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Antriebsvorrichtung, insbesondere für Wasser- und Luftfahrzeuge In
dem Bestreben, den Wirkungsgrad des Antriebs von Schiffen zu verbessern, ist man
auf den Gedanken gekommen, die Schiffe mit Fortbewegungsorganen zu versehen, welche
die Schwimmbewegungen eines Fisches bzw. desFischschwanzes nachahmen.
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Es ist eine Vorrichtung zum Fortbewegen und Steuern von Schiffen bekanntgeworden,
bei welcher mit dem Schiffskörper verbundene, vom Wasser berührte Flächen vorgesehen
sind, denen durch an sich bekannte Antriebsmaschinen eine fortschreitende Wellenbewegung
erteilt wird.
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Der Gedanke, den Antrieb von Schiffen durch derartige, eine fortschreitende
Wellenbewegung ausführende Flächen zu bewirken, ist an sich richtig; jedoch ist
es bisher nicht gelungen, diese schwingenden Flächen so auszubilden und dem Schiffskörper
gegenüber derartig anzuordnen und zu bewegen, daß eine wirbelfreie Bewegung des
umgebenden Mediums, also des Wassers, und damit ein verlustloses Einwirken des Wassers
auf den Schiffskörper stattfindet. Dazu kommt noch, daß die bekannte Antriebsvorrichtung
für die schwingenden Flächen und diese selber einen sehr verwickelten Aufbau haben.
Bei einem bekannten Antrieb dieser Gattung hat man die schwingende Fläche mit einer
äußeren dehnbaren Haut aus Gummi versehen und glaubte, auf diese Weise eine gut
schwingende Fläche erzielen zu können. Es ist leicht verständlich, daß derartige
Flächen mit einer so empfindlichen Außenhaut den Beanspruchungen bei einem seegehenden
Schiff nicht gewachsen sind.
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Die Erfindung bezweckt, die Mängel der bisherigen bekannten Schiffsantriebe
mit am Fahrzeugkörper befestigten, vom umgebenden Medium berührten, eine fortschreitende
Wellenbewegung ausführenden Flächen zu beheben und eine Vorrichtung zum Fortbewegen
und Steuern von Fahrzeugen,
insbesondere Wasser- und Luftfahrzeugen,
durch Schwingflächen zu schaffen, die so gestaltet, angeordnet und in Schwingungen
versetzt werden, daß bei ihrer Tätigkeit das umgebende Medium möglichst wirbelfrei
bleibt.
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Die hierzu vorgeschlagene Vorrichtung zum Fortbewegen und Steuern
von Fahrzeugen, insbesondere Wasser- und Luftfahrzeugen, durch vom umgebenden Medium
berührte, am Fahrzeugkörper schwingbar angeordnete, von Antriebsmaschinen im Fahrzeug
in fortschreitende Wellenbewegung versetzte Fortbewegungs- und Steuerflächen (Schwingflächen)
kennzeichnet sich der Erfindung gemäß dadurch, daß plattenförmig und biegsam gestaltete
Schwingflächen von Antriebsmaschinen bekannter Art derart angetrieben werden, daß
in jedem Augenblick der Querschnitt durch die Schwingflächen eine reine Sinuskurve
darstellt, deren Auslenkungsphasen mit gleichförmiger Geschwindigkeit von vorn nach
hinten über die Schwingfläche Ihinwegwandern unter Mitnahme des sie umgebenden Mediums.
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Die Erfindung sieht ferner mehrere nebeneinander angeordnete, die
Sinusbewegung synchron ausführende Schwingflächen vor.
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Die Erfindung kennzeichnet sich weiter durch mehrere nebeneinander
angeordnete, in ihrer Sinusbewegung so hin und her schwingende Schwingflächen, daß
jede Schwingfläche in jedem Augen-Nick das Spiegelbild ihrer benachbarten Schwingflächen
darstellt.
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Weitere Kennzeichen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung,
den Ansprüchen und den "Zeichnungen.
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In den Zeichnungen ist die Erfindung in mehreren Ausführungsformen
beispielsweise schematisch dargestellt.
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Fig. i ist eine schematische Darstellung des Bewegungsablaufes einer
Schwingfläche gemäß der Erfindung in fünf charakteristischen Phasen; Fig. 2 zeigt
in Draufsicht und teilweisem Schnitt eine Antriebsvorrichtung für ein Schiff; Fig.
3 zeigt als Einzelheit eine Schwingfläche in Seitenansicht; Fig. 4 zeigt zwei weitere
Ausführungsmöglich keiten für den Antrieb von Schiffen durch Schwingflächen; Fig.
5 bis 7 zeigen eine Ausführungsform des Antriebes von Flugzeugen durch Schwingflächen,
und zwar Fig.5 in Draufsicht und teilweisem Schnitt durch den Flugzeugkörper, Fig.
6 in einem Schnitt etwa nach der Linie A-B der Fig. 5' und Fig. 7 in einem Schnitt
etwa nach der Linie C-D der Fig. 5; Fig.8 und 9 zeigen in einer der Fig. 5 entsprechenden
Ansicht zwei weitere Ausführungsformen des Antriebes von Flugzeugen durch Schwingflächen.
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In dem schematischen, von oben gesehenen Schnitt der Fig. i ist mit
i ein Teil der Backbordaußenhaut eines Schiffes und mit 2 eine an dieser in beliebiger
bekannter Weise, z. B. durch nicht weiter dargestellte Träger befestigte parallel
mit der Schiffswand i verlaufende plattenförmige Wand bezeichnet. 3 ist eine plattenförmig
und biegsam gestaltete Schwingfläche, so daß sie bei geeignetem Antrieb gemäß der
Erfindung in einer reinen Sinuskurve gemäß den in Fig. i dargestellten fünf Schwingungsphasen
I bis V zu schwingen vermag. Ihre Auslenkungsphasen, die in Fig. i mit ihren charakteristischen
Punkten dargestellt sind, z. B. den Wendepunkten 4, den Maxima 5 und den Minima
6, wandern mit gleichförmiger Geschwindigkeit von vorn nach hinten über die Schwingfläche
3 hinweg. Dabei wälzen sich die einzelnen Punkte der Schwingfläche, wie dies aus
Fig. i ersichtlich ist, bei einer vollen Bewegung an der Außenhaut i des Schiffes
und an der Wand 2 ab; die Schwingungsphasen I bis V zeigen also ein volles Arbeitsspiel
der Schwingfläche 3, das sich sodann von neuem wiederholt. Die in der Phase I eingezeichneten
senkrechten Pfeile deuten die Bewegungsrichtung der Schwingfläche 3 an. Das in dem
Raum zwischen der Außenhaut i des Schiffes und der Wand 2 befindliche Wasser wird
entsprechend den waagerechten Pfeilen (Fig. i, I bis V) durch die bei der Ausführung
eines Arbeitsspieles der Schwingfläche 3 erfolgende Pumpwirkung von vorn nach hinten
mitgenommen, so daß das Schiff vorwärts bewegt wird. Bei einer Umsteuerung der .Bewegung
der Schwingfläche 3 wandert die im Raum zwischen Außenhaut i und Wand 2 befindliche
Wassermenge im entgegengesetzten Sinne der eingezeichneten waagerechten Pfeile,
d. 'h. das Schiff bewegt sich rückwärts.
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Es versteht sich von selbst, daß auf der Steuerbordseite eines Schiffes
eine gleiche Vorrichtung, wie nach Fig. i beschrieben, angeordnet ist. Diese beiderseits
angeordneten Antriebsvorrichtungen ermöglichen es, bei Schaltung auf Vor-,bzw. Rückwärtsgang,
das Schiff zu steuern.
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Die vorgehend beschriebene Wirkung der auf der Steuerbord- und Backbordseite
des Schiffes angebrachten Schwingflächen ist, unter Voraussetzung einer ständigen
Linienberührung zwischen der schwingenden Schwingfläche und der Schiffswand, die
gleiche, wenn die bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. i beschriebene Wand 2 fortgelassen
wird. Aus Gründen der Sicherheit des Antriebes ist die zusätzliche Anordnung von
Wänden 2 vorzuziehen.
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Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 und 3 erläutert in schematischer
Form einen nach der Fig. i beschriebenen Schiffsantrieb.
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Mit i ist wiederum die Backbordaußenhaut eines Schiffes bezeichnet
und mit 2 eine parallel zu ihr befestigte Wand 2. Innerhalb des Raumes zwischen
Außenhaut i und Wand 2 ist eine Schwingfläche angeordnet, die aus einer Anzahl von
Platten 7, die durch Scharniere 8 miteinander gelenkig verbunden sind, besteht.
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Mit 9 ist eine Kraftmaschine bekannter Art, z. B. eine Vierzvlinderdieselmaschine,
schematisch angedeutet. Ihre Kurbelwelle io ist bei i i bis 13 gelagert. Die an
den Kurbeln i4 angreifenden Kurbelstangen 15 sind bei 16 gelenkig mit Treibstangen
17 verbunden. Die Treibstangen greifen
bei 18 an den cinzclsien
Plattest 7 der Schwittgflächc: an. Bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle vollzieht
sich das nach Fig. i, I bis V erläuterte Arbeitsspiel der Schwingfläche.
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Die Treibstangen 17 sind in bekannten, nicht weiter dargestellten
wasserdichten Stopfbuchsen in der Außenhaut i des Schiffes gelagert und geführt.
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So lange die ?Maschine umläuft, d.li. so lange die Schwingflächen
ihre Bewegung ausführen, wird das sie umgebende Medium, also das Wasser, von vorn
nach hinten in Richtung der eingezeichneten waagerechten Pfeile der Fig.2 bewegt
titid das Schift im Rückstoß voratigetriel}en.
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In Fig. d sind zwei weitere wahlweise anwendbare Ausführungsbeispiele
für einen Schiffsantrieb gemäß der Erfindung dargestellt.
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i stellt wiederum die Backbordaußenhaut eines Schiffes dar und icg
die Steuerbordaußenhaut. 2 ist eine parallel zu dieser angeordnete Wand. Die Kurbelwelle
io einer nicht weiter dargestellten Antriebsmaschine bekanntes- fArt ist bei ii
bis 13 gelagert. 15 sind wiederum Kurbelstangen und 17
Treibstangen gleich
denen des Ausführungsbeispiels nach Fig. #-.
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Zutsächst sei das für die Steuerbordseite des Schiffes vorgesehene
Ausführungsbeispiel für den Antrieb eines Schiffes beschrieben.
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Es versteht sich, claß auf der Backbordseite des Schiffes die gleiche
Vorrichtung ist, wie auf der Steuerbordseite.
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Das Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem nach Fig. 2 und
3 beschriebenen lediglich dadurch, daß iss dem Raum zwischen der Schiffswand ig
wid der Wand 2 an Stelle einer einzigen SchwisIgfläche 7 ein Paar Schwingflächen
nel>eneinanderliegend angeordnet sind, die von der Antriebsmaschine im Schiff derart
in ihrer Sinusbewegung hin und her geschwungen werden, daß die eine Schwingfläche
in jedem Augenblick das Spiegelbild der zweiten Schwingfläche darstellt.
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Bei (lern :ltisführungsbeispiel, das in Fig. I für die Backbordseite
des Schiffes vorgesehen ist, sind drei Paare solcher spiegelbildliche Schwingungen
ausführenden Schwingfl;ichen angeordnet.
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Mass kamt auch jede zweite Schwingfläche fortlassen und erhält darin
ein System von drei zueinander synchron schv-itigendeti Schwingflächen.
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Die Wirkungsweise dieser in Fig. ;I dargestellten :'\tisführttngsfos-nseti
ist die gleiche wie hei dem _\tisfiilirungsl>eisl>iel isacli Fig. 2.
