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Atitrieb von Wasserfahrzeugen Die. Erfindung bezieht sich auf einen
Antrieb von Wasserfahrzeugen mit einem oder mehreren Antriebsorganen, z. B. Schiffsgchrauben
oder -propellern, welche jeweils seitlich vom Schiffskörper, ilisbesondere innerhalb
von in Fahrtrichtung durchströmten Leitkanälen oder Düsen derart angeordnet sind,
daß sich die Antriebsorgane bzw. die Ansaugöffnungen der Leitkanäle oder Düsen im
Bereiche der vom fahrenden Schiffskörper erzeugten Bugwelle befinden. Durch die
seitliche Anordnung der Antriebgorgane ist es möglich, das Schiffsende, an dem sonst
üblicherweisedie Antriebsschrauben vorgesehen sind' gtromlinienförmig auszubilden.
Hierdurch wird insbesondere auch die vom fahrenden Schiff erzeugte Heckwelle verkleinert
und der Schiffswidetstand denlentsprechend verringert. Durch Verwendung von die
Antriebsorgane enthaltenden Düsen läßt sich ein besonders hoher Wirkungsgrad mit
geringsten Strömungsverlusten erzielen.
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Aufgabe der Erfihdung ist vor allem eine weitere Verringerung des
auf den Schiffskörper, insbesondere bei hohen Fahigeschwindigkeiten ausgeübten Strömungswiderständes
dadurch, daß durch besondere Anordnung der Antriebsorgane bzw. dei dieselben enthaltenden
Leitkanäle öder Düsen mit Bezug auf den Schiffsbug die durch die Bugwelle
erzeugten Druckverhältnisse in der Umgebung des Schiffes in einer für den Vortrieb
desselben besonders günstigen Weise unter gleichzeitiger Ersparnis an Vortriebsenergie
ausgenutzt werden.
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Demgemäß besteht die Erfindung im wesentlichen darin, daß die Antriebsorgane
bzw. die dieselben enthaltenden Leitkanäle oder Düsen in Läiigsrichtung des Schiffes
verstellbar angeordnet sind. Eine solche verstellbare Anordnung der Antriebsorgane
bzW. der Leitkanäle oder Düsen nutzt hierbei die Tatsache aus, daß der Verlauf der
Bugwelle, d. h. des von der Schiffsspitze aus während der Fahrt nach beiden
Seiten schräg verlaufenden Wellengystems (»Handbuch der Schiffsingenieure« von
E. Ludwig und K. Illies, 1958, S. 171), gich mit Bezug auf den Schiffskörper
ändert und sich insbesondere in Ab-
hängigkeit von der Geschwindigkeit des
Schiffes verlagert.
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Die Erfindung ist vor alleni bei Verwendung, von Schiffsschrauben
oder -pröpellern. und bei hohen Schiffsgeschwindigkeiten von Wichtigkeit. Infolge
der hohen Strömungsgeschwindigkeit des Wassers entstehen je nach Propellerform
SteRen hohen Unterdruckes, die zu Kavitationserscheinungen führen können, sofern
diesem Unterdruck nicht entgegengewirkt wird. Durch die Erfindung wird dieses dadurch
erreicht, daß der Druck am Antriebsorgan bzw. an der Zulauföffnung zu dem Leitkanal
bzw. der Düse stets so hoch wie möglich gehalten wird, indem hierfür die die übrige
Meeresoberfläche übersteigende größere Höhe, der Bugwelle zur Vergrößerung des statischön
Druckes ausgenutzt wird und durch Verstellung des Antriebsorgans bzw. des Leitkanals
oder der Düse die Möglichkeit gegeben ist, die Lage des Zulaufes der jeweiligen
Schiffsgeschwindigkeit bzw. der Lage der Bugwelle anzupassen.
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Die Verstellung kann unter Verwendung von Gleitführungen vorgesehen
sein. Sie kann vorteilhaft hydraulisch, aber auch in sonstiger Weise erfolgen.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsfonn der Erfmdung sind auf
der dem Schiffskörper abgewandten Seite der Zülauföffnungen im Bereich der Bugwelle
Auffangvorrichtungen vorgesehen, durch die ein seitliches Abströmen des in der Bugwelle
gestauten Was§ers an! Antriebsorgan bzw. am öffnungs- oder Düsenmund Vorbei so weit
gehindert wird, daß das Amtiiebsorgan bzw. der Leitkanal oder die Düse noch Wasser
von dadurch erhöhtem Staudruck erhält.
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Die Art der Antriebsorgane kann grundsätzlich beliebig sein. Eg können
Antriebssehrauben, Pumpenläufer öder Sonstige rotierende Teile vorgesehen sein,
die geeignet sind, einen Strahl oder Schub zum Vortrieb des Schiffes zu erzeugen.
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Die Erfindung sei an Hand der Zeichnung noch riäher erläutert. Im
einzelnen zeigt Fig. 1 die schematische Darstellung eines fahrenden Schiffes
mit Diagranmi für den Strömungsdruck bzw. die Strömungsgeschwindigkeit, F i
g. 2 eine. schematische Draufsicht auf den Schiffskörper mit zwei beiderseits
desselben angeordneten Antriebsaggreggten und F i g. 3 eine schematische
Draufsicht auf ein Schiff mit zwei seitlichen, in Längsrichtung verstellbar gelagerten
Antriebseinrichtungen.
