WO1994027865A1 - Hydrojet for watercraft - Google Patents

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WO1994027865A1
WO1994027865A1 PCT/EP1994/001729 EP9401729W WO9427865A1 WO 1994027865 A1 WO1994027865 A1 WO 1994027865A1 EP 9401729 W EP9401729 W EP 9401729W WO 9427865 A1 WO9427865 A1 WO 9427865A1
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WO
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water
jet drive
nozzles
water jet
drive according
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Application number
PCT/EP1994/001729
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German (de)
French (fr)
Inventor
Erich Sterzel
Original Assignee
Sterzel, Petra
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Sterzel, Petra filed Critical Sterzel, Petra
Priority to AU69976/94A priority Critical patent/AU6997694A/en
Publication of WO1994027865A1 publication Critical patent/WO1994027865A1/en

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H25/00—Steering; Slowing-down otherwise than by use of propulsive elements; Dynamic anchoring, i.e. positioning vessels by means of main or auxiliary propulsive elements
    • B63H25/46—Steering or dynamic anchoring by jets or by rudders carrying jets

Definitions

  • the invention relates to a water jet drive for watercraft with at least one water pump, associated water suction openings and water outlet nozzles and control elements through which the water flow flowing from the water suction openings to the water outlet nozzles can be controlled.
  • a generic water jet drive for watercraft is known for example from the published patent application DE 39 36 598 AI.
  • This has at least one water pump which can draw in water via water suction openings and feeds water outlet nozzles with the water it pumps. Because of the principle of maintaining momentum, a thrust force occurs at the water outlet nozzles against the direction of flow of the water emerging. This thrust is used for advancing the ship and for carrying out changes in direction.
  • water jet drives offer many advantages: In contrast to conventional propeller drives, the thrust of water jet drives is almost independent of speed even at higher driving speeds. Furthermore, water jet drives enable the watercraft operated therewith to be more suitable for shallow water than vehicles driven by free-running propellers because propellers generally dive deeper into the water than the hull. With water jet drives there is also no risk of damage to living things and objects in the water by propellers. Furthermore, water jet drives still provide sufficient thrust when the water thrusters, for example in rough seas, are temporarily raised above the water surface due to the swell. In such cases, conventional propellers no longer experience movement resistance from the water. As a result, the drive machine can briefly rev up to almost maximum speed, which can lead to overheating and damage to the drive units.
  • the object of the invention is to achieve better maneuverability of watercraft with the least possible mechanical outlay and, at the same time, to ensure greater possibilities for use of the water pumps used for driving, greater ease of maintenance and greater operational reliability.
  • the invention proposes that the water intake openings and the water outlet nozzles can be released to the water flow individually and independently of one another by the control organs.
  • the invention enables the feeding of any number of water outlet nozzles independently of one another.
  • the water outlet nozzles can be operated in any conceivable combination, since these can be released or closed to the water flow of the water pump independently of one another by the control elements. It is particularly advantageous that the required thrust is immediately available for all drive and control devices.
  • the number of water outlet nozzles expediently includes both the drive nozzles and the control nozzles of the watercraft. This measure gives the possibility of optimally adapting the necessary thrust for all directions of movement of the watercraft to the respective application situation.
  • water outlet nozzles designed as control nozzles are predominantly permanently installed in the watercraft in a directed manner, horizontal control thrust can advantageously be exerted on the watercraft. Attaching the control nozzles to different force application points on the watercraft allows any type of lateral movement and different rotations about vertical axes of rotation to be carried out. The number of water outlet nozzles can be specified as desired. Even the most complicated maneuvers, such as those in ports, in rescue operations or in shallow waters may be necessary.
  • the water outlet nozzles are partially designed as essentially vertically aligned control nozzles which are permanently installed in the water vehicle. This will also Vertical movement of the watercraft can be optimally controlled. All possible translational and rotational movements are conceivable with a corresponding arrangement of the force application points of the vertical control nozzles on the watercraft. The number of these vertical control nozzles is arbitrary and can be optimally adapted to the respective application.
  • a ship floating on the water surface can be equipped with a water jet drive according to the invention.
  • the extraordinarily good control options in the horizontal plane, i.e. on the water surface allow even the most complicated maneuvers, e.g. in ports, during rescue operations or in shallow waters.
  • the vertical control nozzles can also be used to counteract the rolling and pounding of the ship.
  • diving maneuvers can be carried out in all three spatial directions and around all spatial axes - that is to say with respect to all six possible degrees of freedom of movement - which are excluded in conventional submarines.
  • a particularly advantageous embodiment of the invention provides that a distributor device is connected to the outlet of the water pump, from which all water outlet nozzles are supplied.
  • this distributor device sufficient water pressure to supply all water outlet nozzles can be maintained at any time by means of the water pump.
  • the water- Pressure in the distributor device is monitored by means of pressure monitoring devices so that the water pump does not suffer any damage.
  • the distributor device is designed in the form of a distributor box.
  • the distribution box can be provided particularly easily with connection means for connecting the supply lines leading to the water outlet nozzles. Only the water pressure in the distribution box has to be maintained by the water pump.
  • the individual control elements which control the water flow to the water outlet nozzles can be remote controlled.
  • the control elements can be operated from the command station of the watercraft, and remote control is also conceivable where appropriate.
  • the control can take place mechanically, electrically, hydraulically, pneumatically or in another way.
  • the respective control members are arranged in the supply lines as close as possible to the outlet nozzles. It is thus excluded that the water in the supply lines drains off completely or partially when the control elements are closed and therefore of the respective control nozzles, the respective supply lines first have to be filled with water before the water emerges from the control nozzles and generates thrust. This configuration results in the watercraft responding more quickly to control measures.
  • an advantageous embodiment provides that all or only some of the water outlet nozzles are designed as multi-component nozzles. This results in the possibility of introducing selected substances into certain bodies of water by adding further substances to the ejected water flow or also of increasing the thrust force.
