DE19960577A1

DE19960577A1 - Vorrichtung zur Veränderung der Fahrtrichtung eines Wasserfahrzeugs

Info

Publication number: DE19960577A1
Application number: DE19960577A
Authority: DE
Inventors: Stephan Brabeck
Original assignee: Schottel GmbH and Co KG
Current assignee: Schottel GmbH and Co KG
Priority date: 1999-12-15
Filing date: 1999-12-15
Publication date: 2001-06-21
Also published as: US20020016111A1; EP1108645A3; US6413128B2; EP1108645A2

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Veränderung der Fahrtrichtung eines Wasserfahrzeuges mit einem Antrieb mit einem strömungsgünstig konturierten gondelartigen Unterwassergehäuse außerhalb des Rumpfes des Wasserfahrzeuges, das vom Wasser umströmt wird, das mit dem Rumpf des Wasserfahrzeuges durch einen Schaft verbunden ist, dessen eines Ende dem Unterwassergehäuse und dessen anderes Ende dem Wasserfahrzeugrumpf zugeordnet ist und aus dessen zumindest einem Ende eine im Unterwassergehäuse gelagerte Antriebswelle herausgeführt ist, die außerhalb des Unterwassergehäuses zumindest einen Propeller trägt. Die Veränderung der Fahrtrichtung des Wasserfahrzeuges (1) erfolgt auch ohne Veränderung der Stellung des Unterwassergehäuses (2) durch dem gondelartigen Unterwassergehäuse zugeordnete Mittel (8, 9), die auch bei in seiner Position unverändert bleibendem Unterwassergehäuse auf das dieses umströmende Wasser einwirken, um die Fahrtrichtung des Wasserfahrzeuges zu verändern (Fig. 1).

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung, mit welcher bei azimutierenden Antriebssystemen, z. B. Poded drive oder Azi muth-thrustern, bei Geschwindigkeiten größer Null eine Steuer kraft zur Kurskorrektur erzeugt werden kann, ohne dass der An trieb geschwenkt werden muß. Mehr im einzelnen betrifft die Erfindung eine Schiffsantriebseinheit, welche ein unter Wasser befindliches Gehäuse aufweist, in welchem eine im wesentlichen horizontal angeordnete Propellerwelle gelagert ist, auf wel cher vorne und/oder hinten Propeller angebracht sind. Das Ge häuse ist über einen strömungsgünstig geformten Schaft mit dem Schiffsrumpf verbunden. Die Verbindung mit dem Schiff kann derart ausgeführt werden, dass Schaft und Gondel, und damit auch der oder die Propeller, um eine im wesentlichen senkrech te Achse geschwenkt werden kann (Azimut propulsor). Es ist je doch auch möglich, diese Verbindung starr auszuführen.

Im Bereich des Schaftes sind erfindungsgemäß Vorrichtungen an gebracht, welche es erlauben, die Umströmung des Schaftes der art zu beeinflussen, dass am Schaft eine Querkraft entsteht, welche bei einer Vorausgeschwindigkeit des Schiffes zu einer Kursveränderung führt, ohne dass der Schaft wie ein Ruder aus der Kursrichtung geschwenkt wird. Dies ist unabhängig davon, ob die Schiffsantriebseinheit starr im Schiff eingebaut ist, oder ob die schwenkbare Einheit in der Vorausrichtung festge setzt ist.

Diese Art der Kurskorrektur ist bei azimutal steuerbaren An triebssystemen von Vorteil, wenn es sich um eine geräuschemp findliche Anordnung z. B. in militärisch genutzten Schiffen oder Schiffen mit hohem Komfortbedarf wie Kreuzfahrtschiffe handelt. Bei diesen Schiffen führt eine Schwenkbewegung des Antriebs zur Schräganströmung des oder der Propeller, mit der Folge, dass die hierdurch auftretende Kavitation starke Geräu sche in Wasser und Schiff erzeugt. Durch die Strömungsbeein flussung im Schaftbereich kann die Kurskorrektur des Schiffes ohne Schwenkbewegung des Antriebs erreicht werden, so dass ein erhöhter Schall- und Schwingungspegel nicht zu verzeichnen ist.

Ähnliche Vorteile sind bei fest in Schiffen eingebauten Gon delantrieben zu verzeichnen, da hier das notwendige Ruder kleiner ausgeführt werden bzw. ganz entfallen kann.

Bei der Umsetzung der Erfindung sind verschiedene Vorrichtun gen denkbar, durch welche die Umströmung des Schaftes, und da mit der Kurs des Schiffes, beeinflußt werden können.

Diese Vorrichtungen können aus Düsen bestehen, welche an be stimmten Stellen des Schaftprofils angeordnet sind, aus denen Wasser austritt, durch welches dann wiederum die Umströmung des Schaftprofils derart verändert wird, dass Steuerkräfte auf das Schiff ausgeübt werden. Eine andere Möglichkeit, mit ähn lichem Effekt, ist das Absaugen von Wasser an entsprechend ausgewählten Stellen des Schaftes.

