Propeller

Propeller, Bezeichnung für eine mechanische, auf einer Achse montierte Vorrichtung. Bei der Bewegung eines Propellers durch ein gasförmiges oder flüssiges Medium wird eine Vortriebskraft (siehe Schubkraft) erzeugt. Propeller können entweder in der Luft oder im Wasser betrieben werden. Im allgemeinen Sprachgebrauch versteht man unter einem Propeller meist nur die Luftschraube, obwohl auch die Schiffsschraube (auch Schiffspropeller) technisch zu den Propellern zählt. Luft- und Schiffsschraube unterscheiden sich jedoch in der Konstruktion, dem Baumaterial und in ihrem so genannten Wirkungsgrad (Verhältnis von erzeugter Antriebs- und verbrauchter Energie beim Drehen des Propellers). In beiden Fällen handelt es sich um zwei bzw. mehrere tragflügelähnliche Blätter, die strahlenförmig auf einer Nabe angeordnet sind.

Mit Hilfe der Luftschraube werden große Luftmassen entgegen der Flugrichtung beschleunigt (siehe Aerodynamik; Flugzeug). Die Luftschraube dient zur Erzeugung des Vortriebs. Den Auftrieb erhält ein Flugzeug beispielsweise durch feststehende (Tragflächen) oder umlaufende Flügel (z. B. beim Hubschrauber oder Autogiro); die zum Fliegen erforderliche Abhebegeschwindigkeit wird durch die entsprechende Beschleunigung mit Hilfe des Propellers erreicht. Je nach Bedarf lässt sich bei der Verstelluftschraube der so genannte Anstellwinkel verändern (Start-, Reise- oder Bremsstellung). Im Gegensatz dazu ist die Starrluftschraube fest an der Nabe montiert. Bei den meisten Propellermaschinen verwendet man so genannte Zugpropeller, bei denen die Vortriebskraft als Zugkraft wirkt. Sie sind üblicherweise an der Flugzeugspitze oder auf den Tragflächen angebracht. Seltener sind Druck- oder Heckpropeller – hier wirkt die Vortriebskraft als Druckkraft.

Eine Schiffsschraube funktioniert im Prinzip genauso wie ein Luftschraube. Jedoch ist bei der Schiffsschraube jeder Flügel sehr breit (von der Flügelvorderkante bis zur Flügelhinterkante) und sehr dünn. Normalerweise werden die Flügel aus korrosionsbeständigen Kupferlegierungen hergestellt. Die Schallgeschwindigkeit ist im Wasser viel größer als in der Luft, und wegen des hohen Reibungswiderstands des Wassers erreicht die Spitzengeschwindigkeit niemals die Schallgeschwindigkeit. Zwar wurden bei Versuchspropellern schon Wirkungsgrade von immerhin 77 Prozent erreicht, die meisten Schiffspropeller haben jedoch einen Wirkungsgrad von etwa 56 Prozent. Bei Schiffspropellern ist auch der Spielraum nicht so sehr das Problem, obwohl der Durchmesser und die Position des Propellers durch den Leistungsverlust, zu dem es kommt, wenn die Propellerflügel irgendwo in die Nähe der Wasseroberfläche kommen, eingeschränkt sind. Das Hauptproblem der Schiffspropellerkonstruktion und des -betriebes besteht in der Kavitation, der Bildung eines Vakuums entlang von Teilen der Propellerflügel. Dieser Prozess führt u. a. zu übermäßigem Leistungsverlust und Lochfraß an den Flügeln (siehe Strömungsmechanik). Auch bei den Schiffsschrauben kennt man feststehende sowie verstellbare Propeller (siehe Schiff).