DE1556835C - Bugsteuervorrichtung für ein Schiff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bugsteuervorrichtung für ein Schiff mit einem unter Wasser an der Außenhaut beginnenden, zu einem ortsfest eingebauten drehbaren Förderorgan führenden Zuströmkanal und mit einer das Förderorgan umschließenden und um dessen Drehachse drehbaren Leitvorrichtung mit einer Austrittsöffnung, der nach jeder Schiffsseite wenigstens eine Austrittsstellung zugeordnet ist.

Es ist bekannt, ein Wasserfahrzeug mittels eines durch ein Förderorgan (Pumpe, Propeller od. dgl.) in einem im Vorschiff angeordneten I-förmigen Strö- ,-mungskanal erzeugten und durch eine in diesem Strömungskanal eingebaute um die Drehachse des Förderorgans drehbare Leitvorrichtung in zwei einander entgegengesetzte Richtungen des Kanals lenkbaren Strahls zu steuern (deutsche Auslegeschrift 1 094 141). Bei anderen bekannten Bugsteuervorrichtungen wird durch ein Förderorgan das vorn in einen längsschiffverlaufenden Kanal eintretende Wasser beschleunigt und hinter dem Förderorgan durch eine sich Y- oder T-förmig verzweigende Ausstoßleitung und entsprechende Leitvorrichtungen querschiffs in der einen oder anderen Richtung ausgestoßen (deutsches Gebrauchsmuster 1 692 051).
■ Es ist ferner bekannt, eine Vortriebs- und Steuervorrichtung für ein Schiff als im vorderen Teil des Schiffsrumpfes unter Wasser angeordnete vertikalachsige Pumpe mit axialem Eintritt und radialem Austritt auszubilden und deren radial nach außen aus dem Pumpenrad auf einer Ringfläche austretenden Förderstrom in einem das Pumpenrad umgebenden und um die Laufraddrehachse verdrehbaren Spiralgehäuse zu sammeln. Der gesamte Förderstrom des Pumpen- ^v rades tritt dann aus dem Austrittsstutzen des Spiralgehäuses als gerichteter Strahl aus. Die Ausströmrichtung läßt sich durch Drehen des Spiralgehäuses um die Laufraddrehachse in eine beliebige, zur Laufraddrehachse normale Richtung einstellen (französische Patentschrift 1 333 732). Diese bekannte Einrichtung erfordert eine große Aufnahmekammer im Schiffsrumpf und vermindert daher beträchtlich den Nutzraum des Schiffes. Besonders nachteilig ist, daß diese im Vorschiff angeordnete Bugsteuervorrichtung den Vorsteven unterhalb der Wasserlinie durchschneidet und im Vorschiff einen horizontalen Schlitz von erheblichen Abmessungen benötigt. Dieser Schlitz muß bei Reisefahrt durch eine verschiebliche Abdeckung verschlossen werden, um den Schiffswiderstand niedrig zu halten und die Pumpe und das Spiralgehäuse vor Wellenschlag und dem Aufprall fester Schwimmkörper zu schützen.

Durch die deutsche Auslegeschrift 1113 383 ist eine HilfsSteuervorrichtung mittels eines um eine senkrechte Achse aus der Schiffslängsrichtung schwenkbaren Bugpropellers bekannt, bei der der Bugpropeller und der damit fest verbundene Antriebsmotor eine schwenkbare Einheit bilden. Der

Bugpropeller mit seinem Antriebsmotor ist dabei in einer entsprechenden Durchbrechung eines am Schiffskörper vorgesehenen Bugwulstes angeordnet, wobei der Bugpropeller in der Mittelstellung hinter der Bugwulstkappe liegt und mit seinem Antriebsmotor einen Teil des Bugwulstes bildet.

Neben dem Nachteil des Laderaumverlustes ist bei dieser Einrichtung weiterhin ungünstig, daß zum Steuern jeweils die gesamte Einrichtung mit dem Antriebsmotor verschwenkt werden muß.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bugsteuervorrichtung zu schaffen, die sowohl bei stillstehendem Fahrzeug als auch bei Fahrt, und zwar insbesondere auch noch bei hoher Fahrgeschwindigkeit sehr intensiv wirksam ist, und die unter geringem Platzbedarf in einen wulstförmigen Anbau des Fahrzeuges einzubauen ist.

