EP0157287A2

EP0157287A2 - Strahlantrieb

Info

Publication number: EP0157287A2
Application number: EP85103200A
Authority: EP
Inventors: Peter Labentz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-03-19
Filing date: 1985-03-19
Publication date: 1985-10-09
Also published as: EP0157287A3; EP0157287B1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Strahlantrieb 25 für Schiffe 1. Er besteht aus einer heckseitig unter Wasser 2 angeordneten Halteeinrichtung 4, an deren freiem Endabschnitt 5 ein an einer vertikalen Achse 6 drehbarer Düsenkörper 7 angeordnet ist. Die Düsen 8 des Düsenkörpers 7 können allgemein horizontal oder aber zur Horizontalen winklig nach außen ausgerichtet sein. Die Düsen 8 sind über entsprechende Verbindungsleitungen mit einer motorisch betriebenen Hochdruckpumpe 9 verbunden.

Description

Es ist bekannt, zum Schiffsantrieb Schiffsschrauben zu verwenden, die von einem Mantel umgeben sind und hierdurch einen gerichteten Strahl zum Vortrieb des Schiffes erzeugen. Der Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß zum Antrieb auch dieser Schiffsschraube die bei üblichen Schiffsschrauben notwendigen umfangreichen mechanischen Einrichtungen wie Antriebswellen, Getriebe und dgl, erforderlich sind, Für reine Manövrierzwecke ist es ferner bekannt, rein hydraulisch wirkende Quersteuereinriohtungen zu verwenden, mittels denen allgemein rechtwinklig oder winklig zur Schiffslängsachse Wasserstrahlen ausgestoßen werden können, um durch Impulswirkung bestimmte Richtungsänderungen des Schiffes zu bewirken. Für den Vortrieb eines Schiffes sind derartige Einrichtungen nicht geeignet.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Strahlantrieb für Schiffe zu schaffen, der keine aufwendigen mechanischen Hilfseinrichtungen erfordert und sowohl zum Vortrieb des Schiffes wie auch zu dessen Manövrierung geeignet ist..
Erfindungsgeanß erfolgt die Lösung der Aufgabe durch eine heckseitig unter Wasser angeordnete Halteeinrichtung, an der ein Düsenkörper fest gelagert oder um eine vertikale Achse drehbar angeordnet ist, dessen Düsen allgemein horizontal ausgerichtet und mit einer motorisch betriebenen Bochdruckpumpe verbunden sind.
Weitere Merkmale der Erfindung werden in den Unteransprüchen beschrieben.
In den Zeichnungen sind Ausführungsformen der Erfindung dargestellt, die nachstehend näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 die Anordnung des Strahlantriebs in einer schematischen Seitenansicht
Fig. 2 den Strahlantrieb nach _Fig. ₁ in einer Ansicht in Richtung A
Fig. 3 weitere Ausbildungen eines Düsenkörpers und 4 für einen Strahlantrieb in einer Seitenansicht im Schnitt,
Fig. 5a den Düsenkörper nach Fig. 3 und 4 in einer Ansicht in Richtung B
Fig. 5b eine weitere Ausbildung des Düsenkörpers nach Fig. 3 und 4 in einer Ansieht in Richtung B im Ausschnitt
Fig. 6a weitere Ausbildungen eines Düsenkörpers bis 8 in schematischen Seitenansichten
Fig. 9 die Düsenkörper nach Fig. 7 und 8 in einer Ansicht in Richtung C
Fig. 10a Detailansichten von Düsenkörpern mit und 10b integrierten Querstrahldüsen
Fig. 11 weitere Ausbildungen von Düsenkörpern und 12 in schematischen Seitenansichten
Fig. 13 eine Ansicht von innen auf den Düsenkegel der Düsenkörper nach Fig. 11 und 12
Fig. 14 eine weitere Ausbildung der vor dem Düsenkranz des Düsenkegels ausgebildeten hydraulisch profilierten Nabe in einer Seitenansicht im Schnitt
Fig. 15 weitere Ausbildungen von Düsenkörpern und 16 in schematischen Seitenansichten

