Propeller

En propeller är en maskindel bestående av minst ett men vanligen två eller flera propellerblad placerande runt eller i ett nav på en propelleraxel. Ordet kommer från latinets propellere, som betyder ”driva framför sig”.

När propellern roterar skapas ett undertryck på ena sidan och motsvarande övertryck på andra sidan varpå en riktad strömningsrörelse i den omgivande vätskan eller gasen uppstår. Tidiga versioner av propellern kunde vara utformade som skruvar, som är en propellerform som fortfarande används till att pumpa vätska.

Propellerns diameter bestäms av diametern av cirkeln lika med bladspetsarna samt av vilken typ av farkost propellern avses för. Bladytans storlek bestäms med hänsyn till propellertrycket, vilket inte bör överstiga vissa värden (0,3–0,9 kilopond per kvadratcentimeter inom sjöfarten, beroende på fartygstyp). Alltför stor bladyta nedsätter propellerns verkningsgrad. Propellerns stigning är stigningen av den fullständiga skruvgängan, vilken bladet är en del. Stigningen görs vanligen konstant, vilket innebär att bladets hela tryckyta är en fullkomlig skruvyta. Dock förekommer ofta varierande stigning, så att bladets yta har större stigning vid dess akterkant än vid dess förkant eller har större stigning vid basen än vid spetsen (till exempel zeisepropellern).

Stigningen och omloppstalet är de realiteter, som bestämmer farten som är beroende av den förväntade stigningen och får inte bestämmas för liten i förhållande till diametern, emedan verkningsgraden då begränsas. Omloppstalet bestäms av den använda maskinen och utväxlingen av den. Detta får inte vara för högt, eftersom kavitation då uppkommer – bestående av att det vid propellerns rotation uppstår tomrum på bladens icke tryckande sida, orsakad av att vattnet inte hinner strömma till bladen – med effektförlust som följd. Verkningsgraden hos en väl konstruerad propeller varierar mellan 40 och 70 procent beroende på varvtalet.

Historik

Propellrar till båtar och fartyg

Flera personer deltog i den tidiga utvecklingen under slutet av 1700- och början av 1800-talet. Många teoretiska och praktiska försök utfördes. Bakom några av de tidiga patenten låg Seaton (engelsman), Taylor (amerikan), Normand (fransman) samt Riehn och Lorentz (tyskar). Praktiska försök utfördes av fransmännen Guéde, Jay, Bruneau och Normand, engelsmännen Froude, Barnaby, Thornycroft, Denny och Parsons samt tyskarna Wagner och Flamm.

De äldsta förslagen är från 1724 och 1731. 1753 föreslog den franske fysikern Daniel Bernoulli i en vetenskapstidskrift idén att driva fartyg med en fyrbladig skruv. 1768 behandlade fransmannen samma problem, även amerikanen Fitch lär ha gjort försök 1787 med skruvbåt. 1816 försökte Samuel Owen driva en roslagsbåt med en propeller efter Bernoullis idé. 1812 konstruerade österrikaren Joseph Ressel en propeller. Fransmannen Sauvage och engelsmannen Woodcroft tog 1832 ut var sitt propellerpatent i Frankrike och England 1827–1829. Nästan alla dessa och flera andra förslag stannade av olika anledningar på försöksstadiet.

Problemet med att finna en duglig propellerkonstruktion löstes först när den engelske lantbrukaren Francis Pettit Smith i maj och svensken John Ericsson i juli 1836 fått sina var för sig inlämnade patentansökningar beviljade och de första praktiskt användbara propellerfartygen.

Såväl samtida som senare tiders fackmän har emellertid tillerkänt John Ericssons lösning för propellerns karakteristiska värden: diameter, bladens antal, area och form, stigning samt axelns varvtal. För bestämmandet av en god konstruktion har dessa förhållanden ett mycket intimt samband, såväl på empirisk som teoretisk grund.

Flygplanspropellern

Propellern var också en förutsättning för utvecklingen av motordrivna flygplan. Vanligast på allmänflygplan är två- eller trebladiga propellrar, men fyrbladiga propellrar tillverkade av kompositmaterial börjar också vinna marknadsandelar. På allmänflygplan drivs vanligen propellern av en kolvmotor, medan man i kommersiella applikationer vanligen använder en gasturbin, populärt Turboprop. Propellerdrivna kommersiella flygplan har oftast ett större antal blad för att minska propellerns diameter i förhållande till effektutvecklingen. Lyckade försök har även gjorts med kontraroterande propellrar för att ytterligare öka propellerns effekt.

Även enbladiga propellrar förekommer inom flygbranschen, huvudsakligen på segelflygplan försedda med hjälpmotor för start eller för att hålla sig i luften till hemmaflygplatsen. Detta är särskilt användbart för att göra motorn så kompakt som möjligt då den fälls in i flygkroppen, detta för att minska luftmotståndet. Propellern drivs då ofta av en kompakt tvåtaktsmotor.

Bildgalleri

Propeller på Fokker 50
Fembladig modern fartygspropeller
Teckning som visar handdrivna vertikala och horisontala skruv-propellrar på en undervattensbåt från 1775
Tvåbladig propeller monterad på äldre fartyg
Ritning föreställande enbladig flygplanspropeller på segelflygplan
Tupolev Tu-95 Bear med kontraroterande propellrar

Källor

Propeller i Nordisk familjebok (andra upplagan, 1915)

Se även

Wikimedia Commons har media relaterad till Propeller.