DE427318C - Reaktionsantrieb fuer Schiffe - Google Patents

Reaktionsantrieb fuer Schiffe

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DE427318C
DE427318C DEP47209D DEP0047209D DE427318C DE 427318 C DE427318 C DE 427318C DE P47209 D DEP47209 D DE P47209D DE P0047209 D DEP0047209 D DE P0047209D DE 427318 C DE427318 C DE 427318C
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nozzles
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DEP47209D
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H11/00Marine propulsion by water jets
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H5/00Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water
    • B63H2005/005Front propulsors, i.e. propellers, paddle wheels, or the like substantially arranged ahead of the vessels' midship section

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Prevention Of Electric Corrosion (AREA)

Description

  • Reaktionsantrieb für Schiffe. Die Erfindung bezieht sich auf einen Reaktionsantrieb für Schiffe mit aus Düsen austretenden Wasserstrahlen.
  • Es sind bereits derartige Reaktionsantriebe bekannt geworden, bei denen das Wasser durch eine Reihe von Rohren am Bug des, Schiffes angesaugt und durch Austrittsstutzen, die an der breitesten Stelle des Schiffes und unterhalb der Wasserlinie liegen, hinausgedrückt wird. Dort besaßen die Austrittsstutzen aber mit Bezug auf den über der Wasserlinie liegenden Teil der Außenhaut nur eine kleine Querschnittfläche.
  • Gemäß der Erfindung haben die Strahlen, die aus den im Vorschiff an der Außenhaut angeordneten Düsen austreten, eine große Höhe, aber geringe Breite und stehen unter einem so geringen Winkel zur Außenhaut, daß sie nur an letzterer entlang zur Wirkung kommen.. Hierdurch wird eine äußerst wirkungsvolle Vortriebskraft für den Antrieb des Schiffes erzielt und eine Verkürzung der nutzbaren Wasserstrahlen ermöglicht, derart, daß sich letztere dem in das Wasser eindringenden Teil des Schiffes anpassen, :ohne die anfäng= liche Querschnittfläche und Geschwindigkeit zu ändern, so daß die Reibung an der Außenhaut nach Möglichkeit verringert wird. Im besonderen ist der Antrieb bei größeren Geschwindigkeiten wirtschaftlich und wirksam, zu deren Erzielung bisher eine unverhältnismäßig große Kraft erforderlich war.
  • In den Zeichnungen ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise veranschaulicht, und zwar ist Abb. i eine Draufsicht auf :einen Teil eines Schiffsrumpfes, teilweise im Schnitt, nach der Linie i-i der Abb. z. Abb. z ist ein Schnitt nach der Linie 2-a der Abb. i.
  • Abb.3 ist ein im vergrößerten Maßstab . dargestellter Schnitt nach der Linie 3-3 der Abb. z.
  • Abb. q. ist eine Seitenansicht des Schiffsrumpfes. Mit B ist der Bug .eines Schiffes bezeichnet. Der in das Wasser eintauchende Rumpfteil von B bis M ist der in das Wasser eindringende Teil, und der Teil von M bis zum Heck ist der Ablaufteil.
  • Wie aus den Abb. i, a und 3 hervorgeht, sind an der Außenhaut des Schiffes Düsen i vorgesehen, die tief in das Wasser eintauchen und den Strahl nach achtern richten. Der aus der Düse i austretende Strahl, der sich durch Verbreiterung verlangsamt, ist durch die Linien a-a angedeutet. Dieser Strahl wird von scharf umgrenzten Wasserwänden umgeben, so daß die Reibung, die Kohäsion und die Stoßwirkung dahin wirken, Wasser aufzunehmen und fortzureißen, wie dies durch die Linien c, c, c und b, b, b angedeutet ist. Das fortgerissene Wasser wird durch eine Wasserzuströmung im rechten Winkel zu dem Stromstrahl ersetzt, wie dies durch die kurzen Pfeile c, c und b; b angedeutet ist. Ein Strahl von leicht erzielbarer hoher Geschwindigkeit wird das Wasser mit bedeutend größerer Geschwindigkeit aushöhlen und fortreißen als durch eine durch die Gravitationsströmung erzeugte Geschwindigkeit, so daß eine kräftige Saugwirkung auf die benachbarten Wasser- und Rumpfflächen entsteht, die nicht außerhalb des Erzeugungsbereiches liegen. Diese Drücke sind bestrebt, Oberflächenvertiefungen herzustellen, und wo diese sich um den in das Wasser eintretenden Teil des Schiffes entwickeln, sind bestimmte Hohlräume W' (Abb. 4.) an oder in der Nähe der Stelle vorhanden, an der sich sonst die Bugwelle befindet. Die Wasserfläche, die auf denjenigen Teil des Rumpfes auftrifft, der vor den Düsen liegt, ist bestrebt, parallel zu dieser Fläche in die Vertiefungen zu strömen.