Der Strahlantrieb 25 besteht aus einem Düsenkörper 7, der an einer Halteeinrichtung 4 vorzugsweise an dem Heck 3 eines Schiffsrumpfs 14 unter Wasser angeordnet ist. Die Halteeinrichtung ist als zylindrischer Rohrkörper 12 ausgebildet, in dem eine Hochdruckwasserleitung 13 zur Versorgung der Düsen 8 des Düsenkörpers 7 mit Hochdruckwasser sowie zwei Steuerleitungen 31, 32 angeordnet sind. Die vertikale Hochdruckwasserleitung 13 ist vorzugsweise durch ein Stevenrohr geführt und am Schiffsrumpf 14 gelagert. Sie ist mittels eines nicht näher dargestellten Dreh-oder Kugelgelenkflansches mit der Hauptdruckleitung 15 verbunden, um eine Drehung der Halteeinrichtung...4 un 360° zu ermöglichen. Der Düsenkörper 7 ist über eine Hauptdruckleitung 15 mit einer Hochdruckpumpe 9 verbunden, die mittels einer Antriebseinheit 29 angetrieben wird (Fig. 1). Die Hochdruckpumpe 9 kann drehzahlgeregelt ausgebildet sein, wozu eine Drehzahlstelleinriohtung 26 dient, die mittels einer Steuerleitung 27 mit einem Steuerglied im Bereich der Einrichtung 24 zur Schiffsmanövrierung verbunden ist.
Die Drehzahlstelleinrichtung 26 kann als auf den Pumpenantrieb einwirkender Fahrstufenregler ausgebildet sein.
In der Hauptdruckleitung 15 ist ein Dreiwegeventil 16 sowie zum Beipaß 17 ein Druckausgleichsventil 16a oder Druckausgleichsgefäß angeordnet, das mittels eines Stellantriebs 19 betätigt werden kann. Der Stellantrieb 19 ist über eine Steuerleitung 28 mit einer Steuereinrichtung 23 verbunden. Ober einen Beipaß 17 ist das Dreiwegeventil 16 mit der Ansaugleitung 18 der Hochdruckpumpe 9 verbunden. Durch entsprechende Einstellung des Dreiwegeventils 16 kann somit bei konstanter Drehzahl der Hochdruckpumpe 9 die dem Düsenkörper 7 zugeführte Wassermenge variiert werden.
Die Düsen 8 des Düsenkörpers 7 sind kreisringförmig an diesem angeordnet (Fig. 2) und bezogen auf die Mittelachse 30 winklig nach außen ausgerichtet . Die Düsenkanäle selbst laufen konisch aus. Es ist nöglich, die Düsen 8 des Düsenkörpers 7 zur Horizontalen 10 mittels geeigneter Stelleinrichtungen verstellbar auszubilden. Durch die kreisringförmige Anordnung der Düsen 8 wird ein weit gefächerter Wasserstrahl 37 erzielt, dessen Impuls zum Vortrieb des Schiffes 1 geeignet ist.
Zur Drehung des Düsenkörpers 7 um die vertikale Achse 6 zwecks Fahrtrichtungsänderung oder Durchführung von Hanövriervorgängen kann die Halteeinrichtung 4 insgesamt oder aber der Düsenkörper 7 um die vertikale Achse 6 drehbar ausgebildet sein. Im ersten Fall ist die Stelleinrichtung 21 zur Drehung der Halteeinrichtung 4 im Schiffsrumpf 14 angeordnet. Die Stelleinrichtung 21 ist mittels einer Steuerleitung 34 mit der Steuereinrichtung 20 verbunden, die der Einrichtung 24 zur Manövrierung des Schiffes 1 zugeordnet ist. Durch die Stelleinrichtung 21 wird der mit der Halteeinrichtung 4 fest verbundene Düsenkörper 7 gedreht.
Es ist auch möglich, eine Stelleinrichtung 22 am freien Endabschnitt 5 der Halteeinrichtung 4 anzuordnen. In diesem Fall kann die Halteeinrichtung 4 selbst nicht gedreht werden. Die Stelleinrichtung 22 weist ein nicht näher dargestelltes Gelenk 11 auf und kann z. B. mittels Flanschverbindungen 33 mit dem zylindrischen Rohrkörper 12 der Halteeinrichtung 4 verbunden sein (Fig. 2). Zur Betätigung der Stelleinrichtung 22 sind Steuerleitungen 31, 32 vorgesehen, die in dem zylindrischen Rohrkörper 12 geführt werden . Die Steuerleitungen 31, 32 sind ebenfalls mit der Stelleinrichtung 20 verbunden.
In den Fig. 3 bis 5b ist die Ausbildung weiterer Düsenkörper 38, 39 für einen Strahlantrieb 25 dargestellt. Der Düsenkörper 38, 39 besteht aus einem mittigen Ansaugkanal 40 um den konzentrisch die Düsen 8 angeordnet sind. Der Ansaugkanal 40 ist als düsenartige rotationssymmetrische Kammer 41 ausgebildet. In diese Kammer 41 wird von dem Eingangsabschnitt 71 durch die Injektionswirkung der Düsen 8 Wasser 2 angesaugt und nach Austritt durch den Ausgangsabschnitt 72 durch Injektionswirkung mit den aus den Düsen 8 austretenden Wasserstrahlen 36 vermischt.
