vroege ontwikkeling edit
het principe dat wordt toegepast bij het gebruik van een schroefpropeller is afgeleid van sculling. Bij sculling wordt een enkel blad door een boog bewogen, van links naar rechts om het blad in de effectieve hoek aan het water te presenteren. De innovatie die met de schroef propeller werd geïntroduceerd was de verlenging van die boog door meer dan 360° door het bevestigen van het blad aan een roterende as. Propellers kunnen een enkel blad hebben, maar in de praktijk zijn er bijna altijd meer dan één om de betrokken krachten te balanceren.
de oorsprong van de schroef begint bij Archimedes, die een schroef gebruikte om water op te tillen voor irrigatie en boten, zo beroemd dat het bekend werd als Archimedes’ schroef. Het was waarschijnlijk een toepassing van spiraalbewegingen in de ruimte (spiralen waren een speciale studie van Archimedes) op een hol gesegmenteerd waterrad dat eeuwenlang door Egyptenaren werd gebruikt voor irrigatie. Leonardo da Vinci nam het principe aan om zijn theoretische helikopter te besturen, waarvan schetsen een grote canvasschroef overhead betroffen.In 1661 stelden Toogood en Hays voor om schroeven te gebruiken voor waterstraalaandrijving, maar niet als propeller. Robert Hooke ontwierp in 1681 een horizontale watermolen die Opmerkelijk leek op de Kirsten-Boeing verticale asschroef die bijna twee en een halve eeuw later in 1928 werd ontworpen; twee jaar later wijzigde Hooke het ontwerp om schepen door water te laten varen. In 1693 vond een Fransman met de naam Du Quet een schroefschroef uit die in 1693 werd geprobeerd, maar later werd verlaten. In 1752, de Academie des Sciences in Parijs toegekend Burnelli een prijs voor het ontwerp van een propeller-wiel. Rond dezelfde tijd stelde de Franse wiskundige Alexis-Jean-Pierre Paucton een watervoortstuwingssysteem voor gebaseerd op de Archimedische schroef. In 1771 stelde de uitvinder van de stoommachine James Watt in een privé-brief voor om “spiraalroeiriemen” te gebruiken om Boten voort te drijven, hoewel hij ze niet met zijn stoommachines gebruikte of het idee ooit implementeerde.Een van de eerste praktische en toegepaste toepassingen van een propeller was op een onderzeeër genaamd Turtle die in 1775 werd ontworpen in New Haven, Connecticut, door Yale student en uitvinder David Bushnell, met de hulp van de klokkenmaker, graveur en messing gieter Isaac Doolittle, en met Bushnell ‘ s broer Ezra Bushnell en scheeps timmerman en klokkenmaker Phineas Pratt de romp te bouwen in Saybrook, Connecticut. In de nacht van 6 September 1776 leidde Sergeant Ezra Lee Turtle in een aanval op de HMS Eagle in de haven van New York. Turtle heeft ook het onderscheid van de eerste onderzeeër gebruikt in de strijd. Bushnell beschreef de propeller later in een brief van oktober 1787 aan Thomas Jefferson: “een roeispaan gevormd op het principe van de schroef werd bevestigd in het voorste deel van het schip zijn as kwam het schip binnen en werd een kant gedraaid roeide het schip naar voren, maar werd de andere kant gedraaid roeide het naar achteren. Het werd gemaakt om te worden gedraaid door de hand of voet.”De messing propeller, zoals alle messing en bewegende delen op Turtle, werd vervaardigd door de” ingenieuze monteur ” Issac Doolittle van New Haven.In 1785 stelde Joseph Bramah van Engeland een propelleroplossing voor van een staaf die door het onderwater achterschip van een boot ging die aan een schroef was bevestigd, hoewel hij die nooit had gebouwd.
