DE2845901C3

DE2845901C3 - Wasserstrahlantrieb für ein Boot

Info

Publication number: DE2845901C3
Application number: DE19782845901
Authority: DE
Inventors: Ing.(Grad.) Ekkehard 4030 Ratingen Jatzlau
Original assignee: Jatzlau Ekkehard Ing(grad) 4030 Ratingen De
Current assignee: Jatzlau Ekkehard Ing(grad) 4030 Ratingen De
Priority date: 1978-10-21
Filing date: 1978-10-21
Publication date: 1981-06-19
Also published as: DE2845901A1; DE2845901B2

Description

Die Erfindung betrifft einen Wasserstrahlantrieb für ein Boot, insbesondere Gleitboot, mit einer im Bodenbereich des Bootes angeordneten Ansaugöffnung, an die ein Einlaufkanal für eine im wesentlichen oberhalb des Bodens angeordnete Wasserpumpe anschließt, wobei unterhalb der Ansaugöffnung eine um eine zur Strömungsrichtung orthogonale Achse begrenzt schwenkbare Klappe angeordnet ist.
Ein derartiger Wasserstrahlantrieb ist aus der GB-PS 11 05 488 bekannt.

Bei kleinen Gleitbooten ist die Leistung des Antriebs im allgemeinen so bemessen, daß eine Geschwindigkeit erreicht werden kann, die weit über der Geschwindigkeit der Übergangsphase zum Gleiten liegt Dann steht

ίο während der Ubergangophase auch unter Berücksichtigung einer Wirkungsgradreduzierung eine hinreichende Leistung zur Verfügung, um das Boot auf die Gleitgeschwindigkeit zu bringen.

Es gibt aber auch Boote, die für Geschwindigkeiten

ausgelegt sind, die nicht sehr erheblich über der Übergangsgeschwindigkeit liegen. Derartige Boote werden auch als Halbgleiter bezeichnet. Es handelt sich oft um größere Boote oder Jachten, die für Geschwindigkeiten von z. B. 17 bis 18 Knoten ausgelegt sind. Bei dieser Geschwindigkeit befindet sich das Boot nur geringfügig oberhalb der Übergangsgeschwindigkeit Die Antriebsleistung reicht dann nicht aus, um unter Berücksichtigung des reduzierten Wirkungsgrades in der Beschleunigungs- bzw. Übergangsphase das Boot aus der Verdrängungsfahrt auch nur in den Beginn der Gleitfahrt überzuführen.

Derartige Schwierigkeiten können mit einer Klappe überwunden werder\ die unterhalb der Ansaugöffnung der Wasserpumpe schwenkbar angeordnet ist Bei der aus der GB-PS 11 05 488 bekannten Ausführungsform wird die Schwenkstellung der Klappe von einem Nocken gesteuert Die Stellung des Nockens wird in verhältnismäßig komplizierter Weise mit Hilfe eines Rechners aus der Bootsgeschwindigkeit, der von der Wasserpumpe durchgesetzten Wassermenge und der jeweiligen Querschnittsfläche des Wassereintritts errechnet Das ist nicht nur konstruktiv aufwendig, sondern auch teuer. Jedenfalls sorgt die Rechnersteuerung auch dafür, daß die Klappe stets in einer vorbestimmten Schwenkstellung gehalten wird.

Wenn eine solche Klappe sich in einer Stellung befindet, bei der sie sich im wesentlichen parallel zum Boden des Bootes erstreckt, vergrößert sie den Widerstand des Bootes nur unwesentlich. Nimmt die Klappe dagegen eine Zwischenstellung oder eine andere Endstellung ein, bei der sie sich im wesentlichen parallel zur Achse des Einlaufkanals im Bereich der Ansaugöffnung erstreckt, dann bildet sie eine Leitvorrichtung, die der Ansaugöffnung einen zusätzlichen Wasserstrom zuführt, der während kritischer Beschleunigungsphasen des Bootes den Druckabbau im Bereich des Einlaufkanals teilweise oder ganz aufhebt und dadurch den Wirkungsgrad des Wasserstrahlantriebs während dieser Beschleunigungsphase erheblich ver bessert Dementsprechend können Boote, die für Geschwindigkeiten ausgelegt sind, welche nicht sehr erheblich Ober der Übergangsgeschwindigkeit liegen, ohne Schwierigkeilen aus der Verdrängungsfahrt in die Gleitfahrt beschleunigt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Wasserstrahlantrieb der eingangs genannten Art die Steuerung der Klappe, insbesondere in kritischen Besehleunigungspha= sen des Bootes, zu vereinfachen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung

h5 bei einem Wasserstrahlantrieb der eingangs genannten Art vorgesehen, daß die Schwenkachse im Abstand unterhalb der Ansaugöffnung angeordnet ist und ein Verschwenken der Klappe von einer parallel zum

