EP1409341B1 - Water jet drive for marine vessels - Google Patents

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EP1409341B1
EP1409341B1 EP02762364A EP02762364A EP1409341B1 EP 1409341 B1 EP1409341 B1 EP 1409341B1 EP 02762364 A EP02762364 A EP 02762364A EP 02762364 A EP02762364 A EP 02762364A EP 1409341 B1 EP1409341 B1 EP 1409341B1
Authority
EP
European Patent Office
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water jet
propulsion system
housing
jet propulsion
water
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Application number
EP02762364A
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German (de)
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EP1409341A1 (en
Inventor
Karl-Josef Becker
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Original Assignee
Individual
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H11/00Marine propulsion by water jets
    • B63H11/02Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water
    • B63H11/10Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water having means for deflecting jet or influencing cross-section thereof
    • B63H11/107Direction control of propulsive fluid
    • B63H11/117Pivoted vane
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H11/00Marine propulsion by water jets
    • B63H11/02Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water
    • B63H11/10Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water having means for deflecting jet or influencing cross-section thereof
    • B63H11/107Direction control of propulsive fluid
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H25/00Steering; Slowing-down otherwise than by use of propulsive elements; Dynamic anchoring, i.e. positioning vessels by means of main or auxiliary propulsive elements
    • B63H25/42Steering or dynamic anchoring by propulsive elements; Steering or dynamic anchoring by propellers used therefor only; Steering or dynamic anchoring by rudders carrying propellers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H25/00Steering; Slowing-down otherwise than by use of propulsive elements; Dynamic anchoring, i.e. positioning vessels by means of main or auxiliary propulsive elements
    • B63H25/50Slowing-down means not otherwise provided for

Definitions

  • the invention relates to a water jet drive for watercraft.
  • an impeller In conventional water jet drives, an impeller is mostly over a horizontal one Drive shafts, but also driven by vertical drive shafts. The impeller accelerates the water and applies swirl and pressure energy to it. integrated Stator blades set the swirl energy and nozzle-shaped outlets set the pressure energy in flow energy, i.e. in thrust to.
  • Water jet drives with a vertical drive shaft have the advantage that they have the Thrust via outlet nozzles arranged in the housing base or via deflection fins in full control with 360 °.
  • a disadvantage of these drives however, that the flow is several times strong up to the sloping outlet under the floor redirect. As the journey increases, the one to be redirected upwards in the intake area begins To cut off the flow, which results in a thrust drop and the efficiency further diminishes.
  • Water jet drives with a vertical drive shaft are mainly used in displacement ships as maneuvering and auxiliary systems in the bow, but also as main drives in the stern shallow ships with special maneuvering properties.
  • Water jet drives with a predominantly horizontal drive shaft have that Advantage that the water flow for thrust generation has to be deflected far less than for drives with a vertical drive shaft.
  • the power transmission takes place direct path (i.e. without angular gear) and the sense of control remains when reversing receive.
  • These drives are mainly used as main drives to control and lighter faster gliding boats, but also used in special fast ships. In displacement vehicles they are rather rare to find.
  • Variants i.e. drives with two impellers
  • the usual steering devices of water jet drives with predominantly horizontal ones The drive shaft has a swivel nozzle for control in advance and for reverse thrust Deflection elbows, deflection flaps and / or bottom deflection blades.
  • the steering angle is usually limited to ⁇ 30 - 35 ° to port and starboard.
  • This Thrust reversers usually generate when maneuvering (e.g. turning over the Port or starboard side) in addition to the transversal thrust component inevitably one more or less disruptive backward thrust component, which means more precise control difficult.
  • the transverse thrust sufficiently generated for gliding vehicles is for displacement vehicles with a naturally higher demand rather scarce and for agile maneuvering insufficient.
  • the exit jet can usually Take up air when reversing is transported forward and then the development of the reverse thrust more or less impaired.
  • the invention has for its object an inboard water jet propulsion to be specified with a predominantly horizontal drive shaft, that for different aft vessels can be modified with different inflow conditions, the components remain unaffected for drive and control. From water intake to An optimal thrust with at least two propulsion variants should be generated be efficient in at least all with a tail unit that can be integrated into the housing 4 main directions: forward, back and in both transverse directions (to port and Starboard) is deflectable and the - mainly displacement vehicles - the watercraft gives optimal driving and maneuvering properties and their shallow water suitability guaranteed.
  • the invention is essentially based on the idea of the functional parts of the water jet drive to be arranged in a container-like housing so that the water jet drive in a simple way in a prepared opening in the hull of a watercraft is insertable.
  • the housing is on the front with a water inlet Flow channel connected, which also receives the drive shaft.
  • a tubular section (propulsion housing) is provided, which to the flow channel via an opening in the front transverse wall of the housing connects and at least one of a drive motor via a horizontal drive shaft rotatable impeller, at least one rectifier, and a nozzle outlet includes, so that when the water jet drive is used as intended Impeller water supplied through the flow channel, this accelerates and then with is expelled at high speed through the nozzle outlet.
  • the water jet drive further comprises at least one downstream of the nozzle outlet Guide device partially arranged in the container-like housing with at least two side rudder flaps that move from a rest position to a side at the same time Control position are pivotable, and a deflection flap pivotable into the water jet.
  • the deflection flap and the two rudder flaps form the base plate the container-like housing and an upper cover plate arranged in the housing and a sealing plate arranged vertically in the area of the nozzle outlet, a chamber, such that the water jet emerging from the nozzle outlet when the deflection flap is closed and rudder flaps in their rest positions essentially only by a floor deflection grid provided in the base plate can be deflected forward.
  • the Deflection flap has lateral guide fins which are designed such that with the deflection flap closed and the rudder flaps pivoted out of their rest position a transverse opening between the fin and the corresponding rudder flap contour through which the water jet emerges controllably from the chamber in the transverse direction, the contour of the side surfaces of the container-like housing in this area is chosen that the water jet is not hindered.
  • the invention can be used for various types of watercraft in glider or Displacement type are used, e.g. for dinghies, pleasure boats, landing craft, Company vehicles, passenger ships, ferries, work ships, cargo ships, vehicles with special requirements for holding positions, e.g. Diving support ships.
  • the flow channel is designed such that that the water can be fed horizontally from the front.
  • Known water jet drives however, absorb the water from below through a bottom opening.
  • shallow water i.e. with a keel clearance below 20 cm
  • these are known Drives suffer additional losses because of the tough boundary layers on the outer skin and reason obstruct the water flow to the impeller.
  • the impeller's suction effect is reduced thrust while increasing ship resistance.
  • the disadvantages of conventional floor inlets with inflow from below are due to unfavorable deflections and channel friction on the suction side of the impeller and the dreaded vacuum cleaner effect that is feared in shallow water use.
  • the rear bearing of the drive shaft can be sealed in a stern tube (with Bearings) or without, i.e. wet running (in a water-lubricated plain bearing). Then either the stern tube in front of the impeller is in a support star in the inlet channel to be arranged, the webs of which are shaped in such a way that the water is as possible to the impeller is supplied swirl-free, or in the case of a wet shaft, this is in the center of the Guide vanes arranged behind the impeller, the swirl energy in flow energy implement, stored.
  • the propulsion housing has in the area of the impeller has a circular cross-section and one in the area of the outlet nozzle essentially square cross-section, with the inner contours between the two Form cross-sectional fins guide surfaces that are coiled so that the water exits the nozzle leaves with reduced swirl.
  • This configuration is supplementary or alternative can be realized as fixed guide vanes behind the impeller.
  • control flap of the guide device that is pivoted to the side to be controlled, each has a larger angle than the adjacent control flap. This ensures that a predominantly cross-directional Thrust to port or starboard is generated.
  • the floor deflection grid with herringbone trained guiding surfaces. This divides the water jet and predominantly directed past the water inlet of the flow channel.
  • the herringbone In order to be able to make a fine control when reversing, the herringbone should Guide surfaces of the floor deflecting grille can be at least partially closable.
  • the grid-like guide surfaces of the floor grid can be used to support the injector effect towards the rear end of the base plate should always be longer, such that each of these guiding surfaces in the advance of the corresponding watercraft Can absorb water from below.
  • the rear end of the base plate can be over the protrude rear contour of the diverter flap, in the rear area of the base plate
  • At least two vertical pipe supports are attached, which are upwards on the Top plate of the housing or directly on the hull of the corresponding watercraft support.
  • the container-like housing and / or the flow channel can be made of steel, aluminum or a fiber composite material or in composite construction of metal and plastic consist.
  • the water jet drive can be designed such that the rudder flaps and the deflection flap in the assembled state of the water jet drive on a watercraft over the stern mirror of the watercraft and over the side walls of the container-like Protrude housing.
  • the water jet drive can also be designed in this way be that the container-like housing with the rudder flaps and the Deflection flap in the installed state of the water jet drive on a watercraft is flush with the stern mirror of the watercraft and on both sides in the side walls are provided with radiation niches for the cross flow.
  • Fig. 1 denotes a water jet drive, which is predominantly in the stern of a watercraft 2 is integrated.
  • the water jet drive 1 has a container-like that can be connected to the watercraft Housing 3 with a front transverse wall 4, a base plate 5, a top plate 6 and two side walls 7, 8 on (Fig.2), which has a water inlet 9 receiving flow channel 10 is connected.
  • a tubular section (propulsion housing) 11 is provided in the housing 3, which connects to the flow channel 10 via an opening 12 in the front transverse wall 4 connects and both at least one of a drive motor 13 via an axial drive shaft 14 rotatable impeller 15 and a nozzle outlet 16 includes, so that at the Intended use of the water jet drive 1, the impeller 15 from below forth water 100 supplied through the flow channel 10, this accelerates and then ejected at high speed as a water jet 101 through the nozzle outlet 16 becomes.
  • the water jet drive 1 further comprises at least one outlet downstream of the nozzle outlet 16 Guide device 17 partially arranged in the container-like housing 3 at least two lateral rudder flaps 18, 19, which are simultaneously from a rest position (Fig.2) in lateral control positions (Fig.3, 6 and 7) are pivotable, and one in the Water jet 101 lowerable and closable deflection flap 20.
  • the deflection flap 20 and the two rudder flaps 18, 19 form with the base plate 5 the container-like housing 3 and a cover plate 21 arranged in the housing 3 and an approximately vertically arranged one located in the area of the nozzle outlet 16 Sealing plate 22 a chamber 23.
  • the water jet 101 By closing the deflection flap 20 (FIG. 4), the water jet 101 is deflected and emerges in the direction from a floor deflection grid 24 arranged in the floor plate 5 and generates thrust for stopping and reversing. Generated thereby this forward deflected water jet has an evenly distributed thrust that Secures exchange rate stability. The course stability when reversing is further guaranteed by that the evenly distributed thrust "pulls" the hull, the hull So it acts as a straight rudder surface.
  • the deflection flap 20 is equipped on both sides with guide fins 25, 26 (FIG. 6). They cause that the water jet 101 is also arranged in the case of inclined rudder flaps 18, 19 Redirected transverse direction and so the energy of the water jet 101 largely in Transverse thrust is converted.
  • the two rudder flaps 18, 19 are in the housing 3 about approximately vertical axes 27, 28 pivotally arranged (Fig.2). When driving straight ahead, they are in the rest position to the side of the Water jet 101. It treads feed generating full strength straight uninhibited towards the back.
  • the rudder flaps 18, 19 are in their rear part corresponding to the rounding of the Deflection flap 20 formed and close in the rest position with the deflection flap lowered 20 the chamber 23 behind the outlet nozzle 16 is approximately sealed.
  • the two rudder flaps 18, 19 are pivoted laterally and thus direct the water jet 101 with the aid of the one attached to the deflection flap 20 Guide fins 25, 26 in the transverse direction to port or starboard (Fig. 6 and 7).
  • the two rudder flaps 18, 19 are for joint actuation via a coupling rod 29 connected to each other (Fig. 8 and 9). As a rule, but not exclusively, one becomes the rudder flaps 18, 19 - the primary flap - operated by an actuating force.
  • the positioning force can be manual in nature, through a hydraulic swivel motor, hydraulic or electric cylinder or generated in some other way.
  • the geometry of the two rudder flaps 18, 19 is designed so that it pivots each have a lateral outlet opening 31, 32 between the ceiling panel 21 and the floor panel 5 Release the rudder flaps 18, 19 and the guide fins 25, 26 of the deflection flap 20 (Fig. 6 and 7) that exits up to more than the cross-sectional area of the water jet behind the nozzle 16 corresponds and thus enables an optimal implementation of the water jet 101 in transverse thrust.
  • the arranged in the bottom plate 5 of the housing 3 floor deflection grid 24 has one Center strut 35 (FIG. 5), between which and a frame 36 deflection fins 37, 38 are attached are.
  • the water jet passes through the free spaces between the deflection fins 37, 38 101 with the deflection flap 20 closed towards the front in a slight oblique direction and generates the thrust for stop and reverse travel.
  • the individual deflection fins 37, 38 are arranged obliquely in a herringbone manner. They cause that the redirected water jet 101 divides into a fork, so that it is lighter Flows past on both sides of the water inlet 9. This is in accordance with the invention prevents the redirected water jet 101 from the normal inflow under the Keel of the watercraft 2 from the front into the flow channel 10 is too disturbing and that possibly still air taken up by the water jet directly to the Impeller 15 is transported and the thrust yield for stopping and reversing is unnecessarily affected.
  • the exit surface of the floor deflection grid 24 is in accordance with the invention fully or partially lockable.
  • the deflection fins 37, 38 between the central strut 35 and frame 36 of the floor deflection grating 24 can be arranged as adjustable blind slats. So the passage opening reduced and thus the strength of the reverse current can be influenced.
  • deflection fins 37, 38 of the two sides are designed to be separately adjustable, then when reversing by changing the two water jet parts a sensitive Course influence can be made, which also avoids that a possibly disturbing Cross flow emerges sideways.
  • the deflection fins are used to further increase the water mass supplied to the water jet 37, 38, based on the waterline, staggered in height so that the deflecting fin 37, 38 following aft is somewhat lower than the one before it. This means that each fin "draws” additional water. It becomes water at the speed of the vehicle, which is then due to the described effect to increase thrust contributes and thus further increases the efficiency of the water jet drive 1.
  • the deflection flap 20 is lowered to the rear over the If the mirror of the watercraft 2 protrudes, it may be necessary that e.g. in continuation the top plate 6 and the bottom plate 5 a rear accident protection is provided. The same also applies to lateral, approximately vertical protection. Are there all parts required for accident protection are designed in this way and on the water jet drive or attached to the watercraft so that they do not get into the water jet when driving ahead protrude.
  • the containerized complete drive system can be provided according to the invention be that the drive motor 13 at least partially. on or next to the flow channel 10 is attached (shown in dashed lines in Fig.1) and the engine power via a clutch 40 is transmitted to drive shaft 14 by belt drive 41.
  • the belt drive 41 is a vibration decoupling brings about, provides an advantageous reduction, which a special reduction gear makes redundant and reduces mechanical losses.
  • FIG. 13 and 16 A further exemplary embodiment of FIG Invention described.
  • the water jet drive designated 1 ' is in contrast to the embodiment shown in Figure 1 further forward into the watercraft 2 'installed so that even when the deflection flap 20' is not lowered Mirror contour of the watercraft 2 'protrudes.
  • the Mirror 50 'of the watercraft 2' retracted for the cross flow, so that to the rear and the sides open (or leaking) niches 51, 52 arise for the cross flow (Fig. 13 and 16), which are formed tapering downwards as well as backwards.
  • the flow channel 10' is designed such that the water can be fed horizontally from the front. This is outside in front of the front transverse wall 4 'of the container-like housing 3'
  • Bottom plate 53 arranged on the one hand for carrying out, storing and sealing the Serves drive shaft and which on the other hand has inclined guide surfaces 54 (Fig.15), which this bottom plate 53 gives a funnel-shaped and tunnel-shaped contour on its underside and which adapts to the ends of the aisles and is connected to them.
  • the neck body 55 in the lower area outside the front transverse wall 4 'of the container-like Housing 3 'a shoulder body 55 with outwardly sloping baffles 56 arranged, the neck body 55 a funnel-shaped inner jacket to lend.
  • the outer jacket of the extension body 55 has conical outer contours that are fluid run towards the outer edges of the transverse wall 4 '.
  • the extension body 55 therefore forms a horizontal flow channel with the outer base plate 53 10 'with an oval water inlet 9' in a so-called wide shape.
  • the invention is of course not based on the exemplary embodiments described above limited.
  • a support star 57 'for mounting the drive shaft 14 'can be arranged Fig.14
  • the webs 58' are shaped such that they are a have a rectifying effect on the impeller flow.
  • propulsion housing 11 ' Such a configuration of the propulsion housing 11 'enables the container-shaped one Outer housing 3 'and thus the water jet drive 1' overall narrower and lighter being held.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wasserstrahlantrieb für Wasserfahrzeuge.The invention relates to a water jet drive for watercraft.

