korai fejlesztésekszerkesztés
a csavaros propeller használatának elve a scullingból származik. A sculling során egyetlen pengét mozgatnak egy íven keresztül, egyik oldalról a másikra, ügyelve arra, hogy a pengét a tényleges szögben a víz felé mutassák. A csavaros propellerrel bevezetett újítás az volt, hogy az ív több mint 360-on keresztül meghosszabbodott a penge forgó tengelyhez történő rögzítésével. A propellerek egyetlen pengével rendelkezhetnek, de a gyakorlatban szinte mindig több van, hogy egyensúlyba hozzák az érintett erőket.
a csavaros propeller eredete Archimédésznél kezdődik, aki egy csavart használt a víz felemelésére öntözéshez és csónakok mentéséhez, olyan híresen, hogy Archimédész csavarjaként vált ismertté. Valószínűleg spirális mozgás alkalmazása volt az űrben (a spirálok Archimédész speciális tanulmányai voltak) egy üreges szegmentált vízkerékre, amelyet az egyiptomiak évszázadok óta öntözésre használtak. Leonardo da Vinci elfogadta azt az elvet, hogy elméleti helikopterét vezesse, amelynek vázlatai egy nagy vászoncsavart tartalmaztak a feje fölött.
1661-ben Toogood és Hays azt javasolta, hogy csavarokat használjanak a vízsugaras meghajtáshoz, bár nem propellerként. Robert Hooke 1681-ben vízszintes vízimalmot tervezett, amely figyelemre méltóan hasonlított a Kirsten-Boeing függőleges tengelyű légcsavar majdnem két és fél évszázaddal később, 1928-ban tervezték; két évvel később Hooke módosította a tervet, hogy a hajók hajtóerejét biztosítsa a vízen keresztül. 1693-ban egy Du Quet nevű francia feltalált egy csavaros propellert, amelyet 1693-ban kipróbáltak, de később elhagyták. 1752-ben a párizsi Academie des Sciences díjat adott Burnellinek egy légcsavar-kerék tervezéséért. Körülbelül ugyanabban az időben Alexis-Jean-Pierre Paucton francia matematikus javasolta az Archimedean csavaron alapuló vízmeghajtó rendszert. 1771-ben gőzgép feltaláló James Watt magánlevélben “spirális evezők” használatát javasolta a hajók meghajtására, bár nem használta őket gőzgépeivel, vagy soha nem valósította meg az ötletet.
a propeller egyik első gyakorlati és alkalmazott felhasználása a Turtle nevű tengeralattjáró volt, amelyet 1775-ben terveztek New Havenben, Connecticutban, a Yale diákja és feltalálója, David Bushnell, az óragyártó, a metsző és a sárgaréz öntöde, Isaac Doolittle segítségével, és Bushnell testvérével, Ezra Bushnell-lel és a hajó asztalosával és órakészítőjével, Phineas Pratt-tal, a hajótest felépítésével Saybrookban, Connecticutban. Az éjszaka szeptember 6, 1776, őrmester Ezra Lee kísérleti teknős egy támadás HMS Eagle New York-i kikötőben. A teknős megkülönbözteti azt is, hogy ő az első tengeralattjáró, amelyet csatában használtak. Bushnell később 1787 októberében Thomas Jeffersonnak írt levelében leírta a légcsavart: “a csavar elve alapján kialakított evezőt rögzítették az edény elülső részében, amelynek tengelye belépett az edénybe, és az egyik irányba forgatva előre evezte a hajót, de a másik irányba fordítva hátrafelé evezett. Kézzel vagy lábbal forgatták.”A sárgaréz propellert, mint a teknős összes sárgarézét és mozgó alkatrészét, a new Haveni Issac Doolittle “zseniális szerelő” készítette.
1785-ben Joseph Bramah Anglia propeller megoldást javasolt egy rúdra, amely egy pengéjű légcsavarhoz rögzített hajó víz alatti hátsó részén halad át, bár soha nem építette.
1800 februárjában a londoni Edward Shorter egy hasonló propeller használatát javasolta, amely egy rúdhoz van rögzítve, amely ideiglenesen a fedélzetről a vízvonal felett van elhelyezve, és így nincs szükség vízzárásra, és csak a becalmed vitorlás hajók segítésére szolgál. Gibraltáron és Máltán a Doncaster szállítóhajón tesztelte, 1,5 km/h (2,4 km / h) sebességgel.
1802-ben az amerikai ügyvéd és feltaláló John Stevens épített egy 25 láb (7,6 m) hajót egy forgó gőzgéppel, amely egy négylapátos propellerhez kapcsolódik. A vízi jármű 4 mph (6,4 km/h) sebességet ért el, de Stevens elhagyta a légcsavarokat a nagynyomású gőzgépek használatának eredendő veszélye miatt. Későbbi hajói lapátkerekes csónakok voltak.
