahrtgerat der VBD (Kempf und Remmers wie in FB 1116 [4] beschrieben)

Propeller

P177 r Normalausfuhrung

P 178 r a" und b" geteilter

Pro-peller s. Datentabelle und Abb. 1

sowie Fotoanlage Duse

D 103 Abb. 2 Tauchtiefe

Mitte Welle 360 mm (1,5 Dp) unter Wasserspiegel

Messungen

Drehmoment und Propellerschub

mechanisch mit Federelementen Dusenschub mittels

Dehnungsme13-streifen am Biegeelement, grob

Ober aufgelegte Kompensationsge-wichte und fein Ober Me6verstarker,

Propellerantrieb durch

Synchron-motor, Propellerdehzahl konstant Propellerverstellung

axial durch Abstandsscheiben ver-schiedener Breite 1-25 mm radial durch Bohrungen in der Nabe eines Propellers fur den Mitnehmer-stift in Stufen von 50

Dipl.-Ing. G. Luthra

Untersuchung eines in Schraubenebene

geteilten Verstellpropellers

143. Mitteilung der Versuchsanstalt fur Binnenschiffbau e. V., Duisburg, Institut an der Rheinisch-Westfalischen Technischen Hochschule Aachen*)**)

3. Propellerdaten Propeller 177 r Normalausfiihrung

178 r a" und b"

geteilter Propeller Hinterteil Vorderteil gegenseitige Lage 4. Verwendete Modelle

Als Ausgangsbasis fur die Untersu-chung wurde em n dreiflOgeliger Modell-propeller von 240 mm Durchmesser, dessen FlOgelprofilschnitte nach NACA-Profile gestaltet sind, entworfen und

hergestellt. Die Abmessungen sowie

die ProfilkenngroBen der Blattschnitte sind unter Propellerclaten" als Zahlen-tafel aufgefiihrt. Der propeller ist als Kaplantyp gehalten worden, mit Ruck-sicht darauf, daB er auch in einer Dilse untersucht werden sollte, unter ande-rem weil die Duse eine starkere wech, selseitige Beeinflussung der

Randum-strOmung der einzelnen FlOgel mit

Spaltprofil erwarten lark. Die Form der

Abb. I r R Durchme-Sser Flachenverhaltnis Fliigeliahl Steigungsverhaltnis Blattlange Profil- Skelett (1) kenn- Wolbung groBen Profit (5) Nabendurchmesser Neigung d. Erz. Durchmesser Trennlinienwinkel*) Flachenverhaltnis Blattlange Flachenverhaltnis Blattlange

*) Winkel zwischen der Trennlinie und der Profilsehne

Abb. 2

verwendeten [Ilse ist von den in der VBD bei frilheren Vorhaben [4, 6] ent-wickelten.. und aJs gunstig befundenen Pilsen Obernommen worden. Der

Auf-wand fur die Neuanfertigung der Diise wurde dadurch niedrig gehalten. Mit einem Langenverhaltnis L/D = 0,5 und dem NACA-Profil 4415. entspricht sie der.herkommlichen Formgebung. -Durch Aufteilung der Blattschnitte des Ausgingspropellers wurden der Auf-gabe entsprechend die Blattschnitte fiir zwei weitere Teilpropeller entwickelt,

die ebenfalls NACA-Profit besitzen,

-zusammengefilgt aber den gleichen

ProfilumriB aufweisen wie der

Aus-gangspropeller. Der ProfilrUcken des vorderen und die Profilnase des hinte-ren Teil's wurden im Bereich der Ober-lappung so weit wie moglich geradlinig gelassen, urn hierdurch em n in der ge-schlossenen Stellung miiglichst unun-terbrochenes Gesamtprofil, zu erhalten. Der Gradient der Trennlinie des Aus-gangsprofils gegenilber der Profilsehne ist an dem Wurzelschnitt am steilsten und nimmt filr die weiteren Blatthchnitte nach auf3en hin. ab, wodurch die Tren-hung des Blattes nicht eine Ebene,

son-dem eine

Schraubenflache darstellt. Aus diesem Grund lieB es sich nicht

vermeiden, zusatzlich zu dem.

