Die Schiffsschraube und ihre Wirkung auf das Wasser: Photo-stereoskopische Aufnahmen unter gleichzeitigen Energie- und Geschwindigkeits-Registrierungen der im Wasser frei arbeitenden Schraube. Schlußfolgergungen aus den angestellten Versuchen 9783486737875, 9783486737851

Table of contents :
VORWORT
Die Schiffsschraube und ihre Wirkung auf das Wasser
Tafel

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Die Schiffsschraube und ihre Wirkung auf das Wasser P h o t o - s t e r e o s k o p i s c h e Aufnahmen unter gleichzeitigen Energie- und Geschwindigkeits-Registrierungen der im W a s s e r frei arbeitenden

Schraube

Schlußfolgerungen aus den angestellten Versuchen von

OSWALD FLAMM Geh. Regierungsrat Professor an der Kgl. Technischen Hochschule Charlottenburg

Mit 31

Lichtdrucktafeln

München und Berlin D r u c k und Verlag von R. O l d e n b o u r g 1909

VORWORT. Die vorliegende Arbeit ist das erste vorläufige Resultat zahlreicher Versuche, welche mit Modellpropellern in einem Bassin angestellt w u r d e n ; die Arbeit gibt noch kein abschließendes Bild über die Wirkungsweise und vor allem den Nutzeffekt der verschiedenen Schrauben, welche unter variablen Bedingungen im Wasser arbeiten.

Sie stellt aber immerhin ein

Material dar, welches den Fachgenossen fraglos Interesse bieten wird und sicherlich in m a n c h e Anschauungen

eine berichtigende Klärung

bringen

dürfte. Leider haben nach

der Richtung

unzulängliche eingehender

Mittel die A u s d e h n u n g Energiemessungen

der Versuche

auch bei höchsten

Wagengeschwindigkeiten bisher unmöglich gemacht, es ist aber zu hoffen, daß

die Errichtung

eines

Schiffbaulaboratoriums

an

Hochschule zu Berlin nicht in allzu weiter Ferne liegt.

der

Technischen

Dann dürfte auch

der F o r t f ü h r u n g und der A u s n u t z u n g obiger S c h r a u b e n v e r s u c h e ein aussichtsreiches Feld eröffnet sein, auf dem sowohl für die wissenschaftliche Forschung,

wie für die

schaffende Industrie m a n c h e

nützliche

Frucht

ersprießen wird.

Der Verfasser.

1*

Die Schiffsschraube und ihre Wirkung auf das Wasser. Das Bestreben der Schiffsmaschineningenieure, der Schiffsschraube eine Gestaltung und A n o r d n u n g zu g e b e n , durch welche ihre Wirkung auf

das Wasser und durch dasselbe auf das Fahrzeug

günstige werde, ist so alt wie die Schraube selbst. man anwandte,

eine

um diesem erstrebenswerten Ziele näher zu

waren verschiedenartige.

möglichst

Die Mittel, welche kommen,

Teilweise waren es Versuche mit Schrauben im

großen und kleinen, teilweise waren es rechnerische Methoden,, durch welche man Fortschritte in der Konstruktion zu schaffen hoffte. Soweit der Versuch in Betracht kommt, waren es im wesentlichen nur die Registrierungen äußerlich erkennbarer Wirkungen,

beispielsweise

Messung der in der Maschine indizierten Arbeit, Messung der U m d r e h u n g s zahlen, Messung der mit verschiedenen Propellern bei ein und demselben F a h r z e u g erzielten Geschwindigkeiten,

auf

welche Wert gelegt

wurde.

Daß man bei diesen oft recht kostspieligen Versuchen systematisch vorging, D u r c h m e s s e r , Steigung, projezierte Flügelfläche, dann das Verhältnis der genannten Werte zueinander variierte, m u ß b e s o n d e r s betont werden. Ebenso zahlreich sind die B e m ü h u n g e n gewesen, welche dazu führen sollten, durch b e s o n d e r e Gestaltung der E r z e u g e n d e n u n d ihrer Neigung gegen die Achse, durch A n w e n d u n g radial und peripherial veränderlicher Steigung eine möglichst gut wirkende Schraube zu schaffen. Alles das hat fraglos im Laufe der Zeit gewisse Fortschritte erzielt; im Verhältnis zu den aufgewandten Mühen und Kosten sind dieselben aber ziemlich gering, und es ist nicht sonderlich gelungen, den Wirkungsgrad

der S c h r a u b e n , gute A u s f ü h r u n g vorausgesetzt, sehr zu steigern.

Dem eigentlichen Wesen der Wirkungsweise der Schraube, ist man durch alle jene Versuche keineswegs näher g e k o m m e n ,

6 Ein Gleiches gilt von den sehr zahlreichen Theorien, welche über die Wirkungsweise

der

Schiffsschraube

zutage gefördert worden

sind.

Man kann bei allen diesen Untersuchungen klar erkennen, daß nach möglichst exakter A n w e n d u n g der bekannten Gesetze der Physik und Mechanik Ausgangshypothesen,

die Wirkungsweise der Propeller

macht worden sind und

betreffend,

ge-

daß ferner im Laufe einer jeden Untersuchung

zu diesen Hypothesen weitere mehr oder weniger willkürliche A n n a h m e n hinzugefügt wurden, durch welche man den G a n g der analytischen Unters u c h u n g zu abschließenden Resultaten zu bringen bestrebt war. Auch das hat bis heutigen T a g e s fast vollständig

versagt.

Über

das eigentliche physikalische Wesen der W a s s e r b e w e g u n g und die Wirkungsweise der Schiffsschraube ist man noch bis heute sehr im unklaren geblieben.

Es ist heute noch nicht möglich, auf rechnerischem Wege mit

absoluter Sicherheit im voraus denjenigen Propeller zu bestimmen und zu dimensionieren, Bedingungen

welcher

für ein g e g e b e n e s Fahrzeug

das Maximum an Nutzeffekt ergibt.

unter

gegebenen

Wie oft müssen auch

in der heutigen Zeit die Schrauben, ihr Durchmesser, ihre Steigung, ihre Flügelfläche geändert werden, weil man mit den ursprünglich berechneten und aufgekeilten Propellern

nicht die vorgeschriebene Leistung an

Ge-

schwindigkeit erzielen .'konnte! Wie bei allen Untersuchungen

über den Wasserwiderstand

irgend

welcher Art hat man auch bei der S c h r a u b e ein abschließendes Resultat nicht schaffen können.

Der G r u n d hierfür dürfte im wesentlichen

zu suchen sein, daß man über das physikalische Wesen

des

darin

Wasser-

widerstandes, über die eigentlichen Vorgänge der B e w e g u n g im Wasser nichts Exaktes wußte.

Daß alle diese Dinge durchaus gesetzmäßig sich

abspielen, und daß bei jeder Schraube, die im Wasser arbeitet, ganz gesetzmäßige Druck- und Geschwindigkeitserscheinungen in der Flüssigkeit auftreten, ist klar, ebenso klar ist aber auch, daß man nur dadurch einen Fortschritt in der Erkenntnis und Theorie der Wirkungsweise einer Schiffsschraube schaffen kann, daß man über jene Vorgänge im Wasser selbst, soweit dasselbe durch die arbeitende Schraube

beeinflußt wird,

klare

Vorstellungen schafft. Dieser Gedanke war Veranlassung zu Versuchen mit Schiffsschrauben, die einmal unter b e q u e m

übersehbaren Verhältnissen angestellt werden

und dann geeignet erscheinen sollten, die inneren Vorgänge vor, in und hinter der S c h r a u b e in ihren Einzelheiten zu machen.

dem Auge deutlich sichtbar

Es handelte sich also darum, mit sauber ausgeführten Mo-

dellen von Schiffsschrauben

verschiedener

Konstruktion

Bassinversuche

7 anzustellen.

Damit diese Versuche der Wirklichkeit möglichst nahe kämen,

wurde a b w e i c h e n d mittelung

von den

bisher üblichen

des Axialschubes,

die sich d r e h e n d e S c h r a u b e ihrer Steigung

und ihrem

die

zur

Er-

E i n r i c h t u n g so g e w ä h l t ,

daß

auf G r u n d Flügelareal

Methoden

ihrer sich

Umdrehungszahl, selbständig

genau

wie beim f a h r e n d e n Schiff f o r t b e w e g t e , daß also die f o r t s c h r e i tende Geschwindigkeit

der S c h r a u b e

drehungen und ihrer Steigung bleiben Das führte zur Konstruktion

eine Funktion

ihrer

Um-

mußte.

eines leichten Wagens, welcher auf

Schienen über eifrem Bassin lief und einen Elektromotor zum Schraubenantrieb trug.

Mittels

verschiedener

Zahnradübersetzungen

wurde

die

unter dem Wagen im Wasser befindliche Schraube in Umdrehungen versetzt und trieb durch Wagen

ebenso

ihre Arbeit bzw. ihren Axialschub

vorwärts,

wie die

große

Schraube

das

den

ganzen

Schiff

treibt.