  • a filter chamber which contains filter elements is arranged in the suction line between the water intake openings and the water pump. This prevents foreign objects being sucked in, e.g. Driftwood, aquatic plants or the like are sucked into the pump and may cause damage and malfunctions there.
  • a filter device is particularly user-friendly and maintenance-friendly if the filter elements can be removed from the chamber. This allows them to be removed and cleaned if necessary.
  • one or more water outlet nozzles are designed as water sprays - so-called “monitors”. This not only makes it possible to exert targeted thrust, but also to push small obstacles away from the watercraft or, if necessary, to carry out extinguishing work.
  • Another particularly advantageous application of the invention is when so-called pushing units, that is pushers, pushing barges in front of them, are equipped with a water jet drive according to the invention.
  • pushing units are often found in inland navigation.
  • the individual, previously unpowered push barges can be provided with control nozzles which are supplied with water pressure from the push ship. This results in an essential simplification in the handling of such shear bandages.
  • a water jet drive according to the invention for water vehicles is explained with the aid of the drawing. It shows in detail:
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a water jet drive according to the invention.
  • the water pump is provided with the reference symbol 1. It is driven by a prime mover 2.
  • a filter chamber 3 is connected to the intake flange of the water pump 1.
  • a removable filter element 4 is arranged in the intake flow of the water pump 1 in the filter chamber 3.
  • the filter chamber 3 is connected to a suction opening 6 via a seawater valve 5.
  • the water pump 1 On the output side, the water pump 1 is connected to a distributor chamber 7. Branches from the distribution chamber 7 a connecting line 8, which feeds a main feed nozzle 10 via a main valve 9.
  • the distribution chamber 7 is connected to the push-back nozzles 13 via lines 11 and push-back valves 12.
  • the control lines 14 feed horizontal control nozzles 16a, 16b, 16c and 16d via control valves 15a, 15b, 15c and 15d.
  • the control nozzle 16a is attached, for example, to the bow on the starboard side, the control nozzle 16b on the stern on the starboard side, the control nozzle 16c on the bow on the port side and the control nozzle 16d on the stern on the port side.
  • a monitor 19 can be supplied with water from the distribution chamber 7 via a line 17 and a valve 18.
  • a pressure relief valve 23 is also connected to the distributor chamber and serves as a pressure monitoring device.
  • the drive machine 2 To operate the water jet drive, the drive machine 2 is started, so that the water pump 1 starts its operation.
  • the seawater valve 5 is opened, the water pump 1 sucks in water through the suction opening 6 and through the filter chamber 3 with the filter elements 4. This causes larger objects to be sucked in and cause damage to the water pump could be held back by the filter element 4. If the filter element 4 is clogged during extended operation, it can be removed from the filter chamber 3 in order to clean it.
  • the water pump 1 now pumps the suctioned water into the distribution chamber 7.
  • the main valve 9 is opened.
  • the water under pressure flows out of the distributor chamber 7 through the connecting line 8 to the main feed nozzle 10 and emerges into the open at a more or less high speed.
  • the thrust that occurs drives the ship forward.
  • one or more of the control valves 15a-d is opened completely or partially.
  • the water under pressure exits the distribution chamber 7 from the horizontal control nozzles 16a-d.
  • a control thrust then occurs at these control nozzles 16a-d, which is directed in each case in the opposite direction to the outflowing water.
  • the watercraft will not experience any forward thrust. In this case, the watercraft can move sideways without forward component by actuating the control valves 15a-d.
  • the return valves 12 are opened, the return nozzles 13 are fed with water from the distribution chamber 7.
  • the watercraft starts reversing.
  • the control valves 18 can also be used for vertical maneuvers, analogously to the maneuvers that can be carried out horizontally by means of the control valves 15a-d. In the case of a submarine, this would be, for example, diving and surfacing.
  • valve 18 If the valve 18 is opened, water flows from the distribution chamber 7 to the monitor 19 via the line 17.
  • the emerging water jet can be used to carry out smaller maneuvers, to push smaller obstacles out of the fairway or to carry out extinguishing work.

Abstract

A hydrojet for watercraft has at least one water pump (1), water intake openings (6) and water outlet nozzles (10, 13, 16, 19, 22) linked thereto and control means (9, 12, 15, 18, 21) for controlling the flow of water from the water intake openings (6) to the water outlet nozzles (10, 13, 16, 19, 22). The object of the invention is to achieve an improved man÷uvrability of hydrojet watercraft with as little machinery as possible, and at the same time to increase the capabilities of the water pumps (1) used to propel the ship, make maintenance easier and operation safer. For that purpose, the water intake openings (6) and water outlet nozzles (10, 13, 16, 19, 22) may be opened individually and independently from each other to the flow of water by the control means (9, 12, 15, 18, 21).

Description

Wasserstrahlantrieb für Wasserfahrzeuge Water jet propulsion for water vehicles
Die Erfindung betrifft einen Wasserstrahlantrieb für Wasserfahrzeuge mit mindestens einer Wasserpumpe, damit verbundenen Wasseransaugöffnungen und Wasseraustrittsdü¬ sen und Steuerorganen, durch welche der von den Wasser¬ ansaugöffnungen zu den Wasseraustrittsdüsen strömende Wasserstrom steuerbar ist.The invention relates to a water jet drive for watercraft with at least one water pump, associated water suction openings and water outlet nozzles and control elements through which the water flow flowing from the water suction openings to the water outlet nozzles can be controlled.
Ein gattungsgemäßer Wasserstrahlantrieb für Wasserfahr¬ zeuge ist beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DE 39 36 598 AI bekannt. Dieser weist mindestens eine Was¬ serpumpe auf, die über Wasseransaugδffnungen Wasser ansaugen kann und mit dem von ihr geförderten Wasser Wasseraustrittsdüsen speist. Aufgrund des Impulserhal¬ tungsprinzips tritt an den Wasseraustrittsdüsen eine Schubkraft entgegen der Strömungsrichtung des austreten¬ den Wassers auf. Diese Schubkraft wird für den Vorschub des Schiffes und für die Durchführung für Richtungsände¬ rungen ausgenutzt.A generic water jet drive for watercraft is known for example from the published patent application DE 39 36 598 AI. This has at least one water pump which can draw in water via water suction openings and feeds water outlet nozzles with the water it pumps. Because of the principle of maintaining momentum, a thrust force occurs at the water outlet nozzles against the direction of flow of the water emerging. This thrust is used for advancing the ship and for carrying out changes in direction.
