DE15820C

DE15820C - Cylinder pillar propeller

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Publication number: DE15820C
Application number: DENDAT15820D
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Publication date: 1900-01-01

Description

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

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A, Fig. ι und 2, ist ein innerhalb des Schiffsraumes, hinten zunächst dem Steuerruder liegender Cylinder, welcher am hinteren Ende des Schiffes in die Schiffswand B, Fig. 1, wasserdicht eingepafst ist und sich in dem Schiffsräume befindet. Der im Schiffe liegende Theil des Cylinders hat vorn einen sicheren, festen Boden a, Fig. 1 und 2, und der hintere Theil des Cylinders, welcher über die Schiffswand BBB etwas hinausreicht, ist offen, daher der innere Raum des Cylinders bis zu seinem Kolben C mit Wasser gefüllt ist. Wenn das Wasser den dicht schliefsenden Kolben C weiter, als die Zeichnung Fig. 2 zeigt, hineindrückt, so steht endlich dieser Kolben vor dem Cylinderboden α α fest, dabei noch einen kleinen Raum zwischen Kolben und Cylinderboden freilassend, in welchen der aus dem Kasten D zuströmende gespannte Wasserdampf gelangen kann. Sobald die Wirkung des Dampfes erfolgt, wird der an der Kolbenstange EE festsitzende Kolben C eine dem Quadratinhalte seiner Fläche entsprechende Kraft auf· die Wassersäule im Cylinder äufsern, aber auch der Boden α α des Cylinders erfährt einen gleich grofsen Druck. Die. Kraft des Dampfes, nach vorn und hinten in einer Axe wirkend, trifft vorn den Boden aa, und wird so der Schiffskörper durch den Cylinderboden vorwärtsgeschoben, und nach hinten wirkt der Kolben C auf die Wassersäule im Cylinder. Jener Theil nun, welcher geringeren Widerstand leistet, macht den gröfseren Weg. Ist der Widerstand des Schiffes gleich dem Widerstände des Wassers im Cylinder, so wird das Wasser aus dem Cylinder mit derselben Geschwindigkeit ausgestofsen, als die Geschwindigkeit des Schiffes ist. A, Fig. 1 and 2, is a cylinder located inside the ship's space, at the rear, first of all, the rudder, which is fitted watertight into the ship's wall B, Fig. 1, at the rear end of the ship and is located in the ship's space. The part of the cylinder lying in the ship has a secure, solid bottom a, Figs. 1 and 2, and the rear part of the cylinder, which extends somewhat beyond the ship's wall BBB , is open, hence the inner space of the cylinder up to its piston C is filled with water. If the water further, shows the dense asleep piston C than the drawing Fig. 2, pushes, as it is finally this piston before Cylinderboden α α determines released thereby leaving even a small space between the piston and Cylinderboden in which the out of the box D influx of strained water vapor can enter. As soon as the steam takes effect, the piston C , which is fixed on the piston rod EE , exerts a force corresponding to the square of its area on the water column in the cylinder, but the bottom α α of the cylinder also experiences an equally high pressure. The. The force of the steam, acting forwards and backwards in an axis, hits the base aa in front, and the hull is thus pushed forward through the cylinder base, and the piston C acts to the rear on the water column in the cylinder. Now that part which offers less resistance makes the greater way. If the resistance of the ship is equal to the resistance of the water in the cylinder, the water is expelled from the cylinder at the same speed as the speed of the ship.

Bei der praktischen Ausführung legt man in den Hintertheil des Schiffes möglichst tief unter dem Wasserspiegel zwei bis fünf solcher Cylinder. In the practical execution one lays as deep as possible under in the rear of the ship the water level has two to five such cylinders.

Die Gesammtmaschine besteht aus dem Dampfcylinder A mit Steuerkasten D und dem Kolben C, der Kolbenstange EE, der Stopfbüchse e, der Schleife i, ferner aus dem Kreuzkopfe J, der Kurbelstange K, der Kurbel L, dem Schwungrade M und endlich aus dem Wellbaume S, Fig. 2, auf dem das Excenter N für die Schiebersteuerung angebracht ist. Fig. 3 zeigt einen Theil des Hintertheiles des Schiffes mit der Oeffnung eines Cylinders.The whole machine consists of the steam cylinder A with control box D and the piston C, the piston rod EE, the stuffing box e, the loop i, furthermore the crosshead J, the connecting rod K, the crank L, the flywheel M and finally the corrugated tree S. , Fig. 2, on which the eccentric N for the slide control is attached. Fig. 3 shows part of the rear part of the ship with the opening of a cylinder.

Liegen die Cylinder 1 Fufs unter dem Wasserspiegel, so strömt das Wasser mit der Geschwindigkeit von 7 Fufs pro Secunde in den Cylinder, und die Füllung des 12 Fufs langen Cylinders erfolgt in i,₇ Secunden. Der Stofs auf die Wassersäule im Cylinder durch den Dampf soll in Y₂ Secunde vollführt sein, und die Gesammtzeit zur Füllung des Cylinders mit Wasser und Ausstofsung dieses Wassers, d. h. Vorwärtsbewegung des Schiffes, würde demnach 1,3 Secunden in Anspruch nehmen. Aus praktischen Rücksichten giebt man dem Wellbaume S die Umdrehungszeit von 2 Y₂ Secunden.The cylinders are 1 feet below the water level, the water flows with a velocity of 7 feet per second of the cylinder, and the filling of the 12 feet long cylinder is carried out in i, ₇ seconds. The substance on the column of water in the cylinder by the steam should be completed in Y ₂ seconds, and the total time for filling the cylinder with water and expelling this water, ie moving the ship forward, would accordingly take 1.3 seconds. For practical reasons, the wave tree S is given a rotation time of 2 and ₂ seconds.

Wünscht man in jeder Y₂ Secunde einen Stofs, d. i. eine Geschwindigkeit des Schiffes von ca. 20 Fufs in der Secunde, so mufs man fünf Cylinder in Anwendung bringen.If one desires a substance in every Y ₂ seconds, that is, a speed of the ship of about 20 feet per second, then five cylinders must be used.

Bei 3 bis 4 Fufs Tiefe unter der Wasseroberfläche genügen drei Cylinder, um in jederAt 3 to 4 feet below the surface of the water, three cylinders are sufficient to enter each

Y₂ Secunde der Geschwindigkeit des Schiffes den Impuls zu geben, und die Umdrehung der Excenterwelle S erfolgt in ι Y₂ Secunden.Y ₂ seconds to give the impulse to the speed of the ship, and the rotation of the eccentric shaft S takes place in ι Y ₂ seconds.

Wenn die Cylinder 12 Fufs tief im Wasser liegen, so genügen zwei Cylinder, um in jeder Y₂ Secunde einen Stofs zu vollziehen.If the cylinders are 12 feet deep in the water, two cylinders are sufficient to perform one stoff _{every 2 seconds.}

Wird der Kolben C vom Wasser zurückgeführt, so dreht sich das Schwungrad M in der Richtung des Pfeiles x-x; endlich gelangt die Kurbel unter die Kurbelstange, d. i. zum todten Punkt, und nun führt das Schwungrad M die Kurbelstange weiter, bis der Sperrhaken O, gedrückt von der Feder q, in die Kerbe ν des Schwungrades einfällt, wonach ein Rückgang des Schwungrades unmöglich ist.If the piston C is returned by the water, the flywheel M rotates in the direction of the arrow xx; Finally the crank gets under the connecting rod, i.e. to the dead point, and now the flywheel M guides the connecting rod further until the locking hook O, pressed by the spring q, falls into the notch ν of the flywheel, after which it is impossible for the flywheel to fall.

Gelangt nun Dampf in den Cylinder, so geschieht die Drehung des Schwungrades in gleicher Richtung. Die Führung der Kurbelstange K über den todten Punkt erfolgt aber nur dann, wenn die Kurbelstange einen Schlitz hat, wie er in Fig. 2 am Ende der Kurbelstange gezeichnet ist.If steam now enters the cylinder, the flywheel rotates in the same direction. However, the connecting rod K is only guided over the dead point if the connecting rod has a slot, as is shown in FIG. 2 at the end of the connecting rod.

Die Anordnung aller dieser Maschinentheile machen die Zeichnungen ersichtlich. Die Zuströmung des Dampfes bis in den Schieberkasten D geschieht durch das Rohr η η, Fig. 1.The arrangement of all these machine parts make the drawings clear. The inflow of the steam into the valve body D takes place through the pipe η η, Fig. 1.

Der Druck des Wassers auf den Kolben ist P = F· h ·γ, daher, wenn der Cylinder 1 m Durchmesser hat, so ist die Kolbenfläche F = 0,7854 m, wenn die Höhe des Wasserspiegels über dem Cylinder h = 4 m ist und 1 cbm Wasser = 1000 kg wiegt, so ist dieser Druck P = 0,7854 · 4 · 1000 = 3 141 kg.The pressure of the water on the piston is P = F · h · γ, therefore, if the cylinder has a diameter of 1 m, the piston area is F = 0.7854 m, if the height of the water level above the cylinder is h = 4 m and 1 cbm of water = 1000 kg, this pressure is P = 0.7854 * 4 * 1000 = 3141 kg.

Die Geschwindigkeit ν des Wassers in dieser Tiefe ist:The speed ν of the water at this depth is:

ν ■=. V2gh = 1/2-9,8· 4 = 8,8 m in der Secunde. ν ■ =. V2gh = 1 / 2-9.8 · 4 = 8.8 m per second.

Ist die Dampfspannung 1 Atmosphäre, d. i. der Druck auf den Quadratcentimeter = 1,03 kg, so repräsentirt dieser Druck auf die Fläche von 7854 qcm die Kraft von 8 115 kg.If the vapor tension is 1 atmosphere, i. i. the pressure on the square centimeter = 1.03 kg, so this pressure on the area of 7854 square cm represents the force of 8 115 kg.

Das Gewicht des Wassers im Cylinder ist:The weight of the water in the cylinder is:

0,7854· 1000 · 4 = 3 141 kg,
und nachdem, wie oben gezeigt, der Druck der Wassersäule ebenfalls 3141 kg beträgt, so bilden diese beiden einen AViderstand von 6282 kg, welcher der Dampfkraft von 8 115 kg entgegensteht. Es werden also von der im Cylinder wirkenden Dampfkraft 6282 kg allein auf Vorwärtsschiebung des Schiffes verwendet werden, und der Rest von 1833 kg äufsert sich zur einen Hälfte auf die Bewegung des Wassers im Cylinder und zur anderen Hälfte ebenfalls auf Fortschiebung des Schiffes.0.7854 1000 4 = 3 141 kg,
and since, as shown above, the pressure of the water column is also 3141 kg, these two form a resistance of 6282 kg, which opposes the steam force of 8 115 kg. Thus, of the steam power acting in the cylinder, 6282 kg will be used solely for the forward movement of the ship, and the remainder of 1833 kg is due to the movement of the water in the cylinder and the other half to the movement of the ship.

Befinden sich vor der Mündung des Cylinders im unbegrenzten Wasser die drei ersten der in Fig. ι und 2 ersichtlichen Röhren UU₁ U_n, welche eben so grofse Oeffnungen wie der Cylinder haben, so liegen vor dem Kolben im Cylinder 4 m und in den Röhren 9 m Wasser. Diese Wassersäule wiegt 10 210 kg, dazu kommt das Gewicht der Wassersäule vom Wasserspiegel ab = 3141 kg, zusammen also 13351 kg. Es vermag die besagte Dampfkraft von 8 115 kg diese 13 3 51 kg schwere Wassersäule nicht zu bewältigen, und sie gelangen vollständig zur Anwendung auf Fortschiebung des Schiffes. If the first three of the tubes UU ₁ U _n , which can be seen in FIGS. 1 and 2 and which have openings as large as the cylinder, are located in front of the mouth of the cylinder in unlimited water, then there are 4 m in front of the piston in the cylinder and 4 m in the tubes 9 m of water. This water column weighs 10 210 kg, in addition the weight of the water column comes from the water level = 3141 kg, so altogether 13351 kg. The aforementioned steam power of 8,115 kg is unable to cope with this 13,351 kg column of water, and it is fully used to propel the ship.

Bei Anwendung von 2 Atmosphären Dampfspannung resultirt eine Dampfkraft von 16 180 kg. Verlängert man die Wassersäule um das Rohr£7_//(, Fig. ι und 2, so wird diese um 5 m langer und leistet mit dem Druck des Wassers bei 4 m Tiefe einen Widerstand von 18 041 kg; es reichen daher auch die 16 180 kg der Dampfkraft nicht aus, um den Antrieb der Wassersäule von 18 041 kg zu bewerkstelligen. ^: Applying a steam tension of 2 atmospheres results in a steam force of 16 180 kg. If the water column is lengthened by the pipe £ 7 _{// (} , Fig. 1 and 2, it becomes 5 m longer and, with the pressure of the water at 4 m depth, offers a resistance of 18 041 kg; therefore the 16 180 kg of steam power is not enough to drive the water column of 18 041 kg ^.:

Die Röhren UU₁ U_n U_1n, Fig. 1 und 2, sind innen rund, der innere Durchmesser ist gleich dem des Cylinders; sie haben doppelte Wände und dazwischen einen hohlen Raum p, Fig. 2, welcher dazu dienen soll, um das specifische Gewicht der Röhren nur um Yj₀₀ schwerer als das des Wassers zu machen.The tubes UU ₁ U _n U _1n , FIGS. 1 and 2, are round on the inside, the inner diameter is the same as that of the cylinder; they have double walls and a hollow space therebetween p, Fig. 2, which is intended to serve to make the specific gravity of the tubes just to Yj ₀₀ heavier than that of water.

Die Abstände dieser Röhren von einander regeln sich nach dem Durchmesser und dienen dazu, das Wasser von möglichst vielen Seiten in die Röhren schnellstens einfliefsen zu lassen.The distances between these tubes are regulated according to the diameter and serve to allow the water to flow into the tubes as quickly as possible from as many sides as possible.

An der Schiffswand BBB ober- und unterhalb der Cylinderöffnung sind die beiden Pratzen QQ mit einem Loche angebracht, und am Rohr U ist ein Reif mit zwei Haken angenietet, welche in diese Löcher hineinpassen. The two claws QQ with a hole are attached to the ship's wall BBB above and below the cylinder opening, and a hoop with two hooks is riveted to the tube U, which fit into these holes.

Wird nun das Rohr U mittelst dieser Haken in die Pratzen eingesetzt, Fig. 1 und 2, so steht es gerade gegenüber der Cylinderöffnungy,wird von den Pratzen in horizontaler Stellung getragen und ist nach beiden Seiten hin drehbar.If the tube U is now inserted into the claws by means of these hooks, FIGS. 1 and 2, it is just opposite the cylinder opening y, is supported by the claws in a horizontal position and can be rotated to both sides.

Das Rohr U hat ^{nun an} seinem Ende zwei solcher Pratzen an den Seitentheilen, und das folgende Rohr U₁ ist auf gleiche Weise, wie schon beschrieben wurde, mit dem Rohr U verbunden. Das Rohr U₁ an U ist nach auf- und abwärts, aber nicht nach den Seiten hin beweglich; beide Rohre sind mit einander verbunden und nach allen Seiten hin drehbar. Auf dieselbe Weise sind die übrigen zwei Rohre U_n und U_1n angefügt.The tube U ^now has ^at its end two such clamps to the side parts, and the following tube is U ₁ in the same manner as described above, connected to the pipe underground. The tube U ₁ to U is movable upwards and downwards, but not to the sides; both tubes are connected to each other and rotatable in all directions. The other two tubes U _n and U _{1n are} attached in the same way.

Damit aber die Wassersäule in den Röhren horizontal liegen bleibt, befindet sich auf dem Wasserspiegel ein Schwimmer TT, der mit den Ketten It die Röhren trägt, diese in einem und demselben Tiefgange erhält und in sicherer Entfernung vom Schiffskörper gehalten ist.But so that the water column in the tubes remains horizontal, there is a float TT on the water level, which carries the tubes with the chains It , maintains them in one and the same depth and is kept at a safe distance from the hull.

Fig. 4 macht die Construction des Cylinder-Säulenpropellers ersichtlich, wo alle Theile desselben sich innerhalb des Schiffskörpers befinden und der Kiel des Schiffes eine entsprechende Länge hat. Hinreichend entfernt vom Hintertheil BB des Schiffes steht im Schiffe eine Metallplatte PP, an welche das Rohr jRjR wasserdicht angeschraubt ist. Dieses Rohr gehtFig. 4 shows the construction of the cylinder pillar propeller, where all its parts are within the hull and the keel of the ship is of a corresponding length. At a sufficient distance from the rear part BB of the ship there is a metal plate PP, to which the pipe is screwed watertight. This pipe goes

etwas über die Schiffswand BB hinaus und ist dort offen. Innerhalb des Schiffes ist an diese Metallplatte PP der Dampfcylinder AA angeschraubt, und hinter demselben befinden sich im Rohre RR die Röhren UU₁ U₁₁ U_1n durch Ketten It. . . aufgehängt; da sie nicht mehr den Schwankungen des Wasserspiegels unterliegen, so bestehen sie aus Blech, und es entfällt der hohle Raum dieser Röhrenwandungen. Es soll zweckdienlich sein, statt eines Cylinders zwei neben einander stehende Cylinder mit je einem Kolben an einer und derselben Kolbenstange in Anwendung zu bringen, und zwar .sollen sich diese Cylinder in einen Cylinder A, Fig. 5, für Dampf, und den Cylinder KK für das Wasser theilen.something beyond the ship's wall BB and is open there. Inside the ship, the steam cylinder AA is screwed to this metal plate PP , and behind it, in the pipe RR, the pipes UU ₁ U ₁₁ U _{1n are located} by chains It. . hung up; Since they are no longer subject to fluctuations in the water level, they are made of sheet metal and the hollow space of these tube walls is omitted. Instead of one cylinder, it should be expedient to use two cylinders standing next to one another, each with a piston, on one and the same piston rod, namely, these cylinders should fit into a cylinder A, Fig. 5, for steam, and the cylinder KK divide for the water.

.. Zwischen die Flantschen, Fig. 5, ist eine nicht Wärme leitende Verdichtung aus Wolle eingelegt, die eine Condensation des Dampfes vermeiden soll. Der Wassercylinder KK, in welchem sich der Kolben O, Fig. 5, bewegt, bleibt dagegen kalt, und zwischen den beiden Kolben C und O befindet sich Luft... Between the flanges, Fig. 5, a non-heat conductive compression made of wool is inserted, which is intended to prevent condensation of the steam. The water cylinder KK, in which the piston O, Fig. 5, moves, however, remains cold, and between the two pistons C and O is air.

Nachdem das Wasser, welches in Zurückbewegung gelangt, nach allen Theilen hin, soweit es beschränkt ist, sich äufsert, so ist es gut, das Rohr R R bis zur Schiffswand B B konisch, und zwar nach unten etwas stärker laufen zu lassen, weil dadurch ein gröfseres Wasserquantum Widerstand leistet.After the water, which is moving backwards, oozes out in all parts as far as it is limited, it is good to let the pipe RR run conically as far as the ship's wall BB , and that a little more strongly downwards, because this makes it larger Water quantum offers resistance.

^: Fig, 6 zeigt einen Propeller mit verschieden grofsen Kolben A und K. Auf diese Weise soll eine gröfsere Wirkung des Wasserdruckes ^;äuf den Kolben O erzielt werden. ^: Fig. 6 shows a propeller with pistons A and K of different sizes. In this way the water pressure is supposed to have a greater effect ^; on the piston O can be achieved.

^i;il Auch hier gelangt kein Wasser in den Raum des Dampfcylinders, daher auch eine Abkühlung 'desselben nicht stattfinden kann; da aber das Lüftquantum zwischen den Kolben O und C ungleich wird, so sind an der Grundplatte PP vier Oeffnungen pppp, Fig. 6 a, gelassen, wodurch Luft zu- und abströmen kann. ^{i; il} Also here no water enters into the space of Dampfcylinders, hence a cooling of the same 'can not take place; but since the amount of air between the pistons O and C is unequal, four openings pppp, Fig. 6a, are left on the base plate PP , whereby air can flow in and out.

Claims

Patent Claims:

1. The illustrated application of a metal cylinder in such a way that it is either attached watertight to the rear wall of the ship or mounted on a base plate PP in the ship's space with the aid of an open pipe R extending beyond the ship's wall. This cylinder is closed with a bottom in the hold, and the other part of the cylinder, which is attached to the ship's wall BB or to the base plate PP , is open. Inside there is a piston which is guided to the bottom of the cylinder by the pressure of the water column, and the steam force is used in the manner shown between the bottom of the cylinder and the piston.

2. The described submission of tubes UU ₁ U ₁₁ U ₁₁₁ in the unlimited water space behind the ship to increase the piston counterpressure.

3. The arrangement described and shown, according to which an equally large or larger cylinder is inserted between the above-mentioned steam cylinder and the base plate PP , in which there is also a piston on the same piston rod of the steam cylinder, where the water pressure that is on the piston in this switched on cylinder, at the same time also leads the piston in the steam cylinder to the bottom and where, with the force of the steam, both cylinders always remain at the same distance.

1 sheet of drawings.