Aus-gangspropeller die beiden Teile

ge-trennt anzufertigen. -0,3 0,5 _0,7 0,9 1,0 (mm) 240 AE/AO 0,600 3 P/D 0,615 0,775 0,865 0,900 0,950 (mm) 80,0 91,2 98,6 103,0 104,6 S. 145 NACA 240 220 210 250 250 f/c 0,020 0,015 0,011 0,006 0,003 S. 614 NACA 0015 0010 0007 0004 0002,4 40 (0) ₀ D (mm) 240 (0) _{21 14 9,5 5,0 4,5} AE/AO 0,495 (mm) 81i4 AE/AO 0,220 (mm) 35,7

XP (mm) Langsabstand variabel 0 bis 39 mm

Blattform und Blattschnitte der Normal-ausfuhrung und des geteilten

Propel-lers sind aus Abb. 1 ersichtlich,

wah-rend in Abb. 2 die verwendete Duse abgebildet ist.

Versuchsdurchfahrung

Fur die Durchfuhrung der Freifahrtver-suche wurde das grof3e Freifahrtgerat der VBD mit eingebautem Propeller-Dynamometer benutzt. Die Tauchtiefe

der Propellerwelle betrug 360 mm

gleich dem 1,5fachen

Propellerdurch-messer. Die Drehzahl wurde mit 750

schrittsgeschwindigkeit. durchgefuhrt,

bei der der Propellerschub gleich Null

wird. Der geteilte Propeller wurde

durch stufenweise Anderung der ge-genseitigen Stellung der beiden Teile fur einen grol3en Bereich der

SpaIt-breite erstens alleinfahrend und in

einer weiteren Versuchs.reihe in Duse arbeitend untersucht. Die Verstellung

der beiden Teile in axialer Richtung

erfolgte durch Abstandsscheiben glei-chen Durchmessers wie die Propeller-nabe, die zwischen den beiden Propel-lerteilen angebracht waren. Zur

Ver-stellung in radialer Richtung, waren

Bohrungen in der Nabe.ftir den Mitneh-merstift in. Stufen von 5° vorgesehen. Die Messung des Gesamtschubs und des Drehmoments erfolgte fur die bei-den. Teile gemeinsam Uber die gleiche Antriebsvvelle. Zur Aufnahme des DU-senschubs ist die von den vorangegan-genen Dusenversuchen [4, 6 und 7] hier vorhandene und erprobte MeBeinrich-tung benutzt worden. Sie ist dort auch

eingehend beschrieben worden und

braucht nicht nochmals erortert zu wer-den.

Versuchsergebnisse

Die Ergebnisse der Freifahrtversuche sind in den Abbildungen 3 bis 6 als Bei-werte Ober der Fortschrittsziffer J zeich-nerisch dargestellt worden. Als Ver-gleichskurven wurden jeweils die fur

den Ausgangspropeller ermittelten

Werte eingetragen. Rir die Versuche mit freifahrendem Propeller wurden die Kr- und Ko-Werte durch nicht lineare

MUMMER

EMMA II

LIMEIMILIEE

ranamm

iingEENNIEW

Abb. 3

PropeIenNWunpspra0. -und /Pomp tonepipme

Propelle wirkungsprod. Schub- und Momentbelwert

milimmin

.41b,,_41=11

orxwmulam

olbromm

gm= Kau

Abb. 6 Abb. 7

Regression unter Verwendung von

Polynomen, wie

in '[8]

beschrieben,

ausgestrakt. Die Werte fur die

Ver-suche mit dem Propeller in Duse, die in den Abbildungen 13 bis 15 dargestellt sind, Wurden wie Liblich mit der Hand ausgestrakt. Ma6stabseinflu6 bei der Ermittlung des Wirkungsgrades ist nicht berOcksichtigt worden.