  • Der Stromstrahl wird durch das Wasser verlangsamt und reißt das Wasser mit, bis er aufhört, für die Wasseraushöhlung wirksam zu sein, und jenseits dieser Stelle, die bei M in den Zeichnungen angedeutet ist, wird der Strahl, der durch sein Beharrungsvermögen sich «eiterbewegt und dem ein Widerstand durch die stillstehenden Wassermassen entgegengesetzt wird, natürlich das Bestreben haben, einen Unterwasserflächendruck herzustellen, mit der Wirkung, daß der Strahl sich gewissermaßen »aufbäumt«.
  • Dieser Teil des Wasserstrahles entwickelt sich am Heck (Fläche L, Abb. i), so daß er dort um das sich bewegende Schiff herum in die Unterdruckregionen strömt, woselbst er eine Welle von bisher unbekannter Art erzeugt. Letztere kann mit »Ablaufwelle;< bezeichnet werden und ist annähernd bei W" in der Abb. q. angedeutet. In vielen Fällen wird dieser Teil des Wasserstrahles so verlaufen und ein solches Volumen und eine derartige Geschwindigkeit haben, daß er den Raum, aus dem sich das Schiff gerade bewegt hat, mehr als ausfüllt, so daß eine nach achtern sich erstreckende Spur entsteht.
  • Der die Strömung erzeugende Teil des Strahles kann verkürzt werden und seine Wirkungen auf Abmessungen des gewünschten Gebietes des Schiffsrumpfes zusammengefaßt und begrenzt werden, indem man die seitliche Fläche des Stromstrahles mit Bezug auf seinen Querschnitt erhöht.
  • Bei den in den Zeichnungen dargestellten Stromstrahlen wird diese Flächenentwicklung in der (Abb. 2 und 3) dargestellten Art erreicht, in der die Düsenöffnung als langer, schmaler Schlitz 6 ausgebildet ist, der annähernd parallel zur Rumpffläche z verläuft. Beim Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Düsenöffnung ungefähr über ein Drittel oder mehr derjenigen Fläche, die ungefähr in der Mitte zwischen dem Kiel bei A' und der Wasseroberfläche W liegt. Hierdurch erhält man einen Strahl, der durch erzeugte Strömung am oberen und unteren Teile die Wasseroberfläche und den Kiel erreicht. In Verbindung mit einem anderen ähnlichen Strahl auf der anderen Seite des Schiffes wird der Strahl den mittleren Schiffsteil mit einem nach achtern abfließenden Wasserstrom vollständig umhüllen. Die Breite des Schlitzes der Düse wird sorgfältig mit Bezug auf seine Länge bemessen, so daß der Strahl eine solche Berührungsfläche mit dem außenliegenden Wasser besitzt, daß die Gesamtenergie, die durch den Querschnitt und die Geschwindigkeit bestimmt wird, in dem gewünschten Maße im Hochdruckgebiet nutzbar gemacht wird, bevor der Strahl das Ende des in das Wasser eintretenden Schiffsteiles bei M erreicht. Das zugrunde liegende Prinzip besteht darin, daß ein Strahl von gegebenem Querschnitt und bestimmter Geschwindigkeit die Beringst mögliche Seitenfläche pro Längeneinheit und einen wasseraushöhlenden Teil von größter Länge haben wird, wenn die Düse im Querschnitt kreisrund ist, so daß der austretende Strahl zylindrisch ist. Wenn anderseits die Düsenöffnung ohne wesentliche Änderung des Auslaßquerschnittes so ausgebildet wird, daß sie ungefähr fünfzehnmal so breit und nur 1/.o so dick als vorher ist, so wird der Strahl eine dünne Tafelform annehmen, die pro Längenfuß zehnmal so lang ist als die das Wasser induzierende Fläche; und die induzierende Wirkung wird hierbei derart zusammengefaßt, daß dasselbe Volumen von einem Gebiet, das nur 1/1o so lang ist, in 1110 der Zeit entfernt werden wird. Dies ist von der größten Wichtigkeit, da die Wirkung zum Entfernen der Trägheitsdrücke vollständig von einem schnellen Entfernen des Wassers im Vergleich zu dem Betrage abhängt, in welchem das außenliegende Wasser mit Bezug auf. die Saugwirkung oder die Unterdrücke, die durch die Wasserentfernung entstehen, abfließen kann.
