DE2345822A1 - TWO-PHASE SHIP ENGINE - Google Patents
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Description
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75997 PARIS /Frankreich75997 PARIS / France
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Zweiphasen-SchiffstriebwerkTwo-phase marine engine
Die Erfindung betrifft Zweiphasen-Schiffstriebwerke.The invention relates to two-phase marine engines.
Es sind Zweiphasen-Triebwerke bekannt, die mit Injektion von luft in Wasser arbeiten. Die dadurch erhaltene Emulsion ist hydrostatischen Kräften ausgesetzt und erfährt eine Ausdehnung, in deren Verlauf die Zunahme eines in Wasser eingeschlossenen elementaren Luftvolumens von einer Zunahme der mitgenommenen Wassermasse und einer Änderung der Bewegungsgröße begleitet ist, was das Auftreten einer Reaktionskraft verursacht, die» auf ein sogenanntes Ablenkprofil ausgeübt wird, das so angeordnet ist, daß es das Emulsionsfeld ablenkt.Two-phase engines are known which work with the injection of air in water. The emulsion thus obtained is exposed to hydrostatic forces and experiences an expansion, in the course of which an in Water trapped elementary volume of air from an increase in the mass of water carried along and one Change in magnitude of motion is accompanied by what causes the appearance of a reaction force that "acts on a so-called deflection profile is applied, which is arranged to deflect the emulsion field.
Diese einfachen Torrichtungen weisen hauptsächlich den Nachteil auf, daß sie eine Emulsion bilden, die geringen Vortriebswirkungsgraden entspricht.The main disadvantage of these simple gate directions is that they form an emulsion, the minor ones Corresponds to propulsion efficiencies.
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Das Ziel der Erfindung ist die Vermeidung dieses Nachteils. The aim of the invention is to avoid this disadvantage.
Nach, der Erfindung ist ein Zweiphasen-Schiffstriebwerk, das mit der Ausdehnung einer Gas-Flüssigkeits-Emulsion, insbesondere einer Luft-Wasser-Emulsion arbeitet und am Heck des Schiffskiels angebracht ist, gekennzeichnet durch einen Gaserzeuger, der eine axiale homogene Gasschicht unter dem Schiffsrumpf erzeugt, und durch einen unter dem Schiffsrumpf angebrachten Hauptemulsionierer, der durch ein quer zu der Strömung der Gasschicht angeordnetes laminares Profil gebildet ist, dessen Höhe etwa der Höhe der Gasschicht entspricht, wobei das Profil über seine ganze Länge oder einen Teil davon wenigstens einen Ausschnitt in Form einer im wesentlichen parallel zu der Strömungsachse der Gasschicht angeordneten Rinne aufweist, deren Boden eine Stufe bildet, welche die axiale Strömung der Gasschicht derart stört, daß aufgrund der axialen Strömung der Gasschicht gleichzeitig ein axialer Emulsioniereffekt und ein transversaler Emulsioniereffekt erzeugt werden.According to the invention is a two-phase marine engine, that works with the expansion of a gas-liquid emulsion, in particular an air-water emulsion and am The stern of the ship's keel is attached, characterized by a gas generator, which is an axial homogeneous gas layer generated under the ship's hull, and by a main emulsifier installed under the ship's hull, which is formed by a laminar profile arranged transversely to the flow of the gas layer, the height of which is approximately corresponds to the height of the gas layer, the profile at least over its entire length or part thereof a section in the form of a channel arranged essentially parallel to the flow axis of the gas layer has, the bottom of which forms a step which disturbs the axial flow of the gas layer in such a way that due to the axial flow of the gas layer has an axial emulsion effect and a transverse effect at the same time Emulsion effect can be generated.
Eine bevorzugte Weiterbildung des Erfindungsgegenstands besteht darin, daß ein oder mehrere Sekundäremulsionierer vorgesehen sind, von denen jeder durch einen oder mehrere in der Querrichtung entlang dem hinteren Profil des Schiffes angeordnete Gasinjektoren gebildet ist.A preferred development of the subject matter of the invention is that one or more secondary emulsifiers are provided, each of which by one or more in the transverse direction along the rear profile of the Ship arranged gas injectors is formed.
Die Gasversorgung jedes der Sekundäremulsionierer kann unabhängig von der Gasversorgung des Hauptemulsionierers einstellbar sein, und die Gasversorgung jedes der Gasinjektoren kann ebenfalls unabhängig einstellbar sein.The gas supply to each of the secondary emulsifiers can be independent of the gas supply to the main emulsifier adjustable, and the gas supply to each of the gas injectors can also be independently adjustable.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung enthält das Zweiphasen-Schiffstriebwerk ein unter Wasser auf der HöheIn a further embodiment of the invention, the two-phase marine engine contains one under water at the height
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des den Hauptemulsionierer "bildenden Profils angebrachtes Profil, das mit dem Profil des Hauptemulsionierers so zusammenwirkt, daß im wesentlichen Düsen mit starren Wänden für die gleichzeitige Erzeugung des axialen Emulsion! er effekt es und des transversalen Emulsioniereffektes aufgrund der axialen Strömung der Gasschicht gebildet werden.of the profile forming the main emulsifier Profile that with the profile of the main emulsifier like this cooperates that essentially nozzles with rigid walls for the simultaneous generation of the axial emulsion! he effect it and the transversal emulsion effect formed due to the axial flow of the gas layer will.
