DE1556502C - Einrichtung zum Steuern und Rückwärtsfahren mit hydrodynamischen Strahlantrieben bei Wasserfahrzeugen - Google Patents

Description

1 2

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zum Steuern und Rückwärtsfahren mit hydrodynami- einfache Einrichtung zu schaffen, bei der das Abschen Strahlantrieben bei Wasserfahrzeugen mit und Umlenken des Schubstrahls nahezu verlustfrei einem in dem Schubstrahl wirksamen Strahlablenk- erfolgt und das Ausmaß der möglichen Ablenkung organ und einem Strahlumlenk- und Ablenkorgan 5 des Schubstrahls groß, d. h. die Manövrierfähigkeit zum Umlenken und Ablenken des umgelenkten des Wasserfahrzeugs entsprechend besser als bei den Schubstrahls. bekannten Ausbildungen ist.

Dabei ist unter Strahlablenkung eine Richtungs- Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das änderung des Schubstrahles zwecks Änderung der Strahlablenkorgan und das Strahlumlenk- und AbFahrtrichtung, bei Kurvenfahrt und zur Kurskorrek- io lenkorgan bei Nichtgebrauch wahlweise gänzlich tür ähnlich wie mittels eines Ruderblattes zu ver- aus dem Bereich des Schubstrahls heraus bewegbar stehen. Die Strahlablenkung umfaßt den Ablenkungs- angeordnet sind, derart, daß die Einschaltung eines bereich von 0° bis theoretisch 90° ohne Erzeugung dieser Organe die Verwendung des anderen ausvon negativen Schubkräften. Unter Strahlumlenkung schließt und umgekehrt, und daß das Strahlumlenkdagegen versteht man eine Richtungsänderung des 15 und Ablenkorgan in an sich bekannter Weise aus Schubstrahles über 90° hinaus mit Erzeugung von zwei miteinander um 360° gegeneinander verdrehnegativen Schubkräften zur Realisierung der Rück- bar verbundenen 90°-Rohrkrümmern besteht, deren wärtsfahrt. in Betriebsstellung oberer Rohrkrümmer um eine in

Bei einer bekannten Einrichtung der eingangs Längsschiffsrichtung und horizontal verlaufende beschriebenen Art besteht das Strahlumlenkorgan aus 20 Welle von der Betriebsstellung um 90° in die in einem den Schubstrahl aufnehmenden kastenartigen einer horizontalen Ebene gelegene Außerbetriebs-Gehäuse mit einer hinteren Abschlußklappe und mit stellung schwenkbar ist und in Betriebsstellung mit in dem Gehäuseboden vorgesehenen, unverschließ- seiner. Einlauföffnung vor der Schubdüse steht, aus baren, mit drehbaren Düsen verbundenen Ausfluß- welcher der Schubstrahl horizontal austritt.
Öffnungen, aus denen zwecks einer steuerbaren Rück- 25 Der dadurch erzielte Vorteil besteht darin, daß wärtsfahrt die Schubstrahlmasse austritt, sobald die bei hoher Vorwärtsgeschwindigkeit der Schubstrahl Abschlußklappe geschlossen wird. In dem Schub- ohne jede Behinderung durch ein Gehäuse die strahl und innerhalb des Gehäuses ist ein in dem Schubdüse verläßt und im Falle einer Strahlumlen-Bereich des üblichen Ruderblattwinkels schwenk- kung in strömungsgünstigen Rohrkrümmern geführt bares Ablenkorgan vorgesehen, mit dem die Düsen 30 ist, die in Außerbetriebsstellung außerhalb des aus für die Rückwärtsfahrt gekuppelt sind. Dadurch wird der Schubdüse austretenden Schubstrahls und außerder Fahrtwiderstand des Wasserfahrzeugs durch die halb des Fahrtstromes angeordnet sind. Dieser Vorständig im Fahrtstrom liegenden Düsen groß und teil ergibt sich bei einem bekannten Strahlumlenkdas Ausmaß der möglichen Ablenkung des Schub- und Ablenkorgan nicht, obwohl es ebenfalls aus zwei Strahls klein. Außerdem erbringt das kastenartige 35 miteinander um 360° gegeneinander verdrehbaren Gehäuse erhebliche Strömungsverluste durch Wirbel- Rohrkrümmern besteht (deutsche Patentschrift bildung, und die gesamte Einrichtung ist durch die 1 238 356), weil das bekannte Umlenk- und Ablenk-Vielzahl ihrer Einzelteile sehr aufwendig (britische organ in fester Betriebsstellung ständig, also auch bei Patentschrift 996103). geradliniger Vorwärtsfahrt, von dem Schubstrahl

Bei einer anderen bekannten Einrichtung zum 40 durchflossen wird.

