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Vorrichtung zur Steuerung und Fortbewegung von Wasserfahrzeugen.
Den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet eine Vorrichtung zur Steuerung von Wasserfahrzeugen und zur Fortbewegung derselben unter Verwendung von Zentrifugalpumpen und ähnlichen Antriebsvorrichtungen, Turbinen od. dgl., bei welchen die Steuerung durch die Richtungsänderung der diese Vorrichtungen verlassenden bzw. auf sie einwirkenden Wasseradern oder Strahlen unter Verwendung drehbarer Steuerungs-oder Verschlussklappen erfolgt, welche derart drehbar angeordnet sind, dass sie je nach ihrer Einstellung beliebige, mit der Zentrifugalpumpe od. dgl. in Verbindung stehende Austrittskanäle verschliessen bzw. freigeben und dadurch ohne besondere Steuerungsvorrichtungen durch Druckkraftwirkung der austretenden Flüssigkeit die Fahrtrichtung des Wasserfahrzeuges beeinflussen können.
Die bisher benutzten Steuerklappen bei Vorrichtungen dieser Art waren einerseits derart drehbar angeordnet, dass sie dem Wasserdruck nicht den erforderlichen seitlichen Widerstand entgegensetzen konnten, um eine derartige Steuerklappe ohne Schwankung in der eingestellten Lage festzuhalten und um sie anderseits bei Richtungsänderung leicht umsteuern zu können, und derartige Steuerklappe konnten sich bei den üblichen Bauarten und Einrichtungen nicht immer vollständig mit ihrem freien Ende derart an die Wandungen anlegen, dass der Wasserstrahl ohne Reibung und ohne Entstehung von Strudeln oder Wirbeln sich im Kanal bewegen konnte.
Um nun diese Schwierigkeiten zu vermeiden, benutzt man gemäss vorliegender Erfindung Steuerungs- oder Verschlussklappen von im wesentlichen zungenartiger Gestaltung, welche sich jedoch von den bisherigen Vorschlägen dieser Art dadurch wesentlich unterscheiden, dass einesteils ihr an der Kanalwandung angelenkter Teil im wesentlichen dreieckig gestaltet ist und nach dem freien Ende zu verjüngt sind, so dass sie dem Gegendruck der Wasserströmung besonders an ihrer Befestigungsstelle einen das Sehwanken oder Schleudern der Klappe verhindernden Widerstand entgegensetzen, wobei anderseits das freie Ende derart gestaltet ist, dass es sich an die gegebenenfalls gekrümmte Kanalwandung vollständig anlegt und mit dieser in der Arbeitsstellung eine fortlaufende,
keine Unterbrechung oder seitliche Wirbelung des Flüssigkeitsstrahls bewirkende ebene Wandung bilden kann.
Dabei kann man noch durch konkave Ausbildung einer oder beider Wandungen der Steuerklappe sowie durch das Zurückhalten eines Flüssigkeitsrestes zwischen dem verbreiterten Kopf der Klappe und der zu seiner Drehung vorgesehenen Teile der Kanalwandung einen Widerstand schaffen, welcher ähnlich einer Feststellvorrichtung oder Sperrung oder als nachgiebiges, allmählich abnehmendes Druckkissen zwischen Klappenwandung und Kanalwandung vorhanden ist. Man kann dabei weiterhin die Steuerung durch eine einzige Klappe bewirken, deren freier Aussenrand zur Erleichterung des glatten Anliegens schräg abgeschärft sein kann.
Der Erfindungsgegenstand ist auf der Zeichnung in einer beispielsweisen Ausführungsform zur Darstellung gebracht, u. zw. zeigt Fig. 1 eine Gesamtanordnung im senkrechten Schnitt und Fig. 2 einen
Grundriss der Vorrichtung.
Die das Fahrzeug durchfliessende, zur Steuerung benutzte Wasserader tritt bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel durch die Zuströmungsöffnung 8 in die Zentrifugalpumpe 1, deren Achse bei 2 ersichtlich ist und sich in der mit einer Stopfbüchse 4 versehenen Muffe 3 drehen kann.
Aus dieser Pumpe 1 tritt das Wasser in üblicher Weise in den zwischen ihr und dem hier beispielsweise exzentrisch angeord- neten, nach einer Spirale verlaufenden Gehäuse 6 vorhandenen Kanal und aus diesem in die entgegen- gesetzt gerichteten, hier beispielsweise in gleicher axialer Richtung verlaufenden Seitenkanäle 9 und 10, welche abwechselnd durch Schwenkung der Klappe 11 um ihre Achse 12, die beispielsweise mittels der
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ineinander eingreifenden Organe 13, M, die hier als Schnecke und Schneckenrad dargestellt sind, erfolgen kann, ein-bzw. ausgeschaltet werden.
Strömt beispielsweise das Wasser durch den Kanal 9 aus, so bewegt sich das Fahrzeug in der entgegengesetzten Richtung, beispielsweise nach hinten, während, wenn das Wasser aus dem Kanal 10 ausströmt, sich das Fahrzeug beispielsweise in der Vorwärtsrichtung bewegt.
Auf diese Weise wird also erreicht, dass die Einströmung des Wassers, die bei 8 erfolgt, völlig unabhängig von der Ausströmung ist, so dass die Kanäle 9, 10 immer nur für die Ausströmung und die Steuerung benutzt werden. Man kann zwei symmetrisch zu einander angeordnete Vorrichtungen gemäss vorliegender Erfindung auf gegenüberliegenden Seiten des Fahrzeuges anbringen und dadurch in ersichtlicher Weise die Steuerwirkung unterstützen und beliebige seitliche Winkelbewegungen hervorbringen. Werden hiebei beispielsweise die Klappen 11 halb geöffnet, so kann eine mehr oder weniger rechtwinklige Seitenbewegung erfolgen. Auch kann die Einströmung des Wassers in beliebiger Weise erfolgen.
Um durch Addition von Saugwirkung und Druckwirkung einen besonders hohen Wirkungsgrad zu erzielen, kann man die Ansaugung des Wassers in hier nicht dargestellter und keinen Teil der Erfindung bildenden Weise durch eine vorn ausmündende Rohrverbindung bewirken.
An ihrem vorderen freien Ende ist die zungenförmige Klappe 11 zweckmässigerweise schräg zugeschärft, um sich fester gegen die gekrümmte Kanalwandung anlegen zu können, wie Fig. 2 verdeutlicht.
In beiden Endlagen wird die Klappe durch den Druck des an ihr entlang strömenden Wasserstrahls gegen die Wandung angedrückt, was noch dadurch wesentlich unterstützt werden kann, dass man die Seitenwände der besonders in ihrem hinteren angelenkten Teil im wesentlich dreieckig gestalteten Klappe konkav vertieft ausbildet, während die Rückwand dieses Teiles konvex derart gestaltet ist, dass sie ebenfalls kurvenförmig und zweckmässigerweise kreisbogenförmig verläuft. Die zur Aufnahme und zur drehbaren Befestigung des rückwärtigen Klappenteils bestimmte Aussparung der Gehäusewandung 6 ist auf der Innenseite derart gekrümmt, dass diese Rückwand der Klappe 11 sich genau in die Gehäuseaussparung ein-und an die Innenwandung anlegen kann, so dass die Klappe unterstützt wird und nicht schlottert.
In einer zweckmässigen Ausführungsform ist die Bogenlänge der vertieften Innenwandung etwas länger als die Bogenlänge der Rückwand, so dass, wie auch aus der Zeichnung ersichtlich, eine zwickelartige oder kurvendreieckähnliehe Aussparung zwischen der Seitenwandung der Klappe und der Innenwandung der Aussparung gebildet wird. In diesem Zwickel bleibt stets ein Wasserkissen stehen, welches ein elastisches Druckmittel bildet und zusammen mit der dahinter in der zugehörigen Leitung befindlichen Wassermenge gewissermassen als eine Sperrung wirkt und die Klappe in der eingestellten Lage sichert und auch anderseits bei der Umsteuerung als federndes Bremsmittel wirkt.
Statt nur eine Klappe an der Abzweigestelle der beiden Rohrleitungen anzubringen, kann man natürlich auch jede Rohrleitung mit einer besonderen Klappe gemäss der Erfindung versehen.
Der Deckel 5 des Gehäuses der Pumpe kann beispielsweise gekrümmt und in der Mitte vertieft sein, um die spiralförmige Gestaltung des Wasserstrahles zu unterstützen. Bei 7 ist eine Abdichtung des Gehäuses angedeutet. Der Antrieb der Klappe als auch derjenige der Pumpe 1 kann beliebig geschehen.
Es hat sich gezeigt, dass bei der Vorrichtung gemäss der Erfindung ein ausserordentlich hoher Wirkungsgrad im Vergleich mit bisherigen Vorschlägen erzielt wird und Strudel-und Wirbelwirkung vermieden werden und infolge der Gestaltung und Anordnung der Steuerklappe keine nennenswerten Reibungsverluste auftreten.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Steuerung und Fortbewegung von Wasserfahrzeugen durch Richtungsänderung der die Fahrzeuge bzw. darin eingebaute Zentrifugalpumpen, Turbinen od. dgl. durchfliessenden Wasseradern oder Strahlen mittels drehbarer Steuerungs- oder Verschlussklappen, dadurch gekennzeichnet, dass diese, sich an die Kanalwandung anlegenden Steuerungs-oder Versehlussklappen zungenformig ausgebildet sind und sich mit ihren, im wesentlichen dreieckig gestalteten mit kreisförmig begrenzter Rückwand versehenen inneren Enden genau in eine entsprechende Gehäuseaussparung einlegen, während ihre etwas konkaven Seitenwände nach aussen zu in an sich bekannter Weise verjüngt sind.