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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Düsentriebseinheit zum Antrieb
eines Wasserfahrzeugs, umfassend mindestens eine Flügelradpumpe
mit einem Pumpengehäuse,
in welchem eine Flügelradwelle
oder ein Zapfen, der mit der Flügelradwelle
verbunden ist, rotierbar in Lagern gelagert ist, und ein Flügelrad,
welches Flügelradblätter hat, wobei
das Flügelrad
so an der Flügelradwelle
oder dem Zapfen befestigt ist, um der Rotation der Flügelradwelle
zu folgen, wobei die Flügelradblätter bei dem
Flügelrad
mit einem Spiel zwischen jedem Flügelradblatt und der Innenseite
des Pumpengehäuses angeordnet
sind. So eine Düsentriebseinheit
ist von
US 5366396 bekannt.
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STAND DER
TECHNIK UND AUFGABE
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Düsentriebseinheiten,
auch Wasserstrahl- oder Flügelradeinheiten
genannt, der vorstehend beschriebenen Art sind in vielen verschiedenen
Designs und Abmessungen bekannt, von kleineren Einheiten von ungefähr 500 kW
bis zu großen
Einheiten von ungefähr
30000 kW und mehr, bekannt. Verglichen mit einem herkömmlichen
Propeller hat eine Wasserstrahleinheit eine Antriebsmethode, die
zu einem großen
Ausmaß verschieden
ist. Anstelle eines herkömmlichen
Propellers hat sie eine Wasserpumpe oder Flügelradpumpe, wie sie genannt
wird, die auf dem Rumpf des Fahrzeugs montiert ist. Die Flügelradpumpe
umfasst ein Flügelrad,
das in einer Umgrenzung montiert ist, eine Flügelradkammer, die gleichzeitig
ein Teil eines Seewasser-Durchflussrohres ist. Das Flügelrad ist
an das Ende einer Antriebswelle, der Flügelradwelle, angehängt, die
entweder die Motorwelle des Fahrzeugs ist oder indirekt mit der Welle
verbunden ist. Der Zweck des Flügelrades
ist es, Druck auf das Seewasser auszuüben, um einem sehr kraftvollen
Wasserstrahl zu erzeugen, daher der Name Düsentriebseinheit.
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Die
Rückstoßkraft,
die von dem aus der Pumpe strömenden
Wasser ausgeht, wird benutzt, um das Fahrzeug anzutreiben. Die Rotationsrichtung des
Flügelrads
wird nie geändert,
stattdessen wird eine gesonderte "Wendevorrichtung" benutzt, um die Richtung des Wasserstrahl
umzulenken und dadurch auch die Richtung der Rückstoßkraft, die dann auch die Richtung
des Antriebs des Schiffes ändert.
Eine Wasserstrahleinheit hat viele Vorteile verglichen mit einem
herkömmlichen
Propeller, da eine Flügelradpumpe
eine Effizienz von bis zu 90% und mehr, bei Geschwindigkeiten über 25 Knoten,
hat. Das führt
zu höheren
Geschwindigkeiten des Fahrzeugs bei derselben Antriebskraft oder
merkbar weniger Benzinverbrauch bei konstanter Geschwindigkeit und
niedrigerer Antriebskraft.
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Allerdings
gibt es heute immer noch eine große Lücke zwischen einer einerseits
schnellen, aber teuren Luftfracht und andererseits billiger, aber
langsamer Containerfracht mit dem Schiff Deshalb wird verlangt,
dass es möglich
ist, sehr große
und sehr schnelle ozeantaugliche Schiffe für Hochgeschwindigkeitstransporte
zwischen zum Beispiel USA und Europa zu bauen und solche Schiffe
würden
dann mit sehr großen
Wasserstrahleinheiten ausgestattet werden. Solche Schiffe können schätzungsweise
eine mittlere Geschwindigkeit von 35 Knoten, sogar bei Wellen der
Höhe 7,5
Meter, erreichen und die gegenwärtige
Transportzeit wird schätzungsweise
um ein Drittel verkürzt.
