DE1506372B2

DE1506372B2 - Strahlsteuereinrichtung an wasserfahrzeugen

Info

Publication number: DE1506372B2
Application number: DE19661506372
Authority: DE
Inventors: Siegfried LaSaIIe Ontario Kuether (Kanada)
Original assignee: Tamco Ltd
Current assignee: Tamco Ltd
Priority date: 1965-10-22
Filing date: 1966-07-14
Publication date: 1971-07-22
Also published as: GB1145237A; US3362371A; DE1506372A1; GB1130378A; SE340765B; NO121643B

Description

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Die Erfindung betrifft eine Strahlsteuereinrichtung Vorteilen von Querstrahlsteuern zu verbinden, wurde

an Wasserfahrzeugen unter Verwendung einer Schau- in der vbrbel:annten deutschen Auslegeschrift

felradpumpe mit einer in einer horizontalen Ebene 1 136907 die eingangs genannte Strahlsteuereinrich-

um 360° schwenkbaren, von einem rohrförmigen tung vorgeschlagen, bei der eine in einer horizonta-

Träger gehaltenen Anordnung zur Strahlerzeugung, 5 len Ebene um 360° schwenkbare aus zwei Propeller-

wobei der Träger in einem im Wasserfahrzeug ange- flügeln bestehende Pumpe in einem im Wasserfahr-

brachten vertikalen Rohrkörper, der von oben zu- zeug angebrachten Rohrkörper verschiebbar gela-

gänglich ist und über die Wasserlinie hinausragt, der- gert ist, so daß sie in vertikaler Richtung bis unter

artig teleskopartig verschiebbar ist, daß die An- den Boden des Wasserfahrzeuges ausgefahren wer-

ordnung aus ihrer Normallage in der Höhe eines io den kann und dort eine Verschwenkung um 360°

quer zum unteren.Ende des Rohrkörpers angebrach- ermöglicht. Im eingezogenen Zustand, d. h. ihrer

ten Querstrahltunnels,: den sie beaufschlagen kann, Normallage, liegt die Pumpe in der Höhe eines quer

in vertikaler Richtung bis unter den Boden des zum unteren Ende des Rohrkörpers angebrachten

Wasserfahrzeuges ausgefahren werden kann. Querstrahltunnels, den sie auf diese Weise wie bei

Die Verwendung von Strahlsteuereinrichtungen 15 den üblichen Querstrahlsteuereinrichtungen beaufzur Lenkung eines Wasserfahrzeuges ist bekannt. schlagen kann. Die Anordnung der Schaufelräder Hierbei wurde vielfach versucht, diese Wirkung in dem ausfahrbaren Rohrkörper bedingt jedoch gleichzeitig mit dem Antrieb des Wasserfahrzeuges eine Beschränkung hinsichtlich der Größe und der zu kombinieren. In der deutschen Patentschrift Leistung des Strahlerzeugers. Ein Ansaugen von auf 22 222 ist ein derartiger hydraulischer Treibapparat 20 dem Wasser schwimmenden Hartgegenständen, das dargestellt, der für die Kanal- und Flußschiffahrt sich bei einem Hochschwimmen des entlasteten vorgeschlagen wurde. Diese Vorrichtung besitzt eine Schiffes nie mit Sicherheit vermeiden läßt, führt auch außenbordbefestigte, in einer horizontalen Ebene um rasch zu einer Beschädigung der empfindlichen 360° schwenkbare Schubdüse, welche durch eine Schaufelräder und damit zu einer Funktionsbehinde-Pumpe im Inneren des Wasserfahrzeuges gespeist 25 rung der gesamten Anlage. Die Verschiebung des wird und vom Heck des Wasserfahrzeuges aus hinter Strahlerzeugers erfolgt mit Hilfe eines an dem Strahldas Kielwasser ragt. Die Schubdüse ist mit Hilfe erzeuger angesetzten wasserdichten im Rohrkörper einer teleskopischen Rohrverbindung höhenverstell-_: geführten Rohres, das durch Aufschwimmen vertikalbar angeordnet. Die Pumpe ist von der Schubdüse beweglich ist. Die Stellung dieses Rohres wird durch und ihrer direkten Wassereinführung getrennt ange- 30 Halteelemente in den Endstellungen fixiert. Der Anordnet, triebsmotor sitzt auf dem Rohr und wird mitbewegt.

Auch in anderer Ausbildung sind derartige An- Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Auftriebe für Wasserfahrzeuge bekanntgeworden, wie gäbe zugrunde, unter Vermeidung der Nachteile der beispielsweise aus der Zeitschrift MTZ Jahrgang 22, direkten Strahlpumpenanwendung der letztgenannten Heft 3, März 1961, auf Seite 78 ersichtlich ist. Bei 35 Anordnung eine Strahlsteuereinrichtung an Wasserden dort beschriebenen Triebwerken wird von einer fahrzeugen zu schaffen, bei der die Verschiebeeinstationär in einen Kanal angeordneten Schaufelrad- richtung vereinfacht aufgebaut ist und der Pumpenpumpe das Wasser einer am Heck stationär ange- antrieb nicht von der Verschiebebewegung beeinflußt brachten schwenkbaren Düse zugeführt. ist. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die An-

In der deutschen Patentschrift 398 188 ist eine 40 Ordnung zur Strahlerzeugung aus einer Schubdüse Strahlsteuereinrichtung an Wasserfahrzeugen be- besteht, durch welche von der stationär im vertikalen schrieben, bei der eine im Inneren des Wasserfahr- ' Rohrkörper angebrachten Pumpe durch Wasserzuzeuges stationär angeordnete Pumpe durch Füh- führungskanäle aus der Umgebung angesaugtes Wasrungskanäle Wasser aus der Umgebung ansaugt und ser ausgestoßen wird, wobei das Schaufelrad der unter dem Boden des Wasserfahrzeuges durch eine 45 Pumpe unterhalb der Einmündung der Wasserzufühin einer horizontalen Ebene um 360° schwenkbare rungskanäle koaxial zum Rohrkörper gelagert ist, und Düse wieder ausstößt. Die drehbare Schubdüse kann daß in der Welle des Schaufelrades eine Steuerwelle jedoch nicht innerhalb des Schiffskörpers eingezogen geführt ist, welche die Schubdüse unter dem Schauwerden, so daß sie ebenfalls bei Nichtgebrauch den felrad in dem Rohrkörper derart lagert, daß durch Strömungswiderstand erhöht und zudem, insbeson- 50 die Steuerwelle das Verdrehen der Schubdüse und dere bei hochschwimmendem Schiff, leicht einer Be- deren Aus- und Einfahren aus und in die Normalschädigung ausgesetzt ist, wenn Treibholz oder Eis lage erfolgen kann und daß in der Normallage der unter den Bug des Schiffes gelangen. Schubdüse nur ein Seitenteil des Querstrahltpnnels

Eine Querstrahlsteuereinrichtung mit immer vom Wasser durchströmbar ist.

gleichgerichteter; Strömung im Bereich der Schaufel- 55 Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist es soradpumpe ist in der deutschen Auslegeschrift mit möglich, im Inneren des Schiffsrumpfes raumspa-1 094 141 dargestellt. Der durch eine unterhalb der rend eine leistungsstarke Strömungspumpe anzuord-Austrittsöffnung liegende Eintrittsöffnung von einem nen, die unabhängig von der gewünschten Schubgleichsinnig umlaufenden Propeller angesaugte Was- richtung stets .in gleicher Weise beaufschlagt wird serstrahl wird durch einen Drehschieber in back- 60 und demzufolge optimal ausgelegt werden kann. Da bord- oder steuerbordgelegene Austrittsöffnungen sämtliche mechanische Einrichtungen in das Bootsgelenkt. Man erhält auf diese Weise einen höheren innere verlegt sind und für die Steuerung lediglich Wirkungsgrad,,.E>er den Querstrahlsteuern anhaftende die Richtung des Druckwassers verändert wird, ist Nachteil, daß der erzeugte Schub lediglich normal die gesamte Anordnung besser zugänglich und auch zur Längsachse des Schiffes verläuft, wird jedoch 65 leichter zu warten. Auch die Gefahr einer Beschädihierdurch nicht vermieden. gung ist durch die erfindungsgemäße Ausbildung

Um die Vorteile eines unterhalb des Bodens des erheblich vermindert. Die Höhenverstellung der

Wasserfahrzeuges ausfahrbaren Propellers mit den Düse erfolgt ohne Beeinträchtigung des Pumpenan-

triebes und kann jederzeit ohne besondere Vorrichtungen vorgenommen werden. , . ·

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungs form ist für die vertikale Verschiebung der Steuerwelle und damit der Schubdüse ein hydraulischer oder pneumatischer Zylinder mit der Steuerwelle verbunden. Es erweist sich als besonders vorteilhaft, wenn unterhalb der Einmündung der Wasserzuführungskanäle und über dem Schaufelrad eine Verengung nach Art. einer Venturi-Düse vorgesehen ist.