Derartige Wasserstrahlantriebe bieten vielfältige Vor¬ teile: Im Gegensatz zu herkömmlichen Schiffsschraubenan¬ trieben ist die Schubkraft von Wasserstrahlantrieben auch bei höheren Fahrgeschwindigkeiten nahezu geschwin¬ digkeitsunabhängig. Weiterhin ermöglichen Wasserstrah¬ lantriebe eine bessere Flachwassertauglichkeit der damit betriebenen Wasserfahrzeuge gegenüber mittels freilau¬ fender Schiffsschrauben angetriebener Fahrzeuge, weil Schiffsschrauben in der Regel tiefer ins Gewässer ein¬ tauchen als der Rumpf. Bei Wasserstrahlantrieben fällt außerdem die Gefahr einer Beschädigung von im Wasser befindlichen Lebewesen und Gegenständen durch Schiffs¬ schrauben weg. Weiterhin leisten Wasserstrahlantriebe auch dann noch hinreichende Schubkraft, wenn die Wasser¬ schubdüsen, z.B. bei rauher See, durch den Seegang zeit¬ weilig über die Wasseroberfläche angehoben werden. In solchen Fällen erfahren herkömmliche Schiffsschrauben keinen Bewegungswiderstand durch das Wasser mehr. Da¬ durch kann die Antriebsmaschine kurzzeitig auf nahezu Maximaldrehzahl hochdrehen, wodurch es zu Überhitzungen und Beschädigungen der Antriebsaggregate kommen kann.Such water jet drives offer many advantages: In contrast to conventional propeller drives, the thrust of water jet drives is almost independent of speed even at higher driving speeds. Furthermore, water jet drives enable the watercraft operated therewith to be more suitable for shallow water than vehicles driven by free-running propellers because propellers generally dive deeper into the water than the hull. With water jet drives there is also no risk of damage to living things and objects in the water by propellers. Furthermore, water jet drives still provide sufficient thrust when the water thrusters, for example in rough seas, are temporarily raised above the water surface due to the swell. In such cases, conventional propellers no longer experience movement resistance from the water. As a result, the drive machine can briefly rev up to almost maximum speed, which can lead to overheating and damage to the drive units.
Trotz der vorgenannten Vorteile weisen Wasserstrahlan¬ triebe für Wasserfahrzeuge nach dem Stand der Technik Nachteile auf, die eine weitere Verbreitung dieses An¬ triebsprinzips bislang verhindert haben. Bei herkömmli¬ chen Konstruktionen wirkt sich nachteilig aus, daß z.B. für Richtungsänderungen die für den Vorschub genutzte Wasserströmung ganz oder teilweise in Steuerdüsen umge¬ leitet wird. Das bedeutet, daß die zur Verfügung stehen¬ de Vorschubkraft, z.B. von Richtungsänderungen abhängig ist. Dadurch wird die exakte Manövrierfähigkeit stark eingeschränkt. Dies trifft insbesondere bei größeren Schiffen zu. Diesbezüglich ermöglichen bekannte Varian¬ ten von Wasserstrahlantrieben - wie z.B. aus der vorge¬ nannten DE 39 36 598 AI bekannt - bei seitlichen Fahr¬ zeugbewegungen nur unzureichende Manövrierfähigkeit. Kompliziertere Manöver auf engstem Raum, die z.B. Wen¬ dungen auf der Stelle erfordern, sind nach dem Stand der Technik bisher nur mit mehreren separaten Pumpen und Wasserstrahlantrieben durchführbar. Derartige Ausführun¬ gen sind jedoch insbesondere für Wasserfahrzeuge zu schwer, kompliziert und auch teuer.In spite of the aforementioned advantages, water jet drives for water vehicles according to the prior art have disadvantages which have hitherto prevented a further spreading of this drive principle. In the case of conventional constructions, it has the disadvantage that, for example for changes in direction, the water flow used for the feed is completely or partially diverted into control nozzles. This means that the available feed force is dependent, for example, on changes in direction. This severely limits the exact maneuverability. This is especially true for larger ships. In this regard, known variants of water jet drives - as known, for example, from the aforementioned DE 39 36 598 AI - only allow insufficient maneuverability in the event of lateral vehicle movements. According to the prior art, more complicated maneuvers in a confined space, which, for example, require turns on the spot, have only been possible with several separate pumps and water jet drives. However, such designs are too heavy, complicated and also expensive, especially for watercraft.
Außerdem bieten bisherige Konstruktionen nur einge¬ schränkte Einsatzmöglichkeiten, weil der unabhängige Betrieb weiterer wasserdruckbetriebener Einrichtungen durch den von einer einzigen Wasserpumpe geförderten Wasserstrom nicht möglich ist. Auch dafür sind nach dem Stand der Technik weitere Wasserpumpen notwendig, wo¬ durch ebenfalls die vorgenannten Nachteile auftreten.In addition, previous designs offer only limited uses because the independent operation of further water pressure-operated devices is not possible due to the water flow conveyed by a single water pump. According to the state of the art, further water pumps are also necessary for this, which likewise causes the aforementioned disadvantages.
Schließlich ist ein weiterer wichtiger Aspekt bei Was¬ serstrahlantrieben die Wartungsfreundlichkeit und Be¬ triebssicherheit. Bisher wirkt sich eine Erweiterung der Einsatzfunktionen bei Wasserstrahlantrieben jedoch in der Regel negativ bezüglich dieser Eigenschaften aus, weil komplizierte Konstruktionen zum Einsatz kommen.Finally, another important aspect in the case of water jet drives is the ease of maintenance and operational safety. Up to now, however, an expansion of the application functions for water jet drives has generally had a negative impact on these properties because complicated designs are used.