Steuern und Rückwärtsfahren mit hydrodynamischen Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel

Strahlantrieben bei Wasserfahrzeugen besteht das in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Strahlumlenk- und Äblenkorgan aus einer um eine Fig. 1 eine rückwärtige Ansicht auf das nicht in

vertikale Achse schwenkbaren Schubstrahldüse, Betrieb befindliche Strahlumlenk- und Ablenkorgan

deren hinterer Austrittsquerschnitt in seiner Größe 45 bei Vorwärtsfahrt des Wasserfahrzeugs,

zugunsten von nach vorn gerichteten Austrittsöffnun- F i g. 2 eine Ansicht in gleicher Richtung mit in

gen kontinuierlich veränderbar ist. Diese Konstruk- Betriebsstellung geschwenktem Strahlumlenk- und

tion ist sehr aufwendig, die Schubstrahlführung bei Ablenkorgan bei Rückwärtsfahrt des Wasserfahr-

der Rückwärtsfahrt strömungsungünstig, also ver- zeugs,

lustreich, und das Ausmaß der möglichen Strahl- 50 F i g. 3 einen Längsschnitt gemäß der Linie III-III

ablenkung ist sehr gering (deutsche Patentschrift in F i g. 2 in etwas vergrößertem Maßstab,

169 974). F i g. 4 einen Längsschnitt nach der Linie IV-IV in

Es ist auch bekannt, den Schubstrahl aus einem Fig. 1,

geraden Düsenrohr austreten zu lassen und die Ab- Fig. 5 einen Längsschnitt entsprechend Fig. 4,

bzw. Umlenkung des Schubstrahles durch das öffnen 55 jedoch mit in vertikaler Richtung gleitend gelager-

der beiderseitig angeordneten Klappen zu bewirken. tem Schaft des Strahlablenkorgans.

Diese Einrichtung ist zwar sehr einfach, aber der Am Heck 1 eines nicht weiter dargestellten

Fahrtwiderstand und die Strömungsverwirbelung Wasserfahrzeugs ist eine Schubdüse 2 eines hydro-

innerhalb des Rohres sind im Vergleich zu der dynamischen Strahlantriebs angeordnet. Im gezeigten

Größe der Ablenkkraft groß, und eine Ablenkung 60 Ausführungsbeispiel beaufschlagt die Schubdüse 2 in

des umgelenkten Strahls, d. h. ein Steuern bei Rück- P.feilrichtung ein Strahlablenkorgan 3, das über einen

wärtsfahrt, ist nicht möglich (deutsche Patentschrift Schaft 4 in Lagern S z. B. mittels eines Steuerrades 6

35 043). betätigbar ist.

Die fehlende Steuerbarkeit bei Rückwärtsfahrt ist Unterhalb des Strahlablenkorgans 3 ist eine Welle 7 ein Nachteil, der auch den Einrichtungen anhaftet, 65 in einem Lager 10 schwenkbar im Heck 1 gelagert bei denen vor dem Ablenkorgan ein in den Schub- und über eine Handhabe 8 (Fig. 3) zu betätigen, strahl bewegbares Umlenkorgan vorgesehen ist (z. B. An dem der Handhabe 8 gegenüberliegenden, außendeutsche Patentschrift 188 683). bordS liegenden Ende der Welle 7 ist ein von Rohr-

krummem 13 und 14 gebildetes Strahlumlenk- und Ablenkorgan 9 angeordnet, das eine Einlauföffnung 11 und eine Auslaßöffnung 12 aufweist und das über die Handhabe 8 in Pfeilrichtung derart schwenkbar ist, daß das Strahlumlenk- und Ablenkorgan 9 wahlweise in eine senkrechte oder waagerechte Stellung einschwenken kann. In waagerechter Stellung befindet sich das Strahlumlenk- und Ablenkorgan 9 außer Betrieb, dagegen in senkrechter Stellung in Betriebsstellung, bei der seine Einlauföffnung 11 unmittelbar vor die Mündung der Schubdüse 2 zu liegen kommt. In dieser Stellung gelangt der von der Schubdüse 2 kommende Schubstrahl in das Strahlumlenk- und Ablenkorgan 9, um es alsdann bei der Auslaßöffnung 12 zu verlassen, wobei der Schubstrahl also zur Erzeugung rückwärts gerichteter Schubkräfte um 180° umgelenkt wird. Die Auslaßöffnung 12 des Strahlumlenk- und Ablenkorgans 9 mündet in dieser Stellung unterhalb des Schiffbodens.

Das Strahlumlenk- und Ablenkorgan 9 besteht aus zwei Rohrkrümmern 13,14, die jeweils einen Bogen von 90° aufweisen. Der obere Rohrkrümmer 13 ist starr an der Welle 7 angeordnet, während der untere Rohrkrümmer 14 in einem am oberen Rohrkrümmer 13 vorgesehenen Lager 16 um 360° drehbar gelagert ist. Letzteres ist bei großen Übertragungskräften als Kugel- bzw. Rollenlager ausgebildet. Der untere Rohrkrümmer 14 besitzt fernerhin in seinem Anschlußbereich an dem oberen Rohrkrümmer 13 einen Zahnkranz 17, der mit einem Ritzel 18 kämmt, welches über eine Antriebswelle 19 antreibbar ist.

Die in einem Lager 15 gelagerte Antriebswelle 19 kann beispielsweise als biegsame Welle oder dergleichen ausgebildet sein, um der Schwenkbewegung des Strahlumlenk- und Ablenkorgans 9 um die Welle 7 folgen zu können. Mit der Drehung des Zahnkranzes 17 wird der untere Rohrkrümmer 14 dahingehend verdreht, daß der aus der Auslaßöffnung 12 austretende Schubstrahl eine Richtungsänderung erfährt. Die Richtungsänderung ist um einen Bereich von 360° möglich. Bei langsamer Fahrt kann somit das Wasserfahrzeug mit Hilfe des verdrehbaren unteren Rohrkrümmers 14 nach allen Richtungen gesteuert werden, während bei voller Geradeausfahrt das Strahlumienk- und Ablenkorgan 9 insgesamt um die Welle 7 aus dem Fahrstrom geschwenkt wird. Diese Anordnung verbürgt, daß kein Verlust an Antriebsleistung eintritt, wie dies bei den bekannten Schubdüsen der Fall ist, die ständig im Fahrstrom liegen, wobei es zu einem Leistungsverlust bis zu 30% kommen kann.

In der in F i g. 4 gezeigten Stellung befindet sich das Strahlumlenk- und Ablenkorgan 9 außer Betrieb, während das Strahlablenkorgan 3 unmittelbar hinter der Schubdüse 2 steht. Das Strahlablenkorgan 3 ist mit einem Schaft 4 in an sich bekannter Weise in Lagern 5 drehbar gelagert und kann in nicht dargestellter Weise aus dem Bereich der Schubdüse 2 heraus bewegt werden, bevor das Strahlumlenk- und Ablenkorgan 9 über die Welle 7 in die Betriebsstellung geschwenkt wird. Die Aufgabe des Strahlablenkorgans 3 wird alsdann bei in Betriebsstellung befindlichem Strahlumlenk- und Ablenkorgan 9 von dessen unterem, drehbar angeordnetem Rohrkrümmer 14 übernommen.

Gemäß Fig. 5 kann vorgesehen sein, daß das Strahlablenkorgan 3 mit einem Schaft 4 vor dem Inbetriebbringen des Strahlumlenk- und Ablenkorgans 9 nach oben gefahren wird, so daß letzteres um die Welle 7 ungehindert in Betriebsstellung schwenken kann. Um das Strahlablenkorgan 3 nach oben — also aus dem Strahlbereich der Schubdüse 2 heraus —

ίο fahren zu können, kann beispielsweise ein in einem Lager 21 drehbares Zahnrad 20 vorgesehen sein, das mit dem eine Verzahnung 22 aufweisenden Schaft 4 kämmt.

Mit der Erfindung ist eine Vorrichtung geschaffen worden, bei der eine Anordnung zum Um- und Ablenken des Schubstrahls bei vergleichsweise langsamer Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt in der Ausbildung als zwei gegeneinander verdrehbare Rohrkrümmer bei einem Steuerdrehbereich von 360° mit einem Ablenkorgan für die volle Vorwärtsfahrt kombiniert ist, bei der keine Steuer- bzw. Schubdüsen im Fahrstrom liegen und den Fahrtwiderstand erhöhen.

Die Betätigung der einzelnen Steuerorgane kann übrigens durch eine vollautomatische Schaltung auf mechanischer, hydraulischer oder elektrischer bzw. elektronischer Basis erfolgen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Steuern und Rückwärtsfahren mit hydrodynamischen Strahlantrieben bei Wasserfahrzeugen mit einem in dem Schubstrahl wirksamen Strahlablenkorgan und einem Strahlumlenk- und Ablenkorgan zum Umlenken und Ablenken des umgelenkten Schubstrahls, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlablenkorgan (3) und das Strahlumlenk- und Ablenkorgan (9) bei Nichtgebrauch wahlweise gänzlich aus dem Bereich des Schubstrahls heraus bewegbar angeordnet sind, derart, daß die Einschaltung eines dieser Organe die Verwendung des anderen ausschließt und umgekehrt, und daß das Strahlumlenk- und Ablenkorgan (9) in an sich bekannter Weise aus zwei miteinander um 360° gegeneinander verdrehbar verbundenen 90°-Rohrkrümmern (13 und 14) besteht, deren in Betriebsstellung oberer Rohrkrümmer (13) um eine in Längsschiffsrichtung und horizontal verlaufende Welle (7) von der Betriebsstellung um 90° in die in einer horizontalen Ebene gelegene Außerbetriebsstellung schwenkbar ist und in Betriebsstellung mit seiner Einlauföffnung (11) vor der Schubdüse (2) steht, aus welcher der Schubstrahl horizontal austritt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltbewegung des Strahlablenkorgans (3) und die des Strahlumlenk- und Ablenkorgans (9) durch hydraulische oder mechanische Elemente phasenverschoben um 180° miteinander gekuppelt sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlablenkorgan (3) hochschwenkbar oder hochziehbar angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen