EinPropeller (vonlateinischpropellere‚vorwärts treiben‘) ist ein Maschinenelement einerAntriebsmaschine mit Flügeln, die meist um eineWelleradial (sternförmig) herum angeordnet sind.

Fachsprachlich redet man heute auch beiSchiffen vonSchiffspropellern und nicht mehr vonSchiffsschrauben. BeiFlugzeugen wird der Propeller gelegentlich alsLuftschraube bezeichnet; beiHubschraubern dominiert die Tragwirkung denVortrieb, man spricht dort vonRotor. BeiWindkraftanlagen, die nach dem gleichen Prinzip arbeiten, bloß umgekehrt der LuftströmungLeistung entziehen, statt sie für den Vortrieb bzw.Auftrieb zu erzeugen, spricht man von einem Repeller.

Propeller sind Elemente einerStrömungsmaschine, diemechanische Arbeit aufnehmen und diese in Form von Strömungsenergie an das sie umgebende Medium abgeben; man zählt diese zu denArbeitsmaschinen. Als Erfinder des ersten funktionsfähigen Propellers fürBootsantrieb gilt der österreichische kaiserlich-königliche MarineforstintendantJosef Ressel, der am 11. Februar 1827 in Österreich ein entsprechendesPatent erhielt. Zu Beginn der 1950er Jahre erfand SchiffbauerJosef Becker den um 360 Grad schwenkbarenSchottel-Ruderpropeller, der zugleich dem Antrieb und der Steuerung kombiniert und damit ein separates Ruder überflüssig macht.

Die Flügel sind sogeformt undausgerichtet, dass sie bei derRotationsbewegung desRotors vom umgebenden Medium, zum BeispielLuft oderWasser, schräg oderasymmetrisch umströmt werden. Die Flügel erfahrendynamischen Auftrieb, dessenaxiale Komponente einerseits vomLager des Rotors aufgenommen und alsSchub bezeichnet wird, andererseits eine entgegengesetzt gerichteteStrömung des Mediums, denRotorabstrahl, bewirkt. Falls es nicht darauf ankommt, Druck zu erzeugen, wie etwa beiLuftkissenbooten, sondern Schub gefordert ist, dann steigt mit zunehmender Rotorfläche der Wirkungsgrad, da der Rotorabstrahl bei gleichemImpuls wenigerkinetische Energie aufnimmt, wenn seine Masse zunimmt.

Dietangentiale Komponente des Auftriebs verursacht zusammen mit dem Strömungswiderstand einDrehmoment, das der Antrieb über dieWelle liefern muss, und das den Rotorabstrahl in Drehung versetzt. Während man bei Rohrströmungen den mit der Rotation der Strömung verbundenen Energieverlust durch dem Rotor vor- und/oder nachgeschaltete Leitschaufeln stark vermindern kann, wird bei freien Strömungen möglichst eineSchnelllaufzahl (Kehrwert des sogenanntenFortschrittsgrads) von deutlich über eins gewählt.

Die Anströmung des Blattprofils ergibt sich aus der Überlagerung der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums durch die Rotorfläche und der von innen nach außen zunehmenden Eigenbewegung der Blätter (erstere ist ggf. die Summe der Fahrtgeschwindigkeit durch das Medium und der beschleunigten Bewegung des Mediums im Rotorabstrahl). Die Richtung dieser effektiven Anströmung ändert sich von innen nach außen. Durch eineSchränkung der Blätter wird ein weitgehend gleichbleibender effektiverAnstellwinkel über die gesamte Blattlänge erreicht.

Um in Flüssigkeiten höhere Schnelllaufzahlen ohne das Auftreten zerstörerischerKavitation nutzen zu können, werden flache Blätter mit geringenAuftriebsbeiwerten eingesetzt, die dafür die Rotorfläche ganz ausfüllen oder gar einander überlappen, während für die Beschleunigung der relativdünnen Luft (mit zudem hohen Auftriebsbeiwerten) sehr schlanke Blätter ausreichen.

Nach außen nimmt die Anströmgeschwindigkeit nahezu linear zu, der mögliche Auftrieb pro Profiltiefe also nahezu quadratisch, der nötige Auftrieb aber (mit der überstrichenen Kreisringfläche) nur linear, weshalb die nötige Profiltiefe umgekehrt proportional zum Radius abnimmt.

Ist der Propeller so angebracht, dass er nicht „zieht“ (Zugpropeller;englischtractor configuration), sondern „schiebt“, wird er alsDruckpropeller (englischpusher configuration) bezeichnet. Bei Flugzeugen ermöglicht diese Propelleranordnung unter anderem demPiloten, in Flugrichtung vor dem Propeller zu sitzen. Diese Anordnung kam bei der französischenFarman M.F.11 im Jahre 1913 zum Einsatz und wurde dann imErsten Weltkrieg zum Beispiel bei der britischenAirco D.H.1 und der einsitzigenAirco D.H.2 übernommen, um ein nach vorn gerichtetesMaschinengewehr abfeuern zu können, ohne den Propeller zu beschädigen. Das ab 1941 konzipierteschwedische JagdflugzeugSaab 21 wurde bis etwa 1951 geflogen; die Verletzungsgefahr für den in der Luft aussteigenden Piloten durch den hinter ihm laufenden Propeller bot den Anlass für die Entwicklung vonSchleudersitzen in Schweden.

Ein Beispiel für den Druckpropeller abseits vom typischen Propeller-Antrieb ist der vonFranz Kruckenberg konstruierteSchienenzeppelin, der je nach Streckenprofil von einem Zweiblatt- oder Vierblatt-Propeller angetrieben wurde.

Druckpropeller werden häufig beigewichtskraftgesteuerten Ultraleichtflugzeugen verwendet.

Da der Druckpropeller meist hinter der Tragfläche liegt, verspricht man sich einen theoretischen Vorteil gegenüber dem Zugpropeller, der meist vor der Tragfläche liegt. Der Zugpropeller vor der Tragfläche versetzt den Luftstrom in eine Spiralbewegung und stört so die ideale aerodynamische Umströmung der Tragflächen, während der Druckpropeller zumindest theoretisch die Umströmung der Tragflächen nicht negativ beeinflussen kann. Allerdings stören beim Druckpropeller dievor dem Propeller liegenden Flugzeugteile (Rumpf, Tragflächen, Motorgondeln) dessen ideale Anströmung und Effektivität; daher sind Konfigurationen mit Druckpropeller meistens weniger effizient als vergleichbare Konfigurationen mit Zugpropeller. Sie sind außerdem tendenziell lauter, weil die Propellerblätter durch denNachlauf beispielsweise des Flügels laufen, was jeweils eine schnelle Änderung in der Druckverteilung auf dem Blatt erzeugt, die bei den üblichen Drehfrequenzen im hörbaren Bereich liegt. Ein weiteres Problem bei Druckpropellern ist die erschwerte Kühlung des Motors.

Als Vorteil bietet ein Druckpropeller verbesserte Längsstabilität,^[1] d. h., wenn das Flugzeug aufnickt, erzeugt er ein abnickendes Moment und umgekehrt (sowohl in Abhängigkeit vom Nickwinkel als auch von der Nickrate). Gleiches gilt für Gierwinkel und -rate. Ein Zugpropeller hat eine entgegengesetzte Wirkung. Daher werden Druckpropeller meistens bei Flugzeugen eingesetzt, die hinsichtlich der Längsstabilität ungewöhnlich konfiguriert sind, etwa beiCanard-Konfigurationen („Entenflugzeug“).

Während die weitaus meisten Propellerflugzeuge mit Zugpropellern arbeiten, so war das größte propellergetriebene Landflugzeug der Welt^[2], dieConvair XC-99, mit sechs Druckpropellern ausgestattet.

Eine einzigartige Konzeptstudie mit einem in den Rumpf integrierten Propeller wurde 1943 vonRichard Vogt für die FirmaBlohm & Voss entworfen: dieBV P. 192.^[3][4] Der Propeller sollte hier vor den Flügeln, aber hinter dem Cockpit positioniert werden. Das ungewöhnliche Design war Ergebnis des Bemühens, einen voll sturzflugtauglichen Nachfolger für das veraltete MusterJunkers Ju 87 zu schaffen, der dessen Nachteile (z. B. geringe Geschwindigkeit im Horizontalflug) nicht aufwies. Vorgesehen war, das vordere Rumpfstück, welches mit dem hinteren lediglich durch die Propellerachse verbunden war, über einen Rahmen mit den Flügeln zu verbinden. Das Konzept wurde jedoch von den zuständigen deutschen Stellen abgelehnt, so dass bis heute kein vergleichbares Flugzeug mit einem in den Rumpf integrierten Propeller realisiert wurde.

Verschiedentlich wurden Kombinationen von Zug- und Druckpropeller (engl.push-pull configuration) konzipiert. Sie kamen bereits im Ersten Weltkrieg zum Einsatz; allerdings blieben solche Flugzeuge – abgesehen vonFlugbooten der Firma Dornier in den 1920er und 1930er Jahren – insgesamt eher selten, denn sie können zwar aerodynamisch günstiger gestaltet werden als solche mit zwei nebeneinanderliegenden Zugpropellern und haben auch fliegerische Vorteile, bieten jedoch eine Reihe Herausforderungen hinsichtlich Konstruktion und Wartung, aber auch bei Start und Landung. Andererseits ermöglichten Flugzeuge mit diesem Konzept teils spektakuläre Flugleistungen wie z. B. dieDornier Do 335 oder dieRutan Voyager. Mit knapp 3000 Exemplaren ist dieCessna Skymaster das meistgebaute Muster mit einem solchen Konzept.

Bei einer geplanten Weiterentwicklung der Dornier Do 335, der Dornier Do 535, war die Kombination eines Zugpropellers mit einemStrahltriebwerk vorgesehen.^[5] Ein Konzept aus einer Kombination von Strahltriebwerken und Druckpropellern wurde bei derConvair B-36 angewandt.

• Der Fortschrittsgrad (auch Fortschrittsziffer oder Fortschrittszahl genannt,englischadvance ratio)
  

${\displaystyle J=\frac{v_{\mathrm{A}}}{nD}}$
definiert das Verhältnis von axialer Strömungsgeschwindigkeit${\displaystyle v_{\mathrm{A}}}$ zur (gekürzten) Propellerumfangsgeschwindigkeit${\displaystyle (nD)}$. Er ist dieAbszisse im Freifahrt-Diagramm, über der die folgenden drei Funktionen aufgetragen werden.

• Der dimensionslose Schubbeiwert
  

${\displaystyle K_T(J)=\frac{T}{\rho n^2{D}^4}}$

• Der dimensionsloseDrehmomentenbeiwert
  

${\displaystyle K_Q(J)=\frac{Q}{\rho n^2{D}^5}}$

• Der Freifahrtwirkungsgrad
  

${\displaystyle {\eta }_O(J)=\frac{T{v}_{\mathrm{A}}}{2\pi nQ}=\frac{J}{2\pi }\cdot \frac{K_T}{K_Q}}$
wobeiT den Propellerschub,Q das Drehmoment,D den Propellerdurchmesser,n die Drehzahl und${\displaystyle \rho }$ die Dichte des Mediums bezeichnen.Der Freifahrtwirkungsgrad gilt streng genommen nur für „homogene Zuströmung“ (ohne die Anwesenheit eines Schiffes). Er weist als Funktion des Fortschrittsgrads ein Maximum auf, das für besonders energiesparenden Antrieb eingehalten werden sollte. Durch die Anordnung des Propellers am Schiff ergeben sich Wechselwirkungen, die als Sogziffer, Nachstromziffer und Gütegrad der Anordnung bezeichnet werden und die mit dem Freifahrtwirkungsgrad des Propellers zusammen den Gütegrad der Propulsion bestimmen.

Im Unterschied zu Flugzeugturbinen haben Flugzeugpropeller einen wesentlich höheren Wirkungsgrad von 80 bis 90 %, allerdings nur bei Geschwindigkeiten bis etwa 700 km/h. Auch Schiffspropeller können diese Werte erreichen, jedoch nur bei genügend tiefen Schubbeiwerten, die aufgrund der Beschränkung desTiefgangs und der Propellergröße selten zutreffen.

Unter demDurchmesser eines Propellers versteht man den Durchmesser desKreises, den dessen Flügelspitzen bei der Umdrehung beschreiben.

Die Wahl des Durchmessers ist abhängig von der Drehzahl, mit der sich der Propeller drehen soll, der zur Verfügung stehenden Leistung und der angestrebten Geschwindigkeit. Bei gleicher Leistung ist der Durchmesser normalerweise bei langsameren Booten größer, bei schnelleren kleiner. Wenn alle anderen Variablen gleich bleiben, nimmt der Durchmesser mit steigender Leistung zu, genauso bei abnehmenden Drehzahlen (durch niedrigere Motordrehzahlen und/oder größere Übersetzung) oder bei Oberflächenpropellern.

Bei schnell drehenden Flugzeugpropellern ist häufig die Materialfestigkeit und -steifigkeit der Blätter sowie die Geschwindigkeit der Blattspitzen ein begrenzender Faktor des Durchmessers. Überschreitet die Blattspitzengeschwindigkeit die Schallgeschwindigkeit, ist mit erheblicher Lärmentwicklung und schlechtem Wirkungsgrad zu rechnen. Ähnliches passiert, wenn die Blattspitzen durch die vom Propeller selbst erzeugten Luftverwirbelungen in Verbindung mit mangelnder Steifigkeit insVibrieren geraten.

Der mögliche Durchmesser ist auch teilweise durch bauliche Gegebenheiten beschränkt, z. B. dieAntiventilationsplatte^[6] beiAußenbordmotoren oder die Bodenfreiheit von Flugzeugen.

Diegeometrische Steigung entspricht der Strecke, die ein Propeller während einer Umdrehung in einem festen Material zurücklegen würde, vergleichbar einer Schraube inHolz. Die entsprechende geometrische Form ist eineSchraubenfläche. Druckseitige Propeller-Flächen entsprechen tatsächlich – außer im Nabenbereich – weitgehend dieser Form.

Ein Propeller mit der Bezeichnung 13 ³/₄  × 21 hat einen Durchmesser von 13 ³/₄ Zoll (35 cm) und eine Steigung von 21 Zoll (53 cm). Theoretisch würde dieser Propeller bei einer Umdrehung eine Strecke von 53 cm zurücklegen.

Die Steigung wird an der Flügeloberfläche gemessen, meistens der druckseitigen.

Es gibt zwei Arten der Steigung, entweder konstant oder progressiv. Die konstante Steigung bleibt von der Vorder- bis zur Hinterkante gleich, entspricht also einem Profil ohne Wölbung der druckseitigen Fläche. Die progressive Steigung beginnt flach an der Vorderkante und nimmt bis zur Hinterkante langsam zu. Angegeben wird bei solchen Propellern der Durchschnittswert der Steigung. Die progressive Steigung bewirkt mehr Schub bei mittleren und hohen Leistungen.

Die Steigung übt einen starken Einfluss auf Drehzahl und Drehmoment aus und somit auf die Wahl von Motor und Getriebe. Kleine Steigungen eignen sich, um auch bei geringer Geschwindigkeit kräftigen Schub zu erzeugen, große Steigungen, um bei widerstandsarmen Fahrzeugen gute Wirkungsgrade zu erzielen. Ein guter Kompromiss wird oft mit einer Steigung erreicht, die dem Durchmesser entspricht.

Betrachtet man einen Propeller entlang einer Schnittlinie, die durch die Nabenmitte führt, ergibt der Winkel zwischen dem Flügel und der Senkrechten zur Nabe die Neigung des Flügels.

Steht der Flügel senkrecht zur Propellerachse, so hat der Propeller 0° Neigung. Je stärker der Flügel nach hinten zeigt, desto stärker ist die Neigung. Bei Standardpropellern variiert die Neigung zwischen −5° und 20°. Serienpropeller von Außenbordern und Z-Antrieben haben üblicherweise etwa 15° Neigung. Hochleistungspropeller mit stärkerer Neigung haben oft eine progressive, über die Länge des Flügels zunehmende Neigung, die an der Flügelspitze 30° erreichen kann. Die Neigung ist entweder linear oder progressiv.

Eine stärkere Neigung verbessert das Verhalten des Propellers beiKavitation sowie bei Ventilation, die auftritt, wenn ein Flügel die Wasseroberfläche durchstößt. Dabei bündeln die Flügel das Wasser, das sonst durch die Fliehkraft nach außen weggeschleudert würde, besser als solche mit geringerer Neigung; der Schub ist deshalb stärker als bei ähnlichen Propellern mit geringerer Neigung.

Flugzeugpropeller haben in der Regel keine Neigung.

Es gibt rechts- und linksgängige Propeller. Ein rechtsgängiger Propeller dreht im Vorwärtsgang von hinten betrachtet im Uhrzeigersinn.

Ein einflügeliger Propeller ist prinzipiell am effizientesten, da hier die Anströmung des rotierenden Propellerblatts am wenigsten von den Verwirbelungen des vorauslaufenden Blattes gestört wird. Er benötigt jedoch ein Gegengewicht, belastet die Antriebswelle asymmetrisch und vibriert bei Booten verhältnismäßig stark, weswegen diese Bauart nur selten verwendet wird.

Eine zunehmende Blattzahl bringt qualitativ folgende Änderungen mit sich:

• sinkender Wirkungsgrad
• größere, bei einem gegebenen Durchmesser, übertragbare Leistung
• geringerer erforderlicher Durchmesser und damit geringere Blattspitzengeschwindigkeit
• steigende Herstellungskosten
• steigende Laufruhe (wichtig bei Boots-Propellern)

Insbesondere wenn die einzelnen Flügel über den Propellerkreis unterschiedlich angeströmt werden, wirkt sich eine höhere Blattzahl günstig auf das Vibrationsverhalten aus.

Bei Kolbenmotor-getriebenen Flugzeugen sind zweiflügelige Propeller am häufigsten, bei Booten eher die Dreiflügeler. DieTurboprop- undPropfan-Antriebe größerer Flugzeuge wiederum haben 3 bis 7 oder noch mehr Blätter. Oberflächen-Propeller, die bei jeder Umdrehung zwischen Luft und Wasser wechseln, haben noch mehr Flügel.

Bei Flugzeugen sowie Motor- und U-Booten gibt es auch gegenläufigeDoppelpropeller auf gemeinsamer (geometrischer) Achse.

Schlupf ist der unter anderem durch den Anstellwinkel bedingte Unterschied zwischen der theoretischen und der tatsächlichen Vorwärtsbewegung des Propellers. Wenn sich beispielsweise ein Propeller mit einer Steigung von 100 cm bei einer Umdrehung tatsächlich nur 85 cm vorwärts bewegt, beträgt der Schlupf 15 %.

