DE2306287C3 - Strahlantrieb für Schiffe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Strahlantrieb für Schiffe, der einen düsenartigen Kanal als Schubrohr und einen koaxial darin angeordneten strömungsgünstig geformten Körper aufweist, welcher in Strömungsrichtung hintereinander eine Propellerpumpe zur Erzeugung eines Treibwasserstrahls, eine mit Brennstoff und kornprimierter Luft von einer entfernt liegenden Stelle versorgte Brennkammer und eine von den Brenngasen der Brennkammer beaufschlagte Turbine enthält, die die Propellerpumpe antreibt. Ein solcher Strahlantrieb ist aus der GB-PS 10 66 049 bekannt. Bei diesem bekannten Strahlantrieb werden die in der Turbine nur teilweise entspannten Abgase mit dem durch die Propellerpumpe erzeugten Seewasserstrahl gemischt. Dabei wird ein Teil des Seewassers verdampft und das Gemisch wird durch die Schubdüse ausgeblasen. Damit eine Vermischung zwischen Seewasser und Abgasen unter Wasserdampfbildung erfolgen kann, ist hierbei ein außerordentlich großes Volumen für das Strahlrohr und die Schubdüse erforderlich. Hierdurch ergeben sich Schwierigkeiten hinsichtlich des Einbaus im Schiff.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Strahlantrieb für Schiffe zu schaffen, der mit einem günstigen Wirkungsgrad arbeitet und einen raumsparenden Aufbau besitzt und bequem in Schiffe unterschiedlicher Art eingebaut werden kann.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß vom Schubrohr wenigstens ein flügelartiger Arm abgeht, der in an sich bekannter Weise eine in Spannrichtung sich erstreckende Antriebsschlitzdüse besitzt, die vom Außenwasser durchströmt wird, und daß die Abgase der Turbine in an sich bekannter Weise durch den Arm zu den Antriebsdüsen geleitet und über die gesamte Brei«e jeder Düse mit dem diese Düse durchströmenden Wasser vermischt werden. Bei dem erfindungsgemäßen Strahlantrieb werden demgemäß zwei voneinander unabhängige Strahlsysteme benutzt, nämlich der Schubstrahl, der von der Propellerpumpe erzeugt wird, wobei die Massenströmung von dieser Pumpe ailein bestimmt wird. Das zweite Strahlsystem wird durch die in den abzweigenden Armen vorgesehenen meerwasseidurchströmten Düsen gebildet, die mit den teilweise entspannten Turbinenabgasen gespeist werden u,id nach Art einer Wasserstrahlpumpe arbeiten.

Es ist zwar durch die US-PS 31 71 379 bereits bekannt, ein Strömungsmittel in eine Wasserstrahldüse einzublasen, um einen Schiffsvortrieb zu erzeugen. Diese Wasserstrahldüse ist in einem flügelartigen Arm angeordnet und erstreckt sich als Schlitzdüse in Spannrichtung. Das Gas wird über die gesamte Breite der Düse in das Wasser eingeblasen. In diesem bekannten Fall werden komprimierte Luft oder der austretende Gasstrahl von einem in Luft arbeitenden Gasturbinentriebwerk abgezapft und ausgestoßen. Es ist jedoch keine Turbinenanordnung vorgesehen, die einen Schubwasserstrahl erzeugt. Das in Luft arbeitende Gasturbinenstrahltriebwerk ist für den Wasserstrahlantrieb lediglich als Druckgasquelle wirksam.

Der erfindungsgemäße Strahlantrieb arbeitet ähnlich wie ein Strahltriebwerk für Flugzeuge, wobei außer dem durch die Hauptdüse ausströmenden Wasserstrahl ein Antrieb durch Gasstrahlen erfolgt, die eine Beschleunigung des Wasserstroms in seitlichen Düsen bewirken. Ein solcher Antrieb ist insbesondere für Schiffe wie Luftkissenfahrzeuge und Tragflächenboote geeignet, die eine extrem hohe Antriebsleistung in der Größenordnung von 100 000 PS benötigen.

Der erfindungsgemäße Strahlantrieb schafft weiter die Möglichkeit, eine Steuerung des Schiffs um die Hochachse und/oder die Längsachse und/oder die Querachse durchzuführen, indem die Austrittsrichtung der die Düsen verlassenden Wasserstrahlen entsprechend geändert wird. Dies kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung durch öffnungen im divergierenden Teil der flachen Ausströmdüsen bewirkt werden, denen Druckluft über Ventile zur Strahlsteuerung zugeführt wird.

Die zur Verbrennung und/oder zur Steuerung erforderliche Druckluft kann von einem im Schiffskörper angeordneten Gasturbinentriebwerk zugeführt werden, wobeii die Anzapfung entweder am Verdichter dieses Triebwerks erfolgt oder über eine Nutzleistungsturbine ein gesonderter Kompressor angetrieben wird, der die Druckluft liefert.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. In der

Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten Strahlantriebs,

F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 gemäß

Fig.3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 gemäß Fig.l,

F i g. 4 eine abgewandelte Ausführungsform in einer Schnittansicht gemäß der F i g. 3.

Gemäß F i g. 1 bis 3 ist ein Strahlantrieb 10 an einer stromlinienförmigen hohlen Strebe 12 aufgehängt, die an einem nicht dargestellten Schiffskörper befestigt ist. Der Strahlantrieb 10 weist ein Schubrohr 14 auf, in dem ein Körper 16 koaxial angeordnet ist, der eine Brennkammer 18 und eine Turbine 20 enthält und dazu dient, eine Propellerpumpe 22 über eine Welle 24 anzutreiben. Die Brennkammer 18 empfängt Brennstoff und komprimierte Luft über Leitungen 26, 28, die in der Strebe 12 angeordnet sind.

Die Propellerpumpe 22 ist von herkömmlicher Ausbildung oder es wird ein Kavitationsflügelrad mit zwei oder mehreren Reihen herkömmlicher Statorschaufeln ohne Kavitation benutzt und das stromunterseitige Ende des Kanals ist als Düse ausgebildet, so daß die Kombination von Pumpenrad, Kanal und Düse als herkömmliche Wasserstrahlpumpe wirkt.

Flügelartige Arme 30 gehen von jeder Seite des Schubrohres 14 aus. Die Arme sind hohl und die Abgase der Turbine strömen in jeden Arm ein. Jeder Arm besitzt eine in Spannrichtung des Flügelprofils der Arme verlaufende Antriebsschlitzdüse 32 (F i g. 3), durch die Wasser strömen kann. Um zu gewährleisten, daß die Abgase über die gesamte Spannlänge der Düse ausgeblasen werden, sind z. B. die Wände der Düse porös gestaltet.

Die Richtung der Ausströmung aus den Düsen kann zum Zwecke der Steuerung der Lage oder der Richtung durch Reihen von Öffnungen 34, 36 auf der Oberseite bzw. Unterseite jeder Düse im divergierenden Abschnitt geändert werden, durch die Luft geblasen werden kann. Dies wird dadurch erreicht, daß die Öffnungen mit der Leitung 28 verbunden werden und indem Ventile 38,40 vorgesehen werden, die unabhängig voneinander betätigbar sind, so daß komprimierte Luft durch die eine oder andere Reihe von Öffnungen strömen kanr.. Die Folge davon ist, daß die Strömung an die gegenüberliegende Wand des divergierenden Abschnitts der Düse angeheftet wird, d. h. an jenem Wandabichnitt, der dem Austritt der komprimierten ; Luft gegenüberliegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Strahlantrieb für Schiffe, der einen düsenartigen Kanal als Schubrohr und einen koaxial darin angeordneten strömungsgünstig geformten Körper aufweist, welcher in Strömungsrichtung hintereinander eine Propellerpumpe zur Erzeugung eines Treibwasserstrahls, eine mit Brennstoff und komprimierter Luft von einer entfernt liegenden Stelle versorgte Brennkammer und eine von den Brenngasen der Brennkammer beaufschlagte Turbine enthält, die die Propellerpumpe antreibt, dadurch gekennzeichnet, daß vom Schubrohr (14) wenigstens ein flägelartiger Arm (30) abgeht, der in an sich bekannter Weise eine in Spannrichtung sich erstreckende Antriebsschlitzdüse (32) besitzt, die vom Außenwasser durchströmt wird, und daß die Abgase der Turbine (20) in an sich bekannter Weise durch den Arm (30) zu den Antriebsdüsen (32) geleitet und über die gesamte Breite jeder Düse mit dem diese Düse durchströmenden Wasser vermischt werden.

2. Strahlantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausströmrichtung jeder Düse (32) einstellbar ist.

3. Strahlantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Antriebsdüse (32) als Konvergent-Divergent-Düse ausgebildet ist, und in ihrem vor ihrem konvergierenden Abschnitt Hegenden Raum mit den Turbinenabgasen gespeist wird, und daß Steueröffnungen (34,36) oben und unten im divergierenden Abschnitt der Düse vorgesehen sind, die über Ventile (38,40) an eine Druckluftquelle angeschlossen sind.

4. Strahlantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluftquelle vom Verdichter einer Nutzleistungsturbine gebildet ist.

5. Strahltriebwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluftquelle vom Verdichter eines Gasturbinenstrahltriebwerks gebildet ist.

6. Strahlantrieb nach den Ansprüchen! bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß er über eine stromlinienförmige Hohlstrebe (12) am Schiffsrumpf eines Tragflächenboots aufgehängt ist.