DE834205C

DE834205C - Device for generating propulsion for ships and other floating bodies by the expansion of a gas-water mixture in a nozzle pipe open at both ends

Info

Publication number: DE834205C
Application number: DES1956A
Authority: DE
Inventors: Joseph Chalom
Original assignee: AMELIORATION de la PROPULSION
Current assignee: AMELIORATION de la PROPULSION
Priority date: 1948-10-25
Filing date: 1950-02-28
Publication date: 1952-03-17

Description

Vorrichtung zur Erzeugung von Vortrieb für Schiffe und sonstige Schwimmkörper durch die Expansion eines Gas-Wasser-Gemisches in einem an beiden Enden offenen Düsenrohr Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erzeugung von Vortrieb für Schiffe od. dgl.> bei der die Expansion .einfies Gas-Wasser-Gemisches ausgenutzt wird, das durch Einblasen eines unlöslic'hen Gases in einen Wasserstrom erzeugt wird, der in einem unter die Oberfläche des Wassers eingetauchten, mit dein Fahrzeug verl>und!enen und an beiden Enden offenen Düsenrohr strömt.Device for generating propulsion for ships and other floating bodies by the expansion of a gas-water mixture in an open at both ends Nozzle pipe The invention relates to a device for generating propulsion for ships or the like> in which the expansion .einfies gas-water mixture is exploited is generated by blowing an insoluble gas into a stream of water being submerged in one under the surface of the water with your vehicle the nozzle pipe, which is open at both ends, flows.

Die Erfindung besteht darin, daß die Achse eines Antriebsdüsenröhres ini wesentlichen parallel zur Fahrtrichtung gerichtet ist und das Düsenrohreinen divergierenden und ein:,fii daran anschließenden konvergierenden Teil aufweist, wobei das Druckgas in den erweiterten Teil des Rohres eingeblasen wird;, wo es sich mit dem durchströmenden und durch die Fahrtgeschwindigkeüt unter Druck versetzten Wasser mischt, so daß das Gas-Wasser-Gemisch sich ausdehnt und nach hinten aus dem Antriebsdüsenröhr mit einer größeren Geschwindigkeit austritt, als sie das vorn eintretende Wasser aufweist, und dadurch einen Vortrieb für das Schiff erzeugt.The invention consists in that the axis of a drive nozzle tube ini is directed essentially parallel to the direction of travel and the nozzle pipes diverging and a: fii adjoining converging part, wherein the pressurized gas is blown into the enlarged part of the tube; where it is put under pressure with the flowing through and by the speed of travel Water mixes so that the gas-water mixture expands and backwards out of the The drive nozzle tube exits at a greater speed than it does at the front having entering water, thereby generating propulsion for the ship.

Dieses ist a'uf der Außenseite den Wasserlinien des Schiffskörpers angepaßt, so daß es einen möglichst geringen Widerstand verursacht, und es kann in einen. gewissen Abstand vom Schiffskörper durch geeignete Stützen getragen sein und hat selbst die bestmöglichen hydrodynamischen äußeren Umrisse.This is on the outside of the water lines of the hull adjusted so that it causes as little resistance as possible, and it can be in a. certain distance from the hull supported by suitable supports and has the best possible hydrodynamic outer outline itself.

Im allgemeinen werden mehrere symmetrisch zur Mittellängsebene des Fahrzeuges verteilte Düsenrohre verwendet, z. B. ein Düsenrohr auf jeder Seite.In general, several are symmetrical to the median longitudinal plane of the Vehicle distributed nozzle pipes used, e.g. B. one nozzle tube on each side.

Ein solches Antriebsdüsenrohr kann erst arbeiten, wenn eine genügende Geschwindigkeit des Schiffes erreicht ist, um einen genügend hohen dynamischen Druck in dem erweiterten Querschnitt des Düsenrohres zu erzeugen, und das Schiff muß daher zu Anfang durch irgendeinen bekannten Propeller bis auf die genügende Geschwindigkeit beschleunigt werden. Da eine Quelle für Druckgas zur Verfügung steht, ist es vorteilhaft, diese für den Start zu benutzen, indem das Druckgas in einen tiefliegenden Teil eines unten offenen und nach oben waagerecht abgebogenen und etwas unter der Wasserlinie nach hinten mündenden Startd'üsenrohres eingeführt wird. Durch dieses bekannte Mittel wird in dem unteren Teil des Startdüsenrohres ein unter statischem Druck stehendes Gas-Wasser-Gemi,sch und dank seiner Ausdehnung an der Mündung des Düsenrohres ein Vortrieb erzeugt.Such a drive nozzle tube can only work if a sufficient one Speed of the ship is reached to a sufficiently high dynamic pressure to produce in the enlarged cross-section of the nozzle pipe, and the ship must therefore at the beginning by some known propeller up to the sufficient speed be accelerated. Since a source of pressurized gas is available, it is advantageous to use this for start up by putting the pressurized gas into a deep part one open at the bottom and bent horizontally at the top and slightly below the waterline is introduced to the rear opening start nozzle pipe. By this known means there is a static pressure in the lower part of the starting nozzle tube Gas-water mixture, sch and thanks to its expansion at the mouth of the nozzle pipe Propulsion generated.

Nachdem das Schiff auf diese Weise eine genügende Geschwindigkeit erreicht hat und sich ein geeigneter dynamischer Druck in den divergierenden und konvergierenden Antriebsdüsenrohren eingestellt 'hat, kann die weitere Fahrt mit einem höheren Wirkungsgrad mit den Antr.iebsdüsenrohren erfolgen, wobei das nun entbehrliche Startdüsenrohr abgeschaltet wird. .After the ship has reached a sufficient speed in this way has reached and a suitable dynamic pressure in the diverging and converging drive nozzle tubes', the further journey with a higher efficiency with the drive nozzle tubes, which is now dispensable starting nozzle tube is switched off. .

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Schema. Es zeigt Fig. i einen Längsschnitt eines Schiffes, Fig. 2 einen Grundruß dazu und Fig. 3 ein Schema für einen Druckgaserzeuger. Der gesamte Gas-Wasser-Gemisch-Antrieb für ein Schiff besteht aus einer Brennkraftmaschine i, einem Kompressor 2 zur Verdichtung von Außenluft, einer Leitung 3 für verdichtetes Gas, die den Auslaß des Kompressors mit einem odier mehreren Startdüsenrohren 4 über ein Ventil 7 verbindet, und Leitungen für Druckgas 8 mit Ventilen 9, die das Druckgas nach den Antriebsdüsen io leiten.The drawing shows an embodiment of the invention in the scheme. It shows Fig. 1 a longitudinal section of a ship, Fig. 2 a plan view and 3 shows a diagram for a compressed gas generator. The entire gas-water mixture drive for a ship consists of an internal combustion engine i, a compressor 2 for compression of outside air, a conduit 3 for compressed gas leading to the outlet of the compressor connects with one or more starting nozzle tubes 4 via a valve 7, and lines for compressed gas 8 with valves 9, which direct the compressed gas to the drive nozzles io.

Beim Eintritt des Gases in das Wasser in den Antriebsdüsen wird das Gemisch durch an sich bekannte, nicht dargestellte Vorrichtungen, die z. B. in Emuls-ionspumpen (Strahlrohrpumpen od. dgl.) benutzt werden, hergestellt.When the gas enters the water in the drive nozzles, this will be Mixture by known, not shown devices that z. B. in emulsion pumps (Jet pipe pumps or the like.) Are used, produced.

Die Arbeitsweise ist folgende: Beim Start werden die Ventile 9 geschlossen, und das Ventil 7 wird geöffnet.The mode of operation is as follows: When starting the valves 9 are closed, and the valve 7 is opened.

Der Motorkompressor 1, 2 wird in Betrieb gesetzt, und das Druckgas, das im allgemeinen aus Luft besteht, wird in das Startdüsenrohr 4 geleitet, dort ein Gas-Wasser-Gemisch gebildet, und unter der Wirkung der Verschiedenheit der Dichte gegenüber der äußeren Flüssigkeit bildet sich ein Strom im Sinne der Pfeile i2, 13. DieAustrittsgeschwindigkeit des sich ausdehnenden ist größer als die Eintrittsgeschwindigkeit, und man erhält so eine Vortriebskraft, die das Schiff in Bewegung setzt.The motor compressor 1, 2 is put into operation, and the compressed gas, which generally consists of air, is fed into the starting nozzle tube 4, there a gas-water mixture is formed, and under the effect of the difference in density towards the outer liquid a current forms in the direction of the arrows i2, 13. The exit velocity of the expanding one is greater than the entry velocity, and you get a propulsive force that sets the ship in motion.

Wenn die Schiffsgeschwindigkeit einen genügendenWerterreicht hat, werden die Ventile 9 geöffnet und darauf das Ventil 7 geschlossen.When the ship's speed has reached a sufficient value, the valves 9 are opened and then the valve 7 is closed.