Der Schlupf berechnet sich also als Verhältnis zweier Längen und ist damit eine andere Größe als der Wirkungsgrad, der die Effizienz der Energieumwandlung ausdrückt. Die beiden Größen können nicht ineinander umgerechnet werden. Beispiel: Bei einem anfahrenden Fahrzeug ist der Schlupf anfangs 100 % (solange das Fahrzeug noch steht) und nimmt dann schnell ab, weil das Fahrzeug beschleunigt und immer mehr Vorwärtsstrecke pro Umdrehung erreicht. Der Wirkungsgrad verändert sich währenddessen nur unwesentlich, weil das anfahrende Fahrzeug mit ungefähr gleichmäßiger Leistung angeschoben wird. Der Wirkungsgrad eines Propellers ist bei einer bestimmten Geschwindigkeit (etwa der normalen Reisegeschwindigkeit) am höchsten; bei höheren oder niedrigeren Geschwindigkeiten nimmt der Wirkungsgrad ab.

AlsSkew (englisch fürschief) wird die Flügelrücklage bezeichnet. Sie ist als Winkel zwischen der auftriebserzeugenden Sehne und deren Nullpunkt auf Wellenmitte eines Propellerflügels definiert; d. h., auf der Propellerkreisfläche steht die Flügelspitze um den Skew versetzt über der Nabe.Moderne Schiffspropeller haben in der Regel einen starken Skew. Starke Druckamplituden können so gemindert werden, da einzelne Flügelschnitte zu verschiedenen Drehwinkelkoordinaten Auftrieb leisten. Änderungen der Anströmungen treffen somit nicht zeitgleich den gesamten Flügel, sondern zeitlich nacheinander nur verschiedene radiale Bereiche. Skew ist daher auch ein Mittel, um propellererregte Druckschwankungen (Schwingungen) zu mindern.

Schnelldrehende Schiffspropeller können denWasserdruck an der Unterdruckseite des Propellers soweit absenken, dass Blasen auftreten, die sehr schnell wieder kollabieren und dadurch mechanische Schäden (Kavitationsfraß) verursachen können. Dieses Phänomen kann durch Herabsetzen der Propellerdrehzahl und durch entsprechend geformte kavitationsarme Propeller gemindert werden. U-Boote können dieses Problem außerdem durch Erhöhung der Tauchtiefe umgehen, da dadurch der statische Druck ansteigt. Schäden durch Kavitation entstehen auch an ungünstig geformten Rudern.

Kavitation ist bei sehr hohen Drehzahlen jedoch unvermeidlich und somit gibt es bestimmte superkavitierende Propeller, deren Flügelform die vollständige (= vollflächige) Kavitation begünstigen, um zumindest die durch Teilkavitation entstehenden Schäden zu vermindern.

Des Weiteren bilden sich sowohl in Luft als auch in WasserWirbel an den Flügelspitzen. Dies ist auf dieHelmholtzschen Wirbelsätze zurückzuführen. Dynamischen Auftrieb kann der einzelne Flügel nämlich nur aufbringen, indem sich seiner Umströmung eine Wirbelbewegung überlagert, und ein Wirbel kann nach Helmholtz nicht an der Flügelspitze einfach aufhören. Die Wirbelfäden knicken an den Flügelspitzen nach hinten ab und sind schraubenförmig ineinander verdreht. Sie stellen einen Teil der Leistung dar, die der Propeller nutzlos im Medium hinterlässt. Generell verbessert sich der Wirkungsgrad eines Propellers, wenn im Wasser bzw. in der Luft weniger Drall verbleibt. Im Schiffbau gab und gibt es unterschiedliche Ansätze, die Strömung zu entdrallen: ein asymmetrisches Hinterschiff, dasGrim’sche Leitrad (ein antriebsloser, gleichsinnig zum Aktivpropeller drehender Propeller) sowie in letzter Zeit Ruder mit verschieden angestellter oberer und unterer Hälfte („twisted spade rudder“).

Das Grim’sche Leitrad, das hinter dem Propeller freirotierend angeordnet ist, wird für eine Drehzahl ausgelegt, die etwa 40 Prozent der Drehzahl des Propellers beträgt. Dadurch kann das Leitrad größer als der davor liegende Propeller ausgeführt werden. Der innere, im Propellerstrahl liegende Teil des Leitrades wird in seiner Profilausführung als Turbine ausgebildet. Dadurch erhält das Leitrad seine Drehung. Der äußere Teil außerhalb des Propellerstrahls erhält Profile, die propellerartig ausgebildet sind. Dadurch wird ein zusätzlicher Schub erzeugt. Die Kombination „Propeller plus Leitrad“ weist einen größeren effektiven Strahlquerschnitt aus als der Propeller allein. Durch die nachträgliche Anordnung eines Leitrades ergeben sich Wirkungsgradverbesserungen von 3 bis 15 Prozent.Allerdings sind die durch Seewassereintritt in das Dichtungssystem entstehenden Probleme, die in den Jahren nach 1983 zu zahlreichen Schäden führten, bis heute nicht gelöst.

