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Einlauf für einen Wasserstrahlantrieb für Wasserfahrzeuge Die Erfindung
bezieht sich auf einen Einlauf für einen Wasserstrahlantrieb für Wasserfahrzeuge.
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Der Wirkungsgrad eines Wasserstrahlantriebes, bei dem Wasser durch
eine Einlaßöffnung im Schiffsboden angesaugt, mittels einer Axialpumpe beschleunigt
und als steter Strahl am Heck ausgestoßen wird, hängt uoaO neben den Strömungsverlusten
in den mit Krümmern oder Diffusoren versehenen Rohrleitungen vom Zulaufbereich ab,
wo die Geschwindigkeitsverteilung der in den Einlauf eintretenden Flüssigkeits teilchen
bestimmt wird. Nach Pilot ist der Druck Pp im
vorderen Staupunkt
eines umströmten Körpers gleich der 2 v Summe aus dem statischen Druck p5 und dem
Staudruck 2 wobei g die Dichte und v die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums ist0
Dies bedeutet, daß in Abhängigkeit der Fahrtgeschwindigkeit der Fahrtwiderstand
des Wasserfahrzeuges und die am Einlauf des Triebwerks entstehenden Verluste sich
ändern, und die Strahitriebleistung, z,B, durch Änderung der Pumpendrehzahl diesen
Verlusten angepaßt werden muß. Bei schneller Fahrt wird also der Wirkungsgrad des
Wasserstrahlantriebs schlechtero Ferner wird bei schneller Fahrt, bei der das Wasserfahrzeug
mit seinem Bug aus dem Wasser ragt, an der Vorderkante des Einlaufs, so daß die
Pumpe schlecht beaufschlagt wird und somit der theoretisch mögliche Schub nicht
erreichbar ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Einlauf eines Wasserstrahlantriebes
neu zu gestalten, insbesondere so auszubilden, daß bei allen möglichen Fahrtzuständen
des Wasserfahrzeuges sowohl ein möglichst günstiger Stauwirkungsgrad vorhanden als
auch das Ansaugen von Luft verhindert ist0 Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung
dadurch gelöst, daß die Einlauföffnung nach Art eines Pitot - Einlaufs in den Fahrzeugboden
mündet und beidseitig der Einlauföffnung den Fahrzeugboden überragende Strömungskörper
angeordnet sind, die sich parallel zur Längsachse des Fahrzeuges erstrecken.
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Ein derartig ausgebildeter Einlauf verhindert bei allen Fahrtzuständen,
also auch beim Gleiten des Fahrzeuges auf der Wasseroberfläche ein Ansaugen von
Luft und damit ver-Luft mit dem Wasser verwirbelt, diese Wirbel wirken -als Verengung
des Einlaufs
bundene Schubverluste, da sich die Saugöffnung der
für den Vor-rieb sorgenden Pumpe sich stets unter der Wasseroberfläche befindet
Der Stauvlirkungsgrad ist immer optimal, so daß der größte Teil der Geschwindigkeitshöhe
des Fahrzeuges für den Vortrieb zurückgewonnen wird, insofern, als sich diese Geschwindigkeitshöhe
zur Förderhöhe der Pumpe unter Abzug der Strömungsverluste addiert. Es wird also
Schub über einen größeren Fahrtgeschwindigkeitsbereich als bisher erhalten.
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Es ist zwar bekannt, die Einlaßöffnung eines wasserstrahlgetriebenen
Bootes anstelle am Bootsboden am Bootsbug anzuordnen, vgl. DT-OS 1 935 037.
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Diese Öffnung ist aber die Stirnseite eines sich annähernd waagerecht
längs des Bootsbodens erstreckenden Rohres, an dessen Austrittsseite-ein Ruder angeordnet
ist. Diese Anordnung dient dazu, das sonst vom Bug verdrängte Wasser durch den Bootskörper
hindurchzuführen und dadurch das Boot zu stabilisieren Abgesehen davon, daß hier
die Gefahr des Ansaugens von Luft besonders groß ist, ist eine schnelle Fahrt nicht
erzielbar, da dann die Einlaßöffnung infolge des Auftriebs außerhalb der Wasseroberfläche
gelangt, Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung erstrecken sich die Strömungskörper
bis zum Heck des Fahrzeuges und weisen die Form von Kufen auf und sind in ihrem
heckseitigen Ende zur Aufnahme der Auspuffgase des Antriebsmotors hohl ausgebildet.
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Auf diese Weise ist gleichzeitig ein mechanischer Schutz für den Einlauf
vorhanden. Ein weiterer Vorteil der Kufen ist darin zu sehen, daß sie bei Langsamfahrt
zur Richtungsstabilität des Fahrzeuges beitragen. Ihre Aushildung als sogO Auspuff
trägt zur Dämpfung der Auspuffgeräusche,insb.
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im Stand und bei Langsamfahrt des Fahrzeuges bei, da bei diesen Betriebszuständen
die Kufenenden unterhalb des Wasserspiegels liegen, Vorzugsweise weisen die Strömungskörper
einen etwa dreieckförmigen Querschnitt auf, dessen Spitze vom Fahrzeugboden abgewandt
ist und ist ein die Einlauföffnung abdeckendes Gitter aus parallel zur Fahrzeuglängsachse
angeordneten Lamellen vorgesehen.
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Die Fahrteigenschaien eines solchen Wasserfahrzeuges werden besonders
günstig, wenn nach einem weiteren Merkmal der Erfindung hinter dem Einlauf zwischen
den Strömungskörpern eine in ihrer Anstellung verstellbare Trimmplatte angeordnet
ist0 Durch unterschiedliche Ausstellung der Trimmplatte kann eine Veränderung des
hydrodynamischen Auftriebs erzielt werden, so daß unterschiedliche Beladung des
Bootes ausgeglichen oder ein früherer Gleitbeginn herbeigeführt und bei unterschiedlichen
Fahrgeschwindigkeiten aufrechterhalten werden kann.
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Vorzugsweise weist die Trimmplatte ein; die Fahrzeuglängsachse rechtwinklig
schneidendes Schwenklager und ein am anderen Ende der Trimmplatte angreifendes Hebelgetriebe
auf.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Trimmplatte
ein integraler Bestandteil des Fahrzeugbodens und ist die Verbindungsstelle zwischen
Fahrzeugboden und Stirnseite der Trimmplatte federnd ausgebildet, während am heckseitigen
Ende der Trimmplatte ein verschiebbarer Keil zwischen Trimmplatte und Fahrzeugboden
angeordnet ist.
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Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung mehr oder minder schematisch
dargestelltcn Ausführungsbeispieles beschrieben.
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Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch ein nur teilweise dargestelltes
Wasserfahrzeug mit dem erfindungsge mäßen Einlauf; Fig. 2 den Einlauf gemäß Fig.
1 von vorn gesehen; Fig. 3 eine Ansicht des Fahrzeughecks und Fig. 4 einen Schnitt
gemäß der Linie IV-IV in Fig. 2.
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Ein in Fig. 1 nur teilweise und schematisch dargestelltes Wasserfahrzeug
5, nachfolgend mit Boot bezeichnet, weist stromaufliegend einen Wassereinlauf 7
auf, der nach Art eines Pitot-Einlaufs in den Bootsboden mündet, so daß dessen Achse
mit dem Bootsboden 8 einen Winkel von etwa 20° einschließt. Mit 8t ist das vordere
Teilstück-des Bootsbodens bezeichnet, das in bezug auf das hintere Teilstück höher
liegt, so daß eine Stufe entsteht.
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Beidseitig der winkelförmig in den Fahrzeug- oder Bootsboden einmündenden
Einlauföffnung 7 sind, wie die Figuren 2 und 3 zeigen, den Bootsboden überragende
Strömungskörper 1o angeordnet, die sich parallel zur Längsachse des Bootes bis zu
seinem Heck 11 erstrecken.
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Die Strömungskörper weisen die Form von Kufen mit einem etwa dreieckförmigen
Querschnitt auf, deren Spitzen vom Fahrzeugboden abgewandt sind und deren stromaufliegenden
Enden der Abstufung zwischen dem vorderen und hinteren Teilstück des Bootsbodens
kontinuierlich folgen und in das vordere Teilstück 8' übergehen.
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Die heckseitigen Enden der Strömungskörper lo weisen kanalförmige
Hohlräume 14 auf, vgl. Fig. 4, die mit Sbgaskanälen 15 eines die hier nicht dargestellte
Pumpe des Bootes antreibenden Motors 16 verbunden sind0 Die Einlauföffnung 7 ist
von einem Gitter 18 aus parallel zur Fahrzeuglängsachse orientierten Lamellen 19
abgedeckt, durch das Verschmutzungen von der das angesaugte Wasser beschleunigenden
Pumpe ferngehalten werden.
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Zwischen den Strömungskörpern 10 ist eine Trimmplatte 20 (vgl. Figuren
1 und 2) angeordnet, die an ihrem stromaufliegenden Ende ein in den Strömungskörpern
angeordnetes Schwenklager 22 aufweist, das die Fahrzeuglängsachse rechtwinklig schneidet.
Am stromabliegenden Ende ist ein Hebel 23 angelenkt, der Teil eines Kniehebelgetriebes
24 ist, das ein am Heck 11 befestigtes Lager 26 aufweist. Über eine bei 27 angreifende
Stoßstange 28, die über eine nicht dargestellte Stopfbüchse das Heck 11 durchdringt,
kann die Trimmplatte mehr oder weniger anyestellt, also in bezug auf den Bootsboden
verschwenkt werden0 Besteht die Bootsschale aus einem glasfaserverstárkten Kunststoff,
so kann auf das Schwenklager 22 verzichtet werden. Die Trimmplatte ist dann als
integrales Bauteil des Bootsbodens ausbildbar, indem das Trägerlaminat der Trimmplatte
mit dem Laminat des Bootsbodens vereinigt wird.
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Die Trimmplatte ist dann mit ihrer einen Stirnseite federnd mit dem
Bootsboden verbunden; der anderen Stirnseite ist dann ein verschiebbarer Keil zugeordnet,
der sich zwischen Bootsboden und Trimmplatte befindet, Patentansprüche: