DE137236C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Es ist bekannt, dafs man die Fortbewegung von Schiffen durch die Erzeugung einer Luftschicht zwischen Schiffshaut und Wasser erleichtern kann. Bei den bisher zu diesem Zwecke vorgeschlagenen Einrichtungen ist indessen von der Voraussetzung ausgegangen, dafs das Schiff ohne Schlingern und Stampfen mit regelmäfsigen und gleichförmigen Bewegungen auf ruhigem, stehendem Wasser sich fortbewegt. Beispielsweise ist in den deutschen Patentschriften 23884 und 24097 angenommen, dafs jeder Austrittspunkt der Luft unter dem constanten Gegendruck einer gleichmäfsigen unveränderlichen Wassersäule steht. Demgemäfs ist die Gesammtheit der Luftaustrittsöffnungen lediglich in verticaler Richtung in Zonen getheilt, von denen jede durch eine besondere Luftpumpe mit einem solchen Druck gespeist wird, dafs der der Tieflage der entsprechenden Zone zugehörige Gegendruck überwunden wird.

Es ist bei diesen bekannten Einrichtungen aber völlig aufser Acht gelassen, dafs bei der Seeschifffahrt, bei welcher überhaupt erst diejenigen Geschwindigkeiten vorkommen, bei denen die zur Erzeugung des Luftkissens aufgewendete Arbeit durch die Reibungsverminderung in genügendem Mafse compensirt wird, an ein und demselben Luftaustrittspunkt kein constanter Gegendruck herrscht, sondern dafs infolge der Bewegung der Wellen und des Schlingerns und Stampfens des Schiffes der Gegendruck an jeder einzelnen Luftaustrittsstelle sich fortwährend derart ändert, dafs auch zu ein und derselben Zeit fast niemals die in der gleichen Höhe des Schiffes liegenden Luftaustrittsöffnungen unter demselben Gegendruck stehen.

Diesen Verhältnissen trägt die vorliegende Erfindung Rechnung. Dieselbe besteht darin, dafs die Luftaustrittsöffnungen ohne Rücksicht auf den Verlauf der Vertheilerleitungen sowohl in der Längs- als auch in der Querrichtung des Schiffes in unabhängig von einander gespeiste Gruppen getheilt sind, von denen jede durch eine besondere Leitung mit einem besonderen Compressor verbunden ist.

Unter dieser wesentlichen Bedingung gelangt man bei einer richtigen Wahl der constructiven Mittel, z. B. bei Anwendung von mit veränderlichem Volumen arbeitenden Com pressoren sowie bei einem gleichmäfsigen Gang der Compressoren zu der vorteilhaftesten und rationellsten Lösung der Aufgabe. Es wird in der Einheit der Zeit ein constantes Gewicht von Luft geliefert und die Spannung derselben steigt und fällt infolge der Speisung jeder Zone durch einen besonderen Compressor mit der Curve der wechselnden Widerstände des Wassers. Die Compressionsarbeit der Luft ist dabei auf ein Minimum reducirt, und andererseits ist der Austritt der Luft jederzeit gesichert.

Die Oeconomie der mechanischen Arbeit, welche durch die Anordnung der vorliegenden Erfindung erreicht wird, ist an der Hand der Fig. ι a und 2a der Zeichnung leicht ersichtlich. Wenn S S ein Stück einer Luft-

vertheilungslinie und r_c r_e die entsprechende Widerstandscurve des Wassers in einem gegebenen Augenblick darstellt, so ist klar, dafs die von der Arbeit der Volumencompressoren mit constantem Gang abhängende Zertheilung das beste und öconomischste Resultat ergiebt, da ja die Intensität der Compression annähernd den Curven r_e r_e und r_t r_t folgt.

In der Fig. 2a stellt die Curve rt r_t die Widerstandsschwankungen vor, welche in nach einander folgenden Zeiten an einem Austrittspunkt der Luft herrschen. Die Curve P₁Jp₂ stellt die automatische Veränderung des Luftdruckes am Austrittspunkte, aber noch innerhalb des Vertheilers, dar, welche Curve par-, allel der Widerstandscurve ist. t sind gleiche Zeitintervalle. In Fig. ia bezeichnet s die Länge eines Vertheilerabschnittes, von denen die dargestellten durch ein und denselben Compressor gespeist werden.

Bei dem Patent 24097 ist ferner nichts über die Anordnung von Luftaustrittsöffnungen im Boden des Schiffes gesagt. Gemäfs der vorliegenden Erfindung werden auch hier die gleichen Anordnungen getroffen, wie auf den Seiten, da selbstverständlich der Boden ebenfalls den hydrodynamischen Drucken unterworfen ist.

