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Impulstheorie ist ein theoretischer Ansatz zum Betrieb von a Schiffsschraube oder ein Propeller, wobei der Propeller oder Propeller als Scheibe ohne Dicke modelliert ist.

Theorie

Axiale Impulstheorie

Axiales Zugscheibenmodell

Idealer Wirkungsgrad in Abhängigkeit von der Schneckenbelastung

Entwickelt 1865 18 W.J.M. Rankine die Axialimpulstheorie (und:Axiale Impulstheorie oder Aktuatorscheibentheorie) die von Alfred George Greenhill 1888 und bis RE. froude wurde 1889 weiterentwickelt. In dieser Theorie wird die durch die Schnecke verursachte Geschwindigkeit in der umgebenden Flüssigkeit angenähert. Die Schraube wird durch eine 'Zugscheibe' ersetzt (Betätigungsscheibe) mit unendlich vielen Schaufeln, ohne Berücksichtigung der Viskosität der Flüssigkeit und der durch die Schraube induzierten Rotation.

Da die Flüssigkeit keine Rotation erfährt, ist der Druck p₀ weit vor dem Propeller gleich weit hinter dem Propeller. Es stellt sich weiter heraus, dass die Geschwindigkeit weit hinter dem Propeller v_aa ist doppelt so groß wie v_ein, die induzierte Geschwindigkeit in axialer Richtung. Unter diesen Annahmen ist der Schubbeiwert C_T bestimmen, mit welcher die Schraubenbelastung ausgedrückt werden kann:

${displaystyle C_{T}={frac {T}{{frac {1}{2}}cdot ho cdot Scdot V_{e}^{2}}}}$

wahr:

• T = Schub
• = Dichte
• S = Oberfläche der Schraube = 0,25 * π * D²
• V_e² = Zuflussmenge

Die Leistung, die erforderlich ist, um einen bestimmten Schub zu liefern, beträgt:

${displaystyle P={sqrt {frac {T^{3}}{2ho cdot S}}}}$

Die Rückgabe erfolgt durch:

${displaystyle eta _{0}={frac {1}{1 {frac {v_{a}}{V_{e}}}}}={frac {2}{1 {sqrt {1 C_{T}}} }}}$

Dies ist der maximal erreichbare Wirkungsgrad eines Propellers in einer nicht viskosen Flüssigkeit, wo er keine Rotation erfährt und wird daher als idealer Wirkungsgrad bezeichnet. Aus der Formel folgt, dass bei gegebenem Schub der Wirkungsgrad durch Vergrößerung des Propellerdurchmessers erhöht werden kann.

Impulstheorie

Froude adaptierte die Theorie, indem er annahm, dass neben einer Axialbeschleunigung auch eine Winkelbeschleunigung stattfindet. Dies wird als Impulstheorie bezeichnet und berücksichtigt somit die von der Schraube erzeugte Rotation, was zu einem realistischeren Modell einer Schraube führt.

Andere Theorien

Das Blattelementtheorie element ist ein praktischer Ansatz, der den Einfluss der Schneckengeometrie auf die Ausbeute erklärt, aber einen falsch idealen Wirkungsgrad von 100 % annimmt. Beide Theorien hatten Anhänger, die mit den Wirbeltheorie zusammengeführt wurden. Dies erklärt beide Theorien und brachte sie auf eine Ebene, auf der die Theorie den experimentellen Ergebnissen entsprach, so dass sie für Designzwecke nützlich wurde.