DE2444749C3 - Gasbetriebener, pulsierender Wasserstrahl-Schubrohrantrieb für Wasserfahrzeuge - Google Patents

Description

Das Hauptpatent bezieht sich auf einen gasbetriebenen, pulsierenden Wasserstrahl-Schubrohrantrieb für Wasserfahrzeuge mit einer vorderen Einlaßöffnung, die durch ein koaxial zur Schubrohrachse verschiebbares Verschlußorgan verschließbar ist, das an einem koaxial zum Schubrohr bei der Einlaßöffnung gelegenen Einsatzkörper angeordnet ist, der auch Antriebseinrichtungen für das Verschlußorgan enthält, und hat das Merkmal zum Gegenstand, daß das Verschlußorgan als in Schließrichtung offener, prismatischer Hohlkörper, insbesondere Hohlzylinder, ausgebildet ist, wobei Hohlkörper und Einlaßöffnung derart zueinander angeordnet sind, daß der Hohlkörpermantel im Schließzustand die den Kanal absperrende Wand bildet.

Die offene Hohlkörperform des Verschlußorganes vermindert die schädliche Wasserverdrängung bekannter Schubrohr-Verschlußorgane (DT-PS 11 22 403) und damit die Verluste. Sie ermöglicht die Betriebsweise mit höheren Frequenzen und damit einen höheren Wirkungsgrad.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Gegenstand des Hauptpatentes im Sinne einer weiteren Verlustverringerung weiterzubilden.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß die Einlaßöffnung sich in einer seitlichen, etwa parallel vom Wasser beströmten Außenfläche befindet, und daß das Verschlußorgan ein im wesentlichen in dieser Fläche angeordneter Schieber ist.

Die durch die Erfindung erzielte weitere Verringerung der Verluste beruht darauf, daß das Wasser bei geschlossenem Verschlußorgan ohne wesentlichen Widerstand an der geschlossenen Öffnung vorbeifließen kann, während es bei geöffnetem Schieber mit geringen Umlenkverlusten in die öffnung einströmen kann.

Handelt es sich um ein vom anzutreibenden Fahrzeug S gesondertes Schubrohr, so ist der die Antriebseinrichtung für den Schieber enthaltende Einsatzkörper vorteilhafterweise vor dem Schubrohr angeordnet, wobei er den vor der Einlaßöffnung gelegenen Teil der Außenfläche bildet. Der Einsatzkörper kann sowohl an

ίο seiner Front, als auch im Bereich der sich zwischen ihm und dem vorderen Rand des Schubrohres ringförmig bildenden Einlaßöffnung strömungsgünstig geformt sein und bietet daher nur geringen Widerstand.

Der Grundgedanke der Erfindung ist nicht unbedingt

■3 an den konzentrischen Aufbau gebunden. Wenn beispielsweise das Schubrohr in den Körper des anzutreibenden Wasserfahrzeuges integriert ist, ordnet man die Einlaßöffnung und den Schieber zweckmäßigerweise in der Außenfläche des anzutreibenden

Fahrzeuges an.

Es ist zwar bei im Fahrzeug vorgesehenen Wasserstrahlantrieben bekannt, die Einlaßöffnung in einer Seitenwand des Fahrzeuges vorzusehen; dabei sind aber die Verschlußorgane nicht als Flachschieber ausgebildet

2j und nicht im Bereich der Fahrzeugwand vorgesehen.

Auf die Anordnung des die Antriebsorgane für den Schieber enthaltenden Körper kommt es dabei nicht an. Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, die zwei Ausführungsbeispiele veranschaulicht. Darin zeigt

F i g. 1 ein vom anzutreibenden Fahrzeug gesondertes Schubrohr,

F i g. 2 die Anordnung in einer Schiffswand. Den Gegenstand der Fig. 1 als Halbdarstellung hat man sich rotationssymmetrisch vorzustellen. Der vordere Rand 1 des Schubrohres 2 ist mittels einer Mehrzahl von am Umfang verteilten Rippen 3 mit dem koaxial zum Schubrohr 2 angeordneten Einsatzkörper 4 verbunden, der den zylindrischen Schieber 5 in einer koaxialen Führung und dessen Antriebseinrichtungen enthält. Der Schieber ist in der Lage dargestellt, die er bei geöffneter Einlaßöffnung 6 einnimmt. Die geschlossene Stellung ist bei 7 strichpunktiert angedeutet. Der vordere Rand 8 des Schiebers 5 wirkt in der geschlossenen Lage dichtend mit einem Elastomerring 9 am vorderen Rand I des Schubrohres zusammen. Im geöffneten Zustand der Einlaßöffnung 6 bilden der vordere Rand 1 des Schubrohres und der ihm zugewendete Teil des Körpers 4 strömungsgünstige

