DE1931495A1 - Strahltrieb zum Antreiben und/oder Steuern von insbesondere Schwimmkoerpern,wie Schiffe,Brueckenpontons od.dgl. - Google Patents

Description

• Strahltrieb zum Antreiben ued/oder Steuern von insbesondere Schwimmkörpern, wie 8chiffe, Brückenpontons od. dgl.
• Die Erfindung bezieht sich auf einen Strahltrieb zum intreiben und/oder Steuern von insbesondere Schwimmkörpern, wie Schiffe, Brückenpontons od. dgl., besonders mit niederem Tiefgang, wobei die Schubwirkung vom Strahitrieb mit Ein- und Auslaßöffnung erzeugbar ist.
• Strahltriebe zum Antreiben oder Steuern von als Fahrzeuge dienenden Schwimmkörpern aller Art beschleunigen einen von vorn angesaugten, beispielsweise Wasserstrom vom Einlaßende zum Auslaßende des Strahltriebes, um auf diese Weise don erforderlichen Fahrschub für den Schwimmkörper su erzeugen. Der beste Propulsionswirkungsgrad und daait die beste Ausnutzung der Antriebsleitung für eine hohe Fahrtgeschwindigkeit ergibt sich mit einem möglichst großen Querschnitt des aus dem Strahltrieb austretenden Wasserstrahls, also bei einer möglichst geringen Beschleunigung möglichst großer Massen. Die Austrittsöffnung des Strahltriebgehäuses wird deswegen meist so groß gemacht, wie es der Tiefgang zuläßt. Die von der Strahltriebpumpe aufzubringende Förderleistung muß hierzu in Pofl von kinetischer Energie aufgebracht werden.
• Ändert sich nun wegen irgendwelcher Hindernisse der Fahrtwinderstand oder soll die Fahrtgeschwindigkeit gesteigert werden, so muß die Strahltriebleistung, z.B. durch Erhöhung der Pumpendrehzahl, gesteigert werden. Nach dem Gesetz Kraft = Masse X Beschleunigung, bzw. Massenstrom/Zeit x = Geschwindigkeitsdifferenz zwischen jus- und Eintritt des Strahls von und zum Strahltrieb wird bei der geforderten größeren Schubkraft sich im neuen Beharrungszustand ein größerer Förder bzw. Massenstrom entsprechend dem Angebet ann kinetischer Energie dem Strahltrieb einstellen. Die Beschleunigung des vergrößerten Massenstroms bringt eine zeitliche Verzögerung bis zum neuen Beharrungszustand mit sich, die z.T. dadurch entsteht, daß der erhöhte Förderstrom eine größere Verdrängung des den austretenden Strahl umgebenden Wassers bedingt.
• Zu Beginn dierer Zwischenzeit der Beschleünigung bleibt anfangs der Pörderstrom noch der gleiche wie vorher. Je naoh der Kennlinie des Strahltriebs steigt die Strahltriebsleistung derart an, daß die bei diesem Förderstrom vorhandene Pörderhöhe des Strahltriebs zur Beschleunigung des Strahls zur Verfügung steht. Nach dem Kontinuität@gesetz Förderstrom = Querschnittfläche X Geschwindigkeit wird bei gleichbleibenden Förderstrom und anwachsender Geschwindigkeit im austretenden Strahl die Strahlfläche kleiner werden müssen, dies usgovehr, je größer die in kinetische Energie umzusetzende Pörderhöhe bei der entsprechenden Leistungssteigerung und Kennlinie des Strahltriebs ist.
• Das bedeutet also, daß der Strahl nach dem Austritt aus dem Strahltriebsgehäuse sich gegenüber der Öffnung des Gehäuses zu einem kleineren Querschnitt zusammenziehen muß.
• Wenn bei einer wünsehenwerten kräftigen Beschleunigung der Fahrtgesehwindigkeit und Durchführung der jeweiligen Manöver diese Strahlkontraktion zu greß wird, so löst sich der Strahl am Austritt vom Gehäuse ab, und der der Beschleunigungsenergie in der Zone der Strahlkontraktion entsprechende Drucksprung, welcher von der Öffnung des Strahltriebgehäuses vorhanden sein muß, gleicht sich nunmehr innerhalb des Strahltriebgehäuses aus und zerstört eine geordnete wirkungsvolle Arbeitsströmung.
• Besonders gefährlich wird dieser Zusammenbruch, wenn gleichzeitig, wie zumeist bei größerem Tiefgang das Strahltriebgehäuse in seinem Inaeren teilweise über die Wasserlinie hinausgezogen ist, also als Heber arbeitet. Bei einem Zusammenbruch der Strömung dringt dann Luft in den Heber ein, so daß die Strahltriebsleistung gänzlich zunichte wird und in diesem Fahrtzustand nicht wieder in Gang gebracht werden kann.
• Hier aetzt die Erfindung ein, der die rufgabe zugrunde liegt, die vorstehenden Unzulänglichkeiten der bekannten Strahltriebe zu vermeiden und diese dahingehend weiterzubilden, daß die für den optimalen Fahrtstrom gefährliche Strahlkontraktion, die die Wirkung des Strahltriebs in Frage stellen kann, vermieden wird.
• Diese Aufgabe wird bei einem Strahltrieb der eingangs ge- nannten Art dadurch gelöst, das das Strahlgehäuse mit einer dem Verändern des Querschnittes des in dieses ein- und/oder aus diesem austretenden Pörderstromes dienenden, bewegbaren Regellade ausgestattet ist.
• In Weiterbildung dieses Erfindungsgedankens kann die Regel- lade als ein der Mantelform des Strahlgehäuses angepaßter, platten- oder rinnenartiger Körper ausgebildet sein.
• Bei Ausbildung des Strahlgehäuses als einen flach liegenden Strömungskanal, der sich besonders für ganz flache Schwimmkörper eignet, hain nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Regellade parallel sur Fahrtrichtung am Außenmantel des Strahlgehäuses verschiebbar angeordnet sein.
• Im Fall, daß das Strahlgehäuse, wie erfindungsgemäß, mit einem zum Teil über der Wasseroberfläche liegenden Heberraum versehen ist, schneidet die Regellade in einem, durch die Umlenkung des Wasserstromes bedingt, mehr oder weniger großen Winkel den das Strahlgehäuse verlassenden Förderstrom.
• Um eine einfache Regelung des Förderstromes bei Yor- oder Rückwärtsfahrt des Schwimmkörpers zu ermöglichen, kann der Strahltrieb, bzw. dessen Gehäuse gemäl einem weiteren Merkmal der Erfindung an jeder seiner Bin- bzw. Austrittöffnung mit je einer Regellade ausgestattet sein. Des weiteren können diese Regelladen, ebenfalls gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung, miteinander gekuppelt und von einem gemeinsamen Antrieb antreibbar sein.
• Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen ist es möglich, den austretenden Förderstrom ### entsprechend dem gewünschten Durchsatz durch ein mehr oder weniger starkes Einsohnüren desselben mittels der Regellade zu verändern. Dadurch wird beim Herausschieben der Regellade au dem Mantelumfang des Strahlgehäuses der hydraulisch wirksame Strahlquerschnitt inner kleiner, wobei die auf der Gegenseite der Regellade auftretende Strahlkrümmung im Gegensatz zur freien Strahleinschnürung ohne Regellade einen relativ großen Krümmungsradius entweder am freien Austritt oder ii Strahltriebgehäute erhält. Dieser Effekt wird dadurch begünstigt, daß die Strömung im Strahltriebgehäuse vor Austritt beschleunigt wird.
• kann mittels der einfachen Regellade #### eine kontinuierliche Drucksetzung im austretenden Förderstrom ruoh bei größeren Drucksprüngen möglich gemacht werden. Diese erfindungsgemäßen Maßnahmen haben den Vorteil, daß dadurch sie der Austrittsquerschnitt des Förderstromes allen Betriebsbedingungen feinfühlig angepaßt werden kann, was besonders bei häufigen und schnell aufeinanderfolgen den Nanövern sehr wesentlich ist. Schließlich läßt sich mittels der Regellade die Richtung des austretenden Pörderstromes in weiten Grenzen leicht verändern.
• In den Zeichnungen sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand von Wasserstrahltrieben mit Propellerpumpen schematisch dargestellt. Es zeigt: Fig. 1 einen Längsmittelschnitt durch einen solchen Strahltrieb gemäß der Erfindung mit beispielsweise einem kreisbogenförmig gekrümmten Strahltriebgehäuse und einer rinnenförmigen Regellade in ausgefahrener Stellung, Fig. 2 eine Ansicht auf den Strahltrieb in Pfeilrichtung s gemäß Fig. 1, Fig. 3 einen Längsmittelschnitt durch einen Strahltrieb gemäß der Erfindung mit beispielsweise einem winkelförmig verlaufenden Strömungskanal im Strahltriebgehäuse und einer plattenförmigen Regellade in #### ausgefahrener Stellung, Fig. 4 eine Ansicht auf den Strahltrieb in Pfeilrichtung B gemäß Fig. 3, Fig. 5 einen Querschnitt durch einen Schiffsbug mit einem in diesem schräg zu dessen Längsachse angeordneten und als Bugstrahlruder dienenden Strahltrieb mit jeweils einer am Ein- und Auslaßende vorgesehenen plattenförmigen Regellade, Fig. 6 einen Querschnitt durch einen Schiffsbug mit einem in diesem senkrecht zu dessen Längsachse angeordneten und al Bugstrahlruder dienenden Strahltrieb mit jeweils einer am Ein- und Auslaßende vorgesehenen ebenfalls plattenförmigen Regellad Der Strahltrieb gemäß der Erfindung wird im wesentlichen von einem Strahltriebgehäuse 1, einer den Querschnitt dessen Ein- und Auslaßöffnungen 2, 3 verändernden, bewegbaren Regellade 4 und einer der Förderung, beispielsweise des Wassers dienenden Propellerpumpe 5 gebildete Wie den Fig. 1 bis 4 ersichtlich, ist das jeweilige Strahltriebgehäuse 1 und somit der gesamte Strahltrieb sehr flach ausgebildet, so daß diese Ausführung des Strahltriebes besonders für Schiffe mit niederem Tiefgang oder schwimmfähige Brückenponton geeignet ist.
• In dem Ausführungsbeispiel nach Pig. 1 und 2 ist das Strahltriebgehäuse 1 stetig gekrümmt, so daß auch der von diesem umschlossene Förderkanal 6 diese stetige Krümmung aufweist.
