DE3839967C2

DE3839967C2 -

Info

Publication number: DE3839967C2
Application number: DE19883839967
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Ing. 5407 Boppard De Mayer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-10-20
Filing date: 1988-11-26
Publication date: 1991-06-20
Also published as: DE3839967A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehmoment-Kraft Wandler der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Es ist bekannt, daß drehmomentbelastete Propeller Flüssig keiten durch

1. nach außen offene Rohre (→Strahlkraft),
2. nach außen offene Rohre mit festen Tragflächen (→ Strahl kraft und Auftriebskraft),
3. nach außen offene Versuchskanäle mit Modellen (→ Wider standskraft) fördern.

Zum Einsatz kommen diese strömungstechnischen Gebilde beim Antreiben und Manövrieren von beweglichen Körpern, bei Flüs sigkeitspumpen und in Versuchskanälen.

Was das Antreiben und Manövrieren von beweglichen Körpern anbelangt, sind nur Wasserstrahlantriebe und sogenannte Strahlruder aus der Schiffstechnik bekannt, wobei die Rohre nach außen offen sind (Eintritt und Austritt). Die Strahl flüssigkeit entspricht dem Fahrwasser, also Fluß-, Hafen- oder Meerwasser sowie Gemischen davon.

Bisher sind zwei Bauarten bekannt:

1. Strahlrohre, in denen das am Schiffsboden angesaugte Wasser von einem Propeller beschleunigt, mittels Leitapparat oder Drallkreuz gleichgerichtet und durch eine verlustbehaftete, richtungsvariable Düse ausgestoßen wird (DE 37 13 993 A1).
2. Pumpen mit vertikaler Achse längs der sie von unten saugen und radial in ein Ring- oder Spiralgehäuse fördern, aus dem der Strahl tangential austritt. Die Pumpen sind drehbar in vertikalen, im Schiffskörper befestigten Tunneln gelagert, so daß der Strahl richtungsvariabel wird.

Nach 1. und 2. arbeiten auch die meist im Bug befindlichen Strahlruder.

Propellerpumpen in vertikaler, horizontaler und beliebiger Lage benötigen heute einen Leitapparat und eine eventuell mit Krümmern versehene Leitung. Die Bauteile fordern hohe Ferti gungsgenauigkeit und die Antriebsleistung liegt hoch wie bei Wasserstrahlantrieben.

In Strömungskanälen wird der Propellerdrall ebenfalls durch Leitapparat, Beruhigungsstrecke und Gleichrichtergitter heraus genommen. Die Antriebsleistung ist ebenfalls hoch.

Diesem hohen Bauaufwand folgen zwangsläufig weitere Nachteile, wie nichtideale Strahlformen und Strömungsverluste. Jedes über flüssige Bauteil hat Reibungsverluste. Hinzu kommen Umlenkungs- und/oder Stoßverluste.

Umlenkungs- und Energieumsetzungsverluste treten insbesondere bei der unter 2. genannten Bauform auf.

Drallkreuze ergeben nicht nur eine schlechte Strahlform, sondern auch hohe Stoßverluste. Auch Leitapparate haben außer halb ihres Betriebspunktes Stoßverluste.

Aus der DE 24 07 799 A1 ist eine Querstrahl-Steueranlage für Wasserfahrzeuge bekannt, die über zwei oder mehr Querstrahl tunnel verfügt, die sich berühren, wobei die darin befindli chen Propeller einander überlappend betrieben werden.

Aus der DE 33 00 380 A1 ist ein Unterwasserpropellerantrieb für Querstrahlruder oder Unterwasserpumpen mit zwei sich gegen läufig drehenden Propellern bekannt. Die beiden Propeller sind hierbei hintereinander in einem gemeinsamen Strahlrohr ange ordnet, wodurch die Drallenergie des einen Propellers ausge nutzt werden soll, um die Schubwirkung zu erhöhen. Der An trieb für die auf einer Achse sitzenden Propeller ist jedoch aufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Drehmoment-Kraft Wandler der eingangs genannten Art auf einfache Weise so auszubilden, daß eine drallfreie, geradlinige, gleichmäßig über den Quer schnitt verteilte Strömung, ohne die vorerwähnten verlust behafteten Bauteile, erzeugt wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Zwei gleiche, aber gegenläufig drehende Schrauben- bzw. Wir belströme 1.1 und 2.1 (Fig. 1), die durch zwei V-förmig zu sammenlaufende, sich in einem Austritt vereinigende Kanäle bzw. Röhren 3 und 4 (Fig. 1 und 2) unter einem geeigneten Winkel, vorzugsweise spitzwinklig ineinanderlaufen, addieren sich hinsichtlich ihrer Geschwindigkeitskomponenten derart, daß eine rein translatorische Strömung in Querschsnitt 5 (Fig. 2) vorhanden ist. Bei kleinen Winkeln zwischen den Röhren 3 und 4 (Hosenrohr) und gleichen kreiszylindrischen Querschnitten in 3 und 4 ist der Querschnitt 5 geringfügig vom Kreis zur Ellipse gedrückt. Die Fläche von 5 ist gering fügig kleiner als diejenigen von 3 und 4. Die sich hieraus ergebende symmetrische Konvergenz zwingt die Schraubenströ me zum Ineinanderfließen. Konvergente Rohrformstücke (hier: konvergentes Hosenrohr) haben wiederum die weitaus gering sten Strömungsverluste.

Erzeugt werden die gegenläufigen schraubenartigen Strömungen 1.1 und 2.1 durch gegenläufige Propeller (axiale Pumpenlauf räder) 1 und 2, die in den Röhren 3 bzw. 4 (Fig. 3) sitzen.

Dem Hosenrohr mit den Querschnitten der Röhren 3 und 4 und dem Austrittsquerschnitt 5 können paarweise weitere in 5 mündende Röhren mit gegenläufigen Propellern zugefügt werden.

Die gerade, drallfreie, gleichmäßig über den Querschnitt 5 verteilte Strömung eignet sich zum Anströmen von tragflügel artigen Leitflächen 6 mit Verstellhebel 8 in einem Rohr 7 (→ Tragflügelauftriebskräfte) (Fig. 4), zum Messen von Widerstands kräften an Modellen im Versuchskanal (Umlaufkanal) und als Strahlschubkraftgeber von Wasserfahrzeugen.

Eine Verwendung des Drehmoment-Kraft Wandlers in der Pumpen technik ist ebenfalls möglich.

Die zum Strahlen günstige Strömungsform gibt bei Strahl antrieben weniger Energie an das Umgebungswasser ab, die dem Schiff zugute kommt.

Die Konvergenz des Hosenrohres und die fehlenden inneren Bauteile ergeben eine strömungstechnisch und energetisch günstige Konstruktion.

Claims

1. Drehmoment-Kraft Wandler zur strömungstechnisch und ener getisch günstigen Erzeugung von axial gerichteten Strö mungskräften durch Überlagerung gleicher, aber sich ge genläufig drehender schraubenartiger Strömungen, dadurch gekennzeichnet, daß zwei V-förmig zusammenlaufende, sich zu einem Austritt mit einem Austrittsquerschnitt (5) ver einigende Röhren (3, 4) (Hosenrohr) vorgesehen sind, durch deren Konvergenz die beiden schraubenartigen Strö mungen (1.1, 2.1) zu einer drallfreien, geradlinigen Parallelströmung ineinanderfließen.

2. Drehmoment-Kraft Wandler nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Röhren (3, 4) als Strömungskanäle mit gleichen kreisrunden Querschnitten ausgebildet sind, deren Achsen sich unter einem geeigneten Winkel schneiden.

3. Drehmoment-Kraft Wandler nach den Ansprüchen 1 und 2, da durch gekennzeichnet, daß in den Röhren (3, 4) gegenläu fige Propeller (1, 2) zur Erzeugung der schraubenartigen Strömungen (1.1, 2.1) angeordnet sind.

4. Drehmoment-Kraft Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß paarweise weitere Röhren zur Führung jeweils sich gegenläufig drehender schraubenarti ger Strömungen vorgesehen sind, die im Austrittsquerschnitt (5) zusammenlaufen.

5. Drehmoment-Kraft Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich am Austrittsquerschnitt (5) ein Rohr (7) anschließt, das zur Aufnahme einer trag flügelartigen Leitfläche (6) mit Verstellhebel (8) dient.