DE102023002023B3

DE102023002023B3 - Propulsion of a watercraft

Info

Publication number: DE102023002023B3
Application number: DE102023002023.0A
Authority: DE
Inventors: Felix Mehler
Original assignee: Schottel GmbH
Current assignee: Schottel GmbH
Priority date: 2023-04-22
Filing date: 2023-04-22
Publication date: 2024-09-05
Anticipated expiration: 2043-04-23

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Antrieb (1) eines Wasserfahrzeuges (2), der in einer Öffnung (21) eines Rumpfes (20) des Wasserfahrzeuges (2) zwischen einer eingezogenen Ruheposition und einer ausgefahrenen Arbeitsposition verfahrbar ist, wobei der Antrieb (1) einen Propeller mit zugeordnetem Antriebsmotor (11) und eine Abdeckplatte (17) aufweist, die den Schacht (21) in Ruheposition abdeckt, wobei der Antrieb (1) als Pumpjet ausgebildet ist und ein Gehäuse (10) mit mindestens einem Einlaufkanal (14) und mindestens einer damit kommunizierenden Auslaufdüse (15) und einen zwischen dem mindestens einen Einlaufkanal (14) und der mindestens einen Auslaufdüse (15) angeordneten und als Impeller (13) ausgebildeten Propeller aufweist, wobei das Gehäuse (10) mittels eines Steuerantriebes um die Steuerachse (10) drehbar ist und wobei der Antrieb (1) in der ausgefahrenen Arbeitsposition soweit aus der Öffnung (21) ausfahrbar ist, dass der mindestens eine Einlaufkanal (14) und die mindestens eine Auslaufdüse (15) über den die Öffnung (21) begrenzenden Bereich des Rumpfes (20) vorstehen.The invention relates to a drive (1) of a watercraft (2) which can be moved in an opening (21) of a hull (20) of the watercraft (2) between a retracted rest position and an extended working position, wherein the drive (1) has a propeller with an associated drive motor (11) and a cover plate (17) which covers the shaft (21) in the rest position, wherein the drive (1) is designed as a pump jet and has a housing (10) with at least one inlet channel (14) and at least one outlet nozzle (15) communicating therewith and a propeller arranged between the at least one inlet channel (14) and the at least one outlet nozzle (15) and designed as an impeller (13), wherein the housing (10) can be rotated about the control axis (10) by means of a control drive and wherein the drive (1) can be extended out of the opening (21) in the extended working position so far that the at least one inlet channel (14) and the at least one outlet nozzle (15) protrudes beyond the region of the hull (20) delimiting the opening (21).

Description

Die Erfindung betrifft einen Antrieb eines Wasserfahrzeuges, der in einer Öffnung eines Rumpfes des Wasserfahrzeuges zwischen einer eingezogenen Ruheposition und einer ausgefahrenen Arbeitsposition verfahrbar ist, wobei der Antrieb einen Propeller mit zugeordnetem Antriebsmotor und eine Abdeckplatte aufweist, die die Öffnung in Ruheposition abdeckt.The invention relates to a drive of a watercraft which can be moved in an opening of a hull of the watercraft between a retracted rest position and an extended working position, wherein the drive has a propeller with an associated drive motor and a cover plate which covers the opening in the rest position.

Antriebe der eingangs genannten Art sind bekannt und werden beispielsweise als Hilfsantriebe bei Anlegemanövern aus der im Rumpf eingezogenen Ruheposition in die ausgefahrene Arbeitsposition verfahren, um beispielsweise Schub quer zur Längserstreckung des Schiffsrumpfes zu erzeugen. In der eingezogenen Ruheposition wird die den Antrieb aufnehmende Öffnung im Rumpf von einer Abdeckplatte abgedeckt, um die Strömung entlang des Rumpfes nicht zu beeinträchtigen. Beispiele derartiger Antriebe sind in der WO 2004/ 092 007 A1 , WO 2012/ 062 699 A1 und EP 0 863 834 B1 offenbart.Drives of the type mentioned above are known and are used, for example, as auxiliary drives during docking maneuvers from the retracted rest position in the hull to the extended working position in order to generate thrust transversely to the longitudinal extension of the ship's hull. In the retracted rest position, the opening in the hull that accommodates the drive is covered by a cover plate in order not to impair the flow along the hull. Examples of such drives are in the WO 2004/ 092 007 A1 , WO 2012/ 062 699 A1 and EP 0 863 834 B1 revealed.

Ferner ist es auch bekannt, Ruderpropeller mit einer um 360° drehbaren Propellergondel vertikal ein- und ausfahrbar in einem Schacht eines Wasserfahrzeugrumpfes anzuordnen, sodass die komplette Antriebsanlage vertikal aus dem Schiffsrumpf ausgefahren werden kann und der erzeugte Schubstrahl unter dem Schiff verläuft. Eingezogen ist die Anlage komplett im Schiffsrumpf aufgenommen und die Öffnung in der Schiffsaußenhaut verschlossen. Die DE 10 2010 054 124 A1 zeigt einen solchen Antrieb.It is also known to arrange rudder propellers with a propeller nacelle that can be rotated 360° vertically in and out of a shaft in a watercraft hull, so that the entire propulsion system can be extended vertically from the ship's hull and the thrust jet generated runs under the ship. When retracted, the system is completely housed in the ship's hull and the opening in the ship's outer skin is closed. EN 10 2010 054 124 A1 shows such a drive.

