DE1302418C2

DE1302418C2 - Zweistufiger hydraulischer strahlantrieb fuer wasserfahrzeuge

Info

Publication number: DE1302418C2
Application number: DE19661302418D
Authority: DE
Inventors: George Reisch Racine Wis. Aschauer (V.StA.)
Original assignee: Twin Disc Inc
Current assignee: Twin Disc Inc
Priority date: 1965-10-13
Filing date: 1966-10-12
Publication date: 1973-05-17
Also published as: GB1094169A; BE687753A; US3328961A; DE1302418B

Description

zahl umzulaufen braucht und weil das mit höheu:

Drehzahl umlaufende Laufrad der zweiten Stufe nicht

30 den gleich großen Durchmesser hat wie das voran-

Die Erfindung bezieht sich auf einen zweistufigen gehende Laufrad. Die bei Verwendung eines einhydraulischen Strahlantrieb für Wasserfahl euge mit zelnen Pumpenlaufrades durch dessen Größe und einem an einen Einlaufstutzen anschließenden und schnellen Umlauf verursachten Schwierigkeiten sind in einen Ausströmstutzen auslaufenden, einen Strö- dann behoben.

mungskanal bildenden rohrförmigen Gehäuse, in dem 35 Bekannt ist auch eine Vorrichtung zum Antrieb gleichachsig feststehende Leitschaufelkränze und von Schiffen mit mehreren axial hintereinanderliegenzwischen diesen zwei Axial-Pumpenlaufräder vorge- den Propellern, von denen der vorn angeordnete sehen sind, und mit einem außerhalb des Strömungs- Propeller einen größeren Durchmesser aufweist als kanals angeordneten Antriebsmotor für die Pumpen- der hintere Propeller. Diesen beiden Propellern ist iaufräder. 40 ein Ausgleichsgetriebe zugeordnet, durch welches ein Die maximale Schubkraft und damit der Wirkungs- Ausgleich erreicht werden soll, um ein beständiges grad eines solchen Strahlantriebes hängt vor allem Gleichgewicht zwischen den Leistungen der beiden von der durchfließenden Wassermenge, vom Fahr- Propeller aufrechtzuerhalten. Durch das Ausgleichszeugwiderstand, von der Beschleunigungsfähigkeit getriebe kann die Umdrehungszahl des großen Prosowie von der zulässigen spezifischen Geschwindig- 45 pellers, der den größeren Widerstand zu überwinden keit des Fahrzeuges ab. Um einen möglichst hohen hat, vermindert und diejenige des kleinen Propellers Wirkungsgrad zu erzielen, muß man bestrebt sein, entsprechend erhöht werden. Dies ist dort nur ein die durchfließende Wassermenge hoch und die zeitweise auftretender Betriebszustand, der keine Strahlgeschwindigkeit niedrig zu halten. Rückschlüsse zuläßt, wie bei in einem Strömungs-Nach bekannter Formel ist die spezifische Dreh- so kanal axial hintereinander angeordneten Pumpenzahl direkt proportional dem Wurzelwert des Men- laufrädern vorzugehen ist, um die Schubkraft und genstroms und direkt proportional der Drehzahl des damit den Wirkungsgrad zu erhöhen.
Pumpenlaufrades und umgekehrt proportional einer Bei einem Luftkompressor ist es bekannt, mehrere Potenz des Druckes. Ein hoher Ausgangsdruck Luftschrauben auf Abstand hintereinander in einem könnte mittels eines Laufrades großen Durchmessers 55 sie eng umschließenden, zum Auslaufstutzen konvermit entsprechend großem Strömungsquerschnitt er- gierenden Gehäuse anzuordnen,
reicht werden und bzw. oder dadurch, daß man dieses Die dann in Stromrichtung kleiner werdende Laufrad mit hoher Drehzahl umlaufen läßt. Beiden Durchmesser aufweisenden Luftschrauben sind auf Größenwerten sind praktisch Grenzen gesetzt durch getrennten Hohlwellen befestigt, die untereinander die beispielsweise in Schnellbooten sehr beschränk- ⁶° durch Ausgleichsgetriebe verbunden sind. Die kleiner ten Raumverhältnisse und durch die mit zunehmen- werdenden Durchmesser stehen hierbei im reziproken der Drehzahl anwachsende Fliehkraft und die zu- Verhältnis zum Luftdruck, wodurch das sich aus nehmende Lagerbelastung. Eine Leistungssteigerung Druck mal Verdichtungsbereich ergebende Produkt läßt sich auch nicht dadurch erreichen, daß, wie be- konstant bleibt und jede Schraube die gleiche Nutzkann t, in einem Strömungskajial hintereinander zwei 65 leistung erbringt. Es tritt hier also keine Aufteilung gleich schnell umlaufende Pumpenlaufräder ange- eines Druckgefälles auf mehrere, funktionell hinterordnet Find, einander angeordnete Laufräder ein und schon gar Durch zwei in einem Strömungskanal hinterein- nicht in der Weise, daß durch eine erste Stufe eine

geringe und durch die nachfolgende Stufe eine höhere Druckdifferenz erzeugt wird.

Auch bei in freier Luft umlaufenden Ventilatoren ist es bekannt, zwei Luftschrauben auf Absland hintereinander anzuordnen, wobei die in Stromrichtung nachfolgende Schraube einen zum Durchmesser der vorangehenden Schraube in festem Verhältnis stehenden kleineren Durchmesser aufweisen so!!. Hierdurch soll erreicht werden, daß die abgestoßene Luftsäule " if möglichst langer Strecke gebündelt ισ bleibt. AuJ- dieser Ausführung kann keine Lehre darüber entnommen werden, wie in einem zweistufigen hydraulischen Strahlantrieb durch Unterteilung des Druckgefälles eine Schubkraft gewünschter Höhe bei Vermeidung von Belastungen und Erschütterung und Verhinderung von Kavitation erreicht werden kann.

In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Strahlantriebs ist das Pumpenlaufrad der ersten Stufe auf einer die Antriebswelle für das Pumpenlaufrad der zweiten Stufe umschließenden Hohlwelle befestigt, die über ein Untersetzungsgetriebe antreibbar ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Der Strahlantrieb U ist in einem Gehäuse H angeordnet, dessen Einlauföffnung 1 in gleicher Ebene mit dem Boden 2 des Fahrzeuges C liegt und dessen Ausströmstutzen 3 sich nach hinten durch eine Stirnwand 4 erstreckt, an deren Rückseite sich eine Düse N anschließt. Im übrigen weist das Gehäuse H ein rohrförmiges Mittelstück mit etwa waagerechter Achse

^aUAußerhalb des Gehäuses// ist ein Antriebsmotor5 angeordnet, der über eine Antriebswelle 6 das zweite Pumpenlaufrad 12 sowie ein Vorgelege 7 antreibt, von der« aus eine hohle Antriebswelle 8 fur das langsamer umlaufende erste Pumpenlaufrad 10 angetrieben wird Die Antriebswelle 6 erstreckt sich dabei koaxial durch die hohle Antriebswelle 8.

Die äußeren Enden der Laufradflugei ragen, ohne durch einen sie umgebenden Ring miteinander verbunden zu sein, bis dicht an die Gehäusewand, und zwar, in Anpassung an deren Konvergenz, nach hinten etwas abgeschrägt.

Vor zwischen und hinter den Pumpenlaufradern 10 und 12 sind Leitschaufelkränze 11,14 und 15 angeordnet, von denen die beiden letztgenannten in Naben 14a bzw. 15a zusarrrienlaufen, in denen Lager Ub bzw. 15 ft vorgesehen sind, welche zur Abstützung der rückwärtigen Enden der Antriebswellen 6 und 8 dienen. Im übrigen dienen die Leitschaufelkränze auch dazu, in bekannter Weise den FIuL, des Wassers zu begradigen, nachdem dieses die Pumpenlaufräder verlassen hat.

Der nach oben und hinten gerichtete Einlaufstutzen 18 des Gehäuses H kann einen im wesentlichen konstanten Querschnitt aufweisen, während das Mittelstück zumindest in seinern rückwärügen Teil bis zum Ausströmstutzen 3 hin in Anpassung an den äußeren Umfang der Pumpenlaufräder konvergiert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 ander gleich schnell umlaufende Pumpenlaufräder Patentansprüche: läßt sich aber schnell kein ausreichend hohes Anfahrmoment und somit keine schnell ansteigende

1. Zweistufiger hydraulischer Strahlenantrieb Schubkraft erreichen, wie es im allgemeinen erfür Wasserfahrzeuge mit einem an einen Einlauf- 5 wünscht ist.

stutzen anschließenden und in einen Ausström- Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bestutzen auslaufenden, einen Strömungskana! bil- steht darin, das Strahlgetnebe so auszubilden, daß denden rohrförmigen Gehäuse, in dem gleichachsig das Boot schnell auf Geschwindigkeit kommt ur.d feststehende Leitschaufelkränze und zwischen entsprechend schnell eine hohe Schubkraft erzeugt diesen zwei Axial-Pumpenlaufräder vorgesehen io wird, dabei aber zu beachten, daß Kavitation versind, und mit einem außerhalb des Strömungs- mieden wird.

kanals angeordneten Antriebsmotor, g e k e η η - Die Lösung dieser Aufgabe ist bei dem eingangs

zeichnet durch die Kombination, daß das beschriebenen zweistufigen hydraulischen Strahl-

die Pumpenlaufräder eng umschließende Ge- antriebes kennzeichnend durch die Kombination, daß

häuse(tf) nach hinten konvergiert und das die 15 das die Pumpenlaufräder eng umschließende Ge-

zweite Stufe des Antriebes darstellende Pumpen- häuse nach hinten konvergiert und das die zweite

laufrad (12) eine größere Drehzahl aufweist als Stufe des Antriebes darstellende Pumpenlaufrad eine

das dem Einlauf »--nachbarte Pumpenlaufrad größere Drehzahl aufweist als das dem Einlauf be-

(10) der ersten Stufe. nachbarte Pumpenlaufrad der ersten Stufe.

2. Strahlantrieb nach Anspruch 1, dadurch ge- *" Bei einer solchen Aufteilung des Druckgefälle·; kennzeichnet, daß das Pumpenlaufrad (10) der und des Durchmesserverhältnisses und der hierdurch ersten Stufe auf einer die Antriebswelle (6) für erreichten ungleichmäßigen Ltistungsverteilung auf das Pumpenlaufrad (12) der zweiten Stufe um- beide Stufen werden Lagerbelastungen und Erschüt schließenden Hohlwelle (8) befestigt i*t, die über terungen des Wasserfahrzeuges kleingehalten, dessen ein Untersetzungsgetriebe (7) antreibbar ist. as Stabilität gesteigert und Kavitation verhindert, weil

das den Mengenstrom bestimmende Laufrad der ersten Stufe nur mit verhältnismäßig kleiner Dreh