Bei üblichen Wasserstrahlantrieben wird ein Impeller zumeist über vorwiegend horizontale Antriebswellen, aber auch über vertikale Antriebswellen angetrieben. Der Impeller beschleunigt das Wasser und beaufschlagt es dabei mit Drall- und Druckenergie. Integrierte Statorschaufeln setzen die Drallenergie und düsenförmige Austritte setzen die Druckenergie in Strömungsenergie, d.h. in Schub, um.In conventional water jet drives, an impeller is mostly over a horizontal one Drive shafts, but also driven by vertical drive shafts. The impeller accelerates the water and applies swirl and pressure energy to it. integrated Stator blades set the swirl energy and nozzle-shaped outlets set the pressure energy in flow energy, i.e. in thrust to.

Wasserstrahlantriebe mit vertikaler Antriebswelle haben zwar den Vorteil, daß sie den Schub über im Gehäuseboden angeordnete Austrittsdüsen oder über Umlenkflossen in voller Stärke endlos um 360° rundum steuern können. Nachteilig ist bei diesen Antrieben hingegen, daß sie die Strömung bis zum schrägen Austritt unter dem Boden mehrfach stark umlenken. Mit zunehmender Fahrt beginnt die im Ansaugbereich nach oben umzulenkende Strömung abzureißen, was einen Schubabfall zur Folge hat und den Wirkungsgrad noch weiter mindert.Water jet drives with a vertical drive shaft have the advantage that they have the Thrust via outlet nozzles arranged in the housing base or via deflection fins in full control with 360 °. A disadvantage of these drives however, that the flow is several times strong up to the sloping outlet under the floor redirect. As the journey increases, the one to be redirected upwards in the intake area begins To cut off the flow, which results in a thrust drop and the efficiency further diminishes.

Das Umsteuern von Voraus auf Zurück benötigt etwa 10 s, wobei eine Querschubzone durchlaufen wird, die eine Drehzahlreduzierung -gegebenenfalls mit Aus- und Einkuppelnund ein erneutes Hochfahren erfordert. Dabei verursachen unerwünschte Steuerkomponenten eine mehr oder weniger störende Kursabdrift.The change from advance to return takes about 10 s, with a cross-thrust zone a speed reduction - possibly with disengaging and engaging and restarting required. This causes undesirable control components a more or less disruptive course drift.

Zeitverzug und Korrekturmanöver können Gefahrensituationen erschweren. Delays and corrective maneuvers can make dangerous situations more difficult.

Eine weitere nachteilige Eigenart derartiger Antriebe liegt in der Umkehrung des Steuersinus beim Rückwärtsfahren, was ein Umdenken und eine Umgewölmung von der üblichen Ruderlagenanzeige auf eine rundumgehende Schubrichtungsanzeige erfordert, was für Ungeübte erschwerend ist.Another disadvantageous characteristic of such drives is the reversal of the control sine when reversing, which is a rethink and a shake from the usual Rudder position indicator on an all-round thrust direction indicator requires what inexperienced is aggravating.

Wasserstrahlantriebe mit vertikaler Antriebswelle werden vorwiegend in Verdrängerschiffen als Manöverier- und Hilfsanlagen im Vorschiff, aber auch als Hauptantriebe im Hinterschiff flachgehender Schiffe mit besonderen Manöveriereigenschaften eingesetzt.Water jet drives with a vertical drive shaft are mainly used in displacement ships as maneuvering and auxiliary systems in the bow, but also as main drives in the stern shallow ships with special maneuvering properties.

Wasserstrahlantriebe mit vorwiegend horizontaler Antriebswelle (Axial Jets) haben den Vorteil, daß der Wasserstrom zur Schuberzeugung weit weniger umgelenkt werden muß als bei Antrieben mit vertikaler Antriebswelle. Außerdem erfolgt die Kraftübertragung auf direktem Wege (d.h. ohne Winkelgetriebe) und der Steuersinn bleibt bei Rückwärtsfahrt erhalten. Diese Antriebe werden vorwiegend als Hauptantriebe zur Steuerung leichter und schneller Gleitboote, aber auch in speziellen schnellen Schiffen eingesetzt. In Verdrängerfahrzeugen sind sie eher selten zu finden. Für spezielle Anforderungen sind auch zweistufige Varianten (d.h. Antriebe mit zwei Impellem) bekannt.Water jet drives with a predominantly horizontal drive shaft (axial jets) have that Advantage that the water flow for thrust generation has to be deflected far less than for drives with a vertical drive shaft. In addition, the power transmission takes place direct path (i.e. without angular gear) and the sense of control remains when reversing receive. These drives are mainly used as main drives to control and lighter faster gliding boats, but also used in special fast ships. In displacement vehicles they are rather rare to find. There are also two-stage for special requirements Variants (i.e. drives with two impellers) are known.

Diese Antriebe werden -abgesehen von großen Schiffen- überwiegend so in Wasserfahrzeuge eingebaut, daß ihr Antriebsgehäuse und die nachgeordnete Schubumkehreinrichtung zum Stoppen, Rückwärtsfahren und Drehen relativ weit hinter dem Spiegel des Wasserfahrzeuges auskragen, was beim Manöverieren auf engem Raum hinderlich ist.Apart from large ships, these drives are mainly used in water vehicles installed that their drive housing and the downstream thrust reverser for stopping, reversing and turning relatively far behind the mirror of the watercraft cantilever, which is a hindrance when maneuvering in a confined space.

