Kanalpropeller - Ducted propeller

Das Schleppboot Dolphin I in einem schwimmenden Trockendock auf dem Mississippi in Algier, Louisiana.

Ein Kanalpropeller , auch als Kort-Düse bekannt , ist ein Schiffspropeller , der mit einer nicht rotierenden Düse ausgestattet ist . Es wird verwendet, um den Wirkungsgrad des Propellers zu verbessern, und wird insbesondere bei stark belasteten Propellern oder Propellern mit begrenztem Durchmesser verwendet. Es wurde zuerst von Luigi Stipa (1931) und später von Ludwig Kort (1934) entwickelt. Die Kort-Düse ist eine ummantelte Propelleranordnung für Schiffsantriebe. Der Querschnitt der Abdeckung hat die Form einer Folie , und die Abdeckung kann unter bestimmten Bedingungen hydrodynamische Vorteile gegenüber bloßen Propellern bieten.

Vorteile sind eine höhere Effizienz bei niedrigeren Geschwindigkeiten (<10 Knoten), eine bessere Kursstabilität und eine geringere Anfälligkeit für Schmutz. Nachteile sind eine verringerte Effizienz bei höheren Geschwindigkeiten (> 10 Knoten), Kursstabilität beim Segeln nach achtern und eine Zunahme der Kavitation . Kanalpropeller werden auch verwendet, um Ruder zu ersetzen .

Geschichte

Luigi Stipa (1931) und später Ludwig Kort (1934) zeigten, dass eine Steigerung der Antriebseffizienz erreicht werden kann, indem der Propeller bei stark belasteten Propellern mit einer folienförmigen Abdeckung umgeben wird. Eine "Kort-Düse" wird als Beschleunigungsdüse bezeichnet und ist im Allgemeinen ein MARIN 19A-Profil oder ein MARIN 37-Profil.

Vorteile und Nachteile

Kort-Düsen oder Abluftpropeller können bei niedrigen Geschwindigkeiten wesentlich effizienter sein als nicht abgezogene Propeller, wodurch ein größerer Schub in einem kleineren Gehäuse erzeugt wird. Schlepper und Fischtrawler sind die häufigste Anwendung für Kort-Düsen, da hoch beladene Propeller auf langsam fahrenden Schiffen am meisten davon profitieren. Düsen haben den zusätzlichen Vorteil, dass sie den Schaufelradeffekt (z. B. die Tendenz eines rechten Rads, nach links zurückzudrehen) verringern und die Bodenabsaugung bei Betrieb in seichtem Wasser verringern.

Die zusätzliche Abdeckung erhöht jedoch den Luftwiderstand, und Kort-Düsen verlieren bei etwa zehn Knoten (18,5 km / h) ihren Vorteil gegenüber Propellern .

Kort-Düsen können fixiert sein, wobei die Richtungssteuerung von einem im Wasserfluss eingestellten Ruder ausgeht oder schwenkt, wobei ihr Fluss die Lenkung des Schiffes steuert.

Eine solche Ummantelung ist auch für die Navigation in Eisfeldern von Vorteil, da sie die Propellerspitzen in gewissem Maße schützt. Eis oder andere schwimmende Gegenstände können sich jedoch zwischen Rad und Düse verklemmen und das Rad blockieren. Verschmutzte Räder in Kort-Düsen sind viel schwieriger zu beseitigen als offene Räder.

Ein Forschungsbericht von Bexton et al. (2012) kamen zu dem Schluss, dass Propeller mit Kanal die wahrscheinliche Ursache für tödliche Verletzungen von Robben im Nordostatlantik sind. Die Autoren stellten die Hypothese auf, dass die Dichtungen durch die Düse und an den rotierenden Propellerblättern vorbei gezogen wurden und krummlinige Schnittwunden an Haut und Muskelgewebe verursachten. Diese Art von Verletzung ist als "Korkenzieher" -Verletzung bekannt geworden. Die Autoren kommentieren auch, dass andere Tiere, einschließlich Schweinswale, ähnliche Verletzungen aufweisen.

Typen

Es gibt zwei Arten von Kanälen; Beschleunigen und Abbremsen. Mit Beschleunigungskanälen werden die Einströmgeschwindigkeit und der Wirkungsgrad des Propellers erhöht. Dies ist der Typ, der bei stark belasteten Propellern oder Propellern mit begrenztem Durchmesser verwendet wird. Da Ludwig Kort umfangreiche Forschungen zu diesem Typ durchgeführt hat, wird er oft als "Kort-Düse" bezeichnet.

Beim zweiten Typ wird die Einströmgeschwindigkeit verringert, wodurch der Druck erhöht wird, wodurch die Kavitation verringert wird. Dies wird als Pump-Jet bezeichnet , insbesondere in Kombination mit festen Schaufeln oder variablen Statoren .

NACA 4415.

MARIN hat umfangreiche Forschungen zu Kanalpropellern durchgeführt. Viele der verwendeten Profile basieren auf den NACA-Tragflächen, von denen die NACA 4415 sehr gute Eigenschaften aufweist. Am häufigsten werden die Düsen 19A und 37 der MARIN-Serie verwendet. Diese haben eine abgerundete Hinterkante, um die Herstellung zu erleichtern und die Effizienz beim Segeln nach achtern zu erhöhen. Zunächst wurden die Propeller der Wageningen B-Serie verwendet, später der Kaplan-Typ mit einer breiteren Blattspitze.

Physik

Zirkulation um die Beschleunigungs- und Verzögerungsdüse
Zirkulation um Düsen.svg

dT = Schub
dL = Heben

p u : Unterdruck
p o : Überdruck

In einer Kort-Düse wird die Einströmgeschwindigkeit erhöht, wodurch der Druck verringert wird. Dies senkt den Schub und das Drehmoment des Propellers. Gleichzeitig tritt eine Zirkulation auf, die zu einer nach innen gerichteten Kraft führt, die eine Vorwärtskomponente aufweist. Der Kanal hat daher einen positiven Schub. Dies ist normalerweise größer als die Schubreduzierung des Propellers. Der geringe Abstand zwischen Propeller und Kanal verringert den Wirbel der Spitze und erhöht den Wirkungsgrad.

Wenn der Luftwiderstand mit zunehmender Geschwindigkeit zunimmt, wird dieser schließlich größer als der hinzugefügte Schub. Schiffe, die normalerweise oberhalb dieser Geschwindigkeit arbeiten, sind daher normalerweise nicht mit Kanälen ausgestattet. Beim Abschleppen segeln Schlepper mit niedriger Geschwindigkeit und stark beladenen Propellern und sind häufig mit Kanälen ausgestattet. Der Pollerzug kann mit Kanälen um bis zu 30% erhöht werden.

Bei Verzögerungskanälen führt die Zirkulation gegenüber der Kort-Düse zu einem negativen Schub des Kanals. Dieser Typ wird für Hochgeschwindigkeitsschiffe mit erhöhter Kavitationsbelastung und für Schiffe verwendet, die den Geräuschpegel reduzieren möchten, z. B. Kriegsschiffe.

Siehe auch

Verweise

Literaturverzeichnis

Externe Links