Darüber hinaus sind insbesondere für auf Einsatzmöglichkeiten auch bei geringen Wassertiefen optimierten Wasserfahrzeugen als Pumpjet ausgeführte Antriebe bekannt, wie er beispielsweise in der WO 2010/ 063 254 A2 beschrieben ist. Bei einem solchen Pumpjet wird das den Rumpf umgebende Wasser über einen üblicherweise zentral angeordneten Einlaufkanal von einem als Impeller ausgeführten Propeller angesaugt, beschleunigt und nach mehrfacher Umlenkung der Strömungsrichtung über eine schwenkbare Auslaufdüse als Schubstrahl ausgestoßen, um Vortrieb zu erzeugen und das solchermaßen ausgerüstete Wasserfahrzeug durch entsprechende Verschwenkung der Auslaufdüse auch zu steuern. Die Auslaufdüse ist dazu unter einem Winkel von ca. 15° zur Waagerechten geneigt und der vertikal ausgerichtete Einlaufkanal wird zur Vermeidung des Ansaugens von Feststoffen mit einem Einlaufgitter versehen.In addition, pump jet engines are known, particularly for watercraft that are optimized for use in shallow waters, such as those used in the WO 2010/ 063 254 A2 is described. In such a pump jet, the water surrounding the hull is sucked in via a usually centrally arranged inlet channel by a propeller designed as an impeller, accelerated and, after several redirections of the flow direction, expelled as a thrust jet via a pivoting outlet nozzle in order to generate propulsion and also to steer the watercraft equipped in this way by pivoting the outlet nozzle accordingly. The outlet nozzle is inclined at an angle of approx. 15° to the horizontal and the vertically aligned inlet channel is provided with an inlet grid to prevent solids from being sucked in.

Derartige als Pumpjet ausgeführte Antriebe weisen aufgrund der permanent im Rumpf vorhandenen Öffnungen des Einlaufkanals und der Auslaufdüse bei bestimmten Anwendungen, bei denen Geräuschbildung vermieden werden soll, erhebliche Nachteile auf, da bereits im inaktiven Zustand unerwünschte hydrodynamische und hydroakustische Einflüsse von den Öffnungen im Rumpf ausgehen. Beispiele sind Überwasserschiffe mit nah am Antrieb eingebautem Sonargerät oder U-Boote. Aus diesem Grund haben sich Pumpjets als Antrieb derartiger Wasserfahrzeuge bislang nicht durchgesetzt.Such pump jet drives have significant disadvantages in certain applications where noise must be avoided due to the permanent openings in the hull of the inlet channel and the outlet nozzle, as undesirable hydrodynamic and hydroacoustic influences emanate from the openings in the hull even when inactive. Examples include surface ships with sonar equipment installed close to the drive or submarines. For this reason, pump jets have not yet become established as a drive for such watercraft.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Antrieb eines Wasserfahrzeuges vorzuschlagen, der die Nachteile des Standes der Technik überwindet.The object of the invention is to propose a drive for a watercraft which overcomes the disadvantages of the prior art.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß die Ausgestaltung eines Antriebes gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 vorgeschlagen.To achieve the stated object, the invention proposes the design of a drive according to the features of patent claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.Advantageous embodiments and further developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Der erfindungsgemäße Vorschlag sieht vor, dass der Antrieb als Pumpjet ausgebildet ist und ein Gehäuse mit mindestens einem Einlaufkanal und mindestens einer damit kommunizierenden Auslaufdüse und einem zwischen Einlaufkanal und Auslaufdüse angeordneten und als Impeller ausgebildeten Propeller aufweist, mittels dessen Wasser über den Einlaufkanal ansaugbar, beschleunigbar und unter Richtungsumkehr entlang eines Umlenkgewölbes in Richtung der Auslaufdüse förderbar und als Schubstrahl aus der Auslaufdüse ausstoßbar ist, wobei das Gehäuse mittels eines Steuerantriebes um die Steuerachse drehbar ist und wobei der Antrieb in der ausgefahrenen Arbeitsposition soweit aus der Öffnung des Rumpfes ausfahrbar ist, dass der mindestens eine Einlaufkanal und die mindestens eine Auslaufdüse über den die Öffnung begrenzenden Bereich des Rumpfes vorstehen.The proposal according to the invention provides that the drive is designed as a pump jet and has a housing with at least one inlet channel and at least one outlet nozzle communicating with it and a propeller arranged between the inlet channel and the outlet nozzle and designed as an impeller, by means of which water can be sucked in via the inlet channel, accelerated and conveyed in the direction of the outlet nozzle along a deflection arch while reversing the direction and ejected from the outlet nozzle as a thrust jet, wherein the housing can be rotated about the control axis by means of a control drive and wherein the drive can be extended out of the opening of the hull in the extended working position so far that the at least one inlet channel and the at least one outlet nozzle protrude beyond the area of the hull delimiting the opening.

Erfindungsgemäß wird somit als Antrieb ein Pumpjet vorgeschlagen, der in der eingezogenen Ruheposition vollständig im Rumpf verborgen ist, da die den Antrieb aufnehmende Öffnung von der Abdeckplatte bündig verschlossen ist. Die für den Antrieb vorgesehene Öffnung im Rumpf des Wasserfahrzeuges kann von daher in der Ruheposition vollständig und ohne vorstehende Teile oder Öffnungen abgedeckt werden.According to the invention, a pump jet is proposed as the drive, which is completely hidden in the hull in the retracted rest position, since the opening that accommodates the drive is closed flush by the cover plate. The opening in the hull of the watercraft intended for the drive can therefore be completely covered in the rest position and without any protruding parts or openings.

Durch diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Antriebes wird in der eingezogenen Ruheposition der Fahrtwiderstand und das Fahrtgeräusch minimiert, da die ununterbrochene Grundgeometrie des Rumpfes gewährleistet ist. Zugleich wird auch das Sonarecho wirksam reduziert, da Strömungsquerschnitte und damit verbundene Kanten in der Ruheposition verborgen sind.This design of the drive according to the invention minimizes the driving resistance and driving noise in the retracted rest position, as the uninterrupted basic geometry of the hull is ensured. At the same time, the sonar echo is effectively reduced, as flow cross-sections and associated edges are hidden in the rest position.

Sofern jedoch der erfindungsgemäße Antrieb in seine ausgefahrene Arbeitsposition verfahren wird, stehen die Öffnungen des mindestens einen Einlaufkanals und der mindestens einen Auslaufdüse über den die Öffnung begrenzenden Bereich des Rumpfes vor und tauchen in das umgebende Wasser ein, sodass der Pumpjet den gewünschten Vortrieb erzeugen kann.However, if the drive according to the invention is moved into its extended working position, the openings of the at least one inlet channel and the at least one outlet nozzle protrude beyond the area of the hull delimiting the opening and are immersed in the surrounding water, so that the pump jet can generate the desired propulsion.

Der erfindungsgemäße Antrieb wird mindestens um einen solchen Betrag aus der Öffnung des Rumpfes ausgefahren, dass in Arbeitsposition der mindestens eine Einlaufkanal und die mindestens eine Auslaufdüse über den die Öffnung begrenzenden Bereich des Rumpfes vorstehen. Der Antrieb kann darüber hinaus auch so weit aus der Öffnung herausgefahren werden, dass der aus der Auslaufdüse austretende Schubstrahl des erfindungsgemäßen Antriebes einen genügend großen Abstand zum Rumpf aufweist, um eine Anhaftung des Schubstrahls zu vermeiden.The drive according to the invention is extended out of the opening of the fuselage at least by such an amount that, in the working position, the at least one inlet channel and the at least one outlet nozzle protrude beyond the area of the fuselage delimiting the opening. The drive can also be extended out of the opening so far that the thrust jet of the drive according to the invention emerging from the outlet nozzle is at a sufficiently large distance from the fuselage to prevent the thrust jet from sticking.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann die Arbeitsposition nicht fix vorgegeben sein, sondern auch Zwischenpositionen zwischen den Endpositionen, d.h. Positionen zwischen der maximal ausgefahrenen und maximal eingefahrenen Position einnehmen.According to a further proposal of the invention, the working position may not be fixed, but may also assume intermediate positions between the end positions, i.e. positions between the maximum extended and maximum retracted position.

Auch kann in einer nicht zur Erfindung gehörigen Ausführungsform in der eingezogenen Ruheposition vorgesehen sein, dass der mindestens eine Einlaufkanal und die mindestens eine Auslaufdüse über den die Öffnung begrenzenden Bereich des Rumpfes vorstehen und in das umgebende Wasser eintauchen, sodass der Pumpjet auch in eingezogener Ruheposition den gewünschten Vortrieb erzeugen kann.In an embodiment not belonging to the invention, it can also be provided in the retracted rest position that the at least one inlet channel and the at least one outlet nozzle protrude beyond the area of the hull delimiting the opening and immerse themselves in the surrounding water, so that the pump jet can generate the desired propulsion even in the retracted rest position.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erstrecken sich der mindestens eine Einlaufkanal und die mindestens eine Auslaufdüse quer zur Steuerachse.According to a preferred embodiment of the invention, the at least one inlet channel and the at least one outlet nozzle extend transversely to the control axis.

Eine mögliche Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Antriebes sieht vor, dass der mindestens eine Einlaufkanal und die mindestens eine Auslaufdüse von der Abdeckplatte begrenzt werden, d. h. insoweit unmittelbar benachbart zu Abdeckplatte angeordnet sind und in vorzugsweise entgegengesetzter Richtung zueinander geöffnet sind. Durch eine solche Ausgestaltung ist der mindestens eine Einlaufkanal stets entgegengesetzt zur mindestens einen Auslaufdüse angeordnet und wird bei Fahrtgeschwindigkeit optimiert angeströmt, da der Einlaufquerschnitt des mindestens einen Einlaufkanals üblicherweise in Fahrtrichtung weist.One possible embodiment of the drive according to the invention provides that the at least one inlet channel and the at least one outlet nozzle are delimited by the cover plate, i.e. are arranged directly adjacent to the cover plate and are preferably open in opposite directions to one another. With such an embodiment, the at least one inlet channel is always arranged opposite to the at least one outlet nozzle and is optimally flowed at driving speed, since the inlet cross section of the at least one inlet channel usually points in the direction of travel.

Der erfindungsgemäß zwischen der eingezogenen Ruheposition und einer ausgefahrenen Arbeitsposition verfahrbare Antrieb kann nach einem Vorschlag der Erfindung als komplette Baueinheit mitsamt des gesamten Gehäuses zwischen der Ruheposition und der Arbeitsposition verlagert werden.According to a proposal of the invention, the drive which can be moved between the retracted rest position and an extended working position can be moved as a complete structural unit together with the entire housing between the rest position and the working position.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann alternativ auch vorgesehen sein, dass das Gehäuse des Antriebes mehrteilig und teleskopierend ausgebildet ist, wobei ein unterer Gehäuseteil den mindestens einen Einlaufkanal und die mindestens eine Auslaufdüse umfasst und gegenüber einem ortsfest in Bezug auf die Öffnung im Rumpf befestigten oberen Gehäuseteil zwischen der Ruheposition und der Arbeitsposition teleskopierend verfahrbar ist. In diesem Falle wird das obere Gehäuseteil, welches seinerseits auch mehrteilig ausgebildet sein kann, ortsfest in der Öffnung des Rumpfes des Wasserfahrzeuges angeordnet und die Verstellung des Antriebes zwischen der eingezogenen Ruheposition und der ausgefahrenen Arbeitsposition wird lediglich vom unteren Gehäuseteil bewirkt, welcher den mindestens einen Einlaufkanal und die mindestens eine Auslaufdüse umfasst. Der untere Gehäuseteil kann sich dabei je nach Ausgestaltung der Führung gegenüber dem oberen Gehäuseteil linear oder entlang einer Schraubenlinie bewegen.According to a further proposal of the invention, it can alternatively be provided that the housing of the drive is designed in several parts and telescopically, with a lower housing part comprising the at least one inlet channel and the at least one outlet nozzle and being telescopically movable between the rest position and the working position relative to an upper housing part fixed in relation to the opening in the hull. In this case, the upper housing part, which in turn can also be designed in several parts, is arranged in a stationary manner in the opening of the hull of the watercraft and the adjustment of the drive between the retracted rest position and the extended working position is only effected by the lower housing part, which comprises the at least one inlet channel and the at least one outlet nozzle. Depending on the design of the guide, the lower housing part can move linearly or along a helical line relative to the upper housing part.

In jedem Fall kann die Bewegung des erfindungsgemäßen Antriebes zwischen der Ruheposition und der ausgefahrenen Arbeitsposition durch einen geeigneten Stellantrieb oder entsprechende Aktoren bewirkt werden, die direkt oder indirekt mittels eines Gestänges oder dergleichen die Bewegung des Antriebs bewirken.In any case, the movement of the drive according to the invention between the rest position and the extended working position can be effected by a suitable actuator or corresponding actuators which effect the movement of the drive directly or indirectly by means of a linkage or the like.

Auch kann vorgesehen sein, durch Aktivieren des Antriebsmotors und des damit verbundenen Impellers des erfindungsgemäßen Antriebes einen erhöhten Innendruck im Innern des Gehäuses zu erzeugen, der beispielsweise den unteren Gehäuseteil gegen die Kraft einer Rückholfeder aus dem ortsfest angeordneten oberen Gehäuseteil in Richtung der Arbeitsposition herausdrückt, wie es im Prinzip auch von Versenkregnern von Bewässerungssystemen bekannt ist. Sobald der Antriebsmotor des Impellers wieder abgeschaltet wird, zieht die Rückholfeder den unteren Gehäuseteil in die Ruheposition zurück, in welcher die Öffnung des Rumpfes von der Abdeckplatte abgedeckt wird.It can also be provided that by activating the drive motor and the impeller connected to it of the drive according to the invention, an increased internal pressure is generated inside the housing, which, for example, pushes the lower housing part out of the stationary upper housing part in the direction of the working position against the force of a return spring, as is also known in principle from pop-up sprinklers in irrigation systems. As soon as the drive motor of the impeller is switched off again, the return spring pulls the lower housing part back into the rest position in which the opening of the hull is covered by the cover plate.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist der erfindungsgemäße Antrieb in der Ruheposition, in welcher die Öffnung des Rumpfes von der Abdeckplatte abgedeckt wird, verriegelbar und/oder entgegen der Arbeitsposition vorspannbar, wodurch der Spalt zwischen Rumpf und Abdeckplatte zuverlässig verdeckt und abgedichtet werden kann und darüber hinaus auch die Schockbeständigkeit des Antriebes und der von der Abdeckplatte des Antriebs in der Ruheposition verschlossenen Öffnung zum Beispiel infolge einer Stoßbelastung oder auftretenden Unterwasser-Druckwellen verbessert werden kann.According to a further proposal of the invention, the drive according to the invention can be locked in the rest position, in which the opening of the fuselage is covered by the cover plate, and/or pre-tensioned against the working position, whereby the gap between the fuselage and the cover plate can be reliably covered and sealed and, in addition, the shock resistance of the drive and the opening covered by the cover plate of the The opening in the drive is closed in the rest position, for example as a result of a shock load or the occurrence of underwater pressure waves.

Sofern der den Schacht umgebende Rumpf des Wasserfahrzeuges mit einer Beschichtung zum Beispiel zur Erzeugung eines herabgesetzten Sonarechos versehen ist, kann eine solche Beschichtung auch auf die Abdeckplatte des erfindungsgemäßen Antriebes aufgebracht werden. Zudem kann der erfindungsgemäße Antrieb in Ruheposition auch so weit in den Rumpf eingezogen sein, dass die auf der Abdeckplatte aufgebrachte Beschichtung bündig mit dem umgebenden Rumpf bzw. der darauf aufgebrachten Beschichtung abschließt.If the hull of the watercraft surrounding the shaft is provided with a coating, for example to generate a reduced sonar echo, such a coating can also be applied to the cover plate of the drive according to the invention. In addition, the drive according to the invention can also be retracted into the hull in the rest position so far that the coating applied to the cover plate is flush with the surrounding hull or the coating applied to it.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann die Abdeckplatte, die ebenso wie die Öffnung im Rumpf bevorzugt einen zylindrischen Umriss aufweist, gemeinsam mit dem Gehäuse des erfindungsgemäßen Antriebes um die Steuerachse drehbar ausgebildet sein, d. h. die Abdeckplatte dreht sich bei einer Drehung des Gehäuses um die Steuerachse mittels des Steuerantriebes mit. Auf der Abdeckplatte kann somit ein Steuerruder angeordnet werden, dergestalt, dass in Arbeitsposition und/oder Ruheposition das auf der Abdeckplatte angeordnete Steuerruder mittels des Steuerantriebes drehbar ist.According to a further proposal of the invention, the cover plate, which like the opening in the hull preferably has a cylindrical outline, can be designed to be rotatable about the control axis together with the housing of the drive according to the invention, i.e. the cover plate rotates when the housing rotates about the control axis by means of the control drive. A control rudder can thus be arranged on the cover plate in such a way that in the working position and/or rest position the control rudder arranged on the cover plate can be rotated by means of the control drive.

Der erfindungsgemäße Antrieb eignet sich von daher beispielsweise als Hilfsantrieb zur Erzeugung von Steuerimpulsen für die seitliche Ausrichtung eines Wasserfahrzeuges oder die Höhen- und Tiefenausrichtung eines U-Bootes und kann mit entsprechenden Steuerrudern z.B. zur Ausbildung eines Höhen-/Tiefenruders auf der Abdeckplatte kombiniert werden, die sodann über den Steuerantrieb angesteuert und bewegt werden können.The drive according to the invention is therefore suitable, for example, as an auxiliary drive for generating control impulses for the lateral alignment of a watercraft or the height and depth alignment of a submarine and can be combined with corresponding control rudders, e.g. to form an elevator/depth rudder on the cover plate, which can then be controlled and moved via the control drive.

Die Öffnung des Rumpfes zur Aufnahme des erfindungsgemäßen Antriebs kann beispielsweise einen an die Öffnung anschließenden Schacht im Innern des Rumpfes umfassen, innerhalb dessen der Antrieb aufgenommen wird. Dies ist insbesondere bei schwimmenden Wasserfahrzeugen bevorzugt.The opening in the hull for receiving the drive according to the invention can, for example, comprise a shaft in the interior of the hull which adjoins the opening and within which the drive is accommodated. This is particularly preferred in the case of floating watercraft.

Alternativ kann beispielsweise bei Nutzung des erfindungsgemäßen Antriebes in einem tauchfähigen U-Boot der Antrieb zwischen der Druckhülle und der dazu beabstandeten Außenhaut angeordnet werden, so dass der Antrieb in diesem Fall komplett von Wasser umströmt sein kann und das Gehäuse entsprechend abgedichtet ist.Alternatively, for example, when using the drive according to the invention in a submersible submarine, the drive can be arranged between the pressure hull and the outer skin spaced apart from it, so that in this case the drive can be completely surrounded by water and the housing is sealed accordingly.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist zudem ein schwimmendes oder tauchfähiges Wasserfahrzeug, welches mit mindestens einem erfindungsgemäßen Antrieb ausgerüstet ist.The present invention also relates to a floating or submersible watercraft which is equipped with at least one drive according to the invention.