In F i g. 1, die lediglich zur Erläuterung
dient, ist ein Schiff 10 angedeutet, das sich - z. B. ohne eigenen
Antrieb gezogen - durch das Wasser bewegt. Hierbei staut sich das Wasser
vor dem Schiff, was in einer statischen Druckerhöhung bei A in der oberen
Druckkurve p der F i g. 1 zum Ausdruck kommt. Dies. bedeutet, daß
gleichzeitig an dieser Stelle die Wassergeschwindigkeit relativ zum Schiff abnimmt,
wie in F i g. 1 in der unteren Geschwindigkeitskurve w bei B angedeutet ist.
Im vorderen Teil des Schiffes folgt anschließend eine Relativggeschwindigkeitszunahme
bzw. eine entsprechende Druckabnahme bis unter die Nullinie. Am hinteren Ende des
Schiffes nimmt dagegen die Geschwindigkeit bei D
wieder ab, was einem Druckanstieg
bei Centspricht.
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Wenn nun die Schiffsschraube, wie bisher üblich, am Schiffsende angeordnet
wird, erzeugt sie dort eine Geschwindigkeitszunahme des Wassers, die einen Unter-druck
am Schiff hervorruft und dadurch dasselbe bremst. Es ist deshalb mitVerlusten verbunden,
das Schiff durch eine rückwärtige Schraube anzutreiben.
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Man könnte nun die Schraube vom am Schiff im Bereich des Druckberges
bei A anbringen. In der Mittellinie des Schiffes wird jedoch in der Regel
eine solche Anordnung nicht möglich sein.
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Ähnliches wird indessen erreicht, wenn die Antriebsorgane, insbesondere
mit Düse, seitlich vom Schiff angeordnet werden, wobei die Anordnung erfindungsgemäß
so zu treffen ist, daß der Zutritt der Strömung zu den Antriebsorganen im Bereiche
des Druckberges erfolgt.
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In F i g. 2 ist eine solche seitliche Anordnung der Antriebsorgane
bzw. der dieselben aufweisenden Antriebsaggregate schematisch dargestellt. Der Schiffskörper
10 wird durch zwei Antriebsaggregate 11
beiderseits der vorderen Schiffshälfte
in Pfeilrichtung a fortbewegt. Die Antriebsaggregate 11 umfassen in dem dargestellten
Ausführungsbeispiel einen Druckmittelmoter 12 und eine Antriebsschraube
13,
welche in einem nach Art einer Venturidüsc ausgebildeten Düsenkanal 14
innerhalb des Düsenkörpers 15 angeordnet ist, wobei letzterer z. B. durch
Stege 16 mit dem Schiffskörper 10 verbunden ist.
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Die von der Schiffsspitze ausgehenden Bugwellen sinddurchdie beiden
Linien 17 angedeutet, die unter einem bestimmten Winkel cc zur Mittellängsachse
des Schiffes schräg nach hinten verlaufen. In dieser Bugwelle, die durch Anstauen
des Wassers entsteht und sich in einem Wasserberg zeigt, herrscht gegenüber der
Umgebung ein höherer statischer Druck. Für den Vortrieb des Schiffes bedeutet die
Erzeugung dieser Bugwelle einen erheblichen Energieverlust.
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Erfindungsgemäß werden nun die, Antriebsaggregate bzw. -bei
Anordnung derselben innerhalb einer Düse - die Düsenkörper 15 so gelegt,
daß die, vordere Einlaßöffnung bzw. Düsenmündung in die Bugwelle eintaucht,
d. h. der Mittelpunkt des vorderen Düsenmundes etwa mit der Bugwelle
17 zusammenfällt. Hierdurch wird erreicht, daß die Antriebsorgane insbesondere
mittels der Düse die Bugwelle weitgehend absaugen und dadurch ihre Energie als Antriebsenergie
verwerten. Zweckmäßig erhält der vordere Düsenmund einen Bugwellenfangkörper
18, der auf der Außenseite neben dem Düsenmund am Düsenkörper angebracht
ist.
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Da der Winkel a der Bugwelle zur Schiffsachse bei verschiedenen Schiffsgeschwindigkeiten
verschieden groß ist, sieht die Erfindung eine Verstellmöglichkeit derart vor, daß
die Antriebsorgane bzw. die Düsen in Längsrichtung des Schiffes verstellbar angeordnet
sind, wie dieses beispielsweise schematisch in F i g. 3 dargestellt ist,
und dadurch je nach der Geschwindigkeit, wechselweise weiter vom oder weiter
hinten seitlich am Schiff, der Lage der Bugwelle angepaßt werden können.
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Die Düsenkörper 15 mit den darin befindlichen Antriebsaggregaten
sind mittels der Stege 16 je auf einem Gleitschieber oder Schlitten
19 gelagert, der in Gleitführungen 20 am Schiffskörper je in Längsrichtung
des Schiffes verstellbar ist. Die Verstellung kann durch Druckmittelmotoren 21 mittels
der Kolbenstangen 22 erfolgen.