DE1187945B

DE1187945B - Double-acting piston pump with a thin piston for hydraulic jet propulsion of watercraft

Info

Publication number: DE1187945B
Application number: DEE19519A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Johann Endres
Original assignee: Dr-Ing Johann Endres
Current assignee: Dr-Ing Johann Endres
Priority date: 1960-06-24
Filing date: 1960-06-24
Publication date: 1965-02-25
Also published as: GB988857A; BE605324A

Description

Doppeltwirkende Kolbenpumpe mit düsenförmig ausgebildetem Kolben für hydraulische Strahlantriebe von Wasserfahrzeugen Es sind hydraulische Strahlantriebe mit intermittierender Wirkungsweise bekannt, bei denen ein doppeltwirkender und gegenläufiger Freikolbenmotor eine doppeltwirkende und gegenläufige Kolbenpumpe antreibt, wobei die von der Kolbenpumpe angesaugte und beschleunigte Wassermasse durch Düsen ausgestoßen wird und Vortriebskräfte erzeugt. Die zur Erreichung günstiger Kennwerte für Leistungsgewicht und Leistungskonzentration erforderliche hohe Schnelläufigkeit ist wegen der Kavitationsgefahr wesentlich abhängig von der Ausbildung der Pumpenkolben und Einlaßorgane sowie deren Lage im Förderstrom. Bei der zur Zeit üblichen Pumpenbauart sind die Einlaßventile im Zylinder angeordnet, wobei durch die Entfernung zwischen Einlaßorgan und Pumpenkolbenfläche, die Druckspitzen im Zylinderraum und den schlechten Ungleichförmikeitsgrad durch den fehlenden Massenausgleich der bewegten Triebwerksteile und der Wassermassen das Auftreten von Beschleunigungsspitzen und damit von Kavitation bei hoher Schnelläufigkeit begünstigt wird. In Weiterentwicklung der intermittierenden hydraulischen Strahlantriebe wird in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, die für das Auftreten der Kavitation verantwortlichen Faktoren günstig züi gestalten, und zwar durch Reduzierung der Entfernung zwischen Einlaßorgan und Pumpenkolbenwand durch Anordnung der Einlaßorgane in der Kolbenwand, durch Reduzierung der Druckspitzen im Zylinderraum und durch gegenläufige Anordnun- der oszillierenden Triebwerksteile zur Erreichung eines vollkommenen Massenausgleichs. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß bei einer doppeltwirkenden Kolbenpumpe mit düsenförmig ausgebildetem Kolben für einen hydraulischen Strahlantrieb für Wasserfahrzeuge, die koaxial im Schubrohr der Antriebsvorrichtuna, angeordnet ist, ein Kolben oder zwei gegenläufige Kolben eine mit Öffnungen versehene zylindrische äußere Mantelfläche, eine mit der zugehörigen Kolbenstange verbundene geschlossene innere Kolb-enmantelfläche und zwei düsenförmige oder kegelmantelförmige Stirnwände besitzt bzw. besitzen, welch letztere mit Steuerklappen versehen sind, die den Übertritt des Wassers aus der Staudruckzone des Schubrohres mittels Kanälen in der zylindrischen Innenwand desselben und der Öffnungen in der äußeren Kolbenmantelfläche über den Kolbenhohlraum in die Pumpenförderräume bewirken, wobei zurDämpfung undRegelung derDruckspitzen in den Pumpenförderräumen und den von diesen beaufschlagten Ausstoßdüsen sowie der Massenkräfte geeignete Vorrichtungen vorgesehen sind. In den Zeichnungen sind Beispiele der Erfindung dargestellt. Die Erfindung ist nicht auf diese Beispiele beschränkt, es sind lediglich die zum Verständnis des Erfindungsgedankens erforderlichen C crrundlegenden technischen Merkmale dargestellt.Double-acting piston pump with nozzle-shaped piston for Hydraulic jet propulsion of watercraft They are hydraulic jet propulsion known with intermittent action, in which a double-acting and counter-rotating free piston engine a double-acting and counter-rotating piston pump drives, whereby the mass of water sucked in and accelerated by the piston pump is ejected through nozzles and generates propulsive forces. The more affordable to achieve Characteristic values for power-to-weight ratio and power concentration required high speed is largely dependent on the design of the pump piston due to the risk of cavitation and inlet organs and their position in the flow. With the currently common type of pump the inlet valves are arranged in the cylinder, whereby by the distance between Inlet organ and pump piston area, the pressure peaks in the cylinder chamber and the bad ones Degree of inequality due to the lack of mass balancing of the moving engine parts and the water masses the occurrence of acceleration peaks and thus cavitation is favored at high speed. In further development of the intermittent hydraulic jet propulsion is proposed in the present invention, the make the factors responsible for the occurrence of cavitation favorable, by reducing the distance between the inlet element and the pump piston wall by arranging the inlet organs in the piston wall, by reducing the pressure peaks in the cylinder space and through opposing arrangements of the oscillating engine parts to achieve a perfect mass balance. The invention is characterized in that that with a double-acting piston pump with a nozzle-shaped piston for a hydraulic jet propulsion for watercraft, which is coaxial in the thrust tube the drive device, is arranged, a piston or two opposing pistons a cylindrical outer jacket surface provided with openings, one with the associated one Piston rod connected closed inner piston jacket surface and two nozzle-shaped or has or have conical shell-shaped end walls, the latter with control flaps are provided that the passage of the water from the back pressure zone of the thrust tube by means of channels in the cylindrical inner wall of the same and the openings in the effect the outer piston jacket surface via the piston cavity into the pump delivery chambers, for damping and regulating the pressure peaks in the pump delivery chambers and the Appropriate devices from these ejected nozzles as well as the inertia forces are provided. Examples of the invention are shown in the drawings. the Invention is not limited to these examples, they are only for understanding The basic technical features required for the inventive concept are shown.