Weitere Ausgestaltungen und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Es zeigen:

1 einen erfindungsgemäßen Antrieb in der Seitenansicht;
2 den Antrieb gemäß 1 im Schnitt;
3 die Bugsektion eines mit zwei erfindungsgemäßen Antrieben ausgerüsteten Wasserfahrzeuges;
4 einen Schnitt durch das Wasserfahrzeug gemäß 3 im Bereich der Antriebe;
5 einen der Antriebe gemäß 4 in der Ruheposition;
6 die Ansicht auf den Antrieb gemäß 5 in Ruheposition.

Further embodiments and details of the invention are explained below with reference to the drawings showing an embodiment. They show:

1 a drive according to the invention in side view;
2 the drive according to 1 on average;
3 the bow section of a watercraft equipped with two drives according to the invention;
4 a section through the vessel according to 3 in the area of drives;
5 one of the drives according to 4 in the resting position;
6 the view of the drive according to 5 in resting position.

Aus den 1 und 2 ist ein Antrieb 1 eines Wasserfahrzeuges 2 ersichtlich, dessen vom Rumpf 20 gebildete Außenhülle angedeutet ist.From the 1 and 2 a drive 1 of a watercraft 2 is visible, the outer shell of which, formed by the hull 20, is indicated.

Der Antrieb 1 ist als Pumpjet ausgeführt und in einer Öffnung 21 im Rumpf 20 des Wasserfahrzeuges angeordnet.The drive 1 is designed as a pump jet and is arranged in an opening 21 in the hull 20 of the watercraft.

Der Antrieb 1 weist als Pumpjet innerhalb eines Gehäuses 1 einen sich im Wesentlichen parallel zur Kontur des Rumpfes 20 erstreckenden Propeller bzw. Pumpenläufer auf, der als Impeller 13 ausgebildet ist und radial außenseitig seiner Pumpenflügel 130 von einem Diffusorinnenring 16 umgeben ist.The drive 1 has, as a pump jet within a housing 1, a propeller or pump rotor extending essentially parallel to the contour of the fuselage 20, which is designed as an impeller 13 and is surrounded radially on the outside of its pump blades 130 by a diffuser inner ring 16.

Der Impeller 13 ist über eine Nabe 12 mit einem Antriebsmotor 11 verbunden und kann von diesem in Rotation versetzt werden.The impeller 13 is connected to a drive motor 11 via a hub 12 and can be set in rotation by the latter.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel unterhalb des Impellers 13 ist ein unterer Gehäuseteil 100 angeordnet, der einen Einlaufkanal 14 und eine diametral gegenüberliegend zum Einlaufkanal 14 angeordnete Auslaufdüse 15 umfasst. Zum unterseitigen Ende des Gehäuseteils 100 hin werden der Einlaufkanal 14 und die Auslaufdüse 15 von einer angrenzenden und das Gehäuse 1 abschließenden Abdeckplatte 17 begrenzt. Es können auch mehrere derartige Einlaufkanäle (14) und Auslaufdüsen (15) miteinander kommunizierend vorgesehen werden.In the embodiment shown, a lower housing part 100 is arranged below the impeller 13, which comprises an inlet channel 14 and an outlet nozzle 15 arranged diametrically opposite the inlet channel 14. Towards the lower end of the housing part 100, the inlet channel 14 and the outlet nozzle 15 are delimited by an adjacent cover plate 17 which closes off the housing 1. Several such inlet channels (14) and outlet nozzles (15) can also be provided in communication with one another.

Wesentliches Merkmal des aus den Figuren ersichtlichen Antriebes 1 ist es, dass dieser gemäß Pfeil V verschieblich in der Öffnung 21 des Rumpfes des Wasserfahrzeuges 2 angeordnet ist, und zwar zwischen einer nachfolgend näher erläuterten Ruheposition und der aus den 1 und 2 ersichtlichen Arbeitsposition.The essential feature of the drive 1 shown in the figures is that it is arranged in the opening 21 of the hull of the watercraft 2 so as to be movable according to arrow V, between a rest position explained in more detail below and the position shown in the 1 and 2 visible working position.

In der aus der Darstellung gemäß 5 und 6 ersichtlichen Ruheposition ist der Antrieb 1 mit seinem Gehäuse 10 so weit in die Öffnung 21 des Rumpfes 20 eingezogen, dass die rumpfseitige Öffnung 21 von der Abdeckplatte 17 bündig verschlossen ist, d. h. der Antrieb steht nicht über den umgebenden Rumpfbereich vor und weist keinerlei Öffnungen für den Flüssigkeitsein- oder -austritt auf. Die Fuge zwischen dem Umfang der Abdeckplatte 17 und dem Rumpf wird konstruktiv minimiert und kann gegebenenfalls auch abgedichtet sein.In the representation according to 5 and 6 In the rest position shown, the drive 1 with its housing 10 is retracted so far into the opening 21 of the hull 20 that the opening 21 on the hull side is closed flush by the cover plate 17, ie the drive does not protrude beyond the surrounding hull area and has no openings for the fluid inlet or outlet. The gap between the circumference of the cover plate 17 and the hull is structurally minimized and can also be sealed if necessary.

In dieser in den 5 und 6 dargestellten Ruheposition kann der als Pumpjet ausgebildete Antrieb 1 keinen Vortrieb erzeugen, da kein Wasser über den Einlaufkanal 14 vom Impeller 13 angesaugt und über die Auslaufdüse 15 ausgestoßen werden kann.In this in the 5 and 6 In the rest position shown, the drive 1 designed as a pump jet cannot generate any propulsion, since no water can be sucked in by the impeller 13 via the inlet channel 14 and expelled via the outlet nozzle 15.

In der aus den 1 bis 4 ersichtlichen Arbeitsposition hingegen ist der Antrieb 1 soweit gemäß Pfeil V nach unten aus der Öffnung 21 über den Rumpf 20 vorstehend ausgefahren, dass der Einlaufkanal 14 und die Auslaufdüse 15 über den die Öffnung 21 begrenzenden Bereich des Rumpfes 20 vorstehen und insoweit bei Positionierung unterhalb der Wasserlinie von den Rumpf 20 umgebenden Wasser geflutet sind.In the 1 to 4 In the visible working position, however, the drive 1 is extended downwards as per arrow V out of the opening 21 above the hull 20 to such an extent that the inlet channel 14 and the outlet nozzle 15 protrude beyond the area of the hull 20 delimiting the opening 21 and are thus flooded by the water surrounding the hull 20 when positioned below the waterline.

Das in den Einlaufkanal 14 gemäß Pfeil E eintretende Wasser gelangt somit zunächst in einen Saugraum 18 vor dem Impeller 13. Sobald der Impeller 13 vom Antriebsmotor 11 in Rotation versetzt wird, fördert dieser das einströmende Wasser aus dem Saugraum 18 unter Richtungsumkehr entlang eines Umlenkgewölbes 160 durch den auf der gegenüberliegenden Seite des Impellers 13 gebildeten Druckraum 19 in Richtung der Auslaufdüse 15, aus der das vom Impeller 13 geförderte Wasser als Schubstrahl in Pfeilrichtung A austritt und für entsprechenden Vortrieb in entgegengesetzter Richtung sorgt.The water entering the inlet channel 14 according to arrow E thus first reaches a suction chamber 18 in front of the impeller 13. As soon as the impeller 13 is set in rotation by the drive motor 11, the impeller 13 conveys the inflowing water from the suction chamber 18, reversing the direction, along a deflection arch 160 through the pressure chamber 19 formed on the opposite side of the impeller 13 in the direction of the outlet nozzle 15, from which the water conveyed by the impeller 13 emerges as a thrust jet in the direction of arrow A and ensures corresponding propulsion in the opposite direction.

Um den solchermaßen vom Antrieb 1 erzeugten Vortrieb auch zu Zwecken der Steuerung des Wasserfahrzeuges 2 orientieren zu können, ist das Gehäuse 10 des Antriebes 10 um eine vertikal verlaufende Steuerachse S in der Öffnung 21 frei drehbar, was mittels eines nicht dargestellten Steuerantriebes bewirkt wird.In order to be able to orient the propulsion generated by the drive 1 in this way also for the purposes of controlling the watercraft 2, the housing 10 of the drive 10 is freely rotatable about a vertically extending control axis S in the opening 21, which is effected by means of a control drive (not shown).

Die Öffnungsrichtungen des Einlaufkanals 14 und der Auslaufdüse 15 erstrecken sich insoweit im Wesentlichen rechtwinklig zur Steuerachse S. Ein Einlaufgitter 140 im Bereich des Einlaufkanals 14 verhindert zudem den Eintritt von größeren Feststoffteilchen in den Saugraum 18 und eine nachfolgende Kollision mit dem rotierenden Impeller 13.The opening directions of the inlet channel 14 and the outlet nozzle 15 extend essentially at right angles to the control axis S. An inlet grid 140 in the area of the inlet channel 14 also prevents the entry of larger solid particles into the suction chamber 18 and a subsequent collision with the rotating impeller 13.

In der dargestellten Arbeitsposition wird das Gehäuse 1 so weit aus der Öffnung 21 in die Arbeitsposition herausgefahren, dass der Einlaufkanal 14 und die Auslaufdüse 15 über den Rumpf 20 vorstehen und Wasser entsprechend ein- und ausströmen kann.In the working position shown, the housing 1 is moved out of the opening 21 into the working position so far that the inlet channel 14 and the outlet nozzle 15 protrude beyond the hull 20 and water can flow in and out accordingly.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird zudem in Arbeitsposition die Auslaufdüse 15 so weit gegenüber dem Rumpf 20 aus der Öffnung 21 herausgeschoben, dass einem die Effizienz mindernden Anhaften des Schubstrahls an der Oberfläche des Rumpfes 20 vorgebeugt wird.In the embodiment shown, in the working position, the outlet nozzle 15 is also pushed out of the opening 21 relative to the hull 20 so far that the thrust jet is prevented from sticking to the surface of the hull 20, which reduces efficiency.

Die Bewegung des Antriebes 1 gemäß Pfeil V zwischen der Arbeitsposition und der Ruheposition kann mittels eines hier nicht dargestellten Antriebes oder Stellmotors bewirkt werden.The movement of the drive 1 according to arrow V between the working position and the rest position can be effected by means of a drive or servo motor not shown here.

In einer dargestellten Ausgestaltung ist das Gehäuse 10 des Antriebes 1 in ein unteres Gehäuseteil 100 und mindestens ein oberes Gehäuseteil 101 unterteilt, wobei das untere Gehäuseteil 100 den Einlaufkanal 14 und die Auslaufdüse 15 sowie den Saugraum 18 beinhaltet.In an illustrated embodiment, the housing 10 of the drive 1 is divided into a lower housing part 100 and at least one upper housing part 101, wherein the lower housing part 100 contains the inlet channel 14 and the outlet nozzle 15 as well as the suction chamber 18.

Das Gehäuse 1 ist in diesem Falle so aufgebaut, dass das mindestens einteilige obere Gehäuseteil 101 ortsfest in der Öffnung 21 angeordnet ist, d. h. es bewegt sich bei Verlagerung zwischen der Arbeit- und Ruheposition nicht. Jedoch ist das untere Gehäuseteil 100 demgegenüber beweglich angeordnet, da es beispielsweise linear oder entlang einer Schraubenlinie teleskopierend gegenüber dem oberen Gehäuseteil 101 verschieblich ist. Wird der Antrieb 1 in die Arbeitsposition überführt, fährt der untere Gehäuseteil 100 gegenüber dem feststehenden oberen Gehäuseteil 101 aus der Öffnung 21 des Rumpfes 20 aus, wodurch der Einlaufkanal 14 und die Auslaufdüse 15 über den Rumpf 20 vorstehen. In entgegengesetzter Richtung wird der untere Gehäuseteil 100 gegenüber dem ortsfesten oberen Gehäuseteil 101 eingezogen, wenn der Antrieb 1 in Ruheposition überführt wird, wobei dann die Abdeckplatte 17 die Öffnung 21 im Rumpf 20 abdeckt.In this case, the housing 1 is constructed in such a way that the at least one-piece upper housing part 101 is arranged in a fixed position in the opening 21, i.e. it does not move when shifted between the working and rest positions. However, the lower housing part 100 is arranged to be movable, since it can be moved, for example, linearly or telescopically along a helical line relative to the upper housing part 101. If the drive 1 is moved into the working position, the lower housing part 100 extends out of the opening 21 of the body 20 relative to the fixed upper housing part 101, whereby the inlet channel 14 and the outlet nozzle 15 protrude above the body 20. In the opposite direction, the lower housing part 100 is retracted relative to the stationary upper housing part 101 when the drive 1 is transferred to the rest position, whereby the cover plate 17 then covers the opening 21 in the hull 20.

