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Rückstossmotor für Bootsantriebe
Die Erfindung betrifft einen Rückstossmotor für Bootsantriebe, bei dem in einer Verbrennungskammer eingesaugte Füllungen eines Gemisches aus Luft und einem leicht und schnell explosiven Treibstoff in einander folgenden Explosionen entzündet und die Verbrennungsgase durch eine einseitig wirkende Rück- schlagklappe in ein Schubrohr eingelassen werden, welches eine durch ein Rückschlagventil überwachte
Wassereinlassöffnung sowie eine Ausstossöffnung besitzt. Die Verbrennungsgase stossen hiebei die im Schub- rohr befindliche Wassersäule wie einen Kolben aus.
Die bisher bekanntgewordenen Rückstossmotoren dieser Gattung erreichen nur mangelhafte Leistung, da die erzielte Kompression ungenügend und das Anlassen sowie Ausstossen des Wassers aus dem Schubrohr mit zu starken Widerständen belastet ist. Bei einem bekannten Rückstossmotor dieser Art verläuft die Ver- brennungskammer von der Zündstelle aus unmittelbar zu der durch eine Rückschlagklappe überwachten Einmündung in das Schubrohr, und dieses ist an seinem Vorderende mit einem als Rückschlagventil wir- kenden Klappenaggregat ausgerüstet, welches dem Schubrohr einen ausserordentlich hohen Frontwiderstand gibt.
Denn das genannte Aggregat besteht aus zahlreichen langen Lamellen, die einen erheblichen Reibungswiderstand längs der ganzen Durchströmlänge bieten und auf Grund ihrer Bauart auch nicht das für das einwandfreie Arbeiten eines solchen pulsierenden Antriebes erforderliche schnelle Verschliessen und Wiederöffnen gewährleisten.
Andere bekannte Rückstossmotoren für Wasserfahrzeuge erfordern zu ihrem Betrieb einen Kompressor,. sind also schon aus diesem Grunde für ein leichtes, ohne bewegte angetriebene Teile selbständiges Gerät nicht geeignet. Ebensowenig wird die Forderung der Handlichkeit und Wirtschaftlichkeit erfüllt durch Rückstossmotoren, die nach dem Venturi-Prinzip im Ausströmraum arbeiten und an der Einlassseite des Schubrohres überhaupt kein Ventil besitzen. Denn dieRückstossmotoren dieser Art, die ausserdem zum Start Fremdantrieb erfordern, arbeiten nur mit schlechtem Wirkungsgrad.
Entsprechendes gilt infolge des praktischen Fehlens einer Kompression im Verbrennungsraum auch für einen weiteren bekannten Rückstossantrieb für Wasserfahrzeuge, bei dem ein rohrförmiger Arbeitsraum in seinem oberen Teil eine Verbrennungskammer bildet, während der untere, sich unmittelbar an den Verbrennungsraum anschliessende Rohrteil, eine durch ein Klappenventil überwachte Wassereinlassöffnung besitzt und hinten zum Ausstoss des Wassers offen ist. Schon diese Art des Wassereinlasses gestattet günstigstenfalls eine ganz langsame Explosionsfolge und hat sich deshalb auch nicht bewährt. Ähnliches gilt schliesslich auch von einer nach dem Rückstossprinzip arbeitenden Pumpe, die auch als Schiffsantrieb verwendet werden kann.
Bei diesem Gerät mündet die nur mit einer einen Teil des Kammerquerschnittes abdeckenden Prallplatte ausgerüstete Verbrennungskammer ohne Zwischenschaltung eines Rückschlagventils unmittelbar in ein Schubrohr, an dessen vorderem Ende ein den Wassereinlass überwachendes Klappenventil und an dessen hinterem Ende gleichfalls ein Ventil angebracht ist, welches das Ausstossrohr gegen umgekehrt zuströmende Flüssigkeit absperren soll, wodurch jedoch fast alle Energie vernichtet wurde. Auch der Wirkungsgrad dieser Pumpe, jedenfalls soweit sie für den Bootsantrieb verwendet werden sollte, war infolgedessen ein schlechter.
Die Erfindung beseitigt diese Mängel der bisher bekanntgewordenen, auf dem Rückstossprinzip beruhenden Bootsantriebe dadurch, dass bei einem Motor der eingangs geschilderten Gattung erfindungsgemäss der Verbrennungsraum in mindestens zwei voneinander durch Rückschlagventile getrennte Kammern unterteilt ist und mit der letzten Kammer in eine Erweiterung des Schubrohres mündet, die, in Fahrtrichtung gesehen, hinter einer venturirohrartigen Verengung des Schubrohres liegt, und dass das Ventil, welches die Wassereinlassöffnung des Schubrohres öffnet und schliesst, als trägheitsarmes, schnell ansprechendes Rück-
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schlagventil mit Absperrklappen ausgebildet ist, die als um radiale Achsen schwenkbar gelagerte Schaufeln von einer durch das durchströmende Wasser angetriebenen, frei umlaufenden Nabe nach Art eines Turbi- nenrades getragen sind.
