DE1249115B - Schiffsantrieb - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Int. Cl.:

B 63 h

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

Deutsche Kl.: 65 f 1 - 6/30

Nummer: 1249 115

Aktenzeichen: M 62068 XI/65 f 1
Anmeldetag: 10. August 1964
31. August 1967
4. April 1968

Auslegetag:

Ausgabetag:

Patentschrift stimmt mit der Auslegeschrift überein

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schiffsantrieb, bei dem die Eintrittsöffnung für Wasser am Bug des Schiffes unter der Wasserlinie als offenes zylindrisches Rohr ausgebildet ist. Schiffsantriebe dieser Art sind in verschiedenen Ausführungen bekannt, insbesondere auch solche mit einem an die Eintrittsöffnung nach rückwärts anschließenden Kanal, innerhalb dessen eine wasserschneckenartige Schiffsschraube drehbar ist. Hinter dieser verzweigt sich der Kanal in zwei gleiche Teilkanäle, die an beiden Seiten der Schiffswand symmetrisch zur Längsmittelebene des Schiffes unter der Wasserlinie enden. Bei diesen bekannten Anordnungen entsteht eine erhebliche Verwirbelung des Wassers, welche Energie verbraucht, die dem Antrieb des Schiffes verlorengeht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch mehrere sich einander ergänzende Maßnahmen den Wirkungsgrad der Antriebsvorrichtung zu erhöhen. Zu diesem Zweck springt das die Eintrittsöffnung enthaltende Einlaufrohr wesentlich über den Bug des ao Schiffes hinaus vor, und zwar so weit, daß es Wasser aus der noch nicht seitlich abgelenkten Strömung erfaßt. Außerdem weisen die beiden in an sich bekannter Weise an den Seiten des Schiffrumpfes verlaufenden Kanäle überall den gleichen, je dem halben Querschnitt der Eintrittsöffnung entsprechenden Querschnitt auf und enden parallel zur Längsmittelebene des Schiffes.

Bekanntlich werden von einem in Fahrt befindlichen Schiff die Wassermassen beiseite gedrängt. Infolge der vor dem Schiff herlaufenden Stoßwelle beginnt die seitliche Bewegung der Wassermassen bereits vor dem Bug des Schiffes. Wenn bei den bekannten Schiffsantrieben die Eintrittsöffnung sich am oder sogar innerhalb des Schiffsbuges befindet, haben die zur Eintrittsöffnung gelangenden Wassermassen bereits eine erhebliche seitliche Bewegungs-' komponente, welche zu Verwirbelungen und damit zu Energieverlusten Anlaß gibt. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch verhindert, daß das die Eintritts-Öffnung enthaltende Einlaufrohr weit genug über den Bug des Schiffes hinaus vorspringt, um in einen Bereich zu gelangen, wo die einlaufenden Wassermassen noch keine ins Gewicht fallende seitliche Strömungskomponente aufweisen.

Um Energieverluste zu vermeiden, ist es ferner erforderlich, eine gleichmäßige Wasserströmung durch die Kanäle zu gewährleisten. Bei den bekannten Schiffsantrieben dieser Art befinden sich in den Kanälen entweder Hindernisse, oder die Querschnitte der Kanäle sind in ihrem Verlauf verengt oder erweitert. Dadurch entstehen Energieverluste, die gemäß der Schiffsantrieb

Patentiert für:

Ernest Messinger, Mount Kisco, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. G. Nickel, Patentanwalt,

München 22, Isartorplatz 8

Als Erfinder benannt:

Ernest Messinger, Mount Kisco, N. Y. (V. St. A.)

Erfindung dadurch vermieden werden, daß die Teilkanäle überall den gleichen, je dem halben Querschnitt der Eintrittsöffnung entsprechenden Querschnitt aufweisen.

Ein weiterer Energieverlust tritt bei den bekannten Anordnungen dadurch auf, daß die aus den Kanälen austretenden Wassermassen eine erhebliche seitliche Komponente zu der Mittelebene des Schiffes aufweisen, weil die Austrittsöffnungen der Kanäle in einem Winkel zu dieser Längsmittelebene angeordnet sind. Die aus den Kanälen austretenden Wassermassen gelangen deshalb mit einer quer zur Bewegungsrichtung des Schiffes liegenden Komponente ins Freie. Dadurch wird einerseits die Rückstoßkraft des austretenden Wassers in der Bewegungsrichtung des Schiffes nicht genügend ausgenutzt, und außerdem entstehen an den Austrittsöffnungen Verwirbelungen, die ebenfalls mit Energieverlusten verbunden sind.

Durch die erfindungsgemäße Kombination der genannten technischen Merkmale wird eine zügige weitgehend widerstandsfreie Strömung des Wassers durch den Schiffsantrieb gewährleistet und damit eine besonders gute Ausnutzung der Antriebsenergie erreicht. Modellmäßige Messungen der Leistungsfähigkeit des erfindungsgemäßen Schiffsantriebs haben gezeigt, daß unter sonst gleichen Bedingungen eine erhöhte Geschwindigkeit des Schiffsmodells erzielt werden konnte. Da der lichte Querschnitt der Eintrittsöffnung der Summe der lichten Querschnitte der Austrittsöffnung gleich ist, treten die Wassermassen an den Austrittsöffnungen mit der gleichen Geschwindigkeit aus, mit welcher sie an der Eintrittsöffnung eingezogen werden.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, daß der obere Teil der Wände der seitlichen Kanäle an den Austrittsöffnungen derselben in Richtung der Austritts-

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strömung länger ist als der untere Teil. Wenn eine Durchflußraumes der Teilkanäle verschwenkbare Ab-

solche Verlängerung nicht vorhanden ist, haben die sperrklappen angeordnet sind. Die Absperrklappen

kurz unter der Wasseroberfläche austretenden Was- ermöglichen einerseits die Unterstützung der Wirkung

sermassen die Tendenz, dem geringsten Widerstand der Verteilerklappe, andererseits ermöglichen sie das

folgend zur Wasseroberfläche hin auszuweichen. Die 5 Fahren des Schiffes im Leerlauf, d. h. ohne Rück-

Rückstoßwirkung würde dadurch vermindert werden. stoßwirkung, jedoch bei drehender Schriffsschraube,

Durch die Verlängerung des oberen Teiles der Wände z. B. wenn das Schiff anlegen soll,

der seitlichen Kanäle werden die austretenden Wasser- In den Figuren sind zwei Ausführungsbeispiele der

massen am Ausbrechen zur Wasseroberfläche hin ge- Erfindung schematisch dargestellt und nachstehend

hindert. Die austretenden Wassermassen können sich ic beschrieben, ohne daß die Erfindung jedoch auf diese

vielmehr in vollem Umfang an den ruhenden Wasser- Ausführungsformen beschränkt sein soll,

massen der Umgebung abstoßen. F i g. 1 zeigt einen Querschnitt durch den Schiffs-

Um einen möglichst geringen Strömungswiderstand antrieb von oben,

an der Eintrittsöffnung entstehen zu lassen, kann das F i g. 2 die Rückansicht dieses Schiffsantriebes,
vordere Ende des Einlaufrohres erfindungsgemäß als 15 F i g. 3 die Seitenansicht und
nach vorn außen konisch verjüngter Ring ausgebildet F i g. 4 den Querschnitt durch eine an der Einsein, trittsöffnung angeordnete Strebe;

Zur Steuerung des Schiffes kann in an sich be- F i g. 5 stellt die Anwendung von zwei symmetrisch kannter Weise der Wasserstrom durch den rechten zur Mittelachse des Schiffes liegenden Schiffsantrie- oder linken Kanal vergrößert oder verkleinert wer- ao ben im Querschnitt von oben dar,
den. Zu diesem Zweck ist es bekannt, vor der wasser- F i g. 6 die Rückansicht nach F i g. 5, und
schneckenartigen Schiffsschraube eine Verteiler- F i g. 7 zeigt eine Seitenansicht der Verteilerklappe klappe anzuordnen. Solch eine vor der Schiffs- allein nach F i g. 5 mit ihrer Lagerung im Schnitt, schraube liegende Verteilerklappe wirkt jedoch un- Damit der Schiffskörper 1 sich in Richtung des günstig einmal aus dem Grund, weil bei ihrer Schräg- 35 Pfeiles 2 nach vorn bewegen kann, befindet sich an stellung die Schiffsschraube einseitig belastet wird, der Vorderseite des Schiffskörpers 1 ein Einlaufrohr 3, was ihrer Wirkungsweise und Lebensdauer abträglich innerhalb dessen die um die Welle 4 drehbare wasserist. Außerdem kann eine vor der Schiffsschraube schnecken artige Schiffsschraube 5 liegt. Das vordere liegende Verteilerklappe keine klären Strömungsver- Ende des Einlaufrohres 3 endet in der Eintrittsöffhältnisse durch den rechten oder linken Kanal her- 30 nung 6 und ist als nach vorn außen konisch verjüngbeiführen, weil die durch die Verteilerklappe einseitig ter Ring 7 ausgebildet. An dem Ring sind drei im gelenkten Wassermassen durch die Drehung der Querschnitt etwa stromlinienförmige Streben 8 beSchiffsschraube in unkontrollierbarer Weise wieder festigt, die nach der Mitte der Eintrittsöffnung 6 keilauf beide Seiten verteilt werden. Die Erfindung be- förmig aufeinander zu gerichtet sind und an ihrer dient sich deshalb bei einer einzigen wasserschnecken- 35 Vereinigungsstelle 9 das vordere Lager der wasserartigen Schiffsschraube einer hinter ihr angeordneten., schneckenartigen Schiffsschraube 5 bilden. Der in <n der Ruhelage in der lotrechten Längsmittelebene Fig. 4 dargestellte Querschnitt einer Strebe8 läßt des Schiffes liegenden, nach beiden Seiten verschwenk- erkennen, daß diese nach dem vorderen Ende 10 und barer Verteilerklappe und bei der an sich bekannten nach dem hinteren Ende 11 spitz zuläuft, um einen Anordnung mit zwei durch Zwischenwände bzw. ihre 40 möglichst geringen Strömungswiderstand zu bilden. Mantelrohre voneinander getrennten wasserschnek- Eine der drei Streben kann mit einer Bohrung 12 kenartigen Schiffsschrauben einer hinter den wasser versehen und damit als Rohr für die Zuführung eines schneckenartigen Schiffsschrauben symmetrisch in Schmiermittels zu dem vorderen Lager 9 der Schiff sder Längsmittelebene des Schiffes liegenden Zwi- schraube 5 ausgebildet sein.

schenwand als Verteilerklappe. Dadurch kann durch 45 Hinter der wasserschneckenartigen Schiffs-

die Schrägstellung der Verteileiklappe eine eindeutige schraube 5 teilt sich das Rohr 3 in zwei Kanäle 13

Führung der größeren oder kleineren Wassermengen und 14, die an der äußeren Schiffswand entlang-

durch einen der beiden Seitenkanäle erreicht werden, geführt sind. Die Außenwand IS der Kanäle 13 und

wodurch eine einwandfreie Steuerung des Schiffes 14 endet etwa hinter .der breitesten Stelle des Schiffes

möglich ist. Wenn die Verteilerklappe parallel zur 50 parallel zu seiner Längsmittelebene, und zwar in der

Längsmittelebene des Schiffes steht, entspricht dies Weise, daß der obere Teil 16 der Außenwand der

der Geradeausfahrt des Schiffes. Um die Schwenk- Austrittsöffnung 17 länger ist als der untere Teil,

bewegung der Verteilerklappe nach rechts oder links Die beiden Teilkanäle 13 und 14 haben überall den

nicht zu behindern, kann die freie Kante der Ver- gleichen, und zwar jeder den halben Querschnitt der

teilerklappe mit einer Ausnehmung versehen sein, 55 Eintrittsöffnung. In ihren Durchflußraum hinein sind

welche bei ausgeschwenkter Verteilerklappe eine Absperrklappen 19 und 20 verschwenkbar. Sie kön-

Welle einer der wasserschneckenartigen Schiffs- nen um die Achsen 21 durch Fernbedienung ge-

schrauben umgreift. schwenkt werden, um die Wasserströmung in jedem

Zur Steuerung des Schiffes kann die Verteiler- der beiden Teilkanäle 13 und 14 unabhängig voneinklappe so weit über die Welle einer der beiden Schiffs- 60 ander mehr oder weniger zu drosseln,
schrauben übergeschwenkt werden, bis der Gegen- Wird die wasserschneckenartige Schiffsschraube 5 druck von der betreffenden Antriebsvorrichtung ganz in Drehung versetzt, so wird das Wasser in Richtung oder fast ganz fortgenommen ist. Das durch die An- der Pfeile 22 angesaugt und verteilt sich nach Durchtriebsvorrichtung geförderte Wasser fließt dann wenig- strömung der Schiffsschraube 5 in die beiden Teilstens zum großen Teil durch den offengebliebenen 65 kanäle 13 und 14, um an den Austrittsöffnungen 17 Kanal an der anderen Seite. und 18 wieder in das umgebende Wasser hinein-

