WO1998047760A1 - Wasserstrahlantrieb für ein wasserfahrzeug - Google Patents

Wasserstrahlantrieb für ein wasserfahrzeug Download PDF

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WO1998047760A1
WO1998047760A1 PCT/EP1998/002156 EP9802156W WO9847760A1 WO 1998047760 A1 WO1998047760 A1 WO 1998047760A1 EP 9802156 W EP9802156 W EP 9802156W WO 9847760 A1 WO9847760 A1 WO 9847760A1
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Ulrich STURMHÖFEL
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Voith Hydro Gmbh & Co. Kg
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B63H5/10—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers of more than one propeller of coaxial type, e.g. of counter-rotative type
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    • B63H23/00—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements
    • B63H2023/005—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements using a drive acting on the periphery of a rotating propulsive element, e.g. on a dented circumferential ring on a propeller, or a propeller acting as rotor of an electric motor

Definitions

  • the invention relates to a water jet drive for watercraft.
  • Water jet propulsion systems are commonly used today, especially for fast watercraft in various categories and applications.
  • EP 0 657 348 A shows the principle of a conventional water jet drive in FIG.
  • a pump wheel or impeller is mounted in a housing and driven via a coaxial shaft.
  • Twist losses in the impeller are generally preceded by a distributor in the inlet.
  • Shaft and diffuser are resistive interference attachments.
  • Gap losses occur between the impeller and the housing wall and there is a risk of gap cavitation. Foreign bodies can wedge between the impeller and the housing wall, which can lead to blockages and damage.
  • the invention has for its object a water jet drive for a
  • Reduction and reversing gear is a common compact unit. This unit can be installed and removed when the ship is floating.
  • Fig. 1 shows in a longitudinal section a jet drive with two impellers.
  • Fig. 3 shows a section through the object of Fig. 1 in the section plane C-D.
  • the water jet drive shown is intended for all types of watercraft, in which this propulsion system generally has advantages over other propulsion systems. It comprises a housing (1) which is preceded by an inlet channel (2) and an outlet nozzle (3). The housing accommodates two pump impellers (4.1) and (4.2) arranged coaxially one behind the other. Every impeller is one
  • the ring gear (4.1.1) or (4.2.1) is enclosed and non-rotatable with it connected.
  • the external mechanical drive (5) is also arranged in the housing 1. This comprises a common drive shaft (5.1) on which two drive gears are connected in a torsionally rigid manner.
  • Gear (5.2) meshes with an intermediate gear (5.3), which in turn meshes with the ring gear (4.1.1) of the first impeller (4.1).
  • Gear wheel (5.4) on the other hand, meshes with ring gear (4.2.1) of the second impeller (4.2). This results in a different direction of rotation for the two impellers and, in addition, impeller (4.2) maintains a higher speed than
  • Impeller (4.1) to take into account the flow velocity induced by the impeller (4.1).
  • Housing (1) is connected to parts (2) and (3) via flange connections and can therefore be mounted as a compact unit from the outside.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wasserstrahlantrieb für Wasserfahrzeuge, mit einem Gehäuse (1), dem ein Zulaufkanal (2) vorgeschaltet und eine Austrittdüse nachgeschaltet (3) ist; im Gehäuse sind zwei zueinander koaxiale Impeller (4.1 und 4.2) gelagert; jeder Impeller ist von einem Zahnkranz (4.1.1 bzw. 4.2.1) umschlossen, der mit dem betreffenden Pumpenlaufrad drehfest verbunden ist; jedem Zahnkranz ist ein Zahnrad (5.3 bzw. 5.4) zugeordnet; die beiden Zahnräder treiben die beiden Zahnkränze mit gegenläufigem Drehsinn an; die Zähnezahlen der Zahnräder bzw. der Zahnkränze sind derart gewählt, dass der eine Impeller langsamer umläuft, als der andere Impeller; es ist ein externer mechanischer Antrieb (5) vorgesehen; der mechanische Antrieb umfasst eine einzige Welle (5.1), auf die zwei Ritzel (5.2, 5.4) drehfest aufgesetzt sind; das eine Ritzel (5.2) kämmt mit einem Zwischenrad (5.3), das seinerseits mit dem Zahnkranz (4.1.1) des ersten Impellerrades (4.1) kämmt, während das zweite Ritzel (5.4) unmittelbar mit dem Zahnkranz (4.2.1) des zweiten Impellers (4.2) kämmt.