Dabei konnte durch Anhängen von Gewichten mittels einer über Rollen geführten Schnur

am hinteren Ende

des Wagens

Wagens, korrespondierend mit einem größeren

der Widerstand

des

oder kleineren Schiffsr-

widerstand, variiert und gleichfalls ein vollständiges Stillstehen des Wagens bzw. ein Arbeiten der Schraube bei vertäutem Schiff nachgeahmt werden. Am vorderen Ende

des Wagens ließ sich für den Rückwärtsgang

der

Schraube genau der gleiche Widerstand durch Schnur und angehängte Gewichte anbringen, so daß sowohl Vorwärtsgang, Stillstand, Rückwärtsgang und beliebige Manöver von vorwärts auf rückwärts und umgekehrt vorgenommen werden konnten. Es war selbstverständlich,

daß bei diesen verschiedenen

Arbeits-

weisen und Bewegungen der Schraube und des durch sie getriebenen Wagens, umfassende sorgfältige Messungen vorgenommen werden mußten. Diese Messungen bezogen sich auf den Netto-Axialschub

der Schraube

(korrespondierend mit Schiffswiderstand), die hierbei erzielte fortschreitende Wagengeschw'mdigkeh

(korrespondierend

mit Sch'üfsgeschwmdigksh),

durch die rotierende Schraube geleistete Netto-Arbeit

(korrespondierend

mit Netto-Widerstandsarbeit beim Schiff), die genaue Registrierung Schraubenumdrehungen

die der

pro Zeiteinheit und schließlich auch auf die an

den Motor überführte und von demselben an die Schraube abgegebene Energie. Von höchstem Wert war es aber, bei allen diesen Vorgängen gleichzeitig genauen Aufschluß über die eigentlichen Bewegungsvorgänge im Wasser selbst zu schaffen. dieser

Bewegungsvorgänge

Es war naheliegend, daß eine Kombination mit

den

gleichzeitig

erzielten

äußeren

8 W i r k u n g e n u n d E r s c h e i n u n g e n wesentlich z u r F ö r d e r u n g der

Erkenntnis

der W i r k u n g s w e i s e einer Schiffsschraube b e i t r a g e n m u ß t e . Um d i e s e m Ziele n ä h e r zu k o m m e n , w u r d e n die Seiten- u n d B o d e n wände

des V e r s u c h s b a s s i n s aus b e s t e m

Spiegelglas

hergestellt,

derart,

daß die v o r b e i f a h r e n d e u n d in sorgfältig g e r e i n i g t e m W a s s e r arbeitende S c h r a u b e d u r c h die G l a s w ä n d e h i n d u r c h b e o b a c h t e t w e r d e n konnte. Es ist eine b e k a n n t e Tatsache, daß das menschliche A u g e n u r bis zu einer b e s t i m m t e n G e s c h w i n d i g k e i t den B e w e g u n g s v o r g ä n g e n zu folgen vermag.

Bei den hier v o r z u n e h m e n d e n V e r s u c h e n handelte es sich a b e r

um Geschwindigkeiten, einen

in

die

die auf der Netzhaut

Einzelheiten

k o n n t e n ; 2000, 3000 u n d

gehenden mehr

des menschlichen

Eindruck

nicht

Umdrehungen

mehr

Auges

hervorrufen

pro Minute v e r m a g

das

m e n s c h l i c h e A u g e nicht m e h r in ihren einzelnen P h a s e n zu unterscheiden. E s m u ß t e also zu

einem

a n d e r e n Hilfsmittel gegriffen w e r d e n , um hier

einen Erfolg, ein Festhalten des Differentiales der B e w e g u n g zu lichen.

D a z u ist

die p h o t o g r a p h i s c h e

Platte

außerordentlich

ermöggeeignet,

u m s o m e h r geeignet, w e n n m a n sie in die Lage versetzt, kräftig u n d scharf b e l e u c h t e t e K ö r p e r auf sich wirken zu lassen. D e m z u f o l g e w u r d e die E i n r i c h t u n g dahin vervollständigt,

daß zwei

m ä c h t i g e S c h e i n w e r f e r von z u s a m m e n 2 4 0 0 0 K e r z e n Lichtstärke direkt an die g e g e n ü b e r l i e g e n d e G l a s w a n d ihrem

intensiven

Seite,

direkt

den

Licht

des B a s s i n s gestellt w u r d e n , u n d

das W a s s e r

Scheinwerfern

graphische Stereokamera,

deren

durchleuchteten. gegenüber,

Auf

befand

Expositionszeit

auf

der

sich nur

mit

vorderen

die

7iooo

photoSekunde

eingestellt w e r d e n k o n n t e . W ä h r e n d n u n die S c h r a u b e mit voller Fahrt u n d h ö c h s t e r U m d r e h u n g s g e s c h w i n d i g k e i t d u r c h den F o k u s des Objektivs h i n d u r c h eilte,

während

die intensiven Strahlen der elektrischen S c h e i n w e r f e r die S c h r a u b e u n d das W a s s e r im S c h r a u b e n r a u m die

sämtlichen M e s s u n g e n

grell beleuchteten, w ä h r e n d

der G e s c h w i n d i g k e i t

g i n g e n , griff die p h o t o g r a p h i s c h e Platte in ^ ^

und

automatisch

Energie

vor

sich

S e k u n d e die gleichzeitigen

B e w e g u n g s v o r g ä n g e im W a s s e r h e r a u s u n d fixierte sie d a u e r n d . Auf diese Weise ist es g e l u n g e n ,

in m ü h e v o l l e r Arbeit eine g r o ß e

A n z a h l von p h o t o g r a p h i s c h e n S t e r e o a u f n a h m e n u n d gleichfalls von kinematographischen

A u f n a h m e n herzustellen.

Es ist auch

g r o ß e A n z a h l von M e s s u n g e n , h a u p t s ä c h l i c h u m d r e h u n g e n , der W a g e n g e s c h w i n d i g k e i t vorzunehmen.

gelungen,

allerdings der

u n d des g e h o b e n e n

eine

SchraubenGewichtes

E n e r g i e m e s s u n g e n ließen sich infolge d e r m a n g e l n d e n Mittel

z u r B e s c h a f f u n g der erforderlichen

exakten

automatisch

registrierenden

9 Apparate nur unvollkommen vornehmen, wie es auch noch nicht möglich wurde,

außer bei

stillstehend rotierender Schraube, das Maximum der

Leistungsfähigkeit bzw. des Axialschubes festzustellen. Indessen läßt sich aus den bis jetzt vorliegenden

Beobachtungen

vor allem aus den photographischen Aufnahmen der arbeitenden Schiffsschraube, schon heute m a n c h e r Schluß ziehen.

Schon heute ist es m ö g -

lich, auf G r u n d jener P h o t o g r a m m e , mit m a n c h e n Anschauungen, die man bis zur Stunde besitzt, zu brechen, und in der Erkenntnis des Wesens der arbeitenden Schraube u n d der Mittel zur Steigerung ihres Nutzeffektes nicht u n b e d e u t e n d e Fortschritte zu machen. Der eigentliche Zweck

dieser Veröffentlichung ist zunächst

darin

zu erblicken, einen g r ö ß e r e n Teil des angesammelten Materials an Photographien,

nebst

genossen

frei zur Verfügung zu stellen, um auch sie a n z u r e g e n ,

den z u g e h ö r i g e n

ermittelten

Zahlenwerten

den

Fachaus

diesen Bildern ihrerseits Schlüsse zu ziehen und dadurch in der Konstruktion der S c h r a u b e vorwärts zu k o m m e n . Über das allgemeine A r r a n g e m e n t folgendes noch eine Breite

gesagt.

der kleinen Versuchsanlage

Das Bassin hat eine Länge von

rund

sei

10 m

von 0,8 m, und eine im allgemeinen verwendete Wasser-

tiefe von 0,6 m.

Die verschiedenen benutzten Propeller haben bis auf

wenige einen D u r c h m e s s e r von 100 m m und sind in 14 A u s f ü h r u n g e n nach den heute am meisten gebräuchlichen Konstruktionen im Modell wiedergegeben.

Einige hauptsächliche A b m e s s u n g e n der benutzten Schrauben-

modelle gibt die nachfolgende Liste; auch sind die Propeller, welche im weiteren Verlaufe mit den N u m m e r n der Liste bezeichnet werden sollen, in einzelnen Photographien z u m Teil wiedergegeben.

Mit diesen Schrauben

wurden zahlreiche Probefahrten u n t e r n o m m e n , und nachdem der Betrieb geordnet und die g a n z e Anlage gut eingefahren w a r , A u f n a h m e n mit gleichzeitigen Messungen gemacht.

photographische

Die Wiedergabe dieser

Aufnahmen ist ein Hauptzweck dieser Veröffentlichung.

Die Reihenfolge

ist so getroffen, daß die Aufnahmen ein und derselben Schraube z u s a m m e n gehörig hintereinander gebracht

wurden;

nur

gewisse

charakteristische

P h o t o g r a m m e , aus denen sich b e s o n d e r e Schlußfolgerungen ziehen lassen, sind hinter den Einzelaufnahmen als G r u p p e n zusammengestellt. Es seien im folgenden zunächst eine Reihe von charakteristischen Erscheinungen aller Photographien kurz besprochen. Obereinstimmend läßt sich in sämtlichen Bildern klar erkennen, daß bei arbeitender Schraube, sei e s , daß der Wagen fährt, sei es, daß die 2

10

Nummer des Propellers

Durchmesser cles Modells

Steigung des Modells

mm

mm

124

130—220

1

SchraubenProjekKreisfläche tionsiläche Schrauben-

clcm2

dem 2

/ erhältnis »rojezierte Fläche Kreisfläche

Tabelle der Propeller.

>- u.

1,2

Bemerkungen

3

N

Torpedoboot. Steigung radial v e r ä n d e r l i c h Flußdampfer.