Ein in dieser Weise ausgestatteter Rückstossmotor erzielt auch ohne Verwendung eines besonderen
Kompressors eine gute Leistung. Zur Speisung des Motors können flüssige und gasförmige Treibstoffe die- nen, die mit Luft hochgradig wirksame Explosionsgemische bilden, z. B. Benzin, wie es für. die üblichen
Vergasermotore verwendet wird. Durch die geschilderte Unterteilung des Verbrennungsraumes wird eine zusätzliche gasdynamische Kompression und damit eine grössere Leistung durch bessere Verbrennung er- zielt.
Eine derartige Verbesserung des Explosionsdruckes durch Unterteilung der Verbrennungskammer in mehrere, durch Einschnürungen oder Tellerventile voneinander getrennte Abteilungen ist an sich bekannt.
So hat man z. B. bei Pumpen für Heizgasförderung durch eine so gebildete Kette von Kammern eine Drucksteigerung auch bei solchen Explosionsgemischen erzielt, die in der ersten Kammer nicht vorkompri- miert waren. Auf Rückstossmotoren für Bootsantriebe, bei denen zur Erzielung eines guten Wirkungsgrades eine Vorkompression unbedingt erforderlich ist, hat man dieses Prinzip bisher jedoch noch nicht angewen- det.
Seine Vorteile für das Sondergebiet der Bootsrückstossmotoren können aber auch nur ausgenutzt wer- den, wenn man dafür sorgt, dass die erzielte Vorkompression sich nicht im Auftreten starker Schläge und Erschütterungen erschöpft, wie es bei dem inBewegung zu setzenden Rückstossmedium, dem Wasser, sonst leicht geschehen würde ; es muss vielmehr ausserdem durch Anwendung eines trägheitsarmen Rückschlagventils an der Einströmseite des Schubrohres erreicht werden, dass das Öffnen und Schliessen der Wasser- einlassöffnung im Rhythmus der Explosionen so schnell und vollständig erfolgt, dass im Öffnungszustand das Wasser weitgehend reibungslos in das Schubrohr einströmt, so dass dort eine möglichst kontinuierliche Bewegung gesichert ist.
Das wird erreicht durch das geschilderte, besonders trägheitsarme und schnell ansprechende, turbinenrad-ähnliche Rückschlagventil nach der Erfindung mit seinen um radiale Achsen drehbaren Absperrschaufeln. Ein derartiges Ventil ist bezüglich Verstellgeschwindigkeit, Abschlussvermögen und wirbelfreie Durchlass den bei Rückstossmotoren der eingangs genannten Gattung verwendeten Lamellenventilen mit ihren langen, federnden Lamellen, die starke Durchflussverluste und Wirbelbildungen unvermeidlich machen, weit überlegen.
Für die Wirkungsweise des Rückstossmotors nach der Erfindung ist eine möglichst schnelle Einführung der Verbrennungsgase in das Schubrohr erwünscht. Dagegen ist die gegenseitige Stellung zwischen dem Schubrohr als Ganzem einerseits und dem zur Erzielung der Drucksteigerung in mehreren Kammern unterteilten Verbrennungsraum anderseits von untergeordneter Bedeutung. Der Verbrennungsraum kann also z. B. entweder ausserhalb oder innerhalb des vom Schubrohr eingenommenen Gesamtraumes liegen. An die Einmündungsstelle schliesst sich nach hinten derjenige Teil des Schubrohres an, in dem das Wasser seine Beschleunigung erhält und kolbenartig nach hinten ausgestossen wird. Dabei kann der hintere Ausstossteil des Schubrohres mit einer als Expansionspuffer wirkenden Erweiterung ausgerüstet sein, die zum Dämpfen der Stösse dient.
Am Ende des Schubrohres sitzt ein drucksteigerndes Trompetenrohr. Die Wassersäule und das sie treibende Verbrennungsgas werden in der Weise ausgestossen, dass das Wasser wie ein Kolben wirkt. Das Ausstossrohr ist zu diesem Zweck mit glatter Innenwandung versehen.
Das am Wassereintrittsende des Schubrohres angebrachte Rückschlagventil nach Art eines frei umlaufenden Turbinenrades mit schwenkbaren Schaufeln, die die Absperrklappen bilden, stellt eine neue Ventilart dar und gewährleistet in der einen Richtung ein glattes, praktisch reibungsloses Durchströmen des Mediums, durch welches seine Schaufeln verschwenkt werden. Entgegengesetzt der Strömungsrichtung bildet dagegen ein solches freilaufendes Ventilrad mit selbststeuernder Schaufelbewegung eine geschlos- sene, jeden Rückfluss sperrende Scheibe. Die als Schaufelfläche dienenden Klappflügel des Ventils stehen dabei gleichzeitig unter dem Einfluss der Wirkung der Zentrifugalkraft, die damit eine gewisse Richtkraft ausübt.
In der Schliessstellung des Ventils liegt nämlich der Schwerpunkt jedes Klappflügels weiter von der Rotationsachse (nicht von der Klappachse !) entfernt als in der geöffneten Stellung. Bei Rotation des Drehventils wird die Masse der Klappflügel dem Einfluss der nach aussen gerichteten Zentrifugalkraft ausgesetzt, die somit versucht, die Schwerpunkte der Flügel in die von der Rotationsachse am weitesten entfernten Lage, d. h. in die Schliessstellung der Flügel zu bringen. Ventilfedern sind nicht erforderlich.
Das fast trägheitslos schnell ansprechende Rückschlagventil vereinigt bei einfacher undraumsparender Bauart den Vorteil guter Abschlusswirkung im Gegenstromsinne mit dem Vorteil einer fast widerstandslosen Freigabe des Durchflusses im Strömungssinne. Die Umstellung von dem einen auf den ändern Betriebszustand erfolgt schnell und praktisch ohne Kraftverbrauch. Ferner bietet ein solches umlaufendes Rückschlag-
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Unempfindlichkeitstück in entsprechenden Teilen der ersten Ausführungsform nach den Fig. 1-3 haben, die entsprechende, nur jeweils um 100 erhöhte Bezugsziffer aus der andern Ausführungsform tragen.
Der Motor gemäss der schematisch dargestellten ersten Ausführungsform der Fig. 1 - 3 besteht aus einem von Wandungsteilen 1 umgebenen Verbrennungsraum und aus einem in seiner ganzen Ausdehnung unter dem Wasserspiegel liegenden Schubrohr 2, 3. Die Mündung 5 des Verbrennungsraumes in das Schubrohr ist durch ein Klappenventil 6 abgedeckt. Auf der dem Schubrohr entgegengesetzten Seite des Verbrennungsraumes ist dieser mit einer Anfahrpumpe 4 versehen. Oben trägt der Pumpenkolben einen Handgriff 42 und unten den Kolbenkörper 13, der mit einem Aufsitzrand seitlich abdichtet und am Boden zwei Klappen 30 besitzt, die sich beim Einsaugen des Brennstoffgemisches nach unten öffnen. Eine Feder 31, die zwischen den oberen und den unteren Abschlussteil des Kolbenraumes gesetzt ist, sucht den Pumpenkolben nach unten zu drücken.
Der Verbrennungsraum ist in mehrere Kammern unterteilt zur Erzielung einer Vorkompression, durch die ein hoher Wirkungsgrad gewährleistet wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind es die Kammer 7 und S, die durch ein Flatterventil 9 miteinander verbunden sind, welches sich als Rückschlagventil in die zweite Kammer 8 öffnet. In der Kammer 7 liegt ein federbelastetes Tellerventil 10, durch welches das Treibstoffgemisch aus dem Vergaser angesaugt wird. Zum Vergaser 11 strömt die Verbrennungsluft durch die Öffnungen 12 im Pumpengehäuse und durch den im Betriebszustand stillstehenden Kolben 13 der Handluftpumpe, so dass der Zylinder dieser Anlassluftpumpe zugleich ein Teil des Eiriströmrohres für die Verbrennungsluft ist.
Hinter dem Einlassventil 10 liegt die Zündkerze 14, die durch das oben erwähnte Zündgerät gesteuert wird. Das in Fig. 4 schematisch dargestellte Zündgerät entnimmt Strom aus einer Batterie 34. Dieser wird durch einen Zerhacker 35 einem Zündtransformator 36 zugeführt und transformiert. Ein Kondensator C dient zur Dämpfung des Primärkreises. Ausser der Sekundärspule für die Hochspannung des Zündtransformators 36 ist an diesen noch eine Heizspule für eine Hochspannungsgleichrichterröhre angeschlossen. An Stelle einer Hochspannungsgleichrichterröhre können auch andere Hochspannungsgleichstromquellen verwendet werden, z. B. Trockengleichrichter bekannter Bauart. Der durch die Röhre 37 gleichgerichtete
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kerze 14 über.
Die'Zündkerze 14 ist von einem stabilisierenden Widerstand R überbrückt, der bewirkt, dass vor der Funkenbildung der ganzeSpannungsunterschied desKondensators C an der Hilfsfunkenstrecke wirksam ist.
Würde man die Überbrückung der Zündkerze 14 durch den Widerstand R fortlassen, dann würde der Funkenüberschlag an der Hilfsfunkenstrecke 38 nicht allein durch den Abstand an der Hilfsfunkenstrecke, sondern auch durch die Verhältnisse an der Zündkerze (Feuchtigkeit, Russansatz) beeinflusst. Der mit den Zündkerzenelektroden parallel geschalteteWiderstandR ist so gross bemessen, dass beim Überspringen des Funkens an der Hilfsfunkenstrecke die Ladungsmenge des Kondensators C2 nicht sofort abgeführt werden kann und die Spannung des Kondensators C2 an den Zündkerzenelektroden auftritt, wodurch hier der leistungsstarke Funke entsteht.
Dabei ist es nicht wichtig, ob der Zündkerzen-Elektrodenabstand richtig eingestellt ist, weil sogar eine durch Feuchtigkeit kurzgeschlossene Zündkerzenelektrode einwandfrei arbeitet, wobei die Feuchtigkeit beseitigt wird.
Die Hilfsfunkenstrecke 38 ist als einstellbares Drehkontaktpaar ausgebildet. Wie bereits oben ausgeführt, kann durch Verstellung des Abstandes der Kontakt 38, aber auch durch Veränderung des Widerstandes R, die Impulsfrequenz einfach geregelt werden. Bei Verstellung des Kontaktabstandes an der Hilfsfunkenstrecke ändert sich aber auch in der dargestellten Weise die Leistung des überspringenden Zündfunkens.
Bei grossem Kontaktabstand ist die Überschlagsspannung und folglich auch die Ladespannung des Zündkondensators C2 hoch und dieser lädt sich in verhältnismässig kurzer Zeit auf eine hohe Ladung (Kapazität x Spannung) auf. Der Zündfunke springt also nur relativ selten, aber dann mit hoher Leistung über. Wird der Kontaktabstand an der Hilfsfunkenstrecke verkleinert, so sind Überschlags- und Ladespannung niedriger, die Ladung geht schneller vor sich und die Zündung erfolgt verhältnismässig oft. Es ist also durch Verstellen der Hilfsfunkenstrecke 38 möglich, je nach der Betriebsweise des Motors einen sehr intensiven oder einen häufiger auftretenden, aber stromsparenderen Funken zu erzeugen und so die Leistungsabgabe des Motors allein von der Zündung her zu steuern.
Beim Anfahren nach dem Stillstand wählt man zunächst einen grossen Abstand, um einen leistungsstärkeren Zündfunken zu erhalten, der die im Explosionsraum vorhandene Nässe zerstört. Beim Dauerbetrieb wird man den Kontaktabstand verringern, um die Zündfol-
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ge zu verkürzen und die Pulsation und Leistungsabgabe des Motors zu steigern. Da die Funkenzeitdauer sehr kurz eingestellt werden kann, mehrere Male kürzer als bei den bekannten induktiven Verfahren, kön- nen auch Motoren mit hohen Pulsationszahlen einwandfrei und zuverlässig gesteuert werden.
Statt des Zerhackers 35 und des Zündtransformators 36 kann die Wechselhochspannung auch durch die bekannten elektronischen Hochfrequenzschwingungen mittels einerRöhre oder eines Leistungstransistors er- zeugt werden, insofern dieser Weg im Einzelfall wirtschaftlich tragbar ist.
Das beschriebene Zündgerät sorgt also für einwandfreie Anfangsexplosionen, unabhängig davon, ob die unter Wasser arbeitende Zündkerze nass oder verrusst ist. Die Leistung des Motors wird durch die Fahr- geschwindigkeit mit dem steigendenexplosionsrhythmus gesteuert. Der Vorteil besteht darin, dass infolge der explosionsartigen heftigen Zündfunken eine zuverlässige Zündung auch bei unterschiedlichen Treib- stoff-Luftgemischen gewährleistet ist. Es ist also nicht zu fürchten, dass, wenn die Explosionen in der
Kammer 7 zunächst unter geringem Überdruck beginnen, durch Schwankungen in der Luft-Treibstoffmi- schung Störungen auftreten können, wie es bei den klassischen Induktions-Zündgeräten der Fall ist.
Der durch das genannte Zündgerät erzeugte viel stärkere Zündfunke bringt vielmehr auch Mischungen unter- schiedlicher Zusammensetzungsverhältnisse mit Sicherheit zu starker Explosion.
Die dabei auftretende Druckwelle schiebt das explosive Gasgemisch aus der ersten Kammer 7 durch das Flatterventil 9 schneller in die Kammer 8 hinüber, als die Flammenverbreitung verläuft. Deswegen bildet sich in der zweiten Kammer 8 schon ein vorkomprimierter Treibstoff-Luftmischungszustand, der für die erzielbare Leistung wichtig ist. Es genügt dabei bereits die Verbrennung einer geringen Treibstoff- menge, um die Mischung von der Kammer 7 zu der Kammer 8 zu schieben. Schliesslich schlägt die Flam- me dann durch das Flatterventil 9 und zündet auch die komprimierte Mischung in der Kammer 8, worauf die sich ausdehnenden Verbrennungsgase durch das Klappenventil 6 hindurch mit grosser Heftigkeit auf das
Wasser im Schubrohr 2 einwirken und es aus dessen Ausstossteil 3 hinausdrücken.
Um die geschilderte
Vorkompressionswirkung zu erhöhen, kann der Verbrennungsraum auch noch weiter in drei, vier oder mehr Kammern unterteilt werden, die unter sich durch trägheitsarme Ventile der Zungen- oder Flatterbauart voneinander getrennt sind. Diese Ventile verhindern gleichzeitig den Rückschlag in die vorangehenden Kammern, in denen schon ein niedrigerer Druck herrscht.
Während nun durch die heftige Explosion im Verbrennungsraum das Wasser in Pfeilrichtung 15 nach hinten ausgestossen und durch die dadurch entstehende Reaktionskraft der Motor in Fahrtrichtung nach vorne getrieben wird, verhindert das im Vorderteil des Schubrohres angebrachte weiter unten näher beschriebene umlaufende Rückschlagventil 16, dass auch Wasser durch die Einlassöffnung 17 ausströmen kann. Die Länge des Ausstossrohres 3 ist dabei so gewählt, dass die sich ausdehnenden Gase das Wasser nur etwa bis zu der strichpunktiert gezeichneten Linie 50 schieben können. Von dieser Linie an ziehen sich die Gase dann wieder zusammen.
Durch dieses Zusammenziehen und durch die Trägheit des schnell ausströmenden Wassers besteht in den Kammern 7 und 8 des Verbrennungsraumes ein Vakuum und dadurch wird frisches Brennstoffgemisch durch das Tellerventil 10, dem Vergaser 11 und die Pumpe 4 angesaugt. Gleichzeitig saugt das Vakuum durch das umlaufende Rückschlagventil 16 Wasser durch die vordere Einlassöffnung an, und auch mit Hilfe des durch die Fahrgeschwindigkeit entstehenden Staudruckes wird so das Schubrohr 2, 3 wieder schnell mit Wasser gefüllt. Nun wiederholt sich der geschilderte Vorgang bei der nächsten Zündung im Verbrennungsraum.
Die Leistung des Motors wächst mit der Explosionszahl je Zeiteinheit. Je schneller die Explosionen einander folgen, um so grösser ist die Schubkraft. Abgesehen von dem guten Wirkungsgrad ist deshalb eine hohe Explosionszahl zur Erzielung einer guten Motorleistung wichtig. Sollte nun aber eine Explosion stattfinden, während im Schubrohr 2,3 noch Vakuum herrscht, so würde die Explosion schwächer werden.
Es ist deshalb wichtig, die Ansaugperiode rasch zu beenden. Das Klappenventil dient dazu, unnötige Wirbelbildung auszuschalten, hat also für den thermischen Verlauf und den Druckverlauf des geschilderten Vorganges an sich keine Bedeutung. Es soll nicht einmal hermetisch schliessen, weil der nach der Ansaugperiode entstehende Überdruck im Schubrohrteil 2, welcher das Gehäuse des Wasser-Einströmventils 16 darstellt, und im Kammerabschnitt 8 ausgeglichen sein solL
Das als Rückschlagventil wirkende Wassereinlassventil 16 des Schubrohres ist nach Art eines umlaufenden Turbinenrades ausgebildet, dessen Flügel um radiale Schwenkachsen drehbar sind und einerseits unter dem Einfluss des durchströmenden Wassers, anderseits der Zentrifugalkraft stehen.
Die an dieses Wassereinlassventil gestellten Forderungen bestehen darin, dass das Ventil möglichst trägheitslos, rasch und zuverlässig arbeitet, dass es den hohen Explosionsdruck aushalten, nach der Explosion aber sofort wieder möglichst viel Wasser einlassen soll, dass es einen möglichst geringen Frontwiderstand und Durchfluss- widerstand haben soll, und dass es schliesslich von den im Wasser schwebenden kleinen und grösseren Un-
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reinigkeitennichtverstopftoder in seiner Funktion gestört werden darf.
Das zu diesem Zweck entwickelte Rückschlagventil nach Art eines frei umlaufenden Turbinenrades erfüllt diese Bedingungen in hervorragender Weiseund lässt eine so hohe Explosionszahl zu (die mehrfache Anzahl an Explosionen in der Zeiteinheit, als es mit den bisher verwendeten Ventilen möglich war), dass das Wasser fast kontinuierlich durch das Schubrohr strömt. Zu diesem Zweck ist in das Schubrohr eine frei umlaufende Nabe 21 eingebaut, die sich um die Mittelachse 22 wie eine kleine Freilaufturbine dreht, wenn das Wasser durch die vordere Einströmöffnung 17 in das Schubrohr 2 einströmt.
(Für die folgende Beschreibung dieser Turbine vergleiche auch die Einzeldarstellungen der Fig. 9 und 10 des entsprechenden Teiles der zweiten Ausführungsform.) Zur Herbeiführung der Drehung sind in der Nabe Schaufeln 19 gelagert, die um radiale Achsen als Klappen schwenkbar sind. Durch strömungsgünstig geformte Leitkörper 23 und 24 in der Strömungsbahn des Schubrohres wird dafür gesorgt, dass das Wasser möglichst reibungs- und wirbelfrei ein-und durchströmt. Bei diesemEinströmen, wenn im vorderen Teil 2 des Schubrohres ein niedrigerer Druck herrscht als im Aussenwasser, bilden die Schaufeln 19 zusammen mit der Nabe eine Art von Turbinenrad, das sich während des Einströmens des Wassers schnell dreht.
Das Wasser strömt dem Schubrohr drallfrei zu, und die Drehung der Nabe entsteht dadurch, dass auf jede Schaufel ein seitlich wirkender Eintrittsstoss wirkt, weil das zuströmende Wasser nach jeder Explosion erst die geschlossenen Schaufeln bzw. Klappen öffnen muss. Dadurch entsteht ein Drehmoment um dieVentilachse. DieSchaufeln sind dabei aus der quer zur'Fahrtrichtung liegenden Umlaufebene der radialen Schaufelträgerachsen etwas nach hinten ausgeklappt, wie es gestrichelt in Fig. 10 für die Ausführungsform nach dem zweiten Ausführungsbeispiel angedeutet ist. Bei der Explosion, wenn also im Innern des Schubrohres ein Überdruck herrscht, kehren die Schaufeln 19 sofort aus der ausgeklappten Lage wieder in die Verschlusslage in der genannten Umlaufebene zurück.
Sie legen sich dabei dann sofort auf die konzentrischen Anschlag- und Auflageränder 25 und bilden dadurch eine ringförmige Scheibe, die alle Wasserbewegungen in Richtung auf die Einlassöffnung 17 zu verhindert. Diese Umwandlung aus Freiluftturbine zum Rückschlagventil verläuft periodisch mit der Explosionszahl unter ständigem Umlaufen des Rückschlagventils. Die in der Drehrichtung liegenden Kanten 26 der Schaufeln oder Ventilklappen sind scharf ausgebildet, so dass alle zwischen sie geratenden einströmenden Wasserpflanzen klein geschnitten werden und ohne die Gefahr von Verstopfungen auch wieder frei aus dem Ausstossrohr austreten können.