Diese Probleme wurden vonSchiffbau-Versuchsanstalten mit Modellversuchen undCFD-Berechnungen untersucht, aber nicht gelöst. Es gibt daher heute keine Schiffe mehr, die mit einem Leitrad fahren.

Ventilation tritt auf, wenn Luft von der Wasseroberfläche oder Abgase aus dem Auspuff in den Propeller gesaugt werden. Dadurch verringert sich die Last auf dem Propeller; der Motor überdreht und der Schub nimmt ab. Außenborder und Z-Antriebe haben über dem Propeller eine als Teil des Unterwassergehäuses ausgebildete Platte. DieseAntiventilationsplatte^[6] wird meist fälschlicherweise als Kavitationsplatte bezeichnet. In Wirklichkeit soll sie verhindern, dass Luft von der Oberfläche in die Unterdruckseite des Propellers gelangt.

Die Anzahl der Blätter von Propellern ist variabel. Sie kann aus nur einem Flügel bestehen (z. B. Einblattrotor des BölkowBo 102/103) und ist nach oben prinzipiell unbegrenzt. Bei Großcontainerschiffen z. B. ist die Anzahl produktionstechnisch zurzeit auf sieben beschränkt. Ausschlaggebend für die Flügelzahl ist die Druckdifferenz des Medienstroms vor und nach dem Propeller. Bei besonders niedrigen Fortschrittsziffern wird dieDifferenz zu groß, und die Strömung reißt ab. Diesen Effekt vermindert man mit einer den Propeller umgebendenDüse. Schiffe, die sehr viel mehr Schub aufbringen müssen als für ihren eigenen Antrieb in offenem Wasser erforderlich wäre, tragen oft Düsenpropeller, insbesondere Schlepper und Eisbrecher.

Extremfälle von Propellern sind diearchimedische Schraube undTurbinenräder.

Während Propellerflügel fast immer sternförmig (radial) um eine Welle angeordnet sind, hat sich als patentierte Speziallösung derVoith-Schneider-Propeller eine kleineMarktnische erhalten. Er verleiht Wasserfahrzeugen eine besondere Manövrierfähigkeit, da man seinen Schub in alle Richtungen drehen kann. Es handelt sich um eine rotierende Scheibe im Boden des Schiffes, aus der die Flügel spatenförmig nach unten herausragen. Eine Vorrichtung, die man mit derTaumelscheibe eines Hubschraubers vergleichen kann, verändert kontinuierlich den Anstellwinkel jedes Flügels abhängig von seiner momentanen Position.

Man unterscheidet sowohl bei Schiffen als auch bei Flugzeugen zwischenFestpropellern undVerstellpropellern.Verstellpropeller können die Steigung der Flügel verändern, um bei unterschiedlicher Belastung (Flugzeug im Steigflug, Schiff schleppt etwas) die effektivste Steigung neu einzuregeln. Flugzeuge wie beispielsweise dieATR 42 können damit am Boden auch rückwärts rangieren.

Als Sichelschraube oderSichelpropeller bezeichnet man Ausführungen, die anstelle gerader Flügel sichelförmig gebogene benutzen. Diese sind leiser (besonders wichtig für U-Boote) und haben einen niedrigeren Widerstand nahe der Schallgeschwindigkeit. Die schwächeren Verdichtungsstöße verringern zudem die Materialermüdung. Nachteilig sind höheres Gewicht und höherer Preis wegen der komplizierten Form. Beispiele für Sichelpropeller sind dieA400M (Flugzeug) und dieAkula-Klasse (U-Boot). Eine Übergangsform stellen die abgeknickten Propellerenden bei Hubschraubern (z. B.UH-60L) dar, die den Lärm reduzieren, da die Propeller an den Spitzen in den Bereich der Überschallgeschwindigkeit kommen.

Eine Besonderheit stellenFaltpropeller dar, die bei Segelyachten und Segelflugzeugen mit Hilfsantrieb eingesetzt werden. Bei Motorbetrieb entfalten sie sich drehend durch die Zentrifugalkraft, die Flügel gehen unter Schub an einen Anschlag und wirken wie ein normaler Propeller. Bei Motorstillstand falten sich die – in der Regel zwei – Flügel unter der Anströmung, unterstützt mit Federkraft in achsparallele Richtung nach hinten. Im schublosen Segelbetrieb reduziert diese Lage den Widerstand. Faltpropeller werden in der Regel als Schubpropeller ausgebildet, die Flügel können sich so bis nahe, fast flach, aneinander liegend strömungsgünstig zusammenfalten. Bei Segelflugzeugen befinden sie sich meist hinter der Personenkabine oder hinter einer aufgebauten Motorgondel. Elektro-Modellflugzeuge verwenden Faltpropeller auch, um die Beschädigungsgefahr für die Propellerflügel bei der Landung zu verringern. Faltpropeller, auch mit Textil- oder Elastomermembranflügel, gibt es auch bei kleinen Handventilatoren oder Cocktail-Mixern, um bei Nichtgebrauch Platz zu sparen und das Verletzungsrisiko zu verringern.