Es ist besonders zweckmäßig, wenn der Rohrkörper in ein oberes Rohr und ein unteres Rohr unterteilt ist. Hierbei sind zweckmäßigerweise die Einmündungen der Wasserzuführungskanäle am oberen Ende des unteren Rohres angeordnet Das obere Rohr ist zweckmäßigerweise nach oben demontierbar.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Wasserzuführungskanäle im Rohrkörper in einen Ringraum münden. Es ist günstiger, die Strahlsteuereinrichtung in an sich bekannter Weise so auszubilden, daß im eingezogenen Zustand die außenseitigen Teile der Anordnung zur Strahlerzeugung mit der Kielform des Wasserfahrzeuges stralcen.

Die Zeichnung dient der weiteren Erläuterung der Erfindung. Es zeigt

Fig. 1 in einer perspektivischen, teilweise aufgeschnittenen Ansicht eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in ein Schiff eingebaut,

F i g. 2 einen Querschnitt durch die Strahlsteuereinrichtung der F i g. 1 in Blickrichtung nach vorne auf den Bug des Schiffes zu,

Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie 3-3 der F i g. 2 in Blickrichtung nach Steuerbord des Schiffes,

F i g. 4 eine Draufsicht auf einen Teil des Steuermechanismus längs der Linie 4-4 in F i g. 3.

Bei Betrachtung der Fig. 1 erkennt man eine allgemein mit 1 bezeichnete Strahlsteuereinrichtung mit einem vertikal angeordneten Rohrkörper 15, 16 als Pumpengehäuse 2, der sich von dem Kiel 4 eines Schiffes 6 nach oben erstreckt. Der Körper 8 des f° Schiffes 6 ist unterhalb der Wasserlinie mit einer Mehrzahl von Wasserzuführungskanälen 10 versehen, die sich von den Seiten des Schiffskörpers 8 radial nach innen erstrecken und eine Verbindung mit dem Rohrkörper herstellen. In einem gewissen Abstand oberhalb des Kiels 4 ist ein Querstrahltunnel 12 quer zum Kiel 4 oder zur Längsachse des Schiffes 6 vorgesehen. Wie aus F i g. 2 und 3 zu entnehmen ist, besteht der Rohrkörper aus einem oberen Rohr 14 und einem unteren Rohr 16. Das obere Ende des unteren Rohres 16 bildet entweder eine Einheit mit den Innenanschlüssen der Zuführungskanäle 10 oder ist mit dieser lösbar verbunden. Im Verbindungsbereich mit dem Rohr 14 ist das Rohr 16, das teleskopartig in dem Rohr 14 bewegt werden kann, mit einer ringförmigen Schulter 18 versehen, auf der ein sich nach außen erstreckender Flansch 20 einer strömungsrichtenden Venturi-Düse 22 aufgelagert ist, welche innerhalb des unteren Rohres 16 angeordnet ist. Weiterhin ist in dem Gehäuse 2, und zwar in dem unteren Rohr 16 unterhalb der Venturi-Düse 22, das Schaufelrad 24 einer Pumpe koaxial mit dem Rohrkörper angeordnet sowie ferner ein Gitter von strömungsrichtenden Leitschaufeln 26 und eine Schubdüse 28. Die Venturi-Düse 22 ist zusammen mit dem Leitschaufelgitter 26 gegenüber Drehung in dem Rohr 16 fixiert. Durch die Mitte der Venturi-Düse 22 läuft eine hohle Antriebswelle 30, die an einem zentralen Nabenabschnitt. 32 des Schaufelrades 24 befestigt ist. Das untere Ende der Antriebswelle 30 endet in dem Leitschaufelgitter 26 und ist darin zusammen mit einer Abdichtung 34 in Radial- und Axiallagern 36 bzw. 38 gelagert. Ähnliche Lager 40 und 42 halten die Welle im oberen Ende der Venturi-Düse 22 und werden an Ort und Stelle durch einen Deckel 44 gehalten.

' Das obere Ende des Rohres 14 des Gehäuses 2 ist mit einer Deckplatte 46 verschlossen, durch welche das obere Ende der Welle 30 verläuft. Über dieser Deckplatte trägt die Welle 30 eine Antriebsscheibe 48, welche über eine Anzahl von Treibriemen 50 mit einer Antriebsscheibe 52 auf Antriebsaggregaten verschiedener Art und Geschwindigkeit in Verbindung stehen kann. Im vorliegenden Beispiel ist ein Elektromotor 54 im Schiffskörper 8 montiert.

Koaxial ist innerhalb der Antriebswelle 30 eine Steuerwelle 56 angeordnet, die an ihrem unteren Ende mit dem Oberteil der Schubdüse 28 verbunden ist. Das obere Ende der Steuerwelle 56 ist über einen Stift 60 und einen Kragen 62 mit einem hydraulischen oder pneumatischen Zylinder 58 gekoppelt. Eine allgemein mit 64 bezeichnete Dreh-oder Steueranordnung für die Düse ist auf dem oberen Rohr 14 des Gehäuses 2 montiert und steht mit der Steuerwelle 56 so in Verbindung, daß diese und die Schubdüse 28 drehbar sind. Die Steueranordnung 64 besteht aus einem Paar kerbverzahnter Überwurfkragen 66, in welchen die Steuerwelle 56 gleitend angeordnet ist und die mittels eines Paares pneumatischer oder hydraulischer Zylinder 68 betätigt werden können.

Die Schubdüse 28 besteht aus einer Anzahl von Düsenkanälen 70, deren Querschnitte sich allmählich von der oberen oder Zuströmseite 72 der Düse her bis zur Abströmseite 74 verengen. Ein abströmseitiges Rohr 74 bildet einen Winkel von etwa 90° mit dem zuströmseitigen Rohr und dem Rohrkörper. Wie in F i g. 2 und 3 gezeigt ist, ist die Düse 28 von einem Gehäuse 76 umschlossen, dessen unteres Ende so ausgebildet ist, daß es der Gestaltung des Kiels 4 oder des Schiffrumpfes 8 angepaßt ist. Bei Fahrt in offenem Gewässer ist die Düse 28 (in eingezogener Lage) in Richtung nach vorwärts oder nach hinten angeordnet, wie in F i g. 3 gezeigt ist.

Die Düse 28 ist zusammen mit ihrem Gehäuse 76 in dem unteren Rohr 16 des Gehäuses 2 aus- und einziehbar. In eingezogener Stellung läßt sich die Düse so drehen, daß sie mit dem unteren Querstrahltunnel 12 fluchtet, so daß für Aufdockungs- oder Ablegemanöver der nur senkrecht zur Längsachse des Schiffes nötige Schub erzeugt werden kann. Zur Drehung der Düse in offenem Gewässer wird der Zylinder 58 betätigt, um die Steuerwelle 56 nach unten durch die Antriebswelle 30 hindurch abzusenken, wobei die Düse 28 und ihr Gehäuse 76 eine bestimmte Länge unterhalb des Kiels 4 herausragen, wie in F'i g. 3 gestrichelt angedeutet ist. In dieser Stellung kann die Düse 28 auf einem Vollkreis von 360° in jeden beliebigen Winkel gegenüber dem unteren Gehäuserohr 16 eingestellt werden.

Sobald das Schaufelrad 24 durch den Motor 54 und über die Antriebswelle 30 angetrieben wird, wird Wasser durch die Zuführungskanäle 10 zur Venturi-Düse 22 angesaugt, die die Strömung nach unten umlenkt und außerdem die Turbulenz herabsetzt. Dadurch erreicht die Strömung das Schaufelrad 24

relativ ungestört, so daß sich ein maximaler Schub erzeugen läßt. Die Drehbewegung des Rades 24 erzeugt ein,gewisses Mali von vuerdrall oder Turbulenz, dessen Betrag von der Drehzahl des Rades abhängt. Diese Drallbewegung in der Strömung bedeutet einen Bewegungsverlust. Das Leitschaufelgitter 26 entfernt den Drall aus der Strömung. Die Notwendigkeit des Vorhandenseins der Schaufeln 26 wird normalerweise durch die Drehzahl, den Durchmesser und die Steigung des Schaufelrades 24 bestimmt. Wenn der Drall gering ist, können die Leitschaufeln weggelassen werden.

Sobald die Strömung die Zuströmseite der Düse 28 erreicht, bewirkt die allmähliche Verengung des Düsenquerschnitts eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit. Die beschleunigte Wassermasse ergibt den Schub, sobald das Wasser durch den Düsenaustritt 74 austritt.

Aus den F i g. 2 und 3 ist die Zugänglichkeit zu der Strahlsteuereinrichtung zum Zweck der Instandhaltung und des Auswechselns von Teilen zu erkennen. Es ist nicht nötig, das Schiff ins Trockendock zu bringen oder Taucher zu beschäftigen, sobald eine derartige Arbeit auszuführen ist. Nach Entfernen der mit den oberen Enden der Wellen 30 und 56 verbundenen Elemente läßt sich die Steuerwelle 56 aus dem Gehäuse nach oben ziehen und bringt dabei die damit verbundene Düse 28, die Leitschaufeln 26, das Schaufelrad 24 und die Venturi-Düse 22 mit. Nach der Entfernung tritt natürlich das umgebende Wasser ein und steigt in den Rohren 14 und 16 hoch. Auf Grund der Tatsache, daß das obere Ende des Rohres 14 über der Wasserlinie liegt (s. Fig. 3), kann das Wasser nicht überfließen und in das Innere des Schiffes eintreten. Die ausgebauten Teile können deshalb außerhalb hingelegt werden und so wesentlich leichter der Inspektion oder sonstigen Untersuchungen zugängig gemacht werden.

Claims

Patentansprüche: 40

1. Strahlsteuereinrichtung an Wasserfahrzeugen unter Verwendung einer Schaufelradpumpe mit einer in einer horizontalen Ebene um 360° schwenkbaren, von einem rohrförmigen Träger gehaltenen Anordnung zur Strahlerzeugung, wobei der Träger in einem im Wasserfahrzeug angebrachten vertikalen Rohrkörper, der von oben zugänglich ist und über die Wasserlinie hinaufragt, derart teleskopartig verschiebbar ist, daß die Anordnung aus ihrer Normallage in der Höhe eines quer zum unteren Ende des Rohrkörpers angebrachten Querstrahltunnels, den sie beaufschlagen kann, in vertikaler Richtung bis unter den Boden des Wasserfahrzeuges ausgefahren werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zur Strahlerzeugung aus einer Schubdüse (28) besteht, durch welche von; der; stationär im vertikalen Rohrkörper (14, 16) angebrachten Pumpe durch Wasserzuführungskanäle (10) aus der Umgebung angesaugtes Wasser ausgestoßen wird, wobei das Schaufelrad (24) der Pumpe unterhalb der Einmündung der Wasserzuführungskanäle (10) koaxial zum Rohrkörper (14, 16) gelagert ist, und daß in der Welle (30) des Schaufelrades (24) eine Steuerwelle (56) geführt ist, welche die Schubdüse (28) unter dem Schaufelrad (24) in dem Rohrkörper (14, 16) derart lagert, daß durch die Steuerwelle (56) das Verdrehen der Schubdüse (28) und deren Aus- und Einfahren aus und in die Normallage erfolgen kann und daß in der Normallage der Schubdüse (28) nur ein Seitenteil des Querstrahltunnels (12) vom Wasser durchströmbar ist.

2. Strahlsteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Vertikalverschiebung der Steuerwelle (56) und damit der Schubdüse (28) ein hydraulischer oder pneumatischer Zylinder (58) mit der Steuerwelle (56) verbunden ist.

3. Strahlsteuereinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Einmündung der Wasserzuführungskanäle (10) und über dem Schaufelrad (24) eine Verengung nach Art einer Venturi-Düse vorgesehen ist.

4. Strahlsteuereinrichtung nach Anspruch 1 mit 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrkörper in ein oberes Rohr (14) und ein unteres Rohr (16) unterteilt ist.

5. Strahlsteuereinrichtung nach Anspruch 1 mit 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einmündungen der Wasserzuführungskanäle (10) am oberen Ende des unteren Rohres (16) angeordnet sind.

6. Strahlsteuereinrichtung nach Anspruch 1 mit 5, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Rohr (14) nach oben demontierbar ist.

7. Strahlsteuereinrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserzuführungskanäle (10) im Rohrkörper (16) in einen Ringraum münden.

8. Strahlsteuereinrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise im eingezogenen Zustand die außenseitigen Teile der Anordnung zur Strahlerzeugung mit der Kielform des Wasserfahrzeuges straken.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen