-
Wasserstrahltrieb zum Antreiben und Steuern eines Schiffes od. dgl.
Spezialschiffe, wie Fährschiffe und Kranpontons, sind häufig gezwungen, untiefe
Gewässer zu befahren. Sie müssen insbesondere auch mit gut lenkbaren Antrieben,
wie beispielsweise Voith-Schneider-Propeller oder Schottel-Ruderpropeller, ausgerüstet
sein.
-
Diese Spezialschiffe haben meist zwei Hauptfahrtrichtungen und benötigen
deshalb auch an jedem Schiffsende mindestens einen Antrieb. Der jeweilig in Fahrtrichtung
vorne liegende Antrieb ist durch Treibgut und Untiefen sehr gefährdet: Der Erfindungsgegenstand
strebt eine Verwendbarkeit bei geringer Wassertiefe und völlige Unverletzbarkeit
selbst bei Grundberührung, Treibgut und Eisgang unter gleichzeitiger Erhaltung einer
guten Manövrierfähigkeit an.
-
Es sind Wasserstrahltriebe bekannt, bei denen der Wasserstrahl in
die vier Hauptrichtungen gelenkt werden kann. Die Verteilung erfolgt jedoch nicht
im Pumpendruckraum selbst, sondern durch an anderen Stellen angeordnete Ventile.
-
Andere Antriebe ermöglichen die Lenkung des Wasserstrahls in jede
beliebige Richtung. So ist ein Antrieb mit Radialumpe und lotrechter Welle bekannt,
bei dem der Druckraum mit seiner Austrittsdüse um 360° drehbar ist.
-
Bei einem anderen Antrieb wiederum- wird mittels einer Propellerpumpe
mit ebenfalls lotrechter Welle das Wasser in einen radial nach außen gerichteten
Rohrbogen gefördert und durch dessen Mündung als Treibstrahl ausgestoßen. Der als
Ausstoßkanal dienende Rohrbogen ist in eine gewölbte, um 360° drehbare Drehscheibe
eingebaut. Durch die Drehscheibe wird der Schiffsboden fluchtend abgeschlossen.
-
Die Erfindung betrifft einen Wasserstrahltrieb zum Antreiben und Steuern
eines Schiffes od. dgl. mit einer in einer Öffnung des Schiffbodens fliegend angeordneten
Propellerpumpe mit lotrechter Welle und besteht darin, daß der Druckraum, in welchen
die Propellerpumpe fördert; in kreuzförmig in Richtung der waagerechten Hauptachsen
des Schiffes liegende Ausstoßkanäle übergeht, welche an ihrem äußeren Ende walzenwehrartige
Regulier- und Absperrklappen besitzen, wobei im Betrieb jeweils eine oder zwei benachbarte
Regulier- und Absperrklappen geöffnet ist bzw. sind. Erfindungsgemäß sind die walzenwehrartigen
Regulier- und Absperrklappen so gestaltet, daß sie im geöffneten Zustand mit ihrer
ebenen Unterseite ein Stück der Decke des Ausstoßkanals bilden und im geschlossenen
Zustand mit dem Unterteil des Schiffes fluchtend abschließen und daß sie eine Stirnwand
aufweisen, welche in Abschlußstellung den Kanal nach dem Druckraum abschließt -und
dazu ein Stück des Mantels eines Zylinders bildet, dessen Achse mit der Drehachse
der Regulier-und Absperrklapen zusammenfällt. Nach einem weiteren Erfindungsgedanken
kann der kokerartige Raum, im den die Regulier- und Absperrklappe bei Öffnung eingefahren
wird, durch die zylindrisch geformte Stirnwand weitgehend gegen den Druckraum abgedichtet
werden.
-
Gegenüber dem Wasserstrahltrieb mit drehbarer Düse ergibt sich beim
Erfindungsgegenstand der Vorteil, daß die Propellerpumpe weniger empfindlich gegen
Treibgut ist. Eine Radialpumpe hat verjüngende Querschnitte, in welche sich grobes
Treibgut festklemmen kann. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß die drehbare
Düse nicht fluchtend mit dem Schiffsboden abschließt.
-
Die bekannte drehscheibenartige Konstruktion vermeidet zwar die obenerwähnten
Nachteile. Jedoch auch der Drehscheibe gegenüber ergeben sich beim Erfindungsgegenstand
noch folgende Vorteile: 1. Es wird eine geringere Bauhöhe benötigt, weil bei der
Drehscheibe noch ein Zwischenstockwerk für Lagerung und Antrieb der Drehscheibe
erforderlich ist. Geringe Bauhöhe ist aber bei bestimmten Schiffstypen unabdingbar.
-
z. Bei seitlicher Anordnung im Schiff benötigt die Ausbildung nach
der Erfindung bei möglicher wesentlicher Verkürzung der Seitenkanäle weniger Raum.
Die Drehscheibe ist bei ihrer Kreisform auf gleiche Breite wie Länge angewiesen.
-
3. Die Drehscheibe benötigt einen ebenen Schiffs-. boden. Dagegen
kann sich der Erfindungsgegenstand einem gegebenen, beispielsweise aufgekimmten
Schiffsboden gut anpassen.
-
4. Der Erfindungsgegenstand kann innerhalb einer Sekunde durch Öffnen
bzw. Schließen der Fahrklappen der für Voraus- und Achterausfahrt bestimmten Regulier-
und Absperrklappen von voraus auf achteraus geschaltet werden. Die
Drehscheibe
benötigt für diesen Vorgang, da sie um 180° gedreht werden muß, selbst wenn die
Drehung durch einen Motor erfolgt, eine wesentlich längere Zeit, mindestens jedoch,
wie Erfahrungswerte ergeben, 6 Sekunden. Durch die kürzeren Umlenkzeiten ergibt
sich eine größere Manövriergeschwindigkeit, die sich besonders beispielsweise bei
den im Fährverkehr notwendigen gezielten Landemanövern als sehr vorteilhaft auswirkt.
-
5. Beim Erfindungsgegenstand kann bei voller Leistung der Pumpe umgesteuert
werden. Ein Kuppeln wird somit entbehrlich. Bei den bekannten Wasserstrahltrieben
mit Drehscheibe oder drehbarer Düse muß die Pumpe beim Umsteuern völlig stillgesetzt
werden, wenn ein unerwünschter Seitenschub während des Umsteuerns vermieden werden
soll. Dies setzt nicht nur ein Herabsetzen der Drehzahl beim Dieselmotor, sondern
auch ein zusätzliches Auskuppeln voraus.
-
An Hand eines Ausführungsbeispieles wird die Wirkungsweise des Erfindungsgegenstandes
erläutert. F i g.1 zeigt eine Aufsicht auf einen Wasserstrahlantrieb nach der Erfindung;
F i g. 2 zeigt einen Querschnitt in Querschiffsrichtung, und F i g. 3 zeigt einen
Querschnitt in Längsschiffsrichtung.
-
Im Schiffsboden befindet sich die Einlauföffnung 3, die durch ein
Gitterrost gegen Eindringen von groben Fremdkörpern geschützt werden kann. Unmittelbar
über dieser Einlauföffnung 3 schließt der Druckraum 4 an, in den die Propellerpumpe
1 mit lotrechter Welle 2 das Wasser fördert. Der Druckraum 4 geht kreuzförmig
in vier in Richtung der waagerechten Hauptachsen des Schiffes liegende Ausstoßkanäle
über. Die Ausstoßkanäle 5, 6 besitzen an ihrem äußeren Ende walzenwehrartige Regulier-
und Absperrklappen 7, B. Die Klappen 7 liegen in Längsrichtung des Schiffes und
sollen »Fahrklappen« genannt werden. Die Klappen 8 dagegen liegen quer zur Längsachse
des Schiffes und sollen »Ruderklappen« genannt werden.
-
Solange keine Schubkraft erzielt werden soll, sind sämtliche Kanäle
durch die Regulier- und Absperrklappen geschlossen. Ein Schub wird dadurch erzeugt,
daß durch das Anheben einer Fahr- bzw. Ruderklappe der entsprechende Kanal geöffnet
und hierdurch ein Wasserstrahl erzeugt wird. Durch teilweises Anheben einer Fahr-
bzw. Ruderklappe ist die Schubstärke stufenlos regelbar.
-
Durch die Betätigung einer Fahrklappe allein wird ein Längsschub in
der der Fahrklappe entgegengesetzten Richtung hervorgerufen. Bei Anheben einer Ruderklappe
wird entsprechend ein Querschub in die dieser Ruderklappe entgegengesetzten Richtung
erzeugt. Werden eine Fahr- und eine benachbarte Ruderklappe gleichzeitig ganz oder
teilweise betätigt, so wird hierdurch eine resultierende Schubrichtung erzielt.
.
-
Die Regulier- und Absperrklappen 7 und 8 haben zusätzlich die Funktion,
bei geöffnetem Zustand mit ihrer Unterseite 9 die Decke des freigegebenen
Ausstoßkanals 11 als Wandteil zu begrenzen, ohne unnötigen Reibungswiderstand
zu erzeugen, und zum anderen im geschlossenen Zustand den von ihnen geschlossenen
Kanal fluchtend mit dem Unterwasserteil des Schiffes 10, welcher Pumpe, Kanäle
und Klappen enthält, abzuschließen, damit eine glatte Wand- bzw. Bodenfläche entsteht,
welche keine unnötige Reibung erzeugt und keine Kanten u. dgl. aufweist, mit denen
das Schiff irgendwo, z. B. auf einer Sandbank, hängenbleiben kann.
-
Die Regulier- und Absperrklappen sind bewußt nicht nur als Platten
ausgebildet worden, weil sie bei einer solchen Gestaltung bei geschlossenem Kanal
so viel Wasserdruck von oben erhalten hätten, daß große Kräfte zum Anheben der Klappen
erforderlich wären. Vielmehr sind die Regulier- und Absperrklappen als räumliche
Körper ausgebildet, welche im geschlossenen Zustand das Kanalende ausfüllen und
somit auch den Druckraum 4 abschließen und die entstehenden Kräfte radial auf die
Drehachse 13 überleiten. Dadurch ist die für die Betätigung der Klappen erforderliche
Steilkraft auf ein Minimum beschränkt. Außerdem dichten sie den kokerartigen Raum
14 in jeder Stellung dadurch ab, daß die zylindermantelförmige Stirnwand 12 an einer
Dichtungslippe 15, die am übergang von Kanaldecke zum Kokerraum angebracht ist,
vorbeigeführt wird.