• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Gegenstandder Erfindung ist ein Schiffspropeller, bei dem die Kavitation inden Spitzenwirbeln unterdrücktund die dadurch verursachte Druckimpulserregung reduziert wird.Diese Aufgabe wird dadurch gelöst,indem auf der Saugseite der Propellerflügel eine Fläche in der Nähe der Austrittskantean der Flügelspitze mitOberflächenrauigkeitenversehen wird, die ein Vielfaches der Rauigkeitshöhen dersie umgebenden Flügelfläche haben.
    公开号:DE102004028504A1
    申请号:DE200410028504
    申请日:2004-06-11
    公开日:2005-12-29
    发明作者:Peter Ninnemann；Otto Philipp
    申请人:Ninnemann, Peter, Dipl.-Ing.；Philipp, Otto, Dr.-Ing.；
    IPC主号:B63H1-18
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft einen Propeller für Wasserfahrzeuge, insbesondereSeeschiffe, bestehend aus mehreren auf einer Nabe angeordneten Flügeln, vorzugsweiseFlügelnmit ausgeprägterFlügelrücklage.
    [0002] Esist bekannt, dass durch die hohe Leistungswandlung und das von derSchiffsform gebildete inhomogene Nachstromfeld große ungleichmäßige Belastungenan den Propellerflügelnauftreten. Diese führendazu, dass hauptsächlichoberhalb der Propellernabe Drückean der Flügelfläche entstehen, diekleiner als der Kavitationsdruck des Seewassers sind. Der Kavitationsdruckentspricht hierbei etwa dem Dampfdruck von Wasser. Solche Kavitationserscheinungentreten beispielsweise in Form von Schicht-, Wolken-, Blasen- undSpitzenwirbelkavitation auf. Eine besondere Form stellt hierbeidie Kavitation im Spitzenwirbel des Propellerflügels dar. Spitzenwirbelkavitationtritt häufigals erste Kavitationsform in Erscheinung und wird durch vorhandene Schichtkavitationunmittelbar an der Flügelspitzeverstärkt.Die Stabilitätder Spitzenwirbelkavitation erstreckt sich stromabwärts, zumeistbis hinter das Schiffsruder.
    [0003] Weiterhinist bekannt, dass beim Betrieb des Propellers Druckschwankungenentstehen, die einerseits auf den Schiffskörper und das Ruder einwirken undandererseits als Schall an die Umgebung abgestrahlt werden. DieseDruckschwankungen haben ihre Ursachen in der endlichen Flügelanzahldes Propellers und den zugehörigenKavitationserscheinungen. Der Anteil der Kavitation an den Druckschwankungenist häufigdominierend. Die Analyse experimenteller Ergebnisse zu diesen Druckschwankungen lässt erkennen,dass zumeist die Frequenzen, die einem Vielfachen der Flügelfrequenzdes Propellers entsprechen und hauptsächlich aus den instationären Kavitationenan den Flügelnresultieren. Die Druckamplituden des Vielfachen der Flügelfrequenz desPropellers könnendie Amplituden, die hauptsächlichaus der Flügelfrequenzresultieren, übertreffen.Experimentelle Untersuchungen zeigen, dass die Druckamplituden beidiesen Frequenzen maßgeblichdurch die Kavitation im Flügelspitzenbereich undim Spitzenwirbel verursacht werden.
    [0004] DieBedeutung der Wirkungen von Druckschwankungen sind je nach Verwendungszweckdes Schiffes unterschiedlich gewichtet. Während bei Passagier-, aberauch Frachtschiffen die Wirkung dieser Druckschwankungen auf denSchiffskörperim Vordergrund steht, ist bei Marineschiffen die Schallabstrahlungvorrangig. Zu den nennenswertesten Auswirkungen von Druckschwankungengehörendie Erregung der Schiffsaußenhautund somit möglicherVibrationen im Schiffsinneren und die Schallemission in das Schiffund in die Umgebung des Schiffes.
    [0005] TechnischeMaßnahmenzur Verringerung der Spitzenwirbelkavitation sind bekannt und sollen beispielhaftangeführtwerden. In der japanischen Patentschrift JP 61193990 ist ein Propeller beschrieben,bei dem in den Flügelnein Förderkanal,dessen Einlassöffnungin der Propellernabe beginnt, vorgesehen ist, durch den Seewasseran die Flügelspitze transportiertwird und durch eine Auslassöffnung naheder Flügelspitzein den Spitzenwirbel ausströmt.Diese Zufuhr von Flüssigkeitsoll den Druck an der Flügelspitzeherabsetzen und die Auflösung desSpitzenwirbels beschleunigen. Eine weitere japanischen Patentschrift JP 59192693 beschreibteinen Propeller dessen Flügelspitzenaus einem porösenMaterial bestehen bei denen der Druckausgleich zwischen der Saug-und Druckseite des Flügels durchdie Poren erfolgt und so auch der Kerndruck im Spitzenwirbel herabgesetztwerden kann. Die japanischen Patentschrift JP 59140195 zeigt eine Maßnahme zurReduzierung der Stärkedes Spitzenwirbels durch konvexe Ausformung der Druckseite der Flügelspitzeund somit der Gestaltung eines negativen Flügelhanges.
    [0006] Diegenannten Lösungensind mit wesentlichen Nachteilen behaftet. Die Herstellung einesPropellers nach der Patentschrift JP61193990 erfordert einen hohen Fertigungsaufwand, verbundenmit erheblichen Fertigungskosten. Propeller entsprechend den Lösungen derPatentschriften JP 61193990 und JP 59192693 zeichnen sichdurch eine verringerte mechanische Belastbarkeit der Flügel ausund weisen eine geringere Zuverlässigkeitwährenddes Betriebes des Propellers im Seewasser auf.
    [0007] Esist bekannt, dass mit der Lösungaus der Patentschrift JP 59140195 eingeringfügigesVerzögerndes Beginns der Kavitation im Spitzenwirbel erreicht werden kann,wobei es aber gleichzeitig zu einer bedeutenden Verringerung desPropellerwirkungsgrades kommt.
    [0008] Aufgabeder Erfindung ist es, die Kavitation in den Spitzenwirbeln von Propellerflügeln unddie dadurch verursachte Druckimpulserregung bedeutend zu reduzierenoder ganz zu unterdrückenund die zuvor genannten Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen.
    [0009] DieseAufgabe wird dadurch gelöst,dass auf der Saugseite mindestens eines Propellerflügels eine Fläche, dieradial von einem Propellerradius nahe der Flügelspitze und dem Propellerradiussowie tangential von den Maxima der Profildicken und den Austrittskantender betreffenden Blattschnitte begrenzt wird, Oberflächenrauigkeitenaufweist, die ein Vielfaches der Rauigkeiten der sie umgebendenFlügelfläche beträgt.
    [0010] DerVorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die Reduzierungoder Unterdrückungder Spitzenwirbelkavitation die Druckamplituden mit dem Vielfachender Flügelfrequenzdes Propellers bedeutend verringert werden können. Durch die Reduzierungder Druckamplituden verringet sich die Schwingungserregung der Schiffsaußenhaut.Die gesundheitlichen Gefährdungenvon Personen durch Vibrationen im Schiffsinneren und Geräuschbelästigung anBord des Schiffes werden herabgesetzt. Schäden an der Schiffsstrukturund der Schiffsausrüstunginfolge solcher Vibrationen könnenvermieden werden. Eine Schädigungdes Ruders durch Spitzenwirbelkavitation bleibt aus. Durch einegeringere Schallemission in die Umgebung des Schiffes kann die Ortung vonMarineschiffen erschwert werden.
    [0011] Esist weiterhin von Vorteil, dass die Erosion an den Austrittskantender Propellerflügelinfolge von Kavitation verhindert werden kann, da sich die Kavitationsschichtauf der Saugseite in einem größeren Abstandzur Flügel fläche befindetund sich die Belastungen implodierender Kavitationsblasen nichtauf den Flügelauswirken.
    [0012] DieRealisierung der Erfindung ist mit geringen Fertigungsaufwand und-kosten möglich.Es entstehen dadurch keine Einschränkungen der mechanischen Belastbarkeitder Flügel.
    [0013] DieErfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung beschrieben,in der vorteilhafte Ausführungsbeispieledargestellt sind.
