DE1756779A1

DE1756779A1 - Aussenlaeuferturbine

Info

Publication number: DE1756779A1
Application number: DE19681756779
Authority: DE
Inventors: Bruno Weiss
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-07-12
Filing date: 1968-07-12
Publication date: 1970-10-22

Description

Aussenläuferturbine

Die hier beschriebene Aussenläuferturbine ist für Boote und Schiffe

mit Aussenbordmotoren bis ca. 1 000 BRT, kleinere und mittlere Schiffe

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von ca. 1 000 bis 15 000 BRT gedacht. Schiffe ab 15 000 bis ca. fAA6BRT

könnten erst berücksichtigt werden, wenn die von mir für diese Schiffsgrössen vorgeschlagene Aussenläuferturbine ein für diese Turbinengrössen geeignetes Lager (Kugellager) erhalten hat. Gleichzeitig wird von mir ein neuartiges, hochleistungsfähiges, in seinen Gesamtabmessungen kleines Antriebsaggregat (Motor) für diese Aussenläuferturbine entwickelt, das ich zu einem späteren Zeitpunkt ebenfalls als Patent anmelden werde. Die Erfindung betrifft eine Aussenläuferturbine, die es ermöglicht, die bisher an allen Booten und Schiffen zum Vortrieb angebrachten Schiffsschrauben (Propeller) durch diese Aussenläuferturbine zu ersetzen. An Schiffen, die mit dieser Turbine ausgerüstet würden, könnte durch strömungsgünstigeren Bau der Schiffsrümpfe die Geschwindigkeit wesentlich erhöht werden. Die Manövrierfähigkeit in sehr entscheidender Weise verbessert werden. Der technische Aufwand innerhalb der Schiffe auf ein Minimum beschränkt werden. Zusammengenommen würde dies bedeuten, dass die Schiffahrt sich von traditionsgebundenen Vorstellungen im Schiffbau trennen müsste. Wenn die Schiffahrt zukünftig als Massentransportmittel, als Touristentransportmittel grössten Stils über mittlere und grosse Strecken hinweg von der Luftfahrt nicht restlos verdrängt werden will (Grossflugzeuge bis zu 900 Passagieren sind schon in der Planung), muss sie die Geschwindigkeit ihrer Schiffe erheblich verbessern. Geschwindigkeiten von 200 und mehr Stundenkilometern sind notwendig. Mit anderen-Worten: die Rentabilität der Schiffahrt muss auf lange Sicht gesichert werden.

Der Meinung, die von vielen Stellen vertreten wird, dass ein Wasserfahrzeug mit 40 Knoten Geschwindigkeit in der Stunde wirtschaftlich nicht vertretbar sei, muss an dieser Stelle widersprochen werden. Dagegen gibt es nur eine Antwort: wieso kann es ein Hai unter Wasser auf 50 oder gar 60 Knoten bringen? Warum ist der Schiffbau so hoffnungslos veraltet? Weil er bis vor kurzer Zeit keine Konkurrenz zu fürchten hatte. Mit dem Bau von Grossflugzeugen wurde die Sachlage eine andere. Der Schiffsbau soll von heute auf morgen zu neuen, besseren und schnelleren Schiffsformen und Schiffsantrieben finden. Er muss heute anfangen Forschung zu

treiben, wo e;r;@r.;,`s;ü bereits Ergebnis::c @@s, :;cillten.

Auch die vielbesprochenen Luf tkissenschiffe sind eine begrenzte -. Lösung, da sie in-keiner Weise hochseetüchtig 'sind: Hinzu kommt, dass diese Luftkissenschiffe Lärmerzeuger allerersten Ranges sind und man heute von der Technik eigentlich genau das Gegenteil erwarten sollte. Der heutige Schiffsbau bedient sich noch immer der Schiffsschraube (Propeller) und deren Varianten. Ebenso ist die Form des rumpfes zwangsläufig von der Unterbringung einer, zweier oder gar dreier Schrauben (Propeller) am Heck des Schiffes, sowie des Ruders, abhängig. Bei der Schiffsschraube (Propeller) wird die an ihr wirksame Kraft nicht voll genutzt. Ein hoher Anteil dieser Kraft geht durch zu niedrige Umdrehungszahlen, Wirbelbildung, Blasenbildung, schlechte Anatrömmöglichkeiten des Wassers zur Schraube (Propeller), bedingt durch die Form des Schiffsrumpfes, verloren. Die Schraube (Propeller) verlangt Schraubenwellen, Stopfbuchsen, Lagerböcke, Wellentunnels, Ruder am Heck und dies oft von riesigen Ausmassen. Ungeheure Metall- massen warden benutzt, um ein Schiff mit nahezu rückständigen Geschwin- digkeiten durch das Wasser zu drücken.