Bei den Düsenkörpern 38, 39 sind die Düsen 8 nicht als Einzeldüsen sondern als Bestandteil eines Ringkanals 42 ausgebildet. Der Ringkanal 42 umgibt die rammer 41 und ist mit der vertikalen Hochdruckleitung 13 verbunden. Auslaßseitig sind die Kammer 41 umgebend düsenartige Auslaßöffnungen 43 vorgesehen. Der Ringkanal 42 besteht aus zwei Kanalabschnitten. Der erste Kanalabschnitt wird durch eine mit der Hochdruckleitung 13 über Durchbrechungen 73 verbundene Ringkammer 44 mit einem kreisringförmigen Querschnitt und allgemein parallel zueinander angeordneten kreisförmigen Seitenwänden 45, 46 gebildet. An diese Ringkammer 44 schließt sich eine sich zum' auslaßseitigen Endabschnitt 47 des Düsenkörpers 38, 39 konisch verjüngende weitere Ringkammer 48 an, an deren Endabschnitt 49 die düsenartigen Auslaßöffnungen 43 ausgebildet sind, Die Ringkammer 48 kann auch durch zwei Ringkammerwände 76, 77 gebildet sein, die an ihrem jeweils einem Endabschnitt mit den Seitenwinden 46, 45 verbunden sind und auslaßseitig einen düsenförmigen Ringschlitz 79 aufweisen (Fig. 5b). Zwischen den Ringkammerwänden 76, 77 können radiale Stege 78 vorgesehen sein, die außer zur Versteifung auch zur Strahllenkung dienen können. Der Eingangsabschnitt 71 der Kammer 41 ist durch einen rotationssymmetrischen Einlaufmantel 50 gebildet, der aus konstruktiven Gründen als Doppelmantel mit einem wulstförmig ausgebildeten Stirnabschnitt 51 besteht. Es ist auch möglich auf diesen Einlaufnantel 50 zu verzichten und lediglich einen an die Ringkammer 44 angeformten kreisringförmigen wulstartigen Stirnabschnitt 74 zu verwenden (Fig. 4). Hierdurch kann die Länge des Düsenkörpers 39 geringer sein als die des Düsenkörpers 38.
Der Düsenkörper 38 ist in einem Lager 53 gelagert, das auf einem an Heck 3 des Schiffes 1 angeordneten Vorsprung 52 befestigt ist. Dieser Vorsprung 52 ist als über den Hecksteven 54 vorragender Kragarm 55 ausgebildet. Der Kragarm 55 kann konstruktiv mit dem Kiel 55 verbunden sein.
In den Fig. 6a und 6b ist ein Düsenkörper 38 mit einer Strahlumlenkeinrichtung 70 dargestellt. Bei dieser Strahlumlenkeinrichtung 70 ist der an dem der Ringkammer 48 abgewandten Endabschnitt der Ringkammer 44 vorgesehene rotationssymmetrische Einlaufmantel 50 als Ringkammer 48a ausgebildet, die endabschnittseitig düsenartige AuslaBöffnungen 80 aufweist. Die Ringkammer 48a kann alternativ zur Ringkammer 48 mit Druckwasser beaufschlagt werden. Hierzu ist es möglich,die Ringkammer 44 mittels eines radialen Trennstegs 81 in zwei Teilkammern 82, 83 zu unterteilen, die jeweils einer der Ringkammern 48, 48a zugeordnet sind. In den Durchbrechungen 73 können Ventile vorgesehen sein, die über das Steuerglied 69 mittels Stellantrieben wechselweise betätigt werden. Es ist auch möglich, vor den Durchbrechungen 73 zwei Vorkammern 84, 85 anzuordnen, die jeweils einer der Teilkammern 82, 83 zugeordnet sind und mittels Verschlußgliedern 86, 87 wie Schiebern , Kegel- oder Klappenverschlüssen wechselweise mit der Hochdruckwasserleitung 13 verbindbar sind (Fig. 6a). In einer weiteren Ausgestaltung können in dem zylindrischen Rohrkörper 12 auch zwei Hochdruckwasserleitungen 13, 13a vorgesehen sein, von denen jede jeweils mit einer der Teilkammern 82, 83 verbunden ist. Die Hochdruckwasserleitungen 13, 13a werden je nach gewünschtem Betrieb wechselweise mit Druckwasser beaufschlagt.
Der Düsenkörper 38 kann auch zu einer Diffusordüse erweitert werden. In Fig. 7 ist eine Diffusordüse 137 dargestellt. Diese Diffusordüse 137 besteht aus einem zentralen Düsenkranz 98, der von einem düsenförmigen Ringschlitz 79 umgeben ist. Der düsenförmige Ringschlitz 79 ist an einer Ringkammer 58 ausgebildet, in der koaxial zur Mittelachse 93 eine ansaugseitige Nabe 101 mit abströmseitig ausgebildeter ringstegartiger Seitenwand 64 angeordnet ist. Diese übergreift einen Düsenkegel 97 einer weiteren abströmseitigen Nabe 101, der mittels eines Düsenkegelschaftes 95 in einen Schaftlager 66 an einem Schott 63 der ansaugseitigen Nabe 101 gelagert und mittels einer Halte- und Einstellvorrichtung 105 axial verstellbar ist. Die ansaugseitige Habe 101 ist mittels radial angeordneter Stege 60 mit der Ringkammer 58 verbunden. Diese ist mittels durch die Stege 60 geführter Hochdruckleitungen 61 mit der durch den Düsenkegel 97 und Düsenkegelschaft 95 innerhalb der ringstegartigen Seitenwand 64 ausgebildeten Vorlaufkammer 116a verbunden. Der Düsenkegel 97 ist mittels eines Dichtungsrings einer Dichtungseinrichtung 104 in der ringstegartigen Seitenwand 64 gelagert. Der Düsenkranz 98 ist durch randseitig am Düsenkegel 97 angeordnete schlitzartige Ausnehmungen 107, 108, 109 gebildet, die zur Mittelachse 93 der Diffusordüse 137 nach außen gerichtet sind. Vorzugsweise werden die Ausnehmungen 107, 108, 109 zur Mittelachse 93 in einem Winkel von etwa 4" bis 12" ausgerichtet. In dem Ringschlitz 79 sind radiale Stege 78 angeordnet, durch die Düsen 62 ausgebildet werden. Der dem Druckrohrabschnitt 65 abgewandten Abschnitt der Ringkammer 58 ist mittels eines Lagers 53 auf einem Kragarm 55 gelagert, der heckseitig mit dem Rumpf 2 verbunden ist. Hierdurch ist ein sicheres Verschwenken der Diffusordüse 137 um die vertikale Achse 6 gewährleistet, so daß die Diffusordüse 137 sowohl zum Vortrieb des Überwasserschiffs 1 wie auch zu dessen Manövrierung verwendet werden kann.
In Fig. 8 ist eine weitere Diffusordüse 138 dargestellt, die zum Vortrieb und zur Manövrierung eines Überwasserschiffs 1 verwendet werden kann. Bei dieser Diffusordüse 138 ist die Ringkammer 58 mittels eines Trennstegs 81 in zwei Ringkammern 48, 48a mit jeweils einem düsenförmigen Ringschlitz 79 unterteilt. Mittels radial angeordneter Stege 60 ist diese Ringkammer 58 mit einer Buchse 142 verbunden, deren Endabschnitte als gegenüber Lagerplatten 143, 144 vorkragende ringstegartige Seitenwände 64 ausgebildet sind. Zwischen den Seitenwänden 64 ist zur Ausbildung eines Düsenkranzes 98 jeweils ein Düsenkegel 97 mit Nabe 101 angeordnet und mit dem jeweils zugehörigen Düsenkegelschaft 95 in einem Schaftlager 66 an den Lagerplatten 143, 144 gelagert. Jeder Düsenkegelachaft 95 ist mittels einer Halte- und Einstellvorrichtung 105 axial verstellbar. Der jeweilige Düsenkranz 98 ist wie bei der Diffusordüse 137 ausgebildet. In dem Druckrohrabschnitt 65 sind zwei Druckleitungen 139, 140 vorgesehen, die jeweils einer Teilkammer 48, 48a zugeordnet sind. Ober in den Stegen 60 ausgebildete Hochdruckleitungen 61 kann Druckwasser von der jeweiligen Ringkammer 48, 48a in die zugehörige Vorlaufkammer 116a strömen. Diese Diffusordüse 138 eignet sich besonders für schnelle Umsteuerungsvorgänge, da es nicht erforderlich ist den gesamten Düsenkörper zu schwenken. Es muß lediglich die gewünschte Ringkammer 48, 48a mit Druckwasser beaufschlagt werden. Fahrtrichtungswechsel bei der Vorwärts- und Rückwärtsfahrt sind durch horizontales Verschwenken der Diffusordüse 138 möglich.
Die Diffusordüsen 137, 138 können auch mit Querstrahldüsen 145, 146 versehen werden, die in der Außenwand 56 der Ringkammer 58 horizontal ausgerichtet angeordnet werden, was in Fig. 9 durch Strichlinien angedeutet ist. Die Versorgung der Querstrahldüsen 145, 146 mit Druckwasser erfolgt durch eine durch den Druckrohrabschnitt 65 geführte Druckleitung, die mit in den Stegen 60 verlegten Anschlußleitungen 148, 149; 150, 151 verbunden ist. In den Anschlußleitungen 148, 150 ist jeweils ein motorisch betriebenes Ventil 152, 153 angeordnet, durch die die Querstrahldüsen 145, 146 ein- oder ausgeschaltet werden können. Die Druckkammerversorgung kann über die Hochdruckpumpe 9 erfolgen (Fig. 10a und 10b).
In den Fig. 11 und 12 sind zwei weitere Düsenkörper 89, 90 dargestellt, von denen der Düsenkörper 90 gestreckt und der Düsenkörper 89 in der Länge verkürzt ausgebildet ist. Jeder Düsenkörper 89, 90 weist ein Düsengehäuse 88 auf, das mittels eines Flanschstutzens 100 über die Flanschverbindung 33 mit dem zylindrischen Rohrkörper 12 und mittels eines Lagers 53 auf dem Vorsprung 52 drehbar gelagert ist. Das Düsengehäuse 88 weist eine zur Wasseraustrittsseite sich erweiternde Quersohnittsfläche auf. In dem Düsengehäuse 88 ist koaxial zur Mittelachse 93 ein Düsenkegelschaft 94, 95 mit einem dem öffnungsseitigen Endabschnitt 96 des Düsengehäuses 88 zugeordneten Düsenkegel 97 ausgebildet. An dem Düsenkegel 97 ist ein Düsenkranz 98 angeordnet. Der Düsenkegel 97 ist gegen den Mantel 99 des Düsengehäuses 88 abgedichtet. Durch den Düsenkegelschaft 94, 95 wird in dem Düsengehäuse 88 jeweils eine Vorlaufkammer 115, 116 gebildet. In diese strömt über den zylindrischen Rohrkörper 12 das Druckwasser ein und nach Vergleichmäßigung des Drucks in der Vorlaufkammer 115, 116 über den Düsenkranz 98 als Primärwasserstrahl 119 aus.
Vor dem Düsenkranz 98 des Düsenkegels 97 ist eine hydraulisch profilierte Nabe 101 ausgebildet. An dem dem öffnungsseitigen Endabschnitt 96 abgewandten Endabschnitt 102 des Düsenkörpers 89, 90 ist ebenfalls eine hydraulisch profilierte Habe 103 ausgebildet. Zwischen dem Mantel 99 des Düsengehäuses 88 und dem Düsenkegel 97 ist eine als Lager ausgebildete Dichtungseinrichtung 104 angeordnet, die z. B. ein Dichtungsring od. dgl. aus Kunststoff od. dgl. sein kann. In Bereich des Endabschnitts 102 des Düsenkörpers 89, 90 ist eine Halte- und Einstellvorrichtung 105 für den Düsenkegelschaft 94, 95 ausgebildet. Mittels dieser Halte- und Einstellvorrichtung 105 kann der Düsenkegel 97 jeweils in Abhängigkeit von der Leistung der Hochdruckpumpe 9 optimal eingestellt werden. Hierzu ist an der Halte- und Einstellvorrichtung 105 ein Stellmotor 118 vorgesehen, der mit der Steuereinrichtung 20 verbunden ist. Zur Stabilisierung des Düsenkörpers 89, 90 sind auf den der Nabe 103 zugewandten Abschnitten des Düsengehäuses 88 Steuerflossen 106 vorgesehen (Fig. 11 und 12).
Im Bereich des öffnungsseitigen Endabschnitts 96 des Düsengehäuses 88 sind auf dem Düsenkegel 97 zur Ausbildung des Düsenkranzes 98 koaxial zur Mittelachse 93 augerichtete schlitzartige Ausnehmungen 107, 108, 109 ausgebildet (Fig. 13). Die Bodenflächen 110, 111, 112 der Ausnehmungen 107, 108, 109 sind schiefwinklig zur Hittelachse 93 nach außen gerichtet angeordnet. Um eine optimale Auffächerung des Primärwasserstrahls 119 zu erzielen, sind die Ausnehmungen 107, 108, 109 in sich wiederholender Weise auf dem Umfang des Düsenkegels 97 angeordnet. Die Bodenflächen 110, 111, 112 sind hierbei zueinander unterschiedlich winklig geneigt zur Mittelachse 93 ausgerichtet. Die Winkel der Bodenflächen 110, 111, 112 zur Mittelachse 93 können etwa 4" bis 12' betragen. In einem Ausführungsbeispiel wurden nach außen gerichtete Winkel von 4", 8" und 12" gewählt.
Es ist auch möglich, in dem Düsenkegel 97 und der Nabe 101 eine Längsbohrung 113 auszubilden, die mittels einer Querbohrung 114 mit der im Düsengehäuse 88 ausgebildeten Vorlaufkammer 115, 116 verbunden ist. In der Längsbohrung 113 kann ein von der Steuereinrichtung 20 betätigbares Regelventil 117 angeordnet sein. Der ausgangsseitige Endabschnitt 122 der Längsbohrung 113 kann als Düse 123 ausgebildet sein. Durch diese Ausgestaltung des Düsenkegels 97 und der Rabe 101 wird zusätzlich zum Primärwasserstrahl 119 ein zentraler Wasserstrahl 124 ausgebildet, durch den ein Totwassergebiet im Bereich der Habe 101 vermieden wird.
Die Nabe 101 kann verschiedenartig ausgebildet sein. Neben der in den Fig. 11 und 12 dargestellten Ausführungsform ist es auch möglich, die Nabe 101 wie io Fig. 14 dargestellt im Querschnitt zu gestalten.
Bei dem in Fig. 15 und Fig. 16 dargestellten Düsenkörper 120, 121 ist in der Nabe 125 eine mit der Längsbohrung 113 verbundene diffusorartige Auslaßöffnung 126 augebildet. Die Nabe 125 stellt einen allgemein kegelstumpfförmigen Rotationskörper dar. Der Nantel 127 der Nabe 125 ist konkav gewölbt ausgebildet.
Es ist ferner möglich, in dem Düsenkegelschaft 94, 95 einen koaxial zur Mittelachse 93 ausgebildeten Längskanal 128 anzuordnen, der mit der Längsbohrung 113 und mittels Querkanälen 129 mit der Vorlaufkammer 115, 116 verbunden ist. Im Bereich des Endabschnitts 102 des Düsenkörpers 120 ist der Längskanal 128 mittels eines Blindflansches 130 verschlossen.
Der Düsenkörper 121 ist als rotationssymmetrischer Hohlkörper ausgebildet und an dem Endabschnitt 102 mittels einer Flanschverbindung 132 od. dgl. mit einem Druckwasseranschlußrohr 133 verbunden (Fig. 14). Das Druckwasseranschlußrohr 132 ist durch den Hecksteven 54 geführt. Der Mantel 131 des Düsenkörpers 121 ist mittels eines Ständers 134 fest auf dem Vorsprung 52 gelagert. Im Gegensatz zu den Düsenkörpern 7, 38, 39, 89, 90, 120 ist der Düsenkörper 121 somit nicht drehbar gelagert. Zweckmäßig ist es, den vorderen Abschnitt 135 und den hinteren Abschnitt 136 des Düsenkörpers 89, 120, 121 gleich lang auszubilden, um im Betrieb gegebenenfalls exzentrisch auftretende Belastungen besser aufnehmen zu können.
Die Strahlantriebe mit den Düsenkörpern 7, 38, 39, 89, 90, 120, 121 ermöglichen den Antrieb eines Schiffes 1 ohne daß hierzu aufwendige mechanische Einrichtungen wie Getriebe, Sohraubenwellen und Schiffsschrauben erforderlich sind. Ebenso entfällt das übliche Schiffsruder bei um die vertikale Achse 6 drehbaren Düsenkörpern 7. Die Größe des aus dem Düsenkörper austretenden resultierenden Wasserstrahls kann ggf. durch entsprechende Ausrichtung der Düsen eingestellt werden. Möglich ist z.B. die Düsen in einem Winkel von etwa 10' zur Horizontalen nach außen einzustellen. Der Antrieb der Hochdruckpumpe 9 kann durch verschiedenartig ausgebildeten Antriebseinheiten 29 erfolgen. Es ist möglich, den Antrieb über die Abtriebswelle einer Dampfturbine oder eines Verbrennungskolbenmotors vorzunehmen. Alternativ kann auch eine diesel-elektrische Antriebseinheit vorgesehen werden.

Claims

1. Strahlantrieb für Schiffe, gekennzeichnet durch eine heckseitig unter Wasser (2) angeordnete Halteeinrichtung (4), an der ein Düsenkörper (7, 38, 39, 89, 90, 120, 121) fest gelagert oder um eine vertikale Achse (6) drehbar angeordnet ist, dessen Düsen (8, 62, 91, 92) bzw. düsenförmige Auslaßöffnungen (43, 80) oder Ringschlitze (79) allgemein horizontal ausgerichtet und mit einer motorisch betriebenen ggf. regelbaren Hochdruckpumpe (9) verbunden sind.

2. Strahlantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Düsenkörper (7, 38, 39) kreisringförmig Düsen (8) angeordnet sind.

3. Strahlantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (8) zur Horizontalen (10) winklig nach außen ausgerichtet sind.

4. Strahlantrieb nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper (7) aus einem Rohrbündel besteht, dessen Rohre zu ihren freien Endabschnitten strahlenförmig erweitert ausgebildet und endabschnittseitig mit Düsen (8) versehen sind.

5. Strahlantrieb nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper (7, 38, 39, 89, 90, 120) mittels eines Gelenks (11) mit der Halteeinrichtung (4) drehbar verbunden ist.

6. Strahlantrieb nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung (4) als zylinderföraiger Rohrkörper (12) ausgebildet ist, in dem ein oder mehrere Hochdruckleitungen (13) für die Zufuhr von Hochdruckwasser zu dem Düsenkörper (7, 38, 39, 89, 90, 120, 121) angeordnet sind.

7. Strahlantrieb nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung (4) am Schiffsrumpf (14) drehbar gelagert ist.

8. Strahlantrieb nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Hauptdruckleitung (15) der Hochdruckpumpe (9) ein Dreiwegeventil (16) und Druckausgleichsventil (16a) oder Druckausgleichsgefäß angeordnet ist, das über einen Beipaß (17) mit der Ansaugleitung (18) der Hochdruckpumpe (9) verbunden ist.

9. Strahlantrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb (19) des Dreiwegeventils (16) mit einer Steuereinrichtung (20) verbunden und die Stelleinrichtung (21, 22) zur Drehung der Halteinrichtung (4) oder des Düsenkörpers (7, 38, 39, 89, 90, 120) mit einer Steuereinrichtung (23) verbunden ist, wobei die Steuereinrichtung (20, 23) mit der Einrichtung (24) zur Schiffsmanövrierung in Wirkverbindung steht.

10. Strahlantrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die den Düsenkörper (7, 38, 39, 89, 90, 120) zugeordnete Stelleinrichtung (22) am freien Endabschnitt (5) der Halteeinrichtung (4) angeordnet ist.

11. Strahlantrieb nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß jede vertikale Rochdruckwasserleitung (13) durch ein Stevenrohr oder eine Wellenhose geführt und am Schiffsrumpf (14) gelagert sowie mittels eines Dreh-oder Kugelgelenkflansches mit einem Leitungsabschnitt der horizontalen Hauptdruckleitung (15) verbunden ist.

12. Strahlantrieb nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper (38, 39) einen mittigen Ansaugkanal (40) aufweist, um den konzentrisch die Düsen (8) angeordnet sind.

13. Strahlantrieb nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet daß der Ansaugkanal (40) als düsenartige rotationssymmetrische Kammer (41) ausgebildet ist.

14. Strahlantrieb nach Anspruch 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (41) von einem Ringkanal (42) umgeben ist, der mit der vertikalen Hochdruckleitung (13) verbunden ist und an dem auslaßseitig die Kammer (41) umgebend düsenartige Auslaßöffnungen (43) ausgebildet sind.

15. Strahlantrieb nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkanal (42) aus einer mit der Hochdruckleitung (13) verbundenen Ringkammer (44) mit kreisringförmigen Querschnitt und allgemein parallel zueinander angeordneten kreisförmigen Seitenwänden (45, 46) besteht, an die eine zum auslaßseitigen Endabschnitt (47) des Düsenkörpers (38, 39) sich konisch verjüngende weitere Ringkammer (48) angeformt ist, an deren Endabschoitt (49) die düsenartigen Auslaßöffnungen (43) ausgebildet sind.

16. Strahlantrieb nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkammer (48) durch zwei Ringkammerwände (76, 77) gebildet ist, die an dem einen Endabachnitt mit den Seitenwänden (46, 45) verbunden sind und auslaßseitig einen düsenförmigen Ringschlitz (79) aufweisen.

17. Strahlantrieb nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ringkammerwänden (76, 77) radiale Stege (78) angeordnet sind.

18. Strahlantrieb nach Anspruch 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper (38, 89, 90, 120, 121) in einem Lager (53) gelagert ist, das auf einem am Heck (3) des Schiffes (1) angeordneten Vorsprung (52), wie über den Becksteven (54) vorragendem Kragarm (55), angeordnet ist.

19. Strahlantrieb nach Anspruch 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß an dem der Ringkammer (48) abgewandten Endabschnitt der Ringkammer (44) ein rotationssymmetrischer Einlaufmantel (50) angeordnet ist.

20. Strahlantrieb nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet , daß der Einlaufmantel (50) als Ringkammer (48a) mit endabschnittseitigen düsenartigen Auslaßöffnungen (80) ausgebildet ist, die alternativ zur Ringkammer (48) mit Druckwasser beaufsohlagbar sind.

21. Strahlantrieb nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkammer (44) mittels eines radialen Trennstegs (81) in zwei Teilkammern (82, 83) unterteilt ist, die jeweils einer der Ringkammern (48, 48a) zugeordnet sind.

22. Strahlantrieb nach Anspruch 20 und 21, dadurch gekennzeichnet, daß vor den Durchbrechungen (73), in denen Ventile angeordnet sind, mittels derer jeweils eine der Teilkammern (82, 82) mit Druckwasser beaufschlagbar ist, zwei Vorkammern (84, 85) ausgebildet sind, die jeweils einer der Teilkammern (82, 83) zugeordnet und mittels Verschlußgliedern (86, 87) wie Schiebern, Kegel- oder Klappenverschlüssen wechselseitig mit der Hochdruckwasserleitung (13) verbindbar sind.

23. Strahlantrieb nach Anspruch 21 und 22, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Rohrkörper (12) zwei wechselweise mit Druckwasser beaufschlagbare Bochdruokwasserleitungen (13, 13a) angeordnet sind, die jeweils mit einer der Teilkammern (82, 83) verbunden sind.

24. Strahlantrieb nach Anspruch 14 bis 17 und 19 bis 24 dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper (38,39) als Diffusordüse (137, 138) ausgebildet ist, bei der mindestens ein zentraler Düsenkranz (98) besteht, der von einem düsenförmigen Ringschlitz (79) umgeben ist.

25. Strahlantrieb nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der düsenförmige Ringschlitz (79) der Diffusordüse (137) an einer Ringkammer (58) ausgebildet ist, in der koaxial zur Mittelachse (93) eine ansaugseitige Rabe (101) mit abströmseitig ausgebildeter ringstegartiger Seitenwand (64) angeordnet ist, die einen Düsenkegel (97) einer weiteren abströmseitigen Nabe (101) übergreift, die mittels eines Düsenkegelschaftes (95) in einem Schaftlager (66) an einem Schott (63) der ansaugseitigen Nabe (101) gelagert und mittels einer Halte- und Einstellvorrichtung (105) axial verstellbar ist, wobei die ansaugseitige Nabe (101) mittels radial angeordneter Stege (60) mit der Ringkammer (58) verbunden ist.

26. Strahlantrieb nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkammer (58) der Diffusordüse (138) mittels-eines Trennstegs (81) in zwei mit jeweils einer Druckleitung (139, 140) in dem Druckrohrabschnitt (65) verbundenen Ringkammern (48, 48a) mit jeweils einem düsenförmigen Ringschlitz (79) unterteilt und mittels radial angeordneter Stege (60) mit einer Buchse (142) verbunden ist, deren Endabschnitte als gegenüber Lagerplatten (143, 144) vorkragende ringstegartige Seitenwände (64) ausgebildet sind, zwischen denen zur Ausbildung eines Düsenkranzes (98) jeweils ein Düsenkegel (97) mit Nabe (101) angeordnet und mit dem Düsenkegelschaft (95) in einem Schaftlager (66) an der Lagerplatte (143, 144) gelagert und mittels einer Halte- und Einstellvorrichtung (105) axial verstellbar ist.

27. Strahlantrieb nach Anspruch 25 und 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkammer (58) mittels durch die Stege (60) geführter Hochdruckleitungen (61) mit der durch den DOsenkegel (97) und Düsenkegelschaft (95) innerhalb der jeweiligen ringstegartigen Seitenwand (64) ausgebildeten Vorlaufkammer (116a) verbunden sind.

28. Strahlantrieb nach Anspruch 1, 5 bis 7, 8 bis 11, 24 bis 27, gekennzeichnet durch ein mit dem zylindrischen Rohrkörper (12) verbundenes und auf dem Vorsprung (52) drehbar gelagertes Düsengehäuse (88) mit sich zum Wasseraustrittsbereich erweiternder Querschnittsfläche, in dem koaxial zur Mittelachse (93) ein Düsenkegelschaft (94, 95) mit einem dem öffnungsseitigen Endabschnitt (96) des Düsengehäuses (88) zugeordneten Düsenkegel (97) mit einem Düsen kranz (98) gegen den Mantel (99) des Düsengehäuses (88) abgedichtet angeordnet ist und daß vor dem Düsenkranz (98) des Düsenkegels (97) eine hydraulisch profilierte Nabe (101, 125) und an dem dem öffnungsseitigen Endabschnitt (96) abgewandten Endabschnitt (102) des Düsenkörpers (89, 90, 120) eine hydraulisch profilierte Nabe (103) ausgebildet ist.

29. Strahlantrieb nach Anspruch 24 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Düsenkegel (97) und dem Mantel (99) eine als Lager ausgebildete Dichtungseinrichtung (104) wie Dichtungsring od. dgl. aus Kunststoff od. dgl. angeordnet ist.

30. Strahlantrieb nach Anspruch 24 bis 29, dadurch gekennzeiohnet, daß im Bereich des Endabschnitts (102) des Düsenkörpers (89, 90, 120) eine Halte-und Einstellvorrichtung (105) für den Düsenkegelschaft (94, 95) angeordnet ist.

31. Strahlantrieb nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Balte- und Einstellvorrichtung (105) einen Stellmotor (118) aufweist, der mit der Steuereinrichtung (20) verbunden ist.

32. Strahlantrieb nach Anspruch 27 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem der Nabe (103) zugewandten Abschnitt des Düsengehäuses (88) Steuerflossen (106) angeordnet sind.

33. Strahlantrieb nach Anspruch 24 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des öffnungsseitigen Endabschnitts (96) des Düsengehäuses (88) auf dem Düsenkegel (97) zur Ausbildung des Düsenkranzes (98) koaxial zur Mittelachse (93) ausgerichtete schlitzartige Ausnehmungen (107, 108, 109) ausgebildet sind.

34. Strahlantrieb nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (107, 108, 109) in sich wiederholender Weise auf dem Umfang des Düsenkegels (97) angeordnet und deren Bodenflächen (110, 111, 112) unterschiedlich winklig geneigt zur Mittelachse (93) ausgebildet sind.

35. Strahlantrieb nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der Bodenflächen (110, 111, 112) zur Kittelachse (93) etwa 4° bis 12° beträgt.

36. Strahlantrieb nach Anspruch 27 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Düsenkegel (97) und der Nabe (101) eine Längsbohrung (113) ausgebildet ist, die mittels einer Querbohrung (114) mit der im Düsengehäuse (88) ausgebildeten Vorlaufkammer (115, 116) verbunden ist.

37. Strahlantrieb nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß in der Längsbohrung (113) ein von der Steuereinrichtung (20) betätigbares Regelventil (117) wie Ventil od. dgl. ausgebildet ist.

38. Strahlantrieb nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß der ausgangsseitige Endabschnitt (122) der Längsbohrung (113) als Düse (123) ausgebildet ist.

39. Strahlantrieb nach Anspruch 36 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nabe (101, 125) eine mit der Längsbohrung (113) verbundene diffusorartige Auslaßöffnung (126) ausgebildet ist.

40. Strahlantrieb nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Rabe (125) als allgemein kegelstumpfförmiger Rotationskörper ausgebildet ist.

41. Strahlantrieb nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (127) der Nabe (125) konkav gewölbt ausgebildet ist.

42. Strahlantrieb nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Düsenkegelschaft (94, 95) ein koaxial zur Mittelachse (93) ausgebildeter Längskanal (128) angeordnet ist, der mit der Längsbohrung (113) und mittels Querkanälen (129) mit der Vorlaufkammer (115, 116) verbunden ist.

43. Strahlantrieb nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß der Längskanal (128) im Bereich des Endabschnitts (102) des Düsenkörpers (120) mittels eines Blindflansches (130) verschlossen ist.

44. Strahlantrieb nach Anspruch 36 bis 43, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (131) des Düsenkörpers (121) als rotationssymmetrischer Hohlkörper ausgebildet ist und an dem Endabschnitt (102) mittels einer Flanschverbindung (132) od. dgl. mit einem Druckwasseranschlußrohr (133) verbunden ist.

45. Strahlantrieb nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (131) des Düsenkörpers (121) mittels eines Ständers (134) auf dem Vorsprung (52) gelagert ist.

46. Strahlantrieb nach Anspruch 1 bis 45, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere Abschnitt (135) und der hintere Abschnitt (136) des Düsenkörpers (89, 120, 121) gleich lang sind.

47. Strahlantrieb nach Anspruch 12 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß in der Außenwand (56) der Ringkammer (48 bzw. 48a) einander gegenüberliegend jeweils mindestens eine horizontal ausgerichtete Querstrahldüse (145, 146) angeordnet ist, die mittels Anschlußleitungen (148, 149; 150, 151) mit motorisch betätigbaren Ventilen (152, 153) mit einer durch den Druckrohrabschnitt (65) geführten Druckleitung (147) verbunden sind.

48. Strahlantrieb nach Anspruch 47, dadurch gekennzeiohnet, daß die Anschlußleitungen (148, 149; 150, 151) durch die Stege (60) geführt sind.