2

60

85

3

126

185—195

4

88

92

0,61

0,26

0,42

Schnelldampfer.

5

100

102,5

0,78

0,43

0,54

Torpedoboot.

6

94

77,5-164

-

—

—

7

100

100

0,78

0,26

0,33

8

Nie h

9

100

10

100

11

0,20

0,283 -

t

-

0,71 -

b e n u tzt.

S t e i g u n g periph. v e r ä n d .

Lorenz. Postdampfer. I Wie Nr. 5 mit a n d e r e r j Materialverteilung Flamm I

102,5

0,78

0,43

0,54

102,5 do.

0,78

0,22

0,28

100

0,78

0,43

0,54

12

100

do.

0,78

0,29

0,38

Flamm II

13

100

do.

0,7S

0,43

0,54

Zeise-Niki.

mittel

Zeise.

Schraube stillstehend sich dreht, sei es, daß sie rückwärts schlagt, stets eine sehr bedeutende Niveausenkung über der Schraube entsteht.

Am

Rande der beiden Ba^sinseiten ist deutlich das Wasserniveau zu erkennen. Der Querschnitt des Wasserproiiis gibt aber stets eine mehr oder weniger starke Mulde, deren tiefster Punkt genau über der Schraube sich befindet. Auf dieser muldenförmigen Oberfläche des Niveaus spiegeln sich die Vorgänge unter Wasser, und es ist in allen P h o t o g r a m m e n deutlich das Niveau am Rande, an seiner tiefsten Stelle über der Schraube u n d die Spiegelung auf der muldenförmigen Oberfläche zu erkennen.

Diese Niveausenkung

erstreckt sich aber nicht nur über die Gegend hinter der Schraube, sondern ebenso weit über die Zone vor der Schraube; sie ist die Folge des durch die Schraube unter Wasser erzeugten starken Axialstromes, und zwar eines Axialstromes, bei welchem schleunigung soviel

Einfluß

der Schraube

die Saugwirkung der Schraube

der vor der Schraube ausübt in zwei

liegenden

wie die Druckwirkung, Hälften zerlegen

Wasserteile wenn

durch Bemindestens

man die Arbeit

will, einen vor der Schraube

liegenden und einen hinter der Schraube liegenden Teil.

Es ist fraglos

durch die später zu besprechenden Photogramme leicht nachweisbar, daß das Maximum der Wasserbeschleunigung genau in der Schraube selbst stattfindet, und es dürfte also berechtigt sein, anzunehmen, daß Saugund Druckwirkung der Schraube gleich groß sind. es sogar,

durch

spätere Versuche

Vielleicht

klar zu legen, inwieweit

gelingt

überhaupt

_11_ von einer Druckwirkung der Schraube gesprochen werden kann, und in welchem Maße Saugwirkung einer Schraube Anteil

und Druckwirkung an der Gesamtleistung

haben.

Jedenfalls dürfte eine große Wahrschein-

lichkeit dafür sprechen, daß die Saugwirkung der Schraube,

der man

bisher so gut wie gar keine Beachtung geschenkt hat, einen ganz außerordentlichen Anteil an der Gesamtwirkung nimmt,

und es dürfte nicht

von der Hand zu weisen sein, bei der Konstruktion von Schrauben gerade auf die Erzeugung einer möglichst günstigen Saugwirkung

hinzuarbeiten

und die Schraube im wesentlichen als einen Apparat anzusehen, welcher das

vor ihm befindliche Wasser

anssaugt und nach hinten hinaus be-

schleunigt. Die vorgenannte Niveausenkung ist, wie erwähnt, im wesentlichen eine Folge des durch die Schraube unter Wasser erzeugten starken Axialstromes, und es ist besonders darauf hinzuweisen, daß alle Photographien klar erkennen lassen, wie gerade durch diese Niveausenkung die Wasserstandshöhe über der Schraube, wenn letztere außerstande ist, der Niveausenkung zu folgen, stark reduziert wird.

Es sei dies besonders hervor-

gehoben, weil diese Tatsache in Verbindung mit anderen Photogrammen zu wesentlichen Schlußfolgerungen später benutzt werden soll. Eine weitere charakteristische

Erscheinung

aller Photographien

ist

darin zu erblicken, daß bei sämtlichen Schrauben, mögen sie eine Form haben,

welche sie wollen,

einer gewissen Länge ergibt und daß der heute

noch

der Abstrom

stets

einen

des Schraubenwassers bis zu

fast mathematisch genauen

Zylinder

Glaube, den man früher hatte und vielleicht auch

vielfach

hat,

daß

eine jede

Schraube

streue,

daß

eine

Schraube sogar eine starke zentrifugale Schleuderwirkung auf das Wasser ausübe, Bilder

in

dieser

zeigen

Form

vollständig

jedenfalls

unrichtig

übereinstimmend

und

unhaltbar

ist.

Alle

die durch eingesaugte Luft

charakterisierten Schraubenlinien, und zwar in fast mathematischer Genauigkeit und ohne j e d e zentrifugale Bewegung. clie

gleiche,

ob

besitzt, oder ob

die

Schraube

eine

die Erzeugende

nach

Diese Erscheinung

hinten geneigte

senkrecht

zur Achse

ist

Erzeugende

steht.

Die

An-

schauung, daß die nach hinten geneigte Erzeugende das Schraubenwasser mehr kontrahiere,

die Streuung

verhindere

und somit

Axialschub erzeuge, ist nach den bis jetzt vorliegenden unhaltbar.

einen

besseren

Untersuchungen

Damit entfallen aber auch eine große Zahl von Erklärungen,

die man aus einer derartigen zentrifugalen Schleuderwirkung der Schraube ableitete.

Wäre eine solche Schleuderwirkung

vorhanden, so müßte sie

sich doch fraglos am ersten dort zeigen, wo das Wasser ihrer Betätigung

12 den geringsten Widerstand

entgegensetzt, also nach der Oberfläche hin.

Auf dieser Oberfläche ist aber niemals eine derartige Schleuderwirkung beobachtet worden, d. h. eine Schleuderwirkung, die also eine Niveaue r h ö h u n g herbeiführen m ü ß t e ; das g e n a u e Gegenteil ist vielmehr der Fall. Zahlreiche P h o t o g r a m m e zeigen übereinstimmend, daß selbst bei niedrigstem Wasserstand über der Schraube, stets da, wo diese Niveausenkung eintrat, ein außerordentlich starkes A n s a u g e n

sich b e m e r k b a r

machte,

ein A n s a u g e n charakteristisch dadurch gekennzeichnet, daß selbst, wenn die einzelnen Schraubenflügel durch die Oberfläche des tief g e s u n k e n e n Niveaus hindurch schlugen, siehe Tafel 18 Bild 3, an dieser Stelle scharf begrenzte Löcher im Wasserniveau entstanden, in welche die Luft eintrat, so daß ein senkrechter Längsschnitt

durch die Oberfläche des Wassers

über der Schraube die Kontur eines Sägeblattes erhielt, niemals aber das Geringste von einer zentrifugalen S c h l e u d e r u n g des Wassers erkennen ließ! Wenn dem aber so ist, so entfallen damit diejenigen Schlußfolgerungen, die man aus jener Schleuderwirkung gezogen hat.

Wenn bei-

spielsweise bei Zweischraubenschiffen die starken Stöße im Hinterschiff gegen die Bordwand dadurch erklärt wurden, daß m a n annahm, ein jeder, an der B o r d w a n d vorbei g e h e n d e Schraubenflügel

schleudere eine be-

stimmte W a s s e r m e n g e gegen die B o r d w a n d und erzeuge hierdurch einen Stoß, so ist diese Erklärung einer an sich bekannten und oft beobachteten Erscheinung falsch.

Eine Erklärung, wie sie aus den bis jetzt vor-

liegenden P h o t o g r a m m e n möglich ist, soll im späteren gegeben

werden.

Noch auf eine weitere Erscheinung, die gleichfalls bei allen Photog r a m m e n charakteristisch

ist, sei hingewiesen.

Wie ohne weiteres ver-

ständlich, sind die Spirallinien und B e w e g u n g s e r s c h e i n u n g e n unter Wasser durch die bei der Fahrt bzw. beim stillstehend rotierenden Propeller in das Wasser hineingesaugte Luft kenntlich gemacht.

An diesen Luitflächen

bzw. den sie b e g r e n z e n d e n Wasserflächen bricht sich das scharfe Licht der intensiven Scheinwerfer und gestattet so die photographische Aufnahme. Charakteristisch ist nun bei allen A u f n a h m e n die exakte Spirallinie

eines

jeden Flügels, die man unschwer erkennen kann, sobald man die Stereoa u f n a h m e n durch ein richtig eingestelltes Stereoskop betrachtet.

Je g e -

ringer nun der Wagenwiderstand ist, je g r ö ß e r somit bei Z u f ü h r u n g einer bestimmten

E n e r g i e m e n g e die Wagengeschwindigkeit

sich gestaltet,

so weiter liegen diese einzelnen Spirallinien voneinander ab.

um

W ü r d e man

hierzu die konstante Spirallinie der rotierenden Schraube auf Grund ihrer Steigung und ihrer U m d r e h u n g e n

einzeichnen,

so würde die Differenz

zwischen der Länge der beiden Spiralen in gewissem Sinne eine Beur-

13 teilung des Slips ermöglichen bzw. einen Maßstab für die Beschleunigung der Wassermengen relativ zur Schraube abgeben. Vermehrt man nun den Schiffswiderstand dadurch, daß man an den Wagen zunehmend schwerere Gewichte anhängt, so verringert sich die Höhe der Schraubenspirallinien bei Zuführung gleich großer Energie entsprechend, und man kann vielleicht den Vergleich mit einer Spiralfeder aus Stahl ziehen, die durch stärkere Belastung um so stärker zusammengepreßt wird. Aus dem Maße der Kompression jener Spirallinien läßt sich, wenn man die Schraube selbst kennt, sofort ein Schluß auf die Höhe des sogenannten

Slips machen.

