DE2360479C3 - Mündungen für Querstrahlsteuer bzw. Seekasten für Wasserfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Mündungen in der Außenhaut eines Wasserfahrzeuges für Querstrahlsteuer mit einem Quertunnel bzw. für Seekasten.

Es sind Querstrahlsteuer für Wasserfahrzeuge bekannt, die im wesentlichen aus einem das Wasserfahrzeug quer zur Fahrtrichtung durchsetzenden Quertunnel bestehen, in dem antreibbare Propeller angeordnet sind. Diese liefern einen zum Manövrieren des Schiffes benötigten Schub. Querstrahlsteuer werden insbesondere bei niedriger oder mittlerer Fahrt des Schiffes eingesetzt, wenn die Wirkung der Hauptruderanlage abnimmt.

Seekästen sind kastenartig aufgebaut und in der Außenhaut des Wasserfahrzeuges untergebracht und dienen zum Anschluß von Saugleitungen der Kühlwasser- und Ballastwasserpumpen.

Bereits bei niedriger Fahrt des Schiffes herrschen in derartigen Mündungen in der Außenhaut des Schiffes störende Strömungszustände, weiche eine Erhöhung der Antriebsleistung erfordern und außerdem den gewünschten Zweck dieser häufig einschnittförmigen Mündungen nachteilig beeinflussen.

So beeinflussen z. B. Wirbel in Seekästen die Fördermenge von Kühl- und Ballastwasserpumpen. Ähnliche Strömungszustände in Quertunneln von Querstralilsteuern beeinflussen nicht nur den Schub und die Leistungsaufnahme von Querstrahlsteuern, sondern auch den Schiffswiderstand. Der Propeller eines Querstrahlsteuers wird durch diese Strömungszustände stark unsymmetrisch angeströmt. Vibrationen, Verschleißerscheinungen und abnehmender Schub bei häufig ansteigender Leistungsaufnahme treten bereits bei geringer Fahrt des Schiffes ein. Die Abnahme der resultierenden Querkraft eines Querstrahisteuers ist zum Teil auf Druck- und Sogfelder zurückzuführen, welche in der Umgebung des bei Fahrt des Schiffes abgelenkten Strahles auf der Außenhaut induziert werden. Zur Bekämpfung dieser schädlichen Druck- und Sogfelder wurden quer durchs Schiff laufende Druckausgleichskanäle hinter den Quertunneln eingebaut (DT-PS 2032 716).

Es sind weiterhin Querstrahlsteuer für Wasserfahrzeuge bekannt, bei denen in normaler Fahrtrichtung gesehen sowohl vor als auch hinter dem Quertunnel des Querstrahlsteuers je ein quer durchlaufender Druckausgleichskanal angeordnet ist. Dabei ist der vor dem Querstrahlstauer gelegene Kanal durch einen Schieber verschließbar (Hansa, 1971, S. 2205).

Es ist weiterhin ein Querstrahlsteuer für VVasserfahrzeuge mit einem Querkanal und einer Druckausgleichskanaleinrichtung vorgeschlagen worden, deren Mündungen in der Außenhaut des Wasserfahrzeuges angeordnet sind. Bei diesem letzteren Vorschlag endet jedes von einer Mündung ausgehende Kanalteil der Druckausgleichskanaleinrichtung in dem Steuerwasserkanal vor dem Treiborgan des Steuerwasserkanals gesehen von der zugehörigen Mündung. Die Kanalteile der Druckausgleichskanaleinrichtung enden in dem Querkanal auf der Seite ihrer jeweiligen Mündungen. Es ist weiterhin ein Querstrahlsteuer für Wasserfahrzeuge mit einem Querkanal und einer Druckausgleichskanaleinrichtung vorgeschlagen worden, deren Mündungen in der Außenhaut des Wasserfahrzeuges im Bereich hinter dem Querkanal — bezogen auf die Fahrtrichtung — für die die Einrichtung eingesetzt werden soll — angeordnet sind. Gemäß diesem letzteren Vorschlag endet jedes von einer Mündung ausgehende Kanalteil der Druckausgleichskanaleinrichtung an einer Stelle in dem Schiffsboden auf der Seite der Mündung, die einen Druckausgleich gestattet.

Gemäß den beiden letzten Vorschlägen wird der zusätzliche Raumbedarf beim Einbau von mit Druckausgleichskanälen versehenen Querstrahlsteuern vermindert, so daß auch die Tragfähigkeit des Schiffes nicht beeinträchtigt wird (DT-PS 22 40 842).

Zur Verbesserung der Strömungsverhältnisse auf der Strahleintrittsseite von Querstrahlsteuern wurden bisher Abrundungen oder kragenförmige Gestaltungen der Übergänge in die Außenhaut des Schiffes gefertigt. Es wurde nachgewiesen, daß ein Querstrahlsteuer bei Vorausfahrt überlastet werden kann, dagegen bei Rückwärtsfahrt in der Regel die Leistungsaufnahme mit wachsender Schiffsgeschwindigkeit abnimmt (Hansa 1971, S. 2195 bis 2208,1972, S. 1597 bis 1603).
Die Verschlechterung der Eigenschaften von Querstrahlsteuern bei Fahrt des Schiffes bedarf dringend verbessernder Maßnahmen, da diese Steuerorgane beim Manövrieren auf dem Revier, in Kanälen, Hafenbecken und bei der Fahrt im Nebel oder im »off-shore«-Dienst eingesetzt werden, wenn die Wirkung der Hauptruderanlage verhältnismäßig gering ist. Maßnahmen zur Erzielung eines Druckausgleiches allein reichen nicht aus.

Andererseits bestehen bei der Förderung von Kühl-⁶S oder Ballastwasser aus Seekasten Schwierigkeiten. Das ist besonders nachteilig, weil die erforderliche Kühlwassermenge mit wachsender Schiffsgeschwindigkeit und damit höherer Maschinenleistung zunimmt.

c=Es ist weiterhin eine Kühlwasserführung-für Schiffe bekannt, die zum Unterschied von der Kühlwasserzulührung über Seekasten mit besonderen einlaufartigen Eintrittsöffnungen für Vor- und Rückwärtsfahrt versehen ist Dabei sind die beiden Eintrittsöffnungen durch je einen Umlenkkanal gleichbleibenden Querschnitts mit einer gemeinsamen Fangdüse verbunden, die in eine der Kühlwasserpumpe vorgeschaltete kegelige Erweiterung übergeht Die Kanäle sind in Richtung zur Außenhaut konisch gestaltet, und die verhältnismäßig großen öffnungen in der Außenhaut sind durch Rechen abgedeckt, um das Eindringen von den Betrieb störenden Bestandteilen zu verhindern. Diese Einbauten sind infolge ihrer besonderen Querschnittsgestaltung sehr aufwendig. Die hydrodynamischen Strömungszustände '5 sind nachteilig (DT-PS 6 88 897).

Die Erfindung geht von den eingangs beschriebenen Querstrahlsteuern bzw. Seekästen aus. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, die hydrodynamischen Strömungszustände bei Querstrahlsteuern und Seekasten für Was- μ serfahrzeuge auf einfache Weise zu beeinflussen, so daß die oben angeführten Überlastungserscheinungen vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein oder mehrere Strömungskanäle ohne schuberzeugende Einbauten in Fahrtrichtung gesehen vor dem Quertunnel bzw. dem Seekasten in der Außenhaut münden, wobei die Strömungskanäle mit ihrem anderen Ende nächstgelegen im Quertunnel bzw Seekasten enden.

Eine vorzugsweise Ausführungsform besteht darin, daß die Strömungskanäle in Richtung der an der Einbaustelle an der Außenhaut bei Fahrt des Wasserfahrzeuges herrschenden Strömung verlaufen.

Die besonderen örtlichen Gegebenheiten (z. B. Quertunnellänge, Seekastentiefe) können erfordern, daß die Strömungskanäle in ihrer Längsrichtung gekrümmt sind. Aus dem gleichen Grunde kann es zweckmäßig sein, daß die Strömungskanäle in ihrer Längsrichtung gesehen unterschiedliche Querschnitt haben.

Zur Verringerung der Ein- und Austrittsverluste an den unterschiedlichen Übergängen in die Außenhaut bzw. in den Quertunnel bzw. in den Seekasten können die Kanten der Ein- bzw. Austrittsstelle des Quertunnels und der Strömungskanäle im Quersciinitt abgerundet sein.

Zum Zwecke der einfacheren Fertigung an Stelle eines nachträglichen Einbaus der Strömungskanäle kann der Quertunnel eines Querstrahlsteuers von vornherein mit zwei oder mehreren Strömungskanälen (als K-Strahler) gefertigt werden.

Die genannte Konzeption eines Querstrahlsteuers mit zwei oder mehr Strömungskanälen induziert auf der Außenhaut Druck- und Sogfelder wie ein konventionelles Querstrahlsteuer. Diese unerwünschten Druck- und Sogfelder können durch einen oder mehrere passiv wirkende Druckausgleichskanäle beseitigt werden, die in Fahrtrichtung gesehen hinter dem Querstrahlsteuer mit Strömungskanälen angeordnet sind und von einer Bordwand zur gegenüberliegenden Bordwand führen.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen darin, unerwünschte Strömungszustände in Mündungen in der Außenhaut von Seekästen und Quertunneln von Querstrahlsteuern weitgehend beseitigen zu können. Hierdurch werden die Fördermenge von Kühl- und Ballastwasserpumpen und der Schub von Querstrahlsteuern beträchtlich erhöht und gleichzeitig Überlasterscheinungen ausgeschlossen. Während die bekannten und vorgeschlagenen Druckausgleichskanaleinrichtungen lediglich einen Druckausgleich herbeiführen, werden mit der Erfindung infolge der gleichmäßiger verteilten axialen Zuströmung zum Propeller Wechselbeanspruchungen der Propellerflügel verringert und damit auch Flügelbrüche, Geräusche und Vibrationen verringert. Bei geeigneter Konfiguration von Mündung und Slrömungskanal ist sogar eine Verringerung des Schiffswiderstandes möglich.

Die Erfindung wird an Hand zweier Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigt

F i g. 1 schematisch eine Seitenansicht (Ausschnitt) einer Bordwand mit einer Querstrahlsteueranlage und Strömungskanälen nach der Erfindung,

F i g. 2 einen Schnitt entlang der Linie A-B in Fig. 1,

F i g. 3 einen Schnitt durch einen Seekasten mit einem Strömungskanal nach der Erfindung.

In einem Quertunnel 1. der quer zur Schiffslängsachse 2 von einer Außenhaut .3 zur gegenüberliegenden Außenhaut 4 führt, ist ein antreibbarer Propeller 5 vorgesehen, mit dem ein zum Manövrieren benötigter Schub erzeugt werden kann. In Fahrtrichtung gesehen bildet sich hinter den Tunnelmündungen an den Orten 6 ein wirbelähnlicher Strömungszustand, der den Zufluß zum Propeller 5 behindert. Durch Anordnung eines oder mehrerer Strömungskanäle 7 wird der unerwünschte Strömungszustand an den Orten 6 im Bereich der Tunnelmündung weitgehend beseitigt und der Zufluß zum Propeller 5 oder zum Seekasten 8 mit dem Ansaugstutzen 9 verbessert, wie die eingezeichne.en Strömungspfeile zeigen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Mündungen in der Außenhaut eines Wasserfahrzeuges für Querstrahlsteuer mit einem Quertunnel bzw für Seekästen, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Strömungskanäle (7) ohne schuberzeugende Einbauten in Fahrtrichtung gesehen vor dem Quertunnel (1) bzw. dem Seekasten (8) in der Außenhaut (3, 4) münden, wobei die Strömungskanäle mit ihrem anderen Ende nächstgelegen im Quertunnel (1) bzw. Seekasten (8) enden.

2. Mündungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskanäle (7) in Richtung der an der Einbaustelle in der Außenhaut (3, 4) bei Fahrt des Wasserfahrzeuges herrschenden Strömung verlaufen (F i g. 1).

3. Mündungen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskanäle in ihrer Längsrichtung gekrümmt sind.

4. Mündungen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskanäle (7) in ihrer Längsrichtung gesehen unterschiedliche Querschnitte haben.

5. Mündungen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten der Einbzw. Austrittsstellen des Quertunnels (1) und der Strömungskanäle (7) im Querschnitt abgerundet sind.

6. Mündungen nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Quersirahlsteuem ein oder mehrere Druckausgleichskanäle zusätzlich zu den Strömungskanälen vorgesehen sind.