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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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In
den meisten Überwasserschiffen
mit Wasserstrahlvortriebsystemen ist die Pumpe innerhalb des Rumpfes
dem Heckquerbalken benachbart montiert, und zwar mit wenigstens
einem Abschnitt der Pumpe und der Pumpenauslassdüse überhalb der Wasseroberfläche. Der
Wasserstrahl wird durch einen Auslasskanal ausgelassen, welcher
von der durch den Querbalken hindurchtretenden Pumpe aus verläuft und
auf eine Lenkdüse
auftrifft, die auf der Außenseite
des Heckquerbalkens montiert ist. Der Ort des Auslasses aus dem
Pumpenauslasskanal an der Wasseroberfläche gestattet den Aktuatoren
für die
Lenkdüse
und dem Umkehrablenker des Vortriebsystems, über dem Wasser zu sein, was
somit den Einbau und die Wartung der Aktuatoren und der zu den Aktuatoren
führenden
Hydraulikleitungen vereinfacht. Weiterhin ist es üblich, Zugangsöffnungen in
der Pumpe oberhalb der Wasserlinie vorzusehen, um zu gestatten,
dass die Pumpe ohne Anordnung des Schiffes im Trockendock gewartet
wird.
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Im
Allgemeinen ist die Einlassöffnung
zum Wasserzufuhrkanal für
die Wasserstrahlpumpe am Boden des Rumpfes einen kurzen Abstand
vorwärts der
Pumpe und gerade weit genug unterhalb der Wasserlinie angeordnet,
um zu gewährleisten,
dass Wasser unter den meisten Betriebsbedingungen des Schiffes eingeleitet
wird. Der Ort der Einlassöffnung bei
einer Minimalhöhe
unterhalb der Pumpe verbessert den Wirkungsgrad, verglichen mit
einem tieferen Ort, indem der Vertikalabstand minimiert wird, welchen
die Pumpe hat, um das Wasser von der Einlassöffnung zum Pumpenrotor zu pumpen.
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Ein
Nachteil, die Wasserstrahlpumpe relativ nahe an der Wasseroberfläche zu haben,
liegt in der verringerten hydraulischen Wassersäule am Pumpeneinlass. Die verringerte
Saugsäule
reduziert die Fähigkeit
der Pumpe, eine hohe Leistung bei nidrigen Geschwindigkeiten zu
absorbieren, aufgrund einsetzender Kavitation. Die Pumpe muss größer sein
als sie müsste,
wenn die Saugsäule
größer wäre, um einen
Hochleistungsoutput bei geringen Geschwindigkeiten ohne Kavitation
bereitzustellen.
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Ein
weiterer Nachteil der meisten vorbekannten Wasserstrahlvortriebsysteme
ist die relative Komplexität
der Aktuatoren für
die Lenkdüse
und den Umkehrablenker und die Außenbordanordnung der Aktuatoren.
Die Aktuatoren sind üblicherweise
hydraulische Kolben/Zylinder und erfordern, dass verschiedene Schläuche durch Öffnungen
im Querbalken hindurchtreten, was den Aufbau des Querbalkens verkompliziert
und Dichtungen in jeder Öffnung
erfordert. Wenn ein Fehler eines Aktuators oder eines Schlauches
vorliegt, geht Hydraulikfluid an die Umgebung verloren. Die Außenbordaktuatorensysteme für die Lenkdüse und den
Umkehrablenker sind weiterhin nicht einfach zu reparieren, wenn
sich das Schiff auf See befindet.
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Eine
vorbekannte Anordnung zur Betätigung der
Lenkdüse
und des Umkehrablenkers eines See-Wasserstrahlvortriebsystems, welches
in dem U.S. Patent mit der Nummer 3,807,346 beschrieben und gezeigt
ist, umfasst konzentrische Wellen, welche in vertikaler Richtung
von einem Abschnitt des Schiffsrumpfes nach unten verlaufen, der
oberhalb der Lenkdüse
und des Umkehrablenkers angeordnet ist, und welche schwenkbar an
einer Halterung zur Drehung um eine gemeinsame vertikale Achse montiert
sind, die mit der Achse der konzentrischen Wellen zusammenfällt. Das
untere Ende der inneren Welle ist mit der Lenkdüse gekoppelt und das untere Ende
der äußeren Welle
ist mit dem Umkehrablenker gekoppelt. Die innere Welle wird durch
einen Kolben/Zylinder-Lenkaktuator angetrieben, welcher innerhalb
des Schiffsrumpfes angeordnet ist und durch einen Lenkhebel mit
dem oberen Ende der inneren Welle gekoppelt ist. Ein Kolben/Zylinder-Umkehraktuator
ist zwischen dem Lenkhebel und dem oberen Ende der äußeren Welle
gekoppelt, um den Umkehrablenker relativ zur Lenkdüse zu schwenken.
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Der
Lenk/Umkehrmechanismus des U.S. Patents mit der Nr. 3,807,346 weist
die Vorteile auf, dass er lediglich eine einzige Durchdringung des Rumpfes
des Schiffs erfordert und dass er ermöglicht, dass die Lenk- und
die Umkehraktuatoren innerhalb des Schiffsrumpfes angeordnet werden
können, wo
sie vor der aggressiven Wasserumgebung geschützt sind und einfach gewartet
werden können. Die
Drehung des Umkehrablenkers um eine vertikale Achse ist jedoch in
hohem Maße
nachteilig, da in der zurückgezogenen
Stellung für
einen Vorwärtsvortrieb der
Umkehrablenker seitlich der Lenkdüse verbleibt, wo er einen großen Widerstand
erzeugt. Zusätzlich erfordert
eine inaktive Positionierung des Umkehrablenkers seitlich der Lenkdüse einen
zusätzlichen Querschiffsraum,
welcher bei vielen Wasserstrahlvortriebsanwendungen begrenzt ist.
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Wenn
ein Wasserstrahlvortriebssystem bei der Wasserlinie des Schiffes
eingebaut ist, können die
meisten Teile des Einbaus oberhalb der Wasseroberfläche angeordnet
sein und tragen nicht zu einem Widerstand bei. Ein Anordnen eines
Wasserstrahlvortriebs in einer vollständig untergetauchten Stelle, um
die oben beschriebenen Vorteile zu erhalten, führt zu bedeutenden Problemen
aus der Sicht einer Widerstandsminimierung, einer Minimierung der
Anzahl an Dichtungen erfordernden Durchdringungen des Rumpfes, einer
Konstruktion des Systems so, dass es einfach gewartet und repariert
werden kann und einer Vermeidung eines Installierens einer hydraulischen
oder elektrischen Vorrichtung außerhalb des Rumpfes. Für weiteren
Hintergrund betreffend den Stand der Technik wird verwiesen auf
die GB 1063945 A,
DE
8807240 U und
DE
3936598 A .
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ABRISS DER
ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Oberflächenschiff
mit einem Wasserstrahlvortriebsystem bereitzustellen, welches in
einer Position installiert ist, bei welcher es vollständig untergetaucht ist.