Eine weitere Steuerungsmöglichkeit des Schiffes zugelangen. An der Eintrittsöffnung 6 wird ein Sog

Kann dadurch vorgesehen sein, daß außerhalb des entgegen der Fahrtrichtung des Schiffes und an den

Austrittsöffnungen 17 und 18 ein Druck auf das umgebende Wasser ausgeübt. Diese summieren sich beide in der Weise, daß der Schiffskörper in Richtung des Pfeiles 2 vorwärts bewegt wird. An den Austrittsöffnungen 17 und 18 ist der Widerstand des umgebenden Wassers nach der Wasseroberfläche hin geringer als nach unten. Durch die oberen verlängerten Teile 16 der Kanalwand wird verhindert, daß das ausströmende Wasser nach der oberen Seite des geringeren Widerstandes ausweichen kann. Seine volle Austrittsenergie kann sich deshalb nach hinten richten.

Wird durch Betätigung der Absperrklappen 19 und/oder 20 die Wasserströmung auf die beiden Teilkanäle 13 und 14 ungleichmäßig verteilt, so erfolgt eine Drehung des Schiffes. Bei Drosselung der Wasserströmung mit der Absperrklappe 19 dreht das Schiff sich nach rechts, bei Drosselung mit der Absperrklappe 20 nach links.

Bei der in F i g. 5 gezeigten Anordnung sind die Antriebselemente im wesentlichen die gleichen wie bei Fig. 1, lediglich mit dem Unterschied, daß zwei symmetrisch zur Längsmittelebene des Schiffes angeordnete wasserschneckenartige Schiffsschrauben 23 und 24 vorgesehen sind, die sich in den zugehörigen Mantelrohren 25 und 26 drehen. In der Längsmittelebene des Schiffes bilden die beiden Rohre eine Zwischenwand, hinter der eine um die Achse durch Fernsteuerung schwenkbare Verteilerklappe 28 angeordnet ist. Diese Verteilerklappe wirkt im gleichen Sinn wie die Absperrklappen 19 und 20 zur gleichmäßigen oder ungleichmäßigen Verteilung des Wassersiromes auf die beiden Teilkanäle 13 und 14.

Um die Verteilerklappe in einer bestimmten Stellung verriegeln zu können, kann sie mit einer Bohrung 29 versehen sein, in welche ein durch Fernsteuerung betätigter Riegel einzugreifen vermag. Zusätzlich kann die Steuerung des Schiffes in bekannter Weise auch mit den Schrauben erfolgen, z. B. auch mittels unterschiedlicher Rotationsgeschwindigkeit der wasserschneckenartigen Schiffsschrauben 23 und 24; bei beabsichtigter sehr scharfer Drehung kann eine dieser beiden Schiffsschrauben rückwärts und die andere vorwärts eingestellt werden.

Damit die Verteilerklappe 28 bei ihrer Schwenkbewegung durch die Wellen 30 und 31 nicht behindert wird, ist sie mit einer doppelseitigen Ausnehmung 32 versehen, welche bei der Schwenkbewegung eine der Wellen 30 oder 31 teilweise umgreift. Mit dem erfindungsgemäßen Schiffsantrieb wird nicht nur ein erheblicher Nutzeffekt der aufgewendeten Antriebskraft erzielt, sondern auch eine wirksame Steuerung. Außerdem befinden sich der Antrieb und die Steuervorrichtung in einer geschützten Lage, was besonders für Schiffe der Marine von Bedeutung ist. Die gleichmäßigere, fast wirbelfreie Wasserführung innerhalb der Kanäle 13 und 14 hat zur Folge, daß das umgebende Wasser weniger aufgepeitscht und verwirbelt wird als bei üblichen Schiffsantrieben. Dadurch wird ebenfalls ein unnötiger Energieverlust vermieden, außerdem ist bei schmalen Wasserstraßen die Beschädigung der Ufer und die Aufwirbelung des Untergrundes geringer. Schiffe und Boote, die mit dem erfindungsgemäßen Antrieb ausgestattet sind, können bei Anwendung der Streben 8 für in der Nähe schwimmende Personen wenig Anlaß zu Verletzungen geben.

Es hat sich gezeigt, daß mit dem erfindungsgemäßen Schiffsantrieb ein besonders guter Wirkungsgrad dann erzielt wird, wenn die wasserschneckenartigen Schiffsschrauben 5 bzw. 23 und 24 mit einer solchen Geschwindigkeit gedreht werden, daß die Wassermassen an die Innenseiten des Rohres 3 bzw. der Rohre 25 und 26 geschleudert werden. Infolge der Zentrifugalkraft entsteht dabei um die Welle herum ein nicht mit Wasser gefüllter Raum. Der Druck der oberhalb der Eintrittsöffnung 6 liegenden Wassermengen und der auf diesen lastende ίο Luftdruck wirkt dann zusätzlich zur Erhöhung der Eintrittsgeschwindigkeit der Wassermassen in die Eintrittsöffnung.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schiffsantrieb mit am Bug des Schiffes unter der Wasserlinie als offenes zylindrisches Rohr ausgebildeter Eintrittsöffnung für Wasser sowie mit nach rückwärts anschließendem Kanal, inner-

ao halb dessen eine wasserschneckenartige Schiffsschraube drehbar ist, hinter der der Kanal sich in zwei gleiche Teilkanäle verzweigt, die an beiden Seiten der Schiffswand symmetrisch zur Längsmittelebene des Schiffes unter der Wasserlinie

as enden, dadurch gekennzeichnet, daß das die Eintrittsöffnung (6) enthaltende Einlaufrohr (3) wesentlich über den Bug des Schiffes (1) hinaus vorspringt und daß die beiden in an sich bekannter Weise an den Seiten des Schiffsrumpfes verlaufenden Kanäle (13,14) überall den gleichen, je dem halben Querschnitt der Eintrittsöffnung entsprechenden Querschnitt aufweisen und parallel zur Längsmittelebene des Schiffes enden.

2. Schiffsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil (16) der Wände (15) der seitlichen Kanäle (13,14) an den Austrittsöffnungen (17,18) derselben in Richtung der Austrittsströmung länger ist als der untere Teil.

3. Schiffsantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Ende des Einlaufrohres (3) als nach vorn außen konisch verjüngter Ring (7) ausgebildet ist.

4. Schiffsantrieb nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kanal hinter der wasserschneckenartigen Schiffsschraube (5) eine in der Ruhelage in der Längsmittelebene des Schiffes liegende, nach beiden Seiten schwenkbare Verteilerklappe (28) vorgesehen ist.

5. Schiffsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei an sich bekannter Anordnung von zwei durch ihre Mantelrohre (25, 26) voneinander getrennten

wasserschneckenartigen Schiffsschrauben (23j 24) symmetrisch zur Längsmittelebene des Schiffes die hinter den wasserschneckenartigen Schiffsschrauben in der Längsmittelebene des Schiffes liegende Zwischenwand als Verteilerklappe (28) ausgebildet ist.

6. Schiffsantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die freie Kante der Verteilerklappe (28) mit einer Ausnehmung (32) versehen ist, welche bei ausgeschwenkter Verteilerklappe eine Welle (30 oder 31) einer der wasserschnekkenartigen Schiffsschrauben (23, 24) umgreift.

7. Schiffsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

außerhalb des Durchflußraumes der Teilkanäle (13,14) in ihn hinein verschwenkbare Absperrklappen (19, 20) angeordnet sind.

8. Verfahren zur Benutzung des Schiffsantriebes nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umdrehungsgeschwindigkeit der wasserschneckenartigen Schiffsschraube (5, 23, 24) so erhöht wird, bis um die Welle (4, 30, 31) herum ein wasserfreier Raum entsteht.

IO In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 807 254, 873 958, 434;

österreichische Patentschrift Nr. 141 695; schweizerische Patentschrift Nr. 187 312; französische Patentschrift Nr. 1 340 964; USA.-Patentschrift Nr. 1 690 043;

Buch von Dick, »Leitfaden der Seemannschaft« Mittler & Sohn, Berlin, 1916, 2. Auflage, S. 157.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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