Description

Wasserstrahlantrieb für ein Wasserfahrzeug
Die Erfindung betrifft einen Wasserstrahlantrieb für Wasserfahrzeuge.
Wasserstrahlantriebe sind heute gebräuchliche Propuisionssysteme, vor allem für schnelle Wasserfahrzeuge verschiedenster Kategorie und Anwendung.
EP 0 657 348 A zeigt in Figur 1 das Prinzip eines gebräuchlichen Wasserstrahlantriebes. In einem Gehäuse wird ein Pumpenrad oder Impeller gelagert und über eine koaxiale Welle angetrieben. Zur Verminderung der
Drallverluste im Impeller wird diesem im Allgemeinen ein Leitapparat im Zulauf vorgeschaltet.
Welle und Leitapparat sind widerstandsbehaftete Störanhänge.
Zwischen Impeller und Gehäusewand treten Spaltverluste auf und es besteht die Gefahr von Spaltkavitation. Fremdkörper können sich zwischen Impeller und Gehäusewand verkeilen, was zu Blockierungen und Beschädigungen führen kann.
Die Montage eines Impellers bei schwimmendem Fahrzeug ist nur schwer realisierbar.
Das genannte Dokument zeigt in den übrigen Figuren weitere Ausführungsformen, bei denen der Antrieb durch einen am Gehäuseumfang angeordneten Elektomotor er olgt und der Impeller als Rotor des Elektomotors fungiert. Hierbei ertfällt zwar die konzentrische Welle, es ist aber nach wie vor ein Leitapparat notwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wasserstrahlantrieb für ein
Wasserfahrzeug zu schaffen, bei dem eine innenliegende Welle und ein Leitapparat vermieden werden, die Drallverluste aufgehoben werden und bei dem Spaltverluste zwischen Gehäusewand und Impeller sowie Nabenverluste vermieden werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Demgemäß werden zwei Impeller vorgesehen, die in einem Gehäuse koaxial zueinander angeordnet und in entgegengesetztem Drehsinn antreibbar sind. Damit entfällt die Notwendigkeit eines Lejtap parates. Der sonst auftretende Drall wird durch die gegenläufigen Impeller aufgehoben. Es gibt keine störende Antriebswelle im Zulaufkanal. Ferner stellen gemäß der Erfindung Pumpenteil sowie
Untersetzungs- und Umkehrgetriebe eine gemeinsame kompakte Einheit dar. Diese Einheit kann bei schwimmendem Schiff ein- und ausgebaut werden.
Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:
Fig. 1 zeigt in einem Längsschnitt einen Strahlantrieb mit zwei Impellem.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den Gegenstand von Fig. 1 in der Schnittebene A-B.
Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch den Gegenstand von Fig. 1 in der Schnittebene C-D.
Der dargestellte Wasserstrahlantrieb ist für Wasserfahrzeuge aller Art vorgesehen, bei dem dieses Propulsionsystem generell Vorteile gegenüber anderen Propulsionssystemen aufweist. Er umfaßt ein Gehäuse (1), dem ein Zulaufkanal (2) vorgeschaltet und eine Austrittsdüse (3) nachgeschaltet ist. Das Gehäuse nimmt zwei hintereinander koaxial angeordnete Pumpenimpeller (4.1) und (4.2) auf. Jeder Impeller ist von einem
Zahnkranz (4.1.1) bzw. (4.2.1) umschlossen und mit diesem drehfest verbunden. Man erkennt ferner die Beschaufelung der Impeller (4.1.2) des einen Impellers (4.1) sowie (4.2.2) des anderen (4.2). Wie man sieht, sind die Beschaufelungen (4.1.2) und (4.2.2) zueinander gegenläufig. Im Gehäuse 1 ist ferner der externe mechanische Antrieb (5) angeordnet. Dieser umfaßt eine gemeinsame Antriebswelle (5.1), auf der zwei Antriebszahnräder drehsteif verbunden sind. Zahnrad (5.2) kämmt mit einem Zwischenzahnrad (5.3), das wiederum mit dem Zahnkranz (4.1.1) des ersten Impellers (4.1) kämmt. Zahnrad (5.4) kämmt dagegen mit Zahnkranz (4.2.1) des zweiten Impellers (4.2). Auf diese Weise kommt ein unterschiedlicher Drehsinn beider Impeller zustande und zusätzlich hält Impeller (4.2) eine höhere Drehzahl als
Impeller (4.1), um der durch Impeller (4.1) induzierten Strömungsgeschwindigkeit Rechnung zu tragen.
Gehäuse (1) ist über Flanschverbindungen mit Teil (2) und (3) verbunden und kann somit als kompakte Einheit von außen montiert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Wasserstrahlantrieb für Wasserfahrzeuge;
1.1 mit einem Gehäuse (1), dem ein Zulaufkanal (2) vorgeschaltet und eine Austrittsdüse (3) πachgeschaltet ist;
1.2 im Gehäuse (1) sind zwei zueinander koaxiale impeller (4.1) und (4.2) gelagert;
1.3 jeder Impeller (4.1 , 4.2) ist von einem Zahnkranz (4.1.1 bzw. 4.2.1) umschlossen, der mit dem betreffenden Pumpenlaufrad drehfest verbunden ist;
1.4 jedem Zahnkranz (4.1.1 bzw. 4.1.2) ist ein Zahnrad (5.3 bzw. 5.4) zugeordnet;
1.5 die beiden Zahnräder (5.3 bzw. 5.4) treiben die beiden Zahnkränze (4.1.1 bzw. 4.2.1) mit gegenläufigem Drehsinn an; 1.6 die Zähnezahlen der Zahnräder bzw. der Zahnkränze sind derart gewählt, daß der eine Impeller (4.1) langsamer umläuft, als der andere Impeller (4.2);
1.7 es ist ein externer mechanischer Antrieb (5) vorgesehen;
1.8 der mechanische Antrieb (5) umfaßt eine einzige Welle (5.1), die mit zwei Ritzein (5.2, 5.4) drehfest aufgesetzt ist;
1.9 das eine Zahnrad (5.2) kämmt mit einem Zwischenrad (5.3), das seinerseits mit dem Zahnkranz (4.1.1) des ersten Impellerrades (4.1) kämmt, während das zweite Zahnrad (5.4) unmittelbar mit dem Zahnkranz (4.2.1) des zweiten Impellers (4.2) kämmt.
2. Wasserstrahlantrieb nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
2.1 das Gehäuse (1) unschließt außer den beiden Impellern (4.1 und 4.2) ein Untersetzungs- und Umkehrgetriebe; 2.2 das Gehäuse (1) ist mittels Flanschverbindungen an den zu
Laufkanal (2) und die Austrittsdüse (3) angeschlossen.
PCT/EP1998/002156 1997-04-24 1998-04-14 Wasserstrahlantrieb für ein wasserfahrzeug WO1998047760A1 (de)

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