Aufgabe der Erfindung ist es, mit möglichst geringem maschinellen Aufwand eine bessere Manövrierfähigkeit von Wasserfahrzeugen zu erreichen und gleichzeitig erweiter¬ te Einsatz δglichkeiten der zum Antrieb genutzten Was¬ serpumpen, eine größere Wartungsfreundlichkeit und höhe¬ re Betriebssicherheit zu gewährleisten.The object of the invention is to achieve better maneuverability of watercraft with the least possible mechanical outlay and, at the same time, to ensure greater possibilities for use of the water pumps used for driving, greater ease of maintenance and greater operational reliability.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß die Wasseransaugöffnungen und die Wasseraustrittsdüsen einzeln und unabhängig voneinander durch die Steuerorga¬ ne dem Wasserstrom freigebbar sind. Durch die Erfindung ist die Speisung einer beliebigen Anzahl von Wasseraustrittsdüsen voneinander unabhängig möglich. Die Wasseraustrittsdüsen können in jeder erden¬ klichen Kombination betrieben werden, da diese unabhän¬ gig voneinander durch die Steuerorgane dem Wasserstrom der Wasserpumpe freigegeben oder geschlossen werden kön¬ nen. Besonders vorteilhaft ist dabei, daß für alle An¬ triebs- und Steuereinrichtungen die benötigte Schubkraft unverzüglich zur Verfügung steht.To achieve this object, the invention proposes that the water intake openings and the water outlet nozzles can be released to the water flow individually and independently of one another by the control organs. The invention enables the feeding of any number of water outlet nozzles independently of one another. The water outlet nozzles can be operated in any conceivable combination, since these can be released or closed to the water flow of the water pump independently of one another by the control elements. It is particularly advantageous that the required thrust is immediately available for all drive and control devices.
Zweckmäßigerweise umfaßt die Anzahl der Wasseraustritts¬ düsen sowohl die Antriebsdüsen als auch die Steuerdüsen des Wasserfahrzeugs. Durch diese Maßnahme ergibt sich die Möglichkeit, die notwendige Schubkraft für alle Bewegungsrichtungen des Wasserfahrzeugs der jeweiligen Einsatzsituation optimal anzupassen.The number of water outlet nozzles expediently includes both the drive nozzles and the control nozzles of the watercraft. This measure gives the possibility of optimally adapting the necessary thrust for all directions of movement of the watercraft to the respective application situation.
Sind die als Steuerdüsen ausgebildeten Wasseraustritts¬ düsen im Wasserfahrzeug vorwiegend horizontal gerichtet fest eingebaut, kann in vorteilhafter Weise horizontaler Steuerschub auf das Wasserfahrzeug ausgeübt werden. Eine Anbringung der Steuerdüsen an verschiedenen Kraftan¬ griffspunkten am Wasserfahrzeug gestattet die Ausführung jeglicher Art von Lateralbewegungen und unterschiedli¬ cher Rotationen um vertikale Drehachsen. Die Anzahl der Wasseraustrittsdüsen ist beliebig vorgebbar. Auch kom¬ plizierteste Manöver, wie sie z.B. in Häfen, bei Ret¬ tungseinsätzen oder in untiefen Gewässern erforderlich werden können, sind durchführbar.If the water outlet nozzles designed as control nozzles are predominantly permanently installed in the watercraft in a directed manner, horizontal control thrust can advantageously be exerted on the watercraft. Attaching the control nozzles to different force application points on the watercraft allows any type of lateral movement and different rotations about vertical axes of rotation to be carried out. The number of water outlet nozzles can be specified as desired. Even the most complicated maneuvers, such as those in ports, in rescue operations or in shallow waters may be necessary.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn die Wasseraus¬ trittsdüsen teilweise als im wesentlichen vertikal ausgerichtete Steuerdüsen ausgebildet sind, die im Was¬ serfahrzeug fest eingebaut sind. Hierdurch wird auch die Vertikalbewegung des Wasserfahrzeugs optimal steuerbar. Es sind alle möglichen Translations- und Rotationsbewe¬ gungen bei einer entsprechenden Anordnung der Kraftan¬ griffspunkte der Vertikal-Steuerdusen am Wasserfahrzeug denkbar. Die Anzahl dieser Vertikal-Steuerdusen ist beliebig und kann optimal dem jeweiligen Einsatzzweck angepaßt werden.Particular advantages result if the water outlet nozzles are partially designed as essentially vertically aligned control nozzles which are permanently installed in the water vehicle. This will also Vertical movement of the watercraft can be optimally controlled. All possible translational and rotational movements are conceivable with a corresponding arrangement of the force application points of the vertical control nozzles on the watercraft. The number of these vertical control nozzles is arbitrary and can be optimally adapted to the respective application.
In sehr vorteilhafter Weise kann ein an der Wasserober¬ fläche schwimmendes Schiff mit einem erfindungsgemäßen Wasserstrahlantrieb ausgestattet werden. Die außerge¬ wöhnlich guten Steuerungsmöglichkeiten in der Horizonta¬ lebene, d.h. auf der Wasseroberfläche, ermöglichen auch komplizierteste Manöver, z.B. in Häfen, bei Rettungsein¬ sätzen oder in untiefen Gewässern. Mit den vertikalen Steuerdüsen kann auch dem Rollen und Stampfen des Schif¬ fes entgegengewirkt werden.In a very advantageous manner, a ship floating on the water surface can be equipped with a water jet drive according to the invention. The extraordinarily good control options in the horizontal plane, i.e. on the water surface, allow even the most complicated maneuvers, e.g. in ports, during rescue operations or in shallow waters. The vertical control nozzles can also be used to counteract the rolling and pounding of the ship.
