Propeller

Propeller einer Bristol Britannia

Ein Propeller (von lat. propellere = vorwärts treiben) ist ein Antrieb durch Flügel, die um eine Welle herum angeordnet sind, und zwar im Normalfall radial (sternförmig).

Bei Flugzeugen wird der Propeller gelegentlich als Luftschraube bezeichnet; bei Schiffen mit langsamer Motordrehzahl ist die Bezeichnung Schiffsschraube üblich, erst bei hohen Drehzahlen (Rennboote) spricht man von Propellern. Bei Hubschraubern dominiert die Tragwirkung den Vortrieb, man spricht dort vom Rotor, ebenso bei Windkraftanlagen, die nach dem gleichen Prinzip arbeiten, bloß umgekehrt der Strömung Leistung entziehen, statt sie anzutreiben.

Einordnung nach Maschinenart

Propeller sind gehäuselose Strömungsmaschinen, die mechanische Arbeit aufnehmen und diese in Form von Strömungsenergie an das sie umgebende Medium abgeben; man zählt sie deshalb zu den Arbeitsmaschinen. Als Erfinder des ersten funktionsfähigen Propellers für Bootsantrieb gilt der österreichische kaiserlich-königliche Marineforstintendant Josef Ressel, der am 11. Februar 1827 in Österreich ein entsprechendes Patent erhielt.

Wirkprinzip und Anwendungen

Propeller, Ruder (Schiffsheck)

Rechtsdrehender Schiffspropeller

Die Flügel sind so geformt und ausgerichtet, dass sie bei der Rotation des Rotors vom umgebenden Medium, zum Beispiel Luft oder Wasser, schräg oder asymmetrisch umströmt werden. Die Flügel erfahren dynamischen Auftrieb, dessen axiale Komponente einerseits vom Lager des Rotors aufgenommen und als Schub bezeichnet wird, andererseits eine entgegengesetzt gerichtete Strömung des Mediums, den Rotorabstrahl, bewirkt. Falls es nicht darauf ankommt, Druck zu erzeugen, wie etwa bei Luftkissenbooten, sondern Schub gefordert ist, dann steigt mit zunehmender Rotorfläche der Wirkungsgrad, da der Rotorabstrahl bei gleichem Impuls weniger kinetische Energie aufnimmt, wenn seine Masse zunimmt.

Die tangentiale Komponente des Auftriebs verursacht zusammen mit dem Strömungswiderstand ein Drehmoment, das der Antrieb über die Welle liefern muss, und das den Rotorabstrahl in Drehung versetzt. Während man bei Rohrströmungen den mit der Rotation der Strömung verbundenen Energieverlust durch dem Rotor vor- und/oder nachgeschaltete Leitschaufeln stark vermindern kann, wird bei freien Strömungen möglichst eine Schnelllaufzahl (Kehrwert der sogenannten Fortschrittszahl) von deutlich über eins gewählt.

Die Anströmung des Blattprofils ergibt sich aus der Überlagerung der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums durch die Rotorfläche und der von innen nach außen zunehmenden Eigenbewegung der Blätter (erstere ist ggf. die Summe der Fahrtgeschwindigkeit durch das Medium und der beschleunigten Bewegung des Mediums im Rotorabstrahl). Die Richtung dieser effektiven Anströmung ändert sich von innen nach außen. Durch eine Schränkung der Blätter wird der vorgesehene Anstellwinkel erreicht.

Um in Flüssigkeiten höhere Schnelllaufzahlen ohne das Auftreten zerstörerischer Kavitation nutzen zu können, werden flache Blätter mit geringen Auftriebsbeiwerten eingesetzt, die dafür die Rotorfläche ganz ausfüllen oder gar einander überlappen, während für die Beschleunigung der relativ dünnen Luft (mit zudem hohen Auftriebsbeiwerten) sehr schlanke Blätter ausreichen.

Nach außen nimmt die Anströmgeschwindigkeit nahezu linear zu, der mögliche Auftrieb pro Profiltiefe also nahezu quadratisch, der nötige Auftrieb aber (mit der überstrichenen Kreisringfläche) nur linear, weshalb die nötige Profiltiefe umgekehrt proportional zum Radius abnimmt.

Druckpropeller

Farman MF.11 mit Druckpropeller

Ist der Propeller so angebracht, dass er nicht „zieht“ (Zugpropeller; engl. tractor configuration), sondern „schiebt“, wird er als Druckpropeller (engl. pusher configuration) bezeichnet. Bei Flugzeugen ermöglicht es diese Propelleranordnung dem Piloten, in Flugrichtung vor dem Propeller zu sitzen. Diese Anordnung kam bei der französischen Farman M.F.11 im Jahre 1913 zum Einsatz und wurde dann auch unter anderem im Ersten Weltkrieg bei der britischen Airco D.H.1 und der einsitzigen Airco D.H.2 übernommen, um ein nach vorn gerichtetes Maschinengewehr abfeuern zu können, ohne den Propeller zu beschädigen. Es sind auch Kombinationen von Zug- und Druckpropeller möglich (engl. push-and-pull propellers) wie zum Beispiel bei der Dornier Do 335 oder der Cessna Skymaster. Ein interessantes Konzept aus einer Kombination von Strahltriebwerken und Druckpropellern wurde bei der Convair B-36 angewandt.

Schienenzeppelin, Juni 1931

Ein Beispiel für den Druckpropeller abseits vom typischen Propeller-Antrieb ist der von Franz Kruckenberg konstruierte Schienenzeppelin, der je nach Streckenprofil von einem Zwei-Blatt- oder Vier-Blatt-Propeller vorangetrieben wurde.

Druckpropeller werden häufig bei Ultraleichtflugzeugen verwendet.

Da der Druckpropeller meist hinter der Tragfläche liegt, verspricht man sich einen theoretischen Vorteil gegenüber dem Zugpropeller, der meist vor der Tragfläche liegt. Der Zugpropeller vor der Tragfläche versetzt den Luftstrom in eine rotierende Bewegung und stört so die ideale aerodynamische Umströmung der Tragflächen, während der Druckpropeller zumindest theoretisch (auf den ersten Blick) nicht die Umströmung der Tragflächen negativ beeinflussen kann. Allerdings stören beim Druckproppeller die vor dem Propeller liegenden Tragflächen (oder andere Flugzeugteile) dessen ideale Anströmung und Effektivität. Auch kann es dadurch, dass beim Druckpropeller das Gewicht zwangsläufig weiter hinten liegt, zu einer ungünstigen Gewichtsverlagerung nach hinten kommen (siehe dazu auch Weight and Balance).

Kennwerte

• Die Fortschrittsziffer $J = \frac{v_A}{n\, D}$ definiert das Verhältnis von axialer Strömungsgeschwindigkeit v_A zur (gekürzten) Propellerumfangsgeschwindigkeit $(n\, D)$. Sie ist die Abszisse im Freifahrt-Diagramm, über der die folgenden drei Funktionen aufgetragen werden.
• Der dimensionslose Schubbeiwert $K_T(J) = \frac{T}{\rho\, n^2 D^4}$
• Der dimensionslose Drehmomentenbeiwert $K_Q(J) = \frac{Q}{\rho\, n^2 D^5}$
• Der Freifahrtwirkungsgrad $\eta_O(J) = \frac{T\, v_A}{2 \pi\, n\, Q}=\frac{J}{2 \pi} \cdot \frac{K_T}{K_Q}$

wobei T den Propellerschub, Q das Drehmoment, D den Propellerdurchmesser, n die Drehzahl und ρ die Dichte des Mediums bezeichnen. Der Freifahrtwirkungsgrad gilt streng genommen nur für „homogene Zuströmung“ (ohne die Anwesenheit eines Schiffes). Er weist als Funktion der Fortschrittsziffer ein Maximum auf, das für besonders energiesparenden Antrieb eingehalten werden sollte. Durch die Anordnung des Propellers am Schiff ergeben sich Wechselwirkungen, die als Sogziffer, Nachstromziffer und Gütegrad der Anordnung bezeichnet werden und die mit dem Freifahrtwirkungsgrad des Propellers zusammen den Gütegrad der Propulsion bestimmen.