Zu Fig. i23, IV und V:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Schiffen hohe Geschwindig- keiten und in allen Situationen eine weitaus grössere Manövrierfähig- keit zu geben. Die Schiffsformen müssten völlig geändert werden. Einem flugzeugähnlichen Rumpf (1) (Leichtmetallbauweise) werden nach unten drei sehr schmale, an den Enden messerscharfe Schwimmkörper (2) ange- setzt, die völlig mit PVC-Schaum (Pyrostor) ausgegossen sind. Diese Körper haben nur noch die Funktion, den Rumpf mehrere steter über dem Wasser zu halten. Gleichzeitig erfüllen sie die Aufgabe, das Schiff unzinkbar zu machen. Selbst bei einem grossen Leck und völliger Deformierung eines solchen Schwimmkörpers könnte in diesen kein Wasser eindringen. Die Schwimmkörper können auch länger als der Rumpf gehalten werden, um bei frontalem Zusammenstoss den Rumpf zu schützen. Die Rentabilität wäre durch die hohe Geschwindigkeit gegeben, das heisst es würden mehr Fahrten in wesentlich kürzeren Zeiten möglich. Der hohe Auf»nd zur Unterbringung der Passagiere könnte wegfallen. Es würde eine ähnliche Ausstattung wie in einem TEE-Zug oder in einer modernen Düsenmaschine ausreichen, da ein solches Schiff den Atlantik in etwas über 20 Stunden überqueren müsste. Die Möglichkeit, dass ein solches Schiff hilflos auf dem Wasser treibt, gleichgültig in was die Ursache zu suchen wäre, würde nahezu ausgeschaltet, da dieses Schiff mit 2, $ oder gar 6 völlig voneinander unabhängigen Aussenläufer- turbinen (3) mit den jeweils dazugehörigen Motoraggregaten (4) aus- gerüstet wäre. Da die Aussenläuferturbinen (3) frei an einem Schaft (5) und Mac 3600 drehbar am Rumpf (1),# zwischen den Schwimmkörpern (2) angebracht sind, ist die Möglichkeit gegeben, das Schiff schnellstens alle Manöver ausführen zu lassen. Zu Fig. I, 1I und IIIs Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das in der Aussenläuferturbine laufende Turbinenrad (1) keine Mittelachse (Laufachse) besitzt. Die Turbinenschaufeln (2) gehen an ihren äusseren Enden in einen kräfigen Metallring (3) über, der alle Turbinenschaufeln (2) fest miteinander verbindet und dessen Aussenfläche (4) (gehärtet und gesohliffen) die Lauffläche des Turbinenrades (1) bildet. Das Turbinenrad (1) läuft mit seiner Aussenfläche (4) in einem hochbelast- baren zweireihigen Nadellager (5) ohne Innenring (Platzersparnis). Die Lauffläohe des Turbinenrades (1) ist auf der Ausströmseite (6) der Turbine um einiges breiter als die Turbinenschaufeln (2). Dieser ver- längerte Teil des Turbinenrades (7) trägt nach aussen einen eingelassenen Zahnkranz (8). Anstelle des Zahnkranzes (8) könnteaauch 2 oder 3 Keilnute treten. Über diesen Zahnkranz (8) (oder Keilnute, oder Kardan) wird das Turbinenrad (1) von einer aus dem Schaft.