Besondere Bedeutung erlangt die Möglichkeit der Ausübung beliebiger Schubkräfte beim Einsatz in Unterwasserfahr¬ zeugen. Durch unabhängig steuerbare, vertikal und hori¬ zontal ausgerichtete Wasseraustrittsdüsen können in alle drei Raumrichtungen und um alle Raumachsen - also bezüg¬ lich aller sechs möglichen Freiheitsgrade der Bewegung - Tauchmanöver durchgeführt werden,die bei konventionellen U-Booten ausgeschlossen sind.Of particular importance is the possibility of exerting any pushing force when used in underwater vehicles. By means of independently controllable, vertically and horizontally oriented water outlet nozzles, diving maneuvers can be carried out in all three spatial directions and around all spatial axes - that is to say with respect to all six possible degrees of freedom of movement - which are excluded in conventional submarines.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfin¬ dung sieht vor, daß an dem Ausgang der Wasserpumpe eine Verteilereinrichtung angeschlossen ist, von der aus alle Wasseraustrittsdüsen versorgt werden. In dieser Vertei¬ lereinrichtung kann mittels der Wasserpumpe jederzeit ein ausreichender Wasserdruck zur Versorgung aller Was¬ seraustrittsdüsen aufrecht erhalten werden. Der Wasser- druck in der Verteilereinrichtung wird mittels Druck¬ überwachungseinrichtungen überwacht, damit die Wasser¬ pumpe keinen Schaden erleidet. Insbesondere ist es gün¬ stig, wenn die Verteilereinrichtung in Form eines Ver¬ teilerkastens gestaltet ist. In diesem Fall kann der Verteilerkasten besonders einfach mit Anschlußmitteln zum Anschluß der zu den Wasseraustrittsdusen führenden Versorgungsleitungen versehen werden. Durch die Wasser¬ pumpe muß nur der Wasserdruck im Verteilerkasten auf¬ rechterhalten werden.A particularly advantageous embodiment of the invention provides that a distributor device is connected to the outlet of the water pump, from which all water outlet nozzles are supplied. In this distributor device, sufficient water pressure to supply all water outlet nozzles can be maintained at any time by means of the water pump. The water- Pressure in the distributor device is monitored by means of pressure monitoring devices so that the water pump does not suffer any damage. In particular, it is advantageous if the distributor device is designed in the form of a distributor box. In this case, the distribution box can be provided particularly easily with connection means for connecting the supply lines leading to the water outlet nozzles. Only the water pressure in the distribution box has to be maintained by the water pump.
Besonders günstige Steuereigenschaften können erreicht werden, wenn als Steuerorgan jeder Wasseraustrittsdüse ein volumensteuerbares Ventil zugeordnet ist. Damit ist es möglich, den Schub einer jeden Wasseraustrittsdüse fein zu regulieren, wodurch eine besonders präzise Ma¬ növrierfähigkeit gewährleistet ist.Particularly favorable control properties can be achieved if a volume-controllable valve is assigned to each water outlet nozzle as the control element. This makes it possible to finely regulate the thrust of each water outlet nozzle, which ensures particularly precise maneuverability.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausfuhrungsform der Erfindung sind die einzelnen Steuerorgane fernsteuerbar, die den Wasserdurchfluß zu den Wasseraustrittsdusen steuern. Die Steuerorgane können in diesem Falle vom Kommandostand des Wasserfahrzeugs bedient werden, gege¬ benenfalls ist auch eine Fernsteuerung denkbar. Die Steuerung kann mechanisch, elektrisch, hydraulisch, pneumatisch oder auf andere Art und Weise erfolgen.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the individual control elements which control the water flow to the water outlet nozzles can be remote controlled. In this case, the control elements can be operated from the command station of the watercraft, and remote control is also conceivable where appropriate. The control can take place mechanically, electrically, hydraulically, pneumatically or in another way.
Besonders bei den als Steuerdüsen ausgebildeten Wasser¬ austrittsdusen ist es sehr günstig, wenn die jeweiligen Steuerorgane in den Versorgungsleitungen möglichst nahe vor den Austrittsdüsen angeordnet sind. Damit wird ausgeschlossen, daß das in den Versorgungsleitungen ste¬ hende Wasser bei geschlossenen Steuerorganen ganz oder teilweise abfließt und deswegen bei einer erneuten Beta- tigung der jeweiligen Steuerdüsen die jeweiligen Versor¬ gungsleitungen erst mit Wasser aufgefüllt werden müssen, bevor das Wasser aus den Steuerdüsen austritt und Schub erzeugt. Durch diese Ausgestaltung erfolgt ein schnelle¬ res Ansprechen des Wasserfahrzeugs auf Steuermaßnahmen.Particularly in the case of the water outlet nozzles designed as control nozzles, it is very favorable if the respective control members are arranged in the supply lines as close as possible to the outlet nozzles. It is thus excluded that the water in the supply lines drains off completely or partially when the control elements are closed and therefore of the respective control nozzles, the respective supply lines first have to be filled with water before the water emerges from the control nozzles and generates thrust. This configuration results in the watercraft responding more quickly to control measures.
Weiterhin sieht eine vorteilhafte Ausführungsform vor, daß alle oder nur ein Teil der Wasseraustrittsdusen als Mehrstoffdüsen ausgebildet sind. Daraus ergibt sich die Möglichkeit, durch Hinzufügung von weiteren Substanzen in den ausgestoßenen Wasserstrom ausgewählte Substanzen in bestimmte Gewässer einzubringen oder auch die Vor¬ schubkraft zu erhöhen.Furthermore, an advantageous embodiment provides that all or only some of the water outlet nozzles are designed as multi-component nozzles. This results in the possibility of introducing selected substances into certain bodies of water by adding further substances to the ejected water flow or also of increasing the thrust force.
Eine weitere, besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß zwischen den Wasseransaugδff- nungen und der Wasserpumpe in der Ansaugleitung eine Filterkammer angeordnet ist, die Filterelemente enthält. Damit wird verhindert, daß angesaugte Fremdkörper, z.B. Treibholz, Wasserpflanzen oder ähnliches in die Pumpe eingesaugt werden und dort unter Umständen Schäden und Betriebsstörungen verursachen. Eine derartige Filterein¬ richtung ist besonders bedienungs- und wartungsfreund¬ lich, wenn die Filterelement aus der Kammer entnehmbar sind. Dadurch können diese bei Bedarf entnommen und gereinigt werden.Another particularly advantageous embodiment of the invention provides that a filter chamber which contains filter elements is arranged in the suction line between the water intake openings and the water pump. This prevents foreign objects being sucked in, e.g. Driftwood, aquatic plants or the like are sucked into the pump and may cause damage and malfunctions there. Such a filter device is particularly user-friendly and maintenance-friendly if the filter elements can be removed from the chamber. This allows them to be removed and cleaned if necessary.
Für verschiedene Einsatzzwecke ist es vorteilhaft, wenn eine oder mehrere Wasseraustrittsdusen als Wassersprit¬ zen - sogenannte "Monitore" - ausgebildet sind. Damit ist es nicht nur möglich, zusätzlich gezielten Schub auszuüben, sondern auch kleinere Hindernisse vom Wasser¬ fahrzeug wegzudrücken oder bei Bedarf auch Löscharbeiten auszuführen. Ein weiterer, besonders vorteilhafter Einsatzzweck der Erfindung liegt darin, wenn sogenannte Schubverbände, daß sind Schubschiffe, die Schubleichter vor sich her¬ schieben, mit einem erfindungsgemäßen Wasserstrahlan¬ trieb ausgerüstet werden. Derartige Schubverbände werden häufig in der Binnenschiffahrt angetroffen. Um die Ma¬ növrierfähigkeit dieser oftmals langen und trägen Schub¬ verbände zu erhöhen, können die einzelnen, bisher nicht angetriebenen Schubleichter mit Steuerdüsen versehen werden, die vom Schubschiff aus mit Wasserdruck versorgt werden. Dadurch ergibt sich eine wesentliche Vereinfa¬ chung in der Handhabung derartiger Schubverbände.For various purposes, it is advantageous if one or more water outlet nozzles are designed as water sprays - so-called "monitors". This not only makes it possible to exert targeted thrust, but also to push small obstacles away from the watercraft or, if necessary, to carry out extinguishing work. Another particularly advantageous application of the invention is when so-called pushing units, that is pushers, pushing barges in front of them, are equipped with a water jet drive according to the invention. Such pushing units are often found in inland navigation. In order to increase the maneuverability of these often long and sluggish push units, the individual, previously unpowered push barges can be provided with control nozzles which are supplied with water pressure from the push ship. This results in an essential simplification in the handling of such shear bandages.
Ein erfindungsgemäßer Wasserstrahlantrieb für Wasser¬ fahrzeuge wird anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt im einzelnen:A water jet drive according to the invention for water vehicles is explained with the aid of the drawing. It shows in detail:
Fig. 1 Schematische Darstellung eines erfindungs¬ gemäßen Wasserstrahlantriebs.1 shows a schematic representation of a water jet drive according to the invention.
In der Darstellung ist die Wasserpumpe mit dem Bezugs¬ zeichen 1 versehen. Sie wird von einer Antriebsmaschine 2 angetrieben.In the illustration, the water pump is provided with the reference symbol 1. It is driven by a prime mover 2.
An den Ansaugflansch der Wasserpumpe 1 ist eine Filter¬ kammer 3 angeschlossen. In der Filterkammer 3 ist ein entnehmbares Filterelement 4 im Ansaugstrom der Wasser¬ pumpe 1 angeordnet. An der strömungsmäßig der Wasserpum¬ pe 1 abgewandten Seiten steht die Filterkammer 3 über ein Seewasserventil 5 mit einer Ansaugδffnung 6 in Verbindung.A filter chamber 3 is connected to the intake flange of the water pump 1. A removable filter element 4 is arranged in the intake flow of the water pump 1 in the filter chamber 3. On the side facing away from the flow of the water pump 1, the filter chamber 3 is connected to a suction opening 6 via a seawater valve 5.
Ausgangsseitig ist die Wasserpumpe 1 an eine Verteiler¬ kammer 7 angeschlossen. Von der Verteilerkammer 7 zweigt eine Verbindungsleitung 8 ab, die über ein Hauptventil 9 eine Hauptvorschubdüse 10 speist.On the output side, the water pump 1 is connected to a distributor chamber 7. Branches from the distribution chamber 7 a connecting line 8, which feeds a main feed nozzle 10 via a main valve 9.
Über Leitungen 11 und Rückschubventile 12 steht die Verteilerkammer 7 mit Rückschubdüsen 13 in Verbindung.The distribution chamber 7 is connected to the push-back nozzles 13 via lines 11 and push-back valves 12.
Die Steuerleitungen 14 speisen über Steuerventile 15a, 15b, 15c und 15d horizontale Steuerdüsen 16a, 16b, 16c und 16d. Die Steuerdüse 16a ist beispielsweise am Bug steuerbordseitig angebracht, die Steuerdüse 16b am Heck steuerbordseitig, die Steuerdüse 16c am Bug backbordsei- tig und die Steuerdüse 16d am Heck backbordseitig.The control lines 14 feed horizontal control nozzles 16a, 16b, 16c and 16d via control valves 15a, 15b, 15c and 15d. The control nozzle 16a is attached, for example, to the bow on the starboard side, the control nozzle 16b on the stern on the starboard side, the control nozzle 16c on the bow on the port side and the control nozzle 16d on the stern on the port side.
Über eine Leitung 17 und ein Ventil 18 kann ein Monitor 19 von der Verteilerkammer 7 aus mit Wasser versorgt werden.A monitor 19 can be supplied with water from the distribution chamber 7 via a line 17 and a valve 18.
Gestrichelt eingezeichnet sind weitere Steuerleitungen 20, die mit der Verteilerkammer 7 in Verbindung stehen und optional über weitere Steuerventile 21, weitere Steuerdüsen 22 speisen. Diese Steuerdüsen 22 können bei¬ spielsweise vertikal ausgerichtet sein.Further control lines 20, which are connected to the distribution chamber 7 and optionally feed further control nozzles 22 via further control valves 21, are shown in dashed lines. These control nozzles 22 can, for example, be aligned vertically.