    [0014] Inder Zeichnung ist die Projektionsansicht der Saugseite eines rechtslaufendenFestpropellers skizziert. Der Propeller besteht aus vier, auf einer Nabe 1 angeordnetenFlügeln 2.Auf den Flügeln 2 sinddie Radienverhältnisse 3 unddie Linien der maximalen Profildicken der Blattschnitte 4 eingezeichnet.Auf der Saugseite eines Flügels 2 istinnerhalb des technologischen Fertigungsprozesses eine geschlosseneFläche 5 mitsehr hohen Rauigkeiten erzeugt worden. Im Fertigungsprozess können die Rauigkeitenauf der genannten Fläche 5 beispielsweisedurch trennende Verfahren entstehen oder durch Aufbringen einesBindemittels mit inkorporierten Formkörpern gebildet werden. DieFläche 5 beginntradial bei einem Radienverhältnis 3 von0,95 und erstreckt sich bis in die Nähe der Flügelspitze. Die tangentialeAusbreitung der Fläche 5 beginnt naheder Linie der maximalen Profildicken 4 und erstreckt sichbis in die Näheder Austrittskante der Blattschnitte. Ein weiteres vorteilhaftesAusführungsbeispielist auf einem zweiten Propellerflügel dargestellt. Es wird diezuvor beschriebene Fläche 5 für die Erzeugungder Rauigkeiten verwendet. In diesem Beispiel ist jedoch nicht dieganze Flächemit Rauigkeiten versehen. Die Fläche 6 wirdaus Streifen mit und ohne Rauigkeit gebildet. Dabei sind die Streifen soangeordnet, dass eine zielgerichtete Beeinflussung der Strömung beimFlügelumlaufmöglichist.
    1 Nabe 2 Flügel 3 Markierungder Radienverhältnisse 4 Ortder maximalen Profildicken 5 geschlosseneFlächeerhöhterRauhigkeit 6 streifigeFlächeerhöhterRauhigkeit
    权利要求:
    Claims (4)
    [1] Propeller fürWasserfahrzeuge, insbesondere Seeschiffe, bestehend aus mehrerenauf einer Nabe angeordneten Flügeln,vorzugsweise Flügelnmit ausgeprägterFlügelrücklage, dadurchgekennzeichnet, dass auf der Saugseite mindestens eines Propellerflügels eineFläche,die radial von einem Propellerradius nahe der Flügelspitze und einem innerenPropellerradius sowie tangential von den Maxima der Profildickenund den Austrittskanten der betreffenden Blattschnitte begrenztwird, Oberflächenrauigkeitenaufweist, die ein Vielfaches der Rauigkeiten der sie umgebendenFlügelfläche beträgt.
    [2] Propeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die radiale Ausdehnung der Fläche mit der Rauigkeit in RichtungPropellernabe durch das Radienverhältnis 0,9 begrenzt ist.
    [3] Propeller nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, das die Flächemit der Rauigkeit als Muster ausgeführt ist, die aus Streifen mitund ohne Rauigkeit gebildet sind.
    [4] Propeller nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, das die Rauigkeit aus mindestens einem anderen Stoffals dem des Propellerwerkstoffes gebildet ist.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004028504B4|2016-12-01|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2011-02-03| 8127| New person/name/address of the applicant|Owner name: MECKLENBURGER METALLGUSS GMBH, 17192 WAREN, DE |
    2011-02-03| 8181| Inventor (new situation)|Inventor name: NINNEMANN, PETER, DIPL.-ING., 18146 ROSTOCK, DE Inventor name: PHILIPP, OTTO, DR.-ING., 18055 ROSTOCK, DE |
    2011-05-19| 8110| Request for examination paragraph 44|
    2011-05-19| R012| Request for examination validly filed|Effective date: 20110304 |
    2016-04-06| R016| Response to examination communication|
    2016-07-14| R016| Response to examination communication|
    2016-07-28| R018| Grant decision by examination section/examining division|
    2017-09-02| R020| Patent grant now final|
    2020-01-01| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE102004028504.7A|DE102004028504B4|2004-06-11|2004-06-11|Propeller|DE102004028504.7A| DE102004028504B4|2004-06-11|2004-06-11|Propeller|
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