Um oben erwähnte
Schiffe zu Stande zubringen, werden Wasserstrahleinheiten gebraucht, die
mindestens 50 000 kW erreichen können
und die einen Ansaugdurchmesser von ca. 3,25 Meter haben, verglichen
mit den momentan bekannten größten Durchmesser
von 2,0 Metern. Die geplanten Schiffe haben Einheiten mit Fließäquivalenten
von ca. 500 m3 pro Sekunde. Verständlicherweise
sind enorme Einheiten nötig,
um diese Kapazität
zu bewältigen.
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Allerdings
benötigen
größere Betriebsanlagen
eine höhere
Genauigkeit in der Wahl der korrekten Ausmaße des Wasserstrahls, sowohl
um eine optimierte Effizienz zu erreichen und die den Benzinhaushalt
zu verbessern. Andere übliche
Anforderungen an die Antriebseinheit können zum Beispiel gute Manövrierfähigkeit
und auch die Möglichkeit
raue Betriebssituationen, wie die Hochsee, zu beherrschen. Etliche
zusammenwirkende Faktoren werden entscheiden, wie gut das Schiff
an die Anforderungen, die an es gemacht werden, angepasst sein wird.
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Durch
die Steuerung des Spiels zwischen den Flügelradblättern und der Flügelradkammer
wird das Risiko, dass eine von diesen läuft, wobei sie miteinander
in Kontakt kommen, während
des normalen Betriebs wesentlich reduziert wird, was dazu führt, dass
eine höhere
Effizienz des Flügelrades
erreicht werden kann. Deshalb ist das Spiel zwischen Flügelrad und
Flügelradkammer
von großer
Wichtigkeit für die
Antriebsleistung und da ein größeres Spiel
die Effizienz der Flügelradpumpe
reduziert, ist es wesentlich, dass das Spiel so klein wie möglich ist.
Bei der geplanten Flügelradpumpe
werden die Flügelradblätter einen
Durchmesser von ca. 4,5 Meter haben und das geplante Spiel zwischen
Flügelradblätter und Flügelradkammer
wird nur ca. 4 Millimeter ausmachen. Verständlicherweise verursachen z.B.
Temperaturschwankungen Probleme, die es schwierig machen, das Spiel,
ohne Störungsgefahr,
weiter zu reduzieren. Die Schäden,
die durch den Kontakt des Flügelrads
mit der Umgrenzung entstehen können, sind
ein ernstes Problem. Solch ein Kontakt kann durch z.B. Vibrationen
oder Schwingungen, hervorgerufen durch Kavitation, entstehen. Wenn
aus diesem Grund das Spiel dafür
verdoppelt wird, das ist von ca. 0,1% des Durchmessers zu 0,2%,
wird die Antriebsleistung um ca. 1% reduziert, was eine nicht vernachlässigbare
Steigerung der Kosten mit sich bringt.
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Durch
die Gewinne, gerechnet als ein Prozentsatz, die für jeden
Millimeter näheres
Spiel, das erreicht werden kann, erhalten werden können, ist
es deshalb von äußerster
Wichtigkeit, dass das Spiel normalerweise in so engen Grenzen wie
möglich
gehalten wird. Natürlich
wird zur selben Zeit die Anforderung an die maximal zulässige Toleranz
zwischen dem Flügelrad
und der Umgrenzung sehr hoch vorgelegt. Ferner ist es auch wahr,
dass je größer die Strahlantriebseinheit
ist, desto größer sind
die Anforderungen, die an die Toleranz zwischen den verschiedenen
Teilen gemacht werden. Als Prozentsatz berechnet, sind die Maschinentoleranzen
eines Flügelrads
höher als
die eines Uhrwerks. Beispielsweise, werden Flügelradblätter mit einem Durchmesser von
bis zu 4500 Millimeter mit einer Präzision von ein paar Zehnteln
eines Millimeters gedreht und gewalzt. Bei Geschwindigkeiten von
beispielsweise 40 Knoten optimieren diese kleinen Toleranzen die Übersetzung der
Wellenkraft zu Fahrkraft, verlängern
die Haltbarkeit und ergeben minimale Vibrationen und Geräuschpegel.