Ein Überdruckventil 23 ist ebenfalls mit der Verteiler¬ kammer verbunden und dient als Drucküberwachungseinrich¬ tung.A pressure relief valve 23 is also connected to the distributor chamber and serves as a pressure monitoring device.
Zum Betrieb des Wasserstrahlantriebes wird die Antriebs¬ maschine 2 gestartet, damit nimmt die Wasserpumpe 1 ih¬ ren Betrieb auf. Wenn das Seewasserventil 5 geöffnet wird, saugt die Wasserpumpe 1 über die Ansaugöffnung 6 und durch die Filterkammer 3 mit den Filterelementen 4 Wasser an. Dabei werden größere Gegenstände, die ange¬ saugt werden und der Wasserpumpe einen Schaden zufügen könnten vom Filterelement 4 zurückgehalten. Ist das Fil¬ terelement 4 bei längerem Betrieb zugesetzt, kann es aus der Filterkammer 3 entnommen werden, um es zu reinigen.To operate the water jet drive, the drive machine 2 is started, so that the water pump 1 starts its operation. When the seawater valve 5 is opened, the water pump 1 sucks in water through the suction opening 6 and through the filter chamber 3 with the filter elements 4. This causes larger objects to be sucked in and cause damage to the water pump could be held back by the filter element 4. If the filter element 4 is clogged during extended operation, it can be removed from the filter chamber 3 in order to clean it.
Die Wasserpumpe 1 pumpt nun das angesaugte Wasser in die Verteilerkammer 7. Um vorwärts Fahrt aufzunehmen, wird das Hauptventil 9 geöffnet. Dabei strömt aus der Vertei¬ lerkammer 7 das unter Druck stehende Wasser durch die Verbindungsleitung 8 zur Hauptvorschubdüse 10 und tritt mit mehr oder weniger hoher Geschwindigkeit ins Freie aus. Der dabei auftretende Schub treibt das Schiff voran.The water pump 1 now pumps the suctioned water into the distribution chamber 7. In order to start driving forward, the main valve 9 is opened. The water under pressure flows out of the distributor chamber 7 through the connecting line 8 to the main feed nozzle 10 and emerges into the open at a more or less high speed. The thrust that occurs drives the ship forward.
Um Steuerbewegungen auszuführen, wird eines oder mehrere der Steuerventile 15a-d ganz oder teilweise geöffnet. Dabei tritt das unter Druck stehende Wasser aus der Verteilerkammer 7 aus den horizontalen Steuerdüsen 16a-d aus. An diesen Steuerdüsen 16a-d tritt dann ein Steuer¬ schub auf, der jeweils entgegengesetzt dem ausströmenden Wasser gerichtet ist. Durch entsprechendes öffnen und Schließen der Steuerventile 15a-d kann das Wasserfahr¬ zeug nach Steuerbord und Backbord gelenkt werden. Außer¬ dem kann das Wasserfahrzeug um vertikale Drehachsen auf der Stelle wenden.In order to carry out control movements, one or more of the control valves 15a-d is opened completely or partially. The water under pressure exits the distribution chamber 7 from the horizontal control nozzles 16a-d. A control thrust then occurs at these control nozzles 16a-d, which is directed in each case in the opposite direction to the outflowing water. By opening and closing the control valves 15a-d accordingly, the watercraft can be steered to starboard and port. In addition, the watercraft can turn around vertical axes of rotation on the spot.
Bleibt das Hauptventil 9 geschlossen, erfährt das das Wasserfahrzeug keinen Vorwärtsschub. In diesem Fall kann das Wasserfahrzeug durch die Betätigung der Steuerventi¬ le 15a-d Seitwärtsfahrt ohne Vorwärtskomponente aufneh¬ men.If the main valve 9 remains closed, the watercraft will not experience any forward thrust. In this case, the watercraft can move sideways without forward component by actuating the control valves 15a-d.
Werden die Rückschubventile 12 geöffnet, werden die Rückschubdüsen 13 aus der Verteilerkammer 7 mit Wasser gespeist. Dabei nimmt das Wasserfahrzeug Rückwärtsfahr auf . Durch die optionalen vertikalen Steuerdüsen 22, die über Steuerleitungen 20 und Steuerventile 21 mit der Vertei¬ lerkammer 7 verbunden sind, ist es möglich, beispiels¬ weise ein Wasserfahrzeug vertikal zu stabilisieren. Han¬ delt es sich bei dem Wasserfahrzeug um ein Unterwasser¬ fahrzeug, sind mittels der Steuerventile 18 auch in der vertikalen Manöver möglich, analog den mittels der Steuerventile 15a-d in der Horizontalen ausführbaren Ma¬ növern. Bei einem U-Boot wären dies z.B. Abtauchen und Auftauchen.If the return valves 12 are opened, the return nozzles 13 are fed with water from the distribution chamber 7. The watercraft starts reversing. The optional vertical control nozzles 22, which are connected to the distribution chamber 7 via control lines 20 and control valves 21, make it possible, for example, to stabilize a watercraft vertically. If the watercraft is an underwater vehicle, the control valves 18 can also be used for vertical maneuvers, analogously to the maneuvers that can be carried out horizontally by means of the control valves 15a-d. In the case of a submarine, this would be, for example, diving and surfacing.
