DE19903692A1

DE19903692A1 - Drive method for ships involves sucking water from one side of ship through constant section elastic tube by pulse action, transporting it through tube, ejecting it at other side of ship

Info

Publication number: DE19903692A1
Application number: DE1999103692
Authority: DE
Inventors: Sebastian Karl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-02-01
Filing date: 1999-02-01
Publication date: 2000-08-03

Abstract

The method involves sucking the liquid medium on which the ship is floating from one side of the ship through an elastic tube under the influence of one or more pulse action points, transporting the medium through the tube, which is of constant cross-section over its entire length and ejecting it again from the other side of the ship.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a device according to the preamble of claim 1.

Schiffsantriebe werden heutzutage meistens durch Schiffsschrauben (Propeller) realisiert. Dies beinhaltet die Erzeugung eines (für den Antrieb der Schiffsschraube) notwendigen Drehmoments: Ein Schraubenantrieb kommt nicht ohne rotierende Teile aus. Damit ist aber auch immer ein Verschleißproblem verbunden (Lagerabrieb, Dichtungsverschleiß usw.). Weiterhin resultiert aus der Notwendigkeit des stets auftretenden Dichtungsproblems auch immer die Gefahr der Umweltverschmutzung: auslaufendes Öl usw. Rotierende Schiffsschrauben können darüber hinaus auch eine Gefahr für Mensch und Umwelt darstellen. Es sind Taucherunfälle an Schiffsschrauben bekannt.Nowadays ship propulsion systems are mostly realized by propellers. This includes the Generation of a necessary torque (for driving the propeller): A screw drive cannot do without rotating parts. However, there is always a problem with wear (Bearing abrasion, seal wear, etc.). Furthermore results from the necessity of the always occurring Sealing problem also always the risk of pollution: leaking oil, etc. rotating Propellers can also pose a risk to people and the environment. There are Diving accidents on propellers are known.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Antrieb zu schaffen, der ganz ohne rotierende Teile auskommt.The object of the invention is to provide a drive that manages entirely without rotating parts.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a device with the features of claim 1.

Dabei wird die Bugseite mit der Heckseite durch einen (oder mehrere parallele) Schlauch (Schläuche) verbunden. Durch Förderung des Wassers von der Bugseite durch den Schlauch zum Ausstoß an der Heckseite bewegt sich das Schiff gegen die Förderrichtung des Wassers vorwärts. Als Fördervorrichtung werden eine oder mehrere spezielle Pumpen verwendet. Der verwendete Pumpentyp soll hier abkürzend mit "Schlagpumpe" bezeichnet werden. Der Angriffspunkt (bzw. die Angriffspunkte) der Schlagpumpe (der Schlagpumpen) heißt Impulseinwirkungsstelle.The bow side is connected to the rear side by one (or more parallel) hose (hoses) connected. By pumping the water from the bow side through the hose to the outlet on the rear side the ship moves forward against the direction of the water. One or used several special pumps. The pump type used should be abbreviated to "percussion pump" be designated. The point of attack (or the points of attack) of the percussion pump (the percussion pumps) is called Impact point.