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Deshalb
riskiert man, dass die Schwingungen und Vibrationen bei einigen
Gelegenheiten, beispielsweise wenn fremdartige Gegenstände die Pumpe
durchströmen,
eine solche radiale Bewegung der Blätter des Flügelrades verursachen, dass
diese in Kontakt mit der Flügelradkammer
kommen werden. Die Gefahr eines Schadens, die man läuft, wird bei
rauen Wetterverhältnissen
stark ansteigen, beispielsweise bei hoher See läuft man Gefahr von großer Beschleunigung
oder Luftansaugens durch die Pumpe. Auch die Position des Flügelrads
kann durch die Bewegung in dem Rumpf des Schiffes selbst, verändert werden.
Die Konsequenz einer Störung
des Düsenantriebs
während
des ganzen Sturms, mitten auf dem atlantischen Ozean, könnte ernst
sein.
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Folglich
könnte
es nötig
sein, eine etwas reduzierte Effizienz durch eine kleine Erhöhung des Spiels
in bestimmten speziellen Situationen zu akzeptieren. Da die Flügelradkammer
und die Flügelradblätter eine
konische Grenzfläche
haben, kann das Spiel verändert
werden, indem das Flügelrad
axial bewegt wird. Folglich ist es eine wesentliche Anforderung,
dass, wenn nötig,
das Spiel zwischen Flügelrad
und Umgrenzung durch eine axiale Bewegung des Flügelrades justiert werden kann.
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GEGENSTAND UND CHARAKTERISTIK
DER ERFINDUNG
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Es
ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung eine solche Düsenantriebseinheit
zum Antrieb von Schiffen zu erreichen, die es möglich macht, das Risiko von
Blättern
des Flügelrades,
die mit der inneren Wand der Flügelradkammer
in Kontakt treten, wesentlich zu reduzieren oder komplett zu eliminieren
und die Möglichkeit
zu haben, die günstigen Eigenschaften
von Düsenantriebseinheiten
auf eine bessere Art als bisher und auch mit beträchtlich
größeren Schiffsabmessungen,
als die momentan herkömmlichen
Abmessungen von Schiffen, nutzbar zu machen. Es wird als eine Lösung des
Problemkomplexes vorgeschlagen, dass die eingeschlossenen Drucklager
beweglich eingerichtet sind. Die Bewegung wird entsprechend durch
Benutzung einer Art Anordnung mit hydraulischen Kolben erreicht,
die auch mit einer bestimmten Dämpfungsfunktion
beitragen würde.
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Die
Düsenantriebseinheit
gemäß der Erfindung
ist dadurch charakterisiert, dass die Düsenantriebseinheit auch ein
axial justierbares Drucklager umfasst, das eingerichtet ist, um
mit der Flügelradwelle,
zum Justieren des Spiels, zusammenzuarbeiten.
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Bezug
nehmend auf weiteren Aspekten der Düsenantriebseinheit gemäß der Erfindung:
- – das
Drucklager umfasst ein Lagergehäuse,
welches eine Lagerscheibe umgibt und einschließt, die mit der Flügelradwelle
verbunden ist oder mit dieser zusammenwirkt und das Lagergehäuse, das
eingerichtet ist, um mittels Einstellvorrichtung eine Strecke axial
beweglich zu sein, die ausreicht, damit das Spiel zwischen den Flügelradblättern und
der Innenseite des Pumpengehäuses innerhalb
der Grenzen eines maximal und minimal zulässigen Spiels der Blätter bleibt.
- – Stangen
sind in einem Abstand von und parallel zu der Welle angebracht,
die sich durch das Lagergehäuse
erstrecken, und dass das Lagergehäuse entlang der Stangen mittels
Führungen
axial beweglich ist.
- – Drucklager,
umfassend ein Lagergehäuse,
welches relativ zu dem Rumpf des Schiffes befestigt ist und eine
Lagerscheibe umgibt und einschließt, die mit der Flügelradwelle
verbunden ist oder mit dieser zusammenwirkt, wobei die Lagerscheibe angeordnet
ist, um mittels der Einstellungsvorrichtungen um eine Strecke axial
einstellbar zu sein, die ausreicht, damit das Spiel zwischen den
Flügelradblättern und
der Innenseite des Pumpengehäuses
innerhalb der Grenzen eines maximal und minimal zulässigen Spiels
der Blätter
bleibt.
- – die
Einstellungsvorrichtungen sind innerhalb des Lagergehäuses befestigt.
- – die
Einstellungsvorrichtungen umfassen mindestens einen hydraulischen
oder pneumatischen Zylinder.
- – alternativ
können
einige oder alle der Einstellungsvorrichtungen aus mechanischen
Einstellungsvorrichtungen aufgebaut sein.
- – die
Lagerscheibe ist ein radial vorragender Teil der Flügelradwelle,
des Zapfens oder einer Zwischenwelle, welche speziell für das Drucklager angepasst
ist und mit der Flügelradwelle
verbunden ist.
- – das
Lagergehäuse
umfasst eine oder mehrere Lagerhalterungen.
- – die
Lagerhalterungen umfassen Lageroberflächen, die z.B. aus Teflon-Segmenten, unterschiedlichen
Verbundsmaterialien, Weißmetall und/oder
Stahl etc. bestehen.
- – die
Einstellungsvorrichtungen sind aus hydraulischen oder pneumatischen
Zylindern gemacht, die jeweils ein Rohranschlussstück für Druckluft und
Hydrauliköl
durch eine der seitlichen Oberflächen
des Lagergehäuses
aufweisen.
- – das
maximal und minimal zulässige
Spiel der Blätter
wird gemäß tatsächlicher
oder erwarteter axialer und/oder radialer Positionsänderung
der Flügelradblätter bestimmt
wird.
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VORTEILE DER ERFINDUNG
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Während des
normalen Betriebs, das ist, in offener See, mit geringem Risiko,
dass fremdartige Gegenstände
durch die Pumpe angesaugt werden und während normaler Wetterbedingungen,
kann das Spiel zwischen den Flügelradblättern und
der Flügelradkammer
auf einen Wert gesetzt werden, der sehr günstig für den Schiffsantrieb ist. Wenn
die Betriebskonditionen schlechter werden sollten, kann das Spiel
temporär
erhöht
werden, um das Risiko von ungewollter Abnutzung etc. beträchtlich
zu reduzieren oder komplett zu eliminieren.
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BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
Erfindung wird detaillierter in Verbindung mit den angehängten Zeichnungen
erklärt,
wobei:
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1 ist
ein schematischer longitudinaler Querschnitt durch Teile der Düsenantriebseinheit zum
Antrieb von Schiffen gemäß vorliegender
Erfindung, wobei die Düsenantriebseinheit
ein Flügelrad umfasst,
das auf das Ende einer Flügelradwelle
innerhalb einer Flügelradkammer
befestigt ist.
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2 ist
ein schematischer longitudinaler Querschnitt durch Teile eines Drucklagers
gemäß einer
ersten Ausführungsform,
wobei das Drucklager an der Flügelradwelle
gemäß 1 angeordnet
wird und mittels welchen eine axiale Bewegung des Flügelrades
relativ zur Flügelradkammer
erreicht werden kann.
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3 ist
ein schematischer longitudinaler Querschnitt durch Teile eines Drucklagers
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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DETAILIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Gemäß 1 ist
schematisch und als longitudinaler Querschnitt Teile einer Düsenantriebseinheit 1 zum
Antrieb von Schiffen gezeigt. Dadurch, dass sie ein eingebundener
Teil des Rumpfes des Schiffes 2 ist, umfasst die Düsenantriebseinheit 1 eine
Flügelradpumpe 3 mit
einem Pumpengehäuse 4,
das aus einem vorderen und einem hinteren Teil besteht und in dem
Heckteil 5 des Rumpfes des Schiffes 2 und gewöhnlich am
oder entlang des hinteren Hecks 6 des Rumpfes 2 befestigt
ist. Weiterhin umfasst die Flügelradpumpe 3 ein
Flügelrad 7,
drehbar gelagert an einem Nabengehäuse 8, das zentral und
stationär
innerhalb einer Flügelradkammer 9 innerhalb
des Flügelradgehäuses befestigt
ist.