Man

erkennt aber

auch

aus

allen Photo-

graphien , wie ungenau es ist, den Slip als Differenz zwischen der fortschreitenden Geschwindigkeit des Schiffes und dem Produkt aus Steigung mal Umdrehungszahl der Schraube zu bezeichnen. Geschwindigkeiten

Es sind 3 verschiedene

vorhanden, mit denen man rechnen muß,

und zwar

1. die ideelle Schraubengeschwindigkeit = Umdrehungen mal Steigung, 2. die fortschreitende Geschwindigkeit der Schraube, bzw. des mit ihr fest verbundenen Schiffes oder Wagens, und 3. die Geschwindigkeit des Wasserstromes, infolge der durch die Schraube auf das Wasser ausgeübten

Beschleunigungen.

Bei ein und derselben Schraube ist Nr. 1 konstant, solange die Umdrehungszahl konstant ist. Stellen ohne

und daß

unter

Nr. 3 kann gleichfalls an den entsprechenden

bestimmten

Verhältnissen

konstant

dabei Nr. 2 , die Schiffsgeschwindigkeit,

erhalten werden,

konstant zu bleiben

braucht, und auch selbst, wenn der Schiffswiderstand konstant erhalten wird, bzw. an dem kleinen Versuchswagen ein konstantes Gewicht hängt, so kann doch die Schiffsgeschwindigkeit, bzw. die Wagengeschwindigkeit, sehr verschieden ausfallen, je nach der Menge soliden Wassers, die Schraube beschleunigt;

auch

welches

auf diesen Punkt ist im späteren noch

besonders hingewiesen. Eine letzte, überall auffallende charakteristische Erscheinung, für die es aber bis jetzt mir nicht gelungen ist, eine einwandfreie und befriedigende Erklärung zu finden, ist der eigenartige Luftschlauch, welcher hinter der Nabe einer jeden Schraube genau in der Mitte des Abstromzylinders sich vielfach einstellt.

Es ist sogar eine Reihe von Aufnahmen gelungen, bei

denen die Spiralen vollständig verschwunden waren und nur noch dieser oft meterlange, wurmartige Luftschlauch sich erhalten hat, siehe Tafel 4 Bild 4,

Tafel 5 Bild 2 u. 3, Tafel 24 Bild 4,

Tafel 25 Bild 2, Tafel 26

Bild 3, Tafel 27 Bild 1 u. 2, Tafel 28 Bild 2, Tafel 29 Bild 2, Tafel 30 Bild 1.

14

Man könnte der Ansicht sein, daß es sich hier um einen Hohlraum hinter der Nabe handele infolge der rotierend fortschreitenden B e w e g u n g der Schraube, welche dem zentral nach hinten heraus geschleuderten Wasser nicht Zeit läßt, in die durch die Nabe erzielte H ö h l u n g unmittelbar hinter der Schraube hineinzutreten. Man könnte auch annehmen, daß g e r a d e an dieser Stelle sich etwa im Wasser vorhandene Luft leichter sammele und erst später in Blasenform an die Oberfläche steige.

Eine völlig befrie-

digende Erklärung für diese Erscheinung habe ich noch nicht gefunden, und

Versuche,

die

darauf

hinzielten,

durch Einführung eines

dünnen

Gummischlauches nach jenem Nabenende, eine etwaige Luftleere infolge der selbstverständlichen S a u g w i r k u n g am

anderen Ende jenes

Gummi-

schlaüches, welches sich über Wasser befand, festzustellen, haben kein Resultat gezeitigt;

eine S a u g w i r k u n g irgend welcher Art ließ sich bis

jetzt nicht ermitteln, dagegen ist es, wie die entsprechenden Bilder der Figuren Tafel 8 Bild 1, 2 u. 3, Tafel 14 Bild 3 u. 4, Tafel 15 Bild 2 zeigen, sehr wohl geglückt, durch Einblasen von Luft mittels jenes Gummirohres in den Nabenraum, eine nicht unwesentliche Verdickung jenes ominösen Schwanzes herbeizuführen. Es seien nun einige Beobachtungen näher besprochen und zu Schlußfolgerungen ausgestaltet, zu denen jene Versuche berechtigte Veranlassung zu geben scheinen. Man ist bisher der Ansicht gewesen, daß die Steigerung der Umdrehungszahlen einer Schraube und infolgedessen auch die

Steigerung

der Peripherie-Geschwindigkeit der Flügelspitzen über ein bestimmtes Maß hinaus sehr schädlich sei und den W i r k u n g s g r a d cler Schraube mit Notwendigkeit herabsetzen müsse.

Man sagte sich, eine Steigerung der Um-

d r e h u n g e n über ein gewisses Maß hinaus habe sehr bald die Bildung von Hohlräumen vor den Flügeln zur Folge, und wenn das eingetreten werde

der

Axialschub

der

Schraube

außerordentlich

sei,

herabgemindert.

Die A n s c h a u u n g ist vertreten, daß die Belastung pro Einheit des projezierten Schraubenflügels über ein gewisses Maß hinaus durchaus unzulässig sei, da sie ein g e n ü g e n d e s Zufließen des Wassers zur Schraube unmöglich mache und somit der Schraube selbst diejenige

Wassermenge

entziehe, auf welche sie mittels ihrer Druckseite einwirken könne. Nach

den

von

mir angestellten

Untersuchungen

fassungen bis zu einem gewissen Grade irrig.

sind

diese Auf-

Allerdings ist es nur m ö g -

lich gewesen, in beschränktem U m f a n g e den Beweis für die Unrichtigkeit jener landläufigen Anschauungen zu erbringen, es dürfte aber immerhin schon soviel Material vorliegen, daß daraus berechtigte Schlüsse für die Zukunft in gewissem Umfange g e z o g e n werden können.

15 Es sei hier zunächst wiederum auf die anfangs genannte Erscheinung der Niveausenkung über der arbeitenden Schraube hingewiesen.

Steigert

man die U m d r e h u n g s z a h l der Schraube, so steigert man dadurch nicht allein ihre

Druckwirkung,

sondern mindestens ebensosehr ihre

Saugwirkung.

Diese Saugwirkung hat zur Folge, daß die Niveausenkung sehr bald so stark werden kann, daß die Schraube Luft, anstatt Wasser in den Schraubenraum hineinsaugt.

Eine große Zahl von Photographien, z. B. die Figuren Tafel 1

Bild 3 u. 4, Tafel 11 Bild 1, Tafel 24 Bild 2, Tafel 26 Bild 2, Tafel 28 Bild 1, Tafel 30 Bild 3 zeigt ganz evident diese außerordentliche Neigung der Schraube, Luft in den Schraubenraum von der Oberfläche her anzusaugen.

Die trichterförmigen Wirbel, welche sich b e s o n d e r s bei feststehend

rotierender Schraube über derselben Wasserschicht, deren

bilden, führen selbst durch

Dicke mehr als der S c h r a u b e n d u r c h m e s s e r

beträgt, einen Luftschlauch in die Schraube hinein.

eine selbst

Tritt diese Erscheinung

aber auf, so arbeitet sofort die Schraube nicht mehr in solidem Wasser, sondern in einem Gemisch von Luft und Wasser, wie dies eine große Zahl von P h o t o g r a m m e n z. B. Figur Tafel 25 Bild 1 klar erkennen

läßt.

Die Folge davon ist natürlich sofort eine ganz außerordentliche Vermind e r u n g sowohl der Saugwirkung auf der Vorderseite, wie der Druckwirkung auf der Rückseite der Schraube, und die Folge davon ist wiederum eine augenblicklich eintretende,

sehr starke Verminderung, fast sogar völlige

Vernichtung des noch kurz vorher vorhanden gewesenen Axialschubes! Es ist unzählige Male beobachtet worden, daß eine Schraube, welche den mit schweren

Gewichten belasteten Wagen nur

mühsam

vorwärts

bewegen konnte, trotz großer Energiezuführung in dem Augenblicke mit samt dem Wagen durch das angehängte Gewicht z u r ü c k g e z o g e n

wurde,

in dem infolge jener Trichterbildung Luft in den S c h r a u b e n r a u m hineingesaugt

wurde.

Es

ist

auch

ebenso oft beobachtet w o r d e n , daß die

Tourenzahl der Schraube sich unmittelbar ganz bedeutend steigerte, die Schraube also gewissermaßen durchging, sobald jene Luft angesaugt wurde. Die E r s c h e i n u n g ist dann ganz analog derjenigen, die in der Praxis oft g e n u g beobachtet wird, daß der Widerstand der Schraube und ihr Axialschub schwindet und

die Maschine

d u r c h g e h t , sobald bei

hohem

S e e g a n g und stampfendem Schiff die Schraube aus dem Wasser tritt. Wie außerordentlich stark das Bestreben zum Luftansaugen

durch

Schaffung einer erheblichen Niveausenkung bei jeder arbeitenden Schraube vorhanden ist, zeigt in selten schöner Klarheit die Aufnahme der Figur Tafel 20 Bild 1. Diese A u f n a h m e ist glücklich gefaßt worden bei größter U m d r e h u n g s z a h l der Schraube und bei vorzüglich ausgebildeter Kavitationserscheinung.

Die Erscheinung ist unmittelbar vor jenem Augenblick erfaßt,

in welchem die Luit in den S c h r a u b e n r a u m hineinstürzt und dort explosionsartig wirkt; eine A u f n a h m e dieses nächstfolgenden Momentes ist in der Figur Tafel 10 Bild 2, 3 u. 4 dargestellt. Form klar

erkennbar

und

Hier ist der Lufttrichter in breitester

das explosionsartige Auseinanderfliegen

des

Wassers und Luftgemisches als Folgeerscheinung deutlich zu beobachten! Daß in diesem Moment fast der ganze Axialschub der

Schraube

vollständig vernichtet wird, ist ohne weiteres verständlich, derartige luftschluckende Schrauben können daher im wahrsten Sinne des Wortes als effektive „Schaumschläger" bezeichnet werden. Inwiefern hängt nun die Steigerung der Umdrehungszahl mit diesem, so außerordentlich schädlichen Lufteintritt in den S c h r a u b e n r a u m zusammen? — Die Frage ist leicht zu beantworten.

Steigert man die U m d r e h u n g s -

zahl einer g e n ü g e n d tief unter Wasser arbeitenden Schraube, so ist klar, daß dadurch die Geschwindigkeit des unter Wasser erzeugten Schraubenstromes gesteigert wird. mit z u n e h m e n d e r

S a u g w i r k u n g und D r u c k w i r k u n g der Schraube wachsen Umdrehungszahl.

Die Folge ist eine immer

stärker

auftretende Niveausenkung, bis schließlich das Niveau sich bis zur Oberkante der Flügel gesenkt hat, oder, was hauptsächlich

bei stillstehend

rotierender Schraube der Fall ist, Trichterbildung infolge der entstehenden Wirbel auftritt.

;

Gerade die S a u g w i r k u n g ist es also, auf die man Bezug zu n e h m e n hat.

Es wurden, um dies festzustellen, Versuche mit ein und derselben

S c h r a u b e dahin ausgeführt, daß oberhalb der Schraube das Wasserniveau mit einem dünnen, aber g e n ü g e n d großen Brett abgedeckt wurde. Resultat war sofort erkennbar und geradezu erstaunlich.

Das

Die Schraube,

welche den Wagen, an dessen Ende ein schweres Gewicht hing, mit einer bestimmten U m d r e h u n g s z a h l kaum mehr vorwärts bewegen konnte,

und

öfters Luft einsaugte und dann mit samt dem Wagen durch das Gewicht rückwärts gezogen wurde, trieb mit der gleichen Umdrehungszahl

den

Wagen anstandslos mit guter Geschwindigkeit vorwärts und hob sogar ohne

Schwierigkeit

ein

noch

größeres

Gewicht,

sobald

die

Wasser-

oberfläche durch das darauf gelegte dünne Brett abgedeckt und also der Eintritt von Luft in den S c h r a u b e n r a u m auf Grund der S a u g w i r k u n g der Schraube erschwert bzw. verhindert wurde.

Man konnte in solchem Falle

auch anstandslos die Tourenzahl steigern und dabei andauernd eine Erhöhung

des

Axialschubes

erzielen.

Wurde

der

Betrieb

ubermäßig

forciert, so ergab sich in einzelnen Fällen, daß infolge der starken S a u g wirkung der Schraube von der Vorderkante des über der Schraube auf die Wasseroberfläche gelegten Brettes in einem Abstände selbst von über

17 drei S c h r a u b e n d u r c h m e s s e r n des Brettes

entlang und

w o d u r c h naturgemäß

Luftschläuche zunächst an der Unterkante

dann in die Schraube hineingesaugt

wiederum

schubes herbeigeführt wurde.

sofort

eine

Verminderung

wurden,

des

Axial-

Diese Erscheinung ließ darauf schließen,

daß das angebrachte Brett für die zur A n w e n d u n g gelangte U m d r e h u n g s zahl nicht weit g e n u g nach vorn hin das Sauggebiet abdeckte. Aus diesen Beobachtungen, die ungemein zahlreich vor vielen maßgebenden Interessenten an H a n d der Versuche gemacht wurden, läßt sich die Schlußfolgerung ziehen, daß man solange mit der Steigerung

der

S c h r a u b e n u m d r e h u n g e n bei bestimmter A n o r d n u n g der Schraube am Schiff fortschreiten kann, als ein Lufteintritt in den S c h r a u b e n r a u m noch vermieden wird, daß aber fast der ganze Axialschub verloren geht, sobald die Vorderseite der Schraube anfängt, Luft a n z u s a u g e n .

Will man also

auf hohe U m d r e h u n g e n gehen, u n d das ist, wenn es ohne Reduktion des Schraubeneffektes geschehen kann, b e s o n d e r s bei Turbinen zu empfehlen, so hat m a n unter allen Umständen dafür S o r g e zu tragen, daß ein Eintritt von Luft in den S c h r a u b e n r a u m möglichst vermieden wird. Nun könnte man dieses dadurch erstreben, daß man, wie ab und zu geschehen, die Schraube unter einem darüber angebrachten Halbzylinder aus Blechen arbeiten läßt.' Eine derartige Konstruktion wäre aber durchaus verfehlt und m u ß als falsch bezeichnet werden. Wasser gleichmäßig von allen Seiten H e r b e i f ü h r u n g einer guten Wirkung daß

Die Schraube saugt das

ihres Kreisquerschnittes

an.

Zur

der Schraube ist Sorge zu tragen,

ihr von allen Seiten dieses Wasser in

reichstem Maße

zuströmen

k a n n ; das verhindert aber eine nahe über der S c h r a u b e befindliche oder seitlich

angebrachte A b d e c k u n g

soll aber v o r h a n d e n s e i n , Wasseroberfläche liegen, vorenthalten werde.

irgend welcher Art.

nur m u ß

sie so

Eine

Abdeckung

nahe wie möglich

damit der Schraube möglichst

wenig

Durch A n b r i n g u n g einer entsprechenden

an

der

Wasser horizon-

talen Flosse, oder durch e n t s p r e c h e n d e Ausgestaltung des Hinterschiffes läßt sich das

Problem

in

vielen Fällen

ohne

allzu g r o ß e

Schwierig-

keit lösen. Z u s a m m e n f a s s e n d ist an dieser Stelle also darauf hinzuweisen, eine Steigerung

der

Umdrehungszahlen

einer

Schraube

nicht

daß

deshalb

schädlich wirkt, weil etwa H o h l r ä u m e oder dergleichen entstehen könnten, sondern

hauptsächlich deshalb,

Umdrehungen eintritt

weil infolge der durch Steigerung

und dieses Wasser- und Luftgemisch

schub mindert.

der

erhöhten S a u g w i r k u n g leicht Luft in den S c h r a u b e n r a u m der Schraube den Axial-

18

Meistens kann man

sich

bei einem fahrenden

Schiffe sehr leicht

ein Urteil darüber bilden, ob die S c h r a u b e Luft schluckt oder nicht, ob sie schlecht oder gut wirkt.

Ist das Schraubenwasser hinter der Schraube

stark schaumig, so ist das fast stets ein klarer Beweis dafür, daß die Schraube Luft angesaugt hat und schlecht arbeitet.

Zahlreiche

Photo-

g r a m m e zeigen mit absoluter Deutlichkeit, daß eine derartige Kennzeichn u n g des S c h r a u b e n s t r o m e s auch bei g r o ß e r nicht eintritt,

daß vielmehr

Umdrehungsgeschwindigkeit

das Wasser vollkommen klar bleibt, wenn

keine Luft in den S c h r a u b e n r a u m eingetreten ist (vgl. z. B. die Kavitationsbilder).

Die Messungen haben übereinstimmend ergeben, daß dann der

Wirkungsgrad der Schraube ein guter genannt werden muß, und dieses letztere ist ja immer das Erstrebenswerte. Noch eine andere Erscheinung sei hier genannt.

Wenn das Fahr-

zeug still liegt und plötzlich die Maschine angestellt wird, die Schraube also mit einer gewissen Geschwindigkeit sich d r e h t , so ist es niemals möglich, d e m u m g e b e n d e n Wasser sofort diejenige Beschleunigung nach hinten oder nach vorne zu erteilen, welche der Steigung und der Umd r e h u n g s z a h l der S c h r a u b e entspricht. eines

starken Wirbels

über

Die Folge ist fast stets die Bildung

der S c h r a u b e und damit eines

gewaltigen

Lufteinströmens in den S c h r a u b e n r a u m , was sich dadurch charakterisiert, daß erstens der Axialschub sehr klein ist und dann das Schraubenwasser als schaumige Masse explosionsartig von der Schraube abströmt.

Diese Er-

scheinung läßt sich ganz vorzüglich in klarem Wasser beobachten, wenn beispielsweise ein kleineres Motorboot plötzlich seinen Motor anstellt und den Propeller in U m d r e h u n g e n versetzt.

Erst allmählich, mit Aufnahme

der Fahrt, verschwinden die Luftblasen und kann man Arbeiten

der

Schraube

unter Wasser

ein klares, gutes

ohne Luftansaugung

beobachten.