1827-re Josef Ressel cseh-osztrák feltaláló feltalált egy csavaros propellert, amelynek több pengéje volt rögzítve egy kúpos alap körül. 1826 februárjában tesztelte légcsavarját egy kis hajón, amelyet manuálisan hajtottak. Sikeresen használta bronzcsavaros propellerét egy adaptált gőzhajón (1829). Hajója, Civetta 48 bruttó regisztertonnával, körülbelül 6 csomó (11 km/h) sebességet ért el. Ez volt az első hajó, amelyet sikeresen hajtott egy Archimedes csavar típusú légcsavar. Miután egy új gőzgép balesetet szenvedett (repedt csőhegesztés), kísérleteit az osztrák-magyar rendőrség veszélyesnek tiltotta be. Josef Ressel akkoriban az Osztrák Birodalom erdészeti felügyelője volt. De ezt megelőzően Osztrák-Magyar szabadalmat (licencet) kapott a légcsavarjára (1827). 1857-ben halt meg. Ez az új meghajtási módszer javulást jelentett a lapátkerékhez képest, mivel sem a hajó mozgása, sem a huzat változása nem befolyásolta annyira, mivel a hajó szenet égetett.
John Patch, az új-skóciai Yarmouth-i tengerész 1832-ben kifejlesztett egy kétlapátos, legyező alakú légcsavart, amelyet 1833-ban nyilvánosan demonstrált, egy evezős csónakot hajtva át a Yarmouth kikötőn és egy kis parti szkúnert A New Brunswick-i Saint John-ban, de az Egyesült Államokban 1849-ig elutasították szabadalmi bejelentését, mert nem volt amerikai állampolgár. Hatékony kialakítása dicséretet váltott ki az amerikai tudományos körökben, de ekkorra már a tengeri légcsavar több versengő változata is létezett.
csavaros hajtóművek
bár az 1830-as évek előtt sok kísérlet történt a csavaros meghajtással, ezek közül a találmányok közül néhányat próbára tettek, és azokat, amelyek ilyen vagy olyan okból nem bizonyultak kielégítőnek.
1835-ben két nagy-britanniai feltaláló, John Ericsson és Francis Pettit Smith külön-külön kezdett dolgozni a problémán. Smith először május 31-én vette ki a csavaros propeller szabadalmat, míg Ericsson, egy tehetséges svéd mérnök, aki akkor Nagy-Britanniában dolgozott, hat héttel később nyújtotta be szabadalmát. Smith gyorsan épített egy kis modellcsónakot találmányának tesztelésére, amelyet először egy tóban mutattak be Hendon farm, majd később a királyi Adelaide gyakorlati tudomány Galéria Londonban, ahol a haditengerészet titkára látta, Sir William Barrow. Miután biztosította egy Wright nevű londoni bankár védnökségét, Smith épített egy 30 láb (9,1 m), 6 lóerőt (4.5 kW) csatorna hajó Hat Tonna burthen úgynevezett Francis Smith, amely fel volt szerelve egy fából készült propeller saját tervezésű, és bemutatta a Paddington-csatorna novemberétől 1836 szeptemberéig 1837. Egy véletlen baleset következtében a két fordulatú fa légcsavar megsérült egy 1837 februárjában tett út során, és Smith meglepetésére a törött légcsavar, amely most csak egyetlen fordulatból állt, megduplázta a hajó korábbi sebességét, körülbelül négy mérföld / óráról nyolcra. Smith ezt követően felülvizsgált szabadalmat nyújt be ennek a véletlen felfedezésnek megfelelően.
időközben Ericsson épített egy 45 láb (14 m) csavaros meghajtású gőzhajót, Francis B. Ogden 1837-ben, és bemutatta hajóját a Temze folyón a brit Admiralitás vezető tagjainak, beleértve a haditengerészet Felmérőjét Sir William Symonds. Annak ellenére, hogy a hajó 10 mérföld / órás sebességet ért el, összehasonlítva a meglévő evezős gőzösökkel, Symonds és kísérete nem volt lenyűgözve. Az Admiralitás fenntartotta azt a nézetet, hogy a csavaros meghajtás hatástalan lenne az óceánjáró szolgálatban, míg Symonds maga úgy vélte, hogy a csavaros meghajtású hajókat nem lehet hatékonyan kormányozni. Ezt az elutasítást követően Ericsson épített egy második, nagyobb csavaros meghajtású hajót, Robert F. Stockton, és 1839-ben az Egyesült Államokba hajózott, ahol hamarosan hírnevet szerzett az amerikai haditengerészet első csavaros meghajtású hadihajójának tervezőjeként, USS Princeton.