Ausgehend von der eingangs genannten Bugsteuervorrichtung wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß die gesamte Steuereinrichtung in einem dem Schiffsrumpf vorgebauten horizontalen, im wesentlichen zylindrischen Wulst mit Drehachse in Wulstachsrichtung eingebaut ist, welcher Wulst vom mit einer die Eintrittsöffnung für den Zuströmkanal, auf- '. weisenden Wulstkappe abgerundet ist und aus zwei in Richtung der Drehachse des Förderorgans hintereinander befindlichen Gehäuseteilen gebildet ist, zwischen denen die Austrittsöffnung für den Förderstrom angeordnet ist, und daß die beiden Gehäuseteile im Bereich dieser Austrittsöffnung durch einen Kranz auf der Außenseite des Wulstes angeordneter Längsrippen und/oder durch einen zwischen dem Förderorgan und der Leitvorrichtung vorgesehenen Leitschaufelkranz miteinander verbunden sind.

Durch eine solche Gestaltung der Bugsteuervorrichtung werden die Nachteile der bekannten Bauweise vermieden. Vor allem beansprucht die neue Bauweise praktisch keinen Raum im Schiffsrumpf; dieser steht somit vollständig zur Aufnahme von Ladung zur Verfügung. Die Bugsteuervorrichtung selbst ist keiner Gefährdung durch Wellenschlag oder feste Schwimmkörper ausgesetzt, da sie sich tief unter der Wasserlinie wenig über dem Kiel befindet. Deswegen besteht auch keine Kavitationsgefahr für das Pumpenrad. Die Bugsteuervorrichtung ist sehr wirksam, weil der austretende Steuerstrahl den größtmöglichen Abstand von der Hochschwerachse des Schiffes hat.

Der Wulst ist durch die Austrittsöffnung in ein die Wulstkappe mit dem daran anschließenden, den Zuströmkanal umschließenden zylindrischen Teil des Wulstes umfassendes Vorderteil und in ein zwischen dem Ring der Austrittsöffnung und dem am Schiffsrumpf angebauten Anschlußstück sich erstreckenden achteren Teil in die zwei Gehäuseteile unterteilt. Um die durch die Austrittsöffnung unterbrochenen Gehäuseteile des Wulstkörpers zu verbinden, wird entweder auf der Außenseite des Wulstes zwischen der Austrittsöffnung ein Kranz von Längsrippen angeordnet oder es wird zwischen dem Förderorgan und der Leitvorrichtung ein Kranz von Leitschaufeln vorgesehen, deren Profilstellung der Strömungsrichtung des aus dem Förderorgan austretenden Wasserstroms angepaßt ist. Natürlich können auch beide Maßnahmen zusammen vorgesehen werden.

Die Eintrittsöffnung des Strömungskanals ist wenigstens angenähert im Strömungsstaupunkt der Wulstkappe angeordnet. Da an dieser Stelle nur geringe Strömungsgeschwindigkeiten herrschen, verursacht die Eintrittsöffnung bei Reisefahrt keine merkliche Erhöhung des Schiffswiderstandes.

Die Umlenkung des durch den Strömungskanal dem Pumpenrad zufließenden Wasserstromes aus der axialen Richtung in die radiale Richtung wird innerhalb des Pumpenrades vollzogen. In diesem Fall ist der axiale Platzbedarf für die Umlenkung am kleinsten, und die Umlenkung selbst vollzieht sich mit geringsten Strömungsverlusten. Die Austrittsöffnung ίο kann deshalb sehr nahe an der Wulstkappe vorgesehen werden. Eine Einrichtung dieser Art gestattet, auf verhältnismäßig kleinem Raum ein großes, leistungsfähiges Förderorgan unterzubringen, da für die Lenkung des Förderstromes in die gewünschte Richtung ein verhältnismäßig kleiner, das Förderorgan umschließender Ringraum ausreicht. Als besonderer Vorteil der neuen Einrichtung ist auch zu nennen, daß sie sowohl bei stillstehendem Fahrzeug als auch bei Fahrt, und zwar insbesondere auch noch bei hoher Fahrgeschwindigkeit, sehr intensiv wirksam ist, daß also die Ruderwirkung mit Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit nicht allzusehr zurückgeht. Dazu kommt, daß die Einrichtung mit hohem Wirkungsgrad [ 1.. und sehr geräuscharm arbeitet.
Die Leitvorrichtung kann, in Fortbildung der Erfindung — mit Ausnahme der Austrittsöffnung— von einem zur Drehachse des Förderorgans koaxialen Mantel umschlossen sein.

Die Leitvorrichtung ist zweckmäßig als Spiralgehäuse mit tangential oder radial gerichtetem Austrittskanal ausgebildet.

Je nachdem, ob das Spiralgehäuse einen tangential oder einen radial gerichteten Austrittskanal besitzt, werden, gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung, die Längsrippen, welche die beiden Teile des Wulstes miteinander verbinden, entweder in Ebenen, die zu der Radialrichtung geneigt sind, oder in Radialebenen angeordnet.

Es empfiehlt sich, nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung, das Spiralgehäuse mit einer rechteckigen Austrittsöffnung auszubilden.

Für den Einbau der gemäß der Erfindung ausgebildeten Bugsteuervorrichtung in den beschriebenen, dem Vorschiff vorgebauten Wulst wird, einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß, eine mit dem Schiffsrumpf starr verbundene Lagerplatte vorgesehen, in der bzw. auf der das Förderorgan und die Leitvorrichtung drehbar gelagert sind. Diese Lagerplatte schließt zugleich den Innenraum des Wulstes gegen · den Innenraum des Schiffsrumpfes ab.

Zum Verdrehen in die verschiedenen, der Austrittsöffnung zugeordneten Stellungen ist die Leitvorrichtung —in weiterer Ausbildung der Erfindung— mit einem Zahnkranz versehen, in den ein durch einen Verstellmotor antreibbares Ritzel eingreift.

Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beschreibung von mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.

F i g. 1 zeigt einen vertikalen Längsschnitt durch den Wulstbug eines Schiffes mit einer in dem Wulst eingebauten Bugsteuervorrichtung,

Fig.2 hierzu einen Querschnitt nach der Linie H-II;

F i g. 3 und 4 zeigen eine Ausführung mit radialem Austritt des Spiralgehäuses und mit Verbindung der beiden Teile des Wulstes sowohl durch radiale Rippen als auch durch Leitschaufeln.
In F i g. 1 ist der Rumpf des zu steuernden Fahrzeu-

ges, also etwa der Rumpf eines Schiffes mit dem Bezugszeichen 1 angedeutet. An eine mit einem zylindrischen Flansch 2 versehene Öffnung des Schiffsrumpfes ist eine Tragplatte 3 angeflanscht, in der das Pumpenlaufrad 4 mittels der von einem Motor 12 angetriebenen Welle 5 drehbar gelagert ist. Das Pumpenlaufrad 4 wird von einem im Querschnitt rechteckigen Spiralgehäuse 6 umschlossen, das mittels eines Tragkörpers 7 in der Tragplatte 3 drehbar oder wenigstens um einen Winkel von 180° schwenkbar gelagert ist. Der Tragkörper 7 des Spiralgehäuses 6 ist außerdem mit einem Innenzahnkranz 8 versehen, in den ein von einem Elektromotor 9 angetriebenes in der Tragplatte 3 gelagertes Ritzel 10 eingreift.

Das Spiralgehäuse 6 ist mit einem zylindrischen Mantel 11 versehen. Der Tragkörper 7 ist von dem achteren Wulstteil 7' umgeben. Der achtere Wulstteil 7' und der die Einlaßöffnung 14 enthaltende vordere Wulstteil 7" sind durch die Rippen 16 miteinander verbunden, die mit Rücksicht auf die Austrittsrichtung des von der Pumpe 4 erzeugten Strahls aus dem Austrittskanal 15 in zu Radialebenen gleichsinnig geneigten Ebenen liegen, und zwar so, daß die Rippenflanken tangential zum Umfang des Pumpenlaufrades 4 stehen.

Das Ausführungsbeispiel nach den F i g. 3 und 4 zeigt ein im Durchmesser etwas kleineres Pumpenlaufrad 4' als das Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 und 2. Zwischen dem Laufradaustritt und dem Spiralgehäuse 6' ist ein Kranz von Leitschaufeln 17 angeordnet, die einerseits fest mit der Tragplatte 3 und andererseits mit dem vorderen Wulstteil 7" verbunden sind. Außerdem sind Rippen 16' vorgesehen, die ebenfalls zur steifen Verbindung des vorderen Wulstteiles 7" mit der Tragplatte 3 dienen. Der zylindrische Mantel 11' des Spiralgehäuses 6' reicht in gleicher Weise wie der Tragkörper T bis an den Außendurchmesser des Wulstes heran und bildet so einen Teil der Außenhaut des Wulstes. Das Spiralgehäuse weist hier, wie die F i g. 4 zeigt, einen radial gerichteten Austrittskanal 15' auf; dementsprechend verlaufen die Rippenflanken in Radialebenen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Bugsteuervorrichtung für ein Schiff mit einem unter Wasser an der Außenhaut beginnenden, zu einem ortsfest eingebauten drehbaren Förderorgan führenden Zuströmkanal und mit einer das Förderorgan umschließenden und um dessen Drehachse drehbaren Leitvorrichtung mit einer Austrittsöffnung, der nach jeder Schiffsseite wenigstens eine Austrittsstellung zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Steuereinrichtung in einem dem Schiffsrumpf (1) vorgebauten horizontalen, im wesentlichen zylindrischen Wulst (12) mit Drehachse (5) in Wulstachsrichtung eingebaut ist, welcher Wulst (12) vorn mit einer die Eintrittsöffnung (14) für den Zuströmkanal aufweisenden Wulstkappe abgerundet ist und aus zwei in Richtung der Drehachse (5) des Förderorgans (4,4') hintereinander befindlichen Gehäuseteilen (T, 7") gebildet ist, zwischen denen die Austrittsöffnurig (15) für den Förderstrom angeordnet ist, und daß die beiden Gehäuseteile (T, 7") im Bereich dieser Austrittsöffnung (15) durch einen Kranz auf der Außenseite des Wulstes angeordneter Längsrippen (16) und/ oder durch einen zwischen dem Förderorgan (4,4') und der Leitvorrichtung (6,6') vorgesehenen Leitschaufelkranz (17) miteinander verbunden sind.

2. Bugsteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsöffnung (14) des Zuströmkanals wenigstens angenähert im Strömungsstaupunkt der Wulstkappe vorgesehen ist.

3. Bugsteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Förderorgan (4,4'), wie an sich bekannt, als Pumpenrad mit axialem Eintritt und wenigstens angenähert radialem Austritt ausgebildet ist. .

4. Bugsteuervorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,'daß"die Leitvorrichtung (6,6') —mit Ausnahme der Austrittsöffnung (15') — von einem zur Drehachse (5) des Förderorgans (4, 4') koaxialen Mantel (11) umschlossen ist.

5. Bugsteuervorrichtung nach Anspruch 1,2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitvorrichtung (6,6'), wie an sich bekannt, als Spiralge- >, häuse mit tangential oder radial gerichtetem Austrittskanal und einer rechteckigen Austrittsöffnung (15') ausgebildet ist.

6. Bugsteuervorrichtung nach Anspruch 5 mit einer als Spiralgehäuse,mit radial gerichtetem Austrittskanal ausgebildeten Leitvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Längsrippen (16) mit ihren Flanken radial verlaufen.

7. Bugsteuervorrichtung nach Anspruch 5 mit einer als Spiralgehäuse mit tangential gerichtetem Austrittskanal ausgebildeten Leitvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanken jeder Längsrippe (16) schräg zu der zugehörigen Radialebene verlaufen.

8. Bugsteuervorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Förderorgan (4, 4') und die Leitvorrichtung (6, 6') in einer mit dem Schiffsrumpf (1) starr verbundenen Lagerplatte (3) drehbar gelagert sind.

9. Bugsteue.rvorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitvorrichtung (6, 6'), wie an sich bekannt, mit einem Zahnkranz (8) versehen ist, in den ein durch einen Verstellmotor (9) antreibbares Ritzel (10) eingreift.