Die Bewegung des gegenüber dem ortsfesten oberen Gehäuseteil 101 beweglich bzw. verschieblich geführten unteren Gehäuseteil 100 kann ebenfalls durch einen entsprechenden Antrieb oder Stellmotor erfolgen. Es ist allerdings auch möglich, durch Inbetriebsetzen des Antriebsmotors 11 den Impeller 13 des in Ruheposition befindlichen Antriebes 1 in Rotation zu versetzen, woraufhin sich im Druckraum 19 infolge des dort noch stehenden Wassers ein erhöhter Druck aufbaut, der gegen die Kraft einer Rückholfeder den unteren Gehäuseteil 100 aus dem oberen Gehäuseteil 101 herausdrückt, wie es im Prinzip von Versenkregnern bekannt ist. Sobald der Antriebsmotor 11 stillgesetzt wird, bricht auch der Druck im Druckraum 19 zusammen und die Rückholfeder zieht den unteren Gehäuseteil 100 in die Ruheposition im oberen Gehäuseteil 101 zurück, in welcher die Abdeckplatte 17 bündig zum Rumpf den Verschluss der Öffnung 21 bewirkt.The movement of the lower housing part 100, which is movable or displaceable relative to the stationary upper housing part 101, can also be carried out by a corresponding drive or servomotor. However, it is also possible to set the impeller 13 of the drive 1 in the rest position in rotation by starting the drive motor 11, whereupon an increased pressure builds up in the pressure chamber 19 as a result of the water still standing there, which pushes the lower housing part 100 out of the upper housing part 101 against the force of a return spring, as is known in principle from pop-up sprinklers. As soon as the drive motor 11 is stopped, the pressure in the pressure chamber 19 also collapses and the return spring pulls the lower housing part 100 into the rest position in the upper housing part 101, in which the cover plate 17, flush with the fuselage, closes the opening 21.

Bevorzugt kann eine solche zwangsweise Bewegung des unteren Gehäuseteils 100 gegenüber dem ortsfest eingebauten Gehäuseteil 101 durch entsprechend günstige Flächenverhältnisse der mit dem Innendruck des Antriebes 1 beaufschlagten Flächen gegenüber dem Saugquerschnitt bewirkt werden. Alternativ kann insbesondere bei einer Bewegung des unteren Gehäuseteils 100 entlang einer Schraubenlinie das durch die Scherströmung verursachte Drehmoment zwischen dem Impeller 13 und dem Diffusorinnenring 16 für die Bewegung in Pfeilrichtung V zwischen der Arbeits- und Ruheposition genutzt werden. Auch Kombinationen derselben kommen infrage.Preferably, such a forced movement of the lower housing part 100 relative to the stationary housing part 101 can be brought about by correspondingly favorable surface ratios of the surfaces subjected to the internal pressure of the drive 1 relative to the suction cross-section. Alternatively, particularly when the lower housing part 100 moves along a helical line, the torque caused by the shear flow between the impeller 13 and the diffuser inner ring 16 can be used for the movement in the direction of arrow V between the working and rest positions. Combinations of these are also possible.

Durch die zwischen einer Arbeits- und Ruheposition verlagerbare Ausgestaltung ist es möglich, beispielsweise ein in den 3 und 4 beispielhaft als Wasserfahrzeug 2 dargestelltes U-Boot an geeigneten Positionen mit den vorangehend erläuterten Antrieben 1 in entsprechenden Öffnungen 21 des Rumpfes 20 auszurüsten, um einen versenkbaren Haupt- oder Hilfsantrieb für dieses Wasserfahrzeug zu bilden, der bei Bedarf in die über dem Rumpf 20 vorstehende Arbeitsposition verfahren wird und steuerbaren Vortrieb liefert. Dabei kann die Steuerachse S beliebig im Raum orientiert sein. Bei Nichtgebrauch wird der Antrieb 1, wie aus den 5 und 6 ersichtlich vollständig in die Öffnung 21 innerhalb des Rumpfes 2 eingezogen, wobei die Abdeckplatte 17 für einen bündigen Abschluss zum umgebenden Bereich der Öffnung 21 des Rumpfes 20 sorgt, sodass in diesem Zustand die Strömungsquerschnitte im Rumpf 20 verborgen sind und das Sonarecho entsprechend reduziert wird.The design can be moved between a working and resting position, making it possible, for example, to 3 and 4 to equip a submarine, exemplified as a watercraft 2, at suitable positions with the previously explained drives 1 in corresponding openings 21 of the hull 20 in order to form a submersible main or auxiliary drive for this watercraft, which, if required, is moved into the working position protruding above the hull 20 and provides controllable propulsion. The control axis S can be oriented in any space. When not in use, the drive 1, as shown in the 5 and 6 visibly completely retracted into the opening 21 within the hull 2, wherein the cover plate 17 ensures a flush finish to the surrounding area of the opening 21 of the hull 20, so that in this state the flow cross-sections in the hull 20 are hidden and the sonar echo is reduced accordingly.

Sofern der Rumpf 20 mit einer oberflächlichen Beschichtung versehen ist, kann diese gleichermaßen auch auf der Oberfläche der Abdeckplatte 17 aufgebracht werden, wobei in diesem Falle die Abdeckplatte 17 so weit in die Öffnung eingezogen werden kann, dass die Beschichtung bündig mit der umgebenden Beschichtung des Rumpfes 20 abschließt.If the hull 20 is provided with a surface coating, this can also be applied to the surface of the cover plate 17, in which case the cover plate 17 can be pulled into the opening so far that the coating is flush with the surrounding coating of the hull 20.

Überdies kann der Antrieb 1 in der Ruheposition auch mechanisch verriegelt und/oder entgegen der Arbeitsposition vorgespannt werden, um eine verbesserte Schockresistenz zu erreichen.Furthermore, the drive 1 can also be mechanically locked in the rest position and/or preloaded against the working position in order to achieve improved shock resistance.

