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Antrieb für Wasser-und Luftfahrzeuge.
Die Erfindung betrifft einen Antrieb von Schiffen, Luftfahrzeugen u. dgl., bei welchem zwei Strahlen konvergierender Richtung beiderseitig zwischen dem Mittelpunkt und dem Umfang des Gehäuses eintreten und sich innerhalb zu einem einzigen Strahl vermischen, der das Gehäuse am Umfang verlässt. Durch die erzwungene Strahlführung und durch die Anbringung besonderer Stromlinienkörper zur Verminderung des Widerstandes bei Bewegung des betreffenden Fahrzeuges, ist es möglich, einen den praktischen Bedürfnissen genügenden Wirkungsgrad zu erzielen. Dem Prinzip nach arbeitet die Antriebsvorrichtung gemäss der Erfindung folgendermassen : Es wird ein Kreiswirbel ezeugt, dessen Achse rechtwinkelig zur Bahn des Fahrzeuges liegt. Dieser Wirbel, den z.
B. das Schiff bei seiner Bewegung mit sieh nimmt, besitzt mit dem Schiff eine Relativbewegung gegenüber der Flüssigkeit, durch die das Schiff fährt. Der Wirbel besteht aus Flüssigkeitsteilchen, die Kreisbahnen verschiedener Grösse um eine gemeinsame Achse ausführen und wird durch zwei zu beiden Seiten liegende Flüssigkeitsströme gespeist, die an einem Punkt zwischen Achse und Umfang des Wirbels sich zu einem schliesslich als Abflussstrom austretenden Strom vereinigen, der zwischen den beiden Zuströmen und in gleicher Richtung abfliesst. Die beiden Zuführungsströmungen tragen durch ihr dauerndes Fliessen zur Trennung des Abstromes von der umlaufenden Masse bei. Sie bilden sonach in der Wirkung einen Ausströmkanal, durch den der abfliessende Strom hindurchgetrieben wird.
Der Gegendruck, den die Zuströme während ihrer Berührung mit dem Abstrome erfahren, liegt in der Umlaufrichtung. Der Austritt erfolgt in einer Richtung, die in einer der Ebene der Zuströme genau parallelen Ebene und parallel zur Schiffsbahn liegt. Da die Flüssigkeit bei dem Kreislauf von Kreisen geringeren zu solchen grösseren Durchmessers übergeht, so erfährt sie bei ihrem Lauf vom Eintritt zum Austritt eine allmähliche Beschleunigung. Der Rückdruck des Abstromes des Wirbels bewirkt als Kraftausdruck den Vortrieb des Schiffes.
Die Erfindung ist in der Zeichnung in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt. Fig. 1 zeigt schematisch das Prinzip des Antriebes. Fig. la einen Längsschnitt durch eine hydraulische Triebvorrichtung, die in der Schiffshaut nahe dem Boden eingebaut ist. Fig. 2 ist dazu eine Ansicht von unten. Fig. 3 zeigt ein Paar hydraulischer Triebvorriehtungen in die beiden Seiten eines Schiffshecks eingebaut. Fig. 4 zeigt die Vorrichtung nach Fig. la in der Einstellung für Rückwärtsgang.
Im folgenden soll eine Antriebseinheit mit bezug auf Fig. la erläutert werden. Eine Trommel B aus beliebigem Stoff mit rechteckigem oder etwas elliptischem Querschnitt enthält z. B. ein Ras A, mittels dessen ein Wirbel erzeugt und erhalten werden kann und dessen Achse mit der Trommelachse zusammenfällt. Ein Teil des Umfanges der Trommel ist entfernt, so dass eine Öffnung C entsteht, die den Einlass und Auslass bildet. D und E sind die beiden einfliessenden Ströme, F ist der Ausstossstrom, der im Querschnitt wie bei pi dargestellt erscheint. Das Triebrad wird in der Richtung Pfeile a ;, y, gedreht. Die Trommel wird im Schiff so angebracht, dass der die Öffnung enthaltende Teil durch die Seiten oder den Boden des Schiffskörpers hindurchragt, so dass die Flüssigkeit in die Trommel an einem Punkte zwischen Umfang und Achse einfliesst.
Die Höchstbreite der Trommel, die noch mit einem guten Wirkungsgrad vereinbar ist, beträgt etwa eine Durchmesserlänge, während sich die wirksamsten Verhältnisse ergeben, wenn die Breite gleich dem halben Durchmesser ist.-
Um den Flüssigkeitszustrom in die Trommel bei hohen Schiffsgeschwindigkeiten zu unterstützen und zugleich den Widerstand zu vermindern, den die über den Schiffskörper vortretenden Trommel-
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mlasst, dem Einlass der Öffnung zuzufliessen.
Die in die Trommel tretende Flüssigkeit muss den Wirbel speisen, so dass ein ununterbrochener Ausfluss stattfindet und den Abstrom von der umlaufenden Masse trennen. Damit diese letztere Wirkung
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Störung durch Festkörper eintreten kann, zu denen die Flüssigkeit eine Relativgeschwindigkeit-besitzt.
Bei der vorzugsweise zur Anwendung gelangenden Bauausführung wird die Trommel aus zwei Hälften gefertigt, die wagerecht zusammengefügt sind, so dass der obere Teil mit dem Triebrad und der Welle entfernt werden kann, ohne dass der untere, mit dem Schiffskörper wasserdicht verbundene Teil bewegt wird.
Bei rechteckigem Querschnitt der Trommel wird das Triebrad vorzugsweise wie folgt gebaut.
Eine Scheibe wird auf der Triebwelle befestigt. In Nuten des Umfanges sind Schaufeln eingefügt, die gegenüber der Trommel einen beträchtlichen Spielraum haben. Die Schaufeln in-beliebiger Zahl sind so gekrümmt, dass sie in der Drehrichtung eine Hohlfläche bilden, können aber auch beliebig anders gekrümmt werden. Wird die Trommel elliptisch gestaltet, so kann das Triebrad wie beschrieben ausgeführt werden, kann aber auch mit flachen oder schwach gewölbten Schaufeln mit parallelen Seiten ausgeführt werden, wobei jede eine Breite hat, die etwa der Breite der Trommelöffnung im Umfange entspricht.
Wird die Welle angetrieben, so beginnt die Treibvorrichtung aus der Richtung vor dem Schiff Flüssigkeit einzuziehen, sie während eines Kreislaufes durch den Wirbel zu beschleunigen und nach hinten mit erhöhter Geschwindigkeit auszustossen, wobei sich der Gegendruck durch das Triebrad in einen wagiechten Schub auf die Lager geltend macht. Eine unmittelbare Umkehrung ist zu erreichen durch Umkehren der Wellendrehrichtung oder bei gleichbleibender Drehrichtung der Welle dadurch, dass eine zweite Trommel oder ein Trommelteil angeordnet ist, der gleichacbsig in die erste Trommel drehbar eingepasst ist. Diese zweite Trommel hängt in seitwärts nach aussen vorstehenden Zapfen und kann durch sie um einen beliebigen Winkel gedreht werden.
Die Innentrommel weist eine grössere Öffnung auf als die äussere, so dass, wenn sich die Öffnungen in beiden decken, sich die der inneren Trommel über einen grösseren Bogen erstreckt, als der Ausschnitt in der Aussentrommel. Wird die Innentrommel gedreht, so lässt sie die Wirkung eintreten, dass durch Verschiebung der gegenseitigen Lage der Trommelöffnungen das Fahrzeug unter Entlastung der Kraftmaschine zum Stillstand kommen kann. Wenn aber die Öffnung der Innentrommel über den Umkehrkanal gelangt, so bleibt der verlängerte Ausschnitt der Innentrommel noch in Überdeckung mit dem Einlass in der Aussentrommel ; demnach tritt eine Umkehr der Bewegungs- richtung durch die Flüssigkeit ein, die dann durch den Umkehrkanal nach vom ausströmt.
Die Innentrommelöffnung deckt bei weiterer Verschiebung sowohl die Öffnung in der Aussentrommel als auch ihre Umkehröffnung, so dass sich gleicher Gegendruck nach vorn und nach hinten ergibt. Da so die Schübe im Gleichgewicht sind, bleibt das Fahrzeug bei vollbelasteter Kraftmaschine stehen.
Durch Drehen der Innentrommel kann also jeder dieser Zustände sowie auch jeder Zwischenzustand erreicht werden, so dass z. B. bei Vorhandensein von zwei Antriebsvorrichtungen zu beiden Seiten des Schiffskörpers, die durch eine gemeinsame, nur in einer Richtung drehbare Welle getrieben werden, bei jeder Geschwindigkeit eine völlige Manövrierfähigkeit wie bei einem Doppelsehraubenantrieb, erreichbar ist. Bei Seichtwasser kann eine Vertiefung im Schiffskörper angebracht und die Triebvorrichtung hineinverlegt werden. In solchen Fällen kann die Umkehr entweder in der beschriebenen Weise oder durch einen unter dem Trommelauslauf angebrachten dreikantigen Klotz bewirkt werden, der wagreeht so verschieblich ist, dass er den Abstrom nach vom oder nach hinten umlenken kann.
Für die Verwendung in verkrauteten Gewässern können abnehmbare Roste über die Einlassöffnungen gelegt werden.
Bei der Anordnung nach Fig. 1--4 ist eine Trommel b in den Boden eines Fahrzeuges, z. B. eines Bootes so eingebaut, dass der grössere Teil sich im Bootsinnem befindet, während der kleinere untere
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Teil des Umfanges an der Trommelunterseite ist in der bei p, pl gezeigten Weise (Fig. 1 und 2) weggeschnitten, so dass die Öffnung ; entsteht. An jeder Trommelseite ist eine Öffnung j von annähernd elliptischer Gestalt vorhanden ; diese seitlichen Öffnungen bilden die Wassereinlasse und sind zwischen Umfang und Achse der Trommel angebracht. Die Öffnung 7c bildet den Auslass, wenn das Fahrzeug vorwärts getrieben wird.
