NO130511B - - Google Patents

Description

Vannstrålemotor.

Foreliggende oppfinnelse angår en vannstrålemotor omfattende et langstrakt rorformet legeme med en innlopsåpning og en utlopsåpning for det vann som strommer gjennom roret, hvilket ror mellom de to ender er utformet med et innsnevret parti0

Det er kjent forskjellige former for vannstrålemotorer eller reaksjonsmotorer basert på direkte forbrenning av ;flytende eller fast brensel. De kjente konstruksjoner er utformet med særskilt forbrenningskammer og har derfor som regel en komplisert form med kontraventiler eller kontraklaffer, stempler og andre hjelpe-midler.

Det er også kjent et forslag til en vannstrålemotor som i et reaksjonsror etter en aksialpumpe har et reaksjonskammer hvori det overfores supplerende energi til det gjennornstrommende vann.

Denne energioverføring kan skje med luft eller gass under hoyt trykk eller ved varme fra forbrenning eller fra en kokendevann-tomreaktor. Også en slik motor vil medfore et omfangsrikt og komplisert anlegg.

Foreliggende oppfinnelse går ut på en vannstrålemotor av den innledningsvis nevnte art med en enklere utformning enn tilfellet er ved de kjente utfdreiser. Denne hensikt oppnås ved at roret ved det innsnevrede parti er slik utformet at vannstrommen danner en kavitasjon ved utlopet fra det innsnevrede parti, at tilforselsledninger for drivstoff munner ut i det kavitasjonsdannende parti og at en tennanordning er anordnet i det kavitasjonsdannende parti for antennelse av drivstoffet hvorved de gasser som dannes ved forbrenningen driver vannet ut av utlopsenden med oket hastighet.

Ytterligere trekk ved oppfinnelsen fremgår av kravene.

Oppfinnelsen skal nærmere beskrives under henvisning til vedfoyde tegninger som viser noen eksempler på vannstrålemotorer i henhold til oppfinnelsen. Fig. 1-3 viser skjematisk, i lengde- og tverr-snitt, tre utforelsesformer for en vannstrålemotor i henhold til oppfinnelsen. Fig. 4-7 viser snitt gjennom en vannstrålemotor i henhold til oppfinnelsen, med forskjellige utformninger av brenseltilforselen. Fig. 8-12 viser i oppriss, delvis i snitt, forskjellige utforelsesformer for tenningssystemet for en vannstrålemotor i henhold til oppfinnelsen. Fig. 13 - 15 viser i snitt forskjellige utforelser for tilveiebringelse av den begynnende fremdrift. Fig. 16 viser i oppriss, delvis i snitt, deler av ventilstyringen. Fig. 17 viser i snitt rorformede tilsatser for anbringelse ved fremre og bakre ende av det rorformede legeme. Fig018 viser i oppriss, delvis i snitt, et bevegelig stråleutlop hvis stråleretning kan endres. Fig. 19 og 20 viser diagrammer som antyder detaljer ved utformningen av det rorformede legeme, henhv. den hydrauliske hovedkurve på

basis herav.

Fig. 21 er et diagram som viser trykkfordelingen under drift av motoren.

På tegningene er det vist et rorformet legeme A med et\_3ke-

innlop 1 og en stråleåpning 2. Det rorformede legeme eller roret

A er delt i et trykkreduserende parti 3, et kavitasjonsdannende parti 4 med en tenningsanordning 5, et utvidet rorparti 6, et trykk-regulerende rorparti 7 og et stråleror 8.

Blant de ovenfor nevnte komponenter har det trykkreduserende rorparti 3, konstruert som vist i fig. 1, gradvis avtagende innvendig diameter for å minske trykket i den innstrommende væske som passerer gjennom dette parti og for å oke dens stromningshastighet. I det kavitasjonsdannende parti 4 som er koblet til den del av det trykkreduserende rorparti 3 som har minst diameter, oker den innvendige diameter gradvis for frembringelse av kavitasjon C i væsken som passerer gjennom dette parti, i et rorformet eller ringformet område og langs den innvendige vegg i det kavitasjonsdannende rorparti 4 som vist ved monsteret antydet med strekede linjer. I tilfelle av at et sentralt fremstående legeme 9 i form av en kjegle eller tapp ved hjelp av et radialt bæresegment 10 er anordnet i en slik stilling at det korresponderer med det trykkreduserende rorparti 3, som vist i fig»2, blir det dannet et trykkreduserende rorparti mellom legemet 9 og den utvendige vegg og kavitasjon blir dannet bak dette.legeme: som vist ved det strekede monstero Med andre ord blir det dannet kavitasjon pa linje med den sentrale akse i roret A og de brennbare gasser som innfores i kavitasjonen C, kan antennes og eksploderes ved å bruke en tennanordning 5 anordnet bak det sentrale fremstående legeme 9.

Det trykkreduserende rorparti 3, vist i fig. 3, svarer til delen vist i fig. 2 og er forsynt med et antall kanaler 11 som loper i aksial retning i roret A hvis tverrsnittsflate gradvis minskes ved skrånende fremstående partier dannet mellom kanalene. Det skal bemerkes at det trykkreduserende rorparti 3 i seg selv kan ha hvilken som helst utformning bare det kan tilveiebringe en del som har en forminsket diameter i forhold til diameteren til roret A ved innlopet. Hulrommet som skal frembringes i det kavitasjonsdannende parti, plassert bak det trykkreduserende parti, kan som vist i fig.

1 - 3 ha enten symmetrisk eller asymmetrisk fasong»

I det fdlgende skal beskrives tilfdrselssystemet for drivstoff.

Et gassformet brensel som butan, propan og lignende blir brukt som primært drivstoff,,mens oksygen eller luft blir brukt som hjelpe-drivstoff. Disse drivstoffer blir tilfort hver for seg eller sammen til roret A gjennom dettes vegg»I det folgénde er beskrevet den praktiske måten å tilfore drivstoffet på, idet det primære drivstoff for enkelhets skyld blir betegnet med Gm og hjelpedrivstoffet med Gs. (1) Drivstoffene, Gm og Gs, blir enten hver for seg eller sammen fort inn i den fremre del av roret A og fordampes og antennes i det kavitasjonsdannende parti 4 (jfr. fig. 4 og 6). (2) De to drivstoffer blir sammen tilfort det kavitasjonsdannende parti 4 i roret A (fig. 7). Endelig kan det primære drivstoff Gm bli alene innfort i det kavitasjonsdannende parti 4 og antenne ved hjelp av oksygen i vannet eller hjelpedrivstoffet Gs som blir innfort i den forreste del av roret A (fig. 5).

Det skal bemerkes at i begge de to nevnte tilfeller må drivstoffet tilfores jevnt fra omkretsen av roret A. Blandingsforholdet mellom Gm og Gs kan styres ved hjelp av en egnet styreinnretning 12, slik at forholdet kan bli holdt riktig. I tilfellet hvor drivstoffgassen blir tilfort fra den forreste del av roret A i form av en blanding- av Gm og Gs, er det foretrukket å tilfore denne gass langs den sentrale akse av roret inn i vannet.

Under henvisning til fig. 8 - 12 skal det i det folgende beskrives

en neddykket tenningsmekanisme anordnet inne i det kavitasjonsdannende parti 4.

Mekanismen vist i fig. 8 passer til en innretning, hvor det kavitasjonsdannende^parti 4 er rorformet. Inne i det kavitasjonsdannende parti 4 er det ringformet anordnet spoler 14 av nikkelkrom-tråd festet til fastspennings-anordninger 15 for elektroder ved hjelp av varme- og vannresistent material. En av disse fastspennings-anordninger 15 er ved en utgangsklemme 16 forbundet med en spenningskilde, mens en jordet elektrodetilkobling 17 er tilkoblet ved midtpartiet slik at tenning kan frembringes når det måtte onskeso Elektrodetilkoblingene 15 og 17 er parallelt-koblet slik at spolen 14 kan bli oppvarmet endog om spolen er delvis avbrutt på grunn av den kontinuerlige tenning i roret A. Eksemplet vist i fig. 9 er en såkalt vibrasjonskontakt med elektromagnetisk indusert vibrasjon, idet en bevegelig kontakt 19 blir vibrert ved hjelp av en elektromagnet 18 slik at den forreste ende av den bevegelige kontakt 19 periodisk kommer i kontakt med den faste kontakt 21, som er isolert ved hjelp av et isolasjonsmaterial 20, slik at det frembringes elektriske utladninger mellom de to kontakter i kavitasjonsområdet C. Spesielt ved mekanismen vist i fig. 9 er det mulig å frembringe en lysbueutladning som tidligere har vært ansett umulig å frembringe under vann. Den bevegelige kontakt 19 blir holdt fjærende ved hjelp av en fjær 22 som er anordnet i mekanismen. I fig. 10 er vist en tenningsmekanisme som har et forbrenningskammer hvori en nikkel-kromspole 14 arbeider som tenningselement og er anordnet inne i forbrenningskammeret.

