DE1810474A1

DE1810474A1 - Antriebsvorrichtung fuer Wasser- und Amphibienfahrzeuge

Info

Publication number: DE1810474A1
Application number: DE19681810474
Authority: DE
Inventors: Dwen Jade
Original assignee: J Samuel White and Co Ltd
Current assignee: J Samuel White and Co Ltd
Priority date: 1967-11-24
Filing date: 1968-11-22
Publication date: 1969-07-17
Also published as: FR1603771A; DE1810474B2; DE1810474C3; US3543713A

Description

betreffend Antriebsvorrichtung für Wasser- und Amphibienfahrzeuge,

Die Erfindung besieht sich auf eine Antriebsvorrichtung für ein «asser-fahrzeug, die eine Anordnung uHfaßt, mittels deren eine -tius tritt soff nun ■_-; abgegrenzt ..drd, über die wasser oder sin anderes Flud abgegeben bzw. ausgestoßen v/erden kann, ujn das Fahrzeug anzutreiben.

G-enauer gesagt sieht die Erfindung eine Antriebsvorrichtung der genannten .art vor, die einen Kanal umfaßt, der zu einer Unordnung führt, durch die eine üustrittsöffnung abgegrenzt wird; diese .anordnung kann verstellt werden, um die -U¹S tritt srichtung des Fluds kontinuierlich zu ändern, und bei einer bestimmten stellung kann das Flud l^ngs einer geraden Bahn durch den Lanal und dann durch die Austrittsöffnung strömen.

Es liegt auf der Hand, daß diese Stellung diejenige Stellung ist, bei der das Fahrzeug in der Vorwärtsrichtung angetrieben wird, und daß in diesem Fall-ein sehr hoher Viirkungsgrad erzielt werden kann, da das Flud nicht umgelenkt zu werden braucht« ./enn die Antriebsvorrichtung in ein Wasserfahrzeug eingebaut ist, kann man dafür sorgen, daß das Flud über clie öffnung bei der erwähnten stellung in einer waagerechten lüchtung abgegeben wird; alternativ könnte der abgegebene Fludstrom mit der v/aagerechten einen kleinen -Winkel einschließen,

9 O 9a2 θ/ Ο 3 1 1

^BAD

.181047Λ

so daß der größte Teil der Vortriebs- oder Schubkraft für den Antrieb des Fahrzeugs zur Verfügung steht·.

Damit die die Öffnung abgrenzend Anordnung verstellt werden kann, kann man eine einfache, mit der Hand zu betätigende oder automatisch arbeitende Vorrichtung vorsehen, z.B. eine Welle, die sich durch den Kanal hindurch bis- in das Innere des Wasserfahrzeugs erstreckt.

Bei einer Ausführungsform hat der Kanal eine allgemein glatte konvergierende Form, und die die' Öffnung abgrenzende Anordnung umfaßt einen drehbaren Kanal, der dann, "■ wenn sich das Fahrzeug in der Rückwärtsrichtung bewegen soll, so gedreht werden kann, daß das Flud so umgelenkt wird, daß es in einer Richtung ausströmt, die eine nach vorn gerichtete Komponente aufweist. Die die Austrittsöffnung abgrenzende Anordnung kann sich an einen in der Strömungsrichtung davor angeordneten ortsfesten Teil des Kanals anschließen, und die Verbindungsstelle kann kreisrund ausgebildet sein, so daß sich die die Austrittsöffnung abgrenzende Anordnung leicht verstellen läßt; bei einer geeigneten Konstruktion hat der Einlaß des. Kanals eine kreisrunde Form, während die Austrittsöffnung einen elliptischen Querschnitt hat, dessen Hauptachse waagerecht verläuft.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung, die sich insbesondere dann als vorteilhaft erweist, wenn kein Bauteil gegenüber der Außenfläche des Fahrzeugkörpers nach außen vorspringen soll, umfaßt die Anordnung zum Abgrenzen der Austrittsöffnung eine Platte oder dergleichen, die mit.Kippen oder Leitschaufeln versehen ist, durch die'die Richtung bestimmt wird, in der das Flud aus der öffnung austritt»

Bei jeder der beschriebenen Anordnungen könnte man die die Öffnung abgrenzende Anordnung in einer rückwärtigen Verlängerung des Fahrzeugkörpers unterbringen, so daß es nicht erforderlich ist, größere konstruktive Änderungen an dem Fahrzeug— körper vorzusehen. ;

β 0*4«/03 ti _BAD0RtQ|NAL

Die Antriebsvorrichtung ist zweckmäßig konstruktiv mit einer Pumpe vereinigt, mittels deren das abzugebende Flud Ge-' fördert wird, und die Pumpe kann eine Einlaßöffnung auf v/eisen, die im Boden des Fahrzeugkoi'pers nahe dem Heck angeordnet ist, so daß es möglich ist, die Antriebsvorrichtung bei Fahrzeugen zu verwenden, die auf der Wasseroberfläche gleiten.