so Konturen sowohl für das einströmende als auch für das vorbeiströmende Wasser, im geschlossenen Zustand wird die gemeinsam vom Körper 4 und dem Schubrohr 2 gebildete Außenfläche im Bereich der öffnung 6 durch den hohlzylindrischen Schieber 5 ohne wesentliche Strömungshindernisse ergänzt. Sowohl im offenen als auch im geschlossenen Zustand der öffnung 6 sind die Strömungsverluste daher gering. Ferner ist ersichtlich, daß die Anordnung des Körpers 4 außerhalb des Schubrohres 2 im Schubrohr selbst zu günstigeren Strömungsverhältnissen führt als bei dem Ausführungsbeispiel des Hauptpatentes, in welchem der dem Körper 4 entsprechende Einsatzkörper innerhalb des Schubrohres untergebracht ist. Die Anordnung des Schiebers in bezug auf den vorderen Rand des Schubrohres könnte selbstverständlich auch so getroffen sein, daß der geschlossene Schieber den Rand umfaßt oder mit seinem vorderen Ende in eine im Schubrohrrand vorgesehene Nut

hineinfährt, die die Abdichtung verbessert.

Innerhalb des Körpers 4 befindet sich der Gassammler 10, der über einen Kanal 11 über Bohrungen 12 im Schieber 5 mit einer äußeren, nicht dargestellten Treibgasquelle verbunden ist. In dem dargestellten Zustand, im welchem der Schieber sich in der Öffnungslage befindet, ist auch die Verbindung zwischen dem Gassivnmler 10 und derTreibgasquelie offen. In der geschlossenen Lage des Schiebers befinden sich die öffnungen 12 jedoch vor der Steuerkante 13 des Körpers 4, so daß die Verbindung zwischen dem Gassammler und der Treibgasquelle geschlossen ist.

Der vordere Abschnitt J4 des Schiebers hat eine radiale Dicke, die der Radialweite des für den Schieber im Körper 4 angrenzend an die Öffnung 6 vorgesehenen Führuhgsschlitzes gleicht. Im dargestellten Zustand dichtet daher der Schieber den Gassami,.ler 10 gegenüber der Umgebung im wesentlichen ab. Die axiale Länge des Abschnittes 14 ist geringer als die in Richtung des Schiebers gemessene Länge der Einlaßöffnung 6. Im geschlossenen Zustand des Schiebers gelangt daher die hintere Kante 15 des Abschnittes 14 des Schiebers 5 in den Bereich der Öffnung 6. Da sich hinter dieser Kante eine Gindrehung 16 größeren Innendurchmessers befindet, wird dadurch ein Ringschlitz geschaffen, der eine Verbindung zwischen dem Gassammler 10 und dem vorderen Ende des geschlossenen Schubrohres darstellt, durch den der unter Druck stehende Gasinhalt des Gassammlers in das Schubrohr hineinexpandieren kann. Der öffnungsquerschr.iu dieses Schlitzes ist so groß, daß er gegenüber dem Widerstand, den die im Schubrohr zu beschleunigende Wassermasse bildet, nicht ins Gewicht fällt. Ebenso wie in den Beispielen des Hauptpatentes ist hier also der Schieber mit den Überströmöffnungen für das Druckgas in das Schubrohr verbunden, so daß die dort gegebenen Erläuterungen auch hier herangezogen werden können.

Ähnliches gilt für die Steuerungseinrichtungen des Schiebers, die daher hier nur kurzer Erläuterung bedarf. Ein Steuerkolben 17 ist gegen Federkraft 18 vom Druck im Gassammler beaufschlagt. Übersteigt der Druck im Gassammler eine bestimmte Schwelle, so überfährt die Steuerkante 18a des Kolbens 17 die Öffnung eines Kanals 19, der zu dem Raum führt, in welchem sich die Hinterkante 20 des Schiebers 5 befindet, der dann plötzlich mit dem vollen Gassammlerdruck beaufschlagt wird und von diesem stark in die Schließstellung beschleunigt wird. Stufige Teile 21 und 22 bzw. 23 und 24 am Steuerkolben 17 und Schieber 5 sowie in den sie aufnehmenden Bohrungen schließen Gaspolster ein, die zu einer gedämpften Bewegungsumkehr führen. Auch in diesem Zusammenhang kann auf die Beschreibung analoger Teile des Hauptpatentes verwiesen werden.

Die Funktion des in F i g. 1 dargestellten Schubrohres stellt sich, wenn das Rohr 11 ständig an eine Treibgasquelle angeschlossen ist, somit folgendermaßen dar. Der Druck im Gassammler 10 wächst, bis der Steuerkolben 17 den Kanal 19 freigibt. Der Schieber 5 schließt schlagartig. Der Gasinhalt des Sammlers 10 expandiert in das Schubrohr und beschleunigt die darin befindliche Wassersäule. Der Schieber wird durch die Federwirkung des zwischen den Stufen 23 und 24 eingeschlossenen Gases zurückgeschleudert. Nachdem die Stufe 23 die Öffnung des Rohres 11 überlaufen hat, wirk! auf diese Stufe der Druck des Rohres 11 und befördert den Schieber bis in die Öffnungsstellung. Nach Füllung des Gassammlers wiederholt sich das Spiel.

Es hat sich gezeigt, daß mit dieser Anordnung höhere Frequenzen und damit ein größerer mittlerer Schub und ein besserer Wirkungsgrad erreichbar sind als mit dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. I des Hauptpatentes.

(n Fig. 2 enthält die Außenfläche 30 eines Wasserfahrzeuges die Einlaßöffnung 31 des sich unmittelbar anschließenden Schubrohres 32. In geringem Abstand von der Außenfläche 30 und parallel dazu ist ein Flachschieber 32 in einer Führung gelagert, die ihm Bewegung zwischen der dargestellten geöffneten Lage und einer strichpunktierten angedeuteten geschlossenen Lage gestattet. Bei geschlossenem Schieber 32 kann das Wasser in Richtung des Pfeiles 33 im wesentlichen ungestört vorbeiflicßen. Bei geöffneter öffnung 31 findet es günstige Strömungsverhältnisse durch die Gestaltung der das vordere Schubrohrende bildenden Flächen 34 und 35 vor.

Der die Schieberführung bildende Körper 36 enthält den Gassammler 37, der über Anschluß 38 mit der Treibgasquelle verbunden vorzustellen ist. Der Gassammler 37 steht über eine Öffnung 39 mit dem vorderen Schubrohrende in Verbindung, die durch einen Ventilkörper 40 und die Kraft der Feder 41 geschlossen ist. Der Durchmesser der öffnung 39 und des zugehörigen Ventilteiles ist etwas geringer als der Außendiirchmesser eines Kolbenteiles 42 des Ventilkörpers, der in einer Zylinderbohrungg des Körpers 36 geführt ist. Überwindet die durch den Druck im Gassammler 37 auf den Kolbenteil 42 ausgeübte Kraft die Gegenkraft der Feder 41, so bewegt sich der Ventilkörper 40 zurück. Dabei überfährt eine Steuerkante 43 des Ventilkörpers den Zugang 44 zu einer Leitung 45, die zu dem hinteren, kolbenartig ausgestalteten Ende 46 des Flachschiebers 32 führt, der dadurch in Verbindung mit dem im Gassammler 37 herrschenden Druck gelangt und schlagartig in die Schließstellung überführt wird. Bei der weiteren Öffnungsbewegung des Ventilkörpers 40 wird die öffnung 39 vollständig geöffnet und das Druckgas strömt aus dem Gassammler 37 in das Schubrohr ein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Gasbetriebener, pulsierender Wasserstrahl-Schubrohrantrieb für Wasserfahrzeuge mit einer vorderen Einlaßöffnung, die durch ein koaxial zur Schubrohrachse verschiebbares Verschlußorgan verschließbar ist, das an einem koaxial zum Schubrohr bei der Einlaßöffnung gelegenen Einsatzkörpers angeordnet ist, der auch Antriebseinrichtungen für das Verschlußorgan enthält, und das Verschlußorgan als in Schließrichtung offener, prismatischer Hohlkörper, insbesondere Hohlzylinder, ausgebildet ist, wobei Hohlkörper und Einlaßöffnung derart zueinander angeordnet sind, daß der Hohlkörpermantel im Schließzustanci die den Kanal absperrende Wand bildet, nach Patent 23 51 750, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (6, 31) sich in einer seitlichen, etwa parallel vom Wasser beströmten Außenfläche (30) befindet und daß das Verschlußorgan ein im wesentlichen in dieser Fläche angeordneter Schieber (5,32) ist.

2. Schubrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Antriebseinrichtung für den Schieber (5) enthaltende Einsatzkörper (4) vor dem Schubrohr (2) angeordnet ist und den vor der Einlaßöffnung (6) befindlichen Teil der Außenfläche bildet.

3. Schubrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Abwandlung des konzentrischen Aufbaues die Einlaßöffnung (31) und der als Flach-Schieber ausgebildete Schieber (32) in der Außenfläche (30) eines anzutreibenden Wasserfahrzeuges angeordnet sind.