F i 1 zeigt die Anordnung von Steuerelementen an einem Düsenkolben mit doppeltwirkender Arbeitsweise in zwei Druckzylinderräumen; F i g. 2 zeigt die Anordnung von Steuerelementen an zwei doppeltwirkenden und gegenläufigen Düsenkolben in drei Druckzylinderräumen; F i Zg. 3 zeigt eine Vorrichtung zur Reduzierung von Hub und Geschwindigkeit des Düsenkolbens auf hydraulischer Grundlage; Fig. 4 zeigt eine Getriebeuntersetzung zwischen einem Verbrennungskolben und einem gegenläufigen Düsenkolben zur Reduzierung von Hub und Geschwindigkeit des Düsenkolbens und zur Erreichung von optimalen Geschwindigkeiten des Antriebskolbens und des Düsenkolbens; Fig. 5 zeigt die Anordnung eines Freikolbentriebwerks mit einem Antriebskolben und einem gegenläufigen Düsenkolben; F i g. 6 zeigt die Anordnung eines Freikolbentriebwerks mit einem durch gasförmige oder flüssige Medien, im geschlossenen Kreisprozeß angetriebenen Antriebskolben und einem gegenläufigen Düsenkolben in achsparalleler Anordnung; F i g. 7 zeigt die Anordnung eines Freikolbentriebwerks mit einem durch gasförinige oder flüssige Medien im geschlossenen Kreisprozeß angetriebenen Antriebskolben und einem gegenläufigen Düsenkolben in konzentrischer Anordnung.F i 1 shows the arrangement of control elements on a nozzle piston with double-acting mode of operation in two pressure cylinder spaces; F i g. 2 shows the arrangement of control elements on two double-acting and counter-rotating nozzle pistons in three pressure cylinder spaces; FIG. 3 shows a device for reducing the stroke and speed of the nozzle piston on a hydraulic basis; 4 shows a gear reduction between a combustion piston and a counter-rotating nozzle piston for reducing the stroke and speed of the nozzle piston and for achieving optimal speeds of the drive piston and the nozzle piston; Fig. 5 shows the arrangement of a free piston engine with a drive piston and a counter-rotating nozzle piston; F i g. 6 shows the arrangement of a free-piston engine with a drive piston driven by gaseous or liquid media in a closed cycle and a counter-rotating nozzle piston in an axially parallel arrangement; F i g. 7 shows the arrangement of a free-piston engine with a drive piston driven by gaseous or liquid media in a closed cycle and a counter-rotating nozzle piston in a concentric arrangement.

