Propeller, Propellertypen und Konstruktion von Propellern

Ein Propeller ist eine rotierende fächerartige Struktur, mit der das Schiff unter Verwendung der vom Hauptmotor des Schiffes erzeugten und übertragenen Leistung angetrieben wird.

Die übertragene Kraft wird aus der Drehbewegung umgewandelt, um einen Schub zu erzeugen, der dem Wasser Schwung verleiht, was zu einer Kraft führt, die auf das Schiff einwirkt und es nach vorne drückt.

Ein Schiff fährt auf der Grundlage des Bernoulli-Prinzips und des dritten Newtonschen Gesetzes. Auf der vorderen und hinteren Seite der Klinge entsteht eine Druckdifferenz, und hinter den Klingen wird Wasser beschleunigt.

Der Schub des Propellers wird übertragen, um das Schiff durch ein Übertragungssystem zu bewegen, das aus einer Drehbewegung besteht, die von der Kurbelwelle des Hauptmotors, der Zwischenwelle und ihren Lagern, der Stevenrohrwelle und ihrem Lager und schließlich vom Propeller selbst erzeugt wird.

Ein Schiff kann je nach Geschwindigkeit und Manövrieranforderungen mit einem, zwei und selten drei Propellern ausgestattet werden.

Material und Konstruktion des Propellers

Schiffspropeller werden aus korrosionsbeständigen Materialien hergestellt, da sie direkt im Meerwasser, das ein Korrosionsbeschleuniger ist, in Betrieb genommen werden. Die Materialien, die für die Herstellung des Marinepropellers benutzt werden, sind eine Legierung des Aluminiums und des Edelstahls.

Andere beliebte Materialien sind Legierungen aus Nickel, Aluminium und Bronze, die 10 ~ 15% leichter als andere Materialien sind und eine höhere Festigkeit aufweisen.

Der Konstruktionsprozess des Propellers umfasst das Anbringen einer Anzahl von Blättern an der Nabe oder dem Kopf durch Schweißen oder Schmieden in einem Stück. Geschmiedete Klingen sind sehr zuverlässig und haben eine höhere Festigkeit, sind aber im Vergleich zu geschweißten teuer.

Ein Schiffspropeller besteht aus Abschnitten von schraubenförmigen Oberflächen, die zusammenwirken, um sich mit einem Schraubeneffekt durch das Wasser zu drehen.

Propellertypen

Propeller werden auf der Grundlage mehrerer Faktoren klassifiziert. Die Klassifizierung der verschiedenen Propellertypen ist unten dargestellt:

A) Klassifizierung nach Anzahl der angebrachten Blätter:

Propellerblätter können von 3-Blatt-Propeller bis 4-Blatt-Propeller und manchmal sogar 5-Blatt-Propeller variieren. Die am häufigsten verwendeten sind jedoch 3-Blatt- und 4-Blatt-Propeller.

Am häufigsten werden jedoch 4-Blatt- und 5-Blatt-Propeller verwendet.

Die Propellereffizienz ist am höchsten für Propeller mit einer minimalen Anzahl von Blättern, d. H. 2-Blatt-Propeller. Aber um den Festigkeitsfaktor zu erreichen und die schweren Lasten des Schiffes zu berücksichtigen, werden See- und Wetter-Zweiblattpropeller nicht für Handelsschiffe verwendet.

3 Blatt Propeller

EIN 3 blatt propeller hat die folgenden eigenschaften:

• Die Herstellungskosten sind niedriger als bei anderen Typen.
• Bestehen normalerweise aus einer Aluminiumlegierung.
• Bietet eine gute Hochgeschwindigkeitsleistung.
• Die Beschleunigung ist besser als bei anderen Typen.
• Die Handhabung bei niedriger Geschwindigkeit ist nicht sehr effizient.

4 Blattpropeller

Ein 4-Blatt-Propeller hat folgende Eigenschaften:

• Die Herstellungskosten sind höher als bei den 3-Blatt-Propellern.
• 4-Blatt-Propeller bestehen normalerweise aus Edelstahllegierungen.
• Haben bessere festigkeit und haltbarkeit.
• Bietet ein gutes Handling und eine gute Leistung bei niedriger Geschwindigkeit.
• Hat eine bessere Haltekraft in rauer See.
• 4 klinge propeller bietet eine bessere kraftstoff wirtschaft als alle anderen arten.