Für jede
gegebene Größe einer
Wasserstrahlpumpe ist die Pumpe in der Lage, mehr Leistung bei niedrigen
Geschwindigkeiten ohne Kavitation zu absorbieren als vorbekannte
durch Wasserstrahlen angetriebene Schiffe und der Lärm sowie
der Störungsgrad
der Wasseroberfläche,
welche durch das Vortriebsystem erzeugt werden, sind deutlich reduziert. Eine
weitere Aufgabe liegt darin, ein Wasserstrahlvortriebsystem bereitzustellen,
bei welchem die Pumpe in einer mechanisch und strukturell effizienten
Art und Weise an einem besonders konfigurierten Rumpf installiert
ist, welcher ermöglicht,
dass die Pumpe von außerhalb
des Rumpfes installiert und gewartet wird und dass die Aktuatoren
für eine
Lenkdüse
und einen Umkehrablenker innerhalb des Rumpfes angeordnet werden.
Es ist weiterhin eine Aufgabe, ein Wasserstrahlvortriebsystem bereitzustellen,
welches mechanisch und strukturell effizient ist, im Aufbau relativ
einfach ist, extrem robust, in der Größe kompakt und von geringem
Gewicht ist.
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Es
ist eine zusätzliche
Aufgabe, den Umkehrablenker für
eine Schwenkbewegung um eine horizontale Achse anzubringen, sodass
er dann, wenn er für
einen Vorwärtsvortrieb
positioniert ist, oberhalb der Lenkdüse liegt, wo er weniger Querschiffsraum
einnimmt und weniger Widerstand erzeugt, als er in einer Position
seitlich der Lenkdüse würde. Eine
weitere Aufgabe ist es, eine Betätigung der
Lenk- und Umkehrvorrichtung durch Mechanismen bereitzustellen, welche
in ihrer Größe kompakt sind,
von geringem Gewicht und sehr stabil sind, welche Dreh- bzw. Translationsbewegungen
erzeugen, welche lediglich eine Durchdringung des Rumpfes erfordern
und bei welchen alle oder nahezu alle außerhalb des Rumpfes angeordnete
Komponenten mechanisch sind, wodurch die Möglichkeit einer Leckage von
Hydraulikfluid in das Wasser minimiert wird.
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Die
vorhergehenden und weitere Aufgaben werden gemäß der vorliegenden Erfindung
durch ein Oberflächenschiff
erreicht, welches einen Rumpf mit einem Heckabschnitt aufweist,
der einen Hauptheckquerbalken umfasst, einen Zwischenquerbalken
umfasst, welcher unterhalb und vorwärts des Hauptheckquerbalkens
sowie unterhalb der Wasserlinie des Rumpfes angeordnet ist, und
einen hinteren Bodenabschnitt aufweist, welcher von dem unteren Rand
des Hauptheckquerbalkens nach vorne zu einer Stelle verläuft, welche
sich im Allgemeinen über einem
unteren Teil des Zwischenquerbalkens und nahe dem Zwischenquerbalken
befindet. Ein Wassereinlasskanal weist eine Einlassöffnung in
dem Rumpf vorwärts
des Zwischenquerbalkens auf und weist eine Auslassöffnung innerhalb
des Rumpfes vorwärts
des Zwischenquerbalkens auf. Eine Wasserstrahlvortriebspumpe ist
in eine Öffnung
in den Zwischenquerbalken montiert und umfasst ein vorderes Teil,
welches vorwärts
des Zwischenquerbalkens mit dem Auslass des Einlasskanals verbunden
ist, und umfasst ein Heckteil, welches hinter dem Zwischenquerbalken
aus verläuft.
Ein Pumpenrotor ist in dem vorderen Teil aufgenommen und ein Stator
ist in dem hinteren Teil aufgenommen. Eine Auslassdüse ist hinter
dem Stator vorgesehen.
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Eine
Lenkdüse
ist schwenkbar an das hintere Teil des Pumpengehäuses montiert, um einen von der
Pumpe ausgegebenen Wasserstrahl abzufangen und ist mit dem unteren
Ende einer Lenkwelle gekoppelt, welche um eine Lenkachse drehbar
ist und von der Lenkdüse
durch eine Öffnung
in dem hinteren Bodenabschnitt nach oben verläuft und deren oberer Endabschnitt
innerhalb des Rumpfes angeordnet ist. Ein Lenkaktuator, welcher
innerhalb des Schiffsrumpfes angeordnet ist, ist mit der Lenkwelle
zur Drehung der Lenkwelle um die Lenkachse gekoppelt. Gemäß der vorliegenden
Erfindung sind wenigstens ein Heckabschnitt des Einlasskanals und
der vordere Teil des Pumpengehäuses
in einer sich nach unten erstreckenden Ausstülpung aufgenommen, welche einen
Abschnitt der Rumpfstruktur bildet. Der vordere Teil des Pumpengehäuses weist
ein hinteres Ende auf, das mit dem Zwischenquerbalken verbunden
ist. Die Ausstülpung
ist hydrodynamisch gestaltet und zu Abschnitten der Unterseite des
Rumpfes vorwärts und
seitlich der Ausstülpung
geglättet.
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Die
Ausstülpung
als die Anbringungsstelle der Wasserstrahlpumpe und des zugeordneten
Lenksystems bietet einen geringen zum Heck hin weisenden Bereich
an dem untergetauchten Teil des Rumpfes, was somit einen Widerstand
minimiert. Die gerundete Gestalt der Ausstülpung an den Seiten und an
der Unterseite sowie die strukturelle Integration der Ausstülpung in
den Rumpf und den Zwischenquerbalken macht die Pumpenanbringungsstelle
für eine
Lastabstützung
und eine Übertragung
von Reaktionslasten von der Pumpe auf den Schiffsrumpf stark. Die
Ausstülpung
gestattet weiterhin, dass die Lenkdüse unter dem hinteren Bodenabschnitt
derart liegt, dass die Lenkwelle durch eine einzelne Öffnung in
dem hinteren Bodenabschnitt des Rumpfes hindurch nach oben verlaufen
kann und der Lenkaktuator innerhalb des Rumpfes vorhanden sein kann.
Die Pumpenanbringungsanordnung der vorliegenden Erfindung gestattet
weiterhin, dass die Pumpe durch Demontage des Heckteils der Pumpe
von außerhalb des
Rumpfes gewartet wird, da der vordere Teil des Pumpengehäuses und
des Einlasskanals wasserdicht sind. Das ermöglicht es, die Pumpe gut unterhalb
der Wasserlinie anzubringen, ohne es weiterhin notwendig zu machen,
das Schiff für
eine Pumpenwartung ins Trockendock zu verbringen.
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Die
Anbringung der Pumpe in dem sekundären Querbalken begünstigt die
Verwendung von entweder einer Pumpe mit gemischter Strömung oder
einer Axialströmungspumpe.