Nur mit Eigenschwung sich frei in Luft hoch schraubende Spielzeugpropeller aus Kunststoff mit 5–25 cm Durchmesser sind meist dreiflügelig und immer mit einem Ring umgeben, um hohes Trägheitsmoment zu erreichen und die Verletzungsgefahr zu verringern.

Insbesondere im Passagierschiffbau setzen sich zunehmend elektrischePod-Antriebe durch.

Propeller können aus vielen Materialien gefertigt sein. Bei Flugzeugpropellern werden häufigHolz,Metalle oderKunststoff verwendet. Schiffspropeller werden aus speziellen Legierungen gefertigt, zum Beispiel Bronze oder einer Kupfer-Nickel-Legierung. Bei Booten sind Bronze, Inox-Stahl, Aluminium sowie glas- oder kohlenfaserverstärkte Kunststoffe üblich.

Die Wahl des Materials bestimmt auch die erreichbare Leistung. Hochfeste Materialien erlauben schlankere und dünnere Flügel und somit oft höhere Wirkungsgrade.

Der bislang größte Propeller mit 130 Tonnen Gewicht und zehn Metern Durchmesser wurden von der FirmaMecklenburger Metallguss für Containerschiffe mit 13400 Stellplätzen gebaut.^[7] Solche Propeller sind bis zu 25 Jahre im Einsatz und kosten bis zu eine Million Euro.

Zum Ausgleich des Drehimpulses lassen sich zwei gegenläufig angeordnete Propeller auf einer Achse anordnen (Beispiel:Duoprop).

Schnell rotierende große Propeller sind allgemein eine Gefährdung für in der Nähe befindliche Lebewesen. Diese können vom Sog erfasst, vom Druck verdrängt oder umgeblasen werden, ferner auch direkt bei Berührung der Flügel verletzt werden.

DieSteigung eines Propellers wird etwa in der Blattmitte gemessen. Bei den üblichen Propellern mit konstanter Steigung ist es egal, an welcher Stelle gemessen wird. Bei Propellern mit progressiver oder unregelmäßiger Steigung muss man die Messung an verschiedenen Stellen wiederholen und ein Mittel bilden.

Der Propeller wird zum Messen auf eine ebene Unterlage gelegt, auf die auch gezeichnet werden kann. Vorbereitend ist es sinnvoll, mit entsprechendem Radius einen Kreis zu zeichnen, auf den der Propeller konzentrisch platziert werden muss. Es werden dann auf dem Kreis, also in einem festgelegten Radius, jeweils die Abstände einer Blattvorderkante und der zugehörigen Blatthinterkante von der Unterlage gemessen und dieLotfußpunkte angezeichnet. Der Propeller kann dann weggenommen und der Winkelabstand zwischen den Lotfußpunkten gemessen werden. Mit diesen Messwerten lässt sich per Dreisatz die Steigung bestimmen.

${\displaystyle \text{Steigung}=\left({\text{Höhe}}_{\text{Hinterkante}}-{\text{Höhe}}_{\text{Vorderkante}}\right)\cdot \frac{{360}^{\circ }}{\text{Winkel}}}$

Für eine andere Messmethode wird an der zu messenden Stelle sowohl der Anstellwinkel als auch der lokale Radius (Abstand vom Mittelpunkt der Achse) bestimmt. Der Tangens dieses Winkels, multipliziert mit dem zugehörigen Umfang, ergibt ebenfalls die Steigung. Da die Winkelmessung für diese Methode recht aufwendig ist und nur verhältnismäßig ungenau gemessen werden kann, wobei geringe Abweichungen des Winkels unter Umständen schon große Abweichungen der berechneten Steigung zur Folge haben, empfiehlt sich jedoch die erste Methode.

${\displaystyle \text{Steigung}=\tan \text{Anstellwinkel}\cdot 2\cdot \pi \cdot {\text{Radius}}_{\text{lokal}}}$

Das Prinzip des Auftriebs in Wendelform (Luftschraube) war bereits den alten Chinesen bekannt, die es schon vor 2500 Jahren im Spielzeug „Fliegender Kreisel“ genutzt hatten.Leonardo da Vinci hatte um 1487–1490 in seinen „Pariser Manuskripten“ Skizzen einesHubschraubers angefertigt.^[8]