5 blattpropeller

Ein 5-Blatt-Propeller hat folgende Eigenschaften:

• Die Herstellungskosten sind von allen höher.
• Vibration ist minimal von allen anderen Typen.
• 5 klinge propeller haben besser haltekraft in raue see.

6 blattpropeller

• Herstellungskosten sind hoch
• Vibration ist minimal von allen anderen Typen.
• 6 klinge propeller haben besser haltekraft in raue see.
• Bei Sechsblattpropeller nimmt das induzierte Druckfeld über dem Propeller ab

Große Containerschiffe sind überwiegend mit 5- oder 6-Blattpropellern ausgestattet.

B) Klassifizierung nach Blattsteigung:

Die Steigung eines Propellers kann als die Verschiebung definiert werden, die ein Propeller für jede volle Umdrehung von 360 macht . Die Klassifizierung der Propeller auf der Grundlage der Steigung ist wie folgt.

Festpropeller

Die Flügel des Festpropellers sind fest mit der Nabe verbunden. Die Propeller mit fester Steigung sind gegossen und die Position der Blätter und damit die Position der Steigung ist dauerhaft festgelegt und kann während des Betriebs nicht geändert werden. Sie werden normalerweise von der Kupferlegierung gemacht.

Festpropeller sind robust und zuverlässig, da das System keine mechanische und hydraulische Verbindung wie bei Controlled Pitch Propeller (CPP) enthält. Die Herstellungs-, Installations- und Betriebskosten sind niedriger als beim CPP-Typ (Controlled Pitch Propeller). Die Manövrierfähigkeit von Festpropellern ist ebenfalls nicht so gut wie bei CPP.

Diese Propellertypen werden in Schiffe eingebaut, die keine guten Manövrierfähigkeitsanforderungen haben.

Propeller mit kontrollierter Steigung

Bei einem Propeller mit kontrollierter Steigung ist es möglich, die Steigung zu ändern, indem das Blatt mittels mechanischer und hydraulischer Anordnung um seine vertikale Achse gedreht wird. Dies hilft beim Antrieb der Antriebsmaschine bei konstanter Last, ohne dass ein Umkehrmechanismus erforderlich ist, da die Steigung an den erforderlichen Betriebszustand angepasst werden kann. Dadurch verbessert sich die Manövrierfähigkeit und auch der Wirkungsgrad des Motors steigt.

Dieser Nachteil schließt die Möglichkeit einer Ölverschmutzung ein, da das Hydrauliköl in der Nabe, die zur Steuerung der Tonhöhe verwendet wird, austreten kann. Es ist ein komplexes und teures System sowohl von der Installation als auch vom Betriebspunkt. Darüber hinaus kann das Spielfeld in einer Position stecken bleiben, was das Manövrieren des Motors erschwert.

Lesen Sie auch: Controlable Pitch Propeller (CPP) Vs Fixed Pitch Propeller (FPP)

Jedoch, die propeller effizienz für die CP propeller ist etwas niedriger als die gleiche größe FP propeller aufgrund der größeren hub, um die klinge pitch mechanismus und rohrleitungen.

Propeller Dimension: Als allgemeine regel, eine größere durchmesser propeller wird mehr effiziente. Die tatsächliche Dimension des Propellers hängt jedoch von der Art des Schiffes ab, für das er verwendet wird, und von den folgenden Faktoren:

1. Achterkarosseriebau und -konstruktion des Schiffes
2. Freigabeanforderung zwischen der Spitze und dem Rumpf des Schiffes
3. Allgemeiner Ballastzustand des Schiffes. Für Tanker und Bulker ist die Propellergröße im Vergleich zu Containern gering
4. Der konstruktive Tiefgang des Schiffes

Propellerabmessung ungefährer Wert

• Für Containerschiff d / D = 0,74
• Für Massengutfrachter und Tanker d/ D = 0.65

Where d- Durchmesser des Propellers, D- Design Tiefgang

Wie funktioniert ein Schiffspropeller?

Für Fahrzeuge, die an Land fahren, ist das Antriebssystem, das sie antreibt, unterschiedlich. Bei diesen Systemen treibt der Motor die Welle an, die am Fahrzeugreifen befestigt ist, um sich vor der Karosserie des Fahrzeugs zu bewegen. Für Schiffe, die im Wasser verschoben werden, gibt es jedoch keine solchen Reifen oder Oberflächen, auf denen sie fahren können.

Das Schiff wird im Wasser verschoben und der Propeller dient dazu, das Schiff je nach Drehrichtung oder Steigung des Propellers vorwärts oder rückwärts zu fahren. Der Motor des Schiffes ist über eine Wellenanordnung mit dem Propeller des Schiffes verbunden.

Wenn der Motor den Propeller dreht, bilden die strahlenden Blätter, die auf eine bestimmte Steigung eingestellt sind, eine spiralförmige Spirale, ähnlich einer Schraube. Dabei wandelt es die Rotationskraft in Schub um, der linearer Natur ist.

Dieser lineare Schub wirkt auf das Wasser, so dass beim Drehen der Propellerblätter der Druck zwischen der Oberfläche vor und hinter dem Wasser entsteht. Daher wird eine Flüssigkeitsmasse in eine Richtung beschleunigt, wodurch eine Reaktionskraft entsteht, die dem am Propeller (dem Schiff) befestigten Körper hilft, sich vorwärts zu bewegen.

Damit sich das Schiff in umgekehrter Richtung bewegt, wird der Motor und damit der Propeller gegen den Uhrzeigersinn gedreht. Dies wird den Schub umkehren und das Schiff wird sich achtern bewegen. Der Motor des FP-Propellers ist jedoch immer für eine Drehung im Uhrzeigersinn ausgelegt, wenn er vorausfährt, daher ist sein Betrieb in Achternrichtung nicht effizient.

Bei Schiffen mit CP-Propeller wird die Triebwerksrichtung nicht beeinflusst, daher ist der Achterwirkungsgrad des Schiffes besser als der eines Festpropellers.

Arten der Propellerwelle

Der Schiffsmotor ist über verschiedene miteinander verbundene Wellen mit dem Propeller verbunden, die als:

1. Schubwelle
2. Zwischenwelle
3. Heckwelle

Schubwelle:

Die Kurbelwelle des Motors wird zuerst mit der Schubwelle verbunden, die durch das Drucklager verläuft, dessen Hauptfunktion darin besteht, den Schub auf die Schiffsstruktur zu übertragen. Das Gehäuse des Axiallagers ähnelt im Aufbau dem der Hauptmotorbett-Platte und das Lager wird durch Hauptmotorschmiersystemöl geschmiert. Das Material der Schubwelle ist normalerweise fester geschmiedeter Barrenstahl.

Zwischenwelle:

Die Schubwelle wird dann mit einer langen Zwischenwelle verbunden, die in Teilen kommt und mit massiven Schmiedekupplungen zusammengefügt wird. Die Länge und Anzahl der miteinander verbundenen Zwischenwellen hängt von der Position des Hauptmotors ab, da ein größeres Schiff mehr Abstand zwischen dem Hauptmotor und dem Propeller hat. Das Material der Zwischenwelle ist in der Regel massiv geschmiedeter Barrenstahl.

Heckwelle:

Die Heckwelle ist, wie der Name schon sagt, der Endteil der Wellenanordnung und trägt den Propeller. Die Heckwelle selbst wird auf einem geschmierten Stevenrohrlager mit Dichtungen getragen, während sie sich verbindet und aus dem Maschinenraum des Schiffes ins offene Meer ragt und den Propeller trägt.

Das Schmiersystem kann öl- oder wasserbasiert sein. Die Heckwelle überträgt die Motorleistung und den Bewegungsantrieb auf den Propeller. Das Material der Endstückwelle ist normalerweise hochfeste Duplexedelstahllegierung.

Grund für den starken Lauf des Propellers

Ein Propeller wird mit Motorleistung versorgt, um das Schiff in die gewünschte Richtung zu drehen und zu treiben. Wenn die dem Propeller zur Verfügung gestellte Leistung nicht die gleiche Umdrehungsrate erzeugt, Der Propeller wird als in einem schweren Laufzustand angesehen, was auf den folgenden Grund zurückzuführen sein kann:

• Beschädigung der Propellerblätter
• Erhöhung des Rumpfwiderstands durch Verschmutzung des Rumpfes, was zu einer Änderung des Wakefields führt
• Bei rauer / schwerer See
• Schiff fährt gegen die Strömung
• Schiff fährt im leichten Ballastzustand
• Schiff fährt im flachen Wasser
• Schiff mit flachem Heck

Referenzen: Q & A auf Schiffsdieselmotor von Stanley g. & Marinearchitektur von Schilf

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