DE833165C

DE833165C - Ship propulsion in which the displacement and expansion work of a tensioned gas or vapor propellant is used directly for propulsion

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Publication number: DE833165C
Application number: DEP19829D
Authority: DE
Original assignee: FRITZ VON HUMMEL DIPL ING
Current assignee: FRITZ VON HUMMEL DIPL ING
Priority date: 1948-10-28
Filing date: 1948-10-28
Publication date: 1952-03-03

Description

Schiffsantrieb, bei dem die Verdrängungs- und Expansionsarbeit eines gespannten gas- oder dampfförmigen Treibmittels unmittelbar zum Vortrieb dient Die Erfindung bezieht sich auf einen Schiffsantrieb, bei dem die Verdrängungs- und Expansionsarheit eines gespannten ,gas- oder dampfförmigen Treibmittels, dessen Ein- und Auslaß gesteuert sind, unmittelbar durch Beschleunigen einer in einer Ausnehmung des Schiffskörpers befindlichen Wassersäule den Vortrieb des Schiffes bewirkt. Bei bekannten Antrieben dieser Art, die schon auf das Ende des vorigen Jahrhunderts zurückgehen, wird als Treibmittel niedrig gespannter Dampf verwendet, der ein Dampf-Luft-Gemisch erzeugt, das die Wassersäule in Bewegung setzt.Ship propulsion, in which the displacement and expansion work of a tensioned gaseous or vaporous propellant is used directly for propulsion The invention relates to a ship propulsion system in which the displacement and expansion areness a pressurized, gaseous or vaporous propellant, whose inlet and outlet are controlled are, directly by accelerating one in a recess in the hull located water column causes the propulsion of the ship. With known drives of this kind, which go back to the end of the last century, is called Propellant uses low-pressure steam, which creates a steam-air mixture, that sets the water column in motion.

Demgegenüber besteht das Wesen der Erfindung darin, daß durch Mittel des modernen Arbeits- und Kraftmaschinenbaus, z. B. Dampfüberhitzer, Turboverdichter, Gegendruckbrennkraftmaschine, Ab-Wärmeverwertung usw., unter Spannung gesetzter ungesteuerter gas- oder dampfförmiger Stoff als Treibmittel dient. Erst diese Maßnahmen in Verbindung mit der Wahl richtiger Beschleunigungsverhältnisse der Wassersäule, gegeben durch die Spannung und Steuerung des Treibmittels, lassen den zuerst erwähnten bekannten Vortrieb gegenüber den modernen Propeller- oder Radantrieben auf Grund von Berechnungen nach Ansicht des Erfinders wärme- und gesamtwirtschaftlich überlegen erscheinen.In contrast, the essence of the invention is that by means of modern work and power engineering, z. B. Steam superheaters, turbo compressors, Back pressure internal combustion engine, waste heat recovery, etc., energized uncontrolled gaseous or vaporous substance serves as a propellant. First these measures in connection with the choice of the correct acceleration ratios of the water column, given by the tension and control of the propellant, leave the first mentioned known propulsion compared to the modern propeller or wheel drives due to of calculations, according to the inventor, superior in terms of heat and economy as a whole appear.

Als Treibmittel kann verwendet werden: a) verdichtete Luft, b) Gemisch von verdichteter Luft und Abgas, c) reines Abgas, d) hoch überhitzter Dampf.The following propellants can be used: a) compressed air, b) mixture of compressed air and exhaust gas, c) pure exhaust gas, d) highly superheated steam.

Im Falle a) treibt die Antriebsmaschine einen Turboverdichter, der die verdichtete Luft direkt oder nach teilweiser Aufnahme der Abwärme der Antriebsmaschine in Wärmeaustauschern an die Propulsionseinrichtung weitergibt.In case a) the prime mover drives a turbo compressor, the the compressed air directly or after partial absorption of the waste heat the prime mover passes on to the propulsion device in heat exchangers.

lm Falle b) wird verdichtete Luft und Abgas der :Maschine gemischt der Propulsionseinrichtung zu-,geführt und so die Abwärme restlos ausgenutzt.In case b), compressed air and exhaust gas from the engine are mixed the propulsion device fed, fed and so the waste heat is fully utilized.

lm Falle c) dient die Antriebsmaschine ohne besonderen Verdichter unmittelbar zur Erzeugung des Treibgases, das nur aus Abgas besteht. Die Antriebsmaschine arbeitet mit dem Treibgasdruck als (.,egendruck. Wird zur Erzeugung des Treibmittels als Antriel)smaschine eine Kolbenmaschine, z.13. ein Pieselmotor, gewählt, so können die Zylinderabmessungen durch das bekannte Aufladeverfahren erheblich verkleinert und rasch laufende Motoren verwendet werden. Der Lader liefert neben der Verbrennungsluft auch Treibluft, die die Abgase des Dieselmotors aufnimmt und für die Propulsion ausnützt. Es ergibt sich durch Fortfall der Umformungsverluste und restlose Ausnutzung der Abwärme die günstigste Brennstoffausnutzung.In case c) the prime mover is used without a special compressor directly to the generation of the propellant gas, which consists only of exhaust gas. The prime mover works with the propellant gas pressure as (., egendruck. Is used to generate the propellant as drive machine a piston machine, e.g. 13. a piesel motor, chosen so can the cylinder dimensions have been reduced considerably by the well-known charging process and high-speed engines are used. In addition to the combustion air, the charger delivers also propellant air, which absorbs the exhaust gases of the diesel engine and for the propulsion exploits. It results from the elimination of the deformation losses and complete utilization the waste heat the most favorable fuel utilization.

lm Falle d) wird hoch überhitzter Dampf verwendet, der sich ähnlich wie verdichtete Luft verhält; die Antriebsmaschine fällt fort. Kessel und ("berhitzer sind unmittelbar über gesteuerte Einlaßorgane mit der Propulsionseinrichtung verbunden.In case d), highly superheated steam is used, which is similar how compressed air behaves; the prime mover falls away. Boiler and ("superheater are directly connected to the propulsion device via controlled inlet elements.

Anordnung und Ausbildung des Antriebs für die neue Propulsionsart können außerordentlich mannigfaltig sein und werden im folgenden erläutert. Die Zeichnungen zeigen eine Reihe von Ausführungsbeispielen schematisch.Arrangement and design of the drive for the new type of propulsion can be extremely diverse and are explained below. the Drawings show a number of exemplary embodiments schematically.

:\1)b. t die erste Ausführung im Längsschnitt, .'\1>t>. 2 den zugehörigen Grundriß, Abb. 3 Grundriß einer zweiten Ausführung mit sich nach der Austrittsseite erweiterndem Kanal, A11. d ein drittes Beispiel im Längsschnitt, :11>b. 5, 6 und 7 ein viertes Beispiel im Längsquerschnitt und Grundriß; .11'b. ä zeigt in einer der Abb. 7 entsprechenden Darstellung ein fünftes Beispiel; :\l)1). 9 gibt ein Schaubild der Wirkungsweise; Abb. io und t i sind Ansicht und Querschnitt einer sechsten Ausführungsform; :11'1>. 12, 13 und 14 zeigen eine siebente Ausführungsform in den verschiedenen Rissen, Abb. i s, 16 und 17 eine entsprechende Darstellung einer achten Ausführungsform.: \ 1) b. t the first execution in longitudinal section,. '\ 1> t>. 2 the associated Floor plan, Fig. 3 Floor plan of a second version with it after the exit side widening channel, A11. d a third example in longitudinal section,: 11> b. 5, 6 and 7 shows a fourth example in longitudinal cross-section and in plan; .11'b. ä shows in one the illustration corresponding to Fig. 7, a fifth example; : \ l) 1). 9 gives a graph the mode of action; Figs. Io and t i are a view and cross-section of a sixth embodiment; : 11'1>. 12, 13 and 14 show a seventh embodiment in various Rissen, Fig. I s, 16 and 17 a corresponding representation of an eighth embodiment.

A11. t und 2 stellen im Schiff nebeneinander liegende, den Zylindern einer Kolbenmaschine entsprechende Treibkanäle 1 mit gleichem Querschnitt von vorn bis hinten dar. Sie werden ])ei Bewegung des Schiffes von Wasser durchströmt. Vorn sind Rückschlagorgane 2 vorgesehen, die sich abwechselnd schließen, wenn durch das Steuerorgan 3 das "Treibmittel eintritt. Die durch dieses beschleunigte Wassermasse tritt durch die Ausstoßöffnungen d aus.A11. t and 2 represent cylinders lying next to each other in the ship a piston engine corresponding drive channels 1 with the same cross section from the front to the rear. Water flows through them when the ship moves. Front non-return organs 2 are provided, which close alternately when the Control element 3 the "propellant enters. The mass of water accelerated by this exits through the discharge ports d.

Abb. 3 zeigt nach hinten zu konisch erweiterte Treibkanäle 5. Teil 2 ist das als Drehklappe dargestellte Riickschlagorgan, Teil 3 der gesteuerte Einund, Auslaß für das Treibmittel.Fig. 3 shows drive channels 5 th part widened towards the rear 2 is the non-return device shown as a rotary flap, part 3 of the controlled inlet and Outlet for the propellant.

A11. ,4 gibt schematisch eine Ausführungsform des Treibkanals, hei der das gasförmige Treibmittel durch (las Steuerorgan 3 in den Windkessel (Arbeitsraum) 6 gelangt und von oben auf den Wasserspiegel 7 wirkt.A11. , 4 schematically shows an embodiment of the drive channel, ie which the gaseous propellant through (read control unit 3 in the air chamber (work space) 6 arrives and acts on the water level 7 from above.

Abb. 5, 6, 7 zeigen (las Schema eines Bugantriebs finit Windkessel 6 und konisch nach hinten erweitertem Treibkanal. Das Treibmittel wird bei 3 gesteuert zu- und abgeführt, (las Wasser tritt durch die Rückschlagorgane 2 ein und bei den Ausstoßöffnungen 4 aus.Fig. 5, 6, 7 show (read the scheme of a bow drive finite air tank 6 and conical drive channel widened to the rear. The propellant is controlled at 3 supplied and discharged, (the water enters through the non-return organs 2 and at the Ejection ports 4 from.

Abb. b gibt (las Beispiel eines Seitenantriehs lediglich im Grundriß, bei dein die Treibkanäle t zu beiden Seiten des Schiffes angeordnet und nach hinten zu konisch erweitert sind. Das Wasser strömt durch die Rückschlagorgane 2 ein und bei q aus. Das Treibmittel wird bei 3 zu tilld bei 3 oder 4 abgeführt.Fig. B gives (read the example of a side drive only in the plan, at your the driving channels t arranged on both sides of the ship and to the rear are flared too conically. The water flows in through the non-return organs 2 and at q off. The propellant is discharged at 3 to tilld at 3 or 4.

Abb. 9 veranschaulicht die Wirkungsweise zweier ini Takt versetzt arbeitender Antriebe 1 und 11 im Diagramm für einen Kanal mit unverändertem Querschnitt. Es bedeuten: p" die Eintrittsspannung des Treibmittels, pst den hydrostatischen Gegendruck gegen das Treibinittel..p,"=p"-pst den Überdruck des Treibmittels, p" den mittleren Druck bezogen auf das Hubvolumeil.Fig. 9 illustrates the mode of operation of two offset clocks working drives 1 and 11 in the diagram for a duct with an unchanged cross-section. The following mean: p "the inlet tension of the propellant, pst the hydrostatic one Back pressure against the propellant..p, "= p" -pst the overpressure of the propellant, p " the mean pressure in relation to the stroke volume.

Abb. io und i i geben (las Schema einer Ausführungsform, bei der (las Treibmittel bei 3 unter den Schiffsboden in den unten offenen Kanal 8 zugeführt und, durch das am fleck bei* 9 schräg nach oben bis knapp unter die Wasseroberfläche führende Rohr 1o gesteuert, bei ,4 ausgestoßen wird, wo es seine Druckenergie in Form von Vortrieb abgibt. Das bei 3 eintretende Treilnnittel trennt den Schiffsboden vom Wasser in dünner Schicht und schaltet damit die Bodenreibung aus, was zu einer Widerstandsverminderung führt. Diese Ausführungsform wird hauptsächlich bei flachgehenden Fahrzeugen wie Schleppkähnen, Selbstfahrern tisw. :\ntvendulig finden.Fig. Io and i i give (read the scheme of an embodiment in which (read Propellant supplied at 3 under the ship's bottom into the channel 8, which is open at the bottom and, through the at the spot at * 9 diagonally upwards to just below the surface of the water leading pipe 1o controlled at, 4 is ejected where it puts its pressure energy in Gives off form of propulsion. The Treilnittel entering at 3 separates the bottom of the ship from the water in a thin layer and thus switches off the ground friction, which leads to a Leads to a decrease in drag. This embodiment is mainly used when walking flat Vehicles such as barges, self-propelled etc. : Find \ ntvendulig.