En ende av spolen 14 er festet til den forreste ende av tennroret

24 som forer til kavitasjonsområdet C for tenning og eksplosjon av drivstoffet.

Mekanismen vist i fig. 11 er en neddykket tennmekanisme som utnytter den roterende bevegelse av en motor 27 hvori en roterende elektrode 29, som er festet til den fri ende av en roterende aksling 28 i motoren, periodisk danner kontakt med en fast kontakt 30 som står under hoy spenning slik at der oppstår gnistdannelse mellom kontaktene. Da frekvensen av gnistdannelsen lett kan okes eller minskes ved endring av rotasjonshastigheten til motoren, er det mulig på en lettvint måte å synkronisere frekvensen av gnistdannelsen med tilforselen av drivstoffet i overensstemmelse med den foronskete fremdriftskraft fra vannstrålemotoren.

Mekanismen vist i fig. 12 er et tenningssystem hvori en oljebrenner eller lignende blir brukt i stedet for den elektriske utladnings-enhet beskrevet i de foran nevnte systemer. En dyse 31 åpner seg mot kavitasjonsområdet frembragt i partiet 4, en tilforselstedning 33 for et flytende drivstoff munner ut i blande- og forbrenningskammeret 32 og drivstoffet, som antennes av en primær og sekundær glodetråd 34 og 35, blir innsproytet fra dysen 31 inn i kavitasjonsområdet C hvori drivstoffet kontinuerlig eksploderer.

I det folgende vil startinnretningene i den foreliggende motor bli forklart. Fig. 1 viser den enkleste av disse innretninger, i hvilken en start-tennplugg 36 er anordnet i den ovre del av det kavitasjonsdannende parti 4 i roret A og en tilforselsventil for startdrivstoff som tilforer et gassformet drivstoff delvis inne i partiet 4, er anordnet under tennpluggen 36. Pluggen 36 blir tent på en slik måte at en kontinuerlig og langsom eksplosjon frembringes. Det således forbrente drivstoff avgis fra det trykk-regulerende rorparti 7 gjennom stråleroret 8, hvilket resulterer i at et fartdy som er forsynt med denne motor, blir drevet frem av reaksjonskraften av fluidet som stotes bort av gass som avgis gjennom stråleroret 8. For oppnåelse av en fluidumshastighet . tilstrekkelig til å frembringe kavitasjon i hulrommet C, er der anordnet en ventil 39 forsynt med en fjær 38 i front og bakkant av hulrommet (som vist i fig. 13) mellom det kavitasjonsdannende parti 4 og det trykkreduserende parti 3, hvorved fremdriftskraften som arbeider i motsatt retning av fremforingsretningen for roret A kan bli retardert ved å stenge en ventilåpning 40 ved hjelp av ventilen 39. Anordningen av denne ventil 39 i roret A oker dessuten starteffekten av motoren. Når den ordinære fremdrift er blitt oppnådd, åpnes ventilåpningen 40 i overensstemmelse med eksplosjonen i tenningssystemet 5.

