DE548964C - Anordnung von Antriebsluftschrauben an Eisenbahnfahrzeugen - Google Patents

Description

Es sind bereits Triebwagen und Zugmaschinen für Eisenbahnen bekannt, welche durch Luftschrauben angetrieben werden. In allen diesen Fällen arbeiten die Luftschrauben in freier Atmosphäre., wobei die Ausbildung der Strömungsverhältnisse vor und hinter der Schraube dem Zufall überlassen wurde, sofern nicht die Umhüllung des Aufenthaltsraumes des Fahrzeuges selbst die Strömung beeinflußte. Gemäß der Erfindung ist ein mit dem Fahrzeug starr verbundener, den Luftstrom führender Leitkörper für eine im Leitkörper selbst angeordnete Luftschraube vorgesehen, in welchem der Antriebsmotor nebst Luftschraube federnd nachgiebig aufgehängt ist. Wichtig ist dabei, daß die Antriebsmaschinen mit dem Leitgehäuse nicht starr verbunden sind, sondern mittels federnder, in hohem Grade nachgiebiger Zwischenglieder befestigt sind und teilweise durch diese nachgiebige Verbindung, teilweise durch den gleichfalls elastischen Luftstrahl Kräfte auf das Fahrzeug übertragen, während die von den Schienen herrührenden, während der Fahrt auftretenden Stöße abgehalten werden. Es sind bereits an ortsfesten Gebläsen und an nicht auf Schienen laufenden Fahrzeugen Leitgehäuse bekannt, welche eine Verbesserung des Nutzeffektes bezwecken. Ferner ist es bekannt, Motoren und Luftschrauben in solchen Fällen unter Verwendung federnder Zwischenglieder zu befestigen, um die von den Antriebsmaschinen selbst erzeugten feinen Vibrationen abzufangen. Diese Abfederungen sind jedoch nicht nachgiebig genug, um an Eisenbahnfahrzeugen zur Isolierung der Antriebsmaschinen vor den von den Schienen herrührenden Stößen auszureichen.

In den beiden Abbildungen sind zwei beispielsweise Ausführungen der Erfindung in Längsschnitten dargestellt, α ist das Leitgehäuse, welches in seinem mittleren Teile zylindrisch die Luftschraube & umgibt. Letztere ist entweder direkt auf dem Wellenstumpf des Motors c befestigt oder wird durch eine längere Zwischenwelle angetrieben.

Durch die zwangsläufige Luftführung bzw. das Gehäuse wird der Wirkungsgrad des Schraubenantriebes wesentlich verbessert. Durch geeignete Ausbildung des vorderen und vor allem auch des rückwärtigen Gehäuseendes kann die Strömung so geführt werden, daß sie durch andere Körper nicht behindert wird, insbesondere nicht durch den Körper des Fahrzeuges selbst, durch einen etwa angekuppelten Anhänger oder durch Baulichkeiten neben der Strecke. Ferner ist es zweckmäßig, wenn man die Luftaustrittsöffnung leicht nach oben abbiegt, wie in Abb. 1. Es kann jedoch unter Umständen auch eine andere Art der Ableitung vorteilhaft sein, insbesondere mit Rücksicht auf Anhängerwagen, z. B. die Einfügung eines mittleren Schutztrichters d, wie in Abb. 2.

Durch solche Luftführung wird nicht nur der eigentliche Widerstand gegen die Strömung vermindert, sondern vor allem auch dadurch Energie gespart, daß die Ausbildung

von Wirbeln, oder, wie man sagt, turbulenter Strömung vermieden wird. Die Energie verzehrende Turbulenz kann darüber hinaus noch weiter dadurch vermindert werden, daß man vor oder hinter der Schraubenebene Flächen e anordnet, welche die Strömung in parallel laufende Teilströmungen zerlegen. Diese Führungsflächen stützen sich auf die Außenwand des Gehäuses. Sie können insbesondere auf der Ausflußseite so schräg gestellt oder schaufeiförmig gekrümmt werden, daß sie die drehende Nebenbewegung, die bekanntlich der Strahl durch die Luftschraube empfängt, in eine ausschließlich nach rückwärts gerichtete Bewegung umleiten und dabei einen nach vorwärts gerichteten Rückdruck erhalten. Auf diese Weise wird auch der sonst durch die Drehbewegung des Strahles verlorene Teilbetrag der Energie für den ■ ao Vortrieb nutzbar gemacht.