Die üblichen Lenkeinrichtungen der Wasserstrahlantriebe mit vorwiegend horizontaler Antriebswelle weisen zur Steuerung in der Vorausfahrt eine Schwenkdüse und zur Schubumkehrung Umlenkkrümmer, Umlenkklappen und/oder Bodenumlenkschaufeln auf. Der Steuerwinkel ist i.d.R. auf ± 30 - 35° nach Backbord und Steuerbord begrenzt. Diese Schubumkehreinrichtungen erzeugen zumeist beim Manöverieren (z.B. Drehen über die Backbord- oder Steuerbordseite) neben der Querschubkomponente zwangsläufig eine mehr oder weniger störende rückwärtsgerichtete Schubkomponente, was ein genaueres Steuern erschwert. Der für Gleitfahrzeuge ausreichend erzeugte Querschub ist für Verdrängerfahrzeuge mit einem naturgemäß höheren Bedarf eher knapp und für ein wendiges Manöverieren unzureichend.The usual steering devices of water jet drives with predominantly horizontal ones The drive shaft has a swivel nozzle for control in advance and for reverse thrust Deflection elbows, deflection flaps and / or bottom deflection blades. The The steering angle is usually limited to ± 30 - 35 ° to port and starboard. This Thrust reversers usually generate when maneuvering (e.g. turning over the Port or starboard side) in addition to the transversal thrust component inevitably one more or less disruptive backward thrust component, which means more precise control difficult. The transverse thrust sufficiently generated for gliding vehicles is for displacement vehicles with a naturally higher demand rather scarce and for agile maneuvering insufficient.

Über Spielräume zwischen dem festen Düsenaustritt und der nachgeordneten Schwenkdüse (oder Leiteinrichtung) kann der Austrittsstrahl i.d.R. Luft aufnehmen, die beim Umsteuern nach vorne transportiert wird und dann die Entwicklung des Rüclcwärtsschubes mehr oder weniger beeinträchtigt.About clearance between the fixed nozzle outlet and the downstream swivel nozzle (or guide device), the exit jet can usually Take up air when reversing is transported forward and then the development of the reverse thrust more or less impaired.

Bei den üblichen Wasserstrahlantrieben strömt das Wasser von unten her durch einen Bodeneinlauf und ein obligatorisches Schutzgitter zu, das die eng benachbarten Schaufeln des rotierenden Impellers und des festen Stators vor größeren schädlichen Fremdkörpern schützen muß. Vielfach wird die Wendestufe des vorhandenen Bootsgetriebes zum Freispülen des Schutzgitters eingesetzt.With conventional water jet drives, the water flows from below through a floor inlet and an obligatory protective grille that covers the closely adjacent blades of the rotating impeller and the fixed stator against larger harmful foreign bodies must protect. In many cases, the turning stage of the existing boat gear is used for flushing of the protective grid.

Bei wenig Wasser zwischen Kiel und Grund (z.B. unter 20 cm ) wird der Wasserzustrom durch Zähigkeitseinflüsse der Grenzschichten an Außenhaut und Sohle -insbesondere bei langsamer Fahrt und beim Manöverieren- spürbar beeinträchtigt, so daß die Sogwirkung des Impellers einen "Staubsaugereffekt" erzeugt, der das Schutzgitter mit vermehrt aufgenommenen Steinen so zusetzen kann, daß die Schubentwicklung zusammenbricht. Kleinere Fremdkörper, die dabei das Schutzgitter wie ein Sieb vermehrt passieren, steigern das Schadensrisiko.If there is little water between the keel and the bottom (e.g. less than 20 cm), the water inflow due to the toughness of the boundary layers on the outer skin and sole - especially at slow driving and when maneuvering - noticeably impaired, so that the suction effect of the impeller produces a "vacuum cleaner effect", which increases the protective grille Can clog stones so that the thrust development breaks down. smaller Foreign bodies that pass through the protective grille like a sieve increase this Risk of damage.

Obwohl Wasserstrahlantriebe durch ihren bodenbündigen Einbau für den Flachwassereinsatz geradezu prädestiniert sind, bergen Fahrzeuganlandungen an flachen Ufern bzw. Stränden das Risiko, daß durch die o.g. Effekte in diesen Situationen kein ausreichender Schub entwickelt wird, um den Fahrzeugbug vom Strand abzuziehen und zurück ins Fahrwasser zu gelangen. Wenn es z.B. durch variierende Pegelstände der Binnengewässer, Veränderungen der Sohle oder des Vorlandes zu Grundberührungen kommt, kann die Flachwassertauglichkeit von Wasserstrahlantrieben mit einem Einlauf von unten her durch eine Bodenöffnung plötzlich -ohne vorherige Anzeichen zur rechtzeitigen Reaktion- durch eine zusammenbrechende Schubentwicklung schlagartig beeinträchtigt werden und zum Verlust der Funktionsfähigkeit fuhren. Although water jet drives are installed flush with the floor for shallow water use are predestined, land vehicle landings on flat banks or Beaches the risk that the above Effects in these situations are not sufficient Thrust is developed to pull the vehicle bow off the beach and back into the fairway to get. If, e.g. due to varying levels of inland water, Changes in the sole or the foreland can lead to ground contact Shallow water suitability of water jet drives with an inlet from below a floor opening suddenly - with no previous signs of timely reaction - through a collapsing thrust development are suddenly impaired and Loss of functionality.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen innenbords einbaubaren Wasserstrahlantrieb mit vorwiegend horizontaler Antriebswelle anzugeben, der für verschiedene Hinterschiffe mit unterschiedlichen Zuströmungsverhältnissen modifizierbar ist, wobei die Komponenten zum Antrieb und zur Steuerung unberührt bleiben. Vom Wassereinlauf bis zum Düsenaustritt soll ein optimaler Schub mit mindestens zwei Propulsionsvarianten erzeugbar sein, der mit einem in das Gehäuse integrierbaren Leitwerk effizient in mindestens alle 4 Hauptrichtungen: Voraus, Zurück und in beide Querrichtungen (nach Backbord und Steuerbord) umlenkbar ist und der den Wasserfahrzeugen -vornehmlich Verdrängerfahrzeugen- optimale Fahr- und Manöveriereigenschaften verleiht und ihre Flachwassertauglichkeit gewährleistet.The invention has for its object an inboard water jet propulsion to be specified with a predominantly horizontal drive shaft, that for different aft vessels can be modified with different inflow conditions, the components remain unaffected for drive and control. From water intake to An optimal thrust with at least two propulsion variants should be generated be efficient in at least all with a tail unit that can be integrated into the housing 4 main directions: forward, back and in both transverse directions (to port and Starboard) is deflectable and the - mainly displacement vehicles - the watercraft gives optimal driving and maneuvering properties and their shallow water suitability guaranteed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.This object is achieved according to the invention by the features of claim 1. Further, particularly advantageous embodiments of the invention disclose the subclaims.

Die Erfindung beruht im wesentlichen auf dem Gedanken, die Funktionsteile des Wasserstrahlantriebes in einem containerartigen Gehäuse anzuordnen, so daß der Wasserstrahlantrieb auf einfache Weise in eine vorbereitete Öffnung im Rumpf eines Wasserfahrzeuges einfügbar ist. Dabei ist das Gehäuse vorderseitig mit einem einen Wassereinlauf aufnehmenden Strömungskanal verbunden, der auch die Antriebswelle aufnimmt. In dem containerartigen Gehäuse ist ein rohrförmiger Abschnitt (Propulsionsgehäuse) vorgesehen, welcher sich über eine Öffnung in der vorderen Querwand des Gehäuses an den Strömungskanal anschließt und mindestens einen von einem Antriebsmotor über eine horizontale Antriebswelle drehbaren Impeller, mindestens einen Gleichrichter, und einen Düsenaustritt umfaßt, so daß bei der bestimmungsgemäßen Verwendung des Wasserstrahlantriebes dem Impeller Wasser durch den Strömungskanal zugeführt, dieses beschleunigt und dann mit hoher Geschwindigkeit durch den Düsenaustritt ausgestoßen wird.The invention is essentially based on the idea of the functional parts of the water jet drive to be arranged in a container-like housing so that the water jet drive in a simple way in a prepared opening in the hull of a watercraft is insertable. The housing is on the front with a water inlet Flow channel connected, which also receives the drive shaft. In the container-like A tubular section (propulsion housing) is provided, which to the flow channel via an opening in the front transverse wall of the housing connects and at least one of a drive motor via a horizontal drive shaft rotatable impeller, at least one rectifier, and a nozzle outlet includes, so that when the water jet drive is used as intended Impeller water supplied through the flow channel, this accelerates and then with is expelled at high speed through the nozzle outlet.

Der Wasserstrahlantrieb umfaßt ferner eine dem Düsenaustritt nachgeschaltete, mindestens teilweise in dem containerartigen Gehäuse angeordnete Leiteinrichtung mit mindestens zwei seitlichen Ruderklappen, die gleichzeitig von einer Ruhestellung in eine seitliche Steuerstellung verschwenkbar sind, und einer in den Wasserstrahl schwenkbaren Umlenkklappe. Dabei bilden die Umlenkklappe und die beiden Ruderklappen mit der Bodenplatte des containerartigen Gehäuses und einer oberen in dem Gehäuse angeordneten Deckplatte sowie einer im Bereich des Düsenaustritts vertikal angeordneten Dichtplatte eine Kammer, derart, daß der aus dem Düsenaustritt austretende Wasserstrahl bei geschlossener Umlenkklappe und in ihren Ruhestellungen befindlichen Ruderklappen im wesentlichen nur durch ein in der Bodenplatte vorgesehenes Bodenumlenkgitter nach vorne umlenkbar ist. Die Umlenkklappe weist dabei seitliche Leitflossen auf, die derart ausgebildet sind, daß sich bei geschlossener Umlenkklappe und aus ihrer Ruhelage verschwenkten Ruderklappen zwischen der Seitenflosse und der entsprechenden Ruderklappenkontur eine Queröffnung ergibt, durch welche der Wasserstrahl in Querrichtung aus der Kammer steuerbar austritt, wobei die Kontur der Seitenflächen des containerartigen Gehäuses in diesem Bereich derart gewählt ist, daß der Wasserstrahl nicht behindert wird.The water jet drive further comprises at least one downstream of the nozzle outlet Guide device partially arranged in the container-like housing with at least two side rudder flaps that move from a rest position to a side at the same time Control position are pivotable, and a deflection flap pivotable into the water jet. The deflection flap and the two rudder flaps form the base plate the container-like housing and an upper cover plate arranged in the housing and a sealing plate arranged vertically in the area of the nozzle outlet, a chamber, such that the water jet emerging from the nozzle outlet when the deflection flap is closed and rudder flaps in their rest positions essentially only by a floor deflection grid provided in the base plate can be deflected forward. The Deflection flap has lateral guide fins which are designed such that with the deflection flap closed and the rudder flaps pivoted out of their rest position a transverse opening between the fin and the corresponding rudder flap contour through which the water jet emerges controllably from the chamber in the transverse direction, the contour of the side surfaces of the container-like housing in this area is chosen that the water jet is not hindered.

Der Wasserstrahlantrieb weist u.a. folgende Vorteile auf:

  • Der Wasserstrahlantrieb ist mit dem modifizierbaren äußeren containerförmigen Gehäuse flexibler an die unterschiedlichen Hinterschiffsformen und ihre Strömungsverhältnisse anpaßbar, ohne das innere Propulsionsgehäuse sowie die Antriebs- und Steuerungskomponenten zu verändern.
  • Die Kombination des containerförmigen Gehäuses mit dem inneren Propulsionsgehäuse ermöglicht eine optimierbare Zuströmung und Energieumsetzung im Inneren und somit ein Maximum an Schub, der mit einer durch die Kombination geprägten Leiteinrichtung in alle Hauptrichtungen effizient steuerbar ist.
  • Es erfolgt ein optimales Umlenken des Wasserstrahles zum Steuern und zur Erzeugung eines für Verdrängerfahrzeuge effizienten Querschubs, der weitestgehend frei von rückwärtsgerichteten Komponenten ist, da der Wasserstrahl geführt aus einer umschlossenen Seitenöffnung austritt.
  • Das Drehen auf dem Teller sowie das Bremsen und ein Crash Stop sind ohne Abdrift möglich. Der Steuersinn bleibt in der Rückwärtsfahrt erhalten. Der Rückwärtsschub wird nicht durch schädlichen Lufteintrag gemindert. Damit verleiht der Wasserstrahlantrieb dem Fahrzeug optimale Manöveriereigenschaften.
  • Der Wasserstrahlantrieb ist so ausführbar, daß bei eventuellen Grundberührungen die Schubentwicklung nicht schlagartig zusammenbricht, weil sie durch zusätzliche seitliche Zuströmungen aufrechterhalten wird.
  • Die Installation des Wasserantriebes innerhalb der Kiel- u. Spiegelkonturen bei erhöhter Bodenfreiheit des Impellerbereiches und die Eigensteifigkeit des Containergehäuses gewährleisten zusammen mit dem v.g. Punkt eine optimale Flachwassertauglichkeit und die Eignung zum Trockenfallen des Fahrzeuges.
  • Der Wasserstrahlantrieb läßt sich als betriebsfertig vorgefertigte containerisierte Antriebsanlage -bei Bedarf in Kompaktbauweise mit vorinstalliertem Antriebsmotor- herstellen und auf werftübliche Weise (z.B. durch Einschweißen oder Einlaminieren) in eine vorbereitete Rumpföffnung einbauen. Alle Montageschweißnähte verlaufen weit genug außerhalb der Funktionsbereiche.
The water jet drive has the following advantages:
  • With the modifiable outer container-shaped housing, the water jet drive can be adapted more flexibly to the different shapes of the aft ship and their flow conditions without changing the inner propulsion housing as well as the drive and control components.
  • The combination of the container-shaped housing with the inner propulsion housing enables an optimized inflow and energy conversion in the interior and thus a maximum of thrust, which can be efficiently controlled in all main directions with a guiding device characterized by the combination.
  • There is an optimal deflection of the water jet to control and to generate a transverse thrust that is efficient for displacement vehicles, which is largely free of rearward-facing components, since the water jet emerges guided from an enclosed side opening.
  • Turning on the plate as well as braking and a crash stop are possible without drifting. The sense of tax remains in reverse. The reverse thrust is not reduced by harmful air entry. The water jet drive thus gives the vehicle optimum maneuvering properties.
  • The water jet drive can be designed in such a way that the thrust development does not suddenly collapse if there is any basic contact because it is maintained by additional lateral inflows.
  • The installation of the water drive within the keel u. Mirror contours with increased ground clearance of the impeller area and the inherent rigidity of the container housing, together with the point above, ensure optimum suitability for shallow water and the suitability for the vehicle to dry out.
  • The water jet propulsion can be manufactured as a ready-to-use containerized propulsion system - if required in a compact design with a preinstalled drive motor - and installed in a prepared fuselage opening in the usual manner (e.g. by welding or laminating). All assembly welds run far enough outside the functional areas.

Die Erfindung kann für die verschiedensten Arten von Wasserfahrzeugen in Gleiter- oder Verdrängerbauart verwendet werden, z.B. bei Beibooten, Sportbooten, Landungsbooten, Dienstfahrzeugen, Fahrgastschiffen, Fähren, Arbeitsschiffen, Frachtschiffen, Fahrzeuge mit besonderen Anforderungen an das Halten von Positionen, wie z.B. Taucherbasisschiffen. Für jedes dieser und anderer Wasserfahrzeuge ergeben sich unterschiedliche Forderungen an Antrieb, Steuerung und Crash-Stop sowie an den Einbau, die mit dem erfindungsgemäßen Wasserstrahlantrieb erfüllbar sind.The invention can be used for various types of watercraft in glider or Displacement type are used, e.g. for dinghies, pleasure boats, landing craft, Company vehicles, passenger ships, ferries, work ships, cargo ships, vehicles with special requirements for holding positions, e.g. Diving support ships. There are different requirements for each of these and other watercraft to drive, control and crash stop as well as to the installation, which with the invention Water jet propulsion can be fulfilled.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Strömungskanal derart ausgebildet, daß das Wasser diesem horizontal von vorne zuführbar ist. Bekannte Wasserstrahlantriebe nehmen hingegen das Wasser durch eine Bodenöffnung von unten her auf. Bei einem Flachwassereinsatz, d.h. bei einer Kielfreiheit unter 20 cm, sind diese bekannten Antriebe mit zusätzlichen Verlusten behaftet, da die zähen Grenzschichten an Außenhaut und Grund den Wasserstrom zum Impeller behindern. Die Sogwirkung des Impellers mindert den Schub und erhöht gleichzeitig den Schiffswiderstand. Mit dem horizontalen Einlauf hingegen sind die Nachteile üblicher Bodeneinläufe mit Zuströmung von unten her durch ungünstige Umlenkungen und Kanalreibung auf der Saugseite des Impellers und dem im Flachwassereinsatz gefürchteten Fest- bzw. Staubsaugereffekt eliminiert.In an advantageous embodiment of the invention, the flow channel is designed such that that the water can be fed horizontally from the front. Known water jet drives however, absorb the water from below through a bottom opening. When using shallow water, i.e. with a keel clearance below 20 cm, these are known Drives suffer additional losses because of the tough boundary layers on the outer skin and reason obstruct the water flow to the impeller. The impeller's suction effect is reduced thrust while increasing ship resistance. With the horizontal inlet on the other hand, the disadvantages of conventional floor inlets with inflow from below are due to unfavorable deflections and channel friction on the suction side of the impeller and the dreaded vacuum cleaner effect that is feared in shallow water use.

Die hintere Lagerung der Antriebswelle kann in einem Stevenrohr (mit abgedichteten Wälzlagern) oder ohne, d.h. naßlaufend (in einem wassergeschmierten Gleitlager) erfolgen. Dann ist entweder das Stevenrohr vor dem Impeller in einem Stützstern im Einlaufkanal anzuordnen, dessen Stege derart geformt sind, dass dem Impeller das Wasser möglichst drallfrei zugeführt wird, oder im Falle einer naßlaufenden Welle ist diese im Zentrum der hinter dem Impeller angeordneten Leitschaufeln, die Drallenergie in Strömungsenergie umsetzen, gelagert.The rear bearing of the drive shaft can be sealed in a stern tube (with Bearings) or without, i.e. wet running (in a water-lubricated plain bearing). Then either the stern tube in front of the impeller is in a support star in the inlet channel to be arranged, the webs of which are shaped in such a way that the water is as possible to the impeller is supplied swirl-free, or in the case of a wet shaft, this is in the center of the Guide vanes arranged behind the impeller, the swirl energy in flow energy implement, stored.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Propulsionsgehäuse im Bereich des Impellers einen kreisrunden Querschnitt und im Bereich der Austrittsdüse einen im wesentlichen eckigen Querschnitt auf, wobei die inneren Konturen zwischen den beiden Querschnittsfonnen Leitflächen bilden, die derart gewendelt sind, daß das Wasser den Düsenaustritt mit reduziertem Drall verläßt. Diese Ausgestaltung ist ergänzend oder alternativ zu festen Leitschaufeln hinter dem Impeller realisierbar.In a further embodiment of the invention, the propulsion housing has in the area of the impeller has a circular cross-section and one in the area of the outlet nozzle essentially square cross-section, with the inner contours between the two Form cross-sectional fins guide surfaces that are coiled so that the water exits the nozzle leaves with reduced swirl. This configuration is supplementary or alternative can be realized as fixed guide vanes behind the impeller.

Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn diejenige Steuerklappe der Leiteinrichtung, die nach der zu steuernden Seite verschwenkt wird, jeweils einen größeren Winkel aufweist als die benachbarte Steuerklappe. Hierdurch wird erreicht, daß ein überwiegend quergerichteter Schub nach Backbord oder Steuerbord erzeugt wird.It has proven to be advantageous if that control flap of the guide device that is pivoted to the side to be controlled, each has a larger angle than the adjacent control flap. This ensures that a predominantly cross-directional Thrust to port or starboard is generated.

Um zu vermeiden, daß bei Rückwärtsfahrt der aus dem in der Bodenplatte vorgesehene Bodenumlenkgitter austretende Wasserstrahl in den Wassereinlauf des Strömungskanals gelangt, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, das Bodenumlenkgitter mit fischgrätenförmig ausgebildeten Leitflächen zu versehen. Dadurch wird der Wasserstrahl geteilt und überwiegend an dem Wassereinlauf des Strömungskanales vorbeigelenkt.To avoid that when driving backwards from that provided in the base plate Bottom deflection grid water jet emerging into the water inlet of the flow channel reached, it has proven to be expedient, the floor deflection grid with herringbone trained guiding surfaces. This divides the water jet and predominantly directed past the water inlet of the flow channel.

Um eine Feinsteuerung bei der Rückwärtsfahrt vornehmen zu können, sollten die fischgrätenartigen Leitflächen des Bodenumlenkgitters mindestens teilweise verschließbar sein.In order to be able to make a fine control when reversing, the herringbone should Guide surfaces of the floor deflecting grille can be at least partially closable.

Zur Unterstützung der Injektorwirkung können die gitterartigen Leitflächen des Bodengitters zum hinteren Ende der Bodenplatte hin immer länger ausgebildet sein, derart, daß jede dieser Leitflächen in der Vorausfahrt des entsprechendes Wasserfahrzeuges zusätzlich Wasser von unten aufnehmen kann.The grid-like guide surfaces of the floor grid can be used to support the injector effect towards the rear end of the base plate should always be longer, such that each of these guiding surfaces in the advance of the corresponding watercraft Can absorb water from below.

Um einen Havarieschutz zu gewährleisten, kann das hintere Ende der Bodenplatte über die hintere Kontur der Schubumlenkklappe hinausragen, wobei im hinteren Bereich der Bodenplatte mindestens zwei vertikale Rohrstützen befestigt sind, die sich nach oben an der Top-Platte des Gehäuses oder direkt am Schiffskörper des entsprechenden Wasserfahrzeuges abstützen.To ensure protection against accidents, the rear end of the base plate can be over the protrude rear contour of the diverter flap, in the rear area of the base plate At least two vertical pipe supports are attached, which are upwards on the Top plate of the housing or directly on the hull of the corresponding watercraft support.

Das containerartige Gehäuse und/oder der Strömungskanal können aus Stahl, Aluminium oder einem Faserverbundwerkstoff oder in Verbundbauweise aus Metall und Kunststoff bestehen.The container-like housing and / or the flow channel can be made of steel, aluminum or a fiber composite material or in composite construction of metal and plastic consist.

Der Wasserstrahlantrieb kann derart ausgebildet sein, daß die Ruderklappen und die Umlenkklappe im montierten Zustand des Wasserstrahlantriebes an einem Wasserfahrzeug über den heckseitigen Spiegel des Wasserfahrzeuges und über die Seitenwände des containerartigen Gehäuses hinausragen. Der Wasserstrahlantrieb kann aber auch derart ausgebildet sein, daß das containerartige Gehäuse mit den darin befindlichen Ruderklappen und der Umlenkklappe im Einbauzustand des Wasserstrahlantriebes an einem Wasserfahrzeug bündig mit dem heckseitigen Spiegel des Wasserfahrzeuges abschließt und beidseitig in den Seitenwänden Abstrahlnischen für den Querstrom vorgesehen sind.The water jet drive can be designed such that the rudder flaps and the deflection flap in the assembled state of the water jet drive on a watercraft over the stern mirror of the watercraft and over the side walls of the container-like Protrude housing. The water jet drive can also be designed in this way be that the container-like housing with the rudder flaps and the Deflection flap in the installed state of the water jet drive on a watercraft is flush with the stern mirror of the watercraft and on both sides in the side walls are provided with radiation niches for the cross flow.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:

  • Fig.1 den Längsschnitt eines schematisch dargestellten ersten Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemäßen Wasserstrahlantriebes, der überwiegend in das Hinterschiff eines Wasserfahrzeuges integriert ist, sowie alternative Anordnungen eines Antriebsmotors für den Wasserstrahlantrieb;
  • Fig.2 eine Draufsicht auf den in Fig.1 dargestellten Wasserstrahlantrieb bei Vorausfahrt;
  • Fig.3 eine Draufsicht auf den in Fig.1 dargestellten Wasserstrahlantrieb bei Vorausfahrt mit Kursänderung (verstellte Ruderklappen);
  • Fig.4 und 5 eine Seitenansicht und eine Ansicht von unten auf den in Fig.1 dargestellten Wasserstrahlantrieb mit geschlossener Umlenkklappe, so daß eine Schubumkehr für Stop u. Rückwärtsfahrt erfolgt;
  • Fig.6 und 7 Draufsichten auf den Wasserstrahlantrieb mit geschlossener Umlenkklappe und seitlich verschwenkten Ruderklappen zur Querschuberzeugung nach Back- und Steuerbord;
  • Fig.8 und 9 eine Vorrichtung zum Steuern der Ruderklappen mit optimiert unterschiedlichen Anstellwinkeln;
  • Fig.10 eine Seitenansicht des heckseitigen Bereiches des Wasserstrahlantriebes aus der in Fig.8 mit X bezeichneten Richtung;
  • Fig.11 eine vergrößerte Ansicht, des in Fig.10 mit XI bezeichneten Bereiches;
  • Fig.12 den Längsschnitt eines schematisch dargestellten zweiten Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemäßen Wasserstrahlantriebes mit horizontalem Einlauf von vorne, der vollständig in dem Hinterschiff eines Wasserfahrzeuges angeordnet ist;
  • Fig.13 eine Ansicht auf den Wasserstrahlantrieb aus der in Fig.12 mit XIII bezeichneten Richtung mit angedeuteten Wasserzuströmungen von vorne und von beiden Seiten;
  • Fig. 14 und 15 zwei Schnitte entlang der in Fig. 12 mit XIV-XIV und XV-XV bezeichneten Schnittlinien;
  • Fig.16 eine Ansicht auf den Wasserstrahlantrieb aus der in Fig.12 mit XVI bezeichneten Richtung;
  • Fig.17 eine Seitenansicht eines einen Impeller des Wasserstrahlantriebes enthaltenden Propulsionsgehäuses mit integrierten Gleichrichter-Leitflächen;
  • Fig.18 die Ansicht des in Fig.17 dargestellten Propulsionsgehäuses von der mit XVIII bezeichneten Seite;
  • Fig.19 und 20 den Fig.17 und 18 entsprechende Ansichten eines Propulsionsgehäuses mit zwei hintereinander angeordneten Impellem und dazwischen angeordneten Leitschaufeln.
  • Further details and advantages of the invention result from the following exemplary embodiments explained with reference to figures. Show it:
  • 1 shows the longitudinal section of a schematically illustrated first exemplary embodiment of a water jet drive according to the invention, which is predominantly integrated into the stern of a watercraft, and alternative arrangements of a drive motor for the water jet drive;
  • 2 shows a plan view of the water jet drive shown in FIG. 1 when driving ahead;
  • 3 shows a plan view of the water jet drive shown in FIG. 1 when driving ahead with a change of course (adjusted rudder flaps);
  • 4 and 5 show a side view and a view from below of the water jet drive shown in FIG. 1 with the deflection flap closed, so that a thrust reverser for stop and. Reversing takes place;
  • Fig. 6 and 7 plan views of the water jet drive with closed deflection flap and laterally pivoted rudder flaps for cross-thrust generation to port and starboard;
  • 8 and 9 a device for controlling the rudder flaps with optimized different angles of attack;
  • 10 shows a side view of the rear area of the water jet drive from the direction designated by X in FIG. 8;
  • 11 is an enlarged view of the area designated XI in FIG. 10;
  • 12 shows the longitudinal section of a schematically illustrated second exemplary embodiment of a water jet drive according to the invention with a horizontal inlet from the front, which is arranged entirely in the stern of a watercraft;
  • 13 shows a view of the water jet drive from the direction designated XIII in FIG. 12 with indicated water inflows from the front and from both sides;
  • 14 and 15 show two sections along the section lines designated by XIV-XIV and XV-XV in FIG. 12;
  • 16 shows a view of the water jet drive from the direction designated XVI in FIG. 12;
  • 17 shows a side view of a propulsion housing containing an impeller of the water jet drive with integrated rectifier guide surfaces;
  • 18 shows the view of the propulsion housing shown in FIG. 17 from the side labeled XVIII;
  • 19 and 20 the views corresponding to FIGS. 17 and 18 of a propulsion housing with two impellers arranged one behind the other and guide vanes arranged between them.
  • In Fig. 1 ist mit 1 ein Wasserstrahlantrieb bezeichnet, der überwiegend in das Hinterschiff eines Wasserfahrzeuges 2 integriert ist.In Fig. 1, 1 denotes a water jet drive, which is predominantly in the stern of a watercraft 2 is integrated.

    Der Wasserstrahlantrieb 1 weist ein mit dem Wasserfahrzeug verbindbares containerartiges Gehäuse 3 mit einer vorderen Querwand 4, einer Bodenplatte 5, einer Top-Platte 6 und zwei Seitenwänden 7, 8 auf (Fig.2), welches vorderseitig mit einem einen Wassereinlauf 9 aufnehmenden Strömungskanal 10 verbunden ist.The water jet drive 1 has a container-like that can be connected to the watercraft Housing 3 with a front transverse wall 4, a base plate 5, a top plate 6 and two side walls 7, 8 on (Fig.2), which has a water inlet 9 receiving flow channel 10 is connected.

    In dem Gehäuse 3 ist ein rohrförmiger Abschnitt (Propulsionsgehäuse) 11 vorgesehen, welcher sich über eine Öffnung 12 in der vorderen Querwand 4 an den Strömungskanal 10 anschließt und sowohl mindestens einen von einem Antriebsmotor 13 über eine axiale Antriebswelle 14 drehbaren Impeller 15 und einen Düsenaustritt 16 umfaßt, so daß bei der bestimmungsgemäßen Verwendung des Wasserstrahlantriebes 1 dem Impeller 15 von unten her Wasser 100 durch den Strömungskanal 10 zugeführt, dieses beschleunigt und dann mit hoher Geschwindigkeit als Wasserstrahl 101 durch den Düsenaustritt 16 ausgestoßen wird.A tubular section (propulsion housing) 11 is provided in the housing 3, which connects to the flow channel 10 via an opening 12 in the front transverse wall 4 connects and both at least one of a drive motor 13 via an axial drive shaft 14 rotatable impeller 15 and a nozzle outlet 16 includes, so that at the Intended use of the water jet drive 1, the impeller 15 from below forth water 100 supplied through the flow channel 10, this accelerates and then ejected at high speed as a water jet 101 through the nozzle outlet 16 becomes.

    Dabei befindet sich im Einlauf des Strömungskanals 10 ein festes oder zu Reinigungszwecken schwenkbares Einlaufschutzgitter 49, welches das Eindringen von Störkörpern verhindert.There is a fixed or for cleaning purposes in the inlet of the flow channel 10 Swiveling inlet guard 49, which prevents the penetration of interfering bodies prevented.

    Hinter dem Impeller 15 sind Leitschaufeln 30 zur Gleichrichtung und Drallausnutzung des Wasserstromes angebracht.Behind the impeller 15 are guide vanes 30 for rectification and use of the swirl Water flow attached.

    Der Wasserstrahlantrieb 1 umfaßt ferner eine dem Düsenaustritt 16 nachgeschaltete, mindestens teilweise in dem containerartigen Gehäuse 3 angeordnete Leiteinrichtung 17 mit mindestens zwei seitlichen Ruderklappen 18, 19, die gleichzeitig von einer Ruhestellung (Fig.2) in seitliche Steuerstellungen (Fig.3, 6 und 7) verschwenkbar sind, und einer in den Wasserstrahl 101 absenk- und verschließbare Umlenkklappe 20.The water jet drive 1 further comprises at least one outlet downstream of the nozzle outlet 16 Guide device 17 partially arranged in the container-like housing 3 at least two lateral rudder flaps 18, 19, which are simultaneously from a rest position (Fig.2) in lateral control positions (Fig.3, 6 and 7) are pivotable, and one in the Water jet 101 lowerable and closable deflection flap 20.

    Die Umlenkklappe 20 und die beiden Ruderklappen 18, 19 bilden mit der Bodenplatte 5 des containerartigen Gehäuses 3 und einer in dem Gehäuse 3 angeordneten Deckplatte 21 sowie einer im Bereich des Düsenaustrittes 16 befindlichen, etwa vertikal angeordneten Dichtplatte 22 eine Kammer 23.The deflection flap 20 and the two rudder flaps 18, 19 form with the base plate 5 the container-like housing 3 and a cover plate 21 arranged in the housing 3 and an approximately vertically arranged one located in the area of the nozzle outlet 16 Sealing plate 22 a chamber 23.