Des weiteren ist auch eine Beeinflussung der Strömung durch elektromagnetische Effekte denkbar.

Die Umströmung des Schaftes könnte auch durch flexibel gestal tete Teile einer Außenhaut des Schaftes verändert werden, so dass eine Querkraft erzeugt wird.

Eine Anordnung eines rotierenden Zylinders nach dem bekannten Prinzip des Flettner-Rotors ist ebenfalls denkbar.

Im einzelnen ergeben sich die Merkmale der vorliegenden Erfin dung vor allem aus den Ansprüchen.

Die Zeichnung mag das Verständnis der Erfindung erleichtern, in der skizzen- und beispielhaft zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäß ausgebildeten Antrieb als Seiten ansicht und

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie A-A in Fig. 1.

Unter dem Heck eines Wasserfahrzeuges 1 ist ein gondelartiges Unterwassergehäuse 2 angeordnet, das einen Schaft 3 zur Lage rung am Wasserfahrzeug 1 einschließt, der demzufolge an seinem unteren Ende mit dem Unterwassergehäuse 2 und an seinem oberen Ende mit dem Rumpf des Wasserfahrzeuges verbunden ist, wobei die Länge des Schaftes 3 so bemessen ist, dass das Unterwas sergehäuse so weit unter der Wasseroberfläche 4 sich befindet, dass es bei fahrendem Wasserfahrzeug allseits vom Wasser um strömt wird, wobei Pfeile 5 die laminare Anströmung des Unter wassergehäuses 2 symbolisieren und wobei die Schaftlänge auch so bemessen ist, dass die Schiffsschraube 6 am einen Ende des Unterwassergehäuses sich frei unter dem Rumpf des Wasserfahr zeuges um eine horizontale Achse drehen Kann, die die Längsach se 7 des Unterwassergehäuses ist, um den Vortrieb des Wasser fahrzeugs zu bewirken. Die Schiffsschraube 6 ist drehfest der Abtriebswelle eines Energieerzeugers zugeordnet, der im we sentlichen ein Elektromotor oder eine Brennkraftmaschine sein kann, dem ein Getriebe zugeordnet sein kann und der ganz in dem Unterwassergehäuse angeordnet sein kann, insbesondere wenn es sich um einen Elektromotor handelt, der aber auch im Was serfahrzeug angeordnet sein kann und in geeigneter Weise mit der Abtriebswelle kraftübertragend verbunden ist.

Bei entsprechender Auslegung kann der Propeller 6 am anderen Ende des Unterwassergehäuses 2 angeordnet sein, oder es kann an jedem Ende des Unterwassergehäuses 2 ein Propeller angeordnet sein, die von einem gemeinsamen Energieerzeuger oder von ge trennten Energieerzeugern angetrieben werden; an dem oder je dem Ende des Unterwassergehäuses können statt des dargestell ten einen Propellers 6 auch mehrere Propeller angeordnet sein, was nicht erfindungswesentlich ist.

Erfindungswesentlich ist nun, dass jeder der beiden Seiten des im Querschnitt tropfen- oder tragflügelförmigen Schaftes 3 mehrere Öffnungen 8, 9 zugeordnet sind. Auf jeder Seite bilden mehrere in etwa vertikaler Richtung aufeinanderfolgende Öff nungen 8 bzw. 9 eine gerade Reihe. Es kann sich um düsenför mige Fluidaustrittsöffnungen handeln, durch die ein energie reiches Fluid aus dem Schaft, dem es in geeigneter Weise zuge führt worden ist, in das umgebende Wasser entlassen wird, um einen Steuereffekt zu geben, wenn es auf der einen oder der anderen Seite des Schaftes aus diesem austritt, um mit ent sprechender Eigenenergie die Strömung 5 des Umgebungswassers zu beeinflussen. Bei dem auf die Strömung 5 einwirkenden Fluid kann es sich um ein gasförmiges oder vorzugsweise flüssiges Fluid handeln; vorzugsweise handelt es sich um Wasser, das dem Umgebungswasser in geeigneter Weise entnommen worden ist und energiereicher gemacht worden ist. Ein entsprechender Effekt kann auf andere Weise auch dann erzielt werden, wenn nicht ein Fluid in die Wasserströmung eingebracht wird, sondern durch die Öffnungen 8 oder 9 Wasser in den Schaft 3 eingesaugt wird.

Finden Düsen Anwendung, so können diese regelbar sein, und sie können mit veränderbarer Austrittsrichtung ausgebildet bzw. gelagert sein.

Die beschriebene Vorrichtung kann in alleiniger Anwendung der Beeinflussung der Fahrtrichtung des Wasserfahrzeuges dienen, in welchem Fall der Schaft 3 an beiden Enden fest dem Rumpf des Wasserfahrzeugs und dem Unterwassergehäuse zugeordnet ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann aber auch in Verbindung mit einer Ruderpropelleranlage verwendet werden, bei der der Schaft 3 an seinem oberen Ende um seine Längsachse schwenk- oder drehbar am Rumpf des Wasserfahrzeugs gelagert ist, sodass durch Verstellen des Propellers bzw. Verändern der Förderrich tung des Propellers die Fahrtrichtung des Wasserfahrzeuges verändert werden kann. Dabei wirkt dann die erfindungsgemäße Lösung unterstützend oder dann alternativ, wenn die Änderung der Fahrtrichtung des Wasserfahrzeuges möglichst geräuscharm erfolgen soll, wie es eingangs erörtert ist.

Alternativ zu diesen Lösungen kann der Schaft von einer flexib len Hülle umgeben sein, zwischen der und dem Schaft zwei kam merartige Räume bestehen, die wechselweise mit Druckfluid aus dem Schaft beschickt werden können, sodass die umströmte Kon tur einseitig verändert wird, womit ebenfalls ein Steuereffekt für das Wasserfahrzeug erzielt werden kann.

Claims

1. Vorrichtung zur Veränderung der Fahrtrichtung eines Was serfahrzeuges mit einem Antrieb mit einem strömungsgünstig konturierten, gondelartigen Unterwassergehäuse außerhalb des Rumpfes des Wasserfahrzeuges, das vom Wasser umströmt wird, das mit dem Rumpf des Wasserfahrzeuges durch einen Schaft verbunden ist, dessen eines Ende dem Unterwas sergehäuse und dessen anderes Ende dem Wasserfahrzeugrumpf zugeordnet ist und aus dessen zumindest einem Ende eine Antriebswelle herausgeführt ist, die im Unterwassergehäuse drehbar gelagert ist und außerhalb des Unterwassergehäuses zumindest einen Propeller trägt, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung der Fahrtrichtung des Wasserfahrzeu ges (1) auch ohne Veränderung der Stellung des Unterwas sergehäuses (2) durch dem gondelartigen Unterwassergehäuse zugeordnete Mittel (8, 9) bewirkt wird, die auch bei in seiner Position unverändert bleibendem Unterwassergehäuse auf das dieses umströmende Wasser einwirken, um durch Ver änderung der Wasserumströmung die Fahrtrichtung des Was serfahrzeuges zu verändern.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung der Fahrtrichtung des Wasserfahrzeuges (1) bei unverändert positioniertem Unterwassergehäuse (2) mit tels eines Fluids bewirkt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung der Fahrtrichtung des Wasserfahrzeugs (1) bei unverändert positioniertem Unterwassergehäuse (2) mit tels eines Fluids erbracht wird, das zwangsweise zum Aus tritt aus dem Unterwassergehäuse gebracht wird und unmit telbar auf die Strömung (5) des das Unterwassergehäuse um strömenden Wassers einwirkt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung der Fahrtrichtung des Wasserfahrzeuges (1) bei unverändert positioniertem Unterwassergehäuse (2) mit tels eines Fluids erbracht wird, mit dem die Außenkontur des Unterwassergehäuses und/oder des Schaftes so verändert wird, dass die gewollte Fahrtrichtungsveränderung erfolgt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterwassergehäuse und/oder der Schaft von einer kon turverformbaren Hülle umgeben ist, zwischen der und der Aus senwand von Unterwassergehäuse und/oder Schaft ein mittels Zu- und Abströmen des Fluids veränderbarer Zwischenraum sich befindet.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, dass die die Fahrtrichtung des Wasserfahr zeuges (1) verändernden Mittel (8, 9) dem Schaft (3) des Unterwassergehäuses (2) zugeordnet sind, der im Quer schnitt etwa Tropfenform bzw. die Form eines Tragflügels hat, und dem Schaft - im Querschnitt, Fig. 2 - zu beiden Seiten der Profilmittellinie (7) die die Fahrtrichtung des Wasserfahrzeuges verändernden Mittel (8, 9) zugeordnet sind, wobei diese Mittel unabhängig voneinander zur Wir kung zu bringen sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, dass die Mittel (8, 9) zur Veränderung der Fahrtrichtung des Wasserfahrzeuges Wasserauslaßdüsen sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, dass die Mittel zur Veränderung der Fahrt richtung des Wasserfahrzeuges Saugdüsen sind, mit denen dem das Unterwassergehäuse umströmenden Wasser eine ge wollte Teilmenge entnommen wird.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge kennzeichnet, dass der Schaft (3) seinerseits zusammen mit dem Unterwassergehäuse um seine Längsachse dreh- oder schwenkbar mit dem Rumpf des Wasserfahrzeuges verbunden ist und die Änderung der Fahrtrichtung alternativ entweder durch Schwenken bzw. Drehen des Antriebes um die Längsach se des Schaftes oder durch den Einsatz der dann zusätzli chen Mittel (8, 9) zur Änderung der Fahrtrichtung des Was serfahrzeugs erfolgt oder dass die Änderung der Fahrtrich tung des Wasserfahrzeugs durch Schwenken des Antriebes um die Längsachse des Schaftes des Antriebes und durch gleichzeitigen Einsatz der zusätzlichen Mittel zur Änderung der Fahrtrichtung des Wasserfahrzeuges bewirkt wird.