Läuft das Triebrad um, so fliesst das Wasser ständig als zwei konvergierende Ströme durch die Öffnungen j zu und beschreibt gemeinsam den Kreislauf durch das Trommelinnere, um schliesslich als einziger mittlerer Strahl durch die Umfangsöffnung c ausgetrieben zu werden. Nach Wunsch können die Teile bl (Fig. 3), die die Öffnungen j von der Öffnung 7s trennen, nach den punktierten Linien j1, 12 weggeschnitten werden, so dass von einer Seite zur anderen eine grosse zusammenhängende Öffnung entsteht, die sowohl als Wassereinlass als auch als Wasserauslass dient.
An der Trommelunterseite ist vom ein Stromlinienkörper e angebracht und in gleicher Weise hinten ein Stromlinienkörper g ;
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die Gestalt dieser Körper zeigen die Fig. 1 und 2. Die Trommel kann aus Hälften oder mehreren Teilen bestehen, die miteinander verschraubt und vom unzweckmässig mit einer Absteigungsbeplattung ausgestattet werden.
Wird verlangt, dass das Fahrzeug seine Fahrtrichtung ohne Umsteuerung der Kraftmaschine umkehrt, so wird die Vorderseite der Tiommel mit einer am Austritt durch einen Rost d abgedeckten Leitung c ausgestattet. Der gekrümmte Fortsatz b4 des Trommelumfanges kann die Oberseite der Leitung c bilden, während der entsprechend gekrümmte Teil cl des Stromlinienkörpers e den Boden bildet.
Der Erzielung eines Rückwärtsganges ohne Änderung der Drehrichtung des Triebrades dient eine in der festen Trommel b gleichachsig angebrachte bewegliche zweite Trommel h, die sich auf den Lagern s, SI frei drehen kann ; sie ist mit einem durch die Welle r drehbaren Kegelradgetriebe ausgestattet, so dass sie gegen die feste Trommel b beliebig mehr oder weniger verdreht werden kann. Die bewegliche Trommel hat im Umfange einen Spalt o, der der Öffnung k der festen Trommel entspricht, ferner zu beiden Seiten je eine grosse Öffnung i, von denen sich Teile bei der in Fig. la gegebenen Stellung mit den Öff- Öffnungen k, j der Aussentrommel decken und so dem Wasser Durchtritt durch beide Trommeln gestatten.
Fie Fig. la und 4 lassen erkennen, dass, während die Öffnungen j einer Ellipse ähneln, die Öffnungen i damit zwar teilweise zusammenfallen, jedoch beträchtlich länger sind.
Wird die Trommel h in eine solche Stellung gedreht, dass die Öffnungen 0, kund i, i sich decken, während der Kanal o geschlossen ist, wie dies in Fig. 1a gezeigt ist, dann ist die Vorrichtung für Vorwärtsgang eingestellt, während bei Drehung der Trommel h in die Stellung nach Fig. 4 der Kanal c freigegeben und die Öffnungen i, i nur in Teildeckung sind ; das Werk ist also für Rückwärtsgang eingestellt.
Bei Stellung der Trommel h nach Fig. 1 a dienen die Öffnungen i, i als Wassereinlass (Pfeil 6), während die Öffnungen o, k als Auslass nach hinten (Pfeil 7) dienen ; das Fahrzeug wird vorwärts getrieben.
Ist die Trommel h aber in die Stellung nach Fig. 4 verdreht, so strömt das Wasser durch die Teilöffnungen i, j (Pfeil 8) ein und durch die Öffnung o aus und gelangt durch den Kanal c nach vom (Pfeil 9), so dass das Boot rückwärts getrieben wird. Das blosse Drehen der Trommel h ohne Umsteuerung des weiter laufenden Triebrades ist genügend. Das Triebrad nach Fig. 1-4 besteht aus vier geraden Schaufeln m, die an dem Klotz 11 der Welle 1 angebracht sind.
Vielfach verdienen zwei hydraulische Antriebsvorrichtungen für ein Schiff den Vorzug, welche in de-in Fig. 3 veranschaulichten Weise angeordnet sein können, wo beide Räder gemeinsam durch eine gemeinsame Welle 1 getrieben werden ; sie können aber auch durch getrennte Wellen b bewegt werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Antrieb für Wasser-und Luftfahrzeuge mittels Strahles, der durch Rotation in einem Gehäuse erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Strahlen konvergierender Richtung beiderseits zwischen dem Mittelpunkt und dem Umfang des Gehäuses eintreten und sich innerhalb desselben zu einem einzigen Strahl vermischen, der das Gehäuse am Umfang verlässt.