in februari 1800 stelde Edward Shorter uit Londen voor om een soortgelijke propeller te gebruiken die vastzit aan een stang die tijdelijk vanaf het dek boven de waterlijn is geplaatst en dus geen waterafdichting nodig heeft, en die alleen bedoeld was om zeilschepen te helpen. Hij testte het op het transportschip Doncaster in Gibraltar en op Malta, met een snelheid van 2,4 km/u.In 1802 bouwde de Amerikaanse advocaat en uitvinder John Stevens een 7,6 meter lange boot met een roterende stoommachine gekoppeld aan een vierbladige schroef. Het toestel bereikte een snelheid van 6,4 km/u, maar Stevens verliet propellers vanwege het inherente gevaar van het gebruik van de hogedrukstoommotoren. Zijn volgende schepen waren peddelboten.In 1827 had de Tsjechisch-Oostenrijkse uitvinder Josef Ressel een schroefschroef uitgevonden met meerdere bladen rond een conische basis. Hij had zijn propeller in februari 1826 getest op een klein schip dat handmatig werd aangedreven. Hij was succesvol in het gebruik van zijn bronzen schroef schroef op een aangepaste stoomboot (1829). Zijn schip, Civetta van 48 bruto registerton, bereikte een snelheid van ongeveer 6 knopen (11 km / h). Dit was het eerste schip met succes aangedreven door een Archimedes schroef-type propeller. Nadat een nieuwe stoommachine een ongeluk had gehad (gebarsten pijplassen) werden zijn experimenten door de Oostenrijks-Hongaarse politie verboden als gevaarlijk. Josef Ressel was in die tijd een bosbouwinspecteur voor het Oostenrijkse rijk. Maar daarvoor kreeg hij een Oostenrijks-Hongaars patent (licentie) voor zijn propeller (1827). Hij stierf in 1857. Deze nieuwe voortstuwingsmethode was een verbetering ten opzichte van het paddlewheel, omdat het niet zo werd beïnvloed door de bewegingen van het schip of veranderingen in de trek als het schip verbrandde kolen.John Patch, een Zeeman in Yarmouth, Nova Scotia, ontwikkelde een tweebladige, waaiervormige propeller in 1832 en demonstreerde deze in 1833, met een roeiboot over de haven van Yarmouth en een kleine schoener aan de kust in Saint John, New Brunswick, maar zijn patentaanvraag in de Verenigde Staten werd afgewezen tot 1849 omdat hij geen Amerikaans staatsburger was. Zijn efficiënte ontwerp trok lof in Amerikaanse wetenschappelijke kringen, maar tegen die tijd waren er meerdere concurrerende versies van de scheepsschroef.
schroef propellersEdit
hoewel er vóór de jaren 1830 veel werd geëxperimenteerd met schroefaandrijving, werden slechts enkele van deze uitvindingen tot de testfase voortgezet en werden deze uitvindingen om de een of andere reden onbevredigend bevonden.
in 1835 begonnen twee uitvinders In Groot-Brittannië, John Ericsson en Francis Pettit Smith, afzonderlijk aan het probleem te werken. Smith nam op 31 mei voor het eerst een patent voor schroefschroeven, terwijl Ericsson, een begaafde Zweedse ingenieur die toen in Groot-Brittannië werkte, zes weken later zijn patent indiende. Smith bouwde snel een kleine modelboot om zijn uitvinding te testen, die eerst werd gedemonstreerd op een vijver op zijn Hendon farm, en later in de Royal Adelaide Gallery of Practical Science in Londen, waar het werd gezien door de secretaris van de Marine, Sir William Barrow. Nadat Smith het patronage van een Londense bankier genaamd Wright had verkregen, bouwde hij een 9,1 meter hoge, 6 PK (4).5 kW) kanaalboot van zes ton genaamd Francis Smith, die was uitgerust met een houten propeller van zijn eigen ontwerp en gedemonstreerd op het Paddington Canal van November 1836 tot September 1837. Door een toevallig ongeluk werd de houten schroef van twee bochten beschadigd tijdens een reis in februari 1837, en tot Smith ‘ s verbazing verdubbelde de kapotte schroef, die nu bestond uit slechts een enkele bocht, de vorige snelheid van de boot, van ongeveer vier mijl per uur tot acht. Smith zou vervolgens een herzien patent indienen in overeenstemming met deze toevallige ontdekking.In 1837 bouwde Ericsson een 14 meter lange stoomboot met schroefaandrijving, Francis B. Ogden, en demonstreerde zijn boot op de Theems aan hooggeplaatste leden van de Britse Admiraliteit, waaronder de landmeter van de Marine Sir William Symonds. Ondanks dat de boot een snelheid van 10 mijl per uur bereikte, vergelijkbaar met die van de bestaande stoomboot, waren Symonds en zijn gevolg niet onder de indruk. De Admiraliteit bleef van mening dat schroefaandrijving niet effectief zou zijn in de zeevaart, terwijl Symonds zelf geloofde dat schroefgedreven Schepen niet efficiënt konden worden bestuurd. Na deze afwijzing bouwde Ericsson een tweede, grotere schroef-aangedreven boot, Robert F. Stockton, en liet haar in 1839 naar de Verenigde Staten varen, waar hij al snel bekend zou worden als de ontwerper van het eerste schroef-aangedreven oorlogsschip van de Amerikaanse Marine, USS Princeton.