Wird das Ventil 18 geöffnet, strömt über die Leitung 17 Wasser aus der Verteilerkammer 7 zum Monitor 19. Der aus¬ tretende Wasserstrahl kann dazu genutzt werden, kleinere Manöver durchzuführen, kleinere Hindernisse aus der Fahrrinne wegzudrücken oder auch Lδscharbeiten auszufüh¬ ren. If the valve 18 is opened, water flows from the distribution chamber 7 to the monitor 19 via the line 17. The emerging water jet can be used to carry out smaller maneuvers, to push smaller obstacles out of the fairway or to carry out extinguishing work.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Wasserstrahlantrieb für Wasserfahr¬ zeuge mit mindestens einer Wasserpumpe, damit verbunde¬ nen Wasseransaugöffnungen und Wasseraustrittsdusen und Steuerorganen, durch welche der von den Wasseransaugδff- nungen zu den Wasseraustrittsdusen strömende Wasserstrom steuerbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Wasseransaugöffnungen (6) und die Wasseraus¬ trittsdusen (10, 13, 16, 19, 22) einzeln und unabhängig voneinander durch die Steuerorgane (9, 12, 15, 18, 21) dem Wasserstrom freigebbar sind.1. Water jet drive for Wasserfahr¬ vehicles with at least one water pump, connected with it water intake openings and water outlet nozzles and control elements through which the water flow flowing from the water intake openings to the water outlet nozzles can be controlled, characterized in that the water intake openings (6) and the water outlet Stepping nozzles (10, 13, 16, 19, 22) can be released individually and independently of one another by the control elements (9, 12, 15, 18, 21) to the water flow.
2. Wasserstrahlantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine beliebige Anzahl von Wasseraustrittsdusen (10, 13, 16, 19, 22) zum Teil als Antriebsdüsen (10, 13) und zum Teil als Steuerdüsen (16, 19, 22) für das Wasserfahrzeug ausgebildet sind. 2. Water jet drive according to claim 1, characterized in that any number of water outlet nozzles (10, 13, 16, 19, 22) partly as drive nozzles (10, 13) and partly as control nozzles (16, 19, 22) for the Watercraft are trained.
3. Wasserstrahlantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasseraustrittsdusen zum Teil als Steuerdüsen (15) ausgebildet sind, die im we¬ sentlichen horizontal ausgerichtet im Wasserfahrzeug fest eingebaut sind.3. Water jet drive according to claim 1, characterized in that the water outlet nozzles are partially designed as control nozzles (15) which are installed in a substantially horizontally aligned manner in the watercraft.
4. Wasserstrahlantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasseraustrittsdusen zum Teil als Steuerdüsen (22) ausgebildet sind, die im we¬ sentlichen vertikal ausgerichtet im Wasserfahrzeug fest eingebaut sind.4. Water jet drive according to claim 1, characterized in that the water outlet nozzles are partly designed as control nozzles (22) which are installed in a substantially vertically aligned manner in the watercraft.
5. Wasserstrahlantrieb nach einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserstrahlantrieb in einem Schiff anbringbar ist, welches sich immer, zumindest teilweise oberhalb der Wasseroberfläche befindet.5. Water jet drive according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the water jet drive can be attached in a ship, which is always, at least partially above the water surface.
6. Wasserstrahlantrieb nach einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserstrahlantrieb in einem Unterwasserfahrzeug angeordnet ist.6. Water jet drive according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the water jet drive is arranged in an underwater vehicle.
7. Wasserstrahlantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang der Wasserpumpe (1) eine Verteileranrichtung (7) angebracht ist, an wel¬ che alle Wasseraustrittsdusen (10, 13, 16, 19, 22) ange¬ schlossen sind.7. Water jet drive according to claim 1, characterized in that at the outlet of the water pump (1) a distributor device (7) is attached, to which all water outlet nozzles (10, 13, 16, 19, 22) are connected.
8. Wasserstrahlantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteileranrichtung (7) insbesondere die Form eines Verteilerkastens hat. 8. Water jet drive according to claim 7, characterized in that the distributor device (7) has in particular the shape of a distribution box.
9. Wasserstrahlantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Wasseraustrittsdüse (10, 13, 16, 19, 22) ein volumensteuerbares Ventil (9, 12, 15, 18, 21) zugeordnet ist.9. Water jet drive according to claim 1, characterized in that each water outlet nozzle (10, 13, 16, 19, 22) is assigned a volume-controllable valve (9, 12, 15, 18, 21).
10. Wasserstrahlantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Wasserstrom ange¬ brachten Steuerorgane (9, 12, 15, 18, 21) fernsteuerbar sind.10. A water jet drive according to claim 1, characterized in that the control elements (9, 12, 15, 18, 21) placed in the water flow can be remotely controlled.
11. Wasserstrahlantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerorgane (15, 21) in der Nähe der Wasseraustrittsdusen (16, 22) angeordnet sind.11. Water jet drive according to claim 1, characterized in that the control members (15, 21) are arranged in the vicinity of the water outlet nozzles (16, 22).
12. Wasserstrahlantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle oder nur ein Teil der Wasseraustrittsdusen (10, 13, 16, 19, 22) als Mehrstoff¬ düsen ausgebildet sind.12. Water jet drive according to claim 1, characterized in that all or only part of the water outlet nozzles (10, 13, 16, 19, 22) are designed as Mehrstoff¬ nozzles.
13. Wasserstrahlantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Wasseransaug¬ δffnungen (6) und der Wasserpumpe (1) eine Filterkammer13. Water jet drive according to claim 1, characterized in that a filter chamber between the Wasseransaug¬ δffungen (6) and the water pump (1)
(3) mit Filtereinrichtungen (4) angeordnet ist.(3) with filter devices (4) is arranged.
14. Wasserstrahlantrieb nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtungen14. Water jet drive according to claim 13, characterized in that the filter devices
(4) aus der Filterkammer (3) entnehmbar sind.(4) can be removed from the filter chamber (3).
15. Wasserstrahlantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Wasseraus¬ trittsdüse (19) als Monitor ausgebildet ist. 15. Water jet drive according to claim 1, characterized in that at least one Wasseraus¬ outlet nozzle (19) is designed as a monitor.
16. Wasserstrahlantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserstrahlantrieb in einem Schubschiff angeordnet ist und sich zumindest ei¬ nen Teil der Wasseraustrittsdusen (10, 13, 16, 19, 22) in den von dem Schubschiff bewegten Schubleichtern be¬ findet. 16. Water jet drive according to claim 1, characterized in that the water jet drive is arranged in a push boat and at least ei¬ nen part of the water outlet nozzles (10, 13, 16, 19, 22) in the push barges moved by the push ship be¬.
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