tidig utvecklingRedigera
principen som används vid användning av en skruvpropeller härrör från sculling. Vid sculling flyttas ett enda blad genom en båge, från sida till sida och tar hand om att hålla bladet i vattnet i effektiv vinkel. Innovationen som introducerades med skruvpropellen var förlängningen av den bågen genom mer än 360 SEK genom att fästa bladet på en roterande axel. Propellrar kan ha ett enda blad, men i praktiken finns det nästan alltid mer än ett för att balansera de involverade krafterna.
skruvpropellerns ursprung börjar med Archimedes, som använde en skruv för att lyfta vatten för bevattning och räddningsbåtar, så berömt att det blev känt som Archimedes skruv. Det var förmodligen en tillämpning av spiralrörelse i rymden (spiraler var en speciell studie av Archimedes) till ett ihåligt segmenterat vattenhjul som användes för bevattning av egyptier i århundraden. Leonardo da Vinci antog principen att driva sin teoretiska helikopter, vars skisser innebar en stor dukskruv över huvudet.
år 1661 föreslog Toogood och Hays att använda skruvar för vattenjetframdrivning, men inte som propeller. Robert Hooke 1681 designade en horisontell vattenkvarn som anmärkningsvärt liknade Kirsten-Boeing vertikal axel propeller designad nästan två och ett halvt århundraden senare 1928; två år senare modifierade Hooke designen för att ge drivkraft för fartyg genom vatten. År 1693 uppfann en fransman vid namn du Quet en skruvpropeller som prövades 1693 men senare övergavs. År 1752 beviljade Academie des Sciences i Paris Burnelli ett pris för en design av ett propellerhjul. Vid ungefär samma tid föreslog den franska matematikern Alexis-Jean-Pierre Paucton ett vattenframdrivningssystem baserat på den arkimediska skruven. År 1771 föreslog ångmotorns uppfinnare James Watt i ett privat brev att använda ”spiralåror” för att driva båtar, även om han inte använde dem med sina ångmotorer eller någonsin implementerade tanken.
en av de första praktiska och tillämpade användningarna av en propeller var på en ubåt som kallades Turtle som designades i New Haven, Connecticut, 1775 av Yale-student och uppfinnare David Bushnell, med hjälp av klocktillverkaren, gravören och mässingsfundaren Isaac Doolittle, och med Bushnells bror Ezra Bushnell och skeppets snickare och klocktillverkare Phineas Pratt som byggde skrovet i Saybrook, Connecticut. Natten den 6 September 1776 piloterade Sergeant Ezra Lee Turtle i en attack mot HMS Eagle i New York Harbor. Turtle har också skillnaden att vara den första ubåten som används i strid. Bushnell beskrev senare propellern i ett brev från oktober 1787 till Thomas Jefferson: ”en åra bildad på skruvens princip fixerades i fartygets främre del. Den gjordes för att vridas av handen eller foten.”Mässingspropellen, som alla mässing och rörliga delar på Turtle, tillverkades av den ”geniala mekanikern” Issac Doolittle i New Haven.
år 1785 föreslog Joseph Bramah av England en propellerlösning av en stång som gick genom vattnet bakom en båt fäst vid en bladpropeller, även om han aldrig byggde den.
i februari 1800 föreslog Edward Shorter från London att använda en liknande propeller fäst vid en stång vinklad nedåt tillfälligt utplacerad från däcket ovanför vattenlinjen och därmed inte kräva någon vattentätning och endast avsedd att hjälpa lugna segelfartyg. Han testade det på transportfartyget Doncaster i Gibraltar och på Malta och uppnådde en hastighet på 1,5 km/h (2,4 km / h).
år 1802 byggde den amerikanska advokaten och uppfinnaren John Stevens en 25 fot (7,6 m) båt med en roterande ångmotor kopplad till en fyrbladig propeller. Farkosten uppnådde en hastighet på 4 mph (6,4 km/h), men Stevens övergav propellrar på grund av den inneboende faran med att använda högtrycksångmotorerna. Hans efterföljande fartyg var paddelhjuliga båtar.
år 1827 hade tjeckisk-österrikisk uppfinnare Josef Ressel uppfunnit en skruvpropeller som hade flera blad fästa runt en konisk bas. Han hade testat sin propeller i februari 1826 på ett litet fartyg som kördes manuellt. Han lyckades använda sin bronsskruvpropeller på en anpassad ångbåt (1829). Hans skepp, Civetta på 48 bruttoregisterton, nådde en hastighet på cirka 6 knop (11 km/h). Detta var det första fartyget som framgångsrikt drevs av en Archimedes skruvpropeller. Efter att en ny ångmaskin hade en olycka (sprucken rörsvetsning) förbjöds hans experiment av den österrikisk-ungerska polisen som farlig. Josef Ressel var vid den tiden skogsinspektör för det österrikiska imperiet. Men före detta fick han ett österrikisk-ungerskt patent (licens) för sin propeller (1827). Han dog 1857. Denna nya framdrivningsmetod var en förbättring jämfört med paddlewheel eftersom den inte påverkades så av varken fartygsrörelser eller dragförändringar när fartyget brände kol.
John Patch, En sjöman i Yarmouth, Nova Scotia utvecklade en tvåbladig, fläktformad propeller 1832 och demonstrerade den offentligt 1833 och drev en roddbåt över Yarmouth Harbour och en liten kustskonare vid Saint John, New Brunswick, men hans patentansökan i USA avvisades fram till 1849 eftersom han inte var amerikansk medborgare. Hans effektiva design fick beröm i amerikanska vetenskapliga kretsar men vid denna tid fanns det flera konkurrerande versioner av den marina propellern.
skruv propellersEdit
även om det fanns mycket experiment med skruv framdrivning före 1830-talet, några av dessa uppfinningar förföljdes till teststadiet, och de som visades otillfredsställande av en eller annan anledning.
år 1835 började två uppfinnare i Storbritannien, John Ericsson och Francis Pettit Smith, arbeta separat med problemet. Smith var först att ta ut en skruv propeller patent på 31 maj, medan Ericsson, en begåvad svensk ingenjör sedan arbetar i Storbritannien, lämnat in sitt patent sex veckor senare. Smith byggde snabbt en liten modellbåt för att testa sin uppfinning, som demonstrerades först på en damm på hans Hendon-gård och senare på Royal Adelaide Gallery of Practical Science i London, där den sågs av marinens Sekreterare, Sir William Barrow. Efter att ha säkrat beskydd av en Londonbanker som heter Wright, byggde Smith sedan en 30 fot (9,1 m), 6 hästkrafter (4.5 kW) kanalbåt på sex ton burthen kallas Francis Smith, som var utrustad med en träpropeller av sin egen design och demonstrerades på Paddington Canal från November 1836 till September 1837. Genom en slumpartad olycka skadades träpropellen med två varv under en resa i februari 1837, och till Smiths förvåning fördubblade den trasiga propellern, som nu bara bestod av en enda sväng, båtens tidigare hastighet, från cirka fyra mil i timmen till åtta. Smith skulle därefter lämna in ett reviderat patent i enlighet med denna oavsiktliga upptäckt.
under tiden byggde Ericsson en 45 fot (14 m) skruvdriven ångbåt, Francis B. Ogden 1837 och demonstrerade sin båt på Themsen för ledande medlemmar i British Admiralty, inklusive besiktningsman för marinen Sir William Symonds. Trots att båten uppnådde en hastighet på 10 mil i timmen, jämförbar med den för befintliga paddelångare, Symonds och hans entourage var inte imponerade. Amiralitetet upprätthöll uppfattningen att skruvframdrivning skulle vara ineffektiv i havsgående tjänst, medan Symonds själv trodde att skruvdrivna fartyg inte kunde styras effektivt. Efter detta avslag byggde Ericsson en andra, större skruvdriven båt, Robert F. Stockton, och fick henne att segla 1839 till USA, där han snart skulle få berömmelse som designer av den amerikanska flottans första skruvdrivna krigsfartyg, USS Princeton.
tydligen medveten om Royal Navys uppfattning att skruvpropellrar skulle visa sig olämpliga för sjötjänstgöring, bestämde Smith sig för att bevisa att detta antagande var fel. I September 1837 tog han sitt lilla fartyg (nu utrustat med en järnpropeller på en enda sväng) till havet, ångande från Blackwall, London till Hythe, Kent, med stopp vid Ramsgate, Dover och Folkestone. På vägen tillbaka till London den 25, Smiths hantverk observerades göra framsteg i stormiga hav av officerare från Royal Navy. Amiralitetets intresse för tekniken återupplivades och Smith uppmuntrades att bygga ett fartyg i full storlek för att mer slutgiltigt visa teknikens effektivitet.
SS Archimedes byggdes 1838 av Henry Wimshurst i London, som världens första ångfartyg som drivs av en skruvpropeller.
Archimedes hade ett betydande inflytande på fartygsutvecklingen och uppmuntrade antagandet av skruvdrivning av Royal Navy, förutom hennes inflytande på kommersiella fartyg. Försök med Smiths Archimedes ledde till den berömda dragkampstävlingen 1845 mellan den skruvdrivna HMS Rattler och paddelångaren HMS Alecto; den förra drar den senare bakåt med 2,5 knop (4,6 km/h).
hon hade också ett direkt inflytande på utformningen av ett annat innovativt fartyg, Isambard Kingdom Brunels SS Great Britain 1843, då världens största fartyg och det första skruvdrivna ångfartyget som korsade Atlanten i augusti 1845.
HMS Terror och HMS Erebus modifierades båda kraftigt för att bli de första Royal Navy-fartygen som hade ångdrivna motorer och skruvpropellrar. Båda deltog i Franklins förlorade expedition, senast sett av europeer i juli 1845 nära Baffin Bay.
skruvpropeller design stabiliserades på 1880-talet.
Axellös propellersEdit
propellrar utan central axel består av propellerblad fästa vid en ring som är en del av en cirkelformad elmotor. Denna design är känd som en Fälgdriven thruster och har använts av några små, självstyrda robotfartyg. En båt med denna typ av propeller är känd som ett skruvat ytfartyg.
flygplansdrivrutinredigera
den tvinnade aerofoilformen hos moderna flygplanspropellrar var banbrytande av bröderna Wright. Medan vissa tidigare ingenjörer hade försökt modellera luftpropellrar på Marina propellrar, insåg Wrights att en luftpropeller (även känd som en luftskruv) i huvudsak är densamma som en vinge och kunde använda data från sina tidigare vindtunnelexperiment på vingar. De introducerade också en vridning längs bladens längd. Detta var nödvändigt för att säkerställa att bladets angreppsvinkel hölls relativt konstant längs deras längd. Deras ursprungliga propellerblad var bara cirka 5% mindre effektiva än den moderna motsvarigheten, cirka 100 år senare. Förståelsen för låghastighetspropeller aerodynamik var ganska fullständig på 1920-talet, men senare krav på att hantera mer kraft i mindre diameter har gjort problemet mer komplext.
Alberto Santos Dumont, en annan tidig pionjär, tillämpade den kunskap han fick från erfarenheter med luftskepp för att göra en propeller med en stålaxel och aluminiumblad för hans 14 bis biplan. Några av hans mönster använde en böjd aluminiumplåt för blad, vilket skapade en flygfolieform. De var kraftigt undercambered, och detta plus frånvaron av längsvridning gjorde dem mindre effektiva än Wright propellrar. Ändå var detta kanske den första användningen av aluminium i konstruktionen av en luftskruv.