    Durch Schließen der Umlenkklappe 20 (Fig.4) wird der Wasserstrahl 101 umgelenkt und tritt aus einem in der Bodenplatte 5 angeordneten Bodenumlenkgitter 24 in Richtung voraus aus und erzeugt damit Schubkraft zum Stoppen und für Rückwärtsfahrt. Dabei erzeugt dieser nach vorne umgelenkte Wasserstrahl eine gleichmäßig verteilte Schubkraft, die Kursstabilität sichert. Die Kursstabilität bei Rückwärtsfahrt wird weiter dadurch gewährleistet, daß die gleichmäßig verteilte Schubkraft den Schiffskörper "zieht", der Schiffskörper also als geradeaus gerichtete Ruderfläche wirkt. By closing the deflection flap 20 (FIG. 4), the water jet 101 is deflected and emerges in the direction from a floor deflection grid 24 arranged in the floor plate 5 and generates thrust for stopping and reversing. Generated thereby this forward deflected water jet has an evenly distributed thrust that Secures exchange rate stability. The course stability when reversing is further guaranteed by that the evenly distributed thrust "pulls" the hull, the hull So it acts as a straight rudder surface.

    Die Umlenkklappe 20 ist beidseitig mit Leitflossen 25, 26 ausgestattet (Fig.6). Sie bewirken, daß der Wasserstrahl 101 auch bei schrägstehenden Ruderklappen 18, 19 geordnet in Querrichtung umgelenkt und so die Energie des Wasserstrahles 101 weitestgehend in Querschub umgewandelt wird.The deflection flap 20 is equipped on both sides with guide fins 25, 26 (FIG. 6). They cause that the water jet 101 is also arranged in the case of inclined rudder flaps 18, 19 Redirected transverse direction and so the energy of the water jet 101 largely in Transverse thrust is converted.

    Die beiden Ruderklappen 18, 19 sind in dem Gehäuse 3 um etwa senkrechte Achsen 27, 28 schwenkbar angeordnet (Fig.2). Bei Geradeausfahrt liegen sie in Ruhestellung seitlich des Wasserstrahles 101. Er tritt Vorschub erzeugend in voller Stärke geradlinig ungehemmt nach hinten aus.The two rudder flaps 18, 19 are in the housing 3 about approximately vertical axes 27, 28 pivotally arranged (Fig.2). When driving straight ahead, they are in the rest position to the side of the Water jet 101. It treads feed generating full strength straight uninhibited towards the back.

    Für Kursänderungen in Vorausfahrt werden die beiden Ruderklappen 18, 19 im gewünschten und notwendigen Winkel verschwenkt, der Wasserstrahl 101 erhält eine Richtungsänderung, es wird dadurch Steuerkraft erzeugt (Fig.3).For course changes in advance, the two rudder flaps 18, 19 in the desired and the necessary angle is pivoted, the water jet 101 receives a change of direction, this creates control force (Fig. 3).

    Die Ruderklappen 18, 19 sind in ihrem hinteren Teil korrespondierend zu der Rundung der Umlenkklappe 20 ausgeformt und schließen in Ruhestellung bei abgesenkter Umlenkklappe 20 die Kammer 23 hinter der Austrittsdüse 16 in etwa dicht ab.The rudder flaps 18, 19 are in their rear part corresponding to the rounding of the Deflection flap 20 formed and close in the rest position with the deflection flap lowered 20 the chamber 23 behind the outlet nozzle 16 is approximately sealed.

    Zur Erzeugung von Querschub werden die beiden Ruderklappen 18, 19 seitlich geschwenkt und lenken so den Wasserstrahl 101 mit Hilfe der an der Umlenkklappe 20 angebrachten Leitflossen 25, 26 in Querrichtung nach Backbord oder Steuerbord (Fig.6 und 7).To generate transverse thrust, the two rudder flaps 18, 19 are pivoted laterally and thus direct the water jet 101 with the aid of the one attached to the deflection flap 20 Guide fins 25, 26 in the transverse direction to port or starboard (Fig. 6 and 7).

    Die beiden Ruderklappen 18, 19 sind zur gemeinsamen Betätigung über eine Koppelstange 29 miteinander verbunden (Fig.8 und 9). In der Regel, aber nicht ausschließlich, wird eine der Ruderklappen 18, 19 -die Primärklappe- durch eine Stellkraft betätigt. Die Stellkraft kann manueller Natur sein, durch einen Hydraulik-Schwenkmotor, Hydraulik- oder Elektrozylinder oder auf andere Art erzeugt werden.The two rudder flaps 18, 19 are for joint actuation via a coupling rod 29 connected to each other (Fig. 8 and 9). As a rule, but not exclusively, one becomes the rudder flaps 18, 19 - the primary flap - operated by an actuating force. The positioning force can be manual in nature, through a hydraulic swivel motor, hydraulic or electric cylinder or generated in some other way.

    Die Geometrie der beiden Ruderklappen 18, 19 ist so gestaltet, daß sie beim Verschwenken jeweils eine seitliche Austrittsöffnung 31, 32 zwischen Deckenplatte 21, Bodenplatte 5 Ruderklappen 18, 19 und den Leitflossen 25, 26 der Umlenkklappe 20 freigeben (Fig.6 und 7), die bis zu mehr als der Querschnittsfläche des Wasserstrahles hinter dem Düsenaustritt 16 entspricht und so eine optimale Umsetzung des Wasserstrahles 101 in Querschub ermöglicht.The geometry of the two rudder flaps 18, 19 is designed so that it pivots each have a lateral outlet opening 31, 32 between the ceiling panel 21 and the floor panel 5 Release the rudder flaps 18, 19 and the guide fins 25, 26 of the deflection flap 20 (Fig. 6 and 7) that exits up to more than the cross-sectional area of the water jet behind the nozzle 16 corresponds and thus enables an optimal implementation of the water jet 101 in transverse thrust.

    Durch die Kopplung der beiden Ruderklappen 18, 19 wird bei starker Schwenklage der nutzbare Querschnitt verringert und damit die Nutzung des Wasserstrahles nicht optimal ausgeschöpft. Dieser Nachteil wird allerdings dadurch beseitigt, daß die Ruderklappe der Seite, nach der der Wasserstrahl umgelenkt werden soll, einen größeren Stellwinkel erfährt als die jeweils andere Ruderklappe (vgl. Fig.8-10). Eine asymmetrische Verstellung der Ruderklappen 18, 19 wird z.B. dadurch erreicht, daß die Koppelstange 29 in einer Kulisse 34 geführt wird (Fig.8-11).By coupling the two rudder flaps 18, 19, the usable cross-section is reduced and therefore the use of the water jet is not optimal exhausted. However, this disadvantage is eliminated in that the rudder flap of the Side on which the water jet is to be deflected experiences a larger angle than the other rudder flap (see Fig. 8-10). An asymmetrical adjustment of the Rudder flaps 18, 19 are e.g. thereby achieved that the coupling rod 29 in a backdrop 34 is guided (Fig. 8-11).

    Das in der Bodenplatte 5 des Gehäuses 3 angeordnete Bodenumlenkgitter 24 besitzt eine Mittelstrebe 35 (Fig.5), zwischen der und einem Rahmen 36 Umlenkflossen 37, 38 angebracht sind. Durch die Freiräume zwischen den Umlenkflossen 37, 38 tritt der Wasserstrahl 101 bei geschlossener Umlenkklappe 20 nach vorne in leichter Schrägrichtung aus und erzeugt so den Schub für Stop und Rückwärtsfahrt.The arranged in the bottom plate 5 of the housing 3 floor deflection grid 24 has one Center strut 35 (FIG. 5), between which and a frame 36 deflection fins 37, 38 are attached are. The water jet passes through the free spaces between the deflection fins 37, 38 101 with the deflection flap 20 closed towards the front in a slight oblique direction and generates the thrust for stop and reverse travel.

    Die einzelnen Umlenkflossen 37, 38 sind fischgrätenartig schräg angeordnet. Sie bewirken, daß sich der umgelenkte Wasserstrahl 101 gabelförmig teilt, so daß er in leichter Schrägrichtung beiderseits des Wassereinlaufs 9 vorbeiströmt. Damit wird erfmdungsgemäß verhindert, daß der umgelenkte Wasserstrahl 101 die normale Zuströmung unter dem Kiel des Wasserfahrzeuges 2 von vorne her in den Strömungskanal 10 zu sehr stört und daß möglicherweise doch noch vom Wasserstrahl aufgenommene Luft unmittelbar zu dem Impeller 15 transportiert wird und die Schubausbeute zum Stoppen und Rückwärtsfahren unnötig beeinträchtigt wird.The individual deflection fins 37, 38 are arranged obliquely in a herringbone manner. They cause that the redirected water jet 101 divides into a fork, so that it is lighter Flows past on both sides of the water inlet 9. This is in accordance with the invention prevents the redirected water jet 101 from the normal inflow under the Keel of the watercraft 2 from the front into the flow channel 10 is too disturbing and that possibly still air taken up by the water jet directly to the Impeller 15 is transported and the thrust yield for stopping and reversing is unnecessarily affected.

    Zur Regulierung des Schubes in der Rückwärtsfahrt ohne Veränderung der Impeller-Drehzahl, besonders dann, wenn für das Manövrieren Rückwärtsschub und Querschub veränderbar gewünscht wird, kann es erforderlich sein, den Rückwärts-Impellerstrom zu dosieren. Weiter kann gefordert sein, wenn dies nach der Zweckbestimmung und der Einsatzart des Wasserfahrzeuges 2 notwendig ist, eine möglichst vollständige Umsetzung in Querschub zu bewirken und einen restlichen Schubanteil in Rückwärtsfahrt auszuschließen. Zu diesem Zweck ist die Austrittsfläche des Bodenumlenkgitters 24 erfindungsgemäß ganz oder teilweise verschließbar.To regulate the thrust in reverse without changing the impeller speed, especially when reversing and transversal thrust for maneuvering is changeable, it may be necessary to add the reverse impeller current dosing. It may also be required if this is according to the purpose and type of use of the watercraft 2 is necessary, the most complete implementation possible To cause transverse thrust and exclude a remaining thrust component in reverse travel. For this purpose, the exit surface of the floor deflection grid 24 is in accordance with the invention fully or partially lockable.

    Dazu können die Umlenkflossen 37, 38 zwischen Mittelstrebe 35 und Rahmen 36 des Bodenumlenkgitters 24 wie Jalousielamellen verstellbar angeordnet sein. So kann die Durchlaßöffnung reduziert und damit die Stärke des Rückwärtsstromes beeinflußt werden.For this purpose, the deflection fins 37, 38 between the central strut 35 and frame 36 of the floor deflection grating 24 can be arranged as adjustable blind slats. So the passage opening reduced and thus the strength of the reverse current can be influenced.

    Werden die Umlenkflossen 37, 38 der beiden Seiten getrennt einstellbar gestaltet, so kann bei Rückwärtsfahrt durch Veränderung der beiden Wasserstrahlanteile eine feinfühlige Kursbeeinflussung vorgenommen werden, die zudem vermeidet, daß ein eventuell störender Querstrom seitwärts austritt.If the deflection fins 37, 38 of the two sides are designed to be separately adjustable, then when reversing by changing the two water jet parts a sensitive Course influence can be made, which also avoids that a possibly disturbing Cross flow emerges sideways.

    Bei Vorausfahrt bewirkt der über das Bodenumlenkgitter 24 hinwegstreichende Wasserstrahl 101 eine Sogwirkung, wie sie z.B. von Wasserstrahlpumpen bekannt ist. Die zusätzlichen durch das Bodenumlenkgitter 24 angesaugten und vom Wasserstrahl beschleunigten Wassermassen wirken sich vorteilhaft auf die Schubausbeute aus.When driving ahead, the water jet sweeping over the floor deflection grid 24 causes 101 a suction effect, e.g. of water jet pumps is known. The additional sucked through the floor deflection grid 24 and accelerated by the water jet Masses of water have an advantageous effect on the thrust yield.

    Um die dem Wasserstrahl zugeführte Wassermasse weiter zu erhöhen, werden die Umlenkflossen 37, 38, bezogen auf die Wasserlinie, in der Höhe gestaffelt so angebracht, daß die nach achtern folgende Umlenkflosse 37, 38 etwas tiefer liegt als die davor liegende. Dadurch "schöpft" jede Flosse zusätzlich Wasser. Es wird Wasser mit der Geschwindigkeit des Fahrzeuges aufgenommen, das dann durch die geschilderte Wirkung zur Schuberhöhung beiträgt und damit den Wirkungsgrad des Wasserstrahlantriebes 1 weiter erhöht.The deflection fins are used to further increase the water mass supplied to the water jet 37, 38, based on the waterline, staggered in height so that the deflecting fin 37, 38 following aft is somewhat lower than the one before it. This means that each fin "draws" additional water. It becomes water at the speed of the vehicle, which is then due to the described effect to increase thrust contributes and thus further increases the efficiency of the water jet drive 1.

    Sofern der Wasserstrahlantrieb 1, wie vorstehend beschrieben, in das entsprechende Wasserfahrzeug 2 so eingebaut wird, daß die Umlenkklappe 20 abgesenkt nach hinten über den Spiegel des Wasserfahrzeuges 2 hinausragt, kann es erforderlich sein, daß z.B. in Fortsetzung der Top-Platte 6 und der Bodenplatte 5 ein nach hinten herausragender Havarieschutz vorgesehen ist. Gleiches gilt auch für einen seitlichen, etwa senkrechten Schutz. Dabei sind alle für den Havarieschutz benötigten Teile so ausgestaltet und an dem Wasserstrahlantrieb bzw. dem Wasserfahrzeug angebracht, daß sie in der Vorrausfahrt nicht in den Wasserstrahl hineinragen. If the water jet drive 1, as described above, in the corresponding watercraft 2 is installed so that the deflection flap 20 is lowered to the rear over the If the mirror of the watercraft 2 protrudes, it may be necessary that e.g. in continuation the top plate 6 and the bottom plate 5 a rear accident protection is provided. The same also applies to lateral, approximately vertical protection. Are there all parts required for accident protection are designed in this way and on the water jet drive or attached to the watercraft so that they do not get into the water jet when driving ahead protrude.

    Zur Reduzierung des Einbauraumes im Schiffskörper, aber auch zur kostengünstigen Gestaltung der containerisierten komplett-Antriebsanlage kann erfindungsgemäß vorgesehen werden, daß der Antriebsmotor 13 zumindest z.T. auf oder neben dem Strömungskanal 10 befestigt wird (in Fig.1 gestrichelt dargestellt) und die Motorleistung über eine Kupplung 40 per Riementrieb 41 auf die Antriebswelle 14 übertragen wird. Dadurch ergibt sich außerdem der Vorteil, daß der Riementrieb 41 eine schwingungstechnische Entkoppelung herbeiführt, eine vorteilhafte Untersetzung bereitstellt, die ein besonderes Untersetzungsgetriebe überflüssig macht und die mechanischen Verluste reduziert.To reduce the installation space in the hull, but also for cost-effective design the containerized complete drive system can be provided according to the invention be that the drive motor 13 at least partially. on or next to the flow channel 10 is attached (shown in dashed lines in Fig.1) and the engine power via a clutch 40 is transmitted to drive shaft 14 by belt drive 41. This also results the advantage that the belt drive 41 is a vibration decoupling brings about, provides an advantageous reduction, which a special reduction gear makes redundant and reduces mechanical losses.

    Nachfolgend wird mit Hilfe der Figuren 12 bis 16 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Dabei ist der mit 1' bezeichnete Wasserstrahlantrieb im Gegensatz zu dem in Fig.1 dargestellten Ausführungsbeispiel weiter nach vorne in das Wasserfahrzeug 2' eingebaut, so daß auch bei abgesenkter Umlenkklappe 20' diese nicht aus der Spiegelkontur des Wasserfahrzeuges 2' herausragt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Spiegel 50' des Wasserfahrzeuges 2' für den Querstrom eingezogen, so daß nach hinten und den Seiten offene (bzw. auslaufende ) Nischen 51, 52 für den Querstrom entstehen (Fig. 13 und 16), die sowohl nach unten als auch nach hinten auslaufend ausgebildet sind.A further exemplary embodiment of FIG Invention described. The water jet drive designated 1 'is in contrast to the embodiment shown in Figure 1 further forward into the watercraft 2 'installed so that even when the deflection flap 20' is not lowered Mirror contour of the watercraft 2 'protrudes. In this embodiment, the Mirror 50 'of the watercraft 2' retracted for the cross flow, so that to the rear and the sides open (or leaking) niches 51, 52 arise for the cross flow (Fig. 13 and 16), which are formed tapering downwards as well as backwards.

    Bei dem Wasserstrahlantrieb 1' ist außerdem vorgesehen, daß der Strömungskanal 10' derart ausgebildet ist, daß das Wasser diesem horizontal von vorne zuführbar ist. Hierzu ist außenseitig vor der vorderen Querwand 4' des containerartigen Gehäuses 3' eine äußere Bodenplatte 53 angeordnet, die einerseits zur Durchführung, Lagerung und Abdichtung der Antriebswelle dient und die andererseits schräge Leitflächen 54 (Fig.15) aufweist, welche dieser Bodenplatte 53 an ihrer Unterseite eine trichter- und tunnelförmige Kontur verleiht und die sich an ihren Enden an die Hinterschiffskonturen anpaßt und damit verbunden ist.In the water jet drive 1 'it is also provided that the flow channel 10' is designed such that the water can be fed horizontally from the front. This is outside in front of the front transverse wall 4 'of the container-like housing 3' Bottom plate 53 arranged on the one hand for carrying out, storing and sealing the Serves drive shaft and which on the other hand has inclined guide surfaces 54 (Fig.15), which this bottom plate 53 gives a funnel-shaped and tunnel-shaped contour on its underside and which adapts to the ends of the aisles and is connected to them.

    Außerdem ist im unteren Bereich außenseitig vor der vorderen Querwand 4' des containerartigen Gehäuses 3' ein Ansatzkörper 55 mit nach außen schräg ausgestellten Leitflächen 56 angeordnet, welche dem Ansatzkörper 55 einen trichterförmigen Innenmantel verleihen. Der Außenmantel des Ansatzkörpers 55 hat konische Außenkonturen, die strömungsförmig auf die Außenkanten der Querwand 4' zulaufen. In addition, in the lower area outside the front transverse wall 4 'of the container-like Housing 3 'a shoulder body 55 with outwardly sloping baffles 56 arranged, the neck body 55 a funnel-shaped inner jacket to lend. The outer jacket of the extension body 55 has conical outer contours that are fluid run towards the outer edges of the transverse wall 4 '.

    Der Ansatzkörper 55 bildet daher mit der äußeren Bodenplatte 53 einen horizontalen Strömungskanal 10' mit einem ovalen Wassereinlauf 9' in sogenannter Breitform.The extension body 55 therefore forms a horizontal flow channel with the outer base plate 53 10 'with an oval water inlet 9' in a so-called wide shape.

    Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. So kann beispielsweise in dem horizontalen Wassereinlauf 9' des Strömungskanals 10' vor dem Impeller 15' ein Stützstem 57' zur Lagerung der Antriebswelle 14' angeordnet sein (Fig.14), dessen Stege 58' derart geformt sind, daß sie eine gleichrichtende Wirkung auf die Impelleranströmung ausüben.The invention is of course not based on the exemplary embodiments described above limited. For example, in the horizontal water inlet 9 'of the Flow channel 10 'in front of the impeller 15' a support star 57 'for mounting the drive shaft 14 'can be arranged (Fig.14), the webs 58' are shaped such that they are a have a rectifying effect on the impeller flow.

    Am zweckmäßigsten ist für Wasserstrahlantriebe eine Energieumsetzung von Drall- in Strömungsenergie bei der Leitschaufeln vermieden oder zumindest auf ein Minimum reduzierbar sind, indem der Düsenaustritt 16' einen im wesentlichen eckigen Querschnitt aufweist, wobei die inneren Konturen des Propulsionsgehäuses 11' im Übergangsbereich hinter dem kreisrunden Querschnitt des Impellers 15' bis zum dem im wesentlichen eckigen Düsenaustritt 16' Leitflächen 59 bilden, die derart gewendelt sind, dass diese bis zum Düsenaustritt 16' Drallenergie in Strömungsenergie umsetzen.Energy conversion from swirl-in is most expedient for water jet drives Flow energy in the guide vanes avoided or at least reduced to a minimum are in that the nozzle outlet 16 'has a substantially angular cross section, the inner contours of the propulsion housing 11 'in the transition region behind the circular cross section of the impeller 15 'to the substantially angular Form nozzle outlet 16 'guide surfaces 59, which are coiled such that these up to Convert jet outlet 16 'into swirl energy.

    Durch eine derartige Ausgestaltung des Propulsionsgehäuses 11' kann das containerförmige Außengehäuse 3' und somit der Wasserstrahlantrieb 1' im ganzen schmäler und leichter gehalten werden.Such a configuration of the propulsion housing 11 'enables the container-shaped one Outer housing 3 'and thus the water jet drive 1' overall narrower and lighter being held.

    Selbstverständlich können im Strahlantrieb und somit im Propulsionsgehäuse auch mindestens zwei Impeller 15' u. 15 " vorgesehen sein (Fig.19 u. 20). Dann ist der erste und der zweite Impeller anteilig, etwa je zur Hälfte, an der Leistungsübertragung und somit an der Drallerzeugung beteiligt, so daß die anteilige Drallenergie hinter dem ersten Impeller mit einer Mindestanzahl an Leitschaufeln 30" und die hinter dem zweiten Impeller ohne Leitschaufeln nur mittels entsprechend gewendelter Leitflächen 59" umgesetzt wird und so das Beschädigungsrisiko durch Fremdkörper auch bei einem Wasserstrahlantrieb in einer zweistufigen Ausführungsvariante möglichst gering ist. Of course, at least in the jet drive and thus in the propulsion housing two impellers 15 'u. 15 "(Fig. 19 and 20). Then the first and the second impeller proportionately, about half each, in the power transmission and thus in the Swirl generation involved, so that the proportional swirl energy behind the first impeller a minimum number of guide vanes 30 "and those behind the second impeller without guide vanes is implemented only by means of appropriately coiled guide surfaces 59 "and so the risk of damage from foreign bodies even with a water jet drive in one two-stage design variant is as low as possible.

    BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

    1,1'1,1 '
    WasserstrahlantriebWater jet propulsion
    2,2'2,2 '
    Wasserfahrzeugwater craft
    3,3'3,3 '
    Gehäusecasing
    4,4'4,4 '
    vordere Querwandfront bulkhead
    5,5'5.5 '
    Bodenplattebaseplate
    6,6'6.6 '
    Top-PlatteTop plate
    7,87.8
    Seitenwändeside walls
    9,9'9.9 '
    Wassereinlaufwater inlet
    10,10'10.10 '
    Strömungskanalflow channel
    11,11 '11.11 '
    rohrförmige Abschnitt, Propulsionsgehäusetubular section, propulsion housing
    1212
    Öffnungopening
    1313
    Antriebsmotordrive motor
    14,14'14.14 '
    Antriebswelledrive shaft
    15,15',15"15,15 ', 15 "
    Impellerimpeller
    16,16'16.16 '
    Düsenaustrittnozzle exit
    1717
    Leiteinrichtungguide
    18,1918.19
    Ruderklappenrudders
    20,20'20.20 '
    Umlenkklappediverter
    2121
    Deckplattecover plate
    2222
    Dichtplattesealing plate
    2323
    Kammerchamber
    2424
    BodenumlenkgitterBodenumlenkgitter
    25,2625.26
    Leitflossentail fins
    27,2827.28
    Achsen (Ruderklappen)Axles (rudder flaps)
    2929
    Koppelstangecoupling rod
    30,30"30.30 "
    Leitschaufelvane
    31,3231.32
    Austrittsöffnungen outlet openings
    3434
    Kulissescenery
    3535
    MittelstrebeCrossbar
    3636
    Rahmenframe
    37,3837.38
    Umlenkflossendeflection fins
    4040
    Kupplungclutch
    4141
    Riementrieb, ZugmittelgetriebeBelt drive, traction mechanism
    4848
    BootswendegetriebeReversing gears
    4949
    EinlaufschutzgitterInlet grille
    50,50'50.50 '
    Spiegelmirror
    51,5251.52
    NischenAmerican
    5353
    äußere Bodenplatteouter base plate
    5454
    Leitflächen (Bodenplatte)Baffles
    5555
    Ansatzkörperextension body
    5656
    Leitflächen (Ansatz)Control surfaces (approach)
    57'57 '
    StützstemStützstem
    58'58 '
    Stegweb
    5959
    Leitflächen (Gleichrichter)Control surfaces (rectifier)
    100100
    Wasserwater
    101101
    Wasserstrahlwaterjet

    Claims (19)

    1. Water jet propulsion system for watercraft having the following features:
      a) the water jet propulsion system (1; 1') has a container-like housing (3; 3') which can be connected to watercraft (2; 2') and has a front transverse wall (4; 4'), a baseplate (5), a top plate (6) and two side walls (7, 8), and is connected at the front to a flow duct (10, 10') which holds a water inlet (9);
      b) a propulsion housing (11; 11') is provided in the housing (3; 3'), is connected to the flow duct (10; 10') via an opening (12) in the front transverse wall (4; 4') and has at least one impeller (15; 15'; 15") which can be rotated by a propulsion motor (13) about a horizontal propulsion shaft (14; 14'), at least one spin-converting device and one nozzle outlet (16; 16'), so that, when the water jet propulsion system (1; 1') is used correctly, the impeller (15; 15'; 15'') is supplied with water (100) through the flow duct (10; 10'), accelerates this water (100) and then ejects it at high speed through the nozzle outlet (16; 16');
      c) the water jet propulsion system (1; 1') furthermore has a guidance device (17), which is connected downstream from the nozzle outlet (16; 16'), is at least partially arranged in the container-like housing (3; 3') and has at least two side control surfaces (18, 19) which can be pivoted at the same time from a rest position to a side control position, and a deflection surface (20; 20') which can be pivoted into the water jet (101) and can be closed;
      d) the deflection surface (20; 20') and the two control surfaces (18, 19) together with the base plate (5) of the container-like housing (3; 3') and an upper cover plate (21), which is arranged in the housing (3; 3'), as well as a sealing plate (22) which is arranged vertically in the area of the nozzle outlet (16; 16') form a chamber (23), such that the water jet (101) which emerges from the nozzle outlet (16; 16') can be deflected forwards essentially only by means of a base deflection grating (24), which is provided in the baseplate (5), when the deflection surface (20; 20') is closed and the control surfaces (18, 19) are in their rest positions; and
      e) the deflection surface (20; 20') has side guide vanes (25, 26), which are designed such that, when the deflection surface (20; 20') is closed, and the control surfaces (18, 19) are pivoted away from their rest position, an enclosed outlet opening (31, 32) is formed between the respective guide vane (25, 26) and the corresponding control surface contour, through which the water jet (101) emerges controllably from the chamber (23) in the transverse direction, with the contour of the side walls (7, 8) of the container-like housing (3; 3') being selected in this area such that the water jet (101) is not impeded.
    2. Water jet propulsion system according to Claim 1, characterized in that the flow duct (10') is designed such that the water can be supplied to it horizontally from the front and/or at least partially from both sides.
    3. Water jet propulsion system according to Claim 2, characterized in that an outer baseplate (53) is arranged on the outside in front of the front transverse wall (4') of the container-like housing (3') and has oblique guide surfaces (54) which give this baseplate (53) contours in the form of tunnels or funnels on its lower face.
    4. Water jet propulsion system according to Claim 2 or 3, characterized in that an attachment body (55) with guide surfaces (56) which point obliquely outwards is arranged on the outside in front of the front transverse wall (4') of the container-like housing (3') and these guide surfaces (56) give the attachment body (55) an inner casing in the form of a funnel, and in that the outer casing of the attachment body (55) has conical guide surfaces which run in a streamlined form to the outer edges of the front transverse wall (4').
    5. Water jet propulsion system according to Claim 4, characterized in that the attachment body (55) together with the outer baseplate (53) forms a flow duct (10') for an oval water inlet (9') with the major axis horizontal.
    6. Water jet propulsion system according to Claim 1, characterized in that the flow duct (10) is a housing part with a water inlet (9) which points downwards and opens in the form of a tube into a round opening (12) in the front transverse wall (4).
    7. Water jet propulsion system according to one of Claims 1 to 6, characterized in that a supporting star (57') as the bearing for the propulsion shaft (14') is arranged in the flow duct (10') upstream of the impeller (15'), and its webs (58') are shaped such that they exert a smoothing effect on the impeller incident flow.
    8. Water jet propulsion system according to one of Claims 1 to 7, characterized in that guide vanes (30; 30''), which convert the spin energy to flow energy, are arranged in the propulsion housing (11') downstream from the impeller (15').
    9. Water jet propulsion system according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the propulsion housing (11') has a circular cross section in the area of the impeller (15', 15''), and has an essentially polygonal cross section in the area of the nozzle outlet (16'), and in that the inner contours between the two cross-sectional shapes form guide surfaces (59) which are twisted such that the water (100) leaves the nozzle outlet (16') with less spin.
    10. Water jet propulsion system according to Claim 9, characterized in that two impellers (15', 15") with guide vanes (30 ") arranged between them are provided in the propulsion housing (11').
    11. Water jet propulsion system according to one of Claims 1 to 10, characterized in that that control surface (18, 19) of the guidance device (17) which is pivoted towards the side to be steered to in each case has a larger angle than the adjacent control surface (19, 18).
    12. Water jet propulsion system according to one of Claims 1 to 11, characterized in that the base deflection grating (24) which is provided in the baseplate (5) of the container-like housing (3; 3') has deflection vanes (37, 38) which are arranged in a herringbone pattern, such that the water jet (101) which is deflected back by the deflection surface (20; 20') is split, and at least partially bypasses the water inlet (9) of the flow duct (10; 10').
    13. Water jet propulsion system according to Claim 12, characterized in that the herringbone-shaped deflection vanes (37, 38) of the base deflection grating (24) can be at least partially closed.
    14. Water jet propulsion system according to one of Claims 1 to 13, characterized in that the grating-like deflection vanes (37, 38) of the base deflection grating (24) are arranged staggered towards the rear end of the baseplate (5) such that the respective deflection vanes (37, 37) which follow towards the stern are located at a deeper level than those at the front, so that each of these deflection vanes (37, 38) can additionally receive water from underneath when the corresponding watercraft (2) is moving forwards.
    15. Water jet propulsion system according to one of Claims 1 to 14, characterized in that the propulsion motor (13) for the impeller (15) is fixed to the flow duct (10), with the power being transmitted to the propulsion shaft (14) by means of a traction transmission (41).
    16. Water jet propulsion system according to one of Claims 1 to 15, characterized in that the rear end of the baseplate (5') projects beyond the rear contour of the deflection surface (20'), and in that at least two vertical tubular supports are mounted in the rear area of the baseplate (5') and are supported at the top on the top plate (6'), or directly on the hull of the corresponding watercraft (2').
    17. Water jet propulsion system according to one of Claims 1 to 16, characterized in that the container-like housing (3; 3') and/or the flow duct (10; 10') are/is composed of steel, aluminium, of a fibre composite material or of a material which is produced in composite form from metal and plastic.
    18. Water jet propulsion system according to one of Claims 1 to 17, characterized in that the water jet propulsion system (1) is designed such that the control surfaces (18, 19) and the deflection surface (20) project beyond the water level at the stern of the watercraft (2) and beyond the side walls (7, 8) of the container-like housing (3) when the water jet propulsion system (1) is installed.
    19. Water jet propulsion system according to one of Claims 1 to 17, characterized in that the container-like housing (3'), together with the control surfaces located in it and with the deflection surface (20') end flush with the water level at the stern of the watercraft (2') when the water jet propulsion system (1') is installed, and recesses for the transverse flow are provided in the side walls on both sides, and merge into corresponding recesses (51, 52) in the watercraft.
    EP02762364A 2001-07-20 2002-07-17 Water jet drive for marine vessels Expired - Lifetime EP1409341B1 (en)

    Applications Claiming Priority (3)

    Application Number Priority Date Filing Date Title
    DE10135543 2001-07-20
    DE10135543A DE10135543A1 (en) 2001-07-20 2001-07-20 Propulsion drive and control method for water vehicle has braking via reverse propulsion provided by lowering deflection cap for propulsion water jet upon initiation of crash-stop function
    PCT/EP2002/007916 WO2003011685A1 (en) 2001-07-20 2002-07-17 Water jet drive for marine vessels

    Publications (2)

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