TipRake
(07/2014 – 04/2016)

Tip Rake Propeller sind charakterisiert durch einen ausgeprägten Rake im Bereich der Flügelspitze zur Druckseite. Durch diesen Rake zur Druckseite soll der Unterdruck im Spitzenbereich des Flügels verringert werden. Dadurch kann der Propeller im Bereich der Flügelspitze höher belastet werden bei gleichen oder besseren Kavitationseigenschaften. Somit ist der Tip Rake eine wichtige Methode zur Erhöhung des Wirkungsgrades des Propellers und wird zunehmend in den Entwurf der Propeller integriert.

Im FuE-Vorhaben wurde die Wirksamkeit des Tip Rakes auf die Kennwerte des Propellers und die Wechselwirkung mit dem Schiff untersucht und analysiert. Der Schwerpunkt lag dabei auf der Analyse der Maßstabseffekte, um diese im Entwurfsprozess des Propellers sowie in der Auswertung der Modellversuche und der Propulsions- und Kavitationsprognose berücksichtigen zu können.

Die radialen und tangentialen Geschwindigkeitskomponenten im Nachstromfeld des Schiffes beeinflussen die Wirksamkeit des Tip Rakes sowohl in der Propulsion wie auch bei der Kavitationsgefährdung. Die Kenntnis der Änderung der Wirksamkeit des Tip Rakes mit dem Maßstab (Reynoldszahleffekt auf die Zu- und Umströmung des Propellers) ist von Bedeutung für die Auswertung der Modellversuche und die Prognose und Bewertung der Kennwerte des Propellers im Großausführungsmaßstab. Im Vorhaben wurden neu entwickelte Streifenmethoden zur Reynoldszahlkorrektur der Propellerkennlinien im Vergleich mit den bewährten Methoden untersucht und deren Einfluss auf die Propulsionsprognose ermittelt.

Die Bestimmung der effektiven Nachstromziffer aus dem Freifahrt- und Propulsionsversuch wurde geprüft, weil sich durch den Tip Rake deutlichere Unterschiede in den Propellerkennwerten in homogener und inhomogener Zuströmung ergeben. In diesem Zusammenhang gewinnt die Skalierung der effektiven Nachstromziffer an Bedeutung. Die Anwendbarkeit der ITTC1978 Methode für die Skalierung der Propulsionswechselwirkungsparameter wurde geprüft. Ähnlich wie in der Propulsion ergeben sich auch im Kavitationsverhalten und den propellererregten Druckschwankungen Effekte aus der Änderung der Propellerzuströmung beim Übergang vom Modell- zum Großausführungsmaßstab. Es wurde geprüft, in wie weit die Maßstabseffekte das Ergebnis des Kavitationsversuchs beeinflussen und ob eine Modifizierung der Versuchsmethode notwendig ist.

Im Ergebnis der Untersuchungen wurden die Prognoseverfahren und die Versuchstechnologien weiterentwickelt.