Eine analoge E r s c h e i n u n g läßt sich bei plötzlichem Umsteuern der Maschine von vorwärts nach rückwärts oder u m g e k e h r t

feststellen, da

bei diesen Manövern die Belastung der S c h r a u b e sehr vermehrt wird und der von ihr erzeugte Abstrom infolge der b e s t e h e n d e n Fahrt des Schiffes sich nicht entwickeln k a n n ; es ist stets mit fast absoluter Sicherheit anz u n e h m e n , daß dann gewaltige Luftmengen in den S c h r a u b e n r a u m hineinstürzen, und daraus erklären sich

auch

die schlechten

Stoppresultate

hochtouriger, stark belasteter Schrauben von kleinem D u r c h m e s s e r . hindert

man

auch

Oberfläche den Schrauben

kleinen

zielen lassen.

hier

durch

Luftzutritt, so

Ver-

entsprechende

Abdeckung

der Wasser^

dürften fraglos,

auch bei

hochtourigen

Durchmessers,

zufriedenstellende Resultate sich

er-

19

In dem kleinen Bassin wurden aber noch andere Untersuchungen angestellt.

Es war selbstverständlich, daß, wenn zwischen den Einzel-

versuchen kein g e n ü g e n d großer Zeitraum zur B e r u h i g u n g des aufgewühlten Wassers lag, zahlreiche Wellen und Niveausenkungen von vorn nach hinten und umgekehrt durch das Bassin liefen.

Wurde nun der nächstfolgende

Versuch unter diesen Umständen v o r g e n o m m e n , so fand in dem Augenblicke, in

dem ein Wellental die schon ohnedies

vorhandene

Niveau-

s e n k u n g passierte und sie vergrößerte, sehr leicht und fast regelmäßig ein Ansaugen von Luft in den S c h r a u b e n r a u m

statt.

Etwas

Ähnliches

tritt bei der Schiffahrt im großen fast überall auf, u m s o m e h r , wenn auf Grund

eines

hohen

Seeganges

das

Schiff

selbst

Stampfbewegungen

macht und dadurch seine Propeller periodisch der Oberfläche nähert, die dann wohl einbüßen.

mit ziemlicher

Sicherheit

Luft

saugen

und

an

Axialschub

Man soll also zur Verhinderung des Luftansaugens die S c h r a u b e

so tief wie möglich unter Wasser legen und den D u r c h m e s s e r den Verhältnissen entsprechend so klein wie möglich wählen.

Der oft und vielfach

angeführte Grund, durch Tieflagerung des Propellers unter Wasser eine große Wassersäule zu schaffen, die durch ihr Gewicht die Zuflußgeschwindigkeit des Wassers zum Propeller steigere und die Bildung von Kavitationen hinausschiebe, dürfte allein kaum maßgebend sein, da die Bildung von Kavitationen sich keineswegs

als dasjenige Übel ansehen läßt,

als

welches man bisher dieselben zu betrachten gewohnt war. Über die Wirkung dieser Kavitationen sind gleichfalls Untersuchungen angestellt worden.

Leider war es infolge der geringen Länge des Bassins

nur Selten möglich, Kavitationen auch bei schnellfahrendem Wagen und bei entsprechend gesteigerten U m d r e h u n g s z a h l e n der Schraube zu erzielen. Die Kavitationsbilder, welche in den vorliegenden P h o t o g r a m m e n wiederg e g e b e n sind, verdanken mit A u s n a h m e von Figur Tafel 19 Bild 4 ihre Ents t e h u n g ausnahmslos dem infolge schwerer, angehängter Gewichte sehr langsam fahrenden Wagen oder der bei stillstehendem Wagen stark rotierenden Schraube.

Es wurde hierbei folgendermaßen verfahren: Das an den

Wagen angehängte Gewicht w u r d e so g r o ß g e n o m m e n , daß die Schraube selbst es unter keinen Umständen heben konnte.

Das Gewicht wurde auf

eine sehr empfindliche Wage aufgestellt, deren Zeiger auf einer großen Skala sich bewegte; allmählich wurden die U m d r e h u n g e n der Schraube gesteigert und gleichzeitig dasjenige Maß am Zeiger der Wage abgelesen, um welches das Gewicht gehoben wurde bzw. um welches die Wage erleichtert

wurde,

repräsentierte.

welches

also

direkt

den

Axialschub

der

Schraube

Zahlreiche Versuche haben nun ergeben, daß das Zurück-

20 wandern des Zeigers auf der Wage, also die Erleichterung der Wage, d. h. der von der Schraube ausgeübte Axialschub, mit steigender Umdrehungszahl andauernd wuchs und sein Maximum stets dann erreichte, wenn die deutlich sichtbare Kavitation eingetreten war.

Eine wesentliche Steigerung

des Axialschubes

über den Wert

den vorhandenen

Mitteln nicht mehr zu erreichen.

dieses Augenblickes

hinaus war mit

Die Schraube

war

dabei so tief gelagert, daß ein Ansaugen von Luft kaum eintreten konnte; trat aber dennoch nach längerem

Bestehen

der Kavitation

infolge

der

natürlichen Wellenbildung in dem begrenzten Bassinwasser plötzlich die Bildung eines Luftschlauches ein, stürzte Luft in den Kavitationsraum und den ganzen Schraubenraum hinein, so war der ganze Axialschub wiederum verloren und der Zeiger der Wage

schnellte

infolge

des

Zurückfallens

des Gewichtes sogar noch ein ganzes Stück über denjenigen Punkt hinaus, der der vollen Belastung der Wage durch das aufgestellte Gewicht entsprach. Aus diesen Beobachtungen darf vielleicht auch für das fahrende Schiff der Schluß gezogen werden, daß der Axialschub ein Maximum erreicht beim Eintreten der Kavitation, daß man also im Gegensatz zu bisherigen Anschauungen

gerade

danach streben sollte, durch Steigerung der Um-

drehungszahlen der Schraube eben noch die Kavitation zu erreichen, daß man aber jede Steigerung dieser Umdrehungen als überflüssig vermeiden sollte, welche über die zur Kavitationsbildung gehörigen hinausgeht. Es ist diese Auffassung vielleicht dadurch verständlicher, wenn man die Saugwirkung der Schraube betrachtet.

Der Vergleich mit dem Abreißen

des Wassers unter dem schnell gehobenen Pumpenkolben ist

keineswegs

von der Hand zu weisen; ebenso wie es hier nicht möglich ist, eine höhere Saugwirkung zu

erzielen,

als sie sich im Momente des Abreißens

des

Wassers ergibt, ebenso wie aber auch hier das Maximum der Saugwirkung erzielt ist, läßt sich auch bei der arbeitenden Schraube nach Abreißen des Wassers auf der Saugseite eine wesentliche Steigerung der Saugwirkung kaum noch erzielen; auf der anderen Seite ist aber auch bei der Schraube in diesem Augenblick das Maximum der Saugwirkung erreicht. also bei Schiffen,

besonders

Man sollte

denjenigen, die einen wechselnden

Fahrt-

widerstand zu erleiden haben, das verfügbare Schraubenareal und damit auch den Schraubendurchmesser derart bemessen, daß der mögliche Maximalwiderstand mit Sicherheit überwunden werden kann, wenn bei der Schraube Hohlraumbildung eintritt. bei geringerem

Das würde naturgemäß zur Folge haben,

Schiffswiderstand

und gleichbleibender

eine Hohlraumbildung noch nicht erzielt wird.

Will man

daß

Geschwindigkeit dieselbe durch

Steigerung der Umdrehungen erzielen, so schafft man einen vergrößerten

21 Axialschub, steigert also die Geschwindigkeit. bei Seeschiffen dann

anzustellen,

wenn

Diese E r w ä g u n g ist z. B.

der Widerstand

dieser Schiffe

durch Wind und Wetter von vorn nicht unerheblich vermehrt wird. die Schiffsgeschwindigkeit

dann

nicht

sinken,

so

muß

die

Soll

Schraube

auf Grund gesteigerter U m d r e h u n g e n einen derartig gesteigerten Axialschub bis zur Kavitationsbildung leisten können,

daß zwischen dem so

vermehrten

Geschwindigkeit

dem

Schiffswiderstand

maximal

erreichbaren

bei

der gewollten

Axialschub

der

Schraube

und

Gleichgewicht

besteht. Um indesse_n die günstige Wirkung der abgedeckten

Wasserober-

fläche, auch hinsichtlich der Kavitationswirkung klar feststellen zu können, w u r d e die Schraube so nahe an die Wasseroberfläche gebracht, daß schon längst vor Eintritt der Kavitation b e d e u t e n d e Luftmengen in den Schraubenraum eingesaugt werden mußten und also der maximale Schub bei etwaigem Eintritt der Kavitation gar nicht erzielt werden konnte. die Wasseroberfläche abgedeckt, und

es zeigte

Alsdann wurde

sich n u n m e h r

dieselbe

Erscheinung, die vorher geschildert ist, daß nämlich die Steigerung der U m d r e h u n g e n bis zur Kavitationsbildung möglich wurde und hierbei der Axialschub auf sein Maximum stieg. Ob freilich der Nutzeffekt der gesamten Anlage bei dieser Steigerung der U m d r e h u n g e n bis zur Kavitation ebenfalls sein Maximum erreicht, ließ sich zurzeit noch nicht feststellen, da es an Mitteln mangelte, um diesbezügliche Instrumente zu beschaffen und U n t e r s u c h u n g e n anzustellen. Es ist aber auf einen Umstand hinzuweisen, nämlich, daß die Reibung im Wasser bekanntlich nicht bis ins u n g e m e s s e n e mit z u n e h m e n d e r Geschwindigkeit des im Wasser bewegten Körpers wächst, sondern sehr wahrscheinlich über eine gewisse Geschwindigkeit hinaus weniger stark zunimmt, und ferner daß jedenfalls an den Flächen, auf denen die Kavitation lagert, eine Reduktion der Flüssigkeitsreibung eintreten wird, so daß hierdurch die Reibungswiderstände der Schraube selbst sich nicht unwahrscheinlich dürften. Versuche

und

vor allem

durch

eingehende

Messungen

Das gleiche gilt hinsichtlich der Schnellfahrtversuche; wendig,

vermindern

Es wird die Aufgabe sein, auch diesen Punkt durch eingehende

das Bassin wesentlich zu verlängern,

maximaler

Schraubenumdrehungszahl

und

klarzustellen.

hierfür ist es not-

um die Verhältnisse bei

Eintritt

von

Kavitation

zu

erforschen. Z u m Schluß seien noch einige Betrachtungen mehr nebensächlicher Art gemacht.

Zu Anfang war darauf hingewiesen, daß j e n e Stöße g e g e n

die B o r d w a n d bei dicht an derselben vorbei schlagenden Schraubenflügeln

22 nicht

auf Schleuderwirkung

des

Wassers

zurückzuführen

sein

dürften.

Eine Erklärung in gewissem Sinne ist vielleicht dadurch gegeben, daß der Schraubenflügel bei seinem Vorbeischlagen an der Bordwand

auf seiner

Saugseite im Wasserzufluß außerordentlich behindert wird, und daß sich an dieser Stelle ein Hohlraum bildet, in welchen nach dem Durchgang des Flügels

und

vor Eintritt

des

nächstfolgenden

Flügels

das Wasser

hineinstürzt und somit jenen Stoß gegen die Bordwand erzeugt. Die starke Saugwirkung das

dadurch herbeigeführte

den

Flügelspitzen,

der Schrauben

auf ihrer Vorderfläche und

stetige Ansaugen

von Luft naturgemäß

dürfte vielleicht eine genügende

Erklärung

für

an die

bekannte, an diesen Stellen oft beobachtete Korrosion abgeben, weil selbstverständlich die Luftblasen in Verbindung mit dem Seewasser eine oxydierende Wirkung hervorrufen, die um so stärker auftreten m u ß ,

wenn

erst einmal kleine Vertiefungen auf der Flügeloberfläche entstanden sind, in welchen sich die einmal angesaugte Luft selbstverständlich länger und besser hält, als wenn der Flügel noch eine vollständig intakte Oberfläche besitzt. Wenn dem aber so ist, dann kann man bei stark angefressenen Schrauben auf eine starke Luftansaugung, also auf eine ungünstige Wirkung schließen.

Wenn ich es unternahm,

das bis jetzt zutage geförderte

Material

über die Wirkung der Schiffsschraube auf das Wasser der Öffentlichkeit zu übergeben, so geschah es, um die Kollegen zur Mitarbeit anzuregen und dann, um zu zeigen, daß es doch wohl berechtigt ist, wenn ähnlich wie auf, anderen

Fachgebieten

des Landmaschinenbaus,

der

Elektrotechnik,

Physik und Chemie, so auch auf den Gebieten des Schiff- und Schiffsmaschinenbaus in gleicher Weise staatliche Mittel in solchem

Umfange

zur Verfügung gestellt werden, daß dadurch die so außerordentlich wichtigen schiffbautechnischen Probleme ihrer Lösung näher geführt werden können. Es kann nicht verhehlt werden, daß es außerordentlich bedauerlich ist, wenn gerade an den Pflanzstätten

der technischen

Wissenschaften,

den technischen Hochschulen, bisher keine genügenden Mittel zur exakten Durchführung

derartiger

Untersuchungen

ausgesetzt

werden

konnten.

Um so bedauerlicher ist dieses, wenn man mit den bisherigen geringen Aufwendungen zum Nutzen einer Industrie, die für das Wirtschaftsleben unseres Volkes doch mindestens von gleicher Wichtigkeit wie j e d e andere ist, die relativ beträchtlichen Mittel vergleicht, welche seitens des Staates für andere Forschungszwecke

auf technisch

und wirtschaftlich

durchaus

23 nicht wichtigeren Gebieten zur V e r f ü g u n g gestellt worden

sind.

Es

ist

zu hoffen und zu wünschen, daß die Zukunft eine den B e d ü r f n i s s e n der Industrie mehr angepaßte Verteilung der Staatsmittel bringen m ö g e ! Mir standen für die A u s f ü h r u n g der vorliegenden Versuche von der Jubiläumsstiftung der deutschen Industrie

6000 M., der Berliner

Jagor-

Stiftung 5000 M. und seitens d e s Kultusministeriums 8000 M. zur f ü g u n g ; von letzteren sind i n d e s s e n bewilligt wurden, zur V e r f ü g u n g .

Ver-

noch 4000 M., die in diesem Jahre

S i e sollen zu einem U m b a u des W a g e n s

benutzt werden, damit zwei und w o m ö g l i c h drei S c h r a u b e n in ihrer g e g e n seitigen Wirkung beobachtet werden können. Den genannten S p e n d e r n sei an dieser Stelle mein b e s o n d e r e r Dank a u s g e s p r o c h e n ; ein gleicher D a n k gebührt meinen beiden früheren A s s i stenten, den Diplomingenieuren A l e x a n d e r D i e t z i u s dem

Studierenden des Schiffbaufaches,

wie die Direktion

Herrn W a g n e r ,

der S i e m e n s - S c h u c k e r t w e r k e

treu zur Seite g e s t a n d e n haben.

und Otto A l t

und

welche ebenso

mir bei den Versuchen

F l a m i n , D i e S c h i f f s s c h r a u b e und ihre W i r k u n g auf das W a s s e r .

Lichtdruck von J. B. Obernetter, München.

T a f e l 1.

Verlag von R. Oldenbourg, München und Berlin.

Tafel

F l a m m , Die S c h i f f s s c h r a u b e und ihre W i r k u n g auf d a s W a s s e r .

v=

v=

1,4 m/sek.

1,85 m/sek.

v = 2,45 m/sek.

v=

L i c h t d r u c k von J . B . O b e r n e t t e r , M ü n c h e n .

2,5 m/sek.

« — 2000.

n =

ff

=

11 kg.

1500.

ff =

0 kg.

n = 2000.

ff =

0 kg.

n =

ff =

0 kg.

2000.

2.

V e r l a g v o n R, O l d e n b o u r g , M ü n c h e n und B e r l i n .

Flamm, Die Schiffsschraube und ihre Wirkung auf das Wasser.

T a f e l 3.

P. I.

v = 2,5 m/sek.

«=2000.

g = 2 kg.

I \ I.

v = 3,4 m/sek.

n = 2400.

g = 0 kg.

i' = 3,7 m/sek.

H - 25(X).

v = 0 m'sek.

n = 3100.

P. 1.

L i c h t d r u c k v o n J. B. O b e r n e t t e r , M ü n c h e n .

Verlag vun K. O l d e n b u u r g , M ü n c h e n u n d Berlin.

Flamm, Die Schiffsschraube und ihre Wirkung auf das Wasser.

P. 1.

V = 2,6 m/sek.

L i c h t d r u c k von J. B. O b e r n e t t e r , M ü n c h e n .

n = 2400.

T a f e l 4.

£ = 2 kg.

V e r l a g v o n R. O l d e n b o u r g , M ü n c h e n u n d Herlin.

Flamm, Die Schiffsschraube und ihre Wirkung auf das Wasser.

Tafel 5.

2,45 m/sek.

n = 2400.

g = 4 kg.

i' - - 2,3 m/sek.

n = 2400.

g=

v = 1,1 m/sek.

n

Lichtdruck von J. B. Obernetter, München.

= 1140.

7

g = 6 kg.

Verlag von R. Oldenbourg, München unci Berlin.

Flamm,

Die

P . I.

Schiffsschraube

und

v =

ihre W i r k u n g

1,3 m / s e j s .

auf

das

Tafel 6.

Wasser.

«=1140.

g =

5 kg.

P . 2.

P. 2.

Lichtdruck von J. B. Obernetter, München.

Verlag von R, Oldenbourg, München und Herlin.

F l a m m , Die S c h i f f s s c h r a u b e und ihre Wirkung auf das W a s s e r .

Tafel 7.

P. 3.

P. 3.

Lichtdruck von J. B. Ol) erti et ter, Minici ICH.

Verlag von R. Oldenbourg, Miinclicu und Berlin.

T a f e l 8.

Flamm, Die Schiiisschraube und ihre Wirkung ani das Wasser.

1'. 3.

v — 1,5 m/sek.

P. 3.

v = 1,2 m/sek.

n = 1250.

g=

P. 3.

v = 1,5 m/sek.

n = 1600.

g = 2,5 kg.

Lichtdruck von J. B. Obernetter, München.

1100.

8 = 0 kg.

1,0 kg.

Verlag von R. Oldenbourg, München und Berlin.

F l a m m , Die S c h i f f s s c h r a u b e und ihre Wirkung auf das W a s s e r .

P. 4.

v =

1,8 m/sek.

n =

800.

i' =

1,7 m/sek.

n =

960

i' —

1,6 m

n =

900.

v=

L i c h t d r u c k von J. B. Obernetter, München.

sek.

1,9 m/sek.

« = 2500.

Tafel

9.

g = 0 kg.

0

kg.

: 0 kg.

g = 2,0 kg.

V e r l a g v o n R. O l d e n b o u r g , M ü n c h e n und B e r l i n .

Tafel 10.

F l a m m , D i e Schiffsschraube und ihre Wirkung auf das Wasser.

P. 4.

v=

langsam.

n = 3600.

P. 4.

v — langsam.

n = 3600.

g =15

kg.

15 kg.

v = langsam.

P. 4.

v = langsam.

Lichtdruck von J. B. Obernetter, München.

« = 3500.

g = 15 kg.

Verlag von R. Oldenbourg, München und Berlin.

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F l a m m , D i e S c h i f f s s c h r a u b e u n d i h r e W i r k u n g auf d a s

Wasser.

Tafel 12.

P. 5.

P. 5.

P. 5.

Lichtdruck von J. B. Obernetter, München.

Probebild o h n e A n g a b e n .

Verlag von R. Oldenbourg, München und Berlin.

F l a m m , D i e S c h i f f s s c h r a u b e und ihre Wirkung auf das Wasser.

Tafel

P. 5.

v — 2,8 m/sek.

n = 2500.

g — 0 kg.

P. 5.

v = 2,4 m/sek.

n = 2500.

g — 2 kg.

; 2,3 m/sek.

n = 2500.

g =

v = 1,6 m/sek.

n = 2500.

g = 7 kg.

P- 5.

L i c h t d r u c k v o n J. B. O b e r n e t t e r , M ü n c h e n .

4

13.

k

S-

V e r l a g von R. O l d e i l b o u r g , M ü n c h e n und Berlin.

Tafel 14.

Flamm, Die Schiffsschraube und ihre Wirkung auf das Wasser,

P. 5.

v = langsam.

n — 3400.

g = 20 kg.

v— 1,6 m/sek.

n ¿= 1500.

g — 2,5 kg.

$mm m

¡äüäMSä

v = 1,25 m/sek,

Lichtdruck von J. B. Obernetter, München.

Verlag von R. Oldenbourg, München und Berlin.

F l a m m , Die S c h i f f s s c h r a u b e und ihre Wirkung auf das W a s s e r .

Lichtdruck von J. B. Obernetter, München.

Tafel 15.

Verlag von R. Oldenbourg, München und Berlin.

F l a m m , Die S c h i f f s s c h r a u b e u n d ihre W i r k u n g auf d a s W a s s e r .

Tafel

v = 1,10 m/sek.

1320.

: 0 kg.

v = 2,00 m/sek.

n = 1560.

g = 0 kg.

v = 0,76 m/sek.

1500.

g = » kg.

16,

P. 6.

Lichtdruck von J. B. O b e r n e t t e r , München.

Verlag von R. O l d e n b o u r g , München und Berlin.

Flamm,

Die

Schiffsschraube

und

Lichtdruck von J. B. Obernetter, München.

ihre

Wirkung

auf

das

Wasser.

Tafel 17.

Verlag von R. Oldenbourg, München und Berlin.

F l a m m , D i e S c h i f f s s c h r a u b e u n d i h r e W i r k u n g auf d a s

i> = 0 m 'sek.

Tafel 18.

Wasser.

n •= 3200.

g

** i

-

^iMTSMite^fß}^:

P. 6.

v = 1,3 m/sek.

L i c h t d r u c k von J. B. O b e r n e t t e r , M ü n c h e n .

n = 1700.

g = 0 kg.

V e r l a g v o n R. O l d e n b o u r g , M ü n c h e n und Berlin.

Tafel

F l a m m , Die S c h i f f s s c h r a u b e und ihre W i r k u n g auf das W a s s e r .

P. 7.

v = 1,7 m/sek.

Lichtdruck von J. B. Obernetter, München.

n = 2700.

g

19.

7 kg.

Verlag von R. Oldenbourg, München unü Berlin.

Tafel 2 0 .

Flamm, D i e S c h i f f s s c h r a u b e u n d ihre W i r k u n g auf d a s W a s s e r .

P. 7.

r = langsam.

«--= 3600.

¿f=20k£f.

P. 7.

v = langsam.

n = 3600.

g = 20 kg.

P. 7.

v = langsam.

n = 3500.

g = 20 kg.

P. 7.

r = langsam.

L i c h t d r u c k von J . B . ü b e r n e t t e r , M ü n c h e n .

« = 3500.

g = 20 kg.

V e r l a g v o n R . O l d e n b o u r ^ , M ü n c h e n lind B e r l i n .

Flamm,

Die

Schiffsschraube

und

ihre

Wirkung

auf

das

Wasser.

Tafel 21.

P . 9.

Lichtdruck von J. B. Obernetter, München.

Verlag von R. Oldenbourg, München und Berlin.

Tafel 22.

F l a m m , Die S c h i f f s s c h r a u b e u n d ihre W i r k u n g auf d a s W a s s e r .

P. 9.

P. 9.

v = 2,4 m/sek.

n = 2500.

g = 4 kg.

v = 3,5 m/sek.

n = 3200.

0 kg.

v = 3,5 m/sek.

« = 3100.

= 0 kg.

L i c h t d r u c k von J. B. O b e r n e t t e r , M ü n c h e n .

V e r l a g von R. O l d e n b o u r g , München u n d Berlin.

Tafel 23.

F l a m m , Die S c h i f f s s c h r a u b e und ihre Wirkung auf das W a s s e r .

P. 10.

v = 2,0 m/sek.

L i d i t d r u c k von J . B . O b e r n e t t e r , M u n c l i e n .

«=2500.

g — 7 kg.

V e r l a g v o n R. O l d e n b o u r g , Munclien und B e r l i n .

Flamm,

Die

Schiffsschraube

und

ihre

v=

2,8 m / s e k .

auf das

il — 2 6 0 0 .

« =

3000.

v — 2,6 m / s e k .

n =

2500.

v =

Lichtdruck von j . B. Ohe metter, München.

2,6 m / s e k .

Tafel 24.

Wasser.

0 m/sek.

v=

P . 10.

Wirkung

: 2500.

r = 2 k g .

g =

0 kg.

0 kg.

£ =

4 kg.

Verlag von R. Oldenbourg, München und Berlin.

Flamm,

Tafel 25.

Die S c h i f f s s c h r a u b e und ihre Wirkung auf das W a s s e r .

P. 10.

v=

P. 10.

v = 3,2 m/sek.

P. 10.

v = 0 m/sek.

P. 11.

v = 2,4 m/sek.

Lichtdruck von J. B. Obernetter,

München.

1,2 m/sek.

n = 2500.

g = 4 kg.

» =

g

3000.

n = 3200.

« =

2400.

= 0 kg.

g = 20 kg.

8 =

1 kg.

V e r l a g v o n R . O l d e n b o u r g , M ü n c h e n und B e r l i n .

Flamm, Die Schiffsschraube und ihre Wirkung auf das Wasser.

L i c h t d r u c k von J. B. O b e r n e t t e r , M ü n c h e n .

Tafel 26.

V e r l a g v o n R. O l d e n b o u r g , M ü n c h e n lind Berlin.

F l a m m , Die Schiffsschraube und ihre Wirkung auf das Wasser.

P. 11.

v = 2,45 m/aek.

P. 12.

v = 2,3 m/sek.

L i c h t d r u c k von J . B . O b e r n e t t e r , M ü n c h e n .

« = 2400.

n = 2500.

Tafel 27.

g = 4 kg.

g = 7 kg.

V e r l a g v o n R. O l d e n b o u r g , M ü n c h e n und B e r l i n .

F l a m m , Die S c h i f f s s c h r a u b e und ihre W i r k u n g auf d a s

P. 12.

I'. 13.

v =

0 m/sek.

v =

2,45 m/sek.

v ä= 1,25 m/sek.

L i c h t d r u c k voll J . B . O b e r n e t t e r , M ü n c h e n .

n =

Tafel 28.

Wasser.

2500.

n =

2500.

«

2400.

: 4 kg.

g =

7 kg.

V e r l a g v o n R. O l d e n b o u r g , M ü n c h e n und B e r l i n .

Flamm, Die Schiffsschraube und ihre Wirkung auf das Wasser.

P.

13.

v =

P.

13

P.

13.

r

1,9 m

P.

13.

)' =

2,0

L i c h t d r u c k von J. B. O b e n l e t t e r , München

Tafel 29.

1,6

m'sek.

n =

2500.

2,0

m'sek.

Ii =

2100.

( ?

n ==

1950.

8 = 4 kg.

sek.

m/sek.

= 2100.

' =

=

' =

4 kir.

4 k

2

K

.

kg.

Verlag von R. O l d e n b o u r g , München und Berlin.

Tafel 30.

Flamm, Die Schiffsschraube und ihre Wirkung auf das Wasser.

P. 13.

v = 0 m/sek.

L i c h t d r u c k von J. B. O b e r n e t t e r , M ü n c h e n .

n = 2200.

g =

V e r l a g v o n R. O l d c n b o u r g , M ü n c h e n u n d Berlin.

Flamm, Die Schiffsschraube und ihre Wirkung auf das Wasser.

Lichtdruck vnu J. B. Obernetter, München.

T a f e l 31.

Verlag vun R. Oldenbourg, MUncheu und Berlin.