  • Es hat sich herausgestellt,- daß unmittelbar an der Außenseite des Stromstrahles eine flache oder dünne Schicht vorhanden ist, in der ein Druckunterschied herrscht. Die Größe und das Vorhandensein des Druckes kann man an einer Skala ablesen, die an einem Druckrohr angebracht ist. Es hat sich weiter durch Versuche herausgestellt, daß diese negativen Drücke tatsächlich vorhanden sind und daß sie eine Saugwirkung erzeugen, die erfindungsgemäß als vortreibender Faktor benutzt wird. Diese Saugwirkung ist gewöhnlich auf beide Flächen des Wasserstrahles gleich groß. Wenn man aber die am Bug austretenden Strahlen tafelförmig gestaltet und die Strahlen unter einem richtigen, nach außen verlaufenden Winkel austreten läßt, der in Abb.3 ungefähr W beträgt, so daß die nach hinten gerichteten Flächen innerhalb des Bereiches der vorderen Flächen des in das Wasser eindringenden Teiles liegen, so wird die Saugwirkung und die druckreduzierende Wirkung, welche durch die Innenfläche des Strahles erzeugt wird (vgl. die Pfeile b, b) eine besondere Wirkung auf dis Schiffshaut haben, während die Saugwirkungen auf die vorderen Flächen des Strahles, wie durch die Pfeile c, c angedeutet, eine vordere Resultante erzeugen die infolge der Saugwirkung bei b, h auf die Schiffshaut als kräftig vortreibende Kraft wirkt.
  • Ein wesentliches Merkmal der Erfindung beruht nun darin, die entwickelte Saugwirkung an der vorderen Fläche des Strahles auszugleichen und auf die Schiffshaut wirken zu lassen, wenn die Strahlentafeln eine solche Breite und einen solchen Winkel haben, daß ein wesentlicher Betrag des außenliegenden Wassers hinter die Strahlentafel gezogen werden kann und einen Teil der hinzukommenden Strahlen bildet. Dies hat den doppelten Vorteil, daß das wasseraushöhlende Vermögen an der Innenfläche des Strahles nutzbar gemacht werden kann und daß ferner eine neutrale Wasserschicht zwischen dem Wasserstrahl von hoher Geschwindigkeit und dem Schiffsrumpf eingeschaltet wird, so daß die Reibungsverluste in hohem Maße vermindert werden und ein größerer Teil der Stromenergie zur Bewegung des Wassers benutzt werden kann. Die zuzulassenden, nach außen verlaufenden Winkel des Wasseraustrittes sind begrenzt, und die Einströmung des Wassers in die innen dargebotene Fläche soll genügend beschränkt werden, um sicherzugehen, daß der hinzukommende Stromstrahl zurückgebogen wird, so daß seine geringere Geschwindigkeit und seine Innenfläche in Berührung mit der Schiffsfläche ungefähr am mittleren Teil des Schiffes kommt. Der hinzukommende Strahl soll aber nicht zu schnell zurückgebogen werden, da andernfalls die Reibungsverluste zu groß werden.
  • Es ist zu bemerken, daß in Abb. 3 die Düse über die Außenfläche des Schiffes hervorragt. Dies ist aber nicht von Wichtigkeit, sondern nur aus mechanischen Gründen zweckmäßig. Die Düse wird daher den ersten Teil des Strahles von der Schiffshaut ablenken, so daß die verengte Einströmung des außenliegenden Wassers in den Raum zwischen dem Strahl und der Schiffswand mit einem geringen, nach außen verlaufenden Winkel für den Strahl erleichtert wird. In dem Maße, in welchem die Schiffswand durch die nach hinten abfließenden Strahlen eingehüllt wird, wird die Fläche gegen Stoß und normale Reibung gegenüber dem Wasser geschützt, so daß der Hauptwiderstand der Schiffsflächen nicht als Widerstand für die Fortbewegung des Schiffes in Erscheinung tritt.
  • In den Abb. i, 2 und 3 ist die Außenhaut

Claims (1)

  1. PATENT-ANspRUcFI: Reaktionsantrieb für Schiffe mit aus Düsen austretenden Wasserstrahlen, gekennzeichnet durch nahe an der Außenhaut im Vorschiff angeordnete Düsen, wobei die austretenden Strahlen von großer Höhe und geringer Breite um .einen so geringen Winkel nach außen gerichtet sind, daß si-, nur an der Außenhaut entlang zur Wirkung kommen. des Schiffes mit 2 bezeichnet. i bezeichnet die Düse und 3 das Verbindungsstück zur Zuleitung des Wassers unter Druck. 4. ist eine Platte, die zweckmäßig aus einem Stück mit der Düse besteht. 5 bezeichnet ein abnehmbares Mundstück, in dem eine geeignete Auslaßöffnung 6 vorhanden ist. Beim Ausführungsbeispiel ist letztere ein Schlitz. Dieselbe Wirkung kann aber auch durch Verwendung einer Reihe von kreisförmigen Öffnungen erreicht werden, wobei die austretenden Strahlen sich zu einer Tafel kurz hinter der Düse vereinigen. Die Schiffshaut 2 kann bei 7 ausgeschnitten sein, um die Düse bequem anbringen und sie durch die Seitenwand des Schiffes hindurchführen zu können. Dadurch, daß die Düsenmundstücke leicht von. der Außenseite des Schiffes aus entfernt werden können, kann man die Auslaßwinkel beliebig ändern. Auch ist eine Erneuerung der Mundstücke leicht ausführbar, wenn diese erforderlich wird. In Abb. 2 sind hierzu Schrauben und Bolzen angedeutet. Abb. q. veranschaulicht die wagerechte Unterteilung des Wasserstrahles im Falle, daß ein einzelner derartiger Strahl praktisch nicht vorteilhaft ist, wie beispielsweise dann, wenn er zu breit ist, um zu ermöglichen, daß ein ausreichendes Volumen an Wassermasse hinter den Strahl von dem oberen nach dem unteren Teil strömt. Die Anordnung nach Abb. ¢ teilt lediglich den fächerförmigen Strahl in zwei oder mehrere Strahlen und stellt den Raum I( zwischen den Strahlen für die Einströmung der Wassermenge her. ic und id sind die Düsen. F-F'ist der Kielanlauf, der nicht mit der Bugwelle zu verwechseln ist. Bei dieser Anordnung bilden die Strahlen einen einzigen Strahl in nicht zu großem Abstande von der Düsenöffnung. Einer der Strahlen kann abgestellt werden, ohne merklich die Wirkung des anderen zu ändern, beispielsweise kann der obere Strahl für verminderte Geschwindigkeit abgestellt werden oder, um Kraft zu sparen, wenn das Schiff leicht im Wasser läuft.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1203632B (de) * 1959-07-22 1965-10-21 Spirotechnique Klein-Unterseeboot, insbesondere fuer Forschungszwecke
DE1203635B (de) * 1962-01-12 1965-10-21 Rudolf Arnold Erren Reaktionsantrieb fuer Wasserfahrzeuge
DE1556999B2 (de) * 1965-09-28 1970-05-21 Linke Hofmann Busch Wasserstrahlantrieb fuer Wasserfahrzeuge

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1203632B (de) * 1959-07-22 1965-10-21 Spirotechnique Klein-Unterseeboot, insbesondere fuer Forschungszwecke
DE1203635B (de) * 1962-01-12 1965-10-21 Rudolf Arnold Erren Reaktionsantrieb fuer Wasserfahrzeuge
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