Schiffspropellers mit einem sich entlang der Rotationsachse erstreckenden und den Schiffspropeller einhüllenden Düsenmantel mit Innen- und

Außenoberfläche, die gemeinsam ein Strömungsprofil bilden und mit

mindestens einer auf der Außenoberfläche des Düsenmantels angeordneten Opferanode.

Die Anordnung einer Düse als Mantel um einen Schiffspropeller ist seit vielen Jahren bekannt und wird auch als Kortdüse bezeichnet. Der Düsenmantel weist ein tragflügelähnliches Strömungsprofil auf und dient dazu, Strömungsverluste an den Enden der Propellerblätter zu reduzieren und einen höheren

Massenstrom zu erzeugen. Dies führt zu einer Steigerung des Wirkungsgrades eines solchen Schiffspropellers. Der Düsenmantel ist jedoch ebenso wie der Schiffspropeller selbst üblicherweise aus Metall hergestellt und muss vor einer elektrolytischen Korrosion geschützt werden. Insbesondere bei Einsatz des Schiffspropellers in Seewasser besteht ansonsten aufgrund der hohen

Leitfähigkeit des Seewassers und dessen Eignung als Elektrolyt und

galvanisches Element die Gefahr einer starken elektrolytischen Korrosion und dadurch bedingtem vorzeitigem Verschleiß von Bauteilen der den

Schiffspropeller umfassenden Vortriebsanlage einschließlich der zugehörigen Düse.

Es ist daher üblich, zum Zwecke des Korrosionsschutzes eine ermittelte Anzahl an Opferanoden auf der Außenoberfläche des Düsenmantels vorstehend anzubringen. Die Opferanoden sind jedoch Störkörper in der entlang der Außenoberfläche erfolgenden Fluidströmung, was den Düsenwiderstand bei Fahrt erhöht. Dies hat zur Folge, dass der Düsenschub sinkt und somit der Schiffspropeller insgesamt ineffizienter wird. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Düse eines Schiffspropellers vorzuschlagen, die die Nachteile des Standes der Technik überwindet, einfach herstellbar ist und bei der ein Wechsel der Opferanoden nach deren Verbrauch einfach zu bewerkstelligen ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Düse gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Düse sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird vorgeschlagen, dass die

Außenoberfläche des Düsenmantels mindestens eine gegenüber dem

Strömungsprofil vertiefte Aufnahme aufweist und die mindestens eine

Opferanode derart korrespondierend zur Aufnahme ausgebildet ist, dass sie im Wesentlichen die Aufnahme auffüllend in die Aufnahme einsetzbar ist. Auf diese Weise ist es möglich, eine ausreichende Anzahl bzw. ein ausreichendes Volumen an Opferanoden im Bereich der Außenoberfläche des Düsenmantels anzuordnen, die aufgrund ihrer Anordnung in der vertieften Aufnahme nicht oder allenfalls geringfügig über das Strömungsprofil vorstehen. Weiteren Beschränkungen unterliegt die mindestens eine Opferanode nicht, es kann sich daher um Anoden nahezu beliebiger Kontur, insbesondere auch

Standardbauformen handeln, solange diese die vertiefte Aufnahme im

Wesentlichen auffüllen. Unter einem im Wesentlichen Auffüllen der vertieften Aufnahme wird insoweit ein Auffüllen des Raumes im Bereich der vertieften Aufnahme verstanden, bei dem die aufgenommene Anode nicht oder lediglich geringfügig über das benachbarte Strömungsprofil vorsteht.

Nach einem Vorschlag der Erfindung ist die mindestens eine Opferanode so ausgebildet, dass sie nach Einsetzen in die Aufnahme die Kontur des Strömungsprofils der erfindungsgemäßen Düse benachbart zur Aufnahme glatt fortsetzt und insoweit aufgrund einer zum Strömungsprofil korrespondierenden Gestaltung selbst einen Teil des Strömungsprofils bildet. Die Störung der Fluidströmung um den Düsenmantel aufgrund der Opferanoden wird

erfindungsgemäß auf diese Weise auf ein Minimum reduziert und der

Düsenschub bei Fahrt trotz des Vorhandenseins der Opferanoden nicht beeinträchtigt.

Die Anordnung und Positionierung der Aufnahme und der darin positionierten Opferanoden unterliegt im Prinzip keiner Beschränkung und kann vom

Fachmann in Abhängigkeit von den Gegebenheiten an der Düse entsprechend ausgewählt werden. Es kann sowohl eine vollständig um den Düsenumfang verlaufende Anordnung der Aufnahme und der darin positionierten

Opferanoden wie auch eine Anordnung lediglich in Teilsegmenten, zum Beispiel einem Umfangsabschnitt von 180° um den Düsenaußenmantel vorgesehen werden.

Nach einem Vorschlag der Erfindung ist die Aufnahme im in

Durchströmrichtung des Fluids durch die Düse gesehen hinteren Bereich derselben ausgebildet, vorzugsweise nahe der Austrittsöffnung des

Düsenmantels hinter dem Schiffspropeller.

Die Aufnahme kann nach einem Vorschlag der Erfindung als ringförmig umlaufender Stufenabsatz in der Außenoberfläche des Düsenmantels

ausgebildet sein und es wird eine Vielzahl von Opferanoden ringförmig um laufend in den Stufenabsatz eingesetzt, sodass ein gewünschter Volumenanteil des Stufenabsatzes durch die Opferanoden aufgefüllt und das Strömungsprofil des Düsenmantels von den Opferanoden unter Überbrückung des

Stufenabsatzes glatt fortgesetzt wird. Es ist dabei nicht erforderlich, den gesamten Volumenanteil des Stufenabsatzes mit Opferanoden aufzufüllen, wenngleich eine solche vollständige Auffüllung strömungstechnisch besonders wirkungsvoll ist. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, die Aufnahme nur teilweise mit Anoden aufzufüllen, was überraschenderweise ohne wesentliche Einbußen in der Wirksamkeit einhergeht. Wesentlich ist lediglich, dass die Anoden innerhalb der Aufnahme ohne maßgeblichen Widerstand entlang des Strömungsprofils überströmt werden können.

Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass eine Vielzahl von ringförmig in die Außenoberfläche eingebrachter diskreter Aufnahmen vorgesehen ist, in die jeweils eine korrespondierende Opferanode eingesetzt ist. Zwischen

benachbarten Opferanoden und zugehörigen Aufnahmen verbleiben bei dieser Ausführungsform Stege, die entlang des Strömungsprofils im Bereich der Außenoberfläche verlaufen und nach Art von Verstärkungsrippen die

Außenoberfläche des Düsenmantels versteifen.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist vorgesehen, dass die mindestens eine Opferanode lösbar in die Aufnahme eingesetzt ist,

beispielsweise in dieser in geeigneter Weise mittels Schrauben lösbar befestigt ist. Hierdurch wird nicht nur die Montage vereinfacht, sondern die Opferanode kann nach Verbrauch derselben leicht gegen eine neue Opferanode

ausgetauscht werden.

Für die Funktion der Opferanode ist es erforderlich, dass diese elektrisch leitend mit den zu schützenden Bauteilen, insbesondere dem Düsenmantel verbunden ist. Hierzu wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die

mindestens eine Opferanode ein elektrisch leitfähiges Trägerblech mit vorstehenden Befestigungslaschen für die Befestigung am Düsenmantel aufweist. Die Opferanoden können beispielsweise aus einem geeigneten Metall gegossen werden, wobei das Trägerblech unmittelbar bei Herstellung der Opferanoden mit eingegossen werden kann, was eine rationelle Herstellung und eine gute elektrische Verbindung ermöglicht.

Beispielsweise kann die mindestens eine Opferanode auf Basis von Zink, Magnesium oder Aluminium oder Kombinationen derselben hergestellt sein, während das Trägerblech beispielsweise aus einem handelsüblichen Baustahl oder einem anderen geeigneten elektrisch leitfähigen Material hergestellt sein kann. Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist die mindestens eine

Opferanode derart in der Aufnahme befestigt, dass ein Spalt zwischen der Opferanode und dem Düsenmantel verbleibt. Durch diesen Spalt kann eine vorteilhafte Umströmung der Opferanode auch an deren Unterseite durch eine sich einstellende Re-Zirkulation erreicht werden, die auch mit einem

Reinigungseffekt für die Oberfläche der Opferanode einhergeht. Zur weiteren Steigerung dieses Effektes kann der Spalt in Richtung der Eintrittsöffnung der Düse größer werdend ausgeführt sein. Die erfindungsgemäße Düse kann sowohl in konventionellen Propelleranlagen mit feststehenden Schiffspropellern für Wasserfahrzeuge aller Art als auch bei Ruderpropellern eingesetzt werden, bei denen der Schiffspropeller um seine Hochachse drehbar gelagert ist und eine Steuerung des solchermaßen angetriebenen Schiffes unmittelbar ermöglicht, einschließlich verschiedener Arten von Wasserjetantrieben, zum Beispiel die von der Firma Voith

entwickelten„Linearjet".

Weitere Ausgestaltungen und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Figur 1 in perspektivischer Darstellung einen Ruderpropeller mit einer

Düse gemäß der Erfindung, Figur 2 die Düse gemäß Figur 1 in Einzelteildarstellung,

Figur 3 einen Schnitt durch die Düse gemäß Figur 2 in vergrößertem

Maßstab. Aus der Figur 1 ist in perspektivischer Darstellung ein an sich bekannter

Ruderpropeller dargestellt, der einen um eine Rotationsachse A mithilfe eines nicht dargestellten Antriebes drehbaren Schiffspropeller 19 umfasst. Der Ruderpropeller ist zum Zwecke der Steuerung eines damit ausgerüsteten Wasserfahrzeuges um seine Hochachse H drehbar. Die Propellerblätter 190 des Schiffspropellers 19 werden von einer Düse 1 eingehüllt, die sich entlang der Rotationsachse A erstreckt und einen in

Strömungsrichtung S durch die Düse 1 konisch zulaufenden Düsenmantel 10 mit Eintrittsöffnung 100 und Austrittsöffnung 101 für das vom Schiffspropeller 19 beschleunigte Fluid, d.h. Wasser aufweist.

Wie aus der Schnittdarstellung gemäß Figur 3 ersichtlich, weist der den

Schiffspropeller 19 einhüllende Düsenmantel 10 eine Innenoberfläche 11 und eine Außenoberfläche 12 auf, die gemeinsam ein tragflügelähnliches

Strömungsprofil bilden. Das in Strömungsrichtung S einströmende Wasser teilt sich insoweit in einen Teilstrom S1 innerhalb der Düse 0 und einen Teilstrom S2 außerhalb der Düse 10 auf, wobei die Grenzschichten zur Düse 10 entlang der Innenoberfläche 11 bzw. der Außenoberfläche geführt werden. Das

Strömungsprofil ist zur Vermeidung von Strömungsverlusten entlang der Innen- und Außenoberfläche 10, 11 möglichst glatt ausgeführt.

Benachbart zur Austrittsöffnung 101 ist im Bereich der Außenoberfläche 12 des Düsenmantels 10 eine gegenüber dem Strömungsprofil entlang der

Außenoberfläche 12 vertiefte Aufnahme 13 in Form eines ringförmig

umlaufenden Stufenabsatzes eingeformt. Diese vom Stufenabsatz gebildete Aufnahme 13 ist von einer Vielzahl korrespondierend zur Aufnahme 13 ausgebildeten und die Aufnahme 13 im Wesentlichen auffüllenden

Opferanoden 2 besetzt, die so geformt sind, dass sie die Aufnahme 13 nicht nur im Wesentlichen auffüllen sondern das Strömungsprofil entlang der

Außenoberfläche 12 glatt fortsetzen. Auf diese Weise wird ein Strömungsprofil entlang der Außenoberfläche 12 erhalten, welches trotz Anordnung der

Opferanoden 2 nur minimal beeinträchtigt wird. Die Opferanoden 2 sind somit Teil des Strömungsprofils im Bereich der Außenoberfläche 12 des

Düsenmantels 10.

Die Opferanoden 2 selbst sind in einer solchen Anzahl vorhanden, dass sich ein Volumen bzw. eine Masse einstellt, welches zum Korrosionsschutz der den Schiffspropeller 19 umfassenden Vortriebsanlage einschließlich der Düse 1 als hinreichend berechnet worden ist.

Die einzelnen Opferanoden 2 sind mittels am Düsenmantel 0 vorstehender Befestigungslaschen 21 mit dem Düsenmantel 10 verbunden, z.B. mittels Schraub- oder Schweißverbindung und können von daher leicht montiert und nach Verbrauch ausgetauscht werden. Beispielsweise kann jede Opferanode 2 wie dargestellt beidseits über jeweils zwei unter einem Winkel von 90° positionierte Befestigungslaschen 21 und zugehörige Schrauben an der Aufnahme 13 befestigt werden.

Überdies kann über die Befestigungslaschen 21 jede Opferanode 2 unter Belassung eines Spaltes zum Düsenmantel 10 angeordnet wurden, durch den sich eine Re-Zirkulation des strömenden Wassers einstellt, die nicht nur die Umspülung der Oberfläche der Opferanode 2 erhöht, sondern auch einen Reinigungseffekt auf die Oberfläche der Opferanode 2 ausübt. Zur Erhöhung dieses Effektes kann der Spalt zwischen Opferanode 2 und Düsenmantel 10 hinsichtlich seiner Spaltweite optimiert werden, indem er zur Eintrittsöffnung 100 der Düse 1 hin vergrößert ausgebildet wird.

Die Opferanoden 2 sind aus einem geeigneten Metall, beispielsweise Zink, Magnesium oder Aluminium oder Kombinationen derselben in einem

Gießverfahren hergestellt, wobei während des Gießens ein elektrisch leitfähiges Trägerblech 20 in den Korpus der Opferanoden 2 eingegossen und damit einstückig mit diesen verbunden wird. Es versteht sich, dass die Form der Opferanoden beliebig ist und sich nach der jeweiligen Kontur des

Strömungsprofils des Düsenmantels 10 und der Einbauposition im

Düsenmantel 10 richtet. Es können auch Standardanoden in zu der Aufnahme 13 passender Größe verwendet werden.

Es ist auch möglich, die Opferanoden 2 an einer weiter in Richtung der

Eintrittsöffnung 100 liegenden Position anzuordnen. Ferner können ggf. die Freiräume zwischen benachbarten Opferanoden 2 mit Abdeckungen gemäß dem gewünschten Strömungsprofil verschlossen werden oder aber es werden eine Vielzahl diskreter vertiefter Aufnahmen 13 vorgesehen, in die jeweils eine Opferanode 2 auffüllend und das Strömungsprofil im Wesentlichen glatt fortsetzend eingesetzt ist. Die Aufnahmen 13 gleichen dann Aufnahmetaschen und werden zu benachbarten Aufnahmen 13 jeweils durch Stege des

Düsenmantels 10 begrenzt, wodurch eine höhere Stabilität erreicht werden kann.

Grundsätzlich wäre auch vorstellbar, die Opferanoden im Bereich der

Innenoberfläche anzubringen, jedoch ist dabei eine größere Störung der durch die Propellerblätter beschleunigten Fluidströmung entlang der Innenoberfläche zu erwarten und überdies treten bei Verbrauch der Opferanoden 2

Veränderungen des Strömungsprofils ein, die sich nachteilig auf die Effizienz des Schiffspropellers 19 auswirken. Die vorangehend erläuterte Düse gemäß der Erfindung eignet sich sowohl für die Neuherstellung eines Schiffsantriebes als auch für die Nachrüstung bereits vorhandener Schiffspropeller und den Austausch vorhandener Düsen an einem solchen Schiffspropeller.