Im Unterschied zu Flugzeugturbinen haben Flugzeugpropeller einen wesentlich höheren Wirkungsgrad von 80 bis 90 %, allerdings nur bei Geschwindigkeiten bis etwa 700 km/h. Auch Schiffspropeller können diese Werte erreichen, jedoch nur bei genügend tiefen Schubbeiwerten, die auf Grund der Beschränkung des Tiefgangs und der Propellergröße selten zutreffen.

Geometrische Kenngrößen

Durchmesser

Unter dem Durchmesser eines Propellers versteht man den Durchmesser des Kreises, den dessen Flügelspitzen bei der Umdrehung beschreiben.

Die Wahl des Durchmessers ist abhängig von der Drehzahl, mit der sich der Propeller drehen soll, der zur Verfügung stehenden Leistung und der angestrebten Geschwindigkeit. Bei gleicher Leistung ist der Durchmesser normalerweise bei langsameren Booten größer, bei schnelleren kleiner. Wenn alle anderen Variablen gleich bleiben, nimmt der Durchmesser mit steigender Leistung zu, genauso bei abnehmenden Drehzahlen (durch niedrigere Motordrehzahlen und/oder größere Übersetzung) oder bei Oberflächenpropellern.

Der mögliche Durchmesser ist teilweise durch bauliche Gegebenheiten beschränkt, z.B. die Antikavitationsplatte bei Außenbordmotoren.

Steigung

Die geometrische Steigung entspricht der Strecke, die ein Propeller während einer Umdrehung in einem festen Material zurücklegen würde, vergleichbar einer Schraube in Holz. Die entsprechende geometrische Form heißt Helix oder Schraube. Druckseitige Propeller-Flächen entsprechen tatsächlich – außer im Nabenbereich – weitgehend dieser Form.

Ein Propeller mit der Bezeichnung 13 3/4 x 21 hat einen Durchmesser von 13 3/4 Zoll (35 cm) und eine Steigung von 21 Zoll (53 cm). Theoretisch würde dieser Propeller bei einer Umdrehung eine Strecke von 53 cm zurücklegen.

Die Steigung wird an der Flügeloberfläche gemessen, meistens der druckseitigen.

Es gibt zwei Arten der Steigung, entweder konstant oder progressiv. Die konstante Steigung bleibt von der Vorder- bis zur Hinterkante gleich, entspricht also einem Profil ohne Wölbung der druckseitigen Fläche. Die progressive Steigung beginnt flach an der Vorderkante und nimmt bis zur Hinterkante langsam zu. Angegeben wird bei solchen Propellern der Durchschnittswert der Steigung. Die progressive Steigung bewirkt mehr Schub bei mittleren und hohen Leistungen.

Die Steigung übt einen starken Einfluss auf Drehzahl und Drehmoment aus und somit auf die Wahl von Motor und Getriebe. Kleine Steigungen eignen sich, um auch bei geringer Geschwindigkeit kräftigen Schub zu erzeugen, große Steigungen, um bei widerstandsarmen Fahrzeugen gute Wirkungsgrade zu erzielen. Ein guter Kompromiss wird oft mit einer Steigung erreicht, die dem Durchmesser entspricht.

Neigung

Betrachtet man einen Propeller entlang einer Schnittlinie, die durch die Nabenmitte führt, ergibt der Winkel zwischen dem Flügel und der Senkrechten zur Nabe die Neigung des Flügels.

Steht der Flügel senkrecht zur Propellerachse, so hat der Propeller 0° Neigung. Je stärker der Flügel nach hinten zeigt, desto stärker ist die Neigung. Bei Standardpropellern variiert die Neigung zwischen -5° und 20°. Serienpropeller von Außenbordern und Z-Antrieben haben üblicherweise etwa 15° Neigung. Hochleistungspropeller mit stärkerer Neigung haben oft eine progressive, über die Länge des Flügels zunehmende Neigung, die an der Flügelspitze 30° erreichen kann. Die Neigung ist entweder linear oder progressiv.

