DE2107486A1

DE2107486A1 - Propulsion device for watercraft

Info

Publication number: DE2107486A1
Application number: DE19712107486
Authority: DE
Inventors: Heinz Fehrs
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-02-17
Filing date: 1971-02-17
Publication date: 1972-08-31

Description

Antriebsvorrichtung für Wasserfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsvorrichtung für ein Wasserfahrzeug' die aus einem längs der Bewegungsrichtung angeordnetem Rohr und mit darin gegenüber dem Fahrzeug mit Hilfe von Kraftmaschinen mit höherer Geschwindigkeit nach hinten bewegtem Wasser besteht, das die Vorschubkraft bewirkt.Propulsion device for watercraft The invention relates to to a propulsion device for a watercraft 'which consists of one along the direction of movement arranged pipe and with it opposite the vehicle with the help of prime movers There is water moving backwards at a higher speed, which increases the thrust causes.

Bei den bekannten Antriebsvorrichtungen dieser Art wird in das Rohr vorzugsweise ein Propeller gesetzt, der durch seine Drehung das Wasser in Bewegung setzt, wobei die im Rohr bewegte Masse des Wassers und die dabei erzielte Geschwindigkeit eine bestimmte Vorschubkraft ergeben. Diese sich durch geringe Wirbelung auszeichnende Antriebsart erfordert jedoch einen komplizierten Antrieb für den Propeller, da ein platzraubendes Winkelgetriebe erforderlich ist oder der Wasserpropeller geneigt in dem Rohr angeordnet werden muß, wodurch wieder Strömungs- und Wirbeslungsverluste in Kauf genommen werden müssen.In the known drive devices of this type is in the pipe Preferably a propeller is set which, when turned, sets the water in motion sets, with the moving mass of the water in the pipe and the speed achieved result in a certain feed force. This is characterized by low turbulence However, type of drive requires a complicated drive for the propeller, as a space-consuming angular gear is required or the water propeller is inclined must be arranged in the pipe, which again flow and vortex losses must be accepted.

Es ist auch be#nnt, am Boden des Wasserfahrzeuges auf dem illiehkraftprinzip wirkende Pumpen mit lotrechter Drehachse vorzusehen, die das Wasser von unten her achsparallel einsaugen und am rückwärtigen Ende des Wasserfahrzeuges herausdrücken.It is also known that on the bottom of the watercraft on the principle of pulling force Provide effective pumps with a vertical axis of rotation that draw the water from below Suck in axially parallel and push out at the rear end of the watercraft.

Diese Antriebsvorrichtungen erfordern eine spezielle Anordnung der Antriebsmaschinen bzw. lange Wellen mit Winkelgetrieben.These drive devices require a special arrangement of the Drive machines or long shafts with angular gears.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht demgegenüber darin, eine Antriebsvorrichtung für Wasserfahrzeuge zu schaffen, die einen hohen Wirkungsgrad aufweist, die Freiziigigkeit in der Anordnung der Antriebsmaschine gestattet, die ferner zur Steuerung des Wasserfahrzeuges geeignet ist und schließlich an Wasserfahrzeugen aller Größenordnungen verwendbar ist.The object on which the invention is based, on the other hand, is to create a propulsion device for watercraft that is highly efficient has, which allows freedom in the arrangement of the prime mover, the is also suitable for controlling the watercraft and finally on watercraft of all sizes can be used.

Diese Aufgabe wird bei Antriebsvorrichtungen der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daB innerhalb des Rohres in der Nähe seines vorderen Endes ein durch die Antriebsmaschine über eine Pumpe erzeugter und aus einer gegeniiber dem Rohr kleinen Düse nach hinten austretender Wasserstrahl zur BrzeuguDg der Wasserbewegung im Rohr angeordnet ist.In the case of drive devices, this task becomes the one mentioned at the outset This is solved by the fact that there is one inside the tube near its front end generated by the prime mover via a pump and from one opposite the Tube small nozzle to the rear exiting water jet to bring about the movement of the water is arranged in the tube.

Der aus der Diise mit möglichst hohem Druck und mit hoher Geschwindigkeit austretende Wasserstrahl setzt das gesamte im Rohr befindliche Wasser in eine rückwärts gerichtete Bewegung, aus der sich nach dem Riickstoßprinzip eine-vorwärts gerichtete Antriebskraft fiir das Wasserfahrzeug ergibt. Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird im Rohr auf die Anordnung bewegter und damit Wirbel erzeugender mechanischer Teile verzichtet, so daß bei strömungsgünstigem Gestalten des Rohres, der äußeren Fläche der Düse und der die Düse speisenden Leitung ein fast wirbelfreies Durchströmen des Rohres erzielt wird.The one from the Diise with the highest possible pressure and with higher The speed of the emerging water jet deploys all of the water in the pipe into a backward movement which, according to the recoil principle, results in a forward movement Directed propulsion force for the watercraft results. By the invention The arrangement in the pipe is based on the arrangement of moving and thus vortex-generating mechanical Parts are omitted, so that with a streamlined design of the pipe, the outer Surface of the nozzle and the line feeding the nozzle an almost eddy-free flow of the pipe is achieved.

Eine wesentliche Erhöhung des Wirkungsgrades der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung ist darin zu erkennen, daß am hinteren Ende des Rohres ein im Durchmesser größeres und an dieses anschließend gegebenenfalls weitere jeweils größeren Durchmesser aufweisende Rohre angeordnet und in der Nähe des vorderen Endes des ersten Rohres ein durch die Antriebsmaschine iiber eine Pumpe erzeugter Wasserstrahl zur Erzeugung der Wasserbewegung angeordnet ist. Die hintereinanderliegenden und im Durchmesser sich vergrößerenden Rohre werden jeweils von dem vorhergehenden gespeist und nehmen je fiir sich infolge der Durchmesservergrößerung eine zusitzliche Wassermenge auf.A significant increase in the efficiency of the invention Drive device can be seen in that at the rear end of the tube an im Larger diameter and then possibly further larger ones Arranged diameter tubes and near the front end of the first pipe a water jet generated by the prime mover via a pump is arranged to generate the water movement. The one behind the other and tubes increasing in diameter are each fed by the preceding one and each take an additional one because of the increase in diameter Amount of water on.

Vorteilhaft ist es dabei, daß die Diese ähnlich einer Lavaldüse sich zur Austriebsöffnung hin erweitert, Durch die Disenerweiterung wird der austretende Wasserstrahl geöffnet, so daß mit Sicherheit die um die Diise herum sich befindlichen Wassermassen erfaßt und in Bewegung gesetzt werden.It is advantageous that these are similar to a Laval nozzle expanded towards the outlet opening, through the disentanglement the emerging Water jet opened so that those around the nozzle are certain Water masses are recorded and set in motion.

Zur Erhöhung der Wirksamkeit der Antriebsvorrichtung wird in einer weiteren Ausgestaltung des Grundgedankens der Erfindung vorgeschlagen, das Rohr nach hinten im Durchmesser kleiner werdend auszubilden, damit die Geschwindigkeit der im Rohr befindlichen und durch die Düse rückwärts getriebenen dassermasse ihre Geschwindigkeit sich stetig erhtShen muß und so die Antriebswirkung vergrößert. Vorteilhaft ist es dabei, wenn das Rohr nach hinten sich etwa um den halben Querschnitt verkleinert. Die Durchmesser~ verkleinerung des Rohres kann stetig sein, so daß die Rohrwandung, im Axialschnitt gesehen, einen Hohlkegel bildet. Jedoch ist es aus strömungstechnischen Gesichtspunkten hersus besc,er, wenn die Querschnittsverringerung am Anfang des Rohres stärker ist als am Ende, so daß, im Axialschnitt gesehen, die Rohrwandung leicht nach einem Kreisbogen oder auch einer Hyperbel oder Parabel gekrümmt ist.To increase the effectiveness of the drive device is in a Another embodiment of the basic idea of the invention proposed the pipe towards the rear, the diameter becomes smaller, so that the speed that is in the pipe and driven backwards through the nozzle Speed must increase steadily and thus increase the drive effect. It is advantageous if the tube extends backwards by approximately half the cross section scaled down. The diameter reduction of the pipe can be constant, so that the pipe wall, seen in axial section, forms a hollow cone. However it is from a fluidic point of view hersus besc, er if the cross-section reduction at the beginning of the tube is stronger than at the end, so that, seen in axial section, the Pipe wall slightly after an arc of a circle or also a hyperbola or parabola is curved.

Zur weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung, wenn sie auch als Steuervorrichtung für das Wasserfahrzeug verwendet wird, wird vorgeschlagen, daß das Rohr bzw. alle Rohre gemeinsam um eine lotrechte Achse'schwenkbar oder drehbar sind und die die Düse speisende Leistung koaxial oder parallel zur lotrechten Achse aus dem Wasserfahrzeug heraus in das Rohr geführt ist, Die in der Druckpumpe geförderte Wassermasse wird also zunächst durch ein das Rohr tragendes Haltestück nach unten umgelenkt, um schließlich in der im Rohr befindlichen Düse zu münden. Die zur Düse führende Leitung ist an geeigneter Stelle mit einem Gelenk versehen, so daß zur Steuerung des Wasserfahrzeuges das Rohr ungehindert verschwenkt werden kann, um außer der vortreibenden Antriebskraft eine aus der Fahrtrichtung ablenkende Antriebskraft zu erzeugen. Das Rohr kann gegebenenfalls um 180° oder auch um 360° um eine lotrechte Achse schwenkbar sein, damit zum Abbremsen der Fahrbewegung des Wasserfahrzeuges oder auch zum Manövrieren in rückwärtiger Richtung das Rohr in entgegengesetzte Wirkung verschwenkt werden kann.To further develop the drive device according to the invention, if it is also used as a steering device for the watercraft proposed that the tube or all tubes can be pivoted together about a vertical axis or are rotatable and the power feeding the nozzle is coaxial or parallel to the vertical axis from the watercraft out into the tube, which is in the The water mass delivered by the pressure pump is first carried through a pipe Retaining piece deflected downwards to finally in the nozzle located in the pipe to flow. The line leading to the nozzle has a joint at a suitable point provided so that the tube pivots freely to control the watercraft can be to in addition to the propulsive driving force one from the direction of travel to generate distracting driving force. The tube can optionally be turned 180 ° or can also be pivoted through 360 ° around a vertical axis, so as to slow down the travel movement of the watercraft or to maneuver backwards the pipe can be pivoted in the opposite effect.

Schließlich kann es zur Erhöhung der Manövrierfähigkeit des Wasserfahrzeuges zweckmäßig sein, am Bug und am Heck des Wasserfahrzeuges je ein (oder mehrere) Rohr(e) mit Düse anzuordnen.Finally, it can help increase the maneuverability of the watercraft It may be useful to have one (or more) pipe (s) at the bow and at the stern of the watercraft. to be arranged with nozzle.

Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erz in dung werden durch die Zeichnung veranschaulicht.Embodiments of the subject of the ore in manure are through the drawing illustrates.

Es zeigen: Fig. 1 den Gegenstand der Erfindung am Heck eines Fahrzeuges in feststehender Lage, Fig. 2 eine mehrfach wirkende Anordnung und Fig. 3 eine als Antriebs- und Steuerungsvorrichtung wirkende Anordnung des Gegenstandes der Erfindung.1 shows the subject matter of the invention at the rear of a vehicle in a fixed position, FIG. 2 shows a multiple-acting arrangement and FIG. 3 shows an as Drive and control device acting arrangement of the subject matter of the invention.

In Fig. 1 wird die Silhouette des Kieles eines Wasserfahrzeuges 1 in der Seitenansicht dargestellt, an dem ein Haltestiick 2 befestigt und mit einem das strömende Wasser führenden Rohr 3 verbunden ist. Eine Mittelachse 4 des Rohres 3 verläuft parallel zur Längsrichtung des Wasserfahrzeuges 1, und innerhalb des Rohres 3 in der Nähe seines vorderen Endes 5 ist eine Düse 6 angeordnet, die von einer Leitung 7 mit Druckwasser gespeist wird, das von einer im Wasserfahrzeug befindlichen Pumpe (nicht dargestellt) herangeführt wird. Für die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung ist die Lage der Pumpe und der sie antreibenden Kraftmaschine ohne wesentlicten Einfluß, so daß deren Anordnung im Rumpf des Wasserfahrzeuges unabhängig von der Antriebsvorrichtung-gewählt werden kann.In FIG. 1, the silhouette of the keel of a watercraft 1 shown in side view, on which a holding piece 2 is attached and with a the flowing water-carrying pipe 3 is connected. A central axis 4 of the pipe 3 runs parallel to the longitudinal direction of the watercraft 1, and within the Tube 3 in the vicinity of its front end 5, a nozzle 6 is arranged, which of a line 7 with Pressurized water is fed from an im Watercraft located pump (not shown) is brought up. For the The operation of the drive device according to the invention is the position of the pump and the engine driving them without any significant influence, so that their arrangement can be selected in the hull of the watercraft regardless of the propulsion device can.

Die Antriebsmaschine und die Pumpe können zu einer Einheit zusammengefaßt und ohne Nachteile auf die Antriebswirkung auch quer zur Längsrichtung des Rumpfes liegen. Die Ansaugstelle für das durch die Düse 6 gedrückte Wasser ist im Zusammenhang mit der Erfindung ohne Belang, sollte aber an den Stellen des Rumpfes liegen, wo das Einströmen in eine Saugleitung durch Unterdruck oder sogar durch Staudruck gefördert wird, Die Querschnitte der Saug- und Druckleitung können verhältnismäßig groß gewählt werden, damit Strömungsverluste klein gehalten werden können, während nur die unmittelbar zur Düse führende Leitung 7 und insbesondere die Düse 6 so klein gehalten sind, damit das durch die Pumpe in hohem Druck versetzte Wasser mit großer Geschwindigkeit ausströmt. Es entfallen bei der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung alle Probleme zur mechanischen Übertragung der Kraft von der Antriebsmaschine auf einen Propeller oder eine ähnlich wirkende Einrichtung, wobei zwangsläufig UnterCetzungsgetriebe, Wellen, Dichtungen u. d ergl.The drive machine and the pump can be combined into one unit and without any disadvantages on the propulsion effect, also transversely to the longitudinal direction of the fuselage lie. The point of suction for the water pushed through the nozzle 6 is related irrelevant to the invention, but should be in the areas of the fuselage where the flow into a suction line is promoted by negative pressure or even by dynamic pressure The cross-sections of the suction and pressure lines can be chosen to be relatively large so that flow losses can be kept small, while only the immediate Line 7 leading to the nozzle and in particular the nozzle 6 are kept so small that so that the water displaced under high pressure by the pump at great speed emanates. All problems are eliminated with the drive device according to the invention for the mechanical transmission of the power from the prime mover to a propeller or a similarly acting device, whereby reduction gears, Shafts, seals, etc.

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Die Düse 6 wird von ihre engsten Querschnitt aus nach hinten im Durchmesser leicht-größer, damit der Wasserstrahl in die Breite geht und den Querschnitt des Rohres 3 voll bestreicht. Das Rohr 3 ist gemäß Fig. 2 u. 3 am vorderen Ende 5 mit einem größeren Durchmesser versehen als am hinteren Ende 8, damit die Wassergeschwindigkeit im Rohr 3 zunimmt. Unmittelbar hinter dem Rohr 3 wird das Ruderblatt 9 (Fig. 1) angeordnet, so daß die aus dem Rohr 3 austretende Wassermasse direkt darauf einwirkt und die Manövrierfähigkeit, wie allgemein bekannt, erhöht. Bei Verwendung eines drehbaren Rohres 3 werden zweckmäßig Rohr und Ruderblatt vereinigt.The nozzle 6 is from its narrowest cross-section towards the rear in diameter slightly larger, so that the water jet is wider and the cross-section of the Tube 3 fully coated. The tube 3 is shown in FIGS. 2 and 3 at the front end 5 with provided a larger diameter than at the rear end 8, so that the water speed in tube 3 increases. Immediately behind the tube 3, the rudder blade 9 (Fig. 1) arranged so that the mass of water emerging from the pipe 3 acts directly on it and maneuverability, as is well known, increased. When using a rotatable tube 3 are expediently combined tube and rudder blade.

Gemäß Fig. 2 wird hinter dem Rohr 3 ein Rohr 10 mit größerem Durchmesser gesetzt (prinzipelle Darstellung), in das zusätzlich Wasser einströmt. Es ist denkbar, wenn auch aus Gründen des Aufwandes selten zweckmäßig, weitere Rohre mit vergrößertem Durchmesser dem Rohr io nachzuschalten.According to FIG. 2, behind the pipe 3 there is a pipe 10 with a larger diameter set (schematic representation), into which additional water flows. It is conceivable even if seldom expedient for reasons of expense, additional pipes with enlarged ones Diameter to be connected downstream of the pipe io.

Wird, wenn erwunscht, gemäß J?ig.3die Antriebsvorrichtung gleichzeitig zur Steuerung herangezogen, wird das Haltestück 2 um eine lotrechte Achse 13 schwenkbar oder auch um 3600 drehbar gelagert und die die Düse 6 speisende Leistung 7 parallel zur lot rechten Achse 13 oder koaxial dazu vom Rumpfinneren herausgeführt und Ubei eine Umlenkung mit titer Düse tl verbunden. Die Leitung 7 weist eine Drehgelenkstelle auf (nicht dargestellt), wo die im Rumpf fest verlegte Druckleitung in die schwenkbare Leitung 7 übergeht.If, if desired, according to J? Ig.3, the drive device is used at the same time for the control, the holding piece 2 is mounted pivotable about a vertical axis 13 or also rotatable by 3600 and the power 7 feeding the nozzle 6 is parallel to the perpendicular right axis 13 or coaxial thereto led out from the inside of the fuselage and a diversion with titer nozzle tl tied together. The line 7 has a swivel joint (not shown) where the pressure line, which is permanently installed in the fuselage, merges into the pivotable line 7.

Die Anordnung des Rohres 3 bzw. mehrere Rohre 3 am Rumpf des Wasserfahrzeuges ist an sich beliebig. So können die erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtungen am Heck und/oder Bug des Rumpfes, aber auch unterhalb des Kieles und seitlich vom Rumpf unterhalb der Wasserlinie vorgesehen sein.The arrangement of the pipe 3 or several pipes 3 on the hull of the watercraft is arbitrary in itself. So the drive devices according to the invention at the stern and / or bow of the hull, but also below the keel and to the side of the hull be provided below the waterline.

Für den Gegenstand der Erfindung ist es ohne Belang, wie die Leitung 7 verlegt ist, um die Düse 6 zu speisen. Wesentlich ist, daß die Düse 6 innerhalb des Rohres in der Nähe seines vorderen Endes liegt.For the subject matter of the invention it is irrelevant how the line 7 is relocated to feed the nozzle 6. It is essential that the nozzle 6 within of the tube is near its front end.

Ferner iSt es für die Wirkungsweise der Antriebsvorrichtung nicht unbedingt erforderlich, daß das Rohr 3 zylindrisch oder sich zum hinteren Ende 8 verjüngend ausgebildet ist, sondern es kann andere für die Strömungsverhältnisse günstige Formen aufweisen.Furthermore, it is not for the operation of the drive device It is essential that the tube 3 is cylindrical or extends towards the rear end 8 is designed tapering, but there may be other for the flow conditions have favorable shapes.

Claims

Patent claims:

9 propulsion device for a water vehicle, consisting of a along the Direction of movement arranged pipe and with it opposite the vehicle with water moved backwards with the aid of a prime mover at a higher speed consists, which causes the feed force, characterized in that within the Tube (3,10) near its front end (5) through the prime mover Generated by a pump and from a small nozzle (6) compared to the pipe (3,10) water jet exiting backwards to generate water movement in the pipe (3,10) is arranged.

2. Drive device according to claim 1, characterized in that at the rear end of the tube (3) a larger diameter tube (10) and to this then optionally further tubes each having a larger diameter arranged and in the vicinity of the front end (5) of the first tube (3) a through the prime mover generates the water jet by a pump to generate the movement of the water is arranged in the tube (3).

3. Drive device according to claims 1 and 2, characterized in that that the nozzle (6) widens towards the outlet opening in a manner similar to a Laval nozzle.

4. Drive device according to claims 1 to 3, characterized in that that the tube (3,10) is smaller towards the rear in diameter.

5. Drive device according to claim 5, characterized in that the tube is reduced to the rear by about half the cross-section.

6. Drive device according to claim 1 with a control device, characterized characterized in that the tube (3) or the tubes (3,10) about a vertical axis (13) are pivotable or rotatable and the line (7) feeding the nozzle (6) is coaxial or parallel to the vertical axis (13) out of the watercraft (1) into the Tube (3) is guided.

7. Drive device according to claim 7, characterized in that one (or more) pipe (s) (3, 10) with at the bow and at the stern of the watercraft Nozzle (6) is arranged.

L e r s e i t e