Zwischen der Wassereinlassöffnung 17 und dem vorderen Teil des Schubrohres 2, in welchem das umlaufende Rückschlagventil gelagert ist, kann die Wandung 27 im Vorderteil des Schubrohres aus elasti- schem Material, z. B. Gummi, bestehen. Wenn nach dem Einströmen des Wassers während der Explosion die Ventilklappen 19 sich schliessen und ein Nachströmen weiteren Wassers verhindert wird, so bewirken der Staudruck und die kinetische Energie des vorne eintretenden Wassers, dass die Gummiwandung 27 aufgeblasen, also die kinetische Energie in potentielle Energie umgewandelt wird. Diese potentielle gespeicherteEnergie verwandelt sich wieder in kinetische Energie in'dem Augenblick, in dem die Klappen bzw.
Schaufeln des umlaufenden Rückschlagventils wieder aufgehen, wodurch das Wasser noch eine zusätzliche Beschleunigung für das Einströmen in den anschliessenden Teil des Schubrohres erhält.
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sionspuffer 28 ausgebildet sein. In dieser Ausweitung des Ausstossrohres vor seinem Ausgang werden auch die nach hinten ausströmenden Auspuffgase komprimiert. In dem Zwischenraum zwischen zwei Explosionen herrscht in diesem Pufferraum 28 ein grösserer Druck als im sonstigen Ausstossrohr 3. Da das Wasser aus diesem Pufferrohr dann ins Freie strömt, wird die Erschütterung stark gedämpft. In an sich bekannter Weise sitzt ganz am Schluss des Ausstossrohres noch ein trompetenartiger Defusor 29, der die Rückstosskraft erhöht.
Zum Anlassen des Motors muss zunächst das Treibstoff-Luftgemisch in den Verbrennungsraum 1 eingebracht werden. Dazu dient die Handpumpe 4. Beim Aufheben des Pumpenkolbens 13 gegen die Wirkung der Feder 31 strömt die Luft durch das dabei geöffnete Pumpenventil 30 in den Kolbenraum der Pumpe 4 ein. Beim Loslassen des Pumpenkolbens wird dieser durch die Feder 31 wieder heruntergedrückt, wobei die Luft durch das Ventil 10 in den Verbrennungsraum 1 hineingeschoben wird. Beim Vorbeigehen am Vergaser 11 reisst die schnell-strömende Luft dabei in üblicher Weise Treibstoffe mit. Beim Einpumpen herrscht im Vergaser und seinem Schwimmergehäuse 32 ein grösserer Druck als beim Ansaugen. Hiedurch könnten unterschiedliche Gemische mit verschiedenen Volumenverhältnissen Treibstoff zu Luft entstehen.
Um das zu vermeiden, ist es zweckmässig, den Pumpenraum 4 durch ein Röhrchen 33 mit dem Schwimmergehäuse 32 oberhalb von dessen Treibstoffniveau zu verbinden. Dadurch herrscht zwischen der
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Vergaserdüse und dem Schwimmergehäuse immer der gleiche Druckunterschied, unabhängig davon, ob der Motor saugt oder ob die Pumpe betätigt wird. Es ist also die gleiche Vergasereinstellung zum Ein- saugen und zum Einpumpen verwendbar.
Die Fig. 5 - 11 zeigen ein anderes Ausführungsbeispiel für einen Rückstossmotor nach der Erfindung.
Bei diesem ist der Verbrennungsraum in das Innere des Schubrohres gelegt. Grundsätzlich ist aber der Auf- bau des Motors im wesentlichen derselbe wie bei dem vorangehend beschriebenen ersten Ausführungsbei- spiel.
Das strömungstechnisch günstig gestaltete Schubrohr ist in seinem Vorderteil mit 102 und in seinem mittleren und rückwärtigen Teil mit 103 bezeichnet. Im Innern des Schubrohres zentriert liegt der Ver- brennungsraum, dessen Wandungen gleichfalls nach strömungsgünstigen Gesichtspunkten gestaltet sind.
Kräftige Bolzen halten den inneren Verbrennungsraumkörper innerhalb des Schubrohres fest, und vorn sorgen geeignete durchbrochene Führungen für Zentrierung der beiden Motorteile ineinander. Die Ver- bindung des inneren Verbrennungsraumes mit dem Innenraum des Schubrohres wird durch eine ganze Reihe
Durchbrüche 105 in der Wandung des Verbrennungsraumkörpers hergestellt. Diese Durchbrüche sind durch
Klappenventile 106 abgedeckt. Diese Klappenventile sind besonders deutlich in Fig. 6 erkennbar. Sie sind dort mit ausgezogen und gestrichelt gezeichneten Linien in zwei verschiedenen Lagen dargestellt : die ge- schlossene Lage ist ausgezogen, und die aufgeklappte Lage ist gestrichelt gezeichnet. Der Schwenkpunkt dieser Klappen liegt vorn in der Wandung des Brennkammerkörpers.