Man hat es ferner in der Hand, durch geeignete Gestaltung des Gehäusequerschnittes vor und hinter der Schraube sich denjenigen räumlichen Verhältnissen anzupassen, die durch das Bahnsystem, insbesondere durch die Umgrenzung des Normalprofils gegeben sind. Insbesondere kann man die bei der Schraube notwendige Kreisströmung in eine solche von eckigem Querschnitt überführen, die besser gestattet, die verfügbare Querfläche des Normalprofils auszunutzen. Das ist deshalb günstig,, weil die Benutzung einer möglichst großen Querfläche zum Verarbeiten der Luft in der Schraube hohen Nutzeffekt begünstigt.

Auf der Austrittsseite wird es sich unter Umständen empfehlen, die Führung der natürlichen Einschnürung des Schraubenstrahles ähnlich wie in Abb. 1 anzupassen. Es werden dabei durch die Führung die an der Grenze zur unbewegten Luft entstehenden Randwirbel und ihre kraftverzehrende Wirkung vermieden. Außerdem wird der Raum außerhalb des Gehäuses für andere Zwecke, z. B. auch als Ansaugbereich für eine zweite Luftschraube, frei.

Die beschriebene Gehäuseausbildung gibt auch eine bequeme Möglichkeit, Leistung, Luftmenge und Umdrehungszahl der Schraube zu regulieren. Zu diesem Zwecke ist es nur notwendig, die Ein- bzw. Austrittsöffnung mehr oder weniger zu verengern. Es kann dies mit verschiedenen bekannten Mitteln erfolgen, z. B. indem vor der Öffnung Klappen / angeordnet sind, welche durch einen geeigneten Mechanismus mehr oder weniger quer zum Luftstrom gestellt werden können. Eine andere Möglichkeit ist, einen Teil der durch die Querwänden gebildeten Kammern abzuschließen. Schon eine geringfügige Drosselung der Luftzuführung bewirkt eine erhebliche Steigerung der Schraubendrehzahl bei gleichem Antriebsmoment oder eine Verminderung des notwendigen Antriebsmoments bei gleicher Schraubendrehzahl. Das kommt natürlich nur in Frage, wenn auch eine Verringerung der Vortriebskraft erzielt werden soll.

Ähnlich regulierend wirkt auch eine Querschnittsveränderung des abfließenden Strahles. Werden die zur Regulierung dienenden Führungsflächen so gekrümmt, daß eine Rückführung der Luftbewegung in die entgegengesetzte Richtung eintritt, so kann die Einrichtung auch zum Bremsen des Fahrzeuges oder zum Antrieb in der entgegengesetzten Fahrtrichtung benutzt werden. Letzteres kommt freilich wegen des geringeren Wirkungsgrades nur für ganz vorübergehende Anwendung in Frage.

Die obenerwähnte Ableitung des Schraubenstrahles von Körpern, die sich neben der Strecke befinden, hat neben der Kraftersparnis auch' noch die Wirkung, daß etwaige schädliche oder unangenehme Wirkungen auf diese Körper vermieden werden. In Frage kommt die Belästigung von Personen, das Ausblasen von Laternen usw. Für diesen Zweck können auch besondere Schutzflächen g angeordnet werden. Letztere können so beweglich, z. B. nach Art einer Schiebetür, einziehbar sein, daß sie nur benutzt werden, wenn durch das Vorbeifahren an empfindlichen Objekten, z. B. Bahnsteigen, Veranlassung dazu gegeben wird. Es ist auch möglich, die vorher beschriebenen Einrichtungen zur Drosselung und zur Ableitung des Luftstrahles so auszubilden, daß sie in solchen Augenblicken eine Schutzwirkung ausüben. Die Mittel dazu können als naheliegend und bekannt gelten.

Eine weitere Nebenwirkung der beschriebenen Einrichtungen, insbesondere der nach oben gerichteten Ablenkung des Luftstrahles ist die, daß sich daraus ein nach unten gerichteter Rückdruck auf die Konstruktion des Wagens ergibt, der die Achsbelastung erhöht. Da Eisenbahnen mit Luftschraubenantrieb vorzugsweise im Verhältnis zu ihrer Fahrgeschwindigkeit sehr leicht sind, wird dadurch die Stabilität verbessert bzw. die Gefahr des Entgleisens verringert. Der dadurch bedingte Mehrverbrauch an Zugkraft ist deshalb unbeachtlich, weil bei höherer Fahrgeschwindigkeit der Reibungswiderstand einen zu vernachlässigenden Bruchteil der hauptsächlich durch den Luftwiderstand verursachten Antriebsarbeit ausmacht. Bei niedrigerer Fahrgeschwindigkeit aber ist die Erhöhung des Raddruckes unnötig; sie kommt dann entweder infolge der geringeren Luftbewegung von selbst in Fortfall oder kann

durch andere Einstellung der Luftführung vermindert werden.