I fig. 14 er vist en propellmekanisme 41 som er anordnet i sentrum av den forreste ende av roret A og som omfatter en rotor 43 forsynt med et antall blad 42 som stikker frem fra rotoren, idet akslingen 49 for rotoren 43 er opplagret og båret av understøttende ben 45 og 46. En ,drivmotor 48 forsynt med et par. koniske tannhjul roterer den rotoren 43 i.retning med eller mot urviseren om akslingen 49 som er knyttet til de koniske tannhjul. Det er mulig å oppnå

at startfremdriften.arbeider enten i avanserende eller retarderende retning ved ganske enkelt å forandre rotasjonsretningen av akslingen 49.

I fig. 15 er vist en start-mekanisme som kan benevnes et stråle-stromnings-startsystem, i hvilket to vannledninger 50 og 51 er uavhengig viklet over den ytre omkretsvegg til roret A rundt front-delen derav. En av disse ledninger, det vil si frontledningen 50 blir fort gjennom en boring 53 anordnet i veggen av roret A og koblet til en dyse 52 for retarderende bevegelse forsynt med et antall åpninger inn i roret A, og en annen ledning, det vil si den bakerste ledning 51 blir koblet til en dyse 55 for avanserende bevegelse gjennom en boring 54. Disse to ledninger er koblet til en vanntilforselstank gjennom en toveisbane 58. En jet-strom i en foronsket retning kan oppnås ved å innfore vann enten i ledningen 50 eller 51 ved hjelp av en motor 58 som besorger innsuging av vann gjennom en sugeledning 59.

I fig. 16 er vist en mekanisme i hvilken det trykkreduserende parti

3 er bevegelig, det vil si innretningene vist i fig. 2 og fig. 13

er kombinert. Det sentrale fremstående legeme 9 i fig. 2 som danner det trykkreduserende parti 3 er utfort som et bevegelig legeme 60 som i sin helhet funksjonerer som en ventil og som har et konisk fremstående fronthode og en bakre ende som passer sammen med ventilåpningen 40 når den bakre ende innfores i ventilåpningen slik at den stenger denne. Den fri ende av det understøttende ben 62

som er festet til det bevegelige legeme 60, blir glidbart innfort i kanalene 63 i veggen til roret A slik at det bevegelige legeme kan forskyves til foronsket plass. En fjær 64 kan være innpasset i kanalen 63, som vist i fig. 16, på et sted i nærheten av det understøttende ben 62. Innenfor den del av det bevegelige legeme som arbeider som en ventildel 61, er anordnet en neddykket tenningsmekanisme 5 som forklart i det foregående.

Som en utfdrelsesform for foreliggende oppfinnelse kan det til roret A, som vist i fig. 17, være festet et tilsatsror 65 på

den bakre frie ende av roret A. Da dette tilsatsror 65 er bevegelig innfort i roret A ved hjelp av en betjeningsarm 66 festet til tilsatsroret, kan innsproytningshastigheten deri fritt styres.

Et tilsatsfrontror 67 kan også være anordnet i fronten av roret

A for å gjore fremdriften derav storre.

I fig. 18 er det i den bakre del av roret A festet et elastisk

ror 68 fremstilt av et plastmaterial, slik.som gummi eller syntetisk harpiks, idet forbindelsesdelen mellom åpningen i roret A og det elastiske ror 68 er forsterket med en skruef jaer 69. Det elastiske ror 68 kan boyes horisontalt såvel som vertikalt i hvilken som helst foronsket retning ved fjerntrekking i eller -losning på en vire 70 festet til det elastiske ror 68, hvorved roret, spesielt i et lite skip eller en undervannsbåt, kan elimineres.

Skjont de forskjellige konstruksjoner og utforeiesformer i henhold til foreliggende oppfinnelse er blitt beskrevet under henvisning til de medfolgende tegninger, er det vesentlig i foreliggende oppfinnelse å forsyne motoren med slike konstruksjoner som kan gi en hydraulisk hovedtrykk-kurve som vist i diagrammet i fig. 20 hvori trykket er avsatt på diagrammets langsgående akse og fluidet på

den horisontale akse, i tilfelle hvor snittet av roret A har en kontur som illustrert i fig. 19.

Driftsmekanismen i de ovenfor nevnte konstruksjoner skal beskrives

i det folgende.