In die Antriebsdüsen io tritt das Wasser in Richtung des Pfeiles 14 unter der Wirkung der Schiffsgeschwindigkeit ein, wird in dem divergierenden Eintrittsteil auf höheren Druck gebracht und mit dem Druckgas in ein Gemisch umgewandelt, und das sich in dem konvergierenden Teil ausdehnende Gemisch tritt in Richtung 15 mit einer stark angewachsenen Geschwindigkeit aus, und ihre Reaktion hält den Vortrieb des Schiffes aufrecht oder vergrößert ihn.The water enters the drive nozzles in the direction of arrow 14 under the action of the ship's speed, becomes in the diverging entry part brought to a higher pressure and converted into a mixture with the pressurized gas, and the mixture expanding in the converging part occurs in direction 15 with it a rapidly increased speed, and their reaction keeps the propulsion of the ship upright or enlarges it.

Es können an sich bekannte, nicht im einzelnen dargestellte Vorrichtungen vorteilhaft angewandt werden, um bei i i die Einlässe und :Iuslässe der Startdüsen 4 zu schließen, wenn diese außer Betrieb sind, um keine für d'ie Fortbewegung schädliche Widerstände entstehen zu lassen.Devices known per se, not shown in detail, can be used can be used advantageously to at i i the inlets and: Iusllaß of the starting nozzles 4 to close when they are out of order so as not to be detrimental to locomotion To create resistance.

Eine der Vorrichtung 4 ähnliche Vorrichtung, die aber ihren Auslaß im entgegengesetzten Sinn zur Vorrichtung 4 hat, kann für Rückwärtsfahrt vorgesehen sein..A device similar to device 4, but with its outlet has in the opposite sense to the device 4, can be provided for reversing be..

Bei dem oben beschriebenen vereinfachten Schema 'ist die Benutzung irgendeines Nfotor-Kompressor-Aggregates angenommen, und das Druckgas wird durch den einzigen Kompressor erzeugt, der das Gas aus der umgebenden Luft entnimmt.In the simplified scheme described above, the usage is any Nfotor compressor unit is accepted, and the pressurized gas is through creates the only compressor that takes the gas from the surrounding air.

Eine solche Einheit kann im Sinne der Erfindung auch durch einen Turbokompressor oder einen durch Dampf oder Auspuffgase betriebenen Ejektorkompressor ersetzt werden.Such a unit can, within the meaning of the invention, also be a turbo compressor or replace a steam or exhaust gas powered ejector compressor.

In diesem Fall ergibt sich der Vorteil, daß keine beweglichen Maschinen vorhanden sind; da der Ejektorkompressor keine mechanisch beweglichen Teile aufweist.In this case, there is the advantage that there are no moving machines available; because the ejector compressor has no mechanically moving parts.

Die Verwendung eines Turbokompressors ist besonders günstig zur Ausübung des Verfahrens nach der Erfindung, wenn der Turbokompressor aus einer den Kompressor antreibenden Gasturbine besteht und als Gas zum Speisen der Antriel7sdüsen die Mischung des Auspuffgases der Gasturbine und der komprimierten Luft benutzt wird, die ihrerseits die Temperatur der Mischung senkt.Using a turbo compressor is particularly beneficial to exercise of the method according to the invention when the turbo compressor consists of one of the compressor driving gas turbine and as gas for feeding the drive nozzles the mixture the exhaust gas of the gas turbine and the compressed air is used, which in turn lowers the temperature of the mixture.

Bei einer gewöhnlichen Gasturbine besteht die technische Aufgabe darin, das Maximum an ver-, fügbarer Arbeit an der Welle für einen gegebenen Brennstoffverbrauch zu erreichen; im vorliegenden Fall -dagegen besteht das Problem darin, stets mit einem Minimum an Brennstoffverbrauch das größte Gasvolumen am Auslaß mit dem Verwendungsdruck zu erhalten; dieses Gas kann durch eine Mischung des Auspuffgases der Turbine und der geförderten Druckluft des Kompressors erhalten werden, derart, daß notfalls die Temperatur ermäßigt wird.In an ordinary gas turbine, the technical task is to the maximum available work on the shaft for a given fuel consumption to reach; In the present case, however, the problem is always with a minimum of fuel consumption, the largest volume of gas at the outlet at the use pressure to obtain; this gas can be produced by a mixture of the turbine and exhaust gas the compressed air delivered by the compressor can be obtained in such a way that, if necessary the temperature is reduced.

Fig. 3 zeigt ein Schema eines solchen Aggregates, das die Gase zur Speisung der Antriebsdüsen gemäß der Erfindung liefert.Fig. 3 shows a diagram of such a unit, the gases for Supplying the drive nozzles according to the invention.

Eine Gasturbine 21 treibt einen Kompressor 22 durch die schematisch angedeutete Übertragungswelle 23.A gas turbine 21 drives a compressor 22 by the schematically indicated transmission shaft 23.

Die Druckluft, z. B. von, i atü und einer Temperatur von So' C, wird durch eine Leitung 24 nach der Auspuffleitung 25 der Turbine geleitet. Die' Auspuffgase 'haben beispielsweise eine Temperatur von 45o' C. Man kann dann z. B. in der Leitung 26 eine Mischung von igo' C und nach der Expansion von nur ioo'- C erhalten; die in der Antriebsdüse arbeitet. Bei einem Aggregat von z. B. io ooo PS mit einem Brennstoffverbrauch von 200 g je PS/Std., die das 2ofache des Brennstoffgewichtes an Luft verbraucht, um etwa das gleiche Gewicht an Auspuffgas zu erzeugen, d. h. 4 kg/PS, erreicht die Auspuffgasmenge ein Gesamtgewicht von 40 000 kg/Std.The compressed air, e.g. B. from, i atü and a temperature of So 'C, is passed through a line 24 to the exhaust line 25 of the turbine. The 'exhaust gases' have, for example, a temperature of 45o'C. B. obtained in line 26 a mixture of igo'C and after expansion of only 100'- C; which works in the drive nozzle. In an aggregate of z. B. io ooo PS with a fuel consumption of 200 g per PS / hour, which uses twice the fuel weight in air to produce about the same weight of exhaust gas, i.e. 4 kg / PS, the exhaust gas quantity reaches a total weight of 40,000 kg / hour

Andererseits können io ooo PS in einer Stunde 96 ooo kg Luft auf i atü verdichten. Man verfügt dann über einen Gesamtausstoß von 136 t/St.d. an Gas, das bei ioo' C ungefähr 136 ooo cbm einnimmt.On the other hand, 100,000 horsepower can produce 96,000 kg of air in one hour compress atü. You then have a total output of 136 t / h. of gas, which takes up about 136,000 cbm at 100'C.

Diese Gasmenge kann zum Vortrieb eines Schiffes verwendet werden, indem erfindungsgemäß die Mischung des Wassers miit der Druckgasmischung benutzt wird.This amount of gas can be used to propel a ship, by using the mixture of the water with the compressed gas mixture according to the invention will.

Das Verfahren kann bei jeder Art von Fahrzeugen, die sieh auf oder unter Wasser bewegen, im Sinn der Erfindung angewandt werden, wie z. B. bei üblichen Schiffen, Gleitbooten, Unterseebooten mit Schnorchel, Torpedos u. dgl.The procedure can be applied to any type of vehicle that looks on or move under water, are used in the sense of the invention, such. B. at usual Ships, planing boats, submarines with snorkels, torpedoes and the like.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for generating propulsion for ships od. The like. In which the expansion of a gas-water mixture is exploited, which is generated by blowing an insoluble gas into a water stream which is submerged in a submerged under the surface of the water with the vehicle connected and open at both ends nozzle pipe flows, characterized in that the axis of a drive nozzle pipe (io) is directed essentially parallel to the direction of travel and the nozzle pipe has a diverging part and an adjoining converging part, the pressurized gas in the widened Part of the pipe is blown in, where it mixes with the water flowing through and pressurized by the speed of travel, so that the gas-water mixture expands and exits the drive nozzle pipe to the rear at a greater speed than it does in front having entering water, thereby generating propulsion for the ship.

2. Apparatus according to claim i with a compressed gas generator or supply; characterized in that the compressed gas line (3) is also connected to at least one per se known. Start nozzle pipe (4) can be connected, which communicates with the surrounding water and on the one hand an inlet opening on the floor of the vehicle and on the other hand one after has rearward outlet opening near the swimming water line of the vehicle.

3. Apparatus according to claim i or 2, characterized in that for generating this pressurized gas, an ejector compressor, is provided.

4. Apparatus according to claim i or 2, in which the compressed gas consists of a mixture of atmospheric air compressed by a compressor with exhaust gases from a motor driving the compressor, characterized in that the motor is a gas turbine (21) which is formed by a mixture of air is fed with fuel.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the circuit of the turbine (21) is controlled simultaneously with the flow rate of the compressor (22) so that the largest amount of gas of the desired by the mixture of the exhaust gases from the turbine and the compressed air supplied by the compressor Pressure and temperature is maintained to ensure the lowest possible fuel consumption of the turbine: