DE2336154A1

DE2336154A1 - Achtergleitplatte fuer motorboote mit duesenantrieb

Info

Publication number: DE2336154A1
Application number: DE19732336154
Authority: DE
Inventors: Ralph Allen Rhoda
Original assignee: Berkeley Pump Co
Current assignee: Berkeley Pump Co
Priority date: 1972-03-20
Filing date: 1973-07-16
Publication date: 1975-01-30
Also published as: NL7310522A; FR2236716B1; US3752110A; FR2236716A1; GB1393831A

Description

DR. ING. E. HOFFMANN · DIPL. INe. W. EITLK · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN

PATBNTANWiLTB D-8000 MÖNCHEN 81 · ARABELLASTRASSE 4 · TELEFON (0811) 911087 *· * ν ^ν IVT

Berkeley Pump Company Berkeley, California, USA

Achtergleitplatte für Motorboote mit Düsenantrieb

Die Erfindung bezieht sich auf ein Motorboot mit Düsenantriebseinheit, bestehend aus einer nach hinten gerichteten Ausstoßdüse, einer die Ausstoßdüse speisenden Flügelradpumpe, sowie einem von einer Einlaßöffnung in der Bodenwandung des Bootsrumpfes zur Flügelradpumpe verlaufenden Wasserdurchflußkanal.

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Gewöhnlich wird in der Bootsindustrie der Bootsrumpf von verschiedenen Firmen entworfen und hergestellt, während die Düsenantriebseinheit von anderen Firmen entworfen und hergestellt wird, die normalerweise auf das Gebiet der Pumpenherstellung spezialisiert sind. Beim Einbau der Düsenantriebseinheit werden gewöhnlich öffnungen in die Bodenwandung und ins Heck des Humpfes geschnitten, in welche die Düsenantriebseinheit eingepaßt werden kann.

Bei Booten mit Düsenantrieb wurde die Beobachtung gemacht, daß manchmal eine unerwünschte Verringerung der Steuerfunktion eintritt, insbesondere bei Booten mit hoher Geschwindigkeit, bei denen sich die Bug- und Heckstabilität schnell und auf unvorhersehbare Weise verändert, was zu einem Auf- und Abschnellen und in der Folge zu Schlingern des Bootes führt.

Bei der Untersuchung der Gründe, warum es zu einem solchen Stabilitätsverlust kommt, wurde festgestellt, daß bei einer normalinstallierten Düsenantriebseinheit im Bootsrumpf ein Wassersack entsteht, und zwar unmittelbar hinter der Einlaßöffnung zum Düsenantrieb, und daß dieser Wassersack die dahinter liegende Fläche des Bootsrumpfes für die vorgesehene Steuerfunktion unwirksam macht.

Zur Veranschaulichung zeigt Fig. 1 ein Boot 10, das eine genügend große Geschwindigkeit aufweist, um über das Wasser zu gleiten. Der Bootsrumpf ist vom Hersteller so ausgelegt, daß das durch die Pfeile gekennzeichnete Wasser glatt am Bootsrumpf vorbeifließt und auf die gesamte Gleitfläche eine

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Antriebskraft ausübt. Diese Auftriebskraft, die Resultierende aus der Gleitfläche und dem daran vorbeifließenden Wasser ist, und die seitlichen Kräfte zwischen den nach oben gerichteten Seiten des Bootsrumpfes und dem Wasser tragen gemeinsam dazu bei, dem Boot die entsprechende Rückstoßkraft zu verleihen, welche es im richtigen Gleitwinkel hält.

Fig. 2 stellt ein mit einer Düsenantriebseinheit ausgerüstetes Boot 10 dar. In diesem Fall wird das längs in der Mitte unter dem Bootsrumpf vorbeifließende Wasser durch eine Einlaßöffnung in den Wasserdurchflußkanal geleitet, der zum Flügelrad und zur Ausstoßdüse führt. Infolgedessen geht die Fläche der Einlaßöffnung als Steuerfläche verloren. Außerdem fließt das unter dem in den Wasserdurchflußkanal geleiteten Wasser befindliche Wasser in gerader Linie unter ' dem Teil des Bootsrumpfes hinter der Einlaßöffnung vorbei. Folglich bildet sich zwischen dem hinter der Einlaßöffnung gelegenen Teil des Bootsrumpfs und dem Wasser ein Leerraum, weshalb, wenn überhaupt, sehr geringe Rückstoßkräfte zwischen dem Wasser und diesem Teil des Bootsrumpfes wirken.