Der Verbrennungsraum, dessen Wandung mit 101 bezeichnet ist, besteht in dem dargestellten Ausführungsbeispiel wieder aus zwei Kammern 107 und 108, welche durch ein Flatterventil 9 miteinander verbunden sind. Die Kammer 108 öffnet sich, wie bereits dargelegt, über die Durchbrüche 105 in den Raum des Schubrohres 102. Auf der entgegengesetzten Seite des Verbrennungsraumes ist dieser mit der Anfahrpumpe 104 verbunden. Mit dieser Pumpe ragt der Motor aus dem Wasser. Oben hat die Pumpe einen Hand- griff 142.
Durch diesen sind Einstell- und Regelorgane für den Vergaser 111 geführt, der zwischen der Anlasspumpe und dem Verbrennungsraum liegt : Der obere geriffelte Stellknopf 143 dient zur Einstellung der Benzinzufuhr durch Verstellung des in Fig. 7 sichtbaren Nadelventils, und der untere geriffelte Stellknopf 144 dient zur Einstellung der Luftzufuhr durch Verstellung des Lufttrichters im Vergaser.
Das zwischen den beiden Verbrennungskammerteilen 107 und 108 liegende flache Ventil 9 ist in Fig. 8 dargestellt. Das Ventil besteht aus einer Reihe von Zungen 109, die sich in der Mitte vereinigen und dort, wie es in Fig. 6 zu sehen ist, an einer pilzförmigen Unterlage festgelegt sind. Dieser Pilzkörper dient gleichzeitig zur Wasserkühlung des Ventils, dessen Zungen sich im übrigen aus der Verbrennungskammer 107 in die Kammer 108 hinein öffnen, so wie es in Fig. 6 gestrichelt dargestellt ist. In der Schliessstellung legen sich die einzelnen Zungen gegen Anschläge des Wandungskörpers 101.
An der Eintrittsseite wird die Kammer 107 durch ein federbelastetes Tellerventil 110 abgeschlossen, durch welches das Treibstoffgemisch angesaugt wird. Bei diesem Vorgang strömt die Verbrennungsluft durch die Öffnungen 112 im Pumpengehäuse und durch den im Betriebszustand stillstehenden Kolben 113 der Handluftpumpe zum Vergaser 111. Auch bei dieser Ausführungsform sitzt am Schaft des Pumpenkolbens ein Kolbenkörper 113, der mit einem Aufsitzrand seitlich abdichtet. Am Boden besitzt er zwei Klappen 130, die sich beim Einsaugen des Brennstoffgemisches nach unten öffnen, wie es in Fig. 11 gestrichelt dargestellt ist. Eine Feder 131 sucht den Pumpenkolben unten zu halten.
Andere kleine Spiralfedern 141, die um die Schwenkachsen der Klappen 130 gelegt sind und sich mit ihrem einen Ende am Körper des Pumpenkolbens und mit ihrem andern Ende auf die genannten Klappen stützen, führen diese Klappen 130 bei Aufhören des Durchströmens des angesaugten Gemisches leicht in die horizontale Verschlussstellung zurück. Die Pumpenklappen 130 nehmen dann die in Fig. 5 durch die voll ausgezogen gezeichnete Leitlinie angedeutete horizontale Lage ein, während sie während des Durchströmens der Luft in der Öffnungsstellung die in Fig. 5 und 11 gestrichelt eingezeichnete Lage haben.
Hinter dem Einlassventil 110 liegt auch bei der zweiten Ausführungsform der Zündkerze 114, welche der Zündkerze 14 in der ersten Ausführungsform entspricht und durch dasselbe Zündgerät gesteuert wird, welches oben für die erste Ausführungsform des Motors näher beschrieben und in Fig. 4 schematisch veranschaulicht ist.
Zündkerze 114 und Vergasergehäuse 132 mit Schwimmer usw. sind in einer stromlinienförmigen Verkleidung am Gehäuse 113 des Schubrohres angebracht. Die Stromzuführung zur Zündkerze und die Brennstoffzufuhr zum Schwimmer erfolgen durch nach oben ragende Anschlüsse dieser beiden Elemente. Um zu vermeiden, dass beim Betrieb unterschiedliche Brennstoff-Luftgemische mit verschiedenen Volumenverhältnissen dieser beiden Komponenten dadurch entstehen, dass beim Einpumpen im Vergaser und seinem Schwimmergehäuse 132 ein grösserer Druck herrscht als beim Ansaugen, so ist auch bei dieser Ausführungsform durch ein Röhrchen 133 eine Verbindung zwischen dem Schwimmergehäuse 132 und dem
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unteren Teil des Pumpenraumes geschaffen, u. zw. oberhalb des Treibstoffniveaus im Schwimmergehäuse.
Dadurch herrscht also zwischen der Vergaserdüse und dem Schwimmergehäuse immer der gleiche Druck- unterschied, unabhängig davon, ob der Motor saugt, oder ob die Pumpe betätigt wird. Die gleiche Verga- sereinstellung ist also zum Einsaugen und zum Einpumpen verwendbar.
Wird das vergaste Brennstoff-Luftgemisch an der Zündkerze 114 gezündet, so schiebt auch hier die dabei auftretende Druckwelle das explosive Gasgemisch aus der ersten Kammer 107 durch das Flatter- ventil 109 schneller in die Kammer 108 hinüber, als die Flammenverbreitung verläuft. In der zweiten
Kammer 108 wird also eine vorkomprimierte Treibstoff-Luftmischung gebildet, wie sie für eine möglichst hohe Leistung wünschenswert ist. Die Flamme schlägt dann schliesslich durch das selbstverständlich aus entsprechend hitzebeständigem Werkstoff bestehende Flatterventil 109 hindurch und zündet auch die komprimierte Mischung in der Kammer 108.
Die sich ausdehnenden Verbrennungsgase treten nun mit grosser Heftigkeit durch das Klappenventil 106 (gestrichelt gezeichnete Lage nach Fig. 5 und 6) hindurch mit grosser Heftigkeit in das Innere des Schubrohres 102 ein und stossen das in diesem befindliche Wasser aus dem Ausstossteil 103 nach hinten hinaus (Pfeil 115).
Während dieses Vorganges verhindert das im Vorderteil des Schubrohres angebrachte Rückschlagven- til 116, dass auch Wasser durch die Einlassöffnung 117 ausströmen kann. Die Länge des Ausstossrohres 103 ist so gewählt, dass die sich ausdehnenden Gase das Wasser etwa nur bis zu der strichpunktiert gezeichne- ten Linie 150 (Fig. 5) schieben können. Von da an ziehen sich die Gase dann wieder zusammen. Durch dieses Zusammenziehen und durch die Trägheit des schnell ausströmenden Wassers entsteht in den Kam- mern 107 und 108 ein Vakuum, durch welches frisches Brennstoffgemisch durch das Tellerventil 110, den
Vergaser 111 und die Pumpe 104 angesaugt wird. Das Vakuum saugt gleichzeitig auch durch das umlau- fende Rückschlagventil 116 Wasser in die vordere Einlassöffnung 117 ein.
Bei der so vor sich gehenden
Wiederfüllung des Schubrohres 2, 3 mit Wasser wirkt auch der durch die Fahrtgeschwindigkeit entstehende Staudruck mit. Nunmehr wiederholt sich der vorstehend geschilderte Vorgang.
Das als Rückschlagventil wirkende Wassereinlassventil 116 ist in den Fig. 9 und 10 im einzelnen dargestellt. Das Ventil ist nach Art eines frei umlaufenden Turbinenrades ausgebildet. Während das entspre- chende Ventil 16 bei der zuerst beschriebenen Ausführungsform in einem zu diesem Zwecke mitten im Schubrohr angebrachten Lagerkörper ruhte, wird für die Lagerung des Ventils bei der zweiten Ausführungsformgemäss den Fig. 5 und 6 gleich der im Schubrohr befindliche Verbrennungsraumkörper benutzt. Dieser trägt zu diesem Zweck in seinem vorderen Teil eine frei umlaufende Nabe 121, die sich um eine Mittelachse 122 wie eine kleine Freiluftturbine dreht, wenn das Wasser durch die vordere Einströmöffnung 117 in das Schubrohr 102 einströmt.
Radial zur Mittelwelle 122 sitzen an der Nabe 121 eine Reihe von Schwenkachsen 120 für fahnenartige Schaufeln oder Klappen 119. Diese Klappen sind um die genannten radialen Achsen 120 schwenkbar. Strömungsgünstig geformte Leitkörper 123 und 124 sorgen am vorderen und am hinteren Ende des im Innern des Schubrohres gelagerten Verbrennungsraumkörpers für möglichst reibung-un wirbelfreies Einströmen und Abströmen des Wassers. Beim Einströmen im vorderen Teil des Schubrohres 102 bilden die Schaufeln 119 zusammen mit der Nabe 121 eine Art Turbinenrad, das sich während des Einströmens des Wassers schnell dreht, wie es bereits oben bei der Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels dargelegt wurde.
Nach jeder Explosion schliesst sich das Ventil 116 dann wiederfur kurze Zeit, wobei sich die Schaufeln 119 auf die konzentrischen Anschlag- und Auflageränder 125 legen und dann eine ringförmige geschlossene Scheibe bilden, die jede Wasserrückströmung in Richtung auf den Einlass 117 zu verhindert. Auch hier können wieder mit Vorteil die Vorderkanten der Schaufeln 119 angeschärft werden, um eingesaugte Pflanzenteile zu zerschneiden, wie es für die Schaufeln 19 des Ventils 16 im Ausführungsbeispiel l beschrieben wurde. Ebenso kann auch bei der zweiten Ausführungsform am Schluss des Ausstossrohres 103 in bekannter Weise ein trompetenartiger Defusor 129 angeordnet werden, der die Rückstosskraft erhöht.
Das Anlassen des Motors erfolgt grundsätzlich in derselben Weise, wie es oben für das erste Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, nämlich durch Aufheben des Pumpenkolbens 113 gegen die Wirkung der Feder 131, so dass die Luft durch das dabei geöffnetepumpenventil 130 in den Pumpenraum 104 einströmt (Fig. 11). Beim Loslassen des Pumpenkolbens drückt die Feder 131 diesen dann wieder nach unten, wobei die Luft mit Hilfe der inzwischen in die Schliessstellung übergegangenen Klappen 130 durch das Einlassventil 110 in den Verbrennungsraum 107 hineingeschoben wird. Der weitere Vorgang ist grundsätzlich derselbe wie bei dem ändern Ausführungsbeispiel.