Vannet som tilfores gjennom fluidumsinnlopet 1 som er anordnet i fronten av roret A, oker sin strorrulingshastighet gjennom det trykkreduserende parti 3 og trykket i vannet avtar resulterende i dannelse av kavitasjon i partiet 4 i roret A. Undervannstennings-systemet anordnet i dette parti 4 antenner drivstoffet.

Variasjonen i trykket i motoren i henhold til oppfinnelsen er vist ved helt opptrukne linjer i fig»21,. hvor a antyder det punkt hvor drivstoff blir tilfort til delen, b det punkt hvor fluidet med drivstoffet blir komprimert, c det punkt hvor kavitasjon dannes, d det punkt hvor eksplosjonen foregår og f, g og h de punkter hvor strdmningshastigheten av fluidet dkes. Variasjon i hastigheten derav er også gitt ved de strekede linjer i fig. 21.

Claims (9)

1. Vannstrålemotor omfattende et langstrakt rdrformet legeme (A) med en innlopsåpning (1) og en utlopsåpning (2) for det vann som strommer gjennom roret, hvilket ror mellom innlopsenden og utlopsenden er utformet med et innsnevret parti (3),karakterisert vedat roret (A) ved det innsnevrede parti (3) er slik utformet at vannstrdmmen danner en kavitasjon (C) ved utldpet fra det innsnevrede parti, at tilforselsledninger for drivstoff munner ut i det kavitasions-dannende parti og at en tennanordning (5) er anordnet i det kavitasjonsdannende parti for antennelse av drivstoffet hvorved de gasser som dannes ved forbrenningen driver vannet ut av utlopsenden (2) med dket hastighet.

2. Vannstrålemotor som angitt i krav 1,karakterisert vedat den er slik utformet at det dannes et kavitasjonsområde (C) med rorform eller ringform langs innsiden av det kavitasjonsdannende parti (4) (fig. 1).

3. Vannstrålemotor som angitt i krav 1,karakterisert vedat det sentralt i den fremre del (1) av roret (A) er innsatt et fremstikkende legeme (9) utformet til gradvis å redusere tverrsnittsarealet mellom det fremstikkende legeme og ytterveggen, slik at det dannes et kavitasjonsområde (C) bak det fremstikkende legeme (9) (fig. 2).

4.. Vannstrålemotor som angitt i krav 1,karakterisert vedat den er slik innrettet at et hovedbrensel og tilsetning til denne innfores enten hver for seg eller som en blanding i den fremre del (1) av roret (A) og forgasses i det kavitasjonsdannende parti (4) (fig. 4,6).

5. Vannstrålemotor som angitt i krav 1, karakterisert vedat den er slik innrettet at et hovedbrensel og tilsetning til denne innfores i blandet til-stand i det kavitasjonsdannende parti (4) (fig. 7).

6. Vannstrålemotor som angitt i krav 1, karakterisert vedat den er slik innrettet at et hovedbrensel og tilsetning til denne innfores hver for seg i det. kavitasjonsdannende parti (4), henhv. i den fremre del (1) av roret (A) og forgasses, blandes og eksploderes i det kavitasjonsdannende parti (4) (fig. 5) .

7. Vannstrålemotor som angitt i krav 2 eller 3,karakterisert vedat en nikkel-krom-spole (5) er montert i det kavitasjonsdannende parti (4) for å virke som tenningsanordning (fig. 1, 2).

8. Vannstrålemotor som angitt i krav 1, karakterisert vedat den er slik innrettet at det frembringes en gnistutladning ved slutting og bryting av en roterende elektrode (29) montert på en kontinuerlig roterende aksel (28), idet en fast elektrode (30) er innrettet til å komme i kontakt med den roterende elektrode hvorved det i det brensel som innfores i det kavitasjonsdannende parti kan tennes og bringes til eksplosjon (fig. 11).

9. Vannstrålemotor som angitt i krav 1,karakterisert vedat et starttennror <36) er montert på toppen av det kavitasjonsdannende parti (4) og at brensel innfort i den overste del av dette parti tennes og bringes til eksplosjon ved hjelp av startbrensel som innfores i det kavitasjonsdannende parti for tilveiebringelse av en begynnende fremdrift (fig. 1, 13).