Ferner kann die Erfindung bei Amphibienfahrzeugen angewendet v/erden, bei denen ein Motor vorgesehen sein könnte, der dazu dient, beim Betrieb des Fahrzeugs an Land Antriebsräder anzutreiben, und der bei der Fahrt auf dem wasser benutzt werden kann, um die Pumpe zum Fördern des Fludes anzutreiben; um dies zu ermöglichen, könnte man z.B.. zwei wahlweise einrückbare Kupplungen vorsehen.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden-im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen anAusführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt im -Längsschnitt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Antreiben eines Wasserfahrzeugs.

Fig. 2 zeigt die Antriebsvorrichtung"nach Fig. 1 bei Betrachtung derselben von der Rückseite aus.

Fig. 3 ähnelt Fig. 1, zeigt jedoch im Längsschnitt eine abgeänderte Ausfübrungsform einer Antriebsvorrichtung nach der Erfindung,

G-emr.ß Fig. 1 umfaßt das Fahrzeug einen Fahrzeug- oder Schiffskörper 10, der nahe dem Heck ein Pumpengehäuse 11 enthält, dessen Austrittsöffnung zu einer noch näher zu beschreibenden Antriebsdüse 13 führt.

.In dem Pumpengehäuse 11 ist eine zweistufige Axialpumpe angeordnet, die über eine Welle 15 angetrieben werden kann, welche mit einem nicht dargestellten Motor gekuppelt werden kann. Der Einlaß des Pumpengehäuses 11 ist durch eine Öffnung 17 im Boden des Fahrzeugkörpers nahe dem Heck gebildet.

909829/031 1

■ ■ -4-

Die Düse 13 umfaßt einen ortsfesten, der Pumpe benachbarten Abschnitt 18, der an einem hinteren Querträger oder Spant

19 des Fahrzeugkörpers befestigt ist, und ein relativ zu diesem Abschnitt drehbares, sich in der Strömungsrichtung an ihn anschließendes Bauteil 20, das an seinem hinteren Ende eine elliptische Austrittsöffnung 21 abgrenzt.

Das Bauteil 20 mit der Austrittsöffnung kann gegenüber dem ihm vorgeschalteten Abschnitt 18 in,einer Ebene 22 gedreht v/erden, die die allgemein glatte konvergierende Düse, welche durch die Bauteile 18 und 20 gebildet ist,-so schneidet, daß die Schnittlinie eine kreisrunde Form hat_e Längs des Umfangs dieser kreisrunden Schnittlinie erstreckt sich eine geeignete ringförmige Dichtung»

Das mit der Austrittsöffnung versehene Bauteil 20 ist drehfest mit einer Welle 23 verbunden, die in Lagern 24- gelagert ist ' und vom Inneren des Fahrzeugkörpers aus automatisch oder mit der Hand gedreht werden kann, so daß es möglich ist, das Bauteil 20 der Düse entweder geradlinig auf das Bauteil 18 auszurichten, so daß der Wasserstrom waagerecht und genau nach hinten längs einer geraden Linie abg-egeben wird, die sich parallel zur Achse der Pumpe 14 erstreckt, oder das Baμteil 20 in der in Fig, I mit strichpunktierten Linien angedeuteten Weise.so anzuordnen, daß der Fludstrom in der bei 25 angedeuteten Weise allgemein nach vorn und unten austritt und somit das Fahrzeug in der Eüc-S:- wärtsrichtung angetrieben werden kann* Ferner kann das Bauteil

20 auch in jede gewünschte Stellung zwischen den beiden soeben erwähnten Grenz Stellungen gebracht werden,, damit sich das Fahrzeug jeweils in der gewünschten Richtung bewegt.

Zwar wird der Wirkungsgrad der Antriebsvorrichtung in einem, gewissen Ausmaß dadurch verringert, daß der Wasserstrom um einen Winkel von nahezu. 90 umgelenkt wird, und da der Wasserstrom nicht in einer waagerechten Richtung abgegeben wird, doch ist diese Tatsache gewöhnlich nicht von großer Bedeutung, 'da •gewöhnlich ein,e maximale Geschwindigkeit nur in der Vorwärtsrichtung erforderlich ist; jedenfalls würde man keine Verbesserung •der Antriebswirkung bei der Rückwärtsfahrt auf Kosten eines Ver-

909829/03 1 1

-5-lustes an Antriebskraft für die Vorwärtsfahrt anstreben»

Es ist ersichtlich, daß der Austrittsteil 20 der Düse in Form eines Kanals ausgebildet ist, so daß der Wasserstrom auch dann_ im wesentlichen zusammengehalten wird, wenn das drehbare Düsenteil gedreht worden ist, so daß der Wasserstrom umgelenkt 'werden kann, ohne daß Spritzerscheinungen auftreten» ■

Eine besonders zweckmäßige Konstruktion des Kanals ergibt sich dann, wenn der Querschnitt der Düse allmählich von einer runden Querschnittsform an dem der Strömung zugewandten Einlaß in einen flacheren-elliptischen Querschnitt- übergeht, dessen Hauptachse am Austrittsende 21 waagerecht verläuft.

Die Düse kann eine verhältnismäßig glatte Außenform erhalten, da es dann, wenn sich das "Fahrzeug in der Rückwärtsrichtung bewegen soll, nur erforderlich ist, die Welle- 23 zu drehen, und da es möglich ist, diese Welle in einem Gehäuse anzuordnen, das auf seiner Außenseite gleichmäßig in den !Fahrzeugkörper und in die Außenfläche der Düse übergehen kann.

Eine die Welle 23 aufnehmende Buchse, die sich durch den Austrittskanal erstreckt, kann in einer Rippe 26 ausgebildet sein, die einen Bestandteil des Düsenteils 20 bildet und dessen Austrittsöffnung halbiert.

3 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung bei der die Richtung des austretenden Wasserstroms durch Leitschaufeln 31 bestimmt wird, die sich quer zu einer kreisrunden Platte 32 erstrecken, welche sich an das in die Strömungsrichtung weisende ünde des Teils 18 der Düse anschließt und den beweglichen !Teil der Düsenkonstruktion bildet» Die Platte 32 kann um die Achse der welle 23 auf ähnliche Weise gedreht werden, wie es an Hand von Fig. 1 bezüglich des Düsenteils 20 beschrieben wurde. Der hintere Teil des Fah.rzeugkörpers 10 ist nach hinten und oben unter einem Winkel von etwa 10° gegen die Waagerechte geneigt, und die drehbare Platte 32 ist annähernd unter dem gleichen Neigungswinkel angeordnet; bei der in Fig. 3 gezeigten Stellung für die Vorwärtsfahrt kann das Wasser zwischen den Leitschaufeln. 31

909829/0311 BAD

so hindurchströmen, daß der Strom im wesentlichen nicht umgelenkt wird. Bei der Anordnung nach !"ig·- 3 ist die Achse des nach hinten austretenden Wasserstroms unter einem kleinen Win- : kel gegen die Achse der Pumpe geneigt. Zu diesem Zweck sind die Leitschaufeln 31 unter einem rfinkel von etwa 24·° gegen die Ebene der Platte 32 geneigt» Wenn die Platte unter einem Winkel von 10°· gegen die Waagerechte geneigt ist, wird der Wasserstrom bei der Vorwärtsfahrt nach hinten so abgegeben,-daß die Achse des Wasserstroms unter einem Winkel von etwa 14° gegen die Waagerechte geneigt ist, so daß eine gute Vortriebswirkung erzielt wird. Zwar könnte man die Neigungswinkel der Platte 32 und des G-ehäuseteils 11 so abändern, daß der Wasserstrom in einer waagerechten Richtung abgegeben wird., um die Erzielung eines maximalen Wirkungsgrades bei der Vorwärtsfahrt zu ermöglichen, doch würde sich bei einer solchen Anordnung der Vortriebswirkungsgrad in anderen Richtungen in einem gewissen Ausmaß verschlechtern. Wenn die Platte 32 bei der Anordnung nach Tig„ 3 um, 180° gedreht wird, tritt der Wasserstrom unter einem Winkel von etwa 34° gegen die Waagerechte aus, so daß sich für die Rückwärtsfahrt ein erheblich höherer Wirkungsgrad ergibt als bei der Ausführungsform /nach I¹Xg. 1. -

Die Anordnung nach Fig. 3 bietet den Vorteil, daß die Austrittsöffnung allgemein in der Außenfläche des Fahrzeugkörpers angeordnet ist.

Wenn die Leitschaufeln 31 bei der Vorwärtsfahrt waagerecht angeordnet sein sollen, würde es zweckmäßig sein, die Platte 32 in einer auf geeignete Weise profilierten Verlängerung des Fahrzeugkörpers s) anzuordnen, daß der Wasserstrom längs einer geraden Bahn entlang der Achse der Pumpe abgegeben werden, kann, ohne daß die Form des FahrzeugkÖrpers geändert zu werden braucht; eine solche Anordnung würde dann weitgehend der an Hand vonFigo 1 beschriebenen entsprechen.

Patentansprüche: 909829/031 1

Claims

1 8 1 D L 7 L DR. OTG. F. WtTBSTHOFF 8 MÜNCHEN 90 I U *♦ / H DIPIi. ING. G. PtTLS SCHWEIGERSTHASSE 8 DR.K.T.PBOHMANN I^ uLiroir 22 06 51 ■Uxt.. jjn ur. x#. nivn jtji.pi ο ^p TXXiXGXAif madxxssx ι PATEKTAMWiLTE PHOTXOTPATJSKT mOnohin 1Α-35 434 PATENTANSPRÜCHE

1. Strömungsantrieb für Fahrzeuge, insbesondere Wasser- oder Amphibienfahrzeuge, dessen Strömungskanal in einer zur stetigen Veränderung der Austrittsrichtung verstellbaren leitvorrichtung mündet, dadurch gekennzeichnet, daß die leitvorrichtung (20; 31,32) derart einstellbar ist, daß die aus dem Strömungskanal (11,13) in sie eintretende Strömung in der leitvorrichtung und an ihrem Austritt (21) ihre Richtung beibehält.

2«· Strömungsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die leitvorrichtung (20) und der ihr vorgeschaltete Abschnitt (13) des Strömungskanals (11) glatt sind und sich zur Austrittsöffnung (21) hin verjüngen und daß die leitvorrichtung ein drehbares Kanalstück umfaßt.

3. Strömungsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die leitvorrichtung (31, 32) ein von leitschaufeln (31) gebildetes Gitter umfaßt.

4. Strömungsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß er in ein Wasserfahrzeug (10) so eingebaut ist, daß sich der geradlinige Strömungeweg nach hinten in einer waagerechten Richtung erstreckt.

5. Strömungsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die leitvorrichtung (20; 31,32) in einer rückwärtigen Verlängerung des Fahrzeugkörpers (10) angeordnet ist.

/ 2 909829/0311

6. Strömungsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5»bei einem Amphibienfahrzeug, dadurch gekennze lohnet., daß er eine zwischen den Hinterrädern des Fahrzeugs angeordneten Förderer (14,15) umfaßt, von dem der Strömungskanal (11, 13) zur Austrittsöffnung (21) führt.

7. Strömungsantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß für den Förderer (14,15) und den . Radantrieb des Fahrzeugs ein gemeinsamer Antriebsmotor vorgesehen ist.

8.. Strömungsantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das die Leitvorrichtung bildende Kanalstück (20) und der vorgeschaltete Abschnitt (13) des Strömungskanals in der Stellung für Geradeausfahrt ein gerades, kegelstumpf form ig es Rohr bilden und sich la einer die Achse dieses Rohrs im spitzen Winkel schneidenden Ebene aneinander auschilessen, zu der sich die Drehachse (Welle 23) des Kanalstüoks im rechten Winkel erstreckt.

9. Strömungsantrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Drehachse (Welle 23) des Kanalstücke (20) in einer senkrechten, die' Längsachse des Rohrs (13, 20) enthaltenden Ebene liegt und daß die Austrittsöffnung (21) des Kanaletüoke in einer zur Längsachse des Rohr senkrechten Ebene liegt und einen elliptischen Querschnitt mit waagerechter großer Hauptaohse aufweist.

10. Strömungsantrieb navh Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die elliptische Form des Rohrs (13,20) sowie, der Winkel zwischen der Längsachse des Rohre und der dem Kanalstüok (20) und dem vorgeschalteten Abschnitt (13) gemeinsamen Ebene,derart gewählt sind, daß der Rohrquerschnitt in dieser gemeinsamen Ebene kreisförmig ist.

809829/0311

Leerseite-