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Bei den Ausführungsformen nach Fig. .I sind die Seliwingfläclien so
eng benachbart angeordnet, daß, wie ersichtlich, sie sich beim Ausführen ihrer spiegelbildlichen
Sinuslxwegung jederzeit in einer Linie berühren.
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Die Anordnung kann aber auch so getroffen werden, daß eine solche
Linienberührung, die aber vorzuziehen ist, nicht stattfindet.
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l3ei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 bis 7 ist die Vorrichtung
in _\nwendung als Antrieb für ein Flugzeug dargestellt. Aus der Draufsicht der Fig.5
ist ersichtlich, daß zu beiden Seiten des Flugzeugkörpers 20 je ein Paar Schwingflächen
7, wie bei dein Ausführungsbeispiel für die Steuerbordseite des Schiffes gemäß Fig.4,
vorgesehen sind. Auch hier sind die Schwingflächen so eng benachbart angeordnet,
daß sie sich beim Ausführen ihrer spiegelbildlichen Sinusbewegung jederzeit in einer
Linie berühren.
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Das die Schwingflächenpaare umgebende Medium, die atmosphärische Luft,
wird bei den Schwingbewegungen genau so wie das Wasser bei den Schwingflächen für
den Antrieb von Schiffen mitgenommen und von vorn nach hinten wirbelfrei bewegt.
Die Strömungsrichtung der Luft ist durch die eingezeichneten waagerechten Pfeile
der Fig. 5 und 7 dargestellt.
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Die Ausführungsform nach Fig. 8 zeigt bei einem Flugzeug als Antriebsvorrichtung
zwei Paare von Schwingflächen 21. Sie empfangen von der nicht weiter dargestellten
Antriebsmaschine im Flugzeugkörper eine Schwingbewegung, die sie nur die Hälfte
einer Sinuskurve ausführen läßt, wie dies in Fig. 8 veranschaulicht ist. Diese Schwingflächen
werden daher Halbwellenschwingflächen genannt.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. g sind mehrere solcher Halbwellenschwingflächen
21 angeordnet, die außerdem seitwärts und rückwärts in der Längsrichtung des Flugzeuges
gestaffelt angeordnet sind.
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Die Erfindung beschränkt sich nicht auf den Gedanken, in Sinusschwingungen
versetzte Schwingflächen in ihrer Einwirkung auf Flüssigkeiten oder Gase durch Ausnutzung
des Rückstoßes als Mittel zum Fortbewegen und Steuern von Fahrzeugen zu verwenden,
sie umfaßt vielmehr auch den Gedanken, in Sinusschwingungen versetzte Schwingflächen
zur Förderung von Flüssigkeiten und Gasen zu verwenden. Im ersteren Falle ist die
Wirkung der die Schwingflächen umgebenden und von ihnen beeinflußten Medien auf
bewegliche Körper (Fahrzeuge), im zweiten Falle auf feststehende Körper nutzbar
gemacht. Beispiele für den zweiten Fall sind: Pumpen, Ejektoren, Staubsauger u.
dgl. Die zeichnerische Darstellung von Ausführungsbeispielen erübrigt sich, da sich
die Anordnung der Schwingflächen aus den beschriebenen Ausführungsformen für den
Antrieb von Fahrzeugen ohne Schwierigkeiten ergibt.
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Die Erfindung umfaßt außer dem Gedanken, in Sinusschwingungen versetzte
Schwingflächen zum Antrieb von Fahrzeugen zu benutzen, auch dessen Umkehrung, nämlich
eine Kraftmaschine zu schaffen, die sich der Erfindung gemäß dadurch kennzeichnet,
daß ihre Kurbelwelle gekuppelt ist mit siniisförmig beweglich durchgebildeten, plattenförmigen,
biegsamen Schwingflächen, die unter der vollen Einwirkung durch strömende Flüssigkeiten
oder Gase in Sinusschwingungen versetzt werden.