In jedem Falle ist es bevorzugt, dass die Pumpe, die Auslassdüse und die Lenkdüse an einer
gemeinsamen Achse angeordnet sind, was die Herstellung und Montage
erleichtert und Verluste aufgrund von Umlenkung des Wasserstroms,
während
es durch die Pumpe hindurchgeht, vermeidet. Es wird oft wünschenswert
sein, dass die gemeinsame Achse bei einem spitzen Winkel relativ zur
Basislinie des Rumpfs nach unten und nach hinten geneigt ist, sodass
der Wasserstrahl mit einer geringen Abwärtsgeschwindigkeitskomponente
in allen Zuständen
eines Vorwärtsvortriebs
des Schiffes ausgelassen wird. Die geringfügige Abwärtsrichtung des Wasserstrahles
minimiert eine Verwirbelung des Strahls durch Auftreffen des Strahls
auf den Abschnitt des Rumpfbodens hinter der Pumpeninstallationsstelle
und trägt
weiterhin aufgrund des Wasserstrahls zur Geräuschdämpfung und zur Verringerung der
Größe und der
Stärke
des Kielwassers bei – der Wasserstrahl
wird etwas abwärts
in das Wasser im Kielwasser des Schiffes getrieben und dissipiert üblicherweise
gut unterhalb der Oberfläche.
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In
einigen vorbekannten Wasserstrahlpumpeninstallationen ist ein Umkehrablenker
montiert zur Schwenkbewegung um eine Umkehrschwenkachse für eine Bewegung
zwischen einer inaktiven Stellung, welche im Wesentlichen frei von
einem Wasserstrahl ist, der aus der Lenkdüse ausgelassen wird, und einer
Betriebsstellung, in welcher der Wasserstrahl auf eine Fläche des
Umkehrablenkers auftrifft, die dazu ausgebildet ist, die Richtung
des Wasserstrahls zu einer Richtung mit einem Vorwärtsvektor
umzukehren. Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein Schiff
ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Umkehrschwenkachse orthogonal zu
einer vertikalen Ebene und mit Abstand von der Lenkwelle angeordnet
ist, dass eine hohle Umkehrwelle teleskopisch über einem Abschnitt der Lenkwelle
aufgenommen ist und in axialer Richtung relativ zur Lenkwelle verschiebbar
ist, und dass eine mechanische Verbindung zwischen der Umkehrwelle und
dem Umkehrablenker gekoppelt ist, um den Umkehrablenker zwischen
der inaktiven Stellung und der Betriebsstellung in Antwort auf ein
axiales Verschieben der Umkehrwelle zu verschwenken.
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Die
Einfachheit und Dauerhaftigkeit von konzentrischen Wellen zur Bewegung
und Positionierung der Lenkdüse
und des Umkehrablenkers und die Anordnung der Aktuatoren innerhalb
des Rumpfes ermöglichen
Verringerungen in den Konstruktions-, Herstellungs- und Installationskosten,
erleichtern eine Inspektion und Wartung, minimieren einen möglichen
Verlust an Hydraulikfluid (im Falle hydraulischer Aktuatoren) an
die Umwelt und minimieren die Möglichkeit
einer Beschädigung
von Zusammenstößen her.
Alle oder die meisten Komponenten außerhalb des Rumpfes sind mechanisch
und die Anzahl an Öffnungen
durch den Rumpf hindurch für
eine Lenk- und Umkehrsteuerung ist minimiert. Die Wellenkonstruktion
und die bordinnere anordnung der Aktuatoren stellen weiterhin eine
Konstruktionsflexibilität
in den Typen und Konfigurationen der Lenk- und Umkehraktuatoren
bereit. Geeignete Aktuatoren umfassen hydraulische Kolben/Zylinder
(Rammen), Elektromotoren/Reduziergetriebe und Kugelspindelantriebe.
Im Falle des Lenkaktuators ist ein hydraulischer Flügel-Drehaktuator
aufgrund seiner kompakten Größe, seines
geringen Gewichts und seiner angemessenen Kosten bevorzugt. Vorteilhaft
wiederum aus Gründen
der Größe, des
Gewichts und von Kostenvorteilen ist eine ringförmige Kolben/Zylinderramme
als Umkehraktuator bevorzugt, welche innerhalb des Rumpfes befestigt
und mit der Umkehrwelle gekoppelt ist.
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Ein
besonders wichtiger Vorteil der vorliegenden Erfindung ist aus der
Anbringung des Umkehrablenkers zur Schwenkbewegung um eine horizontale
Achse hinter der Lenkachse abgeleitet, sodass der Umkehrablenker
in einer inaktiven Stellung für
einen Vorwärtsvortrieb
oberhalb der Lenkdüse verbleibt,
wo er sich im "Schatten" eines oberen Abschnitts
des Zwischenquerbalkens befindet, an welchem die Auslassdüse der Wasserstrahlpumpe
installiert ist, wodurch ein Widerstand minimiert wird.
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Die
mechanische Verbindung zwischen der Umlenkwelle kann einen Scott-Rouselle-Mechanismus
umfassen, welcher mit der Umlenkwelle gekoppelt ist und ein Schwenkausgangsteil
und einen umgekehrten Kurbel-Schieber-Mechanismus aufweist, welcher mit dem
Umkehrablenker gekoppelt ist, und ein Schwenkeingangsteil aufweist,
welches mit dem Schwenkausgangsteil des Scott-Rouselle-Mechanismus
gekoppelt ist. Derartige Mechanismen sind vorzugsweise als Paare
vorgesehen, welche symmetrisch bezüglich der Vertikalebene angeordnet
und aufgebaut sind, die die Achse der Pumpenauslassdüse einschließt.
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Der
Umkehrablenker kann schwenkbar an die Lenkdüse montiert sein, sodass er
mit der Lenkdüse
um die Lenkachse dreht. In dieser Anordnung sind die Umkehrwelle
und die Lenkwelle derart gekoppelt, dass sie gemeinsam drehen, sodass
Rückwärtsvortriebskräfte mit
seitlichen Komponenten bereitgestellt werden.
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In
anderen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sind obere und untere Umkehrablenker
an die Lenkdüse
zur Drehung um parallele Querachsen orthogonal zu einer vertikalen
Ebene montiert. Der obere Umkehrablenker befindet sich dann, wenn
er in seiner inaktiven Position ist, über der Lenkdüse und wird
durch eine Umkehrwelle betätigt,
welche teleskopisch über
der Lenkwelle aufgenommen ist, und durch eine Verbindung, welche
zwischen der Lenkwelle und dem oberen Ablenker gekoppelt ist. Der
untere Ablenker ist an die Lenkwelle derart montiert, dass er in
seiner inaktiven Stellung unter dem Auslass aus der Lenkdüse liegt
und mit dem oberen Lenkablenker verbunden ist, sodass Bewegungen
des oberen und des unteren Umkehrablenkers zwischen der inaktiven
und der aktiven Stellung koordiniert sind. Wenn sie sich in ihren
aktiven Stellungen befinden, liegen der obere und der untere Ablenker
aneinander an und bilden gemeinsam eine Fläche, welche den Wasserstrahl
abfängt
und ihn derart umlenkt, dass er einen Vorwärtsvektor aufweist. Unter den
Vorteilen, einen oberen und einen unteren Ablenker zu haben, ist,
dass jeder kleiner als ein einziger Ablenker ausgeführt sein
kann, um die gleiche Wirkung im Ausrichten der Wasserströmung zu
haben und somit einer reduzierten Last ausgesetzt ist. Weiterhin
löschen
sich in vertikaler Richtung auf die jeweiligen Ablenker ausgeübte Kraftkomponenten
aus, was somit eine Vertikallastübertragung auf
das Schiff minimiert, besonders während des Übergangszustands, wenn die
Umkehrablenker von der inaktiven zu der aktiven Stellung bewegt
werden.
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Es
ist gemäß der vorliegenden
Erfindung vorteilhaft, Straken über
die Teile der Pumpe bereitzustellen, welche hinter dem Zwischenquerbalken angeordnet
sind, sowie über
die Lenk/Umkehreinheiten. Geeigneterweise verläuft eine erste stationäre Strakeneinheit
hinter dem Sekundärquerbalken
aus zu einer Stelle unmittelbar vorwärts einer Querebene, welche
die Lenkachse einschließt,
von dem hinteren Bodenabschnitt nach unten und unter dem Heckteil
des Pumpengehäuses.
Eine zweite Strakeneinheit ist an die Lenkdüse zur Drehung mit dieser montiert
und verläuft
hinter dem Achterende der ersten Strakeneinheit aus zu einer Stelle
nahe einer Querebene, welche parallel zu der Lenkwelle ist sowie
eine hintere Extremität
des Umkehrablenkers einschließt,
und verläuft
von dem hinteren Bodenabschnitt aus nach unten und weist eine Öffnung an
ihrer Unterseite auf, welche gestattet, dass der durch den Umkehrablenker
abgelenkte Wasserstrahl an dem zweiten Straken vorbei und unter
dem Heckteil des Pumpengehäuses
strömt.
Wenn ein oberer und ein unterer Umkehrablenker vorgesehen sind,
ist eine dritte Strakeneinheit an dem unteren Umkehrablenker befestigt
und füllt
die Öffnung
im Boden der zweiten Strakeneinheit.
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BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Für ein vollständigeres
Verständnis
der vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile wird Bezug genommen
auf die folgende geschriebene Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
in Zusammenschau mit den beiliegenden Zeichnungen.
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1 ist
eine allgemein schematische perspektivische Ansicht, von einem Betrachtungspunkt achtern,
unten und nach steuerbord eines abgeschnittenen hinteren Bodenteils
des Rumpfes eines Schiffes, welches mit Doppel-Wasserstrahlvortriebsystemen angetrieben
ist, von denen jedes die vorliegende Erfindung verkörpert;
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2 ist
eine allgemein schematische perspektivische Ansicht des in 1 gezeigten
abgeschnittenen Rumpfes von vorne, oben und nach steuerbord;
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3 ist
eine allgemein schematische Seitenaufrissansicht des in 1 und 2 gezeigten abgeschnittenen
Rumpfabschnitts;
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4 ist
eine allgemein schematische Unteransicht des in 1 bis 3 gezeigten
abgeschnittenen Rumpfabschnitts;
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5 ist
eine allgemein schematische Rückaufrissansicht
des in 1 bis 4 gezeigten abgeschnittenen
Rumpfabschnitts;
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6 ist
eine allgemein schematische Seitenquerschnittsansicht des abgeschnittenen Rumpfabschnitts
entlang der Mittellinie des Steuerbordvortriebsystems des in 1 bis 5 gezeigten
Schiffes;
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7 ist
eine Vergrößerung des
linken Teils von 6;
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8 ist
eine zeichnerische Explosionsansicht des in 1 bis 7 gezeigten
Rumpfabschnitts;
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9 ist
eine allgemein schematische zeichnerische Ansicht einer ersten Ausführungsform
einer Lenk- und Umkehreinheit, welche zur Verwendung in einem Wasserstrahlvortriebssystem
nach Maßgabe der
vorliegenden Erfindung geeignet ist, wobei die Ansicht von einem
Betrachtungspunkt achtern, oberhalb und nach backbord genommen ist
und die Einheit für
Geradeaus- und Vorwärtsfahrt
positioniert zeigt;
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10 ist
eine Rückaufrissansicht
der ersten Ausführungsform,
welche sie ebenfalls für
Geradeaus-Vorwärtsantrieb
eingestellt zeigt;
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11 ist
eine allgemein schematische Steuerbordseitenquerschnittsansicht
der ersten Ausführungsform
entlang der Linien 11–11
von 10;
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12 ist
eine schematische obere Querschnittsansicht entlang der Linien 12–12 von 10;
die
folgenden Figuren zeigen die erste Ausführungsform in einem Geradeaus-Vorwärtsmodus:
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13 – Backbordseite
Aufriss;
-
14 – Draufsicht;
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15 – Rückseite
Aufriss;
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16 – Unteransicht;
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17 – Vorderseite
Aufriss;
die folgenden Ansichten zeigen die erste Ausführungsform
in einem Vollbackbordvorausmodus;
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18 – Backbordseite
Aufriss;
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19 – Draufsicht;
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20 – Rückseite
Aufriss;
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21 – Unteransicht;
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22 – Vorderseite
Aufriss;
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23 bis 25 sind
die gleichen wie 9 bis 12, außer dass
sie die Umkehrvorrichtung in der Betriebsstellung zeigen;
die
folgenden Ansichten zeigen die erste Ausführungsform in dem Geradeausrückwärtsmodus – wobei
die Umkehrvorrichtung in der Betriebsstellung ist:
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26 – Backbordseite
Aufriss;
-
27 – Draufsicht;
-
28 – Rückseite
Aufriss;
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29 – Unteransicht;
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30 – Vorderseite
Aufriss;
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31 ist
eine zeichnerische Dreiviertelansicht der Backbordseite einer zweiten
Ausführungsform
von einem Standpunkt achtern und oberhalb;
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32 ist
eine Steuerbordseiten-Querschnittsansicht der zweiten Ausführungform
entlang der vertikalen Mittellinie;
die folgenden Ansichten
zeigen die zweite Ausführungform
in dem Geradeausvorwärtslenkmodus
und die Umkehrvorrichtung in der inaktiven Stellung;
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33 – Steuerbordseite
Aufriss;
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34 – Draufsicht;
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35 – Rückseite
Aufriss;
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36 – Unteransicht;
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37 – Vorderseite
Aufriss.
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BESCHREIBUNG
DER AUSFÜHRUNGSFORM
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Der
in den 1 bis 8 gezeigte Rumpfabschnitt ist
etwa bei der Wasserlinie und unmittelbar vorwärts der Antriebsmaschinen E
von Doppel-Wasserstrahlvortriebsystemen
abgeschnitten, welche derart an dem Schiff angeordnet sind, dass
die Auslassdüsen
der Wasserstrahlpumpen und die Lenk/Umkehreinheiten, welche die
Richtungen der von den Auslassdüsen
ausgelassenen Wasserstrahlen zum Lenken und Umkehren des Schiffes ändern, gut
unterhalb der Wasserlinie angeordnet sind. Die Antriebsmaschinen
E können
Benzin- oder Dieselmotoren, Gasturbinen oder Elektromotoren sein. Der
Rumpf weist einen Rumpfboden 10, einen Heckquerbalken 11,
einen Zwischenquerbalken 12, welcher die Anbringungsstelle
für zwei
Wasserstrahlpumpen 14 (unten beschrieben) bereitstellt,
sowie einen hinteren Bodenabschnitt 10a auf, welcher von dem
unteren Ende des Heckquerbalkens nach vorne zum Zwischenquerbalken
verläuft.
Der vordere Teil einer jeden Wassertrahlpumpe und der hintere Teil eines
zugeordneten Einlasskanals 17 ist in einer herabhängenden
Ausstülpung 15 aufgenommen,
welche einen strukturellen Teil des Rumpfbodens ist und mit diesem
ausgestrakt ist und eine knollenförmige Gestalt aufweist und
im Hinblick auf einen hydrodynamischen Wirkungsgrad konturiert ist.
Der Zwischenquerbalken 12 ist mit dem Rumpfboden 10 und den
Ausstülpungen 15 entlang
der gesamten Querschiffsausdehnung des Schiffes verbunden und weist Öffnungen
auf, welche die Wasserstrahlpumpen 14 aufnehmen. Das hintere
Ende einer jeden Ausstülpung 15 ist
bei dem Zwischenquerbalken angeordnet und strukturell fest mit diesem
verbunden. Die Querschiffsabschnitte des Rumpfbodens 10 zwischen
den Ausstülpungen 15 und
seitlich außenbords
der Schalen sind mit den Linien des Rumpfbodens verstrakt. Ein kastenartiger
oberer Verschluss 16 liegt über jeder Ausstülpung 15, über Teilen
des Rumpfbodens zwischen und seitlich gegenüber den Ausstülpungen, sowie über einem
Teil des hinteren Bodenabschnitts 10a, ist strukturell
Teil des Rumpfbodens 10 und weist ein Deck 16d auf,
welches als eine Anbringungsstelle für Aufnahmen/Dichtungen von Lenk/Umkehrwellen
und Lenk- und Umkehraktuatoren (unten beschrieben) dient.
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Die
zwei Vortriebsysteme des in 1 bis 8 der
Zeichnungen gezeigten Oberflächenbootes
sind identisch. Von nun an wird lediglich eines beschrieben, wobei
verstanden werden sollte, dass die Beschreibung auf beide Systeme
anwendbar ist.
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Ein
Einlasskanal 17 führt
von einer Einlassöffnung 18 im
Rumpfboden 10 zu einer mit einem Flansch versehenen Auslassöffnung 170 vorwärts des
zwischenquerbalkens 12. Ein hinterer Flansch 19af des
vorderen Teils 19 des Gehäuses der Wasserstrahlpumpe 14 ist
mit Bolzen an der hinteren Fläche
des Zwischenquerbalkens 12 befestigt. Das mit einem Flansch
versehene vordere Ende 19ff des vorderen Gehäuseteils 19 ist
mit Bolzen an der Auslassöffnung 170 des
Einlasskanals befestigt. Eine Antriebswelle 20, welche
durch die Antriebsmaschine E angetrieben ist, führt in den Kanal 17 durch
eine Dichtung hindurch und tritt hindurch und ist mit dem Rotor 21 der
Pumpe 14 gekoppelt. Ein Lager 22 für das Schwanzende
der Welle 20 ist in einer Nabe eines Pumpenstators 23 angeordnet.
Der Umfangsgehäuseteil 23h des
Stators weist einen vorderen Flansch 23ff auf, welcher
zusammen mit dem hinteren Flansch 19af des vorderen Gehäuseteils 19 mit Bolzen
an dem Zwischenquerbalken 12 befestigt ist. Der hintere
Gehäuseteil 23h verläuft hinter
dem Zwischenquerbalken und nimmt an seinem hinteren Ende eine Pumpenauslassdüse 30 auf,
welche einen Flansch 32 aufweist, durch den sie mit Bolzen
an dem hinteren Ende des hinteren Gehäuseteils 23h der Pumpe
befestigt ist. (Die Umfangsschalen des Pumpenstators und der Pumpenauslassdüse werden hier
manchmal als der "hintere
Teil des Pumpengehäuses" bezeichnet.) Eine
Lenk/Umkehreinheit, von welcher zwei Ausführungsformen in den Zeichnungen
dargestellt und unten beschrieben sind, ist der Pumpenauslassdüse 30 zugeordnet.
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Die
Pumpe 14 und die Pumpenauslassdüse 30 fluchten in
axialer Richtung und sind von vorne nach hinten geringfügig nach
unten geneigt, sodass ein Wasserstrahl mit den oben beschriebenen
Vorteilen mit einer Abwärtsgeschwindigkeitskomponente ausgestoßen wird.
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Eine
erste befestigte Strakeinheit 25, welche zu dem hinteren
Ende der Ausstülpung 15 und
der Unterseite des Rumpfbodens 10 über den Teilen der hinter der
Ausstülpung
und unter dem Rumpfboden angeordneten Lenk/Umkehreinheit ausgestrakt
ist, ist lösbar
an der Ausstülpung
und dem Rumpfboden befestigt. Sie ist nicht Teil der Rumpfstruktur
und ist einfach abnehmbar, um ein Entfernen für eine Wartung und Reparatur
der Pumpe und der Lenk/Umkehreinheit zu erleichtern. Eine zweite
Strakeinheit 26 ist an der Lenkdüse angebracht, sodass sie mit der
Lenkdüse
dreht. Eine dritte Strakeinheit 27 ist mit einem unteren
Umkehrablenker (unten beschrieben) verbunden. Die erste und die
zweite Strakeinheit können
einstückig
sein oder aus mehreren Stücken
zusammengesetzt sein. Eine einzelne Platte ist für die dritte Strakeinheit recht
geeignet. Die Bereiche der ersten und der zweiten Strakeinheit,
an welchen sie aufeinandertreffen, müssen derart konfiguriert sein, dass
der Lenkdüse
und der zweiten Ausstrakung gestattet ist, relativ zu der ersten
Strakeinheit um die Lenkachse herum zu drehen.
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Wie
aus 8 offensichtlich ist, wird die Vortriebseinheit
an dem Schiff von außerhalb
des Rumpfes durch die folgenden Schritte in der Reihenfolge eingebaut:
- 1 – Einfügen des
vorderen Pumpengehäuses 19 in
das Loch im Zwischenquerbalken 12 und Verbolzen desselben
mit dem Einlasskanal 17;
- 2 – Einfügen der
Welle 20 durch die Dichtung des Auslasskanals 17 und
einer Schublagerung 20a hindurch und Koppeln derselben
mit der Antriebsmaschine E;
- 3 – Einbauen
des Pumpenrotors 21 an der Welle 20;
- 4 – Einpassen
und Verbolzen des Pumpenstators 23 mit dem Zwischenquerbalken 12,
was in dem Prozess das Lager 22 mit der Welle 20 verbindet – die Auslassdüse 30 und
die Außenbordkomponenten
der Lenk- und Umkehreinheit können
vor dem Einbau an dem Zwischenquerbalken 12 mit dem Pumpenstator 23 vormontiert
werden; und
- 5 – Einbauen
jeglicher verbleibender Lenk/Umkehreinheitskomponenten;
- 6 – Einbauen
der Verstrakungen.
-
Die
meiste Wartung der Pumpe und der Lenk/Umkehreinheit kann von außerhalb
des Rumpfes durch teilweise Demontage der Vorrichtung ohne Trockendocklegung
des Schiffes durchgeführt
werden. Gewöhnlicherweise
kann der vordere Pumpengehäuseteil 19 an
Ort und Stelle gelassen werden, sodass eine wasserdichte Einfassung
verbleibt, welche gebildet ist aus dem Einlasskanal 17 und
dem vorderen Pumpengehäuseteil 19,
welche Einfassung von dem Innenraum des Rumpfes isoliert ist. (Einige oder
alle Bolzen, welche den vorderen Gehäuseteil 19 an dem
Zwischenquerbalken anbringen, können exklusiv
dem vorderen Gehäuseteil
zugeordnet sein und von den Bolzen gesondert sein, welche den Pumpenstator
mit dem Zwischenquerbalken verbinden.) Falls es notwendig sein sollte,
kann die Welle 20 von der Antriebsmaschine abgekoppelt
werden und die Welle und der Rotor teilweise Richtung Heck bewegt
werden, während
die Welle 20 innerhalb der Abdichtung verbleibt.
-
Die
erste Ausführungsform
einer Lenk/Umkehreinheit, welche in 9 bis 30 gezeigt
ist, weist die meisten, jedoch nicht alle der Merkmale der Lenk/Umkehreinheit
des in 1 bis 8 gezeigten Schiffes auf und
ist für
zahlreiche Anwendungen eines Wasserstrahlvortriebssystems nach Maßgabe der
vorliegenden Erfindung geeignet. Die zweite Ausführungsform, welche in 1 bis 8 und 31 bis 36 gezeigt
ist, ist unten beschrieben.
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Es
wird auf 9 bis 12 verwiesen.
Die Auslassdüse 30 weist
einen Körper 34 auf,
der glatt zu einer Auslassöffnung 36 am
Achterende konvergiert. Eine Lenkdüse 50 ist schwenkbar
an einem oberen und einem unteren Vorsprung 38 und 40 der Auslassdüse 30 zur
Schwenkbewegung um eine Achse angebracht, welche in einer vertikalen
Ebene liegt, die die Achse der Auslassdüse 30 einschließt. Wie
oben erwähnt
wurde, kann die Düsenauslassachse
vorteilhaft geringfügig
zum Heck hin geneigt sein. Der vordere Abschnitt der Lenkdüse 50 weist eine
Innenfläche 56 auf,
die sphärisch
ist, wobei ihr Mittelpunkt bei dem Schnittpunkt der Schwenkachse der
Lenkdüse
und der Achse der Auslassdüse
liegt. Die Oberfläche 56 passt
in engem Spiel mit einer äußeren Komplementärfläche des
hinteren Endes der Auslassdüse 30 zusammen.
Die zusammenpassenden sphärischen
Flächen
gestatten der Lenkdüse, von
Seite zu Seite um die Schwenkachse der Lenkdüse zu verschwenken, während eine
nennenswerte Leckage an der Schnittstelle zwischen der Auslassdüse und der
Lenkdüse
verhindert wird. Der Körper der
Lenkdüse 50 ist
kreiszylindrisch und weist einen oberen hinteren Randabschnitt 50ur auf,
der in einer Ebene orthogonal zur Auslassdüsenachse liegt, und weist einen
unteren hinteren Randabschnitt 50lr auf, welcher in einer
Ebene schräg
zur Auslassdüsenachse
liegt und welcher durch einen Flanschabschnitt 50f beschränkt ist,
der zu dem unteren hinteren Randabschnitt 50rl koplanar
ist.
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Eine
zweiteilige Lenkwelle 70 verläuft koaxial zur Schwenkwelle
der Lenkdüse 50 nach
oben. Der untere Endabschnitt 72l eines unteren Lenkwellenteils 72 dient
als ein Schwenkzapfen für
die obere Schwenkanbringung der Lenkdüse an der Auslassdüse und ist
durch Anbolzen eines Flansches 74 an einem Vorsprung 58 an
der Lenkdüse
mit der Lenkdüse
verbunden. Ein Abschnitt des oberen Endes des unteren Wellenteils 72 ist
teleskopisch in dem unteren Endabschnitt einer röhrenförmigen Umkehrwelle 90 (unten
beschrieben) aufgenommen. Der untere Abschnitt eines oberen Lenkwellenteils 76 ist
teleskopisch in einem oberen Abschnitt der Umkehrwelle 90 aufgenommen.
Die Außenflächen von
beiden Lenkwellenteilen 72 und 76 sind derart
konfiguriert, dass sie eine Drehung der Lenkwellenteile relativ
zur Umkehrwelle um die Lenkwellenachse verhindern, während sie
gestatten, dass die Lenkwelle axial relativ zur Lenkwelle übersetzt.
In der Ausführungsform
der 9 bis 13, wie in 12 gezeigt
ist, weisen die Lenkwellenteile 72 und 76 einen
hexagonalen Querschnitt auf und passen in Gleitbeziehung mit komplementären Innenflächen hexagonaler Querschnittsgestalt
der Umkehrwelle 90 zusammen. Anderer Anordnungen zum Koppeln
der Lenkwellenteile 72 und 76 mit der Umkehrwelle 90 für eine gemeinsame
Drehung, während
man der Umkehrwelle gestattet, axial relativ zu den Lenkwellenteilen
zu verschieben, umfassen eine Gleitfeder, einen Gleitkeil, einen
Gleitvierkant und dgl.
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Die
zweiteilige Lenkwelle in Verbindung mit einer Querwand 90a (11)
in der Umkehrwelle 90 zwischen den zwei Lenkwellenteilen 72 und 76 macht es
unnötig,
einen Sitz zwischen dem unteren Lenkwellenteil 72 und dem
unteren Abschnitt der Umkehrwelle bereitzustellen – die Wand 90a hält Wasser
davon ab, durch die Schnittstelle zwischen der Lenkwelle und der
Umkehrwelle hindurch auszutreten. Dieses Merkmal vereinfacht die
Struktur und beseitigt eine Komponente (eine Dichtung), welche Gegenstand
eines Versagens wäre
und relativ häufige
Wartung erfordern würde.
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Ein
Umkehrablenker 100 mit einem Körper 102 einer im
Allgemeinen tassenartigen Gestalt ist an den Heckabschnitt der Lenkdüse 50 zur
Schwenkbewegung um eine horizontale Achse montiert, und zwar durch
Aufnahme eines Paars von Hebelabschnitten 104 in gegabelten
Anbringungsvorsprüngen 60,
welche an der Lenkdüse
befestigt sind, und von Schwenkstiften 106, welche in Löchern in
den Hebelabschnitten 104 und den Vorsprüngen 60 aufgenommen
sind. Die Schwenkachse des Umkehrablenkers 100 ist nahe
des hinteren Endes der Lenkdüse 50 und über der
Mittelachse der Lenkdüse
angeordnet.
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Der
Umkehrablenker 100 ist mechanisch mit der Umkehrwelle 90 durch
ein Paar von mechanischen Verbindungen 110P und 100S verbunden,
welche bezüglich
der Lenkwellenachse symmetrisch angeordnet und aufgebaut sind. Jede
Verbindung 110P und 110S besteht aus einem Scott-Rouselle- Mechanismus, welcher
mit der Umkehrwelle 90 gekoppelt ist und einen Schwenkausgang
sowie einen reversierten Kurbel/Schieber-Mechanismus aufweist, welche
mit dem Umkehrablenker 100 gekoppelt sind, sowie einen
Schwenkeingang aufweist, welcher mit dem Schwenkausgang des Scott-Rouselle-Mechanismus
gekoppelt ist. Der Backbord-Scott-Rouselle-Mechanismus besteht aus den folgenden
Komponenten:
Ein Lenker 112p, welcher an seinem oberen
Ende durch einen Schwenkstift 114p schwenkbar mit einem
festen Schwenkanbringungsarm 92p and er Umkehrwelle 90 gekoppelt
ist und schwenkbar an seinem unteren Ausgangsende durch einen Eingangsschwenkzapfen 116p mit
einem Lenker 118p–s des
reversierten Kurbel-Schieber-Mechanismus gekoppelt ist (der Lenker 118p–s ist
ein einzelnes Y-förmiges
Element, welches durch die Backbord- und die Steuerbord-Verbindungen
gemeinsam genutzt wird); sowie
ein Paar von Lenkern 120p,
einer auf jeder Seite des Lenkers 112p, von welchen jeder
schwenkbar durch einen Schwenkzapfen 122p mit einem festgelegten Anbringungshebel 124p an
der Lenkdüse 50 gekoppelt
ist und schwenkbar an seinem oberen Ende durch einen Schwenkstift 126p mit
dem Lenker 112p gekoppelt ist.
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Der
reversierte Kurbel-Schieber-Mechanismus der Backbordseite besteht
aus:
dem Lenker 118p–s;
sowie
der starren mechanischen Kopplung zwischen dem Backbordanbringungsvorsprung 60,
durch den Hebel 104 und den Umkehrablenkerkörper 102;
und einem Hebel 128p, welcher an den Lenkablenker 100 angebracht
und durch einen Schwenkstift 130p mit dem Lenker 118p–s gekoppelt
ist.
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Die
Lenkwelle 70 und die Umkehrwelle 90 werden gemeinsam
zur Drehung um die Lenkungsschwenkachse durch eine geeignete Drehantriebsvorrichtung 140 angetrieben,
von welcher, wie oben erwähnt
wurde, verschiedene Arten verwendet werden können. Die Ausführungform
weist einen hydraulischen Flügel-Drehaktuator
als die Drehantriebsvorrichtung 140 auf. Bei einer Drehung
dreht der Ausgang des Drehantriebs 140 den oberen Wellenteil 76, welcher
ein Drehmoment zur Umkehrwelle 90 durch die Gleit-Hex-Kopplung überträgt (siehe 4).
Die Umkehrwelle überträgt ein Drehmoment
durch die Hex-Kopplung
zu dem unteren Lenkwellenteil 72, welches mittels der Befestigung
des Flanschabschnitts 74 des unteren Lenkwellenteils 72 an
der Lenkdüse 50 und
mittels der Befestigung des Umkehrablenkers durch die Schwenkkopplungen 60, 106 an
der Schwenkdüse
sowohl die Schwenkdüse als
auch den Umkehrablenker um die Lenkachse dreht (genauer um die gemeinsame
Achse der Lenkwelle 70 und der Umkehrwelle 90).
Eine Drehung der Lenkdüse
lenkt den Strahl derart ab, dass er aus der Lenk- und Umkehrvorrichtung
mit einer seitlichen Schubkomponente austritt. 18 bis 22 zeigen die
Vorrichtung nach Backbord gedreht, um somit das Schiff nach Backbord
zu drehen.
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Eine
geeignete Axialantriebsvorrichtung 150, auf deren Beispiele
oben Bezug genommen wurde, ist zwischen dem oberen Lenkwellenteil
und der Umkehrwelle 90 gekoppelt und verschiebt bei Betätigung die
Umkehrwelle relativ zur Lenkwelle nach oben oder nach unten. In
der Ausführungsform
ist die Axialantriebsvorrichtung ein doppelt wirkender Kolben/Zylinder,
der aus einem ringförmigen
Kolbenabschnitt 92 beim oberen Ende der Umkehrwelle 90 und
einem Zylinder 152 besteht, welcher an seinem oberen Ende
mit einem Flansch 76f an dem oberen Lenkwellenteil 76 verbolzt
und in Gleitbeziehung an seinem unteren Ende an der Umkehrwelle
abgedichtet ist.
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Ein
Hydraulikfluid wird den jeweiligen Arbeitskammern des Kolben/Zylinder-Axialantriebs 150 durch
Zylinderöffnungen 154 und 156 zugeführt oder aus
diesen abgelassen.
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In
einer oberen Stellung der Umkehrwelle 90 (siehe 9 bis 11 und 13 bis 17)
ist der Umkehrablenker in einer inaktiven Stellung oberhalb des
Wassertrahls gehalten, welcher aus der Lenkdüse austritt, was somit einen Vorwärtsvortrieb des
Schiffes ermöglicht.
Eine Axialverschiebung der Umkehrwelle 90 von der in 9 bis 11 und 13 bis 17 gezeigten
Stellung nach unten verschwenkt den Umkehrablenker 100 nach
unten, sodass der aus der Lenkdüse
austretende Wasserstrahl abgefangen und derart abgelenkt wird, dass
er eine Vorwärtskomponente
aufweits, was somit einen Rückwärtsvortrieb
des Schiffes ermöglicht. 23 bis 30 zeigen
die Lenk- und Umkehrvorrichtung im Rückwärtsvortriebmodus. Im Rückwärtsvortriebmodus
mit dem Lenkablenker in der aktiven Abwärtsstellung kann die Lenkdüse durch
den Drehantrieb 140 gedreht werden, um somit eine Rückwärtslenkung
bereitzustellen.
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Wie
zuvor erwähnt
wurde, ist die die vorliegende Erfindung verkörpernde Lenk- und Umkehrvorrichtung
in einen Abschnitt eines Schiffsrumpfes oberhalb des hinteren Bodenabschnitts 10a montiert, welcher über dem
Auslass der Auslassdüse
liegt, wodurch gestattet ist, dass die Drehantriebsvorrichtung 140 für die Lenkwelle 70 und
der Axialantrieb 150 für die
Umkehrwelle 90 innerhalb des Rumpfes oberhalb des hinteren
Bodenabschnitts 10a angeordnet wird. Bei den vollständig untergetauchten
Einrichtungen gemäß der vorliegenden
Erfindung tritt der Abschnitt der Umkehrwelle unterhalb des Zylinders 154 und oberhalb
der Schwenkanbringungshebel 92p durch eine geeignete Dichtung
hindurch, welche in einer Öffnung
im Rumpf (z.B. im Deck 16d) eingebaut ist.
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Die
zweite Ausführungsform
einer Lenk/Umkehreinheit, welche in den 31 bis 37 gezeigt ist,
ist in den meisten Belangen der ersten Ausführungsform ähnlich. Daher sind die gleichen
für 31 bis 37 verwendeten
Bezugszeichen die gleichen, die für 31 bis 37 verwendet
werden, jedoch erhöht
um 200. Weiterhin ist die obige Beschreibung vollständig auf
die zweite Ausführungsform
anwendbar.
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Die
zweite Ausführungsform
weist einen oberen Umkehrablenker 300 auf, welcher schwenkbar
durch Schwenkanbringungen 306 nahe seines Vorwärtsendes
an der Lenkdüse 250 angebracht
und in einer Öffnung 307 in
der oberen Wand der Lenkdüse
aufgenommen ist. Ein unterer Umkehrablenker 400 ist schwenkbar
durch Schwenkanbringungen 402 an der Lenkdüse 250 angebracht
und ist in einer Öffnung
in der unteren Wand der Lenkdüse
aufgenommen. In den inaktiven Stellungen, wie in 31 bis 37 gezeigt
ist, gestatten die Umkehrablenker 300 und 400,
dass ein aus der Auslassdüse
austretender Wasserstrahl durch die Lenkdüse 250 zum Heck hin
für einen
Vorwärtsvortrieb
durchtritt.
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Der
obere Umkehrablenker 300 ist durch Lenker 406 an
den unteren Umkehrablenker 400 derart gekoppelt, dass dann,
wenn die Betätigungsverbindungen 310p–s und 318p–s,
welche der Umkehrwelle 290 zugeordnet sind, den oberen
Umkehrablenker 250 zum Heck hin und nach unten zur aktiven Stellung
verschwenken, der untere Umkehrablenker 400 durch die Lenker 406 zum
Heck hin und nach oben um seine Schwenkanbringung 402 zu
der Schwenkbewegung des oberen Umkehrablenkers koordiniert verschwenkt
wird. In den aktiven Stellungen liegen der obere und der untere
Umkehrablenker 300 und 400 aneinander an ihren
rückwärtigen (in den
inaktiven Stellungen dargestellten) Rändern an und bilden so eine
effektive einzelne Ablenkfläche, welche
den Wasserstrahl umlenkt. Insofern als die Umkehrablenker beide
an die Lenkdüse
montiert sind, können
Rückwärtsvortriebe
durch den Wasserstrahl durch seitliche Vortriebe begleitet sein.
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Es
ist wohlbekannt, dass verschiedene Kombinationen von Vorwärts- und
Rückwärtsvortriebskräften mit
seitlichen Komponenten in Doppelvortriebssystemen einen breiten
Bereich von Manövern von
Seefahrzeugen gestatten. In diesem Zusammenhang kann ein Vortriebsystem
gemäß der vorliegenden
Erfindung nahe dem Bug eines Schiffes eingebaut sein, um einen zusätzlichen
Vorwärtsvortrieb, verbesserte
Lenkfähigkeit
und verbesserte Manövrierbarkeit
bereitzustellen, wie etwa eine sehr schnelle Drehung um die Z-Achse.
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31 bis 37 zeigen
weiterhin Querstützrippen 410 an
der Lenkdüse 250 zur
Anbringung der zweiten Verkleidungseinheit 26 und Bodenstützrippen 412 an
dem unteren Umkehrablenker 400 der dritten Verkleidungseinheit 27,
welche die Bodenöffnung
in der zweiten Verkleidungseinheit füllt. Im Rückwärtsvortriebsmodus schwenkt
die dritte Verkleidungseinheit 27 nach unten und nach hinten,
wobei sie eine Öffnung
im Boden der zweiten Verkleidungseinheit 26 belässt, damit
der abgelenkte Wasserstrahl vorwärts
strömt.
-
Die
Lenk/Umkehreinheit der 9 bis 13 ist
für Schiffe
nützlich,
welche keinen starken Manövern
ausgesetzt sind, wie etwa ein Schalten von Vorwärts- zu Rückwärtsvortrieb, während das Schiff
bei hoher Geschwindigkeit fährt,
die in großen transienten
Vertikalkräften
auf den Ablenkdeflektor resultieren, welche auf das Schiff übertragen
werden und auch die Umkehrablenkeranbringungen und Betätigungsverbindungen
hohen Lasten aussetzen.
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Die
Doppelumkehrablenker der zweiten Ausführungsform erzeugen dagegen
zur Zeit einer Bewegung zu den Aktivstellungen hin Vertikalkraftkomponenten,
die einander ausgleichen, was so die Ausübung einer Vertikalkraft auf
das Schiff minimiert. Weiterhin kann die Fläche eines jeden Umkehrablenkers
in der Ausführungsform
der 31 bis 37 kleiner
ausgeführt
sein als jene eines einzelnen Umkehrablenkers, welche die gleiche
Wirkung bereitstellt, was somit die Lasten auf jeden Ablenker und seine
Befestigungen und Betätigungsverbindungen um
etwa die Hälfte
reduziert, wobei alle anderen Dinge gleich sind.
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Eine
Wasserstrahlvortriebspumpe (14) ist in einer Öffnung in
einem vollständig
untergetauchten Zwischenquerbalken (12) angebracht, welcher
vorwärts
des Heckquerbalkens (11) und am hinteren Ende einer herabhängenden
Strukturausstülpung (15)
am Rumpfboden gelegen ist, wobei die Pumpenauslassdüse (30)
hinter dem Zwischenquerbalken liegt. Eine Lenkdüse (50) ist an die
Auslassdüse
(30) für
eine Schwenkbewegung um eine Achse montiert, die in einer vertikalen
Ebene liegt. Wenigstens ein Umkehrdeflektor (100 oder 300 und 400)
ist für
eine Schwenkbewegung um eine Achse, welche zu der vertikalen Ebene
orthogonal ist, montiert. Eine drehbare Lenkwelle (70, 270),
welche durch einen Lenkaktuator betätigt wird, der mit dem Rumpf
Lenkdüse und
Umkehrablenker angeordnet ist, und durch die Lenk- und Umkehrwellen.
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(140 oder 340)
ist mit der Lenkdüse
(50 oder 250) gekoppelt. Eine hohle Umkehrwelle
(90, 290) ist teleskopisch über einem Abschnitt der Lenkwelle
aufgenommen und ist axial relativ zur Lenkwelle durch einen Umkehraktuator
(250, 350) verschieblich, welcher innerhalb des
Schiffsrumpfs angeordnet ist. Eine mechanische Verbindung (110, 310 und 118, 318),
welche zwischen der Umkehrwelle und dem Umkehrablenker gekoppelt
ist, schwenkt den Umkehrablenker zwischen einer inaktiven Stellung
und einer Betriebsstellung. Verkleidungen (25, 26, 27), welche
zu den Linien der Ausstülpung
und zueinander glatt gemacht sind, bedecken die Seiten und Böden einer
Auslassdüse.