DE2322161B2 - Wasserfahrzeug mit einem Strahltriebwerk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Wasserfahrzeug der im Oberbegriff des Hauptanspruches genannten Art. ^h(i

Ein Wasserfahrzeug mit einem derartigen Strahltriebwerk ist aus der US-PS 31 43 857 bekannt. Diesem Strahltriebwerk fehlt jedoch eine Einrichtung, mit der der Austritisquerschnitt der Düse verändert werden könnte. Es ist das den Düsenaustritt umgebende, ·>■· kugelförmige Gehäuse in seinem Querschnitt so groß ausgebildet und mit einer elliptischen Öffnung versehen, daß es den austretenden Strahl in keinem Fall einschnürt oder im Querschnitt verändert. Dieses Gehäuse soll nur den Strahl seitlich umlenken, wobei auch bei der stärksten Umleiiksielllung der Einlaß in das Gehäuse in etwa mit der Auslaßkante der Düse fluchtet, damit der Strahl dort nicht eingeschnürt wird. Eine Strahlumkehreinrichtung wird entweder vollkommen aus dem Strahl herausgeschwenkt oder zum Rückwärtsfahren voll vor die Austrittsöffnung des Gehäuses geklappt, um den Strahl umzulenken. Die Umkehreinrichtung ist über ein Kabel mit der Umkehrsteuereinrichtung am Fahrstand verbunden.

Bei von einem Wasserstrahltriebwerk angetriebenen Wasserfahrzeugen der eingangs genannten Art ist das Manövrieren bei Langsamfahrt schwierig, da die Öffnung des Düsenquerschnitts in der Regel synchron zur Steigerung der Motorleistung erfolgt und deshalb entweder ein zu geringer oder ein zu schlagartig einsetzender Schub vorliegt. Das gleiche gilt für einen Fahrtrichtungswechsel bei geringen Fahrgeschwindigkeiten, wo z. B. der Rückwärtsschub entweder zu schwach einsetzt, oder gleich schlagartig. Die komplizierte Handhabung solcher Wasserfahrzeuge war bisher als unumgänglich in Kauf zu nehmen. Es ist angeraten, bei gewissen Manövern auch die Pumpen- bzw. Motordrehzahl zu regeln.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wasserfahrzeug der eingangs genannten Art hinsichtlich des Steuerverhaltens derart zu verbessern, daß auch bei sehr langsamer Fahrt oder sogar im Stillstand eine gute Manövrierfähigkeit gegeben ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Wasserfahrzeug der eingangs genannten Art vorgeschlagen, das gemäß der Erfindung die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale aufweist.

Mit dem einzigen Bedienungshebel können so auch bei langsamer Fahrt oder im Stillstand fein dosierbarc Manöverbewegungen eingeleitet werden. Da die Motorleistung schon angehoben wird, ehe sich der Düsenteil verstellt, baut sich vor dem Düsenauslaß ein starker Druck auf, so daß auch bei einem kleinen Düsenquerschnitt bereits ein exakt regelbarer Schub vorliegt, mit dem die Steuerbewegungen ausführbar sind. Der gleiche Effekt tritt beim Umsteuern von Vorwärts- auf Rückwärtsfahrt auf, wo sich zuerst die Düsenöffnung schließt und dann die Strahlumlenkeinrichtung hinter die Düsenöffnung bewegt, wonach die Motorleistung erhöht und ein kräftiger Druck vor dem Düsenauslaß aufgebaut wird. Sobald sich der Düsenauslaß dann auch nur geringfügig öffnet, ist in Rückwärtsfahrtrichtung ein kräftiger und dabei exakt dosierbarer Schub vorhanden.

Die Steuerung wird derart vereinfacht und verbessert, daß auch ungeübte Personen solche Wasserfahrzeuge ohne weiteres beherrschen. Die Gefahr von durch Manövrierschwierigkeiten bedingten Kollisionen mit anderen Wasserfahrzeugen oder Hafenbefestigungen wird weitgehend besetitigt. Weiterhin wird die Leistung der Antriebsmotore besser nutzbar, da den Motoren eine effektive Leistungsabgabe erst bei höheren Drehzahlen abverlangt wird.

Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines Strahltriebwerks in einem Wasserfahrzeug,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Steuervorrichtung in Explosionsdarstellung,

Fig.3 einen Längsschnitt durch den vorderen Abschnitt des Strahltriebwerks,

F ig. 4 einen Längsschnitt durch den hinteren Abschnitt,

F i g. 5 eine Rückansicht in Richtung der Pfeile 5-5 in F i g. 4, teilweise geschnitten,

F i g. 6 eine vergrößerte Detailansicht in Richtung der Pfeile 6-6 in F i g. 5,

F i g. 7 einen Horizontalschnitt in Richtung der Pfeile 7-7 is F ig. 4.

Fig.8 einen vergrößerten Querschnitt in Richtung der Pfeile8-8 in Fig. 7,

Fig.9 eine» vergrößerten Querschnitt in Richtung der Pfeile 9-9 in F i g. 5,

Fig. 10 eine vergrößerte Seitenansicht einer in Fig. 2 gezeigten Stelleinrichtung,

F i g. 11 eine Draufsicht auf F i g. 10,

F i g. 12 ein Schaltschema,

F i g. 13 ein Bewegungsschaubild,

Fig. 14 eine abgewandelte Ausführungsform, und

Fig. 15 ein Schaltschema für die Ausführungsform von Fig. 14.

Bei dem Strahltriebwerk nach F i g. 3 wird Wasser durch eine öffnung 1 im Boden 2 des Wasserfahrzeugs eingesaugt. Ein Durchlaß 3 erstreckt sich von dort schräg aufwärts. Ein Gehäuse 4 endet in einem Flansch 5, der an einen Flansch 6 eines Pum nengehäuses 7 befestigt ist, das eine erste Pumpenstufe 8 (F i g. 4) und eine zweite Pumpenstufe 9 enthält; getrieben von einer Antriebswelle 10. Die Antriebswelle 10 wird von einem Motor E über ein Getriebe 7~getrieben (F i g. 3), das ein Gehäuse H und eine Gleitdichtung SS umfaßt. Eine Dichtung ss ist zwischen der Welle 10 und einem Gehäuse 31 angeordnet (Fig.4). Die Antriebswelle ist in einem Lager 30 (Fig.4) gelagert, das sich in einer Kammer31ades Pumpenabschnills 7 befindet.

Das Düsenteil N mit variabler Querschnittsfläche (Fig.4) ist in einem kreisförmigen Gehäuse 34 angeordnet und weist einen nach hinten konvergierenden Einlauf 35 und einen Auslaß 36 auf. Die obere Fläche 37 des Düsentcils N verläuft in einer Krümmung nach unten und nach hinten; die untere Fläche 38 nach hinten aufwärts. Seitenwände 40 und 41 sind eben und im wesentlichen vertikal. Der Düsenteil N ist in der Stellung für maximalen Durchsatz gezeigt.

Der Düsenteil N sitzt schwenkbar auf einer Achse 42 (Fig. 1, 4 und 7), die an einem gegabelten Arm 43 befestigt ist, dessen oberes Ende durch einen doppeltwirkenden Hydraulikzylinder 45 beaufschlagt ist. Der Düsenteil kann mit dieser Düsenquerschnittsänderungs-Einrichtung aus der in Fig.4 gezeigten Stellung im Gegenuhrzeigersinn bis in eine Sperrstellung verschwenkt werden.

Der Düsenteil ist unabhängig von seiner Stellung durch den Strömungsdruck druckausgeglichen, da dieser Druck ständig auf beiden Flächen 37 und 38 wirkt. Außerdem steht in Kammern 48 und 49 zwischen dem Düsenteil und dem Gehäuse 34 ebenfalls Druck an, so daß der Düsenteil leicht verstellbar ist.

Vor dem Düsenteil N sind Seitensteuerventile an gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses 34 Vl und V2 (Fig. I, 4, 7 und 8) angeordnet. Die Ventile sind Drosselklappenventile und werden mit doppeltwirkenden Zylindern 51 bzw. 52 über Kurbelarme 50 wechselweise betätigt; d. h., daß ein Ventil schließt, wenn das andere öffnet.

Im Strahltriebwerk ist weiter eine Umlenkreinrichtung RMzum Bremsen oder Rückwärtsfahren vorgesehen. Sie weist zwei Umlenkkanale 60 und 61 auf, die mit doppeltwirkenden Hydraulikzylindern 66 bzw. 67 (Fig. 14) auf Führungen 63 und 64 gleiten. De Umlenkkanale 60 und 61 können zu- oder auseinandergefahren werden, um entweder direkt hinler dem Auslaß den vollen Strahl umzulenken, oder ihn durchzulassen. Die Umlenkkanale 60,61 sind U-förmige offene Schalen und tragen obere und untere Rollen 73 und 74 die in Führungen 63 und 64 eingreifen. Gemäß F i g. 6 und 9 sind die Rollen 73, 74 versetzt angeordnet, d. h. zwei Rollen 73a und 37b sind gegenüber einer Rolle 73c versetzt, die letztere wirkt dann als Führungsrolle.

Gemäß Fig. 1, 2 und 12 ist ein einziger Bedienungshebel 75 vorgesehen, der aus der in F i g. 2 gezeigten Neutralstellung in eine vordere oder hintere Stellung schwenkbar ist. Der Bewegungsbeginn aus der Neutralstellung stellt auf Vorwärts- oder Rückwärtsbetrieb ein und bewirkt, daß die Umlenkkanäle 60, 61 verstellt werden. Die weitere Bewegung des Bedienungshebels veranlaßt ein Ansteigen der Motordrehzahi, so daß die Pumpen mehr Wasserdruck liefern. Ein weiteres Bewegen des Bedienungshebels bewirkt dann ein Schwenken des Düsenteils N, d. h. ein Verändern des Düsenquerschnitts. Das Ausmaß der Düsenteilbewegung ist auf die Motordrehzahl abgestimmt, und zwar wird, verglichen mit der Bewegung des Düsenteils der Motor schneller hochgeregelt. Zwischen dem Öffnungsgrad des Düsenteils und der Drehzahl des Motors besteht eine festgelegte Beziehung. Der Durchgang wird ζ B. über den ersten Teil der Bewegung langsam und dann schneller vergrößert.

Der Bedienungshebel 75 ist über ein Kettenrad 79 mit einem endlosen Seil mit Kettenabschnitten 76 bzw. 76 mit einem Kettenrad 80 einer Seilsteuervorrichtung 78 verbunden. Eine Drehung einer Achse 81 verstellt die Arme 82, 83 und 84, die ihrerseits ein Drosseigestänge 85 einer Verbindung 86 zu einem Steuerteil in Form eines Nockengetriebes 87 für den Düsenteil und einer Verbindung 88 verbunden ist. Die Verbindung 88 ist an einen Arm 89 eines Hydraulik-Steuerventils 90 angeschlossen. Eine Bewegung des Bedienungshebels 75 bewirkt entsprechende Bewegungen der Motordrossel, des Nockengetriebes und des Hydraulik-Steuerventils.

Das Hydraulik-Steuerventil 90 ist ein 4-Wpge/2-Stellungsventil mit einer Einlaßleitung 92 von einer Pumpe 91 (Fig. 12) mit einer Leitung 93 zu einem Sumpf sowie mit einer Leitung 94, die über eine Zweigleitung 94a zum Zylinder 66 und über eine Leitung 94b zum Zylinder 67 führt. Vom Ventil 90 geht eine weitere Leitung 95 über eine Zweigleitung 95a zur anderen Seite des Zylinders 66 und über eine Zweigleitung 956 zum Zylinder 67. Wenn der Arm 89 in die andere Richtung verschwe.ikt wird, wird vom Ventil 90 den Zylindern 66, 67 Druck zugeleitet, um die Umlenkkanäle 60, 61 auseinanderzufahren, bis der Strahl ungehindert nach hinten abströmt. Wird der Arm 89 in die entgegengesetzte Richtung geschwenkt, fahren die Zylinder die Kanäle 60, 61 zusammen, bis der Strahl umgekehrt wird.

Die Nockensteuerung 87 (Fig. 11) besitzt einen ar das Seil 86 angeschlossenen Arm 97, der durch eine Achse 97a an einem Nockenglied 98 befestigt ist. Ein Taster 99 ist an einem Arm 100 montiert, der an einer Eingangswelle 101 eines Servoventils 105 befestigt ist. Die Bewegung des Bedienungshebels 75 bewirkt eine Oszillationsbewegung der Eingangswelle 101.

Das Servoventil 105 wird von der Eingangswelle 101 betätigt. Es hat einen Einlaß 106, einen Auslaß 107, eine Arbeitsleitung 108 zur Kopfseite des Hydraulikzylinders

45 für den Düsenteil N und eine Arbeilsleitung 109 zum kolbenstangenseitigen Ende des Zylinders 45. Das Servoventil 105 trägt eine Rückkopplungswelle 111, die direkt mit der Gabel 43 verbunden ist, so daß jede Bewegung des Düsenteils eine Bewegung der Rückkopplungswelle 111 verursacht. Das Servoventil 105 kontrolliert hiermit die Wirkungsweise des Hydraulikzylinders 45.

Wird die Eingangswelle 101 verstellt, so wird dem Hydraulikzylinder 45 Druck in der gewählten Richtung zugeleitet, um dadurch den Düsenteil N zu verschwenken. Dies bewirkt eine entsprechende Bewegung der Rückkopplungswelle 111. Wenn die Rückkopplungswelle die der Eingangswelle 101 entsprechende Stellung erreicht hat, wird eine weitere Druckbeaufschiagung des Hydraulikzylinders 45 unterbrochen.

Die Nockensteuerung 87 und das Servoventil 105 legen also die Düsenteilbewegung in Bezug auf die Motordrehzahl fest, und zwar durch Betätigen des einzigen Bedienungshebels 75.

Gemäß F i g. 1, 7, 8 und 12 sind vor dem Düsenteil N die Seitensteuerventile Vl und V2 angeordnet, die durch Hydraulikzylinder 51 bzw. 52 betätigbar sind. Wenn eines dieser Ventile offen ist, leitet es Druckwasser zur Seite und steuert das Fahrzeug seitlich. Ein durch Federn zentriertes Ventil 120 (Fig. 12) empfängt Druck über eine Leitung 121 von einem Verteiler 122, der seinerseits von der Pumpe 93 beaufschlagt wird. Eine Leitung 123 führt zum Sumpf 5 zurück. Druck wird vom Ventil 120 über eine Leitung 124 dem Zylinder 51 und über eine Leitung 125 dem Zylinder 52 zugeleitet. In die Leitungen 124 und 125 sind übliche Ventile 126 bzw. 127 eingesetzt. Ein Steuerhebel 130 (Fig. 12) steht über eine Verbindung 131 mit dem Ventil 120 in Steuerverbindung.

Die Betriebskennlinien der Steuerung sind in Fig. 13 dargestellt. Die Bewegung des Bedienungshebels nach jeder Richtung ist gegen die Motordrehzahl in Beziehung gesetzt; gleichzeitig ist deren Beziehung zur öffnung des Düsenteils gezeigt. Wird der Bedienungshebel aus der Neutralstellung nach vorne bewegt, ist ersichtlich, daß die Motordrehzahl steigt, ehe dci Düsenteil zu öffnen beginnt. Ein weiteres Bewegen dci Hebels bewirkt dann ein langsames öffnen, wonach die öffnung mit der Hebelbcwegung größer wird. Es is ersichtlich, dall die Umkehrkanäle bei jeder Bewegung des Bedienungshebels in Voi wärtsrichtung offen sind.

Bei der Bewegung des Bedienungshebels nach hinter werden die Umkehrkanäle sofort zusammengefahren Die Umkehrstellung ist eingenommen, ehe die Motordrehzahl steigt. Es steigt die Molordrehzahl, ehe der Düsenteil geöffnet wird.

Fig. 14 und 15 zeigen eine andere Ausführungsform Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen verschen Ein Ventil 140 (Fig. 14 und 15) stellt hier eine Programmiereinrichtung für die Diiscnicüvcrstcüung dar. Es ist Ersatz für das Servoventil 105 und die Nockensteuerung 87. Ein Doppelzylinder 142 versetzt den einfachwirkenden Zylinder 45 der ersten Ausführungsform.

Das Hydraulik-Steuerventil 140 ist über eine Verbindung 188 an den Arm 83 und dem Betätigungsarm 189 des Hydraulik-Steuerventils 140 angeschlossen. Befindet sich das Ventil in der in Fig. 15 gezeigten Stellung dann wird Druck aus der Leitung 106 zum rechten Ende des Hydraulikzylinders 142 geleitet. Druck wi>-d dann von einer Kammer 143 und einer Zwischenkammer 144 des Zylinders über das Ventil 140 und die Leitung 107 zum Sumpf zurückgeführt. Der Hydraulikzylinder 142 ist voll eingezogen.

Er kann in zwei Stufen ausgefahren werden, wodurch er den Düsenteil N in zwei Stufen betätigt. Dies wird durch Verschieben des Hydraulik-Steuerventils 140 in die Zwischenstellung erreicht, in der Druck über eine Leitung 145 nur zur Kammer 143 geleitet wird. Eine weitere Bewegung des Arms 189 hat eine Bewegung des Ventils in die andere Endlage zur Folge, in der Druck auch zur Zwischenkammer 144 geleitet wird, so daß auch eine weitere Kolbenstange 147 ausfährt. Dei Druck wird über eine Leitung 148 und die Leitung 107 zum Sumpf abgebaut.

Hierzu I 1 Blatt Zcichninmcn

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Wasserfahrzeug mit einem Strahltriebwerk, bei dem ein Antriebsmotor eine Pumpenanordnung treibt, die eine Strahldüse mit veränderlichem Querschnitt mit Druckwasser beaufschlagt, wobei im Strahltriebwerk zur Änderung des Düsenquerschnittes eine Einrichtung zum Verstellen eines Düsenteils und eine mittels einer von einer Steuervorrichtung fernsteuerbaren Stelleinrichtung wahlweise hinter den Düsenauslaß bewegbare Strahlumlenkeinrichtung vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (76 bis 78) einen einzigen Bedienungshebel (75) aufweist, der mit der Stelleinrichtung (66, 67) der Strahlumlenkeinrichtung und mit einer Einrichtung zur Änderung der Motorleistung in direkter und n:it der Düsenquerschnittsänderungs-tinrichtung (45, 43; 145) über einen programmierbaren Steuertei! (87) in Wirkungsverbindung steht, derart, daß bei einer Bewegung des Bedienungshebels (75) aus einer Neutralstellung in Stellungen für Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt voreilend zur Verstellung des Düsenteils (N) die Motorleistung anhebbar bzw. bei seiner Bewegung in eine Stellung für Rückwärtsfahrt voreilend zur Verstellung des Düsenteils (N) auch die Strahlumlenkeinrichtung (60, 6t) hinter den Düsenauslaß bewegbar ist.

2.Wasserfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der programmierbare Steuerteil ein Nockengetriebe (87) enthält, das über eine mechanische Verbindung (86) vom Bedienungshebel (75) verstellbar ist und über eine Eingangswelle (101) ein durch Drehung betätigbares Servoventil (105) steuert, das zur Verstellung des Düsenteils (N) Mediumdruck zum Hydraulikzylinder (45) leitet und über eine Rückkopplungswelle (111) mit dem Düsenteil (N) in Bewegungsverbindung steht, derart, daß eine vom Servoventil eingeleitete Verstellbewegung des Düsenteüs in das Servoventil rückgeführt wird.

3. Wasserfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Strahlumlenkeinrichtung mit hydraulischen Arbeitszylindern bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beaufschlagung der Hydraulikzylinder (66, 67) der Stelleinrichtung ein mit dem Bedienungshebel (75) verbundenes Hydraulik-Steuerventil (90) vorgesehen ist.

4. Wasserfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verstellung des Düsenteils (N) ein hydraulischer Doppelzylinder (142) vorgesehen ist, der mit dem Bedienungshebel (75) über ein als hydraulisches Steuerventil (140) ausgebildetes Steuerteil in Wirkungsverbindung steht.