Eine stärkere Neigung verbessert das Verhalten des Propellers bei Kavitation sowie bei Ventilation, die auftritt, wenn ein Flügel die Wasseroberfläche durchstößt. Dabei bündeln die Flügel das Wasser, das sonst durch die Fliehkraft nach außen weggeschleudert würde, besser als solche mit geringerer Neigung; der Schub ist deshalb stärker als bei ähnlichen Propellern mit geringerer Neigung.

Drehrichtung

Es gibt rechts- und linksgängige Propeller. Ein rechtsgängiger Propeller dreht im Vorwärtsgang von hinten betrachtet im Uhrzeigersinn.

Flügelzahl

Ein einflügeliger Propeller wäre oft am effizientesten – wenn die Vibrationen nicht wären. Diese entstehen, wenn die einzelnen Flügel pro Umdrehung unterschiedlich angeströmt werden, bei stoßenden Propellern unvermeidlich. Mit zunehmender Flügelzahl nehmen die Vibrationen ab. Die meisten Boots-Propeller sind Dreiflügler; ein Kompromiss zwischen Wirkungsgrad, Vibrationen und Herstellungskosten.

Bei Oberflächen-Propellern, die also bei jeder Umdrehung zwischen Luft und Wasser wechseln, haben vier- und fünfflügelige Propeller an Beliebtheit gewonnen.

Schlupf

Schlupf ist der durch den Anstellwinkel bedingte Unterschied zwischen der theoretischen und der tatsächlichen Vorwärtsbewegung des Propellers. Wenn sich beispielsweise ein Propeller mit einer Steigung von 100 cm bei einer Umdrehung tatsächlich nur 85 cm vorwärts bewegt, beträgt der Schlupf also 15 %. Um einen hohen Wirkungsgrad zu erzielen, muss der Schlupf klein sein (im Bereich von ein paar Prozent). Bei stillstehendem Fahrzeug – sogenannte Pfahlzug-Bedingung – ist der Schlupf hingegen groß und der Wirkungsgrad definitionsgemäß nahe Null.

Skew

Als Skew (engl. für schief) wird die Flügelrücklage bezeichnet. Sie ist als Winkel zwischen der auftriebserzeugenden Sehne und deren Nullpunkt auf Wellenmitte eines Propellerflügels definiert. D.h. auf der Propellerkreisfläche steht die Flügelspitze um den Skew versetzt über der Nabe. Moderne Schiffspropeller haben in der Regel einen starken Skew. Starke Druckamplituden können so gemindert werden, da einzelne Flügelschnitte zu verschiedenen Drehwinkelkoordinaten Auftrieb leisten. Änderungen der Anströmungen treffen somit nicht zeitgleich den gesamten Flügel, sondern zeitlich nacheinander nur verschiedene radiale Bereiche. Skew ist daher auch ein Mittel, um propellererregte Druckschwankungen (Schwingungen) zu mindern.

Leistungsbegrenzende physikalische Effekte

Kavitation

Schnelldrehende Schiffspropeller können den Wasserdruck an der Unterdruckseite des Propellers soweit absenken, dass Blasen auftreten, die sehr schnell wieder kollabieren und dadurch mechanische Schäden (Kavitationsfraß) verursachen können. Dieses Phänomen kann durch Herabsetzen der Propellerdrehzahl und durch entsprechend geformte kavitationsarme Propeller gemindert werden. U-Boote können dieses Problem außerdem durch Erhöhung der Tauchtiefe umgehen, da dadurch der statische Druck ansteigt. Schäden durch Kavitation entstehen auch an ungünstig geformten Rudern.

Kavitation ist bei sehr hohen Drehzahlen jedoch unvermeidlich und somit gibt es bestimmte superkavitierende Propeller, deren Flügelform die vollständige (=vollflächige) Kavitation begünstigen, um zumindest die durch Teilkavitation entstehenden Schäden zu vermindern.