Bei geringer Geschwindigkeit des Bootes ist eine relativ große Fläche des Bootsrumpfes in Kontakt mit dem Wasser, und die Einlaßöffnung sowie der unmittelbar dahinterliegende Teil des Bootsrumpfes stellen anteilmäßig einen nur geringen Prozentsatz dieser Fläche dar. Folglich stellt der Verlust dieser Fläche für Steuerzwecke keine Beeinträchtigung der Bootsleistung dar. Dagegen liegt das Boot bei zunehmender Geschwindigkeit höher im Wasser, und die gesamte Kontaktfläche zwischen Bootsrumpf und Wasser nimmt ab. Bei sehr hohen Geschwindigkeiten, wie z. B. bei HochleistungsSportbooten ist nur eine kleine Fläche am Heck des Bootes mit dem V/asser in Berührung. Da die Einlaßöffnung zum Wasser- . durchflußkanal und der unmittelbar dahinterliegende Teil des Bootsrumpfes eine gleichbleibende Fläche einnehmen, steigt der Prozentsatz der für Steuerzwecke verlorengehenden Fläche bei zunehmender Bootsgeschwindigkeit Zusehens an,

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wobei die Längs- und Seitenstabilität des Bootes entsprechend abnimmt.

Ziel der Erfindung ist es, ein Motorboot mit DUsenantriebseinheit zu schaffen, welches diese Nachteile nicht aufweist und bei höheren Geschwindigkeiten die entsprechende Stabilität im Wasser hat.

Dieses Ziel wird mit einem Motorboot der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß am Bootsrumpf eine Achtergleitplatte angebracht ist, die im wesentlichen ebenso breit ist wie die Einlaßöffnung des Wasserdurchflußkanals und sich von dem hinteren Ende der Einlaßöffnung um eine wesentliche Länge nach Unten erstreckt, und die im wesentlichen parallel zur Gleitfläche des Bootsrumpfes an der Einlaßöffnung und vertikal zum Boot angeordnet ist, so daß das unter dem in den Wasserdurchflußkanal einströmenden Wasser vorbeifließende Wasser derart gegen die und entlang der Achtergleitplatte fließt, daß es auf diese eine Antriebskraft ausübt.

Um den beschriebenen Verlust an Steuerfläche auszugleichen, ist also erfindungsgemäß eine Achtergleitplatte 12 hinter der Einlaßöffnung zur Antriebseinheit am Bootsrumpf vorgesehen. Die Achtergleitplatte 1st im Verhältnis zum Bootsrumpf so angeordnet, daß das unter dem in die Einlaßöffnung strömenden Wasser befindliche Wasser glatt an der Unterseite der Achtergleitplatte vorbeifließt. Der ansonsten bestehende Leerraum am Bootsrumpf hinter der Einlaßöffnung wird auf diese Weise beseitigt, und das Wasser 1st hinter der Einlaßöffnung in vollem reaktivem Kontakt mit der Achtergleitplatte, genauso wie mit der übrigen Gleitfläche des Bootsrumpfs.

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Ziel der Erfindung ist es, ein Motorboot mit Düsenantriebseinheit zu schaffen, welches c,iese Nachteile nicht aufweist bei höheren Geschwindigkeiten die entsprechende Stabilität im Wasser hat.

Dieses Ziel wird mit einem Motorboot der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß am Bootsrumpf eine Achtergleitplatte angebracht ist, die im wesentlichen ebenso breit ist wie die Einlaßöffnung des Wasserdurchflußkanals und sich von dem hinteren Ende der Einlaßöffnung um eine wesentliche Länge nach hinten erstreckt, und die im wesentlichen parallel zur Gleitfläche des Bootsrumpfes an der Einlaßöffnung und vertikal zum Boot angeordnet ist, so daß das unter dem in den Wasserdurchflußkanal einströmenden Wasser vorbeifließende Wasser derart gegen die und entlang der Achtergleitplatte fließt, daß es auf diese eine Antriebskraft ausübt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben und näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung des an einem gleitenden Boot vorbeifließenden Wassers,

Fig. 2 eine Darstellung des an einem mit Düsenantrieb ausgestatteten Boot vorbeifließenden Wassers,

Fig. J eine Darstellung des an einem mit Düsenantrieb und mit einer erfindungsgemäßen Achtergleitplatte ausgestatteten Boot vorbeifließenden Wassers,

Fig. 4 einen Seitenriß durch das Achterteil eines Bootes mit Düsenantrieb, welcher die Düsenantriebseinheit und die Achtergleitplatte darstellt,

Fig. 5 eine Draufsicht auf das Unterteil einesBootes mit

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Düsenantrieb, welche die Einlaßöffnung zur Düsenantriebseinheit sowie die Achtergleitplatte darstellt,

Fig. β einen Seitenriß, ähnlich wie Fig. 4, der ein anderes Ausführungsbeispiel des Düsenantriebs und der entsprechenden Achtergleitplatte darstellt, und

Fig. 7 einen Ausschnitt aus Fig. 6, der das Verhältnis der Lage der Einlaßöffnung zur Achtergleitplatte zeigt.