In F i g. 1 sind die Vorrichtungen für Stauwasser-Einlauforgane 1 und 2 in den Kegelflächen 3 und 4 emes doppeltwirkenden Düsenkolbens 5 eingebaut. Das unter Staudruck stehende Wasser tritt durch den Einlaufdiffusor6 und die Durchlaufschlitze7 des Zylinders 8 in den durch die beiden Kegelflächen des Düsenkelbens gebildeten Zwischenraum 9 vor die Steuerorgane 1 und 2 des Düsenkolbens, die nun nicht mehr ausschließlich durch Druckdifferenzen der Strömung betätigt werden, sondern es wird durch die Kolbenbeschleunigung in den Totpunktlagen der öffnungs- und Schließvorgang mechanisch eingeleitet, und die kinetische Energie des Kolbens wird wirksam für den Steuervorgang ausgenutzt.In Fig. 1 , the devices for backwater inlet organs 1 and 2 are built into the conical surfaces 3 and 4 of a double-acting nozzle piston 5 . The water under dynamic pressure passes through the inlet diffuser 6 and the passage slots 7 of the cylinder 8 into the space 9 formed by the two conical surfaces of the nozzle piston in front of the control elements 1 and 2 of the nozzle piston, which are now no longer operated solely by pressure differences in the flow, but rather it is the opening and closing process is initiated mechanically by the piston acceleration in the dead center positions, and the kinetic energy of the piston is effectively used for the control process.

Die beiden mit Einlauf- bzw. Durchströmorganen versehenen Kegelflächen des Düsenkolbens sind durch ein zentrisches Düsenrohr 10 verbunden und durch Radialrippen versteift. Die äußere Kolbenmantelfläche 11 ist mit Durchströmkanälen für den Stauwassereintritt in den Zwischenraum 9 versehen. Das innere Düsenrohr 10 ist mittels Radialrippen 12 mit der Kolbenstange 13 verbunden. Beim Kolbenhub nach rechts wird das in dem Zylinderraum 14 mit der vorderen kegeligen Zylinderwand 15 eingelassene Wasser durch die feststehende Düse 16 ausgestoßen. Gleichzeitig tritt Stauwasser aus dem Zylinderraum 9 durch die Steuerorgane 1 in den hinteren Zylinderraum 17 mit der kegeligen Zylinderwand 18 ein. Beim Kolbengang nach links wird das in dem Zylinderraum 17 eingelassene Wasser durch die Kolbendüse 19 ausgestoßen, während gleichzeitig Wasser aus dem Zwischenraum 9 durch die Steuerorgance 2 in den Zylinderraum 14 eingelassen wird.The two conical surfaces of the nozzle piston, which are provided with inlet or through-flow elements, are connected by a central nozzle tube 10 and stiffened by radial ribs. The outer piston jacket surface 11 is provided with through-flow channels for the backwater to enter the intermediate space 9 . The inner nozzle tube 10 is connected to the piston rod 13 by means of radial ribs 12. When the piston stroke to the right, the water let into the cylinder space 14 with the front conical cylinder wall 15 is ejected through the stationary nozzle 16. At the same time, backwater from the cylinder chamber 9 enters the rear cylinder chamber 17 with the conical cylinder wall 18 through the control elements 1 . When the piston moves to the left, the water let into the cylinder space 17 is expelled through the piston nozzle 19 , while at the same time water is let into the cylinder space 14 from the intermediate space 9 through the control organ 2.

Dabei findet keine Beschleunigung des Wassers selbst statt, sondern die beim Ansaugvorgang offenen kegeligen Kolbenwände bewirken den Füllungsvorgang ohne axiale Bewegung der im Zwischenraum befindlichen Wassersäule.There is no acceleration of the water itself, but rather the conical piston walls, which are open during the suction process, cause the filling process without axial movement of the water column located in the space.