Wirbelbildung

Des Weiteren bilden sich sowohl in Luft als auch in Wasser Wirbel an den Flügelspitzen. Dies ist auf den Helmholtzschen Wirbelsatz zurückzuführen. Dynamischen Auftrieb kann der einzelne Flügel nämlich nur aufbringen, indem sich seiner Umströmung eine Wirbelbewegung überlagert, und ein Wirbel kann nach Helmholtz nicht an der Flügelspitze einfach aufhören. Die Wirbelfäden knicken an den Flügelspitzen nach hinten ab und sind schraubenförmig ineinander verdreht. Sie stellen einen Teil der Leistung dar, die der Propeller nutzlos im Medium hinterlässt. Generell verbessert sich der Wirkungsgrad eines Propellers, wenn im Wasser bzw. in der Luft weniger Drall verbleibt. Im Schiffbau gab und gibt es unterschiedliche Ansätze, die Strömung zu entdrallen: ein asymmetrisches Hinterschiff, das Grim’sche Leitrad (ein antriebsloser, gleichsinnig zum Aktivpropeller drehender Propeller) sowie in letzter Zeit Ruder mit verschieden angestellter oberer und unterer Hälfte („twisted spade rudder“).

Das Grimsche Leitrad, das hinter dem Propeller freirotierend angeordnet ist, wird für eine Drehzahl ausgelegt, die etwa 40 Prozent der Drehzahl des Propellers beträgt. Dadurch kann das Leitrad größer als der davor liegende Propeller ausgeführt werden. Der innere, im Propellerstrahl liegende Teil des Leitrades wird in seiner Profilausführung als Turbine ausgebildet. Dadurch erhält das Leitrad seine Drehung. Der äußere Teil außerhalb des Propellerstrahls erhält Profile, die propellerartig ausgebildet sind. Dadurch wird ein zusätzlicher Schub erzeugt. Die Kombination „Propeller plus Leitrad“ weist einen größeren effektiven Strahlquerschnitt aus als der Propeller allein. Durch die nachträgliche Anordnung eines Leitrades ergeben sich Wirkungsgradverbesserungen von 3 bis 15 Prozent. Allerdings sind die durch Seewassereintritt in das Dichtungssystem entstehenden Probleme, die in den Jahren nach 1983 zu zahlreichen Schäden führten, bis heute nicht gelöst.

Diese Probleme wurden von Schiffbau-Versuchsanstalten mit Modellversuchen und CFD-Berechnungen untersucht, aber nicht gelöst. Es gibt daher heute keine Schiffe mehr, die mit einem Leitrad fahren.

Ventilation

Ventilation tritt auf, wenn Luft von der Wasseroberfläche oder Abgase aus dem Auspuff in den Propeller gesaugt werden. Dadurch verringert sich die Last auf dem Propeller; der Motor überdreht und der Schub nimmt ab. Außenborder und Z-Antriebe haben über dem Propeller eine als Teil des Unterwassergehäuses ausgebildete Platte. Diese Platte wird meist fälschlicherweise als Kavitationsplatte bezeichnet. In Wirklichkeit soll sie verhindern, dass Luft von der Oberfläche in die Unterdruckseite des Propellers gelangt.

Siehe auch: Oberflächenantrieb

Ausführung

2-flügeliger Festpropeller

Verstellpropeller

Die Anzahl der Blätter von Propellern ist variabel. Sie kann aus nur einem Flügel bestehen (z. B. Einblattrotor des Bölkow Bo 102/103) und ist nach oben prinzipiell unbegrenzt. Bei Großcontainerschiffen z. B. ist die Anzahl produktionstechnisch zur Zeit auf sieben beschränkt. Ausschlaggebend für die Flügelzahl ist die Druckdifferenz des Medienstroms vor und nach dem Propeller. Bei besonders niedrigen Fortschrittsziffern wird die Differenz zu groß, und die Strömung reißt ab. Diesen Effekt vermindert man mit einer den Propeller umgebenden Düse. Schiffe, die sehr viel mehr Schub aufbringen müssen als für ihren eigenen Antrieb in offenem Wasser erforderlich wäre, tragen oft Düsenpropeller, insbesondere Schlepper und Eisbrecher.

Extremfälle von Propellern sind die archimedische Schraube und Turbinenräder.

