DE2167236C2 - Strahltriebwerk für ein Wasserfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Strahltriebwerk für ein Wasserfahrzeug der im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen Art.

Aus der DE-AS 12 82 508 ist ein derartiges Strahltriebwerk bekannt. Hierbei beginnt die den Antriebsstrahl formende Düse innerhalb des Heckspiegels und endet in dem außenliegenden Drehschiebergehäuse. Seitensteuereinrichtungen befinden sich im Drehschiebergehäuse in den Seitenwänden und stehen über einen Verbindungskanal mit dem Düsenbereich in Verbindung, und zwar über eine ständig offene Ausnehmung, Diese Ausnehmung stört die Strahlausbildung erheblich. Wenn der Antriebsstrahl für Vorwärts-Schnellfahrt am Ende der Düse eingeschnürt wird, läßt sich keine gleichmäßige Strahl-Grenzschicht erzielen. Ungünstig ist ferner, daß die Öffnung hinter einer Nase liegt, an der der Strahl merklich geknickt und bereits deutlich eingeschnürt wird.

Zumindest die Grenzschicht des Antriebsstrahles erfährt dort eine starke Beschleunigung, so daß der Druck in diesem Bereich stark abfallen muß. Wenn dann zur Seitensteuerung ein Teil des Strahles abgespalten und für Steueraufgaben eingesetzt wird, ist nur geringer Druck da, so daß die Seitensteuereinrichtungen nur eine schlechte Wirkung haben. Erst wenn der Hauptantriebsstrahl in seinem Strahlbild so weit gestört ist, daß er seine Geschwindigkeit verliert, ist ein höherer Druck für die Seitensteuerung vorhanden.

Es ist zwar aus der DE-AS 11 95 626 ein Strahltriebwerk einer anderen Art und für ein Wasserfahrzeug bekannt Dieser Antrieb ist ein Hilfsantrieb für Spezialwasserfahrzeuge, bei denen eine gute Manövrierfähigkeit von primärer Bedeutung ist, während der Vorwärts-Rückwärtsantrieb von sekundärer Bedeutung ist. Eine im Fahrzeug stehend angeordnete Propellerpumpe saugt das Wasser von unten und fördert es druckseitig in einen in Draufsicht annähernd parallelogrammartigen Druckraum, aus dem vier sternförmig angeordnete Kanäle schräg nach unten weg geführt werden. Jedem Kanal ist ein walzenwehrartiger Schließkörper zugeordnet, der nur in voll geöffnetem Zustand eine einigermaßen gerichtete Strömung durch den Kanal gestattet In allen Zwischenstellungen greift der Schließkörper mit einer scharfen Kante in die Strömung ein und verwirbelt diese stark. Neben dieser strömungsungünstigen Einschnürung durch den Schließkörper bedeutet auch die Förderhöhe in vertikaler Richtung und die Umlenkung des Hauptförderstromes um mehr als 90 Grad starke Energieverluste. Der Aufbau benötigt zudem viel Platz in horizontaler Richtung. Dieses Prinzip ließe sich für einen Fahrantrieb

ίο eines Wasserfahrzeuges, bei dem es gleichrangig auf die Vorwärts- und Rückwärtsfahrt und auf eine wirksame Seitensteuerung ankommt, nicht einsetzen.

Auch eine aus der Zeitschrift» Hansa«, 1955, Seite 576, bekannte Kiemensteuerung benutzt ein vollständig anderes Prinzip. Bei der Kiemensteuerung wird der von der Pumpe erzeugte Antriebsstrahl in einer Düse geformt und nach hinten gerichtet. Dieser Antriebsstrahl findet jedoch dann keine Möglichkeit zur geradlinigen Aueströmung, sondern er wird grundsätzlieh hinter der Düse seitlich abgelenkt oder in zwei Teilströme aufgezweigt Als Vorwärtsantrieb ist die Kiemensteuerung kaum, als Rückwärtsantrieb überhaupt nicht einsetzbar. In der Regel wird diese Kiemensteuerung zusätzlich zu dem normalen Fahrantrieb und einem Heckruder eingesetzt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Strahltriebwerk der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß er sich durch eine wirksame Seitensteuerung auszeichnet, wobei der Einfluß der Seitensteuerung auf die Ausbildung und Regulierung des Hauptantriebsstrahles möglichst gering sein soll.