Der Wirkungsgrad des Spaltpropellers in geschlossener Stellung 1st fast. im ganzen Bereich des Fortschrittsgrades niedriger als der des Ausgangspropel-lers. Dies war auch zu erwarten, weil der Flugelwiderstand durch die Unter-brechung der Profilkontinuitat erheblich erhoht wird. Der Wirkungsgrad fallt da-durch im Optimum urn An = 0,06 Pro-zentpunkte ab (Abb. 3).

Auch die anderen FlOgelstellungen mit verschiedenen Spaltbreiten weisen

Optimum Wirkungsgradverluste auf.

Der Abfall A 1 betragt 0,03 im

Opti-mum fur

die graeren

Spaltbreiten.

Gegenuber dem ungeteilten Propeller

sind fur Spaltbreiten ab etwa 8 mm

bei kleineren Fortschrittsgraden

Ge-winne im VVirkungsgrad zu verzeichnen. Verbesserungen bis A 1 = 0,03 wer-den hier erreicht. Die entsprechenwer-den Fortschrittsgrade, die dabei in Betracht kommen, sind den hdheren Schubbela-stungen zugeordnet. Zur Veranschau-lichung sind in Abb. 7 die Wirkungs-grade fur einige markante Propelleran-ordnungen in Abhangigkeit vom

Schub-belastungsgrad dargestellt worden.

Gleichzeitig wurden hier die

Schubbe-lastungsbereiche fur verschiedene

Fahrzeugtypen angedeutet.

Wahrend bisher der Wirkungsgrad be-trachtet wurde, wird in Abb. 8 der Ein-flu6 der Spaltbreite auf die Schub- und MomintenbeiWerte verfolgt. Diede bei-den Werte sind fur bei-den. Spaltprofilpro-peller durchweg hdher als die des Aus-gangdpropellerd. Per Verlauf der. AK-r-Werte Ober" der Spaltbreite zeigt, daf3 kleine Spaltbreiten, die noch unterhalb der Dicke der Profil-Grenzsdhicht lie-gen, zunachst eihen Abfall des AKr-Wertes gegenither der geschlosdenen Stalking verursachen. Mit steigendem Fortschrittsgrad wird der Abfall starker. Erst mit weiterer VergrO6erung des Ab-stands der beiden Propellerteile und

b.eim Erreichen der Spaltbreite, die

moglicherweise die Ausbildung der

neuen Grenzschicht am hinteren

Teil-Nigel begunstigt, werden groBere

LKT-Werte erzielt. Ahnlich verhalt sich der Verlauf des AKQ-Wertes, der sich durch den erhohten Profilwiderstand bei kleinen Spaltbreiten zunachst er-heblich verschlechtert. Obwohl der Mo-4 as ''' 4, 1 Propellerwirkungsgrode . . .

GIs Funktion des Schubbelasfungsgrads

MERIN

EIM

--Cc.

4ww.

I 1

Upm gewahlt und fOr elle Versuchs-reihen beibehalten, urn hierrnit einen

moglicherweise vorhandenen Einfluf3

der Reynolds-Zahl weitgehend

auszu-scha [ten . 4. /*kW wwwww,w w

IT

111111111111WM

EMPSIIM

EINFAIIMM,

In Cthereinstimmung mit dem Oblichen

Verfahren wurden die

Freifahrtver-suche mit dem Propeller in normaler

11111211NISSM

rr

und in geteilter AusfOhrung, jeweils

mit gleichbleibender Drehzahl vom

Standversuch aus bis zu einer

Fort-! OP 43 43 41 4,

Erhohung der Schub und Momentbeiwerfe fiir den Spaltprofilpropeller in Ahangigkeit von Spaitbreite (nun! 0.1 5.12 Ka Spelt Irnml 1% 10 20 30° 0 10° 20° p Verdrehwinket Abb. 8

Wirkungsgradgewinn im Teillastgebiet und dazu erforderliche Steigungsveranderungen bei

verschiedenen.Propelfertypen. a Brawler 5011.9per atbrecher j: 0. LO a

nt. max fur ;,-0,vmax"9'" _loom)

A fp. 11, '71.v max Aus90n9 FIN!. ilschen wnleppen opl scnIsppenbes to 1 15 20 25 30 J

mentenbeiwert auch bei groBeren

Spaltbreiten hoher ist als der des

Aus-gangspropellers ergibt sioh em n wenn

auch eng begrenztes Gebiet des

Wirkungsgradgewinns.

Der hieraus resultierende Gewinn, des-sen GroBe durchaus vergleichbar ist mit Ergebnissen vorhandener Serien-Propeller, bezieht sich auf den

Aus-gangspropeller. Er lot sich somit in

der Praxis durch Verwendung allein des untersuchten Spaltpropellers nicht

aus-nutzen,

well dieser sich

infolge der

Unterbrechung der Profilkontinuitat in geschlossener Stellung anders verhalt als der ungeteilte Ausgangspropeller.

Beispiel:Voraasbetriebsbereich des Schiffes

Schub

Vs fkm/171

((4,02, 015)

Urn den mOglichen Wirkungsgradge-winn fOr den Teillastbetrieb zu

verdeut-lichen, wird dieser in Abb. 9 in Abhan-gigkeit von dem

Schubdurchmesser-grad Td dargestellt. Vergleichsweise

werden auch die Wirkungsgrad-Verbes-serungen im Teillastgebiet und die dazu

erforderlichen

SteigungsvergrOBerun-gen fur verschiedene Propellertypen, wie in [3] ausgewertet, relativ angege-ben. Die Auswertung ist unter Verwen-dung von Propellerdiagrammen in der Auftragsmethode nach Danckwardt [5] vorgenommen worden und gilt fur den Fall, da6 bei der Auslegung der Pro-pellerdurchmesser frei wahlbar war und

optimal ausgefahrt werden konnte.

Unter der vereinfachenden Annahme, daB bei gleichbleibendem Betriebszu-stand T/VA2 = konstant und damit nach

Festlegung des Durchmessers auch

Td konstant sei, ergeben sich eine

gleichbleibende optimale Steigung und em n konstanter maximaler Propellerwir-kungsgrad fur den gesamten Geschwin-digkeitsbereich. Die GroBe des durch em n derartiges Vorgehen erreichbaren

Wirkungsgradgewinns kann

abhan-gig vom Schubdurchmessergrad und

vom Propellertyp von 3 bis zu 6 %

betragen. Solche betrachtlichen

Ver-besserungen durfen allerdings nicht

als Regel angesehen werden. FOr den untersuchten Spaltpropeller bei seiner Verwendung als Verstellpropeller ist

em n derartiges Anwachsen des

Wir-kungsgradgewinns nicht realisierbar.

Der zu verzeichnende Gewinn beim Dbergang auf schwere Fahrtbedingun-gen muf3 mit einem Verlust im Wir-kungsgrad-Optimum erkauft werden. Eine Obersicht Ober das Verhalten der beiden untersuchten Propeller gibt die an Hand eines zahlenmaf3igen Beispiels

ausgearbeitete GegenOberstellubg in

Abb. 10. Es wird der gesamte

Voraus-betriebsbereich eines Schiffes von

Betrieb am Pfahl" bis Freifahrt unter gunstigen Bedingungen betrachtet. Der

Propellerdurchmesser wird mit D,

1,65 m und die

Nachstromziffer mit

w = 0,15 eingesetzt. Zum Erreichen

einer Geschwindigkeit von 14 km/h bei Freifahrt unter leichtesten Bedingungen muf3 em n Schub von T = 1250 kp aufge-bracht werden.