Obwohl die vorliegende Erfindung principiell in der Weise ausführbar ist, dafs die Vertheilerleitungen quer zur Längsachse des Schiffes verlaufen, wie es in dem Patent 24097 beschrieben ist, hält es der Erfinder doch für zweckmäfsiger, die Leitungen längsverlaufen zu lassen, indem er dieselben gemäfs der Erfindung in Zonen zertheilt und jede derselben unabhängig speist.

Wenn nämlich die Leitungen querverlaufen und im Inneren der Schiffshaut angeordnet sind, so müssen die Luftaustrittsöffnungen nothwendigerweise durch die Schiffshaut hindurchgehen und dabei die Metallfasern durchschneiden, welche die durch die Biegung der Schiffshaut hervorgerufene Zug- oder Druckspannung aufnehmen. Das heifst die Schiffshaut würde jede Widerstandsfähigkeit verlieren. Aufserdem wurden zwischen den einzelnen querverlaufenden Leitungen Streifen frei bleiben, welche die Luft nicht bedecken würde.

Wenn dagegen die querverlaufenden Leitungen aufsen auf der Schiffshaut liegen, so bilden die dadurch entstehenden Vorsprünge Hindernisse für die Fortbewegung des Schiffes, und zwar um so mehr, je öfter sich diese quer zur Längsachse verlaufenden Linien wiederholen. Das, was etwa zur Abschwächung dieser Vorsprünge geschehen kann, würde nicht viel nützen, da ja, wie bekannt, schon die durch die Zusammennietung der Bleche vorspringenden Blechstärken der Geschwindigkeit des Schiffes beträchtlich schaden.

Aus diesen Gründen zieht der Erfinder vor, die einzelnen Vertheilerleitungen in der Längsrichtung verlaufen zu lassen.

Auf der beiliegenden Zeichnung- ist eine Ausführungsförm der Erfindung' beispielsweise dargestellt.

Fig. ι zeigt schematisch ein im Wasser schwimmendes Schiff, welches auf seiner ganzen Oberfläche in bestimmte Abtheilungen zerlegt ist.

Fig. 2 zeigt die Seitenansicht eines nach der vorliegenden Erfindung ausgestatteten Schiffes.

Fig. 3 veranschaulicht die Endansicht desselben.

Die Länge, die Höhe und die Breite des Schiffes N (Fig. 1) werden in Vertheilerzonen S getheilt, welche unter einander unabhängig sind. Jede Zone 5 enthält eine gewisse Anzahl Luftvertheiler t, deren Austrittsöffnungen zweckmäfsig genau oder annähernd in der Längsrichtung des Schiffes verlaufende Reihen bilden (Fig. 2). Alle Vertheiler t einer und derselben Zone S werden durch einen besonderen Compressor C (Fig. 2 und 3) oder durch eine Gruppe zusammenarbeitender Compressoren C¹ C² gespeist. Diese Compressoren sind zu beiden Seiten der Schiffsachse angeordnet und werden durch die Hauptschiffsmaschine oder durch einen beliebigen geeigneten Motor angetrieben. Ihre Kolben P sind, wie Fig. 2 veranschaulicht, alle mit einer gemeinsamen Transmissionswelle α verbunden. Da die Bewegung der Compressoren auf diese Weise eine gleichmäfsige ist und die Compression durch Volumenverminderung vor sich geht, so wird die angesaugte constante Gewichtsmenge Luft in einem Raum eingeschlossen, dessen Inhalt periodisch auf Null herabgebracht wird. Der Druck kann daher bis ins Unendliche gesteigert werden und ist im Stande, jeden noch so grofsen Widerstand zu überwinden. Da aber bei der Arbeit einer Luftcompressionspumpe mit regelmäfsiger Kolbenbewegung in der Gegend des todten Punktes die Luftförderung einen Augenblick aussetzt, und da ferner, wenn der Widerstand stärker wird, bei jedem Kolbenhub die Compressionsperiode sich auf Kosten der Auslafsperiode verlängert, so ist der Erfinder dazu gelangt, zur Erzielung eines ununterbrochenen Luftaustrittes für alle Vertheiler ein und derselben Zone zwei, drei oder mehr Pumpen C¹ C² anzuordnen, welche an derselben gemeinsamen Transmission α mittelst Kurbeln ρ hängen, welche unter verschiedenen Winkeln aufgekeilt sind, derart, dafs die eine Pumpe beispielsweise sich in der Compressionsperiode befindet, während die andere oder die anderen in der Auspuffperiode sind. Hierdurch wird die For-

derung eines constanten Gewichtes von Luft nach der Gruppe der Vertheiler ?, welche durch dieselbe Gruppe Compressoren gespeist werden, gesichert, ohne dafs eine Unterbrechung in der Zuführung nach dem Luftkissen zwischen Schiffshaut und Wasser eintritt, wobei diese Gewichtsmenge Luft einem variablen Druck unterworfen wird, der stets genügt, um die variablen hydrodynamischen Drucke zu überwinden.

Wie ersichtlich, könnte man auch an Stelle der Kolbencompressoren rotirende Apparate, etwa die G rein dl'sehe Pumpe oder einen Be ale'sehen Exhaustor anwenden, welche mit veränderlichem Volumen arbeiten, indem man die Organe dieser Apparate, soweit sie zu derselben Zone der Schiffshaut gehören, unter verschiedenem Winkel auf die Welle aufkeilt, um so einen constanten und continuirlichen Luftstrom zu erzielen.

Jeder Compressor C bezw. jede Gruppe von Compressoren C¹ C² mufs mit den Vertheilern der zugehörigen Zone durch eine Leitung verbunden sein. Dieselbe mufs derart eingerichtet sein, dafs möglichst ein plötzliches Entweichen von Luft durch diejenigen Austrittsöffnungen einer und derselben Zone vermieden wird, welche infolge des Schlingerns oder Stampfens des Schiffes in eine Lage kommen, in welcher sie einen geringeren Gegendruck des Wassers erleiden als die anderen Austrittsöffnungen derselben Zone.

Um bei der Anwendung eines einzelnen Compressors die Schwankungen in der Speisung zu vermeiden, ist mit jedem einzelnen Compressor C ein Luftreservoir D verbunden (Fig. 4), welches als Regulator wirkt. Dieses Reservoir enthält einen elastischen Kolben und ein Doppelventil k k^l, von denen das eine mit dem gröfseren Querschnitt umgekehrt arbeitet wie das andere von geringerem Querschnitt. Da die Luft, welche mit Widerstand in dieses Reservoir eingeführt wird, durch das Ventil von geringem Querschnitt eintritt, so kann sie während des kurzen Zeitraumes, wo die Wirkung im todten Punkt des Compressors aussetzt, zu den Vertheilern zurückkehren, da ihr Druck nunmehr auf das Ventil mit gröfserem Querschnitt öffnend wirkt.

Es ist leicht ersichtlich, dafs man infolge der Wirkung der beschriebenen Anordnungen erzielt, dafs ein möglichst constantes Gewicht von Luft durch die Vertheiler t unabhängig von den unaufhörlichen Schwankungen der Gegendrucke des Wassers austritt.

Wie oben gezeigt, bewirkt die Anwendung von Volumencompressoren, welche mit einander gekuppelt oder mit einem geeigneten Reservoir verbunden und von einer und derselben Transmission abhängig sind, dafs jeder noch so grofse Widerstand überwunden werden kann. Die Rechnung zeigt, dafs die Wirkungen des Widerstandes einer hohen und raschen Welle leicht durch zwei Compressoren beherrscht werden können, welche mit einander gekuppelt sind und mit mäfsiger Geschwindigkeit laufen.

Die Anordnung eines einzigen Compressors mit einem Regulator gemäfs Fig. 4 hat ebenfalls praktische Vorzüge. Sie ist einfacher und leichter als die Anordnung zweier mit einander gekuppelter Pumpen und nimmt vor allen Dingen weniger Raum ein. Dies sind Vortheile, welche für die Anwendung bei Schiffen von grofser Bedeutung sind.

Claims (3)

1. Pate nt-An Sprüche:

   ι. Eine Einrichtung zur Erzeugung einer Luftschicht zwischen der Aufsenhaut von Schiffen und dem Wasser, dadurch gekennzeichnet, dafs die Luftaustrittsöffnungen sowohl in der Längs- als auch in der Querrichtung des Schiffes in von einander unabhängige Gruppen getheilt sind, von denen jede durch eine besondere Leitung mit einem besonderen Compressor verbunden ist, zum Zwecke, ein zusammenhängendes, von dem Schlingern und Stampfen des Schiffes und den Wellen unabhängiges Luftkissen unter verhältnifsmäfsig geringem Arbeitsaufwand zu erzeugen.
2. 2. Eine Ausführungsform der Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafs die die verschiedenen Luftverlheilungsgruppen speisenden, mit veränderlichem Volumen arbeitenden Compressoren durch eine gemeinschaftliche Transmission mit einander gekuppelt sind, zum Zwecke, in der Zeiteinheit nach jeder Luftvertheilungszone eine constante Gewichtsmenge Luft zu befördern.
3. 3. Eine Ausführungsform der Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafs die Luftaustrittsöffnungen auf in der Längsrichtung des Schiffes verlaufenden Vertheilern liegen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.