nyilvánvalóan tisztában van a Királyi Haditengerészet azon nézetével, miszerint a csavaros légcsavarok alkalmatlannak bizonyulnak a tengeri szolgálatra, Smith elhatározta, hogy ezt a feltételezést tévesnek bizonyítja. 1837 szeptemberében kis hajóját (amelyet most egyetlen fordulattal ellátott vas propellerrel szereltek fel) a tengerre vitte, a londoni Blackwallból Hythe-be, Kentbe, Ramsgate-be, Doverbe és Folkestone-ba. 25-én Londonba visszatérve Smith vízi járművét megfigyelték, hogy a Királyi Haditengerészet tisztjei viharos tengereken haladnak előre. Az Admiralitás érdeklődése a technológia iránt újjáéledt, Smith-t pedig arra ösztönözték, hogy építsen egy teljes méretű hajót, hogy meggyőzőbben demonstrálja a technológia hatékonyságát.
SS Archimedes 1838-ban építette Henry Wimshurst nak, – nek London, mint a világ első gőzhajója, amelyet csavaros légcsavar hajtott.
Arkhimédész jelentős hatással volt a hajók fejlődésére, ösztönözve a csavarmeghajtás a Királyi Haditengerészet, a kereskedelmi hajókra gyakorolt hatása mellett. A Smith Archimédészével folytatott kísérletek a híres kötélhúzó versenyhez vezettek 1845-ben a csavaros hajtású HMS Rattler és a lapátos gőzös között HMS Alecto; az előbbi 2,5 csomóval (4,6 km/h) hátrahúzta az utóbbit.
közvetlen hatással volt egy másik innovatív hajó, az Isambard Kingdom Brunel SS Great Britain tervezésére is 1843-ban, amely akkor a világ legnagyobb hajója és az első csavaros meghajtású gőzhajó, amely 1845 augusztusában átkelt az Atlanti-óceánon.
a HMS Terror és a HMS Erebus is erősen átalakították, hogy legyen az első Royal Navy hajók gőzhajtású motorok és csavar propellerek. Mindketten részt vettek Franklin Elveszett expedíciójában, amelyet az európaiak utoljára 1845 júliusában láttak a Baffin-öböl közelében.
a csavaros légcsavar kialakítása az 1880-as években stabilizálódott.
tengely nélküli hajtóművekszerkesztés
a központi tengely nélküli légcsavarok kör alakú villanymotor részét képező gyűrűhöz rögzített légcsavarlapátokból állnak. Ezt a kialakítást kerékhajtású hajtóműnek nevezik, és néhány kis, önvezető robothajó használta. Az ilyen típusú hajócsavarral rendelkező hajót kicsavart felszíni edénynek nevezik.
Repülőgép-hajtóművekszerkesztés
a modern repülőgép-propellerek csavart aerofoil alakját a Wright testvérek úttörő szerepet játszottak. Míg néhány korábbi mérnök megpróbálta modellezni a légcsavarokat a tengeri légcsavarokon, Wrights rájött, hogy a légcsavar (más néven légcsavar) lényegében megegyezik a szárnyakkal, és fel tudták használni a szárnyakon végzett korábbi szélcsatorna-kísérleteik adatait. A pengék hosszában egy csavart is bevezettek. Erre azért volt szükség, hogy a pengék támadási szöge viszonylag állandó legyen a hosszuk mentén. Eredeti légcsavarlapátjaik csak körülbelül 5% – kal voltak kevésbé hatékonyak, mint a modern megfelelőjük, mintegy 100 évvel később. Az alacsony sebességű légcsavar aerodinamikájának megértése az 1920-as évekre meglehetősen teljes volt, de a későbbi követelmények a nagyobb teljesítmény kisebb átmérőjű kezelésére bonyolultabbá tették a problémát.
Alberto Santos Dumont, egy másik korai úttörő, a léghajókkal kapcsolatos tapasztalataiból szerzett tudását felhasználva acél tengelyű és alumínium pengéjű légcsavart készített a 14 bis kétfedelű repülőgépéhez. Néhány terve hajlított alumíniumlemezt használt a pengékhez, így szárnyszelvény alakot hozott létre. Erősen alulkarcoltak voltak, és ez, valamint a hosszirányú csavar hiánya miatt kevésbé hatékonyak voltak, mint a Wright propellerek. Ennek ellenére talán ez volt az első alumínium felhasználása a légcsavarok felépítésében.