Propellerskolan
Vi förklarar här några vanligt förekommande termer när det gäller propellrar, deras utformning och funktion. Det finns en mängd fördjupande litteratur i ämnet, men vi har här valt att på enkelt sätt förklara de olika delarna så att de är begripliga för var och en.
Allmänt
Även om en propeller ser ut som en skruv och benämns så i många
populära förklaringar, fungerar den inte som en sådan. Propeller-
bladen är formade som vingar och har liksom de, två avgörande
egenskaper, tryck- & dragkraft och motstånd. Vingarna sitter på ett
roterande nav där den gemensamma dragkraften suger in vatten
uppströms för att sedan kasta ut den nedströms i båtens kölvatten.
Lagen om verkan och motverkan, Newtons tredje, gör att båten drivs
framåt.
Motståndet som vingarna har i vattnet gör att det krävs en viss motor-
effekt för att hålla varvtalet uppe. Vattnet träffar bladets framkant i en
viss vinkel, som beror på propellerns varvtal och båtens hastighet.
Även andra delar påverkar det mötande vattnet som t.ex.båtens skrov
och växelhus.
Diameter
Diametern på propellrar mäts normalit i tum (1"=25,4mm) och utgör den cirkel som bildas av toppen på propellerns blad när den roterar.
Propellerns diameter har en avgörande betydelse för hur mycket kraft som kan överföras till vattnet. En enkel formel för att beräkna den teoretiska kraften är:
Där A är den area som propellern sveper runt. Diametern finns ofta stämplat på propellern tillsammans med stigningen.
Formeln kan härledas med hjälp av Bernoulli’s ekvation för inkompressibelt friktionsfritt flöde längs en strömlinje samt kraftekvationen för hela strömröret
De flesta propellrar är märkta med diameter" x stigning (t ex.13"x 21").
Stigning
Stigningen talar om hur långt propellern avancerar på ett varv. Stigningen
anges i tum och anger vinkeln på den skruvade yta som propellerns
vingprofil utgår från. Det bör noteras att en propellers stigning inte behöver
vara lika över bladet utan det förekommer att stigningen varierar. Eftersom
det är stigningen som ger bladets anfallsvinkel är det inte ovanligt att
stigningen reduceras vid bladets rot eftersom det mötande vattnet har lägre
hastighet vid navet.
Cuppning
Ett vanligt sätt att justera metallpropellrar är då man anbringar en s.k
cup på bladets bakre kant. Det kan jämföras med en liten klaff i
bakkanten på en flygplansvinge. Det ger att bladets stigning ökar,
men också att undertrycket på bladets framkant sprids ut en aning
och kan på det viset förhindra kavitation.
Rake
Rake är bladens vinkel mot propelleraxeln och betecknas som positiv
akterut. En rake formar bladen till en kon och ser till att koncentrera
vattenstrålen, eftersom den förhindrar vatten att läcka ut radiellt.
Speciellt på ytskärande propellrar har det en positiv effekt. I vissa
sammanhang trycks fören på båten uppåt med ökande rake. Ett
blad kan ha progressiv rake likaså kan raken cuppas.
Antal blad
Det förekommer idag främst 2, 3, 4 och 5 bladiga propellrar på marknaden. Fler blad ger ett bättre grepp i vattnet, men det ökar även motståndet. De 2-bladiga propellrarna används uteslutande på mindre motorer i området 2-5 hk. 3 och 4 bladigt är det som oftast används på fritidsbåtar, medan 5-bladigt främst förekommer på båtar avsedda för vattensporter som wakeboard, vattenskidor och dyl, de anses där ge en bättre aktervåg att åka på.
Blueprinting
För att få sin nya propeller blueprintad skickar man den tillbaka till
tillverkaren eller en propellerspecialist som finjusterar den till den
form som den borde ha haft enligt tillverkningsritningen. Detta gäller
främst propellrar tillverkade i metall. Avvikelser på bladens form och
vinklar kommer ifrån tillverkningsprocessen där det som alltid
förekommer toleranser. Normalt är dessa inom ett område som
fungerar alldeles utmärkt för normala prestanda och användningssätt.
Summering
Som framgår av tidigare resonemang är det lyftkraften hos vingprofilen som
ger den framdrivande kraften medan motståndet kräver effekt. Det finns
emellertid en egenskap hos vingprofiler som kan utnyttjas för att maximera
verkningsgraden och det är att ha rätt anfallsvinkel mot vattnet. För en
givenhastighet och varvtal är det propellerns stigning som bör ändras för
att få en mer ekonomisk framdrift.