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Schaufelrad mit beweglichen Schaufeln.
Bei den bisher üblichen Schaufelrädern für Raddampfer ist die Höhe der Schaufeln annähernd so hoch wie die Eintauchtiefe des Rades. Wird durch Drehung des Rades eine Schaufel durch das Wasser bewegt, so fliesst das Wasser auf der Rückseite der Schaufel infolge seiner Schwere nach. Erfolgt die Drehung des Rades so schnell, dass die Schaufeln sich schneller durch das Wasser bewegen als das Wasser durch die eigene Schwere nachströmen kann, so entsteht hinter der Schaufel eine Höhlung, in die Luft eindringt. Die Schaufel saugt Luft und der Schub sowie der Wirkungsgrad des Rades fallen stark ab. Es handelt sich hier um die gleiche Erscheinung wie bei Wasserpropellern, die sehr ungünstig arbeiten, wenn sie Luft saugen.
Bei Propellern von Seeschiffen vermeidet man diesen Nachteil, indem man den Propeller so tief wie möglich unter Wasser legt. Auf Flüssen mit flachem Wasser kann man das Rad oder die Schaufeln des Rades aber nicht so tief legen, dass sie vollständig unter Wasser arbeiten.
Auch würde es besondere Schwierigkeiten machen, eine hohe Schaufel schnell genug durch die Wasseroberfläche zu bekommen, ohne dass sie Luft nachreisst.
Infolge dieser begrenzten Nachstromgeschwindigkeit durch das Wasser Ist selbstverständlich auch die Umlaufgeschwindigkeit des Rades begrenzt, weshalb die Raddampfer mit ihren langsam laufenden Maschinen bedeutend teurer sind als gleich ; tarke Propellerschiffe.
Gegenstand dieser Erfindung ist es nun. ein Rad zu schaffen, bei dem das Luftsaugen
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Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Breite der Schaufeln bei radialer Einstellung in radialer Richtung gemessen nicht mehr als 35% der Eintauchtiefe des Rades beträgt und dass die Schaufeln beim Eintritt mit ihrer Fläche annähernd in die Peripherie des Radkreises fallen.
Dadurch, dass die Schaufel wie oben angegeben schmal ausgebildet ist, kann sie wie bei einem Propeller unter Wasser arbeiten und die Geschwindigkeit kann beliebig erhöht werden. da der atmosphärische Luftdruck das Wasser nachzudrücken vermag, wobei vorausgesetzt ist, dass die Wasserschicht dick genug ist, um nicht vom Luftdruck durchschlagen zu werden, und dass die Schaufeln durch diese Schicht stossfrei hindurch gehen. damit keine Luft nachströmt.
In der Zeichnung ist ein Schaufelrad dargestellt, das den im vorigen Absatz angegebenen Bedingungen genügt. Das Schaufelrad dreht sich um den Mittelpunkt m. Die Linie stellt. die Wasserlinie dar. Die Schaufeln s werden nach den Parallelogrammen der Geschwindigkeiten stossfrei durch die luftabhaltende Schicht, die von r (bis b reicht, hindurch geführt. Sobald die Schaufeln in Punkt c unterhalb der luftabhaltendell Wasserschicht liegen, beginnt erst die Arbeitsleistung.
Bei den bisher üblichen Schaufelrädern ist die Breite der Schaufeln annähernd gleich der Eintauchtiefe des Rades, daher kann man bei diesen Rädern leicht den ganzen von den Schaufeln bestrichenen Querschnitt des Wassers beschleunigen und so einen verhältnismässig- grossen Schub erzeugen, wenn auch durch Inkaufnahme eines Verlustes am Wirkungsgrad durch das Luftsaugen.
Die Schaufelbreite war bisher also annähernd so gross wie die Höhe der
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Erfindung kann man den ganzen Wasserquerschnitt jedoch nur beschleunigen, wenn man der Schaufel an jeder Stelle ihres Weges durch das Wasser eine ganz bestimmte Stellung gibt.
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tief eingetaucht ist. dass sich eine Wasserschicht über ihrer Oberkante befindet ;
während ihres annähernd horizontalen Weges durch den tiefsten Teil des Bewegungskreises arbeitet sie wie die alten Schaufelräder nach dem Widerstandsprinzip. Auf dem letzten Teil des Weges durch das Wasser bildet die Schaufel mit der Resultierenden aus Umfangs- und Vorwärtsgesehwindig- keit des Rades einen Winkel K. so dass der Schub hier ähnlich wie bei einem Propeller nach dem Prinzip der schiefen Ebene oder dem Tragtächenprinzip erfolgt.
Auf diese Weise ist es möglich, mit einer schmalen Schaufel den ganzen Querschnitt des Wassers zu beschleunigen, ohne dass die Luft stören kann.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schaufelrad mit beweglichen Schaufeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Schaufeln bei radialer Einstellung in radialer Richtung gemessen nicht mehr als 550/0 der Höhe der durch die Schaufeln wirksam beschleunigten Wasserschicht beträgt.