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Wasserstrahl-Antriebsvorrichtung für Wasserfahrzeuge Die Erfindung
betrifft eine Wasserstrahl-Antriebsvorrichtung für Wasserfahrzeuge mit einem sich
nach hinten erstreckenden, das Heck wenig über dem Fahrzeugboden durchstoßenden
Pumpendruckstutzen, an den sich ein nach unten gerichtetes Kniestück anschließt,
mit dem eine knieförmige Wasserauslaßdüse drehbar verbunden ist.
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Es sind bereits Wasserstrahl-Antriebsvorrichtunaen bekannt, die eine
knieförmige drehbare Wasserauslaßdüse aufweisen. Bei diesen bekannten Anordnungen
ist die Wasserauslaßdüse in einem nach unten gerichteten Kniestück auf und ab bewegbar
angeordnet, so daß die Auslaßdüse zur Rückwärtsfahrt abgesenkt und der in Richtung
auf das Schiff strömende Auslaßstrahl unter den Schiffsboden hindurchgehen kann,
um den Antrieb zur Rückwärtsfahrt zu erzeugen. Diese Arbeitsweise ist sehr umständlich
und zeitraubend und erfordert außerdem einen zusätzlichen Mechanismus zum vertikalen
Anheben und Absenken der Auslaßdüse.
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Es ist weiterhin bereits eine Wasserstrahl-Antriebsvorrichtung bekannt,
bei der das Düsengehäuse in dem Schiffsboden angeordnet ist und Leitschaufeln aufweist,
durch die der senkrecht nach unten aus dem Wasserkanal austretende Wasserstrom in
die gewünschte Richtung abgelenkt werden kann. Diese bekannte Vorrichtung hat den
Nachteil, daß der Wasserstrahl nicht geradlinig zur Fahrtrichtung des Schiffes,
sondern in einem nach unten geneigten Winkel ausgestoßen wird, wodurch der Wirkungsgrad
tD verringert wird.
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Bei einer weiteren bekannten Wasserstrahl-Antriebsvorrichtung ist
die Wasserstrahlaustrittsdüse an dem Ende des Kanalrohres drehbar gelagert, so daß
der Wasserstrahl nach hinten geradlinig entgegengesetzt zur Fahrtrichtung austritt.
Bei dieser bekannten Vorrichtung ist es jedoch nicht möglich, die Düse so zu drehen,
daß der Wasserstrahl nach vorne zum Schiff hin gerichtet werden kann, um eine Rückwärtsfahrt
zu bewirken. Hierzu ist bei der bekannten Vorrichtung ein zusätzlicher mit Umlenkschaufeln
versehener Teil erforderlich, welcher unterhalb der Düse angeordnet ist und sich
nach hinten erstreckt, so daß ein gewisser Teil des von der Düse ausgestoßenen Wasserstromes
von diesen Umlenkschaufeln schräg nach vorn unten zum Fahrzeug hin abgelenkt wird
und somit eine Rückwärtsbewegung des Schiffes ermöglicht. Dieser Aufbau ist nicht
nur sehr umständlich und kompliziert, er behindert auch die Fahrt des Schiffes und
beeinträchtigt somit den durch diese be-
kannte Einrichtung erzeugten Vortrieb.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Wasserstrahl-Antriebsvorrichtung
der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei der diese Nachteile vermieden werden,
und die bei einfachem und somit kostensparendem Aufbau einen guten Wirkungsgrad
des Wasserstrahlantriebs bei jeder Fahrtrichtung gewährleistet, ohne da
ß zusätzliche Ablenkeinrichtun-,en cl benötigt werden.
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Hierzu sieht die Erfindung vor, daß die Wasserauslaßdüse an dem unteren
Ende des Kniestückes in einer Ebene um 3601 drehbar gelagert ist, die mit
der Horizontalebene, in der die Längsachse des Druckstutzens der Pumpe gelegen ist,
einen nach vorn unten gemessenen spitzen Winkel bildet, der so bemessen ist, daß
bei nach hinten gerichteter Düsenaustrittsöffnung der Wasserstrahl im wesentlichen
parallel zum Fahrzeugboden austritt, während bei nach vorn gerichteter Düse,naustrittsöffnunc,
der Wasserstrahl unter dem Fahrzeugboden hindurchgeht.
