DE2001252C3 - Flüssigkeitsstrahlantrieb für Wasserfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsstrahlantrieb für Wasserfahrzeuge mit einem Strömungskarial, einer Pumpe im Strömungskanal zur ständigen Förderung des Wasserstroms durch den Strömungskanal sowie einer der Pumpe nachgeschalteten Kanalstrecke mit Kreisquerschnitt, mit einer Vielzahl auf einem Kreisumfang verteilten Gaseintrittsöffnungen für Druckgas.

Bei einem bekannten Flüssigkeitsstrahlantrieb der genannten Art (GB-PS 7 15 785, Fig. 2) ist zur Einleitung des Druckgases in den Strömungskanal ein gesonderter, mit der Druckgasquelle verbundener zylindrischer Behälter vorgesehen, der auf seinem Umfang Gasdurchtrittsöffnungen aufweist und unmittelbar im Strömungsquerschnitt angeordnet ist. Eine solche Konstruktion weist den Nachteil auf, daß ihr Wirkungsgrad relativ gering ist. ⁶S

Ferner ist bei einem Antrieb für Luft- oder Wasserfahrzeuge bekannt, Druckgas mit hoher Geschwindigkeit entgegen der Fahrtrichtung in ein an 252

beiden Enden offenes, in Fahrtrichtung verlaufendes Strömungsrohr einzuführen. Hinter dem Gaseintrittsbereich erweitert sich das Strömungsrohr konisch, so daß sich im Falle eines Wasserfahrzeugantriebs die sich in der Flüssigkeit gebildeten Gasblasen vereinigen können und dadurch die Strömungsgeschwindigkeit verringert wird. Ein solcher Antrieb, der beispielsweise aus Druckgasflaschen gespeist wird, arbeitet äußerst unrentabel und kann auch nur kurzfristig eingesetzt werden, denn die Antriebsenergie wird allein durch den Rückstoß der Gase bewirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Flüssigkeitsstrahlantrieb der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß dessen Wirkungsgrad erhöht wird.

Erfmdungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Kanalstrecke konstanten Querschnitt hat und die Gaseintrittsoffnungen im Mantel der Kanalstrecke selbst und in Achsrichtung der Kanalstrecke verteilt angeordnet sind.

Bei dem erfindungsgemäßen Flüssigkeitsstrahlantrieb ist in dem Strömungsquerschnitt kein Strömungshindernis mehr vorhanden, welches die Strömung negativ beeinträchtigt bzw. zu einer Querschnittsverengung des Strömungskanals führt. In dem konstanten Querschnitt des Strömungskanals können sich bei dem erfindungsgemäßen Flüssigkeitsstrahlantrieb gute Strömungsverhältnisse einstellen, die den Antrieb leistungsfähiger gestalten als den eingangs genannten bekannten Antrieb. Darüber hinaus ist sein konstruktiver Aufwand geringer.

Als Druckgas können die Abgase des die Pumpe antreibenden Motors verwendet werden. Alternativ ist es jedoch auch möglich, zur Erzeugung des Druckgases einen gesonderten Verdichter vorzusehen.

Um das Druckgas gleichmäßig auf alle Gaseintrittsöffnur.gen verteilen zu können, ist der mit den Gaseintrittsöffnungen versehene Mantel der Kanalstrecke vorzugsweise mit einer an die Druckgasquelle angeschlossenen Kammer umgeben. Wenn als Druckgas ein brennbares Gas verwendet wird, kann am Eingang der Kammer eine Zündkerze vorgesehen sein, die das Gas entzündet, wodurch der Wirkungsgrad des Antriebs noch verbessert werden kann.

Zur weiteren Verbesserung des Wirkungsgrades kann in Strömungsrichtung hinter den Gaseintrittsöffnungen ein T-Stück in die Kanalstrecke eingebaut sein, wobei das T-Stück an eine Druckgasquelle anschließbar ist.

Ferner kann noch am Ende der Kanalstrecke eine Düse vorgesehen sein, die das Austrittsende der Kanalstrecke umgibt und mit einer Druckgasquelle verbunden ist. Mit Hilfe dieser zusätzlichen Düse kann eine weitere Steigerung des Wirkungsgrades erzielt werden.

Zum Stande der Technik wird auf die DT-AS 12 02170 verwiesen, aus der ein Wasser-Stau-Strahltriebwerk für Wasserfahrzeuge bekannt ist, das einen röhrenförmigen, beiderseits offenen Körper mit einem divergierenden und anschließend konvergierenden Abschnitt aufweist, wobei im Bereich des höchsten Strömungsdruckes Druckgas eingeführt wird. Zur Einführung des Druckgases sind aus dieser Druckschrift Düsen bekannt, die in dem Umfang des divergierenden röhrenförmigen Abschnitts angeordnet sind. Beim Erfindungsgegenstand handelt es sich jedoch nicht um einen Stau-Strahlantrieb, der nur als Zusatzantrieb verwendet werden kann, sondern um einen Hauptantrieb für Wasserfahrzeuge, mit welchem ein Wasser-

fahrzeug aus dem Stand beschleunigt werden kann.