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Das
Flügelradgehäuse 4 und
seine Flügelradkammer 9 bilden
ein Rohrstück 10,
das konisch und sphärisch
erweitert ist und an eine Durchflussröhre 11 für Seewasser
angebracht ist. Die Durchflussröhre 11 erstreckt
sich normalerweise (nicht gezeigt) in einer schräg aufwärts stehenden Kurve vom einem
Wassereintritt aus, der unterhalb der Ladelinie des Schiffes und
vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, am Boden des Schiffes
angeordnet ist, weiter zu der Eintrittsöffnung 12 der Flügelradkammer 9 und
danach nach Achtern zu einem Wasserauslass 13 an dem hinteren
Heck 6. Während
des Betriebs der Flügelradpumpe 3 wird
ein sehr kraftvoller Wasserstrahl S geschaffen, der durch eine Auslassdüse 17 austreten
wird.
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Das
Nabengehäuse 8 ist
fest an das Pumpengehäuse 4 befestigt,
mittels mehreren Führungsschienen 14,
die sich zwischen der Innenseite 15 des Pumpengehäuses 4 und
der kegelförmigen
Außenseite 16 der
Nabe 8 erstrecken. Der Kegel 16 zeigt nach Achtern
und formt zusammen mit der Innenseite 15 des Pumpengehäuses 4 die
Auslassöffnung, z.B.
die Auslassdüse 17 der
Flügelradkammer 9.
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Innerhalb
der kegelförmigen
Nabe 8 ist eine Lagerschale 18 fest an der Nabe 8 über radiale
Stangen 19 angebracht und angeordnet, um die Lageranordnung 20 zu
tragen, die Gleitlager oder Rolllager einschließlich Kombinationen von verschiedenen
Lagertypen, z.B. sphärische,
konische oder zylindrische Drucklager und Radiallager, umfassen
kann. Die Nabe 8 kann mit Gleitmittel wie Öl gefüllt sein,
dann abgedichtet vom eindringenden Wasser.
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Bei
der Ausführungsform,
die das Flügelrad 7 zeigt,
welches mit einem Zapfen 21 an einem Flügelradwelle angebracht ist,
vorzugsweise am Ende des Zapfens 21. Alternativ kann das
Flügelrad 7 direkt
an der Flügelradwelle 22 angebracht
sein. Die Flügelradwelle 22 erstreckt
sich innerlich durch die Wand der Durchflussröhre 11 an der Kurve
und weiter in die Flügelradkammer 9.
Die Flügelradwelle 22 ersetzt
entweder das äußere Ende
der Antriebswelle des Schiffes oder ist indirekt mit der Antriebswelle verbunden.
Wie oben beschrieben; sind die Flügelradwelle 22 oder
der Zapfens 21 drehbar innerhalb der Nabe 8 des
Pumpengehäuses 4 gelagert,
mittels der Lageranordnung 20.
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Das
Flügelrad 7 umfasst
einen Stumpf eines Kegels 23 gegenüberstehend und angebracht an
der Flügelradwelle 22 oder
ihres Zapfens in einer Art, dass der Kegelteil 23 der Drehung
der Flügelradwelle 22 folgt.
Deswegen formen der stationäre
Nabenkegel 16 und der Flügelradkegel 23, der
drehbar am Nabenkegel 16 angeordnet ist, zusammen einen
kalottenförmigen
Bereich, um den das Pumpengehäuse 4 geformt
ist, um die ebenfalls sphärische
Flügelradkammer 9 zu
bilden. Mehrere Flügelradblätter 24 sind
an der Außenseite
des Stumpfes des Kegels 23 angeordnet, um einen Wasserstrahl
S, der Achtern gerichtet ist, zu erzeugen. Jedes Flügelradblatt 24 hat
solch eine Position und solch eine Ausdehnung, die Länge und
Winkel umfassen, relativ zum Flügelradkegel 23,
dass die Strecke, nachstehend das Spiel der Blätter 25 (oder Spiel 25)
genannt, zwischen der äußeren Grenze
von jedem Blatt 24 und die Innenseite 15 des Pumpengehäuses 4 normalerweise
sehr schmal, relativ zum Durchmesser des Flügelrads 7, wird. Zum
Beispiel, während
des normalen Betriebs kann ein Flügelrad 7 mit einem
Durchmesser von 4,5 Meter ein Spiel 25 von ca. 0,1% des Durchmessers
des Durchlassrohres 11 haben.
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Bei
der in 1 gezeigten Flügelradpumpe 3 ist
das Flügelrad 7 auf
den Zapfen 21 der Flügelradwelle 22 befestigt
und der Zapfen 21 ist in Lagern in der Nabe 8 mittels
der Lageranordnung 20 gelagert, wie schematisch gezeigt.
In der bevorzugten Ausführungsform
umfasst die Lageranordnung 20 eine oder mehrere Gleitlager 26,
die entlang des Zapfen 21 und/oder der Flügelradwelle 22 befestigt
sind. Entsprechend setzten sich die einbezogenen Gleitlager 26 aus
kontinuierlichen radialen Lagern zusammen. Die Lageranordnung 20 wird
von den radialen Stangen 19, die innerhalb des Nabenkegels 16 befestigt sind,
getragen.
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Über das
Flügelrad 7 erzeugt
der nach Achtern gerichtete Wasserstrahl S eine Rückstoßkraft F in
die entgegengesetzte Richtung, die zu der Flügelradwelle 22 eventuell über den
Zapfen 21 übermittelt wird.
Die axiale Rückstoßkraft F
muss zu dem Rumpf des Schiffs 2 übermittelt werden, was mittels
der Drucklager 27 in unten näher beschriebener Weise geschieht.
Nur einige beschränkte
Teile der Welle 22 sind ausgelegt, um die enormen Druckkräfte von
Flügelrad 7 tragen
zu können
und dies wird mit Hilfe von einem oder mehreren Drucklagern 27 getan,
die sich in einer entsprechenden Entfernung von dem Flügelrad selbst
befinden.
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Deshalb
werden während
des normalen Betriebs alle der axialen Rückstoßkräfte F der Flügelradwelle 22 einschließlich aller
anderen normalerweise auftretenden axialen Kräfte und/oder Bewegungen von
den Drucklagern 27 getragen. Das Spiel 25 zwischen
den Flügelradblätter 24 und
der Innenseite 15 des Pumpengehäuses 4 bleibt fast
konstant, zumindest alle auftretenden Bewegungen bleiben innerhalb
der Grenzen des akzeptablen Spiels 25. Allerdings kann
das Spiel 25, wie oben beschrieben durch zusätzliche
Bewegungen oder äußerliche
Kräfte
beeinflusst werden, die nicht als normalerweise vorhandene während des
normalen Betriebs angesehen werden, wie Schwingungen und Vibrationen,
die beispielsweise durch Deformationen des Rumpfes des Schiffs 2 verursacht
werden und die Flügelradwelle 22 unter
Bedingungen einer rauen See, wenn fremde Objekte durch die Flügelradkammer 9 strömen und/oder
radiale Positionsveränderungen,
die durch mangelhaftes Einrichten der Düsenantriebseinheit 1 und
ihrer Antriebsmaschine entstehen. Die Schwingungen, Bewegungen und
Vibrationen können
zu solch axialen und/oder radialen Positionsänderungen der Flügelradblätter 24 führen, dass
sie Gefahr laufen, mit der Innenseite 15 des Pumpengehäuses 4 in
Kontakt zu treten.
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Aus
diesem Grund werden entweder alle Drucklager 27 axial beweglich
angeordnet, gemäß eines
ersten Designs der vorliegenden Erfindung, siehe 2,
oder bestimmte Bereiche des Drucklagers 27 werden axial
beweglich angeordnet, wobei eine ausreichende Distanz dieses Risiko
vernachlässigbar
macht oder vollkommen eliminiert, gemäß eines zweiten Designs der
Erfindung, siehe 3.
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Das
Drucklager 27 umfasst ein stabiles Lagergehäuse, das
die Lagerscheibe 29 umgibt und einschließt, die
vorzugsweise ein radial vorragender und kreisförmige Teil der Flügelradwelle 22,
des Zapfens 21 oder eine Zwischenwelle 30 ist,
welche besonders geeignet für
das Drucklager ist. Das Lagergehäuse 28 hat
eine erste und eine zweite radiale Seitenfläche 31, 32,
die nach Achtern angeordnet ist und bevor und an der Innenseite
von jeder Seitenfläche 31, 32 sind
eine oder mehrere Lagerhalterungen befestigt. Alternativ sind die
Lagerhalterungen 33, 34 auch oder anstatt auf
einer oder beiden Seitenflächen 35, 36 der
kreisförmigen
Lagerscheibe 29 angeordnet.
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Auch
umfasst das Lagergehäuse 28 zwei Dichtungsflansche 37, 38,
die an jeder Seite des Lagergehäuses 28 angeordnet
sind und in Lagern auf der Welle 21, 22, 30 gelagert
sind, die sich durch das Lagergehäuse erstrecken und sich während der Fahrt
mittels der gesonderten Lageranordnung 39 drehen, die entsprechend
eine oder mehrere radiale Lager umfasst. Die Lagerhalterungen (33, 34)
umfassen Lageroberflächen
(40), die aus beispielsweise aus Teflon-Segmenten, unterschiedlichen Verbundsmaterialien,
Weißmetall
und/oder Stahl etc. zusammengesetzt sind.
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In
der ersten Ausführungsform
(2) ist das gesamte Drucklager 27 axial
beweglich entlang mehreren Stangen 42 über mehrere Führungen 41 angeordnet,
die an dem Lagergehäuse 28 angeordnet
sind. Die Stangen 42 sind in einer bestimmten Entfernung
von und parallel zu der Welle 21, 22, 30 angeordnet,
die sich durch das Lagergehäuse 28 erstreckt
und sie sind an den Rumpf des Schiffes 2 auf eine geeignete
Weise angebracht.
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Vor
dem Lagergehäuse 28,
d.h. zuvor, sind mehrere Einstellungsvorrichtungen 43 an
den Rumpf 2 angebracht, um die axiale Bewegung nach Achtern der
Welle 21, 22, 30 zu erreichen und dadurch
auch der Flügelradblättern 24,
mit einer ausreichenden Entfernung, dass das Spiel 25 groß genug
sein wird, dass die Gefahr, dass unerwünschte Schwingungen, Bewegungen
und/oder Vibrationen solche axiale und radiale Positionsänderungen
der Flügelradblätter 24 bewirken,
dass sie Gefahr laufen, mit der Innenseite 15 des Pumpengehäuses 4 in
Kontakt zu treten, vernachlässigbar
sein oder vollständig
eliminiert wird.
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Vorzugsweise
umfasst jede Einstellungsvorrichtung 43 mindestens einen
hydraulischen oder pneumatischen Zylinder 44, jedoch können einige oder
alle der Einstellungsvorrichtungen 43 auch mechanische
Einrichtungsvorrichtungen sein, die ein oder mehrere elektrische
Maschinen umfassen (nicht gezeigt).
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Nicht
wie in der ersten Ausführungsform,
ist das Lagergehäuse 28 in
der zweiten Ausführungsform
(3) an dem Rumpf 2 in geeigneter Weise befestigt
(nicht gezeigt). Hier sind die Einstellungsvorrichtung 43 an
der Innenseite des Lagergehäuses 28 befestigt,
exakter zwischen der Innenseite der davor angeordneten radialen
Seitenfläche 32 des
Lagergehäuses 28 und
der Lagerscheibe 29. In der Ausführungsform, die in 3 gezeigt
ist, sind die Einstellungsvorrichtung 43 hydraulische und
pneumatische Zylinder 44, die ein Rohranschlussstück 45 für Druckluft
bzw. Hydrauliköl
durch die Seitenfläche haben.
Jedoch können
eine, mehrere oder alle gezeigten Einstellungsvorrichtungen 43 stattdessen
als oben erwähnte
mechanische Einstellungsvorrichtungen konstruiert sein. Anderenfalls
kann die Bewegung der Lagerscheibe 29, der Welle 21, 22, 30,
des Flügelrads 7,
der Flügelradblätter 24 und
dadurch die Änderung
des Spiels 25 auf die selbe Weise, wie in der oben beschriebenen
ersten Ausführungsform
erreicht werden.
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Es
ist klar, dass wenn ein kleineres Spiel 25 einmal mehr
wünschenswert
ist, wird ein reduzierter Druck in den Zylindern 44 zu
der Rückstoßkraft der Flügelradpumpe 3 führen, die
Kraft auf Welle 21, 22, 30 ausübt und damit
auf die Lagerscheibe 29 in dem Drucklager 27 davor.
