DE2306287C3 - Jet propulsion for ships - 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.The invention relates to a jet propulsion system for ships, which has a nozzle-like channel as a thrust tube and a Has flow-favorably shaped body arranged coaxially therein, which in the flow direction one behind the other a propeller pump to generate a jet of motive water, one with fuel and one with compressed air Air from a distant place supplied combustion chamber and one of the combustion gases of the Combustion chamber loaded turbine contains, which drives the propeller pump. One such jet propulsion is from GB-PS 10 66 049 known. With this known jet propulsion, the in the turbine are only partially relaxed exhaust gases mixed with the sea water jet generated by the propeller pump. Included part of the seawater is evaporated and the mixture is blown out through the thrust nozzle. In order to a mixing between seawater and exhaust gases can occur with water vapor formation, is here an extraordinarily large volume is required for the nozzle and the nozzle. This results in Difficulties regarding the installation in the ship.

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.The invention is therefore based on the object to provide a jet propulsion system for ships that with works at a favorable efficiency and has a space-saving structure and is convenient in ships different types can be installed.

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. According to the invention this object is achieved solved that at least one wing-like arm goes from the thrust tube, which in a known manner in Spanning direction extending drive slot has, which is flowed through by the outside water, and that the exhaust gases from the turbine are passed in a known manner through the arm to the drive nozzles and over the entire pulp of each nozzle can be mixed with the water flowing through this nozzle. In which jet propulsion according to the invention accordingly two independent jet systems are used, namely the thrust jet that is generated by the propeller pump, the mass flow from this Pump each is determined. The second jet system is provided by those in the branching arms Sea water flow nozzles formed with the partially relaxed turbine exhaust gases are fed u, id work like a water jet pump.

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.Although it is already known from US-PS 31 71 379, a fluid in a water jet nozzle to be blown in to generate a ship's propulsion. This water jet nozzle is arranged in a wing-like arm and extends as a slot nozzle in the clamping direction. The gas is across the full width of the The nozzle is blown into the water. In this known case, compressed air or the escaping Gas jet tapped and ejected from a gas turbine engine operating in air. However, it is no turbine arrangement is provided which generates a thrust water jet. The one working in air Gas turbine jet engine is only effective as a source of pressurized gas for water jet propulsion.

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.The jet engine according to the invention works similarly to a jet engine for aircraft, except that the jet of water flowing out through the main nozzle is driven by gas jets that accelerate it effect of the water flow in side nozzles. Such a drive is particularly useful for ships such as hovercraft and hydrofoil, which have an extremely high propulsion power of the order of magnitude of 100,000 hp.

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.The jet propulsion according to the invention also creates the possibility of steering the ship around the Perform the vertical axis and / or the longitudinal axis and / or the transverse axis by the exit direction the water jets leaving the nozzles is changed accordingly. This can according to a further Embodiment of the invention caused by openings in the diverging part of the flat outflow nozzles to which compressed air is supplied via valves for jet control.

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.The compressed air required for combustion and / or for control can be supplied by one in the ship's hull arranged gas turbine engine are supplied, wherebyi the tap either on this compressor Engine takes place or a separate compressor is driven by a power turbine, which the Compressed air supplies.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. In derAn exemplary embodiment of the invention is described below with reference to the drawing. In the

Zeichnung zeigtDrawing shows

F i g. 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten Strahlantriebs,F i g. 1 is a schematic perspective view of an embodiment of one designed according to the invention Jet propulsion,

F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 gemäßF i g. 2 shows a section along line 2-2 according to FIG

Fig.3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 gemäß Fig.l,3 shows a section along the line 3-3 according to Fig.l,

F i g. 4 eine abgewandelte Ausführungsform in einer Schnittansicht gemäß der F i g. 3.F i g. 4 shows a modified embodiment in a sectional view according to FIG. 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.According to FIG. 1-3 is a jet engine 10 on one suspended streamlined hollow strut 12 which is attached to a hull, not shown. The jet propulsion 10 has a thrust tube 14 in which a body 16 is arranged coaxially, which is a combustion chamber 18 and a turbine 20 and serves to drive a propeller pump 22 via a shaft 24. The combustor 18 receives fuel and compressed air via lines 26, 28 in the Strut 12 are arranged.

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.The propeller pump 22 is of conventional design or it becomes a cavitation impeller with two or several rows of conventional stator blades without cavitation are used and the downstream side The end of the channel is designed as a nozzle, so that the combination of pump wheel, channel and nozzle than conventional The water jet pump works.

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.Wing-like arms 30 extend from each side of the push tube 14. The arms are hollow and the exhaust of the turbine flow into each arm. Each arm has one in the tensioning direction of the wing profile Arms extending drive slot nozzle 32 (Fig. 3) through which water can flow. To ensure, that the exhaust gases are blown out over the entire span of the nozzle, z. B. the walls of the nozzle are porous designed.

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.The direction of the outflow from the nozzles can be used for the purpose of controlling the location or the direction by rows of openings 34,36 on the top and bottom, respectively, of each nozzle in the divergent Section can be changed to allow air to be blown. This is achieved in that the openings are connected to the line 28 and by providing valves 38,40 which are independent are operable from each other so that compressed air flows through one or the other row of openings kanr .. The consequence of this is that the flow to the opposite wall of the diverging section is attached to the nozzle, d. H. on that wall section that is where the compressed ; Air opposite.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (6)

Patentansprüche:Patent claims: 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.1. Jet propulsion for ships, which has a nozzle-like channel as a thrust pipe and a coaxial one in it arranged aerodynamically shaped body, which one behind the other in the direction of flow one propeller pump for generating a propellant water jet, one with fuel and one with compressed air Air from a distant location supplied combustion chamber and one of the combustion gases the combustion chamber contains a turbine that drives the propeller pump, characterized in that that from the thrust tube (14) at least one wing-like arm (30) goes off, which in on in a known manner has a drive slot nozzle (32) extending in the tensioning direction, which from Outside water is flowed through, and that the exhaust gases from the turbine (20) in a manner known per se passed through the arm (30) to the drive nozzles (32) and across the entire width of each nozzle with the water flowing through this nozzle. 2. Strahlantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausströmrichtung jeder Düse (32) einstellbar ist.2. Jet propulsion according to claim 1, characterized in that the outflow direction of each nozzle (32) is adjustable. 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.3. Jet propulsion according to claim 2, characterized in that each drive nozzle (32) as a convergent-divergent nozzle is designed, and is fed with the turbine exhaust gases in its space in front of its converging section, and that control openings (34,36) are provided at the top and bottom in the diverging portion of the nozzle which are connected to a compressed air source via valves (38, 40). 4. Strahlantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluftquelle vom Verdichter einer Nutzleistungsturbine gebildet ist.4. jet propulsion according to claim 3, characterized in that the compressed air source from the compressor a power turbine is formed. 5. Strahltriebwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluftquelle vom Verdichter eines Gasturbinenstrahltriebwerks gebildet ist.5. Jet engine according to claim 3, characterized in that the compressed air source from the compressor a gas turbine jet engine is formed. 6. Strahlantrieb nach den Ansprüchen! bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß er über eine stromlinienförmige Hohlstrebe (12) am Schiffsrumpf eines Tragflächenboots aufgehängt ist.6. Jet propulsion according to the claims! to 5, thereby characterized in that it has a streamlined hollow strut (12) on the hull of a Hydrofoil is hung.