In Fig. 2 sind zwei im Schubrohr3Y doppeltwirkend und gegenläufig angeordnete Düsenkolben 21 und 22 auf beiden Kegelflächen23 und 24 bzw. 25 und 26 mit Steuervorrichtungen (Einlaß- bzw. Durchlaufklappen) 27, 28, 29, 30 versehen. Das Stauwasser tritt wieder durch einen Einlaufdiffusor 31 und Zylinderschlitze 32, 33 in die von den Kegelflächen der Düsenkolben gebildeten Zwischenräume 34 und 35 vor die Steuerorgane 27 bis 30 der Düsenkolben 21 und 22. Bei der Kolbenbewegung erfolgt die Einströmung des Stauwassers durch die Steuerorgane abwechselnd in den mittleren Zylinderraum 36 und in die beiden äußeren Zylinderräume 37 und 38. Die Strahlbildung erfolgt in den Düsen 39 bei Kolbenbewegung in die innere Totpunktlage und in den Düsen 40 und 41 bei Kolbenbewegung in die äußere Totpunktlage. Die Düsenkolben sind in gleicher Weise wie in F i g. 1 ausgeführt mit innerem Düsenrohr 42 bzw. 43 und äußerer Mantelfläche 44 bzw. 45, die mit Durchströmkanälen zum Eintritt des Stauwassers in die Kolbenzwischenräume 34 und 35 versehen sind. Die Kolben 21 und 22 sind mit ihren Düsenrohren 42 und 43 mittels Rippen 46 und 47 mit den gegenläufigen Kolbenstangen 48 und 49 verbunden, wobei die Kolbenstange 48 als Hohlstange ausgeführt ist. Beim Kolbenhub in der mittleren Totpunktlage wird das Wasser aus dem mittleren Zylinderrnum 36 durch die Kolbendüse 39 ausgestoßen, wobei gleichzeitig Wasser aus den Kolbenzwischenräumen 34 und 35 durch die Steuerorgane 27 und 30 in die äußeren Zylinderräume 37 und 38, die von den kegeligen Stirnwänden 50 und 51 begrenzt werden, gefördert wird. Beim Kolbenhub in die äußeren Totpunktlagen wird das Wasser aus den Zylinderräumen 37 und 38 durch die Düsen 40 und 41 ausgestoßen, wobei gleichzeitig Wasser aus den Kolbenzwischenräumen 34 und 35 durch die Steuerorgane 28 und 29 in den mittleren Zylinderraum 36 gefördert wird.In FIG. 2, two nozzle pistons 21 and 22, which are double-acting and counter-rotating in the thrust tube 3Y, are provided with control devices (inlet and flow-through flaps) 27, 28, 29, 30 on both conical surfaces 23 and 24 or 25 and 26 . The backwater passes through an inlet diffuser 31 and cylinder slots 32, 33 into the spaces 34 and 35 formed by the conical surfaces of the nozzle pistons in front of the control elements 27 to 30 of the nozzle pistons 21 and 22. During the piston movement, the backwater flows through the control elements alternately into the middle cylinder chamber 36 and the two outer cylinder chambers 37 and 38. The jet formation takes place in the nozzles 39 when the piston moves into the inner dead center position and in the nozzles 40 and 41 when the piston moves into the outer dead center position. The nozzle pistons are in the same way as in FIG . 1 designed with an inner nozzle tube 42 or 43 and an outer jacket surface 44 or 45, which are provided with throughflow channels for the backwater to enter the piston spaces 34 and 35 . The pistons 21 and 22 are connected with their nozzle tubes 42 and 43 by means of ribs 46 and 47 to the opposing piston rods 48 and 49, the piston rod 48 being designed as a hollow rod. During the piston stroke in the middle dead center position, the water is ejected from the central cylinder diameter 36 through the piston nozzle 39 , while at the same time water from the piston spaces 34 and 35 through the control members 27 and 30 into the outer cylinder chambers 37 and 38, which are supported by the conical end walls 50 and 51 are limited, is promoted. During the piston stroke into the outer dead center positions, the water is ejected from the cylinder chambers 37 and 38 through the nozzles 40 and 41, while water is simultaneously conveyed from the piston chambers 34 and 35 through the control elements 28 and 29 into the central cylinder chamber 36 .

Die Anordnung der Steuerorgane im bewegten Düsenkolben hat den Vorteil, daß der Füllungsvorgang unmittelbar mit der Kolbenbeschleunigung in den Totpunktlagen durch das mechanische Öffnen der Steuerorgane einsetzt, was sich für die Erreichung hoher Hubzahlen günstig auswirkt.The arrangement of the control elements in the moving nozzle piston has the advantage that the filling process immediately with the piston acceleration in the dead center positions by the mechanical opening of the control organs, what is used for the achievement high stroke rates has a beneficial effect.

In F i g. 3 ist die Hub- bzw. Geschwindigkeitsreduzierung der Pumpenkolben auf hydraulische Weise gelöst. Ein auf der Kolbenstange 52 angeordneter hydraulischer Steuerkolben 53 teilt einen geschlossenen Steuerzylinder 54 in zwei Arbeitsräume 55 und 56, die an der Kolbenstange 57, 58 Dichtungen besitzen. Der Steuerzylinder ist mittels Rippen 59 mit dem Düsenkolben 60 verbunden. Im Steuerkolben angeordnete Bohrungen 61 und 62 oder ein Ringspalt 63 zwischen Kolben- und Zylinderwand gestattet ein Überströmen flüssiger Medien von einem Arbeitsraum zum anderen. Die Bewegung der Kolbenstange wird also über ein flüssiges Medium mit veränderlicher Masse und mit einer Weg-Zeit-Verzögerung auf den Steuerzylinder und damit auf den Düsenkolben übertragen, woraus eine Reduzierung des Hubes und damit der Kolbengeschwindigkeit des Düsenkolbens resultiert. Durch eine entsprechende Auslegung der Steuerkurve kann der Verlauf der Strahlgeschwindigkeit in der Düse über dem Hub auf einen angenähert konstanten Wert unter Vermeidung der Geschwindigkeitsspitzen reguliert werden.In Fig. 3 , the stroke or speed reduction of the pump pistons is achieved in a hydraulic manner. A hydraulic control piston 53 arranged on the piston rod 52 divides a closed control cylinder 54 into two working spaces 55 and 56 which have seals on the piston rod 57, 58. The control cylinder is connected to the nozzle piston 60 by means of ribs 59 . Bores 61 and 62 arranged in the control piston or an annular gap 63 between the piston and cylinder walls allow liquid media to flow over from one working space to the other. The movement of the piston rod is transmitted to the control cylinder and thus to the nozzle piston via a liquid medium with variable mass and with a path-time delay, which results in a reduction in the stroke and thus the piston speed of the nozzle piston. By appropriately designing the control curve, the course of the jet speed in the nozzle over the stroke can be regulated to an approximately constant value while avoiding the speed peaks.

In F i g. 4 ist bei einem an sich bekannten hydrau-Eschen Freikolben-Strahltriebwerk mit Düsenkolben, zwischen Verbrennungskolben 64 und Düsenkolben 65 ein Getriebe geschaltet, bestehend aus der eine Verzahnung tragenden Kolbenstange 66 des Verbrennungskolbens 64, Zahnrad 67, Zahnrad 68 und der eine Verzahnung tragende Kolbenstange 69 des Düsenkolbens. Das Getriebe hat zunächst die Funktion eines an sich bekannten Gegenlaufmechanismus und synchronisiert die Gegenläufigkeit und damit den Massenausgleich von Verbrennungskolben und Düsenkolben. Das Getriebe kann außerdem mit einer Unter- oder übersetzung der Kolbengeschwindigkeiten durch Anordnung verschiedener Zahnraddurchmesser auf der Antriebs- und Abtriebsseite arbeiten, wodurch für beide Kolben optimale Kolbengeschwindigkeiten erreicht werden können. Der Rückhub des Kolbensystems wird durch eine Rückholfeder bewirkt.In Fig. 4, in a known hydraulic-Eschen free-piston jet engine with nozzle piston, a gear is connected between combustion piston 64 and nozzle piston 65 , consisting of the toothed piston rod 66 of the combustion piston 64, toothed wheel 67, toothed wheel 68 and the toothed piston rod 69 of the nozzle piston. The transmission initially has the function of a counter-rotating mechanism known per se and synchronizes the counter-rotation and thus the mass balancing of the combustion piston and nozzle piston. The transmission can also work with a step-down or step-up of the piston speeds by arranging different gear wheel diameters on the drive and output side, whereby optimal piston speeds can be achieved for both pistons. The return stroke of the piston system is effected by a return spring.

In F i g. 5 treibt ein Verbrennungskolben 71 im Zylinder 72 über eine eine Verzahnung tragende Kolbenstange 73 und ein fest gelagertes Zahnrad 74 eine zur Verbrennungskolbenstange parallele gegenläufige, ebenfalls eine Verzahnung tragende Kolbenstange 75 und den Düsenkolben 76 an, der in an sich bekannter Weise im Zylinder 77 doppeltwirkend arbeitet. Verbrennungskolben und Düsenkolben arbeiten gegenläufig zueinander, womit das Gesamttriebwerk 78 vollkommenen Massenausgleich besitzt. Der Rückhub des Kolbensystems wird durch eine Rückholfeder 79 oder einen entsprechenden Mechanismus sichergestellt. Die Hubzahl des Kolbensystems wird durch die Antriebs- und Massenkräfte, bestimmt. Durch Ausbildung des Zahnrades mit zwei im Teilkreis verschiedenen Verzahnungen wird eine Untersetzung zum Düsenkolben erreicht, der mit kleinerer Kolbengeschwindigkeit arbeitet Der Wassereinlauf ist mit 80, die Durchströmschlitze im Zylinder sind mit 81 und die Durchströmschlitze im Kolben mit 82 bezeichnet.In Fig. 5 drives a combustion piston 71 in cylinder 72 via a toothed piston rod 73 and a fixedly mounted gear 74, a piston rod 75 parallel to the combustion piston rod, also bearing toothing, and the nozzle piston 76 , which works double-acting in the cylinder 77 in a known manner . Combustion pistons and nozzle pistons work in opposite directions, so that the overall engine 78 possesses perfect mass balance. The return stroke of the piston system is ensured by a return spring 79 or a corresponding mechanism. The number of strokes of the piston system is determined by the drive and inertia forces. By designing the gear with two different toothings in the pitch circle, a reduction to the nozzle piston is achieved, which works at a lower piston speed.The water inlet is marked with 80, the throughflow slots in the cylinder are designated with 81 and the throughflow slots in the piston with 82 .