Ein Flüssigkeitsstrahlantrieb, der den Hauptantrieb eines Wasserfahrzeuges darstellt, ist bereits aus der GB-PS 9 80 804 bekannt Dieser Antrieb sieht ein am Ende mit einer Düse versehenes Durchgangsrohr vor, durch welches die Flüssigkeit mit Hilfe von zwei Propellern angesaugt und durch die Düse ausgestoßen wird. Dieser bekannte Flüssigkeitsstrahlantrieb l«*gt die erfindungsgemäße technische Lehre nicht nahe.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in schematischer Darstellung beispielsweise veranschaulicht und im nachstehenden im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben.

Das Inbord-, Außenbord- oder Inbord/Außenbord-Aggregat, das in Fig. 1 gezeigt ist ist zum Einbau in einem Boot oder zum Anbau an einem Boot vorgesehen, um einen Strahlantrieb zu bilden. Dieses Aggregat weist eine Pumpe 1 auf, um Wasser durch eine Saugleitung 2 hochzufördern und das Wasser unter Druck zum Einfaß eines Strahlrohrs 3 zu fördern, das hinter dem Einlaß mit einem perforierten Abschnitt 4 versehen ist, der von einer Kammer 5 umgeben ist. Ferner gehört zum Aggregat ein Verdichter 6 zum Zuleiten von unter Druck stehender Luft oder von unter Druck stehendem verbrennbaren Gas in die Kammer durch ein Rohr 7. Wenn der Kammer ein brennbares Gas zugeleitet wird, ist eine Zündkerze 8 am Einlaß zur Kammer angeordnet, um oei Eintritt das verbrennbare Gas ständig zu entzünden. Die Pumpe 1 und der Verdichter 6 werden beide durch einen normalen Motor 9 angetrieben. Zwischen dem Motor und dem Verdichter und/oder der Pumpe können drehzahlregelbare Getriebe geschaltet sein, um das Verhältnis zwischen dem Gas und der Flüssigkeit ändern zu können und damit optimale Betriebsbedingungen zu erreichen.

Im Betrieb ist die gesamte Pumpe 1 oder auch nur die Einlaßleitung 2 in das Wasser eingetaucht, wobei die Saugleitung auf den Bug des Bootes zugerichtet ist. Luft oder Gas in Volumina, die größer als das Volumen des durch das Strahlrohr 3 fließenden Wassers bis zu einem kritischen Wert sind, der von der Art oder dem Zustand des Wassers abhängt können in der Form kleiner Blasen im Wasser dispergiert werden, was zu einer starken Erhöhung in der Geschwindigkeit des Wassers und im Rückstoß führt, der auf das Boot einwirkt. Die in dieser Weise erhaltenen Strömungsgeschwindigkeiten liegen viel höher, als sie mit bekannten Pumpen- bzw. Laufradstrahltriebwerken erreicht werden können, wie sie für Boote bekannt sind. Ein noch höheres Maß an Gasdispersionen und damit eine höhere Wasserströmungsgeschwindigkeit und ein höherer Rückstoß lassen sich dadurch erreichen, daß man dem Wasser, das durch das Strahlrohr 3 in den perforierten Abschnitt 4 strömt, einen kleinen Anteil eines Spülmittels oder eines anderen entspannungsaktiven Mittels zufügt.

Das in F i g. 1 gezeigte Aggregat kann gemäß der Darstellung in Fig.2 mit einer zweiten Stufe in der Form eines T-Stücks 10 ausgerüstet sein, dem durch ein Rohr 11 Luft oder Gas vom Verdichter 6 zugeleitet wird. Dieses Rohr 11 ist in diesem Fall mit dem Rohr 7 verbunden. Andererseits können auch die Abgase des Antriebs dazu verwendet werden, die entsprechend zugeleitet werden. Diese zweite Stufe erzeugt große Blasen in der aus kleinen Blasen bestehenden Dispersion, die vor der Kammer 5 fließt Diese Blasen haben die Wirkung, das Wasser weiter zu beschleunigen. Luft oder Gas vom Verdichter 6 kann au^h noch einer dritten Stufe 12 zugeleitet werden, die in Fig.2 gestrichelt dargestellt ist. Die Zuleitung erfolgt über ein Rohr 13. Dabei wird die aus der zweiten Stufe 10 kommende Dispersion eingeschlossen und sogar mit noch größerer Strömungsgeschwindigkeit aus dem Strahlrohr 3 herausgezogen.