Fur den Freifahrtzustand ergibt sich somit em n Schubdurchrnessergrad von Td = 0,642. Der gunstigste Fortschritts-grad fur die Auslegung des .Ausgangs-propellers wird als i = 0,55 ermittelt, und die zugehorige Drehzahl betragt 218 Upm. In Abb. 10 werden dann die von dem Propeller gelieferten Schub-werte fur den gesamten Betriebsbe-reich bei Konstanthaltung jeweils der Drehzahl, der Leistung und des Dreh-moments dargestellt.

Als Vergleich werden die

mit dem Spaltprofilpropeller unter gleichen

Be-dingungen erreichbaren Schubwerte

gegenObergestellt. In diesem Fall muB

die Drehzahl bei gleicher Leistung

jedoch auf 209 Upm herabgesetzt wer-den, urn dem erhohten Widerstand des Propellerblattes Rechnung zu tragen. Mit dem entsprechend hoheren

Dreh-moment ergibt sich dann fur die

betrachtete Schubkurve T/VA2 = 114

eine Schubverminderung von 2,8 %.

Verctrehwinkele

Aillih-WAPIIIII114111111=

4141111111101ftl=

0 -KvArAp211111M1

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Abb. 9 Abb. 10 4. 5 a. 10

"

MEM

Kr I,

Spaltbreite 8 tem Spaltbreite 4mm

Schubbehvartzulvachs in Abhangigkeit von or Spaltareite dal a Kr 3 aoos boa e,e Ansl ellwinelOseesplOorling des Gesalelprollle

in/0100 zusneleridee Spenrolia.

¢71,1

23100! Span

Die Freifahrtgeschwindigkeit wird

ent-sprechend niedriger. Demgegenilber

zeigt der Ober der

Fortschritts7Ge-schwindigkeit aufgetragene Verlauf des

erreichbaren Schubwertes bei

Dreh-moment Q = konstant, dem jeweils die gUnstigste Einstellung der Spaltbreite zugrunde liegt, einen Gewinn im Schub bei schwereren Fahrtbedingungen. Der

Gewinn im Schub am Pfahl

betragt 12,6%.

In diesem Zusammenhang ist noch zu

erwahnen, daB diese vergleichende

Gegenuberstellung die motorseitig be-dingten Einschrankungen beim Ober-gang auf schwere Fahrtbedingungen

nicht beriicksichtigt. Der nutzliche

resultierende Gewinn wird geringer

ausfa lien.

Der Vorteil des Spaltes bei TragflOgeln liegt bekanntlich darin, dali wesentlich

groBere Anstellwinkel in nicht

abge-rissener Stromung moglich sind. Damit

lessen sich bedeutend hohere

Auf-triebsbeiwerte erreichen. Beim

Spalt-.27nen 47inet Jemm

Abb. 13

SystemwirkungsgrOd, Schub-and Momentbaiviarte

PI77urol I4171 Mee 107

IVAME.11111

0111111111111

1 42 as as as as a,, 40040reily 4. eue0.0See._Neva., Pc0g02orn,th.emer 717.7: 4=

Systemwirkungsgrad Schub-und Mornentbaiwerte

P177.41,174

profilpropeller wird zwar der Anstell-winkel fur das gesamte Blattprofil mit

zunehmender Spaltbreite vergroBert,

bedingt durch die Geometrie der Tren-nung, er verringert sich aber fUr die

beiden Einzelteile. Die Verringerung

A a auf 0,7 R betragt 10 fur das hin-tere und 5,50 fur das vordere Teil.

In Abb. 11 ist die Schubbeiwertande-rung AKT Ober der Anstellwinkelver-groBerung des Gesamtblattes infolge

zunehmender Spaltbreite fOr einen

Radius aufgetragen worden. Der Ver-lauf der Linien J = konstant im Bereich der Spa ltbreite zwischen 14 und 39 mm ist durch Messungen nicht belegt. Das Erreichen eines niaximalen

,LK-r-Wer-tes ist aber erkennbar. le nach

Fort-schrittsgrad liegen die Schub-Zuwachs-maxima bei Anstellwinkel-VergroBerun-gen zwischen 40 und 8°. Diese wieder geben die mOgliche wirksame Grenze

der Anstellwinkel-VergroBerung, wie

sie von der zunehmenden Spaltbreite abgeleitet worden ist. Wenn zusatzlich

52 0035 5030 5020 0 Abb. 16

Erhohung der Schutl- und Momenfbeiwerfe

fiir den Spollprofilpropeller in also in

Abhangigkeit von der Spollbreile

Verdrehwinkel

.2

54

zum Spelt eine Winkelverstellung des hinteren Blattes vorgenommen

lieBe sich em n wesentlich gunstigeres

Verhalten des Propellers erreichen. Fur die Betrachtung des Flugelblatt-A.nstellwinkels ist nicht berucksichtigt, daB bei zunehmender Spaltbreite der hintere Teil ahnlich wie bei tandem.an, geordneten, gleichsinnig umlaufenden Propellern im Abstrom des vorderen Teil arbeitet. Die Berucksichtigung der von dem vorderen Tell erzeugten ,Zu-satzgeschwindigkeit fuhrt dazu, da13 die

beiden Teile mit unterschiedlichen

Drehzahlen angetrieben werden sen. Im Rahmen dieses Vorhabens war es nicht moglich, die Untersuchung in dieser Richtung auszudehnen. Eine nach [9] naherungsweise durchgefuhrte Be-stirnmung der axialen

Strahlzusatz-Ge-schwindigkeiten und entsprechend

Oberschlagige Korrektur der KT und Ko-Werte des hinter-en Teilpropellers in Abhangigkeit vom Fortschrittsgrad er-gibt Wirkungsgraderhohungen fur den

Spaltprofil-Propeller, die

urn A 1

0,01 schwanken.

Anders als das Antreiben der beiden Teile mit unterschiedlichen Drehzahlen,

dessen Verwirklichung aufwendig ist

und der eingangs erwahnten mecha-nisch vereinfachten Verstellbarkeit des Propellers widerspricht, scheint die An-wendung zu sein, bei der der vordere Propellerteil als freidrehendes Leitrad benutzt wird. Die Anwendung des Leit-rads hinter dem Propeller 1st von der Untersuchung in [12] bekannt. Bei der

Systamwirkungsgrod, Schub-and .Aforneriebeiivar02

P117une P170 Dese 103 P 77 to :as r :157ss Abb. 11 Abb. 14 Abb. 12 Abb. 15 30 4:afitreilegnm] 10 15 25 Ire 14.14. as 44 as 42 41

hier in Betracht gezogenen Anwendung erteilt das Leitr.aa dem Zustrom zum angetriebenen hinteren Tell einen

Ge-gendrall. Die versuchsmaBige

Unter-suchung dieser Anordnung wurde durch die in der VBD vorhandene

6-Kompo-nenten-Mer3waage mit zugehorigem

Untervyasserteil (Stiefel), erleichtert.

Das Gerat, das in [11] beschrieben 1st, wurde zur Aufnahrrie des Widerstandes

des vorderen Tells benutzt, wahrend

die Schub- und Drehmomentmessung des hinteren Tell mit dem groBen Frei-fahrtgerat erfolgte. In Abb. 12 sind die Ergebnisse des in dieser Weise

durch-gefuhrten Versuchs dargestellt. Zur

Berechnung der KT-Werte 1st der

Widerstand des vorderen Tells von dem

jeweiligen Schub des angetriebenen

Tells abgezogen worden.

In den Abbildungen 13 bis 15 sind die Ergebnisse der Versuche mit dem

Pro-peller in Duse wiedergegeben.

Da-durch, da6 grof3e Spaltbreiten auch die Lage des Propellers relativ zur, Dilse verandern, womit die Arbeitsweise des

Propellers beeinflu6t wird, ergeben

sich zusatzlich zu den Spaltvarianten eine Reihe von

Kombinationsmoglich-keiten. Urn das Versuchsprogramm

allein auf die Untersuchung der ver-schiedenen Spaltbreiten zu beschran-ken, wurde die Lage des hinteren Tell-propellers in der Duse bei alien Spalt-varianten unverandert beibehalten.

Em n wesentlich anderes Verhalten des

Spaltprofilpropellers in der Di:Ise, im

Vergleich zu dem Zustand ohne Duse, '1st, nicht zu verzeichnen. Der Wirkungs-grad im Optimum 1st fur die geschlos-sene Stellung .urn A = 0,055 geringer als der des Ausgangspropellers. Auch die anderen Varianten mit verschiede-nen Spaltbreiten weisen

Wirkungsgrad--erluste auf. Die gunstigsten Werte

resultieren bei einer Spaltbreite von

10 mm. In diesem Fall betragt der

Abfall Ai imOptirnurn 0,035.

Der Verlauf der KT- undAKo-Werte

gegeralber dem Ausgangspropeller

wird in Abb. 16 in Abhangigkeit von der Spaltbreite wiedergegeben.

7. Zusammenfassung

Die vorliegende Arbeit berichtet Ober

modellmaf3ige Untersuchungen an

einem zweiteiligen Propeller mit an der

Nabe festen FlOgelblattern, dessen

Verstellung .nach Teilung in Schrauben-ebene durch VergrOBerung des Ab-stands der beiden Teile in axialer und radialer Richtung vorgenommen wird.

Der in mechanisch einfacher Weise

verstellbare, in Tandem-Anordnung

geteilte Propeller ergibt in der einen

Endstellung einen

zusammenhangen-den Blattprofilschnitt mit kleinem An-stellwinkel und in den Obrigen

Stellun-gen em n Spaltprofil, dessen Wolbung

.mit wachsender Verstellung groBer

wird, wodurch unterschiedliche Schub-werte entstehen.

Es wurden --mit einem derartigen

Modellpropeller Vergleichsversuche zu einem entsprechenden Normalpropel-ler durchgefuhrt und durch Variation der gegenseitigen Stellung der beiden Teile der von dem Propeller bei

ver-schiedenen Fortschrittsgraden

gelie-ferte Schub bzw. das von ihm benotigte Moment gemessen, urn das Optimum filr eine Fahrcharakteristik mit Verstell-propeller zu ermitteln.

Die Ergebnisse zeigen, da13 der

Spaltprofilpropeller erwartungsgernaf3

hohere Schubwerte aufbringt aber

infolge des vergrOBerten

Profilwider-standes auch em n hiiheres Moment

benotigt als der ungeteilte Propeller. Dem resultierenden Gewinn, der im Vergleich zum Normalpropeller beim Ubergang auf schwere Fahrtbedingun-gen zu verzeichnen 1st, stehen Verluste, im Wirkungsgrad-Optimum gegenuber.

Ein wesentliches Ergebnis scheint

jedoch die Feststellung, daf3 die durch gegenseitige Verstellung der beiden

Teile erreichbaren Schubwerte nicht

sehr verschieden sind, sondern sich auf

einen engen Bereich beschranken.

Wahrend der Spalt bekanntlich groBere

Anstellwinkel in nicht abgerissener

Stromung und damit wesentlich

hohe-ren Auftrieb errniiglicht, Wird beim

Spaltprofilpropeller der

Profilanstell-winkel in Wirklichkeit verkleinert. Vet--besserungen in der angestrebten Rich-tung sind zu erwarten, wenn zusatzlith

zum Spalt eine Winkelstellung der

hinteren FlEigelblatter vorgenommen

wird.

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