• Dieser Föderkanal 6 bildet einen sogenannten Heberraum, durch den das Wasser geleitet wird. Das Strahltriebgehäuse 1 weist je eine Ein- und Auslaßöffnung 2, 5 für das Waser sowie eine dessen Förderung dienende Propellerpumpe 5 auf. Je nach Fahrtrichtung des Schwimmkörpers, also vorwärts oder rückwärts, liegt die Einlalöffnung 2 vor und die Auslaßöffnung 3 hinter der Propellerpumpe 5 oder umgekehrt. Die Propellerpumpe 5, deren Laufradkörper und ein Teil deren Antriebswelle 7 ii Förderkanal 6 liegen, ist bei diesem Ausführungsbeispiel so im Strahltriebgehäuse 1 angeordnet, daß deren Antriebswelle waagrecht zu einem in der Zeichnung nicht dargestellten und auf dem Schwimmkörper angeordneten Antrieb verläuft. Zum Verändern der bffnungoweiten an den Ein- und Auslaßöffnungen 2, 3 bzw. zum Einschnüren des Ein- oder Austrittsquerschnittes des För- derstromes ist am Strahlgehäuse 1 die bewegbare Regellade 4 vorgesehen, die in diesem Fall über Stützarme 8 mit einem auf dem Schwimmkörper angeordneten Antrieb 9 verbunden ist und die mittels dieses Antriebes waagrecht oder ggf. schräg zur Wasseroberfläche in die Ein- oder Auslaßöffnung 2, 3 des Strtahltriebgehäuse 1 ein- bzw. ausgefahren werden kann. Durch das Einfahren der Regellade 4 in die entsprechende Auslaßöffnung 3 des Strahltriebgehäuies 1 wird nicht nur der Förderstrom eingeschnürt, sondern es wird auch dessen Strömungsrichtung zum Teil verändert, so daß entsprechend dem Regelhub der Regellade dieser Förderstrom mehr oder weniger umgelenkt wird. Das Einfahren der Regellade 4 in die Einlaßöffnung 2 des Strahltriebgehäuses 1 dagegen bewirkt eine Anpassung des Förderstromes bzw. Zustromes an die jeweiligen Zuflußbedingungen. Um einerseits gute Strömungsverhältnisse des austretenden Förderstromes zu erzielen und andererseits die Regellade 4 an das Nantelprofil des Strahltriebgehäuses 1 anzupassen, das vorzugsweise rohrförmig ausgebildet ist, weist die Regellade nach diesem Ausführungsbeispiel eine rinnenförmige Gestalt auf. Der die Regellade 4 bewegende Antrieb 9, der wie oben ausgeführt, auf dem Schwimmkörper angeordnet ist, kann als hydraulischer Antrieb ausgebildet werden, der über seine Kolbenstange 10 und ein Joch 11 mit dem bzw. den Stützarmen der Regellade 4 verbunden ist.
• Der Strahltrieb gemäß dem Ausführungabeispiel nach Fig. 3 und 4 entspricht in seiner Wirkungsweise dem nach Fig. 1 und 2 und unterscheidet sich von diesem lediglich dadurch, daß dessen Strahltriebgehäuse 1 einen wintelfdrsig verlaufenden Förderkanal 6 bzw. Heberraum umschließt. In diesem Förderkanal 6 ist die der Förderung ebenfalls des Wassers dienende Propellerpumpe 5 mit deren Antriebswelle 7, die schräg zur Wasseroberfläche verläuft, angeordnet. Die Regellade 4 wird auch bei diesem Ausführungsbeispiel von einem in der Zeichnung nicht dargestellten Antrieb in die Jeweilige Ein- bzw. Auslaßöffnung 2, 3 des Strahltriebgehäuses 1 bewegt.
• Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 5 und 6 handelt es sich um Strahltriebe, die als Bugstrahlruder eingesetzt werden können. Da bei diesen Strahltrieben deren Ein- und Auslaßöffnungen 2, 3, mit einer Regellade 4 allein nicht in deren Öffnungsweiten geregelt werden können, ist jedem Ein- bzw. Auslaßende jedes Strömungskanals 13 eine eigene Regellade 14, 15 zugeordnet. Jede Regellade 14, 15 läßt sich bei diesen Ausführungen unabhängig von der anderen von je einem, in der Zeichnung nicht dargestellten Antrieb bewegen, so daß Zu- und Abstrom einfach und fein dosiert, entsprechend den Erfordernissen geregelt werden können.
• Falls die Betriebsabläufe es erfordern, können auch bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 bis 4 alle Öffnungen, d.h. jede Ein- und Auslaßöffnung 2, 3 mit je einer eigenen Regellade 4 ausgestattet sein. Diese Regelladen 4 können darüber hinaus mit eigenen Antrieben 9 bewegt werden. Die Ausstattung jeder Ein- und Auslasöffnung 2, 3 mit einer eigenen Regellade 4 hat den Vorteil, daß auch der Einlaßquerschnitt für des einströmende Wasser, wie auch der Auslaßquerschnitt für das austretende Wasser entsprechend dem gewünschten Förderstrom geregelt werden kann, so daß bei kleinerem Austrittsquerschnitt nicht ein größerer Eintrittsquerschnitt, der bei höherer Fahrtgeschwindigkeit als Bremse wirkt, hingenommen zu werden braucht. Die Regellade 4 an der Einlaßöffnung 2 kann entsprechend der Regellade an der Auslaßöffnung 3 ausgebildet ein. Desweiteren können diese legelladen 4 von Ein- und Auslaßöffnungen 2, 3 miteinander gekuppelt werden, so daß, bei einer Verkleinerung des Austrittsquerschnittes gleichzeitig eine Vergrößerung des Bintrittsquerschnittes erreicht wird oder umgekehrt. Diese gleieh zeitigen Querschnittsveränderungen auf beiden Seiten des Strahltriebes können soweit getrieben werden, daß z.B. der Austrittsquerschnitt die Größe des größten Eintrittsquerschnittes erreicht, wobei dann der Eintrittsquerschnitt seinen kleinsten Wert erhält.
• Der erfindungsgemäße Strahltrieb ist nicht nur auf Wasserstrahltriebe, wie hier ausführlich erläutert, beschränkt.
• Er läßt sich auch für die Regelung gasförmigen Strömungsmedien ohne nachteilige Wirkung anwenden.

Claims (11)

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Strahltrieb zum Antreiben und/oder Steuern von insbesondere Schwimmkörpern, wie Schiffe, Brückenpontons od.

dgl., besonders mit niederem Tiefgang, wobei die Schubwirkung von einem Strahltrieb mit Ein- und'Auslaßöffnung erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahltriebgehäuse (1) mit einer dem Verändern des Querschnitten des in dieses ein- und/oder aus diesem austretenden Förderstromes dienenden, bewegbaren Regellade ( 4,14,15) ausgestattet ist. 6 2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regellade (4, 14, 15) als ein der Mantelform des Strahl- gehäuses (1) angepaßter, platten- oder rinnenartiger Körper ausgebildet ist.

3. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regellade (4, 14, 15) in Fahrtrichtung am Außenmantel des Strahlgehäuses 81) verschiebbar ist.

4. Antrieb nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet. daß die Regellade (4, 14, 15) in einem Winkel zu dem das Strahlgehäuse (1) durchströmenden Förderstrom verschiebbar ist.

5. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regellade (4) über Stützarme (8) mit einem sie bewegenden Antrieb (9) verbunden ist.

6. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahltriebgehäuse (1) als ein rohrförmiger Kanal ausgebildet ist.

7. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahltriebgehäuse (1) als Heberraum mit sum Teil über der Wasseroberfläche liegendem Volumen ausgebildet ist.

8. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Ein- als auch der Auslalöffnung (2, 3) des Strahltriebgehäuses (1) je eine eigene Regellade ( 4,14,15) zugeordnet ist. @@

9. Antrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Regellade ( 4, 15 ) der Einlaßöffnung (2) mit der Regellade ( 4, 14 ) der Auslaßöffnung (3) gekoppelt und von einem gemeinsamen Antrieb (9) bewegbar sind.

10. Antrieb nach den Ansprüchen 1 und C, dadurch gekennzeichnet, daß das Btrahltriebgehäuse (1) einen stetig gekrümmten Förderkanal (6) aufweist.

11. Antrieb nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahltriebgehäuse (1) einen winkelförmig verlauf enden Förderkanal (6) aufweist.