Jedoch wenn mechanische Einstellungsvorrichtungen 43 benutzt
werden, wird die Änderung
auf dieselbe Weise wie die Erhöhung
des Spiels 25 getan, aber in der entgegengesetzten Richtung.
Es ist klar, dass im Falle, dass das Flügelradgetriebe nicht in Betrieb
gesetzt wird, um zuvor die Bewegung zu erreichen, können stattdessen
zusätzliche
Einstellungsvorrichtungen 43 nach Achtern des Lagergehäuses 28 befestigt
werden, um dieselbe Funktion, wie die vorstehend beschriebene Einstellungsvorrichtungen 43 zu
erreichen, aber in die entgegengesetzte Richtung.
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BESCHREIBUNG DER FUNKTION
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Gemäß der Erfindung
ist die Funktion und die Benutzung der axial justierbaren oder beweglichen
Drucklager 27 für
die Düsenantriebseinheit 1 die
folgende:
Während
des normalen Betriebs wird die Rückstoßkraft des
Flügelrades 7 von
den Drucklagern 27 bei der Einstellung des Spiels 25,
das geeignet für
den normalen Betrieb ist, getragen. Die Einstellungsvorrichtungen 43 wird
entweder automatisch oder manuell in Betrieb gesetzt, wenn es eine
steigende Gefahr eines Schadens gibt, da das Spiel 25 zu
klein aus Sicht einer vorhandenen oder erwarteten Schwingung, Vibration,
Bewegung oder Gegebenheiten ist, oder wenn solche Bewegungen etc.
bemerkt werden. Die Einstellungsvorrichtungen 43 bewegen
entweder das ganze Lagergehäuse 28 einschließlich der
Lagerscheibe 29, oder nur die Lagerscheibe 29 und
dadurch die Welle 21, 22, 30 nach Achtern,
welche in ihrer Drehung das Spiel 25 zwischen Flügelradblättern 24 und
der Innenseite 15 des Pumpengehäuses 4 vergrößert, durch
die kugelförmig
und nach Achtern erweiterte Flügelradkammer 9.
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ALTERNATIVE AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Daher
ist die Erfindung in keiner Weise auf die besonders offengelegten
Ausführungsformen
begrenzt, aber jede andere Konfiguration gemäß dem vorstehend Beschriebenen
kommt innerhalb des erfinderischen Konzepts.
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Beispielsweise
ist es klar, dass statt einer herkömmlichen homogenen Stahlwelle
die Flügelradwelle 22 vollständige oder
teilweise Verbundsmaterialien wie z.B. Glasfaser, Kohlefaser, Plastik
etc. umfassen kann. Des weitern ist es klar, dass die anderen Teile
der Düsenantriebseinheit 1 aus
Verbunds- oder Leicht-Materialien, wie Kohlefaser etc. gemacht sein
können,
wenn es als angemessen erachtet wird. Lageroberflächen und
Oberflächen,
die der Erosion ausgesetzt sind, werden angemessen mit vorbeugender
Beschichtung ausgestattet, beispielsweise Polyurethan. Natürlich können Kombinationen
der oben erwähnten
Materialien oder anderen Materialien, die hier nicht erwähnt sind,
aber mit ähnlichen
Eigenschaften, auftreten.
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Auch
ist es klar, dass wenn eine Art von Zylinderanordnung für die Bewegung
benutzt wird, das Design eine bestimmte Dämpfungsfunktion erhält. Die
oben beschriebenen Lager, die von der Lageranordnung 20, 39 umfasst
werden, können
auch entweder wasser- oder ölgeschmiert
sein.
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Schließlich ist
es klar, dass auch die Anzahl, Ausmaße, Material und Form der Elemente
und Details, die von der Düsenantriebseinheit 1 umfasst werden,
gemäß des Schiffes
und anderer üblicher Anforderungen
oder Bedingungen angepasst werden müssen. Dies gilt auch für die Anzahl
der Düsenantriebseinheiten 1,
die an fraglichem Schiff befestigt werden.