In dem in F i g. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist eier Verdichter 6 entfallen. Hier werden die Abgase vom Antriebsaggregat 9 der Kammer 5 über ein Rohr 14 zugeleitet. Gasdispersionsdüsen der beschriebenen Art können auch dazu verwendet werden, bekannten Pumpendüsen einen höheren Wirkungsgrad zu verleihen.

Ein Steuer des Bootes wird in einfacher Weise dadurch erreicht, daß man die Rückstoßrichtung des Strahls in bekannter Weise ändert, beispielsweise durch eine gelenkige Lagerung dann, wenn es sich bei dem Aggregat um einen Außenbordantrieb handelt. Wenn das Aggregat als Inbord- oder Inbord-Außenbord-Ausführung vorgesehen ist, können dazu andererseits flexible Leitungen vorgesehen sein.

Eine Richtungsumkehr des Bootes läßt sich dadurch erreichen, daß man entweder die Strömungsrichtung des Strahls umkehrt oder daß man den Wasserstrom von dem Strahlrohr 3 zu einer getrennten Umkehrdiise leitet. Die Strömungsrichtung des Strahls aus dem Strahlrohr 3 kann gemäß der Darstellung in Fig.4 umgekehrt werden, indem man einen Rohrbogen 15 vorsieht, der an dem Rohr 3 angelenkt ist und in Richtung des Doppelpfeils 16 um eine waagerechte Achse 17 zwischen einer oberen Ruhestellung und einer unteren Betriebsstellung bewegbar ist, in der er den Strahl vom Rohr 3 aufnimmt. Ein erfindungsgemäß ausgebildetes Aggregat hat ein großes Verhältnis von Leistung zu Gewicht und eine Anzahl anderer Vorteile gegenüber anderen maritimen Antrieben und selbst gegenüber Stautriebwerken, die auf einem einfachen Pumpen einer Flüssigkeit oder eines Gases basieren. Im Vergleich zum letzteren werden wesentlich höhere Strömungsgeschwindigkeiten an der Düse erreicht, und im Vergleich zu den ersten erfolgt keine Minderung des Wirkungsgrades als Folge der Übertragung von Antriebsleistung über ein mechanisches Triebwerk an einen Propeller oder als Folge des Durchdrehens des Propellers im Wasser. Ferner kann das Aggregat, das auf den Rumpf keine mechanische Erschütterungen überträgt und ein Schiff bzw. ein Boot mit höherem Wirkungsgrad mit viel höherer Geschwindigkeit als ein bekanntes Aggregat antreiben kann, als ein Hilfs-Außenbordaggregat eingesetzt werden, das im Bedarfsfall in Betrieb gesetzt werden kann, nachdem das Boot mit Hilfe des normalen PropeMerantriebs in Bewegung gesetzt worden ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1. <t

   Patentansprüche:

   2001

   I^,Flüssigkeitsstrahlantrieb für Wasserfahrzeuge mit einem Strömungskanal, einer Pumpe im Strömungskanal zur ständigen Förderung des Wasserstroms durch den Strömungskanal sowie einer der Pumpe nachgeschalteten Kanalstrecke mit Kreisquerschnitt, mit einer Vielzahl in Form einer Perforation auf dem Umfang eines zur Kanalstrecke konzentrischen Mantelteils verteilten Gaseintrittsöffnungen für Druckgas, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalstrecke (4) konstanten Querschnitt hat und die Gaseintrittsöffnungen im Mantel der Kanalstrecke (4) selbst und in Achsrichtung der Kanalstrecke (4) angeordnet sind.
2. 2. Flüssigkeitsstrahlantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckgas die Abgase des die Pumpe (1) antreibenden Motors (9) verwendet werden.
3. 3. Flüssigkeitsstrahlantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Druckgases ein gesonderter Verdichter (6) vorgesehen ist.
4. 4. Flüssigkeitsstrahlantrieb nach einem der An-Sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mit den Gaseintrittsöffnungen versehene Mantel der Kanalstrecke (4) in an sich bekannter Weise von einer an die Druckgasquelle angeschlossenen Kammer (5) umgeben ist.
5. 5. Flüssigkeitsstrahlantrieb nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß als Druckgas ein brennbares Gas verwendbar ist und daß am Eingang der Kammer (5) eine Zündkerze (8; vorgesehen ist.
6. 6. Flüssigkeitsstrahlantrieb nach einem der An-Sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung hintei den Gase«ntrif:söffnungen ein T-Stück (10) in die Kanalstrecke (4) eingebaut ist, wobei das T-Stück an eine Druckgasquelle anschließbar ist.
7. 7. Flüssigkeitsstrahlantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende der Kanalstrecke (4) eine Düse (12) vorgesehen ist, die das Austrittsende der Kanulstrecke umgibt und mit einer Druckgasquelle verbunden ist.