Während Propellerflügel fast immer sternförmig (radial) um eine Welle angeordnet sind, hat sich als patentierte Speziallösung der Voith-Schneider-Propeller eine kleine Marktnische erhalten. Er verleiht Wasserfahrzeugen eine besondere Manövrierfähigkeit, da man seinen Schub in alle Richtungen drehen kann. Es handelt sich um eine rotierende Scheibe im Boden des Schiffes, aus der die Flügel spatenförmig nach unten herausragen. Eine Vorrichtung, die man mit der Taumelscheibe eines Hubschraubers vergleichen kann, verändert kontinuierlich den Anstellwinkel jedes Flügels abhängig von seiner momentanen Position.

Man unterscheidet sowohl bei Schiffen als auch bei Flugzeugen zwischen Festpropellern und Verstellpropellern. Verstellpropeller können die Steigung der Flügel verändern, um bei unterschiedlicher Belastung (Flugzeug im Steigflug, Schiff schleppt etwas) die energiesparendste Steigung neu einzuregeln. Flugzeuge wie beispielsweise die ATR 42 können damit am Boden auch rückwärts rangieren.

Sichelpropeller an einem U-Boot der Klasse 214

Als Sichelschraube oder Sichelpropeller bezeichnet man Ausführungen, die anstelle gerader Flügel sichelförmig gebogene benutzen. Diese sind leiser (besonders wichtig für U-Boote) und haben einen niedrigeren Widerstand nahe der Schallgeschwindigkeit. Die schwächeren Verdichtungsstöße verringern zudem die Materialermüdung. Nachteilig sind höheres Gewicht und höherer Preis wegen der komplizierten Form. Beispiele für Sichelpropeller sind die A400M (Flugzeug) und die Akula-Klasse (U-Boot). Eine Übergangsform stellen die abgeknickten Propellerenden bei Hubschraubern (z. B. UH-60L) dar, die den Lärm reduzieren, da die Propeller an den Spitzen in den Bereich der Überschallgeschwindigkeit kommen.

Eine Besonderheit stellen Faltpropeller dar, die bei Segelyachten und Segelflugzeugen mit Hilfsantrieb eingesetzt werden. Bei Motorbetrieb entfalten sie sich drehend durch die Zentrifugalkraft, die Flügel gehen unter Schub an einen Anschlag und wirken wie ein normaler Propeller. Bei Motorstillstand falten sich die – in der Regel 2 - Flügel unter der Anströmung, unterstützt mit Federkraft in achsparallele Richtung nach hinten. Im schublosen Segelbetrieb reduziert diese Lage den Widerstand. Faltpropeller werden in der Regel als Schubpropeller ausgebildet, die Flügel können sich so bis nahe, fast flach, aneinander liegend strömungsgünstig zusammenfalten. Bei Segelflugzeugen befinden sie sich meist hinter der Personenkabine oder hinter einer aufgebauten Motorgondel. Elektro-Modellflugzeuge verwenden Faltpropeller auch, um die Beschädigungsgefahr für die Propellerflügel bei der Landung zu verringern. Faltpropeller, auch mit Textil- oder Elastomermembranflügel, gibt es auch bei kleinen Handventilatoren oder Cocktail-Mixern, um bei Nichtgebrauch Platz zu sparen und das Verletzungsrisiko zu verringern.

Nur mit Eigenschwung sich frei in Luft sich hochschraubende Spielzeugpropeller aus Kunststoff mit 5 bis 25 cm Durchmesser sind meist dreiflügelig und immer mit einem Ring umgeben, um hohes Trägheitsmoment zu erreichen und die Verletzungsgefahr zu verringern.

Insbesondere im Passagierschiffbau setzen sich zunehmend elektrische Pod-Antriebe durch.

Propeller können aus vielen Materialien gefertigt sein. Bei Flugzeugpropellern wird häufig Holz, Metall oder Kunststoff verwendet. Schiffspropeller werden aus speziellen Legierungen gefertigt, zum Beispiel Bronze oder eine Kupfer-Nickel-Legierung. Bei Booten sind Bronze, Inox-Stahl, Aluminium sowie glas- oder kohlenfaserverstärkte Kunststoffe üblich.

Die Wahl des Materials bestimmt auch die erreichbare Leistung. Hochfeste Materialien erlauben schlankere und dünnere Flügel und somit oft höhere Wirkungsgrade.

Die bislang größten Schiffsschrauben mit 130 Tonnen Gewicht und zehn Metern Durchmesser wurden von der Firma Mecklenburger Metallguss für Containerschiffe mit 13400 Stellplätzen gebaut.^[1] Schiffsschrauben sind bis zu 25 Jahre im Einsatz und kosten bis zu eine Million Euro.

Zum Ausgleich des Drehimpulses lassen sich zwei gegenläufig angeordnete Propeller auf einer Achse anordnen (Beispiel: Duoprop).

Schiffspropellerflügel in Saarlouis

Bootspropellersteigung bestimmen

Die Steigung eines Propellers wird etwa in der Blattmitte gemessen. Bei den üblichen Propellern mit konstanter Steigung ist es egal, an welcher Stelle gemessen wird. Bei Propellern mit progressiver oder unregelmäßiger Steigung muss man die Messung an verschiedenen Stellen wiederholen und ein Mittel bilden.

Der Propeller wird zum Messen auf eine ebene Unterlage gelegt, auf die auch gezeichnet werden kann. Vorbereitend ist es sinnvoll, mit entsprechendem Radius einen Kreis zu zeichnen, auf den der Propeller konzentrisch platziert werden muss. Es werden dann auf dem Kreis, also in einem festgelegten Radius, jeweils die Abstände einer Blattvorderkante und der zugehörigen Blatthinterkante von der Unterlage gemessen, und die Lotfußpunkte angezeichnet. Der Propeller kann dann weggenommen und der Winkelabstand zwischen den Lotfußpunkten gemessen werden. Mit diesen Messwerten lässt sich per Dreisatz die Steigung bestimmen.

$\text{Steigung} = \left(\mathrm{H\ddot ohe}_\text{Hinterkante} - \mathrm{H\ddot ohe}_\text{Vorderkante}\right)\cdot\frac{360^\circ}{\text{Winkel}}$

Für eine andere Messmethode wird an der zu messenden Stelle sowohl der Anstellwinkel als auch der lokale Radius (Abstand vom Mittelpunkt der Achse) bestimmt. Der Tangens dieses Winkels multipliziert mit dem zugehörigen Umfang ergibt ebenfalls die Steigung. Da die Winkelmessung für diese Methode recht aufwändig ist und nur verhältnismäßig ungenau gemessen werden kann, wobei geringe Abweichungen des Winkels unter Umständen schon große Abweichungen der berechneten Steigung zur Folge haben, empfiehlt sich jedoch die erste Methode.

$\text{Steigung} = \tan\text{Anstellwinkel} \cdot 2 \cdot \pi \cdot \text{Radius}_\text{lokal}$

Siehe auch

• Luftschraube, Josef Ressel
• Mantelpropeller
• Radeffekt oder Schraubeneffekt: Versetzung des Hecks eines Schiffes aufgrund der Drehung des Propellers
• Schienenzeppelin
• Verstellpropeller, Impeller, Voith-Schneider-Antrieb
• Theodor Zeise
• Grim'sches Leitrad
• Skew (Hydrodynamik)
• Buckauer Schraube

Literatur und Einzelnachweise

• John S. Carlton: Marine propellers and propulsion. Butterworth-Heinemann, Oxford 1994, ISBN 0-7506-1143-X

1. ↑ Auftrag für deutschen Weltmarktführer, Bericht im Kölner Stadt-Anzeiger, vom 9. August 2011, S. 9

Weblinks

• Die Entwicklung der Deutschen Propellerindustrie (1910 - 1990)
• www.hagenheckel.de Auswirkungen des Propellers auf das Flugverhalten
• Propellereinstellung Einstellung der Propellerblätter bei einem Ultraleichtflugzeug

 Wiktionary: Propeller – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

 Commons: Propeller – Album mit Bildern und/oder Videos und Audiodateien