In F i g. 6 treibt ein im geschlossenen Kreisprozeß mit gasförmigen oder flüssigen Medien doppeltwirkend arbeitender und im Zylinder 83 angeordneter Antriebskolben 84 durch Beaufschlagung auf beiden Kolbenseiten 85 und 86 in den Zylinderräumen 87 und 88 über eine mit einer Verzahnung versehenen Kolbenstange 89 und ein fest gelagertes Zahnrad 90 eine zur Kolbenstange des Antriebskolbens parallele gegenläufige, ebenfalls mit einer Verzahnung versehene Kolbenstange 91 und den mit ihr verbundenen Düsenkolben 92 an. Durch entsprechende Ausbildung des Zahnrades kann auch hier der Düsenkolben mit reduzierter Kolbengeschwindigkeit arbeiten. Durch die Druckleitung 93 wird abwechselnd das Arbeitsmedium unter Druck im Arbeitsspiel vor und hinter den Antriebskolben gesteuert, wobei gleichzeitig nach erfolgtem Arbeitshub das Arbeitsmedium mit reduziertem Druck durch die Rückleitung 94 zum Druckgenerator des Kreisprozesses (Kompressor, Treibgasgenerator, Druckölpumpe oder Dampferzeuger) zurückgefördert wird.In Fig. 6 drives a double-acting in a closed cycle with gaseous or liquid media and arranged in the cylinder 83 drive piston 84 by acting on both piston sides 85 and 86 in the cylinder chambers 87 and 88 via a piston rod 89 provided with a toothing and a fixed gear 90 Piston rod of the drive piston, parallel, oppositely rotating piston rod 91 , likewise provided with a toothing, and the nozzle piston 92 connected to it. With the appropriate design of the gear, the nozzle piston can also work at a reduced piston speed here. The pressure line 93 alternately controls the working medium under pressure in the working cycle in front of and behind the drive piston, while at the same time after the working stroke the working medium is returned at reduced pressure through the return line 94 to the pressure generator of the cycle (compressor, propellant gas generator, pressure oil pump or steam generator).

In F i g. 7 treibt nach dem gleichen Arbeitsverfahren wie in F i g. 6 ein Antriebskolben 96 im geschlossenen Kreisprozeß über Verzalmungen 97 und 98 am Kolbenkörper und Zahnräder 99 und 100 einer den Antriebszylinder koaxial umgebende und zu dessen Kolben gegenläufige Zylinderbüchse 101 mit inneren Verzahnungen 102 und 103 und einen mit ihr verbundenen Düsenkolben 104 an, der in bekannter Weise im Pumpenzylinder 105 doppeltwirkend angeordnet ist. Antriebskolben und Düsenkolben sind somit gegenläufig zueinander angeordnet, wodurch der Massenausgleich sichergestellt ist.In Fig. 7 drives according to the same working method as in FIG. 6 a drive piston 96 in a closed cycle via splines 97 and 98 on the piston body and gears 99 and 100 of a cylinder liner 101 coaxially surrounding the drive cylinder and rotating in opposite directions to its piston with internal teeth 102 and 103 and a nozzle piston 104 connected to it, which in a known manner is arranged double-acting in the pump cylinder 105. The drive piston and nozzle piston are thus arranged in opposite directions to one another, which ensures mass balancing.

Die spezifischen Kennwerte des Düsenkolben-Strahlantriebs mit den verschiedenen Ausführungen des Antriebs sind außerordentlich günstig, wozu die folgenden Faktoren ausschlaggebend beitragen: a) Hoher spezifischer Schuh pro Masseneinheit durch das hohe spezifische Gewicht des beschleunigten Wassers; b) Hohe Hubzahl des Düsenkolbens durch den Staueinfluß; c) Einstufige Druckhöhe im Pumpenzylinder der Düsenkolbenpumpe.The specific characteristics of the piston jet propulsion system with the various types of propulsion system are extremely favorable, to which the following factors contribute decisively: a) High specific shoe per unit of mass due to the high specific weight of the accelerated water; b) High number of strokes of the nozzle piston due to the backwater effect; c) Single-stage pressure head in the pump cylinder of the nozzle piston pump.

Mit einer der Fahrgeschwindigkeit angepaßten Auslegung erreicht der Düsenkolben-Strahlantrieb bei allen Leistungen und Antriebsa#beiten, hohe Wirkungsgrade und günstigste Kennwerte für Leistungskonzentration, Leistungsgewicht und Bauvolumen. Im Gegensatz zum Propeller, wo größere Leistungen nur durch Vergrößerung des Propellerdurchmessers bei Einhaltung der spezifischen Drehzahl untergebracht bzw. übertragen werden können, da die Grenzen der Schnelläufigkeit wegen der Kavitation schnell erreicht sind, kann der Düsenkolben-Strahlerzeuger mit größeren Förderhöhen und höheren Drehzahlen arbeiten, ohne daß der Pumpenwirkungsgrad abfällt. Die Leistungsgrenze des Düsenkolben-Strahlerzeugers ist ausschließlich durch die Antriebsleistung gegeben. Ferner ergibt sich ein grundsätzlicher Unterschied zum Propeller im Standbetrieb, wo das Düsenkolben-Strahltriebwerk mit voller Maschinenleistung und Schuberzeugung arbeiten kann, während das beim Propeller bekanntlich nicht möglich ist. An dieser Tatsache ändern auch nichts die verschiedenen Lösungsvorschläge für einen hydraulischen Strahlantrieb auf der Basis der ummantelten Kanalschraube (Propellerpumpe). Bei der Anordnung einer Propellerpumpe in einem Düsenkanal ist der Propellerwirkungsgrad wegen des beschränkten Düsenkanaldurchmessers verhältnismäßig niedrig, und es wird ein erheblicher Teil der Antriebsleistung in Reibung umgesetzt. Außerdem können die beim Strahlantrieb erforderlichen hohen Strahlgeschwindigkeiten und Förderhöhen von Propellerpumpen nicht erreicht werden, da einstufige Propellerpumpen nur eine Förderhöhe von maximal 10 m WS mit gutem Wirkungsrad erreichen und bei größeren Förderhöhen mehrstufig ausgeführt werden müssen, wodurch der Wirkungsgrad sinkt. Dagegen sind beim Düsenkolben große Förderhöhen ohne technische Schwierigkeiten realisierbar, so daß die erfIndungsgemäße Pumpe auch für den Bereich der höheren Fahrgeschwindikeiten ausgelegt werden kann.With a design that is adapted to the driving speed, the piston jet propulsion achieves high levels of efficiency and the most favorable parameters for power concentration, power-to-weight ratio and structural volume, regardless of the power output and the drive speed. In contrast to the propeller, where greater power can only be accommodated or transferred by increasing the propeller diameter while maintaining the specific speed, since the limits of speed are quickly reached due to cavitation, the nozzle piston jet generator can work with higher delivery heights and higher speeds, without the pump efficiency dropping. The power limit of the piston jet generator is given exclusively by the drive power. Furthermore, there is a fundamental difference to the propeller in stationary operation, where the piston-jet jet engine can work with full engine power and thrust generation, whereas this is not possible with the propeller, as is well known. The various proposed solutions for a hydraulic jet propulsion based on the jacketed canal screw (propeller pump) do not change this fact. When a propeller pump is arranged in a nozzle channel, the propeller efficiency is relatively low because of the restricted nozzle channel diameter, and a considerable part of the drive power is converted into friction. In addition, the high jet speeds and delivery heights required for jet propulsion cannot be achieved by propeller pumps, since single-stage propeller pumps only achieve a maximum delivery height of 10 m WS with good efficiency and must be designed in multiple stages for higher delivery heights, which reduces the efficiency. In contrast, with the nozzle piston, large delivery heights can be achieved without technical difficulties, so that the pump according to the invention can also be designed for the range of higher driving speeds.

Die erfindungsgemäße Ausbildung stellt auf Grund der neuen konstruktiven Vorschläge mit den verschiedenen Antriebsmöglichkeiten für hydraulische Strahlantriebe für Wasserfahrzeuge eine besonders vorteilhafte Lösung dar.The inventive training is due to the new constructive Suggestions with the various drive options for hydraulic jet propulsion a particularly advantageous solution for watercraft.

Claims

Claims: 1. Double-acting piston pump with nozzle-shaped piston for a hydraulic jet propulsion for watercraft, which is arranged coaxially in the thrust tube of the propulsion device, characterized in that a piston (5) or two counter-rotating pistons (21, 22) is a cylindrical one with openings outer jacket surface (11 or 44, 45), a closed inner piston jacket surface (10 or 42, 43) connected to the associated piston rod (13 or 48, 49) and two nozzle-shaped or conical jacket-shaped end walls (3, 4 or 23, 24 and 25, 26) has or have, the latter with control flaps (1, 2 or 27, 28, 29, 30) that allow the passage of the water from the back pressure zone (6 or 20) of the thrust tube (6 'or 31') by means of channels (7 or 32, 33) in the cylindrical inner wall of the same and the openings in the outer piston jacket surface (11 or 44, 45) via the piston cavity (9 or 34, 35) into the pump delivery chambers (14, 17 or 36, 37 , 38) cause. Suitable devices are provided for damping and regulating the pressure peaks in the pump delivery chambers and the discharge nozzles (16, 19 or 39, 40, 41) acted upon by them, as well as the inertia forces.

2. Double-acting piston pump according to spoke 1, characterized in that the inner piston jacket surface (10 or 42, 43) with the piston rod (13 or 48, 49) by radially arranged webs, ribs or the like. (12 or 46, 47) is connected. 3. Double-acting piston pump according to claim 1 and 2 with a water piston, characterized in that the inner Kolbemnantelfläche (10) forms the outer wall of an axially directed flow channel which merges into the discharge nozzle (19) of the piston (5) , whereby two concentric, through the Extension (10 ') of the inner piston jacket surface (10) spatially separated channels or jets of circular cross-section arise, the inner outflow cross-section through the piston nozzle (19) and the surface of the piston rod (13) and the outer outflow cross-section through the stationary nozzle (16) and the movable nozzle (19) of the piston (5) is formed. 4. Double-acting piston pump according to claim 1 and 2 with two coaxial and counter-rotating pistons, characterized in that three concentric, through the cylindrical inner walls (39, 40) of the pistons (21, 22) spatially separate channels or rays of circular cross-section are created thereby that the inner outflow cross section through the wall (40) of the piston (21) and the surface of the piston rod (48), the mean outflow cross section through the wall (39) of the piston (22) and the wall (40) of the opposing piston (21 ) and the outer outflow cross-section is formed by the stationary nozzle (41) and the wall (39) of the piston (22). 5. Double-acting piston pump with a water piston according to claim 1 to 3, characterized in that an oil- hydraulic damping device is provided for damping the pressure peaks in pump cylinders and nozzles, which consists of a pressure damping piston (53) arranged on the piston rod (52) , which slides in a cylinder (54) which is arranged coaxially in the pump piston (60) and is connected to it by means of ribs (59), with pressure damping pistons (53) overflow channels (61, 62) or an annular gap (63) being arranged in a known manner which allow the damping fluid to flow over from one working chamber (55) to the other (56) of the cylinder (54) and vice versa in order to reduce the piston stroke and the piston speed. 6. Double-acting piston pump according to claim 1, characterized in that a double-acting pump piston (65) is arranged in opposite directions to a drive piston (64) and is driven by this via a rack reduction gear consisting of a driving rack (66), driven rack (69) and a simple intermediate gear transmission (67, 68). 7. Double-acting piston pump according to claim 1, characterized in that a combustion piston (71) is arranged in the cylinder (72) and via a piston rod (73) bearing a toothing and a fixed gear (74) parallel to the combustion piston rod, also a counter-rotating Toothed bearing piston rod (75) with a nozzle piston (76) drives and thereby a part of the driving forces on an energy storage device, z. B. return spring (79), which causes the return stroke of the system, the piston speed of the nozzle piston can be reduced by appropriate design of the gear (74). 8. Double-acting piston pump according to claim 1, characterized in that a drive piston (84) arranged in the cylinder (83) is actuated on both piston sides (85 and 86) by gaseous or liquid pressure medium operating in a closed cycle via a piston rod provided with a toothing (89) and a permanently mounted gearwheel (90) drives a parallel to the piston rod of the drive piston in opposite direction is also provided with a toothed piston rod (91) having a nozzle piston (92), by appropriate design of the gear wheel (90), the piston speed of the nozzle piston (92 ) is reducible. 9. Double-acting piston pump according to claim 1 and 5, characterized in that a double-acting pump piston (104) is arranged concentrically around a working cylinder with a double-acting drive piston ( 96) , guided on this in opposite directions and from this via a rack and pinion gear consisting of on the drive piston ( 96) arranged racks (97, 98), for this purpose correspondingly on the inside of the cylindrical guide bushing (101) of the pump piston (104) arranged racks (102, 103) and gear wheels (99, 100) arranged between them is driven.