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Um auf einfache Weise eine zusätzliche Fahrgeschwindigkeitsänderung
durchführen zu können, ohne daß es nötig ist, die Pumpenleistung zu steuern, können
zur Änderuna des Durchflußquerschnittes in der Treibstrahldüse nach einem weiteren
Erfindungs,-ledanken zwei an sich bekannte, verstellbare Drosselklappen angeordnet
sein.
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Eine weitere Ausführungsform ist erfindungsgemäß so ausgebildet, daß
insbesondere bei Rückwärtsfahrt in flachen Gewässern die Düsenaustrittsöffnung höher
liegt als der Kiel des Wasserfahrzeugs, um eine Grundberührung der Düse zu vermeiden.
Die
Erfindung wird im folgenden beispielsweise an Hand der Zeichnung beschrieben; in
dieser zeigt F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer in ein teilweise
dargestelltes Wasserfahrzeug eingebauten erfindungsgemäßenWasserstrahl-Antriebsvorrichtung,
F i ig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Antriebsvorrichtung nach
F i g. 1,
F i g. 3 eine teilweise geschnittene Ansicht einer weiteren
Düsenanordnung, F i 1-. 4 ein teilweise geschnittener Grundriß einer abgewandelten
Düsenanordnung mit veränderlicher Auslaßöffnung, wobei einige Teile weggelassen
sind.
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Nach den F i g. 1 und 21 ist die erfindungsgemäße Wasserstrahl-Antriebsvorrichtung
1 in ein Wasserfahrzeuo, 2 eingebaut und umfaßt ein Wasseransaugkniestück
3, das über einer öffnung 4 in den Bodenplanken 5 des Wasserfahrzeugs
befestigt ist, sowie ein zylindrisches Schraubengehäuse 7, das am Auslaßende
des Ansau,-,Olehäuses 3 angebracht ist und durch eine kreisförnüge Öffnung
8 in dem Heck 9 des Fahrzeugs hindurchgeht. Die Auslaßdüse und Steuervorrichtung,
die allgemein mit der Bezugsziffer 11 bezeichnet sind, sind außenbords befestigt.
Das Auslaßende der Pumpe-7 besteht im allgemeinen aus einem ersten, nach unten gerichteten
Auslaßgußkniestück, dessen vorderes Ende an der Pumpe 7 befestigt ist. An
seinem hinteren Ende ist drehbar ein zweites Kniestück 14 als Wasserauslaßdüse angebracht.
Mittel zum Drehen der Wasserauslaßdüse 14 und dadurch zum Steuern des Wasserfahrzeuas
sind in der Wasserauslaßdüse 14 und dem Kniestück 12 sowie in dem Gehäuse
16 des Steuerungsmechanismus enthalten, wie in F i g. 1 gezeigt ist.
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Ein Lager- und Stopfbuchsengehäuse 18 für die Antriebswelle
steht aus dem vorderen Ende des Wasseransaugteils 3, mit dem es aus einem
Stück gegossen ist, heraus. Die Antriebswelle der Pumpe ist übei ein Kreuzgelenk
20 mit der nicht dargestellten Schiffsmaschine verbunden.
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Der Wasseransaugteil 3 besteht aus einem Kniestück, das an
seinem Ansaugende mit einem die öffnung 4 umgebenden Befestigungsflansch
23 versehen ist und Löcher zur Aufnahme mehrerer Befestigungsbolzen 24 aufweist,
die den Ansaugteil 3 an den Bodenplanken 5 des Fahrzeugs 2 befestigen.
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Der Wasseransaugteil 3 kann mit strömungsparallelen Längswänden
oder Stegen 30, 31 zur Führung des Wasserstromes versehen sein.
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Als Pumpe 7 kann eine einzelne Propellerpump#.#, oder eine
zwei- oder dreistufige Pumpe auch sonstiger Bauart verwendet werden. In F i
g. 2 ist eine zweistufige Propellerpumpe dargestellt, bei der das eine Pumpenrad
32 in einer Richtung und das anderc Pumpenrad 33 in der entgegengesetzten
Richtung anaetrieben wird.
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Wie bereits erwähnt, ist die Wasserstrahl-Antriebsvorrichtun
g gemäß der Erfindung an den Bodenplanken des Wasserfahrzeugs mit Hilfe mehrerer
Bolzen 24 verbunden, die durch einen Befestigungsflansch 20 gesteckt sind, der am
Einlaßende des Wasseransaugteils 3 der Vorrichtung vorgesehen ist. Es wurde
C, ZD festgestellt, daß die Vorrichtun nicht anderweitic 9 0
direkt am Wasserfahrzeug
befestigt werden muß, wenn die in den F i g. 1 und 2 dargestellte Anordnung
verwendet wird, bei der das Schraubengehäuse durch das Heck 9 geht. Diese
Anordnung, die sich als sehr einfach und verläßlich erwiesen hat, besteht aus einem
Ring 100, der das Pumpengehäuse 7 umgibt und dcr Z,
mit einem
mit Löchern ausgestatteten Flansch 101
versehen ist. Die Schrauben oder Bolzen
102 gehen durch die öffnungen im Flansch 101 und befestigen den Ring
100 an der Rückwand 9 mit einer -biegsamen, flachringförmigen Dichtung
104, die - wenn sie wie dargestellt eingebaut wird - einen L-förmigen
Querschnitt hat und sich zwischen der Unterseite des Ringes 100 und der Rückwand
sowie zwischen dem Ring und dem Schraubengehäuse befindet. Die Flachdichtung 104
ist im allgemeinen so zugeschnitten, daß sie einen Innendurchmesser besitzt, der
geringer ist als der Durchmesser des Pumpengehäuses 7, so daß dann, wenn
die Dichtung vor dem Einbau -der Antriebsvorrichtung -in das- Boot über das
Gehäuse gezogen wird, ein wasserdichter Verschluß zwischen der Dichtung und dem
Gehäuse vorhanden ist. Diese Einrichtung stellt eine schwingungsverringernde, lecksichere,
sich einfach selbstausrichtende Anordnung dar, die es sehr leicht macht, die Vorrichtung
gemäß der Erfindung in irgendein passendes Wasserfahrzeug einzubauen.
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Das am Auslaßende der Pumpe angeordnete, nach unten gerichtete Kniestück
12 ist in geeigneter Weise an dem Gehäuse befestigt, wie z. B. bei der in F i
g. 2 gezeigten Anordnung, bei der das Einlaßende des Kniestücks 12 in das
Auslaßende der Pumpe 7 gesteckt ist und in dieser La-e einfach durch mehrere
radial in Abständen angeordnete Schrauben 114, von denen nur eine gezeigt ist, gehalten
wird. Die Schrauben sind in das Auslaßende des Gehäuses gedreht und stehen mit Hülsen
im Einlaßende des Kniestücks 12 in Verbindung.
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Am Auslaßende des Kniestücks 12 ist eine ringförmige Hülse
111 angebracht, die bei 112 mit einer Rille zur Aufnahme von Kugeln
113 versehen ist. Die Kugeln passen in eine ringförmige, sich in der zylindrischen
Wandung 116 befindende Rille 115, die am Einlaßende der Wasserauslaßdüse
14 angebracht ist. Diese Kugeln 113 schließen die Wasserauslaßdüse 14 drehbar
an das Auslaßende des Kniestücks 12 an und ermöglichen dadurch eine Drehung der
Wasserauslaßdüse 14 um 360'. Bei der Montage werden die Kugeln durch ein
nicht gezeigtes Loch in die Rillen eingeführt. Dieses Loch wird dann verschlossen.
Die Drehebene der Wasserauslaßdüse 14 bildet mit der Horizontalen einen solchen
Winkel, daß einerseits der Wasserstrahl unter den Boden des Wasserfahrzeugs ,-erichtet
ist, wenn die Wasserauslaßdüse 14 so gedreht wird, daß sie einen Wasserstrahl in
Vorwärtsrichtung lenkt, und daß andererseits das unterste Ende der Wasserauslaßdüse
14, das aus einem schmalen Ruderblatt 120 besteht, nicht unter dem Bodenende der
Rückwand 9 übersteht, wenn die Wasserauslaßdüse 14 so gedreht wird, daß der
Strahl achtem austritt. Auf diese Weise wird eine sehr einfache Steueranordnung
geschaffen, die schnell und mit geringen Kosten hergestellt werden kann, und die
den Nachteil des überstehens irgendeines Teiles der Strahltriebsvorrichtung unter
dem Boden des Wasserfahrzeugs C, Im
vermeidet und außerdem keine Verwendung
separater Ablenkeinrichtungen erfordert.
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Eine der einfachsten Anordnungen, die dazu benutzt werden können,
die Wasserauslaßdüse 14 zu drehen, ist in F i g. 3 dargestellt, in der ein
zylindrisches Lagergehäuse 125 gezeigt ist, das durch einen Verbindungssteg
126 mit dem Kniestück 12 fest verbunden ist und in dem eine Welle
128 gelagert ist, an deren unterem Ende ein Zahnrad 129 befestigt
ist,
das sich mit einem Zahnkranz 130 in festem Eingriff
befindet, welcher an das Einlaßende der Wasserauslaßdüse 14 angegossen ist.
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Auf das obere Ende der Welle 128 kann in iraendeiner Form eine Drehbewegung
vom Wasserfahrzeug aus übertragen werden.
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Eine solche Anordnung ist in F i g. 2 dargestellt und wird
allgemein mit der Bezugsziffer 140 bezeichnet. In dieser Anordnung sind die Welle
128, das Antriebsgetriebe 129 und der Zahnkranz 130 durch eine
Welle 141 ersetzt, deren unteres Ende durch das Kniestück 12 geht und mit dem Einlaßende
der Wasserauslaßdüse 14 mittels einer in einem verdickten Teil des Steges
30 in der Wasserauslaßdüse 14 vorhandenen Buchse zentrisch verbunden ist.
Das obere Ende der Welle 141 ist über einen Kegeltrieb 143 und eine Welle 148 mit
einer Steuerungseinrichtung 160 verbunden.
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Die Wasserauslaßdüse, nämlich das Kniestück 14, kann je nach
den besonderen Erfordernissen der Antriebsvorrichtung verschiedene Formen haben.
Die einfachste Düsenausbildung ist in F i g. 3 dargestellt, bei der die Düse
darin besteht, daß das Kniestück 14 eine angegossene, gerade, ringförmige oder rechteckige
Erweiterung 184 besitzt. Eine weitere Ausbildung ist in F i g. 2 dargestellt,
bei der eine ringfönnige Düse 186 als Auslaßende auf das Kniestück 14 geschraubt
ist. Es soll noch erwähnt werden, daß die Düsenauslässe 185 und
186 verschiedene Durchmesser haben können und je nach der geforderten
Schubgeschwindigkeit ausgetauscht werden können.
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Abhängig von den besonderen Anwendungen, denen eine erfindungsgemäße
Wasserstrahl-Antriebsvorrichtung unterworfen werden kann, wird es Anwendungen geben,
bei denen ein Wasserstrahl mit hohem Schub und geringer Geschwindigkeit am passendsten
ist und andere, bei denen ein Strahl mit hoher Geschwindigkeit und geringem Schub
geeignet ist. Ebenso wird es in einigen Fällen wünschenswert sein, den Wasserstrahlschub
und/oder die Wasserstrahlgeschwindigkeit während des Betriebs der Antriebseinheit
verändern zu können, wenn, wie z. B. zum Starten eines Gleitbootkörpers, ein hoher
Schub erforderlich ist, bis die Gleitgeschwindigkeit erreicht ist, und nachher weniger
Strahlschub und größere Geschwindigkeit benötigt wird, um eine maximale Geschwindigkeit
des Fahrzeugs zu erreichen.
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In F i g. 4 ist eine Ausführungsform der Auslaßdüse nach F
i g. 3 gezeigt, bei der die Auslaßdüse eingestellt und dadurch der Durchflußquerschnitt
der Düse gesteuert verändert werden kann. In der dargestellten Anordnung sind zwei
Drosselklappen 210 gezeigt, die an ihren Vorderkanten auf senkrechten, an den oberen
und unteren Wänden der Düse 184 befestigten Zapfen 211 gelenkig gelagert sind. Die
Dros-C CP selklappen 210 sind von Hand einstellbar und variieren den Auslaßdüsenquerschnitt
mit Hilfe der Gewindebolzen 214, die in die jeweiligen Seitenwände der Düse 184
geschraubt sind.
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Zusammenfassend kann gesagt werden, daß eine Wasserstrahl-Antriebsvorrichtung
geschaffen wurde, die sehr einfach im Aufbau ist und, wenn sie in die verschiedensten
Wasserfahrzeuge eingebaut wird, diesen schnell so angepaßt werden kann, daß sie
mit einem guten Wirkungsgrad arbeitet.
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Für die in der Beschreibung erwähnten Merkmale, auf die keine Ansprüche
gerichtet sind, wird kein Schutz begehrt.