In der Zeichnung stellen Fig. 4 und 5 ein Boot 10 mit einer Düsenantriebseinheit 11 dar, deren Gehäuse 13* das einen Wasserdurchflußkanal 14 in sich schließt, sich nach unten durch die Bodenwandung des Bootsrumpfes 10 und nach hinten durch das Heck des Bootes erstreckt. Das Wasser kann über die Einlaßöffnung 17 durch den Wasserdurchflußkanal 14 zur Flügelradpumpe 18 fließen. Das Flügelrad 19 beschleunigt den Durchfluß des Wassers und führt es nach hinten durch die Ausstoßdüse 20 ab, wodurch das Boot nach vorne angetrieben wird. Das Flügelrad ist auf einer Antriebswelle 21 angebracht, die auf Vorder- und Hinterlagern 22 und 23 gelagert ist und durch einen herkömmlichen Schiffsmotor (nicht dargestellt) angetrieben werden kann. Das Gehäuse 13 ist mit nach unter hängenden Seitenflanschen 24 ausgestattet, und die Einlaßöffnung 17 umfaßt mehrere längliche Gitterteile 25, welche verhindern, daß Treibgut in die Düsenantriebseinheit gelangt.

Am Bootsrumpf ist auf herkömmliche Weise, z. B. durch Schrauben oder dgl., eine Achtergleitplatte 12 befestigt, deren vorderes Ende 26 am hinteren Ende der Einlaßöffnung 17 angebracht ist. Die Breite der Achtergleitplatte 12 entspricht der Breite der Einlaßöffnung und erstreckt sich vom hinteren Ende der Einlaßöffnung um eine wesentliche

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Länge nach hinten. IhreLänge hängt von der Konstruktion des betreffenden Bootes ab, für welches es verwendet werden soll, da bei verschiedenen Bootsrümpfen verschiedene Gleitflächen der Achterglelplatte zur richtigen Steuerung des Bootes erforderlich sind.

Die untere Gleitfläche der Achtergleitplatte 12 ist in Querrichtung vorzugsweise ebenso geformt wie die Gleitfläche des darüberliegenden Rumpfes, wenn auch eine kleine Abänderung eine optimale Bedienung des Bootes ermöglichen kann. Die Achtergleitplatte ist vorzugsweise auch parallel zur Gleitfläche des Bootsrumpfes angeordnet; sie kann aber auch leicht gegen den Rumpf geneigt sein, um die Auftriebskraft je nach Erfordernis zu verstärken oder zu vermindern.

Die Achtergleitplatte 12 ist parallel zum Bootsrumpf angeordnet, so daß das Wasser, das sich unter dem durch die Einlaßöffnung 17 eintrömenden Wasser befindet, das vordere Ende 26 der Achtergleiplatte sanft berührt und dann glatt an der unteren Gleitfläche der Achtergleitplatte vorbeifließt. Wenn die Achtergleitplatte zu hochgestellt ist, bildet sich darunter ein Wassersack, was die Steuerung beeinträchtigt. \fcin sie zu niedrig eingestellt ist, beißt sich das vordere Ende in das unter dem in die Einlaßöffnung einströmende Wasser vorUberfließende Wasser fest und verursacht Wirbel und Strömungswiderstände, und führt zu einer Beeinträchtigung der Steuerwirkung. Für verschiedene Konstruktionen des Bootsrumpfes und verschiedene Düsenantriebe verändert sich die Stellung der Achtergleitplatte; sie muß empirisch bestimmt werden, damit man die obigen Ergebnisse erhält.

Pig. 6 stellt ein Boot 10' dar, das mit einer Düsenantriebseinheit II¹ ausgestattet ist, welches In Wasserdurch-

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flußkanal l4^! einen Führungsflügel 30' aufweist der nach außen und nach vorne herausragt, um eine bessere Verteilung des durch den Wasserdurchflußkanal zur Flügelradpumpe 18' fließenden Wassers zu gewährleisten. Der Führungsflügel 30' regelt den relativen Wasserdurchfluß durch die Abschnitte des Wasserdurchflußkanals unter und über dem Führungsflügel entsprechend der Geschwindigkeit des Bootes. Bei Bootgeschwindigkeiten, die über der Eintrittsgeschwindigkeit zum Flügelrad liegen, vermindert sich die Durchflußrate im V/asserdurchflußkanal unter dem Führungsflügel, und bei der vorgesehenen Maximalgeschwindigkeit des Bootes fließt unter dem Führungsflügel 30' überhaupt kein Wasser mehr durch den Wasserdurchflußkanal l4'.

Am Boot 10' ist eine im wesentlichen bereits bezüglich Fig. 4 und 5 beschrjä)ene Achtergleitplatte 12' derart angebracht, daß ihr vorderes Ende 26' sich am hinteren Ende der Einlaßöffnung 17' befindet. Das hinter Ende der Achtergleitplatte 12' kann mittels Streben 32' , die nach oben gegen das Gehäuse der Düsenantriebseinheit hin gerichtet sind, in starrer Stellung befestigt sein.

Fig. 7 veranschaulicht die richtige Einstellung des vorderen Endes 26' der Achtergleitplatte 12' im Verhältnis zum Führungsflügel 30'. Die vom vorderen Ende 26' der Aehtergleitplatte 12' zum vorderen Ende ^¹ des FührungsflugeIs 30' gezogene Linie 31' bildet einen Winkel cO mit einer Linie 35', die durch das ' vordere Ende des Führungsflügels 34' prallel zur Gleitfläche 36' des Bootsrumpfes verläuft. Der Winkel c?Czwischen den Linien 31' und 35' entspricht dem Gleitwinkel <ρ\β&& Bootes, d.h, dem Winkel zwischen der Gleitfläche 36' des Bootes und der Wasseroberfläche 37'. Bei dieser Stellung fließt das Wasser das unter dem in den Wasserdurchflußkanal unter dem Führungsflügel einfließenden Wasser dahinströmt, unter und gegen die ■ Aehtergleitplatte. Bei einer Bootsgeschwindigkeit, bei der

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alles den Wasserdurehflußkanal passierende Wasser über dem Führungsflügel durchfließt, berührt das unter dem vorderen Ende des Führungsflügeis vorbeifließende Wasser das vordere Ende der Achtergleitplatte und fließt an dieser entlang, wie Fig. β zeigt, wobei durch die Brührung des Wassers mit

er
der Aeht?gfeitplatte die richtige Steuerwirkung sowie der richtige Druck am Eingang zum Wasserdurehflußkanal unter dem Führungsflügel zustande kommt, so daß hier kein Wasser durchfließen kann.

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Claims

Patentansprüche

1. Motorboot mit DUsenantriebseinheit, bestehend aus einer nach hinten gerichteten Ausstißdüse, einer die Ausstoßdüse speisenden Flügelradpumpe, sowie einem von einer Einlaßöffnung in der Bodenwandung des Bootsrumpfes zur FlügeIradpumpe verlaufenden Wasserdurchflußkanal, dadurch gekennzeichnet, daß am Bootsrumpf (10) eine Achtergleitplatte (12) angebracht ist, die im wesentlichen ebenso breit ist wie die Einlaßöffnung (17) des Wasserdurchflußkanals (l4) und sich von dem hinteren Ende (26) der Einlaßöffnung (17) um eine wesentliche Länge nach Unten erstreckt, und die im wesentlichen parallel zur Gleitfläche des Bootsrumpfes (10) an der Einlaßöffnung (17) und vertikal zum Boot angeordnet ist, so daß das unter dem/n den Wasserdurchflußkanal (l4) einirömenden Wasser vorbeifließende Wasser derart gegen die und entlang der Achtergleitplatte (12) fließt, daß es auf diese eine Antriebskraft ausübt.

2. Motorboot nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet, daß im Wasserdurchflußkanal (l4^!) des Motorbootes ein Führungsflügel (30') angebracht ist, welcher sich von der Einlaßöffnung (17*) aus nach außen und nach vorne erstreckt, wobei der Winkel {cL· ) zwischen einer von einem vorderen Ende (3²I-') des FührungsflugeIs (30') gezogenen Linie (31') und einer parallel zur Gleitfläche des Bootsrumpfes (10) durch das vordere Ende (3^¹) des FührungsflUgels (30') gezogenen Linie (35') im wesentlichen gleich dem Gleitwinkel ( öO) des Motorbootes ist.

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