Zur weiteren Verstärkung und zur Steuerung der Emulsionierung der flüssigen und gasförmigen Phasen und als Folge davon einer Erhöhung des Vortriebswirkungsgrades ist das Zweiphasen-Schiffstriebwerk nach der Erfindung vorzugsweise so ausgebildet, daß der Hauptemulsionierer ein massives Profil aufweist, daß eine Reihe von vertikalen Profilteilen zwischen dem massiven Profil und dem im Wasser liegenden Profil angeordnet sind und daß die vertikalen Profilteile paarweise wenigstens eine Düse zur Erzeugung eines transversalen Emulsioniereffektes bilden.For further amplification and control of the emulsion of the liquid and gaseous phases and as The result of an increase in the propulsion efficiency is the two-phase marine engine according to the invention preferably designed so that the main emulsifier has a solid profile that a series of vertical Profile parts are arranged between the solid profile and the profile lying in the water and that the vertical profile parts in pairs at least one nozzle for generating a transversal emulsion effect form.
In diesem Fall ist das Triebwerk vorzugsweise so ausgestaltet, daß quer zu der Strömung der Emulsion hinter dem Hauptemulsionierer wenigstens ein Emulsionier- und Yerdünnungsprofil angeordnet ist, das an seiner Rückseite eine Reihe von Luftinjektoren aufweist, die durch eine in das Emulsionier- und Verdünnungsprofil eingebaute Rohrleitungsanordnung versorgt werden.'Diese quer zu der Strömung der Emulsion angebrachten zusätzlichen Emulsionier- und Verdünnungsprofile sind vorzugsweise durch Drehung um eine quer zum Schiff liegende Achse einstellbar. In this case, the engine is preferably designed so that transversely to the flow of the emulsion behind the main emulsifier has at least one emulsion and thinning profile arranged on its rear side has a series of air injectors through one built into the emulsion and dilution profile Pipeline arrangement are supplied. 'This transversely to the Additional emulsification and dilution profiles attached to the flow of the emulsion are preferably through Can be rotated around an axis transverse to the ship.
Eine vorteilhafte Weiterbildung dieser Ausführungsform besteht darin, daß an der Abströmkante der zwischen dem massiven Profil des Hauptemulsionierers und dem im WasserAn advantageous development of this embodiment is that at the trailing edge of the between the massive profile of the main emulsifier and that in the water
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liegenden Profil angeordneten vertikalen·Profilteile wenigstens ein Gasinjektor angordnet ist, dessen Achse im wesentlichen mit der Hauptachse der Profilteile zusammenfällt und der durch eine in die Profilteile eingetaute Rohrleitungsanordnung versorgt wird.lying profile arranged vertical profile parts at least one gas injector is arranged, the axis of which essentially coincides with the main axis of the profile parts and which is supplied by a pipeline arrangement immersed in the profile parts.
Ausftihrungsbeispiele der Erfindung, die sich insbesondere auf ein Zweiphasen-Triebwerk . für ein Flußboot mit belüftetem Boden beziehen, sind in der Zeichnung darge- . stellt. Darin zeigen:Ausftihrungsbeispiele the invention, in particular on a two-phase engine. refer to a river boat with a ventilated bottom, are shown in the drawing. represents. Show in it:
Fig. 1 ein Schema zur Erläuterung der Bildung einer Gas-Flüssigkeits-Emulsion in einer axial zur Strömung liegenden Ebene, auch "Düseneffekt-Emulsion" genannt,Fig. 1 is a diagram for explaining the formation of a gas-liquid emulsion in an axial direction Flow lying level, also called "nozzle effect emulsion",
Pig. 2 ein Schema zur Erläuterung der Bildung einer Emulsion in einer quer zur Strömung liegenden Ebene oder "Strahlzerstörungs-Emulsion",Pig. 2 is a diagram for explaining the formation of an emulsion in a transverse flow direction Plain or "beam destruction emulsion",
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform des Profils eines Hauptemulsionierers bei dem Zweiphasen-Triebwerk nach der Erfindung,Figure 3 is a perspective view of one embodiment of the profile of a main emulsifier in the two-phase engine according to the invention,
Fig. 4 ein Schema zur Erläuterung der Verwendung des Hauptemulsionierers, der nit einem unter Wasser befindlichen Profil zur Verstärkung der Düsenwirkung zusammenarbeitet,Fig. 4 is a diagram for explaining the use of the main emulsifier, the nit one under water existing profile cooperates to reinforce the nozzle effect,
Fig. 5 ein Schema der Anwendung eines Zweiphasen-Schiffstriebwerks nach der Erfindung bei einem Flußboot mit belüftetem Boden,Fig. 5 is a diagram of the application of a two-phase marine engine according to the invention in a river boat with a ventilated bottom,
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Fig. 6 eine Heckansicht der Anordnung von Fig. 5,Fig. 6 is a rear view of the arrangement of Fig. 5,
Fig. 7 eine schematische Schnittansicht einer anderen Ausführungsform des Zweiphasen-Schiffstriebwerks nach der Erfindung längs der Linie B-B von Fig. 8,7 is a schematic sectional view of another embodiment of the two-phase marine engine according to the invention along the line B-B of Fig. 8,
Fig. 8 eine schematische Schnittansicht des Zweiphasen-Schiffstriebwerks längs der Linie A-A von Fig. 7,8 is a schematic sectional view of the two-phase marine engine along the line A-A of Fig. 7,
Fig. 9 eine zum Teil aufgebrochene perspektivische Ansicht des Zweiphasen-Schiffstriebwerks von Fig. 7 und 8,FIG. 9 is a partially broken away perspective view of the two-phase marine engine of FIG Figs. 7 and 8,
Fig.10 eine Schnittansicht durch den Hauptemulsionierer und eines der vertikalen Profilteile des Sekundäremulsionierers bei der Ausführungsförm von Fig. 7 bis 9, wobei der Schnitt längs der Linie D-D von Fig. 11 verläuft, undFig. 10 is a sectional view through the main emulsifier and one of the vertical profile parts of the secondary emulsifier in the embodiment of FIG to 9, the section being taken along the line D-D of FIG. 11, and
Fig.11 eine schematische Schnittansicht längs der Linie C-C von Fig. 10.11 is a schematic sectional view along the line C-C of Fig. 10.
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Fig. 1 zeigt in einem ebenen Strömungsbild eine Luftschicht 10, die sich unter einer horizontalen Ebene 11 bewegt und an der Unterseite durch eine Wasserströmung 12 begrenzt ist, wobei der statische Druck der beiden Strömungen größer als der Atmosphärendruck ist und die Geschwindigkeiten der beiden Strömungen die gleiche Richtung und den gleichen Sinn haben. Wenn man stromabwärts von dieser dauernden Gesamtströmung einen Vorsprung oder eine Schwelle 13 anordnet, die eine konvergierende Wirkung ausübt, werden die Stromlinien 14 durch die hiervon verursachte Störung deformiert und die homogene Gasphase 10 zerstört, wodurch eine Emulsion erzeugt wird.1 shows, in a planar flow diagram, an air layer 10 which is located below a horizontal plane 11 moved and is limited at the bottom by a water flow 12, the static pressure of the two flows is greater than atmospheric pressure and the velocities of the two currents are in the same direction and have the same meaning. If there is a protrusion or a If a threshold 13 is arranged, which has a converging effect, the streamlines 14 become through this caused disruption deformed and destroyed the homogeneous gas phase 10, whereby an emulsion is generated.
Stromabwärts ist eine Ausdehnung der Emulsion von einer zusätzlichen Geschwindigkeitszunahme begleitet, die sich bis zur Höhe der Schwelle 13 auswirkt.Downstream, expansion of the emulsion is accompanied by an additional increase in speed, which increases affects up to the level of the threshold 13.
Fig. 2 zeigt schematisch die Strömung einer Gasphase, beispielsweise von Luft, in Form eines Strahls aus einem Injektor 15 in einem flüssigen Medium 12, beispielsweise in Wasser.Fig. 2 shows schematically the flow of a gas phase, for example of air, in the form of a jet from an injector 15 in a liquid medium 12, for example in water.
Unabhängig von der Relativgeschwindigkeit zwischen den beiden Phasen kann experimentell festgestellt werden, daß eine selbst geringfügige Störung in der Strömung sich in den Strahl fortzupflanzen sucht und sich darin verstärkt. Die erzeugte Instabilität verursacht eine Deformation des Strahls bis zu seiner Zerstörung in Form von Blasen. Wenn die anfängliche Relativgeschwindigkeit zwischen den Phasen (Schlupf) nicht vernachlässigbar ist, verstärken die Viskositätserscheinungen die auf den Strahl ausgeübte zerstörende Wirkung, d.h. den transversalen Emulsionierungseffekt.Regardless of the relative speed between the two phases, it can be determined experimentally that even a slight disturbance in the flow seeks to propagate into the jet and is amplified in it. The instability created causes the jet to deform until it is destroyed in the form of bubbles. if the initial relative speed between the phases (slip) is not negligible, increase the viscosity phenomena the destructive effect exerted on the jet, i.e. the transverse emulsification effect.
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Erfindungsgemäß erzeugt man gleichzeitig einen Emulsionierungseffekt durch Düsenwirkung in einer axialen Ebene und einen Emulsionierungseffekt durch Strahlzerstörung in einer transversalen Ebene aufgrund einer einzigen axialen Strömung einer homogenen Gasphase entlang einer flüssigen Phase, indem quer zu dieser Strömung ein sogenannter "Hauptemulsionierer11 angeordnet wird, wie er in Fig. 3 dargestellt ist. Dieser Hauptemulsionierer ist durch ein sogenanntes "laminares" Profil 16 gebildet, in das eine Reihe von Rinnen 17 parallel zur Strömungsrichtung der Gasphase eingearbeitet sind. Der ebene Boden 18 jeder dieser Rinnen, der vorn und hinten leicht abgeschrägt ist, bildet eine Schwelle 19, welche die axiale Strömung der Gasphase stört. Das Profil hat vorzugsweise eine ebene Fläche 16a, die am Heck des Schiffsrumpfes 20 befestigt ist, und eine zylindrische Fläche 16b, in die eine Reihe von Rinnen 17 eingeschnitten sind, deren vertikale Wände 17a und 17b zusammen mit dem ebenen Boden 18 der Rinne eine Reihe von Ausschnitten bilden, die mit der Grenzfläche der flüssigen Phase so zusammenwirken, daß im wesentlichen eine Düse von rechteckigem Querschnitt gebildet wird.According to the invention, an emulsification effect by nozzle action in an axial plane and an emulsion effect by jet destruction in a transverse plane due to a single axial flow of a homogeneous gas phase along a liquid phase are produced at the same time by a so-called "main emulsifier 11 being arranged transversely to this flow, as shown in FIG Fig. 3. This main emulsifier is formed by a so-called "laminar" profile 16 in which a series of channels 17 parallel to the direction of flow of the gas phase are machined. forms a sill 19 which disturbs the axial flow of the gas phase. The profile preferably has a flat surface 16a attached to the stern of the ship's hull 20 and a cylindrical surface 16b in which a series of channels 17 are cut, the vertical walls of which are 17a and 17b together with the level floor 1 8 of the channel form a series of cutouts which cooperate with the interface of the liquid phase so that a nozzle of rectangular cross-section is essentially formed.
Diese Düse hat also ein Wandelement, das durch die deformierbare gekrümmte Grenzfläche gebildet ist, die einerseits die homogene flüssige Phase und andererseits die Emulsionsphase begrenzt. Daraus folgt, wie in Fig. 4 gezeigt ist, daß die Ausdehnungswirkung an der Engstelle, d.h.auf der Höhe der Schwelle 19, durch das Vorhandensein eines Profils 21 verstärkt werden kann, das in die flüssige Phase eingetaucht ist und einen kleinen hydrodynamischen Widerstand aufweist. Die Außenform, die an die Gesamtströmung um den Schiffskiel angepaßt ist, weist innen eine Verdickung auf der Höhe der Schwelle 19 des Profils 16 auf,This nozzle thus has a wall element which is formed by the deformable curved interface on the one hand limits the homogeneous liquid phase and on the other hand the emulsion phase. It follows as shown in FIG is that the expansion effect at the narrow point, i.e. at the height of the threshold 19, through the presence a profile 21 immersed in the liquid phase and a small hydrodynamic one can be reinforced Has resistance. The outer shape, which is adapted to the overall flow around the ship's keel, has an inside Thickening at the level of the threshold 19 of the profile 16,
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so daß sie zusammen mit dieser Schwelle die Einschnürung einer Düse bildet.so that it forms the constriction of a nozzle together with this threshold.
Fig. 5 zeigt ein Gesamtschema mit de« Profil 16 des Hauptemulsionierer s , der am Heckteil des Schiffsrumpfes 20 quer zu den Stromlinien 14 angeordnet ist und von einem Lufterzeuger 22 gespeist wird, der eine homogene Luftschicht 10 erzeugt, deren Höhe etwa gleich der Dicke des Profils 16 ist. An den Hauptemulsionierer schließt sich kontinuierlich ein Ablenkprofil 23 an, an dem ein oder mehrere Sekundäremulsionierer oder Reihen von Luftinjektoren 24 angeordnet sind, die entlang einer senkrecht zur Hauptachse des Schiffes stehenden Achse verteilt sind und ein weiteres Emulsionsfeld erzeugen, dessen störender Kompressionseffekt, der dadurch auf die Hauptemulsion ausgeübt wird, die Verfeinerung der Hauptemulsion durch Verringerung der Abmessungen der Gasblasen, die Erhöhung ihrer kinetischen Energie und die Ablenkung dieser Hauptemulsion ermöglicht.5 shows an overall diagram with the profile 16 of the main emulsifier s, which is arranged on the stern part of the hull 20 transversely to the streamlines 14 and from a Air generator 22 is fed, which creates a homogeneous layer of air 10, the height of which is approximately equal to the thickness of the Profile 16 is. The main emulsifier is continuously followed by a deflection profile 23 on which a or a plurality of secondary emulsifiers or rows of air injectors 24 are arranged along a perpendicular are distributed to the main axis of the ship and generate another emulsion field, its disturbing compression effect, which is exerted on the main emulsion, the refinement of the main emulsion by reducing the dimensions of the gas bubbles, increasing their kinetic energy and deflecting them Main emulsion allows.
Die Umkehrung der Fahrtrichtung kann beispielsweise durch eine gleichartige.Vorrichtung erhalten werden, die am Vor- ~ derteil des Schiffes angebracht ist und in entgegengesetzter Richtung wie das zuvor beschriebene Sekundärsystem wirkt.The reversal of the direction of travel can be obtained, for example, by a similar device that is attached to the front ~ the part of the ship is attached and acts in the opposite direction as the secondary system described above.
Wenn das erfindungsgemäße Zweiphasen-Triebwerk bei sogenannten Isuftschichtschiffen oder Oberflächeneffektschiffen an- . gewendet wird, bei denen die Dicke der Luftschicht klein gegen den Tiefgang ist, erübrigt sie eine dauernde Kontrolle der Höhe der Luftschicht unter dem Kiel, da die für den Hauptemulsionierer erforderliche Belüftungsleistung durch die Luftschicht 10 selbst übertragen vird. In Bezug auf diese Luftschicht ist das Emulsionierungsprofil also mit einemWhen the two-phase engine according to the invention in so-called air stratified ships or surface effect ships. If the thickness of the air layer is small compared to the draft, there is no need for constant control the height of the air layer under the keel, as the for the Main emulsifier required ventilation power transmitted through the air layer 10 itself. In relation to this air layer is the emulsion profile with one
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Überlauf vergleichbar. Änderungen der Belüftungsmenge verursachen nur eine Änderung der Schubkraft. Die Vorrichtung macht es schließlich möglich, Unterteilungen durch Wände und die Unterwasservolumina, die vorher wegen der durch das Vorhandensein von Luft unter dem Kiel verursachten Instabilitätseffekte erforderlich waren, auf ein Mindestmaß zu verringern.Overflow comparable. Changes in the amount of ventilation only cause a change in the thrust force. The device finally makes it possible to create subdivisions by walls and the underwater volumes that were previously required because of the instability effects caused by the presence of air under the keel were to be reduced to a minimum.
Die Wirkungsweise dieses Zweiphasen-Triebwerks konnte an einem Schiffsmodell mit belüftetem Boden von etwa 600 Tonnen Wasserverdrängung nachgeprüft werden, das die folgenden Eigenschaften aufwies:The mode of operation of this two-phase engine could be compared to a ship model with a ventilated floor of about 600 tons of water displacement can be verified, which has the following properties:
- Völligkeitsgrad: 0,94;- degree of fullness: 0.94;
- Mittlerer Tiefgang: 1,80 m;- Average draft: 1.80 m;
- Breite: etwa 7,50 m.- Width: about 7.50 m.
Luftschichten mit einer mittleren Dicke von 0,20 m wurden an der Hinterseite durch ein Emulsionierungsprofil mit 25 gleichmäßig verteilten Ausschnitten aufrechterhalten, wobei die Höhe jeder dieser:,Schwellen 0,-45 m bei einerAir layers with an average thickness of 0.20 m were created at the rear by means of an emulsion profile 25 evenly spaced sections are maintained, the height of each of these:, thresholds 0, -45 m at one
OTJO m betrug. -^" OTJO m scam. - ^ "
Das Ablenkprofil 23, das durch eine um 45°gegen die Horizontalebene geneigte Ebene
einem Sekundäremulsionierer versehen, der in einer Wassertiefe von etwa 0^9Qm angebracht und durch eine
Anordnung von 67 Ejektoren 24 gebildet war, deren Achse senkrecht zu der Wand stand und die gleichmäßig entlang
einer Querachse verteilt waren!The deflection profile 23, which is formed by a plane inclined by 45 ° to the horizontal plane
provided a secondary emulsifier, which was installed in a water depth of about 0 ^ 9Qm and was formed by an arrangement of 67 ejectors 24, the axis of which was perpendicular to the wall and which were evenly distributed along a transverse axis!
Das Schiffsmodell konnte Froude - Zahlen Vffh (mit: V = Geschwindigkeit des Schiffes in m/s und L = Länge des Schiffes in Metern) in der Größenordnung von 1 (beiThe ship model could have Froude numbers V ffh (with: V = speed of the ship in m / s and L = length of the ship in meters) in the order of 1 (at
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einer Geschwindigkeit V in der Größenordnung von 14 Knoten) mit Vortriebswirkungsgraden in der Größenordnung von 40% erreichen; dabei ist der Wirkungsgrad durch das Verhältnis der aufgrund des Schleppwiderstands ausgedrückten theoretischen Leistung zu der stromabwärts von den Belüftern des Lufterzeugers abgegebenen Leistung definiert.a speed V in the order of 14 knots) with propulsion efficiencies in the order of 40% reach; the efficiency is given by the ratio of the theoretical values expressed on the basis of the drag resistance Power defined for the power delivered downstream by the fans of the air generator.
Fig. 7 und 8 zeigen in einem ebenen Strömungsbild wieder die Gasschicht, beispielsv/eise Luftschicht 10, die sich unter einer horizontalen Ebene 11 bewegt und an der Unterseite durch eine Wasserströmung 12 begrenzt ist, wobei der statische Druck der beiden Strömungen größer als der Atmosphärendruck ist und die Geschwindigkeiten der beiden Strömungen die gleiche Richtung haben. Das Gas, beispielsweise Luft, tritt mit einer gewissen Wassermenge in den Hauptemulsionierer ein, der in diesem Fall jedoch ein massives Profil aufweist, das mit der Schwelle 13 zusammenfällt. Ferner ist das Profilelement 21 dargestellt. Zusätzlich sind mehrere vertikale Profile 25 vorgesehen, die so ausgebildet sind, daß sie paarweise eine Düse bilden. Die Eigenschaften dieser Düsen hängen von den in den Hauptemulsionierer eintretenden Gas- und Wassermengen ab. Die zuvor beschriebene Emulsionsbildung durch Düsenwirkung tritt gleichzeitig entlang der axialen Ebene und entlang der transversalen Ebene des Schiffes auf. Die so erhaltene Emulsion sucht sich auszudehnen und entlang der Wand 23 anzusteigen. Sie wird erneut mit einer weiteren Wassermenge zwischen der Wand 23 und einem Emulsionierungs- und Verdünnungsprofil 26 eingefangen, das zusammen mit der Wand 23 eine Düse bildet, welche die Ausdehnung der Emulsion verstärkt. 7 and 8 again show the gas layer, for example air layer 10, in a planar flow diagram moves below a horizontal plane 11 and is limited at the bottom by a water flow 12, wherein the static pressure of the two flows is greater than atmospheric pressure and the velocities of the two Currents have the same direction. The gas, for example air, enters the with a certain amount of water Main emulsifier, but in this case it has a massive profile that coincides with the threshold 13. The profile element 21 is also shown. Additionally a plurality of vertical profiles 25 are provided, which are designed so that they form a nozzle in pairs. The properties of these nozzles depend on the amounts of gas and water entering the main emulsifier. the previously described emulsification by nozzle action occurs simultaneously along the axial plane and along the transverse plane of the ship. The emulsion thus obtained tries to expand and along the wall 23 to rise. It is again with a further amount of water between the wall 23 and an emulsion and dilution profile 26, which together with the wall 23 forms a nozzle which increases the expansion of the emulsion.
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Eine Luftinsektion, die durch eine Reihe von Injektoren 27 erfolgt, die an der äußeren Wölbfläche des Emulsionierungs- und Verdünnungsprofils 26 angebracht sind, ermöglicht eine Gasanreicherung der Emulsion während der Ausdehnung bei ihrem Durchgang zwischen dem Emulsionierungs- und Verdünnungsprofil 26 und der Wand 23.An air injection made by a series of injectors 27 takes place, which are attached to the outer curved surface of the emulsion and thinning profile 26, enables a Gas enrichment of the emulsion during expansion as it passes between the emulsification and dilution profiles 26 and the wall 23.
Eine Einstellung der Winkelstellung des Emulsionierungs- und Verdünnungsprpfils 26, das um eine quer zum Schiff liegende Achse drehbar ist, ermöglicht die Kontrolle der auf der Höhe des Emulsionierungs- und Verdünnungsprofils eingefangenen Wassermenge und zugleich des Ausdehnungsgrades der Emulsion. An adjustment of the angular position of the emulsion and dilution test arrow 26, which is about a transverse to the ship The horizontal axis is rotatable, enables the control of the emulsification and dilution profile amount of water captured and at the same time the degree of expansion of the emulsion.
Die Versorgung der verschiedenen an der äußeren Wölbfläche des Emulsionierungs- und Verdünnungsprofils 26 angeordneten Injektoren mit. Gas, beispielsweise Luft, erfolgt durch Rohrleitungen 28.The supply of the various arranged on the outer curved surface of the emulsion and thinning profile 26 Injectors with. Gas, such as air, is passed through pipelines 28.
Die zuvor beschriebene Wirkung wiederholt sich so oft, wie Emulsionierungs- und Verdünnungsprofile 26 vorgesehen sind.The above-described effect is repeated as often as emulsification and dilution profiles 26 are provided.
Fig. 9 zeigt eine Gesamtansicht der Vorrichtung, die einerseits eine Schwelle .13 aufweist, der ein Profil 21 und. verschiedene vertikale Profile 25 zugeordnet sind, und andererseits ein einziges Emulsionierungs- und Verdünnungsprofil 26, das an seinem mittleren Teil durch einen vertikalen Steg 29 gehalten wird, der an der Wand 23 befestigt ist und die zur Rohrleitung 28 führende Gaszuführungsleitung enthält.Fig. 9 shows an overall view of the device, which on the one hand has a threshold .13, which has a profile 21 and. different vertical profiles 25 are assigned, and on the other hand a single emulsion and dilution profile 26, which is held at its central part by a vertical web 29 which is attached to the wall 23 and which to the pipe 28 leading gas supply line contains.
Die Figuren 10 und 11 zeigen im einzelnen die Anwendung der Belüftung an den Profilen 25.FIGS. 10 and 11 show in detail the use of ventilation on the profiles 25.
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Die Gaszufuhr erfolgt über Rohrleitungen 30 und die Verteiler 31. Die von der Abströmkante 32 jedes der Profile 25 austretenden Gasstrahlen beschleunigen das Strömen der Emulsion im Verlauf ihrer Bildung in dem Hauptemulsionierer durch den Wasserstrahlpumpeneffekt. Sie werden durch Zerstörung des Strahls emulsioniert und erfüllen dann die Rolle von Sekundäremulsionierern, die den zuvor beschriebenen Effekt ergeben: sie ermöglichen eine Rekompression, Verfeinerung und Ablenkung der Hauptemulsion.The gas is supplied via pipes 30 and the manifolds 31. The from the trailing edge 32 of each of the Profiles 25 exiting gas jets accelerate the flow of the emulsion in the course of its formation the main emulsifier through the water jet pump effect. They are emulsified by destroying the beam and then perform the role of secondary emulsifiers, which have the effect described above result: they enable a recompression, refinement and deflection of the main emulsion.
Diese verschiedenen Vorrichtungen sind an einem Schiffsmodell mit belüftetem Boden von etwa 600 Tonnen Wasserverdrängung mit den folgenden Eigenschaften montiert worden:These various devices are on a model ship with an aerated floor of about 600 tons of displacement has been installed with the following properties:
- Völligkeitsgrad: 0,94;- degree of fullness: 0.94;
- Mittlerer Tiefgang: 1,80 m;- Average draft: 1.80 m;
- Länge: etwa 7»50 m.- Length: about 7 »50 m.
Die Luftschichten mit einer mittleren Dicke von 0,30m wurden hinten durch die Schwelle 13 des Hauptemulsionierers aufrecht erhalten. Die vertikalen Profile 25} die bei dieser Anwendung keine Belüftung hatten, waren symmetrische NACA-Profile mit einer maximalen Dicke in der Größenordnung von 0,13 m. Die kleinste Durchgangshöhe zwischen der Schwelle 13 und dem Unterwasserprofil 21 betrug 0,15 m, was einen Durchgangsquerschnitt von 0,46 m ergab.The air layers with an average thickness of 0.30 m were maintained at the rear by the sill 13 of the main emulsifier. The vertical profiles 25 } which had no ventilation in this application were symmetrical NACA profiles with a maximum thickness of the order of 0.13 m. The smallest passage height between the threshold 13 and the underwater profile 21 was 0.15 m, which is one Passage cross-section of 0.46 m resulted.
Der untere Teil des Hauptemulsionierers, d.h. das Profilelement 21, war im wesentlichen eben und horizontal in dem konvergierenden Teil des Hauptemulsionierers und parallel zu der Wand 23 in dem divergierenden Teil; seine Breite inThe lower part of the main emulsifier, i.e. the profile element 21, was essentially flat and horizontal in shape the converging part of the main emulsifier and parallel to the wall 23 in the diverging part; its width in
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der Transversalebene lag in der Größenordnung von 1,50 m. the transverse plane was in the order of 1.50 m.
Hinter dieser Hauptemulsionieranordnung war ein NACA-Profil mit einfacher Krümmung an der äußeren Wölbfläche und doppelter Krümmung 'an der inneren Wölbfläche angeordnet, das zusammen mit der Wand 23 eine Düse mit einemBehind this main emulsion assembly was a NACA profile with a single curvature on the outer curved surface and double curvature 'arranged on the inner curved surface, that together with the wall 23 a nozzle with a
Bigstellenquerschnitt von 3,50 m bildete. Dieses Profil hatte an der dicksten Stelle an der äußeren Wölbfläche eine Reihe von 21 Ejektoren mit jeweils 2 cm Durchmesser, die gleichmäßig verteilt waren. Die Wand 23, die durch eine um etwa 30 gegen die Horizontalebene geneigte Ebene gebildet war, war mit einem Sekundäremulsionierer in einer Tiefe von etwa 0,90 m ausgestattet.Big area cross-section of 3.50 m. This profile had at the thickest point on the outer curved surface a series of 21 ejectors, each 2 cm in diameter, evenly distributed. The wall 23 that goes through a plane inclined by about 30 to the horizontal plane was formed in one with a secondary emulsifier Depth of about 0.90 m.
Das Schiffsmodell konnte Froude-Zahlen V/YÜ7in der Größenordnung von 1 erreichen (wobei V die Geschwindigkeit des Schiffes in m/s und L seine Länge in Metern sind) und Wirkungsgrade entsprechen der zuvor angegsbenen Definition, die wesentlich größer als 40% waren.The ship model could use Froude numbers V / YÜ7in the order of magnitude of 1 (where V is the ship's speed in m / s and L is its length in meters) and efficiencies correspond to the definition given above, which was significantly greater than 40%.
Die beschriebene Vorrichtung weist den Vorteil auf, daß sie außerordentlich einfach und robust ist. Ihre Anwendung für den Vortrieb eines Schiffes ergibt ferner die folgenden Vorteile:The device described has the advantage that it is extremely simple and robust. Your application the propulsion of a ship also has the following advantages:
- der Vortriebseffekt, der von der Immersion der Emulsionierer abhängt, ist von einem aufrichtenden Moment begleitet, wenn das Schiff eine Rollbewegung ausführt;- the propulsive effect caused by the immersion of the emulsifier is accompanied by a righting moment when the ship rolls;
- die Beendigung der Belüftung,·also der Gasversorgung des Hauptemulsionierers, bewirkt dessen vollständige Immersion, wodurch dieser die Rolle einer hydrodynamischen Bremse übernimmt;·- the termination of ventilation, i.e. the gas supply to the Main emulsifier, causes its complete immersion, which makes it the role of a hydrodynamic brake takes over;·
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- das erzeugte Emulsionsfeld, das sich zum hinteren Teil des Kiels hin entwickelt, erteilt diesem einen "negativen" Sogfaktor, d. h., daß es die Unterdruckwirkungen zu beseitigen sucht;- the emulsion field generated, which develops towards the rear of the keel, gives it a "negative" Suction factor, d. that is, it seeks to remove the negative pressure effects;
- das Emulsionsfeld kann leicht durch Ruderblätter abgelenkt werden, wodurch die Manövrierfähigkeit des Schiffes verbessert wird, wobei die Ruderblätter in der Verlängerung der Wände angebracht werden können, wenn die Emulsion über die ganze Breite des Kiels ausgebildet wird;- The emulsion field can be easily deflected by rudder blades, increasing the maneuverability of the ship is improved, whereby the rudder blades can be attached in the extension of the walls when the emulsion is formed across the entire width of the keel;
- Kursänderungen können durch eine teilweise Gasversorgung des bzw. der Sekundäremulsionierer erhalten werden, dieCourse changes can be obtained by partially supplying gas to the secondary emulsifier (s)
, gegebenenfalls von einer teilweisen Gasversorgung des Hauptemulsionierers begleitet sind., if necessary from a partial gas supply of the Main emulsifier.
Die Erfindung ist zwar insbesondere für Oberflächeneffekt-Schiffe bestimmt, bei denen das Bestehen einer Gasphase die Funktion der klassischen hydrodynamischen Vortriebsmittel, wie Schiffsschrauben, stören kann, doch kann das Zweiphasen-Triebwerk nach der Erfindung auch bei klassischen Schiffen angewendet werden, wenn die Form des Schiffshecks entsprechend abgeändert wird.The invention is particularly intended for surface effect ships in which the existence of a gas phase can disrupt the function of the classic hydrodynamic propulsion means, such as ship propellers, but the two-phase engine according to the invention can also be used in classic ships if the shape of the ship's stern is appropriate is modified.
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Claims (11)
Applications Claiming Priority (2)
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| DE102013011445A1 (en) * | 2013-07-10 | 2015-01-15 | Robert Stadler | Hull for decoupling a back pressure |
| DE102013011446A1 (en) * | 2013-07-10 | 2015-01-15 | Robert Stadler | Underwater boat body for decoupling a back pressure |
| DE102013012197A1 (en) * | 2013-07-23 | 2015-01-29 | Robert Stadler | Hull for decoupling a back pressure with a blast nozzle drive |
-
1973
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- 1973-07-23 IT IT2694273A patent/IT993610B/en active
- 1973-09-03 ES ES418424A patent/ES418424A1/en not_active Expired
- 1973-09-04 NL NL7312168A patent/NL7312168A/xx not_active Application Discontinuation
- 1973-09-11 GB GB4276473A patent/GB1432459A/en not_active Expired
- 1973-09-11 NO NO354173A patent/NO133319C/no unknown
- 1973-09-11 DE DE19732345822 patent/DE2345822A1/en active Pending
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SE393346B (en) | 1977-05-09 |
| GB1432459A (en) | 1976-04-14 |
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| NO133319B (en) | 1976-01-05 |
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