Die gestellte Aufgabe der Erfindung wird durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches angegebene Merkmale gelöst

Die derart angeordneten Seitensteuereinrichtungen sind ständig dem Druck ausgesetzt, den die Pumpeinrichtung zu erzeugen im Stande ist. In diesem Bereich ist die Strömung noch nicht so weit eingeschnürt und beschleunigt daß der zur Verfügung stehende Druck

•*o niedrig ist. Wenn dann eine der Seitensteuereinrichtungen betätigt wird, steht sofort der volle Arbeitsdruck zur Verfügung, so daß Steuerbewegungen des Wasserfahrzeuges einerseits feinfühlig dosierbar sind und andererseits — wenn gewünscht — kräftig und rasch

•*5 durchgeführt werden können. Selbst wenn eine der Seitensteuerungen betätigt wird, läßt sich noch ein wirksamer Hauptantriebsstrahl erzeugen, da die Strömung erst hinter dem Bereich der Seilensteuereinrichtungen eingeschnürt und beschleunigt wird. Selbst wenn im Bereich der Seitensteuerungseinrichtungen ein Teil des von der Pumpe bereitgestellten Wassers für Seitensteuerzwecke abgeleitet wird, läßt sich der Strahlrest im Bereich der Düse noch beschleunigen oder beliebig beeinflussen. Etwaige von den Seitensteuerungseinrichtungen hervorgerufene Turbulenzen können innerhalb der Düse abgeschwächt oder vollständig beseitigt werden. Ein besonderer Vorteil dieser Ausbildung liegt beispielsweise darin, daß bei Vorwärts-Schnellfahrten eine geringfügige Richtungsänderung durch Betätigung einer Seitensteuereinrichtung zu keiner merklichen Fahrgeschwindigkeitseinbuße führt, daß der Hauptantriebsstrahl nicht beeinflußt wird. Bei dem bekannten Strahltriebwerk trat bei diesem Fahrzustand stets eine deutliche Einbuße an Fahrgeschwinriigkeit ein, da der Hauptantriebsstrahl bei Betätigung der Seitensteuereinrichtung empfindlich verändert wurde.

Bei dem vorbeschriebenen Triebwerk ist es besonders

günstig, daß die Seitensteuerventile vor der Hauptdüse angeordnet und ständig dem vollen Strahldruck ausgesetzt sind, so daß sie bei allen Stellungen der Hauptdüse eine optimale Steuerwirkung ergeben. Die Konstruktion und Konzeption des ganzen Strahltriebwerks ergibt einen guten Wirkungsgrad für den von der Pumpeinrichtung ausgestoßenen Strahl infolge einer maximalen Wasseraufnahme, einem maximalen Wasserdurchsatz und geringer Turbulenz in sämtlichen angeströmten Triebwerksteilen.

Eine vorteilhafte weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Strahltriebwerks ist im Anspruch 2 gekennzeichnet Dies ermöglicht eine hohe Ansprechempfindlichkeit und ein robustes Betriebsverhalten bei ausgesprochen geringen Turbulenzverlusten hinsichtlich der seitlichen Fahrzeugsteuerung.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Strahltriebwerkes wird nachstehend anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Teil eines mit einem Strahltriebwerk ausgerüsteten Wasserfahrzeuges,

Fig.2 einen Schnitt durch den vorderen Teil des Strahltriebwerkes nach Fi g. 1,

Fig.3 eine Schnittansicht des hinteren Strahltriebwerkteils,

Fig.4 einen Horizontalschnitt in der Ebene 7-7 in F i g. 3, und

Fig.5 eine vergrößerte Einzelheit gesehen in der Ebene 5-5 in F i g. 4.

Durch die öffnung 1 (Fig.2) im Boden des Wasserfahrzeugs tritt Wasser ein. Ein Einlaufkanal 3 ist leicht rückwärts und aufwärts geneigt ausgebildet. Ein Gehäuse 4 (Fig. 1) für den Wassereinlaßkanal endet in einem Flansch 5, der an einem Flansch 6 eines Pumpengehäuses 7 befestigt ist Das Pumpengehäuse 7 enthält eine erste Pumpstufe 8 (F i g. 3) und eine zweite Pumpstufe 9. Beide Pumpstufen sind mit einer Antriebswelle 10 drehfest verbunden. Die Antriebswelle 10 wird von einem Getriebe T(F i g. 2) angetrieben, das von einem Motor E des Wasserfahrzeugs getrieben wird. Das Getriebe T hat ein Gehäuse H. Zwischen diesem und der Antriebswelle 10 ist eine wasserdichte Gleitdichtung SS angeordnet. Eine ähnliche Dichtung ss ist zwischen der Welle 10 und einem Pumpengehäuse 31 vorgesehen (Fig. 3).

Jede dieser Dichtungen weist ein ortsfestes Tragelement 11 auf, das am Gehäuse H befestigt ist. Das Tragelement 11 trägt unter Zwischenlage eines O-Dichtungsringes ein Dichtungselement 13, das z. B. aus Kohlenstoff besteht und ebengeschliffen ist. Mit dem Element 13 steht ein geschliffener Druckring, z. B. aus Wolframcarbid, in dichter Gleitberührung. Der Druckring ist mit einer Gummimanschette verklebt, die ein Metallring gegen die Welle 10 drückt Beide werden von einer Feder 18 gegen das Dichtungselement 13 gedrückt, das sich an einem axial festgelegten Ring 20 abstützt Zwischen der Welle 10 und einem Gehäuseteil 33 ist ein weiterer O-Dichtungsring 32 vorgesehen. Infolge dieser Dichtungsanordnung kann die Welle 10 den Wassereinlaßkanal durchsetzen, ohne daß zusätzliche Gehäuseteile, Hülsen oder dergleichen, zum Schutz erforderlich wären. An ihrem hinteren Ende ist die Welle in dem eine Kammer 31a des Pumpteiles 7 umschließenden Gehäuse 31 mit Wälzlagern 30 gelagert (F ig-3^

Eine Hauptdüse N (F i g. 3) ist in einem Gehäuse 34 angeordnet, das im Vertikallängsschnitt allgemein kreisförmig ist Die Düse N hat einen breiten Einlaßteil 35, der sich nach hinten verengt und in einem allgemein schmaleren Düsenaustrittsteil 36 endet Die obere Wasserführungswand 37 der Düse N ist konvex und abwärts und rückwärts gekrümmt Die untere Wasserführungswand 38 der Düse N ist ebenfalls konvex, aber aufwärts und rückwärts gekrümmt Seitenwände 40 und 41 in der Düse sind eben und vertikal. In einer vertikalen Ebene hat die Düse daher einen rechteckigen Querschnitt

ίο Die Düse N ist in Fig.3 in der weitest geöffneten Stellung für den Durchlaß der größten Wassermenge dargestellt Sie ist auf einer Welle 42 drehbar gelagert die an einem Gabelarm 43 befestigt ist Der Arm 43 wird mit Hilfe eines vom Steuermann bedienten, doppelt wirkenden hydraulischen Kolbentriebs 45 verschwenkt Beim Verkürzen des Kolbentriebs 45 dreht sich die Düse entgegen dem Uhrzeiger, wobei der Düsenaustrittsteil 36 teilweise vom oberen Teil des Gehäuses 34 abgedeckt wird. Aus der gezeichneten Stellung kann die Düse in eine Stellung verschwenkt werden, in der sie den Strömungsweg vollkommen abschließt

Unabhängig von der Stellung der Düse wird diese hydraulisch stabilisiert da der Druck des eintretenden Wassers stets gegen beide, in besonderer Form gekrümmte Wasserführungswände 37 und 38 wirk;. Es ist ferner stets Wasserdruck in die Düse N umgebenden Druckausgleichskammern 48, 49 im Gehäuse 34 der Düse vorhanden. Auch dieser Druck trägt zur hydraulischen Stabilisierung bzw. zum Druckausgleich bei. Die Düse kann somit leicht und genau gesteuert werden.

Vor der Düse Λ/sind Seitensteuerventile Vl und V 2 angeordnet Diese sind ständig dem vollen Wasserdruck ausgesetzt und befinden sich an gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses 34 und erstrecken sich von diesem aus direkt seitwärts. Die Ventile Vl und V2 sind als Drosselklappen ausgebildet, die mittels doppeltwirkender Kolbentriebe 51 bzw. 52 über einen Kurbelarm 50 derart betätigt werden, daß beim Schließen der einen

*o Drosselklappe die andere geöffnet wird, so daß unter Druck stehendes Wasser zur einen oder anderen Seite geleitet und dadurch das Fahrzeug richtungsgesteuert wird (F ig. 4 und 5).

Das Strahltriebwerk enthält ferner zum Bremsen oder Rückwärtsfahren eine Schubumkehrvorrichtung RM. Diese umfaßt seitwärts voneinander trennbare Teile 60 und 61, die entlang einer oberen Führung 63 und einer unteren Führung 69 seitwärts verschiebbar sind, und zwar unter dem Einfluß je eines doppelt wirkenden

so hydraulischen Kolbentriebs 66 bzw. 67. Die Teile 60 und 61 bewegen sich gemeinsam einwärts oder auswärts. Sie können sich entweder direkt hinter dem Austrittsende der Düse befinden und mit dem vollen Düsenstrahl beaufschlagt werden (Schubumkehr), oder seitlich auswärts in einer Stellung stehen, in der sie von dem Strahl nicht beaufschlagt werden. Man kann die Teile 60 und 61 auch in eine Zwischenstellung in den Strahl hineinverstellen, so daß sie das Fahrzeug bremsen.

Die Teile 60 und 61 sind U-förmig und tragen mehrere obere und untere Rollen 73 und 74, die in eine obere Führung 63 und in eine untere Führung 64 eingreifen. Die Rollen sind gestaffelt bzw. versetzt angeordnet. Die auftretende Belastung wird also jeweils von zwei Rollen jeder aus drei Rollen bestehenden Gruppe aufgenommen, die dritte Rolle wirkt als Führungs- bzw. sowie erforderlichenfalls als Lagerrolle. Die versetzte Anordnung der Rollen ermöglicht ein einwandfreies Ausrichten und erleichtert den Zusammenbau.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 Patentansprüche:

1. Strahltriebwerk für ein Wasserfahrzeug, mit einem Wassereinlaßgehäuse, einem Piimpengehäuseabschnitt mit einer Pumpeinrichtung und einem eine verstellbare Düse enthaltenden, im Heck des Wasserfahrzeugs nach außen geführten Düsengehäuse, wobei von der Pumpeinrichtung ein annähernd in Längsrichtung des Wasserfahrzeuges verlaufender und durch die Düse geformter Antriebsstrahl erzeugbar ist, und mit wahlweise im Durchgangsquerschnitt verstellbaren, beidseitigen Seitensteuereinrichtungen zur Seitensteuerung des Wasserfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitensteuereinrichtungen dem Antriebsstrahl unmittelbar ausgesetzte Seitensteuer-, ventile (Vl, V2) aufweisen, welche im Düsengehäuse zwischen der Pumpeinrichtung (8,9) und der Düse (N) angeordnet sind.

2. Strahltriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Seitensteuerventilen (Vi, V2), je eine verschwenkbare Drosselklappe angeordnet ist.