(9) kommenden Zahn- kette (10) (Keilriemen oder Karden) angetrieben. Diese Zahnkette (10), -von oben vom Motor kommend, läuft um zwei ümlenkrollen (11), die ilie@ Zahnkette (10) oder den Keilriemen so dicht wie möglich (raumsparend) durch den Schaft (9) zu führen haben. Die Stirnflächen (12) des Aussen: ringe. (13) des Turbinenrades (1) (gehärtet und geschliffen) laufen gegen zwei hochbelastbare Axiallager (14), die den Druck ($ahüi"b) den-Turbinenrades (1) bei Vorwärtslauf oder bei langsamer werdenden Lauf der Turbine aufzunehmen haben. ' Die Turbine (1) sitzt zwischen zwei rohrähnlichen Gehäuseteilen (1'5), die durch acht Schrauben (16) zusammengeflantacht (17) werden (bei grösseren Turbinen kann die Anzahl dieser Schrauben sich wesentlich erhöhen). Diese beiden Gehäuseteile (15) haben nach aussen 8 Stege (18) (bei grösseren Turbinen kann ihre Anzahl ebenfalls grösser werden) auf die die Abdeckbleche (19), die ringsum mit Dichtleisten (.20) versehen sind, aufmontiert werden.
Der Durchmesser der beiden rohrähnlichen Gehäuseteile (15) ist an der Ansaugöffnung (21) für das Wasser grösser, die Austrittsöffnung (6) kleiner als der mittlere Rohrdurchmesser (22)Diese beiden Durcinaesaerwerte -(Ansaugöffnung, Austrittsöffnung) müssten durch exakte; Versaehe@ ,' ermittelt werden, um die höchste Leistung der Turbine zu ermitteln.
Es besteht durchaus die Möglichkeit, das die Ansaugöffnung (21) wesentlich vergrössert werden müsste; um die von der Turbine geförderten Wassermengen, die unter hohem Druck nach hinten gedrückt werd»f schlucken zu können. An den beiden Gehäuseteilen (15) sind dar vordari° und der hintere Ring (23) massiv.
Das Dichtproblem der Turbine wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die in beiden Gehäuseteilen (15) und am Turborad anliegenden Dichtringe (24) Wohl eine abdichtende Funktion übernehmen, die aber weniger dadurch erreicht wird, dass sie exaktest eingebaut sein müsste, als vielmehr dadurch, dass dem Antriebsmotor ein kleiner Kompressor angeschlossen wird, der fortwährend eine bestimmte Luftmenge unter dem entsprechenden Druck liefert, dass der im Turbineninnenraum und im Schaft herrschende Luftdruck um eine geringes höher liegt als der die Turbine umgebende Wasserdruck. Es kann so niemals Wasser in den Turbineninnenraum und in den Schaft eindringen. Gleichzeitig kann über diesen Kompressor der Ölnebelfilm geschaffen werden, um die Lager zu schmieren. Der im Turbineninnenraum und im Schaft herrschende Überdruck kann durch ein Überdruckventil konstant gehalten werden.
Durch die Drehbarkeit der am Schaft (9) hängenden Turbinen, die um 3600 drehbar sind, is't jedes Manöver des Schiffes möglich. Z.B.s ein Schiff kommt bei auslaufendem Wasser (Ebbe) in einen grossen Flusshafen (Hamburg). Die auf der Seite des Anlegekais liegenden Turbinen bleiben parallel zum Schiffsrumpf und laufen mit solcher Umdrehungszahl, dass die Geschwindigkeit Schiff/Wasser gleich ist, d.h. das Schiff steht für den Beschauer still. Die auf der Flusseite liegenden beiden Turbinen werden um 90o gedreht und zwar Ansaugöffnung zum Schiff, Ausstossöffnung zum Fluss. Auf diese Weise kann sich jedes Schiff, gleichgültig wie gross es ist, und diese Turbinen besitzt, selbst und ohne jegliche Schlepphilfe an die Kaimauer heranschieben.

Claims

Patentansprüche 1. Aussenläuferturbine für Boote und Schiffe mit Aussenbordmotoren bis ca. 1 000 BRT und Schiffen von ca. l 000 bis 15 000HRT, dadurch gekennzeichnet, dass ein Turbinenrad ohne Mittelachse auf seiner Aussenfläche laufend, durch den Schaft mit einer Zahn- kette (Keilriemen, Kardan) angetrieben wird. Dieses Turbinenrad ist in einem zweiteiligen, rohrähnlichen Gehäuse, das in der Mitte (Querachse) durch 8 Schrauben (bei grossen Turbinen auch mehr) zusammen geflantecht wird, untergebracht. Das in diesem zweiteiligen Gehäuse laufende Turbinenrad fördert das Wasser unter hohem Druck und hoher Geschwindigkeit von der Ansaugöffnung zur düsenartigen Auslassöffnung und erzeugt damit den für das Schiff notwendigen Vortrieb. Die Aussenläuferturbine ist an einem Schaft (Aufhängeschaft) am Schiffsrumpf um 3600 drehbar angebracht. 2. Aussenläuferturbine nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Turbinenrad keine Mittelachse (Laufachse) besitzt und die Lauffläche (gehrtet und geschliffen), sowie die Antriebsmög- lichkeiten (Zahnkranz, Keilriemennute oder Kardan) an der'Aussenfläche des äusseren Turbinenringes, der die Turbinenschaufeln miteinander verbindet, untergebracht sind. 3. Aussenläuferturbine nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet,' .tw dass das Turbinenrad in 2 rohrähnlichen, durch 8 Schrauben (bei grösseren Turbinen auch mehr als 8) ausammengeflantechten I Gehäuseteilen in einem zweireihigen Nadellager und zwischen zwei Axiallagern läuft. . Aussen:äuferturbne nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Turbinenrad durch Zahnkette (Keilriemen oder Kardan) über zwei ümlenkrollen aus dem Schaft (Aufhängeschaft) engetrieben wird. Ausesaläuferturbine nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Gehäuseteile mit 8 Stegen versehen sind (bei grösseren Ausaenläuferturbinen auch mehr) auf denen die Abdeckbleche mit Abdiohtleisten aufmontiert werden. 6. Awsaenläuferturbine nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, date die Aussenläuferturbine frei an ihren um 360o drehbaren Schaft (Aufhängeschaft) an jeder Schiffsform und an jeder Stelle von Schiffsrumpf angebracht werden kann und dadurch zum Ruder wird. T. Aueaenläuferturbine nach Anspruch l dadurch gekennzeichnet, dato die Abdichtung des Turbinengehäuses durch Druckluft geachieht. Der Druck im Innenraum des Turbinengehäuses etwas höher liegt als der das TurbinengehlLuse umgebende Wasserdruck. B. Aussealäuferturbine nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die fbasenläufer turbine a) aua 3 Hauptteilens 1 Turbinenrad, 2 Gehäuseteilen, b) aua 1'j Nebenteilen: 3 Kugellagern, 8 Schrauben, 2 ümlenkrollen, 2 Abdeckblechen, 1 Schaftteil, 1 Zahnkette und Abdichtungsmaterial zusammengesetzt ist, dass aber bei allen Grössen von Turbinen die gebaut würden, die 3 Hauptteile in ihrer Anzahl erhalten bleiben, dagegen die einzelnen Nebenteile sich je nach Grösse der Turbine in der Anzahl erhöhen oder verringern können. Literaturnachweis: Hobby 12/68, 12.6.68, Seite 116 Kana-Notor, Hobby 11/68 29. 5. 1968.Seite 73 Stgt. Zeitung 11. 6. 1968 Seite 29 The Ooeane: Oeganizing for Aotion von Otto Klima Jr. und Gibson X. Wolfe, Mai-Juni 1968 Seite 98 aus "Harvard Business Review Submareible Electric Motors von C.R.Thomas Januar/Februar 1968, Seite 34 Hobby 25/67, 13. 12. 1967 Seite 22 '# 8/67, Seite 16 Stuttgarter Zeitung, 28. 2. 1968 Seite 14 ## #' 12. 1. 1968, Seite 32 28. 2. 1968, Seite 7 3.10. 1967, Seite 27 Hobby 14/68, 10. 7. 1968, Seite 38/39