Wichtig ist eine weitere Ausbildung des Gehäuses, welche den Zusammenhang desselben mit der Motoranlage betrifft. Die verbindenden Stützen dürfen nicht fest mit dem Motor c verbunden sein, weil dann einer seits die Erschütterungen des Motors beträchtliche Vibrationen, des Gehäuses, anderseits die Erschütterungen des Fahrgestelles gefährliche Beanspruchungen des Motors hervorrufen würden. Es ist deshalb notwendig, den Motor durch elastisch federnde Organe mit den festen Teilen der Konstruktion zu verbinden. Das geschieht z. B. dadurch, daß der ganze Motor mit Armen h an einem elastischen Körper/, der z.B. aus einem starkwandigen, aufgepumpten Gummisack bestehen, kann, aufgehangen wird und dieser seinerseits wieder durch andere Stützend mit dem Gehäuse oder der Fahrgestellkonstruktion in Verbindung ist. Dabei kann die Elastizität der Aufhängung durch mehr oder weniger starkes Aufpumpen des Gummisackes i reguliert werden.

Die Aufhängung des Motors kann auch so elastisch oder unter Einfügung von Gelenken getroffen werden, daß eine gewisse Beweglichkeit von Motor und Luftschraube in Richtung der Fahrt entsteht. Eine solche Einrichtung hat zur Folge, daß beim Anfahren die Geschwindigkeit der Luftschraube schneller steigt als die des Fahrzeuges und sich daher der von der Geschwindigkeit abhängige Wirkungsgrad schneller verbessert. Die Ausnutzung der dadurch gewonnenen Energie erfolgt dadurch, daß an der Begrenzung des Ausschlages von Motor und Luftschraube eine Druckkraft auf das Fahrzeug übertragen wird. Diese Begrenzung erfolgt zwecks Vermeidung stoßweiser Beanspruchungen zweckmäßig durch federnde Organe.

Als gleichwertiger Ersatz für die oben beschriebenen Schutzflächen, insbesondere die Schutzwände g, können neben der Strecke, insbesondere auf Bahnsteigen, derartige Schutzwände angeordnet sein, welche während der Vorbeifahrt in Tätigkeit treten.

Als gleichwertig mit den unmittelbar am Gehäuse befindlichen Führungsflächen, insbesondere dem Schutztrichter d, sind Führungsfiächen anzusehen, die sich in einigem Abstande vom Gehäuse befinden. Die Anbringung in gewissem Abstande kann unter Umständen vorteilhaft sein, z. B. auch um Zwischenräume vor dem Luftstrahl abzukleiden, die weiter entfernt liegende angekuppelte Fahrzeuge zwischen sich bilden.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Anordnung von Antriebsluftschrauben an Eisenbahnfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Fahrzeug starr verbundener, den Luftstrom führender Leitkörper (a) für eine im Leitkörper (a) selbst angeordnete Luftschraube (b) vorgesehen ist, in welchem der Antriebsmotor (c) nebst Luftschraube (b) federnd nachgiebig aufgehängt ist.

2. Anordnung von Antriebsluftschrauben an Eisenbahnfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß Leitkörper für den Luftstrom angeordnet sind, welche diesen nach oben ablenken, und daß die Leitkörper mit Mitteln versehen sind, um diese Ablenkung entsprechend der gewünschten Bemessung des Rückdruckes auf die Fahrbahn zu regulieren.

3. Federnde Anordnung von Antriebsluftschrauben und Motoren an Eisenbahn- fahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Federung des Motors (c) nebst Luftschraube (b) ein aufgepumpter Gummisack oder ein hinsichtlich der Elastizitätseigenschaften ähnliches Mittel angeordnet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Luftaustrittsöffnung des Leitkörpers ein zweiter Leitkörper (d) angeordnet ist, welcher die Luft seitlich von den nachfolgenden Anhängewagen ableitet.

5. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor oder hinter den Schrauben oder auf beiden Seiten Einrichtungen (/) getroffen sind, die eine Drosselung des Luftstromes gestatten.

6. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Umleitung des austretenden Schraubenstrahles in die dem eintretenden Schraubenstrahl entgegengesetzte Achsrichtung Führungsflächen vorgesehen sind.

7. Anordnung nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsanlage (b, c) in Fahrtrichtung gegenüber dem Leitkörper (a) beweglich angeordnet ist.

8. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Führungsflächen, die nicht mit dem Leitkörper (a) zusammenhängen, in erheblicher Entfernung hinter demselben im Zwischenraum angekuppelter Fahrzeuge angeordnet sind zur Abkleidung der Zwischenräume zwisehen den Fahrzeugen vor dem Luftstrom.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen