DE3844219C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wasserstrahlantrieb zum Antrieb und Steuern von Wasserfahrzeugen, dessen Wasser­ strahl durch eine Radialpumpe erzeugt wird, der zu den beiden Austrittsöffnungen eines dieser Pumpe vor­ geschalteten Umsteuerorgans gerichtet werden kann.

Die Erfindung besteht darin, daß eine Radialpumpe (3) mit einem Umsteuerorgan (4) gekoppelt ist, dessen Steuer­ klappe (7) Saug- (1) und Druckseite (2) der Pumpe (3) voneinander trennt.

Bekannt ist ein Bootsantrieb (DE-OS 24 58 979), bei dem der Wasserstrahl von einem Propeller erzeugt wird, der von einer zu seiner Welle koaxialen Hülse etwa in deren Längsmitte umschlossen wird, deren im übrigen geschlossene Enden in Umfangsrichtung zueinander versetzte Aussparungen aufweisen, und bei dem die Hülse um ihre Längsachse verdrehbar und dichtend in einem mit entsprechenden in Umfangsrichtung zueinander ver­ setzten, vollständig unterhalb der Wasseroberfläche angeordneten Stirnöffnungen versehenen Gehäuse an­ geordnet wird, welches mit von den Stirnöffnungen aus­ gehenden und sich bis an das entgegengesetzte Stirn­ ende erstreckenden Umgehungskanälen versehen ist, mit denen die dortigen Aussparungen der Hülse unter gleich­ zeitiger Aufhebung der unmittelbaren Verbindung der Aussparungen mit den Stirnöffnungen des Gehäuses ver­ bindbar sind. Dieser Bootsantrieb stellt ein Zwischen­ ding zwischen Strahlantrieb und dem herkömmlichen Bootsantrieb mit offenem Propeller dar, von welchem er sich dadurch unterscheidet, daß das den Propeller durchsetzende Wasser an eine bestimmte Bahn innerhalb des Kanals gebunden ist. Durch den geschlossenen Kanal wird die Voraussetzung für ein mehr oder weniger wirk­ sames Umgehen des Propellers bis zur Umkehr der Strömungs­ richtung am Kanalein- und auslaß geschaffen, die durch die drehbare Hülse in Verbindung mit den Umgehungs­ kanälen im Gehäuse verwirklicht wird und im Ergebnis wie der Strahlantrieb, jedoch mit anderen Mitteln, ein einfaches Manövrieren ohne Drehzahländerung und Dreh­ richtungsumkehr des Propellers gestattet.

Wegen der erhöhten Strömungsverluste durch die doppelte Umlenkung des Wasserstromes bei Rückwärtsfahrt ist der Wirkungsgrad allerdings nicht mehr so hoch wie bei Vorwärtsfahrt. Als ein weitaus größerer Nachteil ist der sehr hohe konstruktive Aufwand wie Steuerhülse, Hohlwelle, Ritzel, Gehäuse und Umgehungskanäle sowie die erschwerte Zugänglichkeit zum Propeller durch die ihn umschließende Steuerhülse, anzusehen.

Bekannt ist auch ein Vortriebssystem (US-PS 29 88 038) für Wasserfahrzeuge, bei dem die auf das Wasserfahrzeug einwirkende Kraft mittels einer Ruder-Ventil-Pumpen­ anordnung erzeugt wird, die Vorwärts- und Rückwärts­ fahrt, sowie Zwischenstellungen bei gleichbleibender Förderrichtung des Wasserstrahlerzeugers ermöglicht. Hierbei bildet ein an Vorder- und Rückseite offenes Ruder den Wasserein- und auslaß. Die Steuerung des Wasserstroms erfolgt in einem vom Ruder getrennten Ventil, in dem ein doppelwandiger Drehschieber den erzeugten Wasserstrom zu den radial angeordneten An­ schlüssen für Wasserein- und auslaß, sowie zur radial angeordneten Saugseite des Wasserstrahlerzeugers um­ lenkt. Die radiale Anordnung der Ventilanschlüsse hat einen großen Raumbedarf des Steuerventils zur Folge, der dazu führt, daß insbesondere bei kleinen Wasserfahr­ zeugen der Wasserstrahlerzeuger nur noch mit relativ hohem konstruktiven Aufwand unterhalb der Wasserlinie angeordnet werden kann. Ferner werden die Außenwände des Steuerschiebers bei Zwischenstellungen durch den erzeugten Wasserstrahl mit hoher Geschwindigkeit an­ geströmt, was Kavitationen und damit entsprechende Geräuschentwicklung und Leistungsverluste zur Folge hat.

Bei dem Wasserstrahlantrieb (DE-GM 79 29 407) wird mittels einer Radialpumpe aus einem beidseitig offenen Querkanal Wasser angesaugt. Der erzeugte Wasserstrahl wird in einer Rohrleitung zu einem Klappenkasten ge­ führt, in dem eine Absperrklappe schwenkbar angeordnet ist, sodaß jeweils eine der mit dem Klappenkasten ver­ bundenen beiden Strahldüsen mit der Druckseite der Pumpe verbunden ist. Bei diesem Antrieb ist als nach­ teilig anzusehen, daß zu den beiden Austrittsöffnungen im vorderern Schiffsbereich zwei zusätzliche Öffnungen des beidseitig offenen Querkanals erforderlich sind, die zusätzliche Turbulenzen erzeugen und damit den Fahrt­ widerstand des Wasserfahrzeuges erhöhen, ebenso wie bei dem Wasserstrahlantrieb (EP-S 00 37 865) zum Steuern eines Schiffes, bei dem in einer Öffnung des Schiffs­ bodens eine Propellerpumpe mit lotrechter Welle an­ geordnet ist. Der Druckraum, in welchen die Propeller­ pumpe fördert, geht hierbei kreuzförmig in in Richtung der waagerechten Hauptachsen des Schiffes liegende Ausstoßkanäle über, welche an ihrem Ende Regulier- und Absperrklappen besitzen, wodurch eine Umsteuerung des Wasserstrahls bewirkt wird.

Bei einem ebenfalls bekannten Wasserstrahlantrieb ist ein rohrkrümmerartiges Gehäuse vorgesehen, welches eine zum Schiffsboden durchgehende Kammer bildet, worin ein Propeller als Wasserstrahlerzeuger angeordnet ist. Ein um eine lotrechte Achse angeordneter Austritts­ leitapparat steuert den austretenden Wasserstrahl in die gewünschte Richtung (EP-A 00 24 443). Bei diesem Antrieb ist als nachteilig anzusehen, daß die ansaug­ seitige Kraftkomponente nicht oder nur zum Teil für die auf das Schiff einwirkende Kraft genutzt wird. Bei entsprechender Stellung des Austrittsleitapparates wird ein großer Teil des ausgestoßenen Wasserstrahls direkt wieder angesaut. Dementsprechend nimmt die auf das Schiff einwirkende Kraft ab.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Radial­ pumpe mit einem Umsteuerorgan zu koppeln, so daß bei gleichbleibender Förderrichtung der Pumpe die Aus­ trittsöffnungen des Umsteuerorgans wechselseitig zur Ansaug- oder Druckseite werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Radialpumpe (3) mit einem Umsteuerorgan (4) gekoppelt ist, in welchem eine um 90° drehbare Steuer­ klappe (7) in den Endlagenstellungen (Fig. 3) und (Fig. 4) Saug- und Druckseite der Pumpe (3) voneinander trennt. Die auf das Schiff einwirkende Kraft (10) er­ reicht ihren durch die Pumpe (3) vorgegebenen Höchst­ wert. Bei den Zwischenstellungen der Steuerklappe (7) (Fig. 4) und (Fig. 5) wird ein Teil des Förderstromes der Pumpe (3) direkt wieder angesaugt. Der aus dem Schiff (9) austretende Wasserstrahl (8) und die auf das Schiff einwirkende Kraft (10) sind demgemäß geringer als die in den Endlagen erreichbaren Werte.

Bei Mittelstellung (Fig. 6) der Steuerklappe (7) wird der Förderstrom der Pumpe innerhalb des Umsteuerorgans direkt wieder angesaugt. Eine auf das Schiff einwirkende Kraft kann nicht wirksam werden.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß bei gleichbleibender Förderrichtung einer Radialpumpe die Saugkraft dieser Pumpe für die auf das Schiff einwirkende Kraft mit­ genutzt wird und eine zusätzliche Ansaugöffnung nicht erforderlich ist. Ferner hat die Erfindung den Vorteil, daß die Umkehrung des Wasserstrahls durch eine um 90° drehbare Steuerklappe erfolgt. Dadurch ist es mit relativ geringem konstruktivem Aufwand möglich, den aus dem Schiff austretenden Wasserstrahl und damit die auf das Schiff einwirkende Kraft umzukehren und auch von Null bis zu einem von der Pumpe vorgegebenen erreichbaren Höchstwert zu regulieren. Insbesondere beim Antrieb der Pumpe mit einem Verbrennungsmotor ist bei einer Kombination von Steuerklappenstellung und Drehzahlregelung des Pumpenantriebes eine besonders feinfühlige Steuerung der auf das Schiff einwirkenden Kraft möglich.

Die Erfindung wird anhand folgender Ausführungsformen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch eine Seitenansicht eines erfin­ dungsgemäßen Wasserstrahlantriebes,

Fig. 2 die Endlagenstellung der Steuerklappe (7), darge­ stellt in einem Vertikalschnitt entlang der Linie A-B in Fig. 1,

Fig. 3 die Endlagenstellung der Steuerklappe (7), dar­ gestellt in einem Vertikalschnitt wie oben. Um­ kehrung von Ansaug- und Druckseite gegenüber Fig. 2.

Fig. 4 die Zwischenstellung der Steuerklappe (7), dar­ gestellt in einem Vertikalschnitt wie oben. Ein Teil des Förderstromes wird innerhalb des Umsteuerorgans direkt wieder angesaugt. Die aus den Austrittsöffnungen austretende Wasser­ menge ist geringer als in Fig. 2.

Fig. 5 die Stellung der Steuerklappe (7) entsprechend Fig. 4. Umkehrung des austretenden Wasser­ strahls.

Fig. 6 Mittelstellung der Steuerklappe (7), darge­ stellt in einem Vertikalschnitt entlang der Linie A-B in Fig. 1. Der Förderstrom der Pumpe wird innerhalb des Umsteuerorgans direkt wieder angesaugt. Eine auf das Schiff ein­ wirkende Kraft wird nicht wirksam.

Fig. 7 die Vorderansicht eines Wasserfahrzeuges (9) mit schematischer Darstellung des erfindungs­ gemäßen Wasserstrahlantriebes als Bugstrahl­ ruder. Die auf das Schiff einwirkende Kraft 10 setzt sich aus Saug- und Druckkraft der Pumpe (3) zusammen.

Claims (4)

1. Wasserstrahlantrieb zum Antrieb und Steuern von Wasserfahrzeugen mit einer Radialpumpe (3) zur Erzeu­ gung des Wasserstrahls, mit einem Umsteuerorgan (4) mit Austrittsöffnungen (5, 6), wobei die Ansaug- (1) und Druckseite (2) der Radialpumpe (3) mittels eines drehbaren Steuerelementes (7) wechselweise mit den Austrittsöffnungen (5, 6) des Umsteuerorgans (4) ver­ bunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialpumpe (3) außerhalb des Umsteuerorgans (4) angeordnet ist und daß das drehbare Steuerelement (7) eine Steuerklappe ist.

2. Wasserstrahlantrieb zum Antrieb und Steuern von Wasserfahrzeugen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch Verstellung der Steuerklappe (7) bei gleich­ bleibender Fördermenge der Radialpumpe (3) ein Wasser­ strahl in Richtung der Austrittsöffnungen (5) oder (6) des Umsteuerorgans (4) erzeugt wird, dessen Wasser­ menge von Null bis zur vollen Fördermenge bzw. Ansaug­ menge der Radialpumpe (3) gesteuert werden kann.

3. Wasserstahlantrieb zum Antrieb und Steuern von Wasserfahrzeugen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Steuerklappe (7) in ihren End­ lagenstellungen Saug- und Druckseite der Pumpe (3) voneinander trennt.

4. Wasserstrahlantrieb zum Antrieb und Steuern von Wasserfahrzeugen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerklappe (7) um 90° drehbar ist.