blijkbaar bewust van het standpunt van de Royal Navy dat schroefschroeven ongeschikt zouden blijken voor diensttijd, besloot Smith deze veronderstelling verkeerd te bewijzen. In September 1837 nam hij zijn kleine schip (nu uitgerust met een ijzeren schroef van een enkele bocht) naar zee, stoomend van Blackwall, Londen naar Hythe, Kent, met haltes bij Ramsgate, Dover en Folkestone. Op de terugweg naar Londen op de 25e, werd Smith ‘ s schip waargenomen op stormachtige zeeën door officieren van de Royal Navy. De interesse van de Admiraliteit in de technologie werd nieuw leven ingeblazen en Smith werd aangemoedigd om een schip op ware grootte te bouwen om de effectiviteit van de technologie meer overtuigend aan te tonen.
SS Archimedes werd gebouwd in 1838 door Henry Wimshurst uit Londen, als ‘ s werelds eerste stoomschip dat werd aangedreven door een schroefschroef.Archimedes had een aanzienlijke invloed op de ontwikkeling van schepen, door de invoering van schroefaandrijving door de Royal Navy aan te moedigen, naast haar invloed op commerciële schepen. Proeven met Smiths Archimedes leidden in 1845 tot de beroemde trekwedstrijd tussen de schroefaangedreven HMS Rattler en de peddelstoomboot HMS Alecto; de eerste trok de laatste achteruit met 2,5 knopen (4,6 km/u).Ze had ook een directe invloed op het ontwerp van een ander innovatief schip, Isambard Kingdom Brunel ‘ s SS Great Britain in 1843, toen het grootste schip ter wereld en het eerste schroef-aangedreven stoomschip dat de Atlantische Oceaan overstak in augustus 1845.
HMS Terror en HMS Erebus werden beide sterk aangepast om de eerste Royal Navy schepen te worden met stoommotoren en schroefschroeven. Beiden namen deel aan Franklin ‘ s lost expedition, voor het laatst gezien door Europeanen in juli 1845 bij Baffin Bay.
schroef propeller ontwerp gestabiliseerd in de jaren 1880.Schroeven zonder Schroefas
schroefasedit
schroeven zonder centrale as bestaan uit schroefbladen die zijn bevestigd aan een ring die deel uitmaakt van een cirkelvormige elektromotor. Dit ontwerp staat bekend als een Rim-aangedreven thruster en is gebruikt door een aantal kleine, zelfstandige robotschepen. Een boot met dit type schroef staat bekend als een losgeschroefd oppervlakteschip.
propellersEdit
de gedraaide vleugels van moderne propellers werden ontwikkeld door de gebroeders Wright. Terwijl sommige eerdere ingenieurs hadden geprobeerd om luchtschroef te modelleren op scheepsschroef, realiseerden de Wrights zich dat een luchtschroef (ook bekend als een luchtschroef) in wezen hetzelfde is als een vleugel, en waren in staat om gegevens van hun eerdere windtunnelexperimenten op vleugels te gebruiken. Ze introduceerden ook een draai langs de lengte van de bladen. Dit was nodig om ervoor te zorgen dat de hoek van de aanval van de bladen relatief constant werd gehouden langs hun lengte. Hun oorspronkelijke schroefbladen waren slechts ongeveer 5% minder efficiënt dan het moderne equivalent, ongeveer 100 jaar later. Het begrip van lage snelheid propeller aerodynamica was vrij compleet door de jaren 1920,maar latere eisen om meer vermogen in kleinere diameter hebben het probleem complexer gemaakt.Alberto Santos Dumont, een andere vroege pionier, paste de kennis die hij had opgedaan met luchtschepen toe om een propeller te maken met een stalen as en aluminium bladen voor zijn 14 bis tweedekker. Sommige van zijn ontwerpen gebruikten een gebogen aluminium plaat voor bladen, waardoor een airfoil vorm. Ze waren zwaar onderkambered, en dit plus de afwezigheid van de lengte draai maakte ze minder efficiënt dan de Wright propellers. Toch was dit misschien het eerste gebruik van aluminium in de bouw van een luchtschroef.