Mit Schlagpumpe ist eine Fördervorrichtung gemeint die auf einem Deutschen Patent (Patentschrift Nummer 9 56 020) vom 10.1.1957 aufbaut. Allerdings weicht die Schlagpumpe in der hier vorzustellenden Erfindung bereits in ihrem Aufbau wesentlich von dem ab was im Patent Nr. 9 56 020 in Patentanspruch 1 genannt ist. Dort heißt es: "Verfahren zum ventillosen Fördern von Strömungsmedien, z. B. Flüssigkeiten, Gasen od. dgl., mittels sich wiederholender Druckimpulse, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsmedium in einer Zuleitung größeren Querschnitts einer Impulseinwirkungsstelle von im wesentlichen gleichem Querschnitt zugeführt, dort der Einwirkung beliebig gerichteter Druckimpulse ausgesetzt und in einer Ableitung kleineren Querschnitts weggeführt wird." Im Gegensatz dazu können bei vorliegender Erfindung die Querschnitte (in der Zuleitung, an der Impulseinwirkungsstelle und in der Ableitung) überall gleich groß sein. Wichtig hingegen ist in der vorliegenden Erfindung, daß der Schlauch aus elastischem Material besteht und daß sich dieser Schlauch in einzelne Längsabschnitte unterteilt die von unterschiedlicher Elastizität sind. Diese geforderten Abschnitte unterschiedlicher Elastizität erreicht man auch dadurch, daß man die beiden Schlauchenden (also an Bug- und Heckseite) über ein steifes Endstück zieht bzw. eine starre Hülse über die Schlauchenden schiebt.A percussion pump means a conveyor device based on a German patent (patent specification number 9 56 020) from 10.1.1957. However, the percussion pump gives way in the invention to be presented here already in its structure significantly from what is mentioned in patent claim 9 56 020 in claim 1. There it says: "Processes for the valveless conveying of flow media, e.g. liquids, gases or the like, by means of repetitive pressure pulses, characterized in that the flow medium in a Supply of larger cross-section of an impulse point of action of essentially the same cross-section supplied, there exposed to the action of arbitrarily directed pressure pulses and smaller in a derivative In contrast, in the present invention, the cross sections (in the supply line, at the point of impulse and in the discharge line) must be the same size everywhere. Important on the other hand, in the present invention is that the hose is made of elastic material and that this hose is divided into individual longitudinal sections that are of different elasticity. This required sections of different elasticity can also be achieved by using the two Pull the hose ends (i.e. on the bow and stern side) over a rigid end piece or a rigid sleeve over the Pushes hose ends.

Die Förderwirkung dieser Pumpe kommt durch radiale Dehnungswellen zustande die sich in Richtung der Schlauchlängsachse ausbreiten und einen Teil der Flüssigkeit im Schlauch mitführen. Die Ausbreitung der Dehnungswellen durch den Schlauch wird an einer oder an mehreren Stellen des Schlauches meßtechnisch erfaßt und das Ergebnis der Messung wird mit einer Steuer- bzw. Regeleinrichtung weiterverarbeitet: Es wird mit Hilfe dieser Signale der Zeitpunkt und der Verlauf der Impulseinwirkung bestimmt. Die Steuer- bzw. Regeleinrichtung hat als wesentliche Ausgangsgrößen die Stellsignale für die Schlagpumpen und Signale für die Anzeige. Als Eingangsgrößen dienen die Meßsignale und eventuelle Führungssignale bzw. Sollwerte.The pumping effect of this pump comes from radial expansion waves that move in the direction of the Spread the longitudinal axis of the hose and carry some of the liquid in the hose. The spread of the Strain waves through the hose are measured at one or more points on the hose recorded and the result of the measurement is further processed with a control device: It is with the help of these signals the time and the course of the impulse are determined. The tax or Control device has the control signals for the percussion pumps and signals for as essential output variables the ad. The measurement signals and any command signals or setpoints serve as input variables.

Durch die Anbringung eines Gitterrostes an der Bugseite und an der Heckseite kann man zudem verhindern, daß schwere Körper in den Schlauch hineingezogen werden. Damit sich die Gitterroste nicht verstopfen oder anderweitig verschließen ist dann noch eine Abstreifvorrichtung notwendig.By attaching a grating on the bow side and on the rear side, you can also prevent that heavy bodies are drawn into the hose. So that the gratings do not become blocked or otherwise close a stripping device is necessary.

Die Schlauchführung ist nicht notwendigerweise von der Bug- zur Heckseite. Es ist auch möglich eine Schlauchführung so zu, gestalten, daß eine oder beide Schlauchenden an den Seiten des Schiffes austreten. Damit werden weitere Schiffsmanöver wie Drehen auf der Stelle, Seitwärtsfahrt usw. möglich. The hose guide is not necessarily from the bow to the stern. It is also possible Close the hose guide so that one or both hose ends emerge from the sides of the ship. This enables further ship maneuvers such as turning on the spot, sideways travel, etc.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:Embodiments of the invention are shown in the drawings and are described in more detail below described. Show it:

Fig. 1 eine Ansicht eines Schiffsantriebs; Fig. 1 is a view of a ship propulsion system;

Fig. 2 eine mögliche Ausführung der Schlagpumpe Fig. 2 shows a possible embodiment of the percussion pump

Fig. 3 eine Endstelle für die Schlauchführung; Fig. 3 is a terminal for the tube guide;

Fig. 4 verschiedene Möglichkeiten der Schlauchführung zur Erzeugung von unterschiedlichen Schiffsmanövern. Fig. 4 different ways of hose routing to generate different ship maneuvers.

In der Fig. 1 bedeutet 1 den elastischen Schlauch, bei 2 befindet sich die Impulseinwirkungsstelle 3 bei der die Schlagpumpe 4 angreift, 5 ist ein Widerlager für den elastischen Schlauch. An den Schlauchenden 6 und 7 ist der elastische Schlauch über je ein steifes Endstück 60 bzw. 70 gezogen. In Abhängigkeit von der Lage der Schlagpumpe (in Schlauchmitte, näher am Schlauchende 6 oder näher am Schlauchende 7) und von der Schlagfrequenz - derjenigen Frequenz mit welcher der Stößel 8 der Schlagpumpe den elastischen Schlauch 1 komprimiert - findet eine Wasserförderung von Schlauchende 6 nach Schlauchende 7 statt oder umgekehrt. Die Schiffsbewegung wird sich (bei Abwesenheit von anderen äußeren Antriebskräften) in jedem Fall gegen die Richtung der Wasserförderung einstellen. Verschiedene Sensoren 9, 10 und 11 und 12 dienen zur Erfassung der Schlauchbewegungen. Stellvertretend für weitere Sensoren sind hier nur vier solcher Sensoren eingezeichnet. Sie bilden das Meßwerterfassungssystem. Über die Meßleitungen 13, 14, 15 und 16 gelangen die Meßsignale zur Steuer- bzw. Regeleinrichtung 17. Weitere Eingangssignale sind die Führungssignale bzw. Sollwerte. Diese wirken über die Leitung 18. Über Leitung 19 wirken die Stellsignale auf die Schlagpumpe, über Leitung 20 Anzeigesignale welche die eingestellten bzw. erreichten Soll- bzw. Istwerte übertragen.In FIG. 1, 1 is the elastic tube, at 2 is the impulse impact site 3 in which the blow pump 4 engages, 5 is an abutment for the elastic tube. At the hose ends 6 and 7 , the elastic hose is pulled over a rigid end piece 60 and 70 , respectively. Depending on the position of the percussion pump (in the middle of the hose, closer to the hose end 6 or closer to the hose end 7 ) and the stroke frequency - the frequency with which the plunger 8 of the percussion pump compresses the elastic hose 1 - water is conveyed from the hose end 6 to the hose end 7 instead of or vice versa. The ship's movement (in the absence of other external driving forces) will always counteract the direction of water production. Different sensors 9 , 10 and 11 and 12 are used to detect the hose movements. Representative of further sensors, only four such sensors are shown here. They form the data acquisition system. The measurement signals reach the control or regulating device 17 via the measurement lines 13 , 14 , 15 and 16 . Other input signals are the command signals or setpoints. These act via line 18 . The control signals act on the percussion pump via line 19 , and display signals via line 20, which transmit the set or reached setpoint or actual values.

Fig. 2 zeigt einen Stößel 8 der am Ende einer zylindrischen Stange 22 befestigt ist und Bewegungen in Richtung der Pfeile C und D ausführen kann. Die Höhe des Stößels und die Amplitude der Stößelbewegung sind so einstellbar, daß er in der Lage der unteren maximalen Auslenkung den darunterliegenden Schlauch ganz oder teilweise komprimiert. In der Lage der oberen maximalen Auslenkung ist der elastische Schlauch in radialer Richtung ganz oder teilweise unverformt. Während die hier vorliegende Figur eine einseitige Impulseinwirkung des Stößels auf den Schlauch (nämlich von oben nach unten) zeigt, kann man die Schlagpumpe auch so ausführen, daß an der Impulseinwirkungsstelle der Impuls radial auf den elastischen Schlauch wirkt und diesen allseitig verformt. Dies kann durch eine Anordnung erfolgen wie man sie von einer öffnenden und schließenden Blende eines Photoapparates her kennt. Das für die Stößelbewegung notwendige Stellsignal 19 kommt aus der bei Fig. 1 beschriebenen Steuer- bzw. Regeleinrichtung. Die Schlagpumpe braucht außerdem noch eine Versorgung mit Hilfsenergie 23. Hierbei kann es sich bei magnetisch arbeitender Schlagpumpe um eine Versorgungsspannung, bei pneumatisch arbeitender Schlagpumpe um einen Versorgungsdruck usw. handeln. Fig. 2 shows a plunger 8 which is attached to the end of a cylindrical rod 22 and can perform movements in the direction of arrows C and D. The height of the plunger and the amplitude of the plunger movement can be adjusted so that it completely or partially compresses the hose underneath in the position of the lower maximum deflection. In the position of the upper maximum deflection, the elastic tube is completely or partially undeformed in the radial direction. While the figure here shows a one-sided impulse effect of the plunger on the hose (namely from top to bottom), the percussion pump can also be designed so that the impulse acts radially on the elastic hose at the point where the impulse acts and deforms it on all sides. This can be done by an arrangement as is known from an opening and closing aperture of a camera. The control signal 19 necessary for the tappet movement comes from the control device described in FIG. 1. The percussion pump also needs a supply of auxiliary energy 23 . This can be a supply voltage for a magnetically operating impact pump, a supply pressure for a pneumatically operating impact pump, etc.

Fig. 3 zeigt die Enden einer Schlauchführung. Und zwar zeigt Fig. 3a das Ende von der Seite. Hier ist noch einmal das steife Endstück 60 eingezeichnet. Dieses ist einerseits mit dem Schiffsrumpf 25 starr verbunden und gleichzeitig wird darüber das Schlauchende 6 geschoben. Gleichzeitig ist (abweichend von Fig. 1) noch zusätzlich eine starre Hülse 24 mit eingezeichnet. Fig. 3b zeigt eine Schlauchführung 1 wo nur zwei starre Hülsen 28 und 29 an den Enden aufgezogen sind. Die Impulseinwirkungsstelle - realisiert durch ein Schlagwerk - ist mit 30 bezeichnet. Die beiden Schlauchenden liegen in den Behältern 31 und 32 und sind dort ganz unter der Flüssigkeit 33 eingetaucht. Ist der Schlauch mit Flüssigkeit gefüllt und das Schlagwerk in Betrieb, dann findet bei geeigneten Schlagfrequenzen und bei geeigneter Position des Schlagwerks auf der. Schlauchlängsachse ein Fördervorgang der Flüssigkeit von einem Behälter in den anderen statt. Es ist also eine Pumpe für beliebige Flüssigkeiten realisiert. Durch verändern der Schlagfrequenz und/oder der Position des. Schlagwerkes kann man die Förderrichtung der Pumpe umdrehen. Meßwerterfassung 34, Steuer- und Regeleinrichtung 35 sowie Stellsignal 19 sind ebenfalls eingezeichnet. Fig. 3c zeigt das Ende der Schlauchführung von vorne wie sie sich beim Blick auf den Schiffsbug bzw. das Schiffsheck darbietet. Mit 36 ist ein Gitterrost gekennzeichnet der größere Schwebekörper und sonstige Massen fernhalten soll. Der Gitterrost kann sowohl am Schiffskörper selber als auch am Leitungsende festgemacht sein. Mit 37 ist eine Abstreifvorrichtung bezeichnet die zur Reinigung der verschmutzten bzw. verstopften Gitterroste dient. Die Enden der Schlauchführung tauchen in das Wasser ein bzw. liegen vollständig unter Wasser. Fig. 3 shows the ends of a hose guide. Namely, Fig. 3a the end of the page. The rigid end piece 60 is drawn in again here. This is on the one hand rigidly connected to the ship's hull 25 and at the same time the hose end 6 is pushed over it. At the same time (in contrast to FIG. 1), a rigid sleeve 24 is also shown. FIG. 3b shows a tube guide 1 where only two rigid sleeves 28 and 29 are mounted on the ends. The point where the impulse acts - realized by a striking mechanism - is designated by 30 . The two hose ends are in the containers 31 and 32 and are immersed there completely under the liquid 33 . If the hose is filled with liquid and the striking mechanism is in operation, then at suitable strike frequencies and with a suitable position of the striking mechanism on the. The longitudinal axis of the hose takes place a conveying process of the liquid from one container to the other. So a pump for any liquids is realized. By changing the stroke frequency and / or the position of the striking mechanism, the direction of delivery of the pump can be reversed. Measured value acquisition 34 , control and regulating device 35 and control signal 19 are also shown. Fig. 3c shows the end of the hose guide from the front as it presents itself when looking at the bow or the stern. With 36 a grate is marked to keep the larger floats and other masses away. The grating can be attached to both the hull itself and the end of the line. 37 with a scraper device is used to clean the dirty or clogged gratings. The ends of the hose guide are immersed in the water or are completely under water.

Fig. 4 zeigt verschieden Möglichkeiten der Schlauchführung. Hierbei stellt 38 den Umriß des Schiffskörpers dar. Bei alleiniger Aktivierung von Schlauch 39 erreicht man nur eine Vorwärts- bzw. Rückwärtsbewegung des Schiffes. Bei Aktivierung der Schläuche 40 und/oder 41 erreicht man eine Drehbewegung auf der Stelle oder eine Parallelverschiebung des Schiffskörpers. Bei gleichzeitiger Aktivierung aller Schläuche können zusammengesetzte Bewegungen erzeugt werden. Fig. 4 shows different options for hose routing. Here, 38 represents the outline of the hull. If hose 39 is activated alone, only a forward or backward movement of the ship is achieved. When the hoses 40 and / or 41 are activated, a rotational movement on the spot or a parallel displacement of the hull is achieved. If all hoses are activated at the same time, compound movements can be generated.

Claims

1. A method of propelling surface and underwater ships, characterized in that the liquid medium (in which the ship swims) is sucked through an elastic hose 1 from one side of the ship by the influence of one or more points of action 3 through which - with over entire length with a constant cross-section - hose is transported and ejected on another side of the ship.

2. The method according to claim 1, characterized in that the pulse action point 3 is designed as a percussion pump 4 . In this case, it consists of a periodically working plunger 21 which is attached to a cylindrical rod 22 and can be changed both in its height, in its amplitude and in its stroke frequency. Due to the action of the tappet on the elastic hose 1 underneath and the sudden tapering of the hose cross-section associated therewith, radial expansion waves occur in the vicinity of the impingement point 1 , which propagate in the longitudinal direction of the hose and carry away part of the liquid. So that there is a pronounced direction of conveyance for the liquid medium, the elastic hose must be divided into individual longitudinal sections which are of different elasticity.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that a measured value detection 9 , 10 , 11 , 12 or 34 is attached to the elastic hose at one or more points for detecting the strength, the speed and the direction of the elastic expansion waves and that the measurement values obtained in this way are fed to a control or regulating device 35 .

4. The method according to claim 1 or 2 and 3, characterized in that the control or regulating device 34 together with a setpoint or, a command signal 18 then provides a control signal 19 which activates the percussion pump 4 .

5. The method according to claim 1 or 2, 3 and 4, characterized in that for the supply of Impact pump an auxiliary energy is needed.

6. The method according to claim 1 to 5, characterized in that the hose ends are drawn over two rigid end pieces 24 . These end pieces are on the one hand part of the ship's hull 25 , at the same time the hose end is pulled over these end pieces and fastened there.

7. The method according to claims 1 to 6, characterized in that on the hose ends 26 or on the outer sides of the ship (bow or stern) a grating 36 is to be attached to keep away larger masses or floats.

8. The method according to claim 7, characterized in that a stripping device 37 is attached to clean the possibly clogged gratings 36 .

9. The method according to claim 2 to 5, characterized in that the percussion pump 3 is used quite generally for conveying liquid between two containers 31 and 32 filled with liquid. In this case, the hose is filled with liquid before the start of delivery and the hose ends are covered with rigid sleeves 28 and 29 and are immersed in the containers 31 and 32 .

10. The method according to claims 1 to 9, characterized in that different types of hose guides z. B. 39 , 41 or 41 allow different maneuvers and that more complicated maneuvers are possible when activating several elastic hoses.