Zu den Erfindern der Schiffsschraube gehört der ÖsterreicherJosef Ressel, der sie 1827 patentieren ließ.^[9] NebenJohn Ericsson undFrancis Pettit Smith sowieRobert Fulton undDavid Bushnell, die bereits mit handbetriebenen Propellern an U-Booten experimentierten, war er derjenige, der den Propeller zur technischen Reife brachte. Die Bezeichnung „Schiffsschraube“ rührt von der Ähnlichkeit ihrer ersten Vertreter mit einerArchimedischen Schraube her, zur Erklärung der Bezeichnung werden aber auch anschauliche Vergleiche mit einer gewöhnlichen mechanischen Schraube, die sich in Holz vorwärtsdreht, herangezogen.^[10] Wenngleich die Ähnlichkeit mit einer Schraube bei modernen Schiffsantrieben kaum mehr gegeben ist, hat sich die Bezeichnung nicht nur in derUmgangssprache, sondern teils auch in Ingenieurs- und Schifffahrtskreisen bis heute gehalten; fachlich korrekt spricht man allerdings von Schiffspropellern.^[11][12][10]

Propeller kommen gelegentlich auch in derHeraldik vor.

• 
  Wappen vonBorkheide
• 
  Propellerflugzeug im Wappen vonBroichweiden
• 
  Schwedische Luftstreitkräfte, Wappen mit geflügeltem Propeller
• 
  Wappen der StadtMotala,Schweden
• 
  Verbandsabzeichen der Amphibischen Pionierkompanie 600 der Bundeswehr
• 
  Wappen vonJames Kinley,Vizegouverneur von Nova Scotia 1994–2000

• Mantelpropeller
• Düsenringpropeller
• Impeller
• Buckauer Schraube
• Radeffekt oder Schraubeneffekt: Versetzung des Hecks eines Schiffes aufgrund der Drehung des Propellers
• Schienenzeppelin

• JJ.:Great-Britain und Napoléon. Zwei neue Dampfschiffe mit archimedischer Schraube. In:Illustrirte Zeitung.Nr. 21. J. J. Weber, Leipzig 18. November 1843,S. 332–335 (Digitalisat in der Google-Buchsuche). 
• John S. Carlton:Marine propellers and propulsion. Butterworth-Heinemann, Oxford 1994,ISBN 0-7506-1143-X.

Commons: Propeller – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien

Wiktionary: Propeller – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Wiktionary: Schiffsschraube – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

• Propellerhersteller. Die Entwicklung der Deutschen Propellerindustrie (1910–1990). In:luftfahrtportal.de
• Propeller-Effekte. (Memento vom 30. April 2012 imInternet Archive) In:hagenheckel.de (Auswirkungen des Propellers auf das Flugverhalten)
• Propellereinstellung. (Memento vom 18. Juli 2012 imInternet Archive) In:hagenheckel.de (Einstellung der Propellerblätter bei einem Ultraleichtflugzeug)
• Pusher vs. Puller Propeller Aircraft Compared. In: Aircraft Academy. Abgerufen am 26. August 2023 (englisch). 

1. ↑Effect on stability and control of a pusher propeller behind conventional tail surfaces as determined by tests of a powered model in the free-flight tunnel. Langley Aeronautical Laboratory, 1943 (Scan –Internet Archive).
2. ↑Karl Schwarz: Consolidated Vultee XC-99: Einzigartiger Riesen-Transporter. In: Flug Revue. 28. November 2023, abgerufen am 29. November 2023. 
3. ↑Blohm and Voss Bv P.192 Dive Bomber Aircraft. In: Militaryfactory. 28. Juni 2016, abgerufen am 10. Juni 2024 (englisch). 
4. ↑Blohm and Voss BV P.192. In: Simple Planes. 2018, abgerufen am 10. Juni 2024 (englisch). 
5. ↑Dornier Do 335 Pfeil. In: Century of flight. 11. November 2007, archiviert vom Original; abgerufen am 26. August 2023 (englisch). 
6. ↑^abYamaha Betriebsanleitung, S. 444. (Memento vom 13. August 2014 imInternet Archive) (S. 33).
7. ↑Auftrag für deutschen Weltmarktführer. In:Kölner Stadt-Anzeiger. 9. August 2011, S. 9.
8. ↑Charles Nicholl:Leonardo da Vinci. Die Biographie. S. Fischer, Frankfurt am Main 2006,ISBN 3-10-052405-5, S. 271–272.
9. ↑11. Februar 1827: Josef Ressel erhält Patent auf die Schiffsschraube. In: Stichtag. WDR, 11. Februar 2017, abgerufen am 26. August 2023. 
10. ↑^abBirgit Schmunk: Schiffspropeller. In: Gießerei-Praxis. 29. September 2022, archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 26. August 2023; abgerufen am 26. August 2023. 
11. ↑Schiffsschraube. In: Modellskipper.de. Abgerufen am 26. August 2023. 
12. ↑Karsten Lemm: Schiffsantriebe. „Der Leidensdruck war bisher nicht sehr hoch“. Der Propellerproduzent MMG baut energieeffiziente Schiffsantriebe. In: kfw.de. 26. November 2018, abgerufen am 26. August 2023. 

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