Boden bis zu einer parallel zur Achse des Einiaufkanals befindlichen Schwenklage ermöglicht, und wobei die Schwenkachse an der Klappe so angeordnet ist, daß diese unter der Wirkung der an ihrem stromabseitigen Ende angreifenden Strömungskräftc verschwenkt wird, s

Beim erfindungsgemäßen Wasserstrahlantrieb stellt sich die Klappe nach Maßgabe der jeweiligen Bedingungen selbsttätig in eine Schwenkstellung, die bei dem jeweiligen Fahrtzustand zur Optimierung des Wirkungsgrades des Wasserstrahlantriebes beiträgt ι» Das beruht darauf, daß die Klappe so angeordnet ist, daß an ihrem stromabseitigen Ende Strömungskräfie wirksam werden, durch welche die Klappe in der jeweiligen Schwenkstellung gehalten wird. Um zu verhindern, daß die Klappe Schwenkstellungen ein- π nimmt, bei denen die Wasserströmung zur Wasserpumpe behindert wird, sind endseitige Anschläge vorgesehen, zwischen denen ausschließlich die Klappe schwenken kann. Im Ergebnis wird so eine Klappensteuerung verwirklicht, bei der auf jede zusätzliche Steuerung, insbesondere Rechnersteuerung, verzichtet werden kann.

Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Frfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Zweckmäßigerweise hat die Klappe ehre der Geometrie des Einiaufkanals im Bereich der Ansaugöffnung folgende Kontur. Da der Einlaufkanal im Bereich der Ansaugöffnung ohnehin nur geringe Krümmungen aufweist, wird dadurch der Widerstand des Bootes nicht oder nur unwesentlich größer, solange die Klappe sich im wesentlichen parallel zum Boden erstreckt, während die Strömungsverhältnisse im Bereich der Ansaugöffnung verbessert werden, wenn die Platte sich in einer Zwischenstellung oder ihrer anderen Endstellung befindet

Wasserstrahlantriebe werden in der Regel mit einem Rost versehen, der sich im Einlaufkanal bis zum stromabseitigen Rand der Ansaugöffnung erstreckt Dieser Rost soll Verunreinigungen, insbesondere Folien und dergleichen, von der Wasserpumpe fernhalten. Verunreinigungen, die sich vor dem Rost sammeln, werden dadurch entfernt, daß der Antrieb stillgesetzt und ggf. der Rost gerüttelt wird. Befindet sich dabei das Boot in Fahrt, dann nimmt die Strömung die Verunreinigungen mit und trägt sie aus dem Einlaufkanal aus. Teilweise werden die Verunreinigungen aber auch bei laufendem Antrieb durch Strömungskräfte zum stromabseitigen Rand der Ansaugöffnung befördert und an das Wasser abgegeben. Für diesen Fall ist eine Anordnung vorteilhaft, bei der zwischen dem stromabseitigen Rand der Ansaugöffnung und dem stromabseitigen Rand der Klappe ein Spalt verbleibt, wenn die Klappe in ihre Endlage geschwenkt ist, bei der sie sich im wesentlichen parallel zur Achse des Einlaufkanals erstreckt Dann wird nämlich die Reinigung des Rostes durch die Klappe nfcht behindert

Eine vorteilhafte praktische Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Klappe orthogonal zur Strömungsrichtung einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt hat und mit ihren U-Schenkeln an neben der Ansaugöffnung angeordneten Konsolen gelagert ist. Man erhält dadurch einen im wesentlichen allseitig geschlossenen Strömungskanal, der bei Bedarf und gegebenenfalls automatisch vor die Ansaugöffnung geschwenkt wird. Vorteilhafterv/cise können die Kon- to solen aus Platten bestehen, die sich in Strömungsrichtung teilweise odrr ganz über die Länge der Ansaugöffnung erstrecken. Diese Platten bilden zusammen mit den U-Sehenkeln der Klappe die Seitenwandungen des Kanals, Gleichzeitig wird durch die Platten die Kursstabilität des Bootes verbessert

Wenn die Platten an den Innenseiten der U-Schenke! angeordnet sind, können sie zweckmäßigerweise Anschläge für die Schwenkbewegung der Klappe bilden.

Im übrigen ist es vorteilhaft, wenn die Schwenklage an den Platten und/oder den U-Schenkeln versetzbar sind, weil dann die Möglichkeit besteht, das Verhalten der Klappe ohne konstruktive Änderung an den jeweiligen Bootstyp anzupassen.

Im folgenden wird ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert; es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Wasserstrahlantrieb,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 11-11 in Fig. 1,

F i g. 3 eine andere Ausführungsform des Gegenstandes nach F i g. 2.

Der dargestellte Wasserstrahlantrieb ist am Spiegel 1 eines Bo&tcs angeordnet und weist im Bereich des Bodens 2 des Bootes eine nao< unten offene Ansaugöffnung 3 auf, an die ein E'niautkanai 4 anschließt, der zu einer Pumpe 5 führt Die Pumpe 5 fördert das angesaugte Wasser zu einer anschließenden Düse 6, die als Steuerdüse ausgebildet ist und mit einem Gestäng»; 7 um eine vertikale Achse schwenkbar ist. Oberhalb der Düse 6 befindet sich ein mit einem Gestänge 8 vor die Rückseite der Düse 6 schwenkbarer Deflektor 9 für die Rückwärtsfahrt Die Pumpe 5 wird über eine Pumpenwelle 10 und ein Getriebe 11 von einem nicht dargestellten Motor angetrieben. Der stroinabseitige Rand 12 der Ansaugöffnung 3 wird vom Pumpengehäuse der Wandung des Einlaufkanals 4 gebildet. Dieser Rand 12 bildet ein Widerlager für einen im Bereich des Getriebes 11 bei 13 schwenkbar gelagerten Rost 14, der vom Wasser mitgeführte Verunreinigungen zurückhält und diese gegebenenfalls in Richtung auf den Rand 12 führt

Beidseits der Ansaugöffnung 3 sind am Wasserstrahlantrieb und/oder am Boden 2 Platten 15, 16 befestigt, die sich in Strömungsrichtung sowie im wesentlichen senkrecht zum Boden 2 erstrecken. Aus der in F i g. 1 mit durchgezogenen Linien wiedergegebenen Darstellung entnimmt man, daß die Platten 15, lö eine im wesentlichen parallelogrammartige Grundfläche haben und sich etwa über die Hälfte der Länge der Ansaugöffnung 3 erstrecken. Mit gestrichelten Linien ist angedeutet, daß die Platten 15, 16 sich aber auch über die gesamte Länge der Ansaugöffnung erstrecken können.

Die Platten 15, 16 weisen jeweils mehrere, beim dargestellten Ausführungsbeispiel drei, Schwenkachsen

17 auf, die einander paarweise zugeordnet sind, wobei an jeweils einem Paar eine Klappe 18 schwenkbar aufgehängt ist Dementsprechend kann die Klappe 18 um eine zur Ström ausrichtung orthogonale Schwenkachse schwenken. Die Klappe 18 hat orthogonal zur Strömungsrichtung einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt (F i g. 2) mit U-Schenkeln 19,20, die an die Schwenkachsen \Ί angeschlossen sind. In Strömungsrichtung folgt die Kontur der Klappe 18 im wesentlichen der oberhalb der Ansaugöffnung 3 befindlichen Wandung 21 des Einlaufkanals 4. Die Länge der Klappe

18 ist so bemessen, daß bei der in Fig. 1 mit durchgezogenen Linien dargestellten Schwenkstellung zwischen dem stromabseitigen Rand 12 der Ansaugöffnung 3 und dem stromabseitigen Rand 22 der Klappe 18

ein Spalt 23 verbleibt, durch den Verunreinigungen, die sich auf dim Rost 14 angesammelt haben, austreten können. Im übrigen sind die Abmessungen der U-Schenkel 19, 20 so eingerichtet, daß sie bei der in Fig. I mit durchgezogenen Strichen dargestellten Endstellung im wesentlichen mit der durch die Ansaugöffnung 3 gebildeten Ebene abschließen, während sie in der anderen Endstellung, die in Fig. 1 mit doppelt gestrichelten Linien dargestellt ist, etwa mit der vom Boden 2 gebildeten Ebene abschließen. m

Die Lage der Schwenkachsen 17 der Klappe 18 ist derart, daß die Klappe 18 im wesentlichen unter der Wirkung von Strömungskräften verschwenkt, die an ihr stromabwärts angreifen. Dementsprechend verschwenkt die Klappe 18 in die in F i g. I mit ι· durchgezogenen Linien dargestellte Endlage oder in eine Zwischenlage, wenn während einer kritischen Beschleunigungsphase des Bootes der Druck im Einlaufkanal 4 absinkt. Dadurch wird vor der Ansuugöfinung 3 gleichsam ein Einlauf trichter gebiiiici, uuitii :■» den dem Einlaufkanal 4 und damit der Pumpe 5 zusätzlich Wasser zugeführt wird, das die Druckabsenkung verringert und den Wirkungsgrad des Wasserstrahlantriebs während dieser Phase verbessert. In F i g. 1 ist dieser Strömungszustand durch die Pfeile 24 .·> angedeutet. Hat das Boot seine kritische Beschleunigungsphase überwunden oder verringert sich die Druckabsenkung im Einlaufkanal 4, dann verschwenkt die Klappe 18 in die in Fig. I mit doppeltgestrichelten Linien dargestellte Endlage oder zunächst in eine in Zwischenstellung. Die Klappe 18 liegt dann im wesentlichen in .Strömlingsrichtung und beeinflußt den Widerstand des Bootes nur unwesentlich oder gar nicht. Ein Teil des /wischen Boden 2 und Klappe 18 strömenden Wassers wird von der Pumpe 5 über die Ansaugöffnung angesaugt, während ein anderer Teil in Richtung des Pfeils 25 abströmt. Dann arbeitet der Wasserstrahlantrieb wie ein herkömmlicher Wasserantrieb ohne Klappe.

In der Zeichnung ist nicht dargestellt, daß an die Klappe eine zusätzliche Verstelleinrichtung angeschlossen sein kann, die entweder von Hand oder über den Unterdruck im Bereich des Einlaufkanals 4 vor der Pumpe 5 gesteuert ist. Ebenfalls in de^r Zeichnung nicht dargestellt ist, daß die Platten Anschläge für die Endlagen der Schwenkbewegung der Klappe 18 aufweisen können oder unmittelbar als Anschläge ausgebildet sein können, sofern die Platten 15,16 an den Innenseiten der U-Schenkel 19,20 angeordnet sind.

Der Spalt 23 ist so zu bemessen, daß bei Gleitfahrt durch ihn keine Luf: in der: Einisufksns! 4 eirüriü. Dies kann auch dadurch verhindert werden, daß im Bereich des Spaltes 23 eine Rückschlagklappe, z. B. in Form einer beweglichen Schürze, angeordnet wird.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 sind die seitlichen Platten 15, 16 unten mit einem Steg 26 verbunden, so daß ein in Strömungsrichtung vorn und hinten offener Kasten gebildet ist, in dem die Klappe 18 gelagert ist. Die in Strömungsrichtung rückwärtige Kante d:s Stegs 26 bildet bei Gleitfahrt und in der Übergangsphase eine Abrißkantc für die Strömung.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wasserstrahlantrieb für ein Boot, insbesondere Gleitboot, mit einer im Bodenbereich des Bootes angeordneten Ansaugöffnung, an die ein Einlaufkanal für eine im wesentlichen oberhalb des Bodens angeordnete Wasserpumpe sich anschließt, wobei unterhalb der Ansaugöffnung eine um eine zur Strömungsrichtung orthogonale Achse begrenzt schwenkbare Klappe angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (17) im Abstand unterhalb der Ansaugöffnung (3) angeordnet ist und ein Verschwenken der Klappe (18) von einer parallel zum Boden (2) bis zu einer parallel zur Achse des Einlaufkanals (4) befindlichen Schwenklage ermöglicht, und wobei die Schwenkachse (17) an der Klappe (18) so angeordnet ist, daß diese unter Wirkung der an ihrem stromabseitigen Ende angreifenden Strömungskräfte verschwenkt wird.

2. Wasserstrahlantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (18) eine der Geometrie des Einlaufkanals (4) im Bereich der Ansaugöffnung (3) folgende Kontur hat.

3. Wasserstrahlantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung eines Rostes, der sich im Einlaufkanal bis zum stromabseitigen Rand der Ansaugöffnung erstreckt, zwischen dem stromabseitigen Rand (12) der Ausgangsöffnung (3) und dem stromabseitigen Rand (22) der Klappe (18) ein Spalt (23) verbleibt, wenn die Klappe (18) in ihre Endlage geschwenkt ist, bei der sie sich im wesentlichen parallel zur Achse des Einlaufkanals (4) erstreckt

4. Wasserstrahlantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß die Klappe (18) orthogonal zur Strömungsrichtung einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt hat und mit ihren U-Schenkeln (19, 20) an neben der Ansaugöffnung (3) angeordneten Konsolen gelagert ist

5. Wasserstrahlantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Konsolen aus Platten (15, 16) bestehen, die sich in Strömungsrichtung teilweise oder ganz Ober die Länge der Ansaugöffnung (4) erstrecken.

6. Wasserstrahlantrieb nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (IS, 16) an den Innenseiten der U-Schenkel (19,20) angeordnet sind und gegebenenfalls Anschläge für die Schwenkbewegung der Klappe (18) bilden.

7. Wasserstrahlantrieb nach einem der Ansprüche t bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (17) an den Platten (15, 16) und/oder den U-Schenkeln (19,20) versetzbar sind.

8. Wasserstrahlantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (15, 16) unten durch einen Steg (26) verbunden sind und daß die Klappe (18) in dem so gebildeten Kasten gelagert ist.