Sofern, wie beispielsweise im Ausführungsbeispiel gemäß 3 dargestellt, die Antriebe 1 so am Rumpf 20 des Wasserfahrzeuges 2 angeordnet werden, dass diese neben dem reinen Vortrieb auch Steuerungsfunktionen übernehmen können, kann überdies auch vorgesehen sein, dass auf der Abdeckplatte 17 ein entsprechendes vorstehendes Steuerruder montiert wird, welches bei Drehung des Gehäuses und der sich mitdrehenden Abdeckplatte 17 durch den Steuerantrieb um die Steuerachse S von diesem in die gewünschte Winkelposition gebracht werden kann. Dies kann sowohl in Arbeits- als auch Ruheposition des Antriebes 1 mittels des Steuerantriebes bewirkt werden.If, as for example in the embodiment according to 3 shown, the drives 1 are arranged on the hull 20 of the watercraft 2 in such a way that they can also take on control functions in addition to pure propulsion, it can also be provided that a corresponding protruding rudder is mounted on the cover plate 17, which can be brought into the desired angular position by the control drive when the housing and the cover plate 17 rotate around the control axis S. This can be achieved both in the working and in the rest position of the drive 1 by means of the control drive.

Die aus den 3 und 4 ersichtlichen Antriebe 1 eines Wasserfahrzeuges 2 in Form eines U-Bootes können beispielsweise als Höhen-/Tiefensteuerung verwendet werden.The 3 and 4 visible drives 1 of a watercraft 2 in the form of a submarine can be used, for example, as height/depth control.

Durch die Ausführung des Antriebs 1 nach Art eines Pumpjets zeichnet sich dieser durch einen vorteilhaft geräuscharmen Betrieb aus und reduziert in Ruheposition das erzeugte Solarecho wirkungsvoll.Due to the design of the drive 1 in the form of a pump jet, it is characterized by an advantageously low-noise operation and effectively reduces the solar echo generated in the rest position.

Dies ist insbesondere für U-Boote, aber auch für schwimmende Wasserfahrzeuge mit einem nah am Antrieb eingebauten Sonargerät äußerst vorteilhaft.This is particularly advantageous for submarines, but also for floating watercraft with a sonar device installed close to the propulsion system.

Bezugszeichenliste:List of reference symbols:

11: Antriebdrive
22: WasserfahrzeugWatercraft
1010: GehäuseHousing
1111: AntriebsmotorDrive motor
1212: Nabehub
1313: ImpellerImpellers
1414: EinlaufkanalInlet channel
1515: AuslaufdüseOutlet nozzle
1616: DiffusorinnenringDiffuser inner ring
1717: AbdeckplatteCover plate
1818: SaugraumSuction chamber
1919: DruckraumPrinting room
2020: Rumpfhull
2121: Öffnungopening
100100: unterer Gehäuseteillower housing part
101101: oberer Gehäuseteilupper housing part
130130: PropellerflügelPropeller blades
140140: EinlaufgitterInlet grille
160160: Umlenkgewölbe Deflection arch
EE: EinlassrichtungInlet direction
AA: AuslaufrichtungOutlet direction
SS: SteuerachseControl axis

Claims

Drive (1) of a watercraft (2) which can be moved in an opening (21) of a hull (20) of the watercraft (2) between a retracted rest position and an extended working position and can be rotated about a control axis (S) by means of a control drive, wherein the drive (1) has a propeller with an associated drive motor (11) and a cover plate (17) which covers the opening (21) in the rest position, characterized in that the drive (1) is designed as a pump jet which has a housing (10) with at least one inlet channel (14) and at least one outlet nozzle (15) communicating therewith and a propeller arranged between the at least one inlet channel (14) and the at least one outlet nozzle (15) and designed as an impeller (13), by means of which water can be sucked in via the inlet channel (14), accelerated and, with a reversal of direction, along a deflection arch (160) in the direction of the outlet nozzle. (15) and can be ejected as a thrust jet from the outlet nozzle (15), wherein the housing (10) can be rotated about the control axis (S) by means of the control drive and wherein the drive (1) in the extended working position can be extended out of the opening (21) to such an extent that the at least one inlet channel (14) and the at least one outlet nozzle (15) protrude beyond the region of the fuselage (20) delimiting the opening (21).

Drive (1) to Claim 1 , characterized in that the at least one inlet channel (14) and the at least one outlet nozzle (15) extend transversely to the control axis (S).

Drive (1) to Claim 1 or 2 , characterized in that in the retracted rest position the at least one inlet channel (14) and the at least one outlet nozzle (15) are arranged within the opening (21) of the hull (20) or protrude beyond the region of the hull (20) delimiting the opening (21).

Drive (1) according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the at least one inlet channel (14) and the at least one outlet nozzle (15) are delimited by the cover plate (17) and are open in opposite directions to each other.

Drive (1) according to one of the Claims 1 until 4 , characterized in that the housing (10) of the drive (1) is designed in several parts and is telescopic, wherein a lower housing part (100) comprises the at least one inlet channel (14) and the at least one outlet nozzle (15) and is telescopically movable between the rest position and the working position relative to an upper housing part (101) fixed in place with respect to the opening (21).

Drive (1) to Claim 5 , characterized in that the housing (10) is telescopic linearly or along a helical line.

Drive (1) according to one of the Claims 1 until 6 , characterized in that the movement of the drive (1) between the rest position and the working position can be effected by means of an actuator or by means of the internal pressure generated by the driven impeller (13) in the housing (10) against a return spring.

Drive (1) according to one of the Claims 1 until 7 , characterized in that the drive (1) can be locked in the rest position and/or pretensioned against the working position.

Drive (1) according to one of the Claims 1 until 8 , characterized in that the cover plate (17) is rotatable about the control axis (S) together with the housing (10) and a control rudder is arranged on the cover plate (17) in such a way that in the working position and/or rest position the control rudder arranged on the cover plate (17) is rotatable by means of the control drive.

Drive (1) according to one of the Claims 1 until 9 , characterized in that the cover plate (17) is provided with a coating.

Floating or submersible watercraft (2) with at least one drive (1) according to one of the preceding claims.