Abb. 12, 13, 1 4 zeige') iin Schema ein Beispiel eines Heckantriebs ohne selbsttätige oder gesteuerte Abschlußorgane für die zu heschleunigende Wassermasse. Durch das Steuerorgan 3 tritt (las Treibmittel ein und beschleunigt die i'lim vorgelagerte \Vassermasse i i. Wird nach _\rl)eitsal)gal)e (las Treibmittel durch 3 wieder abgelassen, so strömt unter dem 'hydrostatischen (T1)ei-druck nettes Wasser in den Raum i i, und (las Spiel beginnt von neuem.Fig. 12, 13, 14 show a schematic example of a rear-wheel drive without automatic or controlled closing organs for the mass of water to be accelerated. Through the control element 3 (reads in propellant and accelerates the i'lim upstream \ Bulk mass i i. Is drained again after _ \ rl) eitsal) gal) e (read propellant through 3, so under the 'hydrostatic (T1) egg pressure nice water flows into the room i i, and (read the game again.

A1)1. 15, 16, 17 geben eile Ausführungsbeispiel. (las im Wesen mit dein 111 :\1)1). 12 bis 1 4 übereinstimmt, bei dem die zu beschleunigende Wassermasse in einem U-förmig ausgebildeten Raum 12 aufgenommen wird. Durch 3 tritt (las gesteuerte Treibmittel ein und stößt die Wassermasse gleichzeitig aus (lern oberen und unteren U-förmigen Raum 12 aus. Wird die Steuerung 3 nach der Atmosphäre geöffnet, so füllt sich der kaum 12 sehr rasch unter dem unterschiedlichen hydrostatischen Ül)erdruck.A1) 1. 15, 16, 17 give an urgent exemplary embodiment. (read essentially with your 111: \ 1) 1). 12 to 1 4 matches, in which the mass of water to be accelerated is received in a U-shaped space 12. The controlled propellant enters through 3 and the water mass is expelled at the same time (learn the upper and lower U-shaped space 12. If the control 3 is opened to the atmosphere, the barely 12 fills very quickly under the different hydrostatic oil pressure) .

Zahl, Anordnung, Versetzung der Antriebe im Takt gegeneinander, können den Erfordernissen entsprechend gewählt werden. Durch mehr oder weniger starkes Einschalten der links oder rechts von der Schiffsachse liegenden Antriebe wird die Steuerung des Schiffes bewirkt, so (laß eine Ruderanlage in Fortfall konitnen kann. Durch Heranziehung des stets vorgesehenen Riickwärtsantriebs ist die Drehung des Schiffes an Ort und Stelle nitig l i c 1i .Number, arrangement, offset of the drives in a cycle against each other, can be chosen according to requirements. By more or less strong Switching on the drives lying to the left or right of the ship's axis is the Control of the ship effects, so (let a steering gear can be used in failure. By attraction of the reverse drive that is always provided the rotation of the ship on the spot is nitig l i c 1i.

lTbersetzungsgetriebe, 1, lüssigkeitskupplung, Wellenleitung und Propeller kommen gegenüber dein normalen Antrieb in Fortfall. An deren Stelle treten Treibkanäle oder Treibflächen, nach bestimmten Gesetzen gesteuerte Organe für das Treibmittel und bei den Treibkanä len selbsttätige odergesteuerte kückschlagorgane für (las durchströmende Wasser. Letztere können bei entsprechender Ausbildung des Antriebs auch in Fortfall kommen.lTransmission gear, 1, fluid coupling, shaft line and propeller come in contrast to your normal drive. In their place there are driving channels or propellant surfaces, organs for the propellant controlled according to certain laws and in the case of the driving ducts, automatic or controlled non-return devices for (read flowing through water. The latter can with the appropriate training of the drive also come in failure.

Durch (las Zusammenwirken der drei Faktoren, günstige Unisetzung de, "Creibmittels in der Propulsion nach Art der Kolbenmaschinen, weitgehende 1?xl)ansioti und Wärmerückgewinnung sowie die Möglichkeit der l lerabsetzung des Schiffswiderstands durch Treibmittel, (las bereits gearbeitet hat, ist ein \-orsprung gegenüber den bestehenden Propulsiorisarten gegeben, der neben einer erheblichen brennstoffwirtschaftlichen Cberlegenheit eine keilte von anderen stark ins Gewicht fallenden \-orteilen init sich bringt, gegeben durch: I)ispositionsfretheit ini Schiff, wie bei elektrischen Antrieben, \'crweti(lung normaler rasch laufender, sehr wirtschaftlich arbeitender Antriebsmaschinen mit kleinen (@ewicliten und geringem Raumbedarf, niedrige Atilagekosteii, außerordentliche LTberlastbarkeit für Sonderfälle, Fortfall der Ruderanlage ti. a. in. \'or allem kann wegen der bedeutend besseren 13reinistoffausnutzung bei gleichem Brennstoff aufwand eine tvesentliclie Steigerung der Schiffsgeschwindigl:eit und damit der Gesamtwirtschaftlichkeit von Schiffen erreicht werden.Through (read the interaction of the three factors, favorable implementation de, "Propellant in the propulsion like the piston engine, extensive 1? Xl) ansioti and heat recovery as well as the possibility of reducing the ship's resistance by propellant, (read has already worked, is a \ -head ahead compared to the existing Propulsiorisarten given, in addition to a considerable fuel economy The superiority of init brings itself, given by: I) ispositionsfretheit ini ship, as with electrical Drives, \ 'crweti (lung normal fast running, very economical working Driving machines with small (@ewicliten and little space requirements, low atilagekosteii, Extraordinary overload capacity for special cases, omission of the steering gear ti. a. in. \ 'Above all, because of the significantly better utilization of pure substances with the same Fuel consumption a significant increase in the ship's speed and so that the overall profitability of ships can be achieved.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Ship propulsion, in which the displacement and expan -sion work of a tensioned, gas-filled dainpfförinigen propellant, its input and Outlet are controlled, directly by accelerating one in a recess of the hull; located water column causes the forward thrust of the ship, characterized by (lall a by means of modern work and power machine construction, z. 13. high 1) anipfülierliitzting, turbo compressor, back pressure fuel engine, . @ thermal recovery, etc., energized and controlled gaseous, vaporous Substance serves as a propellant.

2. Ship propulsion system according to claim i, characterized by a special drive machine (turbo compressor or the like), which the propellant under Utilization of the waste heat from the compressor drive machine with or without a heat exchanger generated.

3. Ship propulsion system according to claim i, characterized by a counterpressure working internal combustion engine, the exhaust gas directly without a special compressor is fed to the propulsion unit.

4. Ship propulsion system according to claim 3, characterized characterized in that the internal combustion engine, which is a piston engine with supercharging works, drives a supercharger, which also produces compressed air as a propellant; with which the exhaust gases from the lirennkraftmaschine are mixed.

5. Ship propulsion after Claim T, characterized by a boiler system with an overheated heater Steam serves as a lubricant.

6. Ship propulsion system according to claim i with one in the The longitudinal direction of the ship extending recess, characterized in that that the Easter cut of the recess is in the discharge direction of the water column expanded.

7. Ship drive according to claim 6 with a channel-shaped recess, characterized marked, (let the canal at the point of entry of the water by automatic or controlled organs can be locked, so that a water leakage against the Ejection direction is excluded. B.

Ship propulsion according to Claim 6 with a channel-shaped Recess, characterized in that the channel is only on the water outlet side is open and can be filled with water by opening the outlet for (the propellant is.

9. Schiffsantriel) according to claim i and 6, characterized in that the recess extends essentially over the entire width and length of the ship and is arranged under the ship's bottom to reduce drag To achieve lowering of the surface of the ship in contact with water. to. Ship propulsion according to claim 9, characterized in that the The recess at the stern is completed and by a pipe rising upwards, expediently close below the water surface, connected to the outside water, to utilize the residual energy of the propellant for propulsion. i i. Ship propulsion according to claim i, characterized in that the exiting propellant is the flow at the bow or at the stern or at both points in order to reduce the ship's drag influenced. Referenced publications: German patent specification No. 5i94.