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Technisches
Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Wasserstrahlantriebsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Stand der
Technik
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Bis heute war eine Wasserstrahlantriebsvorrichtung
bekannt, wie sie z. B. in der japanischen Patentoffenlegung Nr.
5-270486 offenbart
ist, mit welcher Wasser von einer Ansaugöffnung in einem Boden eines
Schiffs angesaugt wird, das angesaugte Wasser durch ein horizontales
Pumpenrad einer Pumpe, die oberhalb der Wasseroberfläche liegt,
unter Druck gesetzt wird und das Wasser zu einer Position in der
Rückseite
eines Hecks des Schiffs ausgestoßen wird, so dass das Schiff
angetrieben wird. Eine weitere Wasserstrahlantriebsvorrichtung wurde z.
B. in JP 7-117076 offenbart, welche ein spiralförmiges Gehäuse umfasst, das horizontal
angeordnet ist und mit dem ein Pumpenrad gedreht wird, um Wasser,
das von einer Position unterhalb des Bodens des Schiffes angesaugt
wird, spiralförmig
zu verwirbeln, um so einen verwirbelten Wasserstrahl zur rückwärtigen Position
auszustoßen.
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Die in JP 5-270486 offenbarte Wasserstrahlantriebsvorrichtung
weist jedoch den Aufbau auf, dass das Pumpenrad der Pumpe oberhalb
der Wasseroberfläche
liegt. Wenn das Schiff zu fahren beginnt, muss deshalb der innere
Bereich eines Pumpengehäuses
einen Unterdruck aufweisen, um Wasser unterhalb der Wasseroberfläche zur
Position des Pumpenrades anzuheben. Somit besteht eine Befürchtung
bezüglich
einer Schwierigkeit, einfach zu starten.
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Da das Pumpenrad getrennt vom Boden
des Schiffes angeordnet ist, ist ein Durchgang in einem Ansaugbereich
des Pumpenrades zu lang, ein langes tatsächliches Anheben zum Pumpenrad
ist erforderlich und großer
Widerstand wird im Ansaugbereich erzeugt. Deshalb tritt ein Hohlsog
auf, wenn das Schiff mit hoher Geschwindigkeit fährt.
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Da die Antriebsvorrichtung am Schiff
an den Ansaug- und Ausgabebereichen befestigt ist, damit der Ansaugbereich
am Boden des Schiffes gelagert wird und der Ausgabebereich am Heck
gelagert wird, kann ein Verfahren, um eine Hauptwelle des Pumpenrades
und die Achse einer Antriebswelle eines Motors miteinander übereinstimmen
zu lassen, nicht leicht durchgeführt
werden. Eine Abweichung zwischen den zwei Wellen muss durch ein
Spiel absorbiert werden, das realisiert wird durch Befestigen eines
Vorsprungbereichs und des Hecks zueinander, so dass das bisschen
Spiel vorhanden ist. Wenn die zwei Achsen mit einer Exzentrizität miteinander
verbunden sind, wird die horizontal angeordnete Hauptwelle durch
das Gewicht des Pumpenrades abgelenkt und Schwingungen des Motors
werden auf die Hauptwelle übertragen.
Deshalb wird das drehende Pumpenrad zum Boden des Pumpengehäuses gebracht,
wodurch ein Verschleiß des
Pumpenrades verursacht wird. Somit besteht die Befürchtung,
dass ein nachteiliger Einfluss auf den Wirkungsgrad der Pumpe ausgeübt wird.
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Die in JP 7-117076 offenbarte Wasserstrahlantriebsvorrichtung
weist den Aufbau auf, dass das spiralförmige Pumpengehäuse horizontal
angeordnet ist. Deshalb kann Luft nicht einfach ausgeschieden werden,
wenn das Schiff von der Wasseroberfläche getrennt wird aufgrund
von Wellen und somit Luft zusammen mit Wasser angesaugt wird. Somit
werden Luftstrudel erzeugt, wodurch ein Hohlsog auftreten kann.
Deshalb besteht die Befürchtung,
dass die Antriebsleistung sich verschlechtert.
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Die
US
5,476,401 , welche die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs
1 umfasst, beschreibt ein Wasserstrahlantriebssystem für ein Seefahrzeug. Das
Wasserstrahlantriebssystem umfasst eine kurze, steile, hydrodynamisch
konstruierte Einlassleitung zur Befestigung an der Oberfläche des
Fahrzeugrumpfes und zum Erstrecken in das Innere desselben, eine
Wasserstrahlpumpe mit einem Einlassende, das mit dem Auslassende
der Einlassleitung verbunden ist, einen Elektromotor zum Drehen
des Pumpenrades, eine Antriebswelle, die vollständig außerhalb des Fließpfades
liegt, der den Motor mit dem Pumpenrad verbindet, einen Strömungsdurchgang zum
Auslassen des beschleunigten von der Pumpe erhaltenen Stroms in
einer im Allgemeinen rückwärtigen Richtung
und eine Steuer- und Umkehrvorrichtung, die drehbar um eine im Wesentlichen
zum Achterbereich des Fahrzeugrumpfes vertikale Achse befestigt
ist, um den beschleunigten Strom, erhalten von der Auslassdüse, umzulenken,
um so eine Steuerfähigkeit
des Fahrzeugs zur Verfügung
zu stellen.
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Die vorliegende Erfindung erreicht
das Ziel, die oben genannten Probleme zu lösen, und es ist eine Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, eine Wasserstrahlantriebsvorrichtung
vorzusehen, die in der Lage ist, Widerstand, der entsteht, wenn
Wasser eintritt, und Hohlsog zu verringern, wenn ein Schiff mit hoher
Geschwindigkeit fährt,
und welche einfach montiert werden kann.
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Offenbarung
der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
ist eine Wasserstrahlantriebsvorrichtung vorgesehen, ausgelegt zum
Einbau in ein Schiff, umfassend:
- – einen
Pumpenrahmen (7) mit einer oberen Öffnung (17), einer
unteren Öffnung
(19) und einem Wasserdurchlass (21) zum Einrichten
einer Verbindung zwischen der oberen und der unteren Öffnung (17, 19),
wobei der Pumpenrahmen (7) ausge legt ist, mit einem Boden
eines Schiffs (1) in einer solchen Weise verbunden zu sein,
dass die untere Öffnung
(19) sich zum Wasser hin öffnet in der Nähe eines
Hecks des Schiffs;
- – ein
Pumpengehäuse
(9) mit einem Einführbereich
(26) und einem Auslassbereich (27), wobei das
Pumpengehäuse
in einer solchen Weise gerade über
dem Pumpenrahmen (7) steht, dass der Einführbereich
(26) zur unteren Öffnung
weiterführt;
- – ein
Pumpenrad (11), vorgesehen für eine Hauptwelle (33),
wobei die Hauptwelle (33) gerade in einem Innenbereich
des Pumpengehäuses
(9) steht und angeordnet ist, um gedreht zu werden, wobei das
Pumpenrad, wenn es in einem Schiff eingebaut ist, Wasser unterhalb
des Bodens des Schiffs durch die untere Öffnung (19) ansaugt,
um so das Wasser unter Druck zu setzen; und
- – eine
Auslassleitung (13) mit einem Ende, das mit dem Auslassbereich
(27) des Pumpengehäuses
(9) verbunden ist, wobei die Auslassleitung (13),
wenn sie in einem Schiff angeordnet ist, so angeordnet ist, dass
sie Wasser, das vom Pumpenrad (11) unter Druck gesetzt
wurde, von dem anderen Ende davon hin zu einer Rückseite des Hecks des Schiffs
ausstößt, wobei
die Wasserstrahlantriebsvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist,
dass
eine Breite der unteren Öffnung (19) des Pumpenrahmens
(7) vergrößert ist
in Richtung eines Vorderstevens eines Schiffs, zum Einbau in welches die
Wasserstrahlantriebsvorrichtung ausgelegt ist.
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Der vorgenannte Aufbau ermöglicht,
dass Wasserströme
unterhalb des Bodens des Schiffes in großer Breite während der
Fahrt des Schiffes aufgenommen werden können. Da Luft, welche in die Schraubenradpumpe
durch die untere Öffnung
angesaugt wird, leicht ausgeschieden werden kann, kann weiterhin
eine Verschlechterung der Antriebsleistung, verursacht durch die
Erzeugung eines Hohlsogs, zuverlässig
verhindert werden.
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Der Wasserdurchlass des Pumpenrahmens kann
eine kurze Länge
in einer solchen Weise aufweisen, dass das Pumpengehäuse angrenzend
an den Boden des Schiffs angeordnet ist, und ein unterster Bereich
des Pumpenrads kann unter einer Wasseroberfläche angeordnet sein.
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Wegen des oben erwähnten Aufbaus
ist der unterste Bereich des Pumpenrades unterhalb der Wasseroberfläche angeordnet.
Somit können
der Unterdruck im Einführbereich
des Pumpengehäuses und
der Wasserdruck unterhalb der Wasseroberfläche einen Zustand realisieren,
in dem das Wasser das Pumpenrad erreicht, da das Wasser einfach durch
die untere Öffnung
des Pumpenrahmens eintreten kann. Deshalb kann der Betrieb der Vorrichtung
einfach gestartet werden.
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Da der Wasserdurchlass des Pumpenrahmens
eine kurze Länge
aufweist in einer solchen Weise, dass das Pumpengehäuse angrenzend
an den Boden des Schiffes angeordnet ist, kann ein tatsächliches
Anheben zum Pumpenrad verringert sein. Deshalb kann der Ansaugwiderstand
im Ansaugbereich verringert werden. Somit kann die Erzeugung von
Hohlsog, wenn das Schiff mit hoher Geschwindigkeit fährt, verlässlich verhindert
werden.
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Ein Aufbau kann verwendet werden,
bei dem ein Ende der unteren Öffnung
des Pumpenrahmens angrenzend an einen Vordersteven des Schiffs näher an dem
Vordersteven liegt im Vergleich zu einer Position direkt unterhalb
eines Endes der oberen Öffnung
angrenzend an den Vordersteven des Schiffs, und ein Vorderbereich
des Wasserdurchlasses des Pumpenrahmens angrenzend an den Vordersteven nach
oben geneigt ist in Richtung hin zum Heck des Schiffes.
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Der oben genannte Aufbau ermöglicht,
dass Wasser unterhalb des Bodens, des Schiffes problemlos in die
Schraubenradpumpe wäh rend
der Fahrt des Schiffes eingeführt
wird, ohne Widerstand gegen den Wasserstrahl.
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Ein Aufbau kann verwendet werden,
bei dem ein Rückbereich
des Pumpenrahmens angrenzend an das Heck des Schiffs nach unten über den
Boden des Schiffs hervorsteht und die untere Öffnung des Pumpenrahmens in
einer solchen Weise geneigt ist, dass ein Winkel, der vom Boden
des Schiffs gebildet wird, nicht weniger als 20 Grad noch mehr als
30 Grad beträgt.
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Der oben genannte Aufbau ist so angeordnet,
dass der Rückbereich
des Pumpenrahmens, der nach unten über den Boden des Schiffes
hervorsteht, Wasserströme
unterhalb des Bodens aufnimmt, um Wasserströme in den Wasserdurchlass einzuführen. Deshalb
können
Wasserströme
wirksam in den Wasserdurchlass eingeführt werden.
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Das eine Ende der Auslassleitung
kann sich in Richtung zum Auslassbereich des Pumpengehäuses erstrecken,
das andere Ende der Auslassleitung kann sich horizontal erstrecken
und die zwei Enden der Auslassleitung können in einer Form einer gebogenen
Linie fortgesetzt werden.
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Da der oben genannte Aufbau das Wasser, das
vom Pumpenrad unter Druck gesetzt und beschleunigt wurde, veranlasst,
sich in der gebogenen Auslassleitung zu bewegen, kann der Leitungswiderstand
in der Auslassleitung verringert werden.
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Ein Aufbau kann verwendet werden,
bei dem Schaufeln des Pumpenrads spiralförmig an der Hauptwelle befestigt
sind, wobei die Außenenden
der Schaufeln angrenzend an eine innere Oberfläche des Pumpengehäuses angeordnet
sind und äußere Leitenden
der Schaufeln angrenzend an den Einführbereich nach unten sich zu
einer Position angrenzend an den Wasserdurchlass des Pumpenrahmens erstrecken,
und lange und verdrehte Führungsschau feln,
die näher
am Auslassbereich angeordnet sind als die Schaufeln, um die Hauptwelle
angeordnet sind.
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Bei dem oben erwähnten Aufbau wird das Wasser,
das in das Pumpengehäuse
durch den Wasserdurchlass im Pumpenrahmen eingeführt wurde, beschleunigt, während das
Wasser durch die aufeinanderfolgenden und spiralförmigen Schaufeln
des Pumpenrades unter Druck gesetzt wird. Dann wird das Wasser entlang
der verdrehten Führungsschaufeln
in der Axialrichtung der Welle des Pumpenrades geführt, so
dass das Wasser gleichgerichtet wird. Das Pumpenrad erzeugt eine
starke Ansaugkraft in den Schraubenblättern im Vorderbereich davon durch
die Antriebskraft derselben. Da die Schaufeln des Pumpenrades durchgängig ausgebildet
sind, wird eine Zentrifugalkraft in dem Rückbereich des Pumpenrades erzeugt.
Dadurch kann Energie, die dem Wasser im Vorderbereich des Pumpenrads
zugefügt
wurde, in Druckenergie umgewandelt werden. Deshalb kann die Ansaugleistung
und die Antriebsleistung verbessert werden.
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Ein Aufbau kann verwendet werden,
bei dem die Hauptwelle ein Ende und das andere Ende aufweist, wobei
sich das eine Ende nach unten in das Pumpengehäuse erstreckt und das andere
Ende mit einer horizontalen Antriebswelle auf einer Außenseite
des Pumpengehäuses über ein
Getriebe verbunden ist.
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Der oben erwähnte Aufbau weist die Anordnung
auf, dass die Antriebswelle des Motors und die Hauptwelle des Pumpenrades
sich nicht auf einer geraden Linie befinden. Deshalb kann eine Notwendigkeit,
die Achsen der beiden Wellen miteinander übereinstimmen zu lassen, ausgeschlossen
werden. Deshalb kann ein Einbauverfahren zum Einbauen der Hauptwelle
des Pumpenrades an einer vorbestimmten Position in Bezug auf die
Antriebswelle des Motors weiterhin leicht durchgeführt werden.
Weiterhin ist das Getriebe in der Lage, die Anzahl der Umdrehungen
des Pumpenrades wie gewünscht
willkürlich einzustellen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine vertikale Seitenansicht, die schematisch ein Schiff mit einer
Wasserstrahlantriebsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist
eine vertikale Querschnittsansicht eines Seitenbereichs der Wasserstrahlantriebsvorrichtung
aus 1;
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3 ist
eine perspektivische Ansicht des Pumpenrahmens aus 1;
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4 ist
eine Seitenansicht der Form des Pumpenrades und der Führungsschaufeln
aus 1; und
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5 ist
eine vertikale Querschnittsansicht eines Seitenbereichs einer Wasserstrahlantriebsvorrichtung
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung.
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Beste Ausführungsart
der Erfindung
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Ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung wird nun vollständig
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Wie in 1 gezeigt,
ist eine stehende (als aufrecht stehend oder vertikal, wie hierin
verwendet) Wasserstrahlantriebsvorrichtung 5 mit einem
Verbrennungsmotor (einem Motor) 3 verbunden, der angrenzend
an ein Heck 1a eines Schiffs 1 angeordnet ist.
Die Wasserstrahlantriebsvorrichtung 5 saugt Wasser von
unterhalb eines Bodens 1b des Schiffes 1 an und
stößt einen
unter Druck gesetzten und beschleunigten Wasserstrahl zu einem Rückbereich des
Hecks 1a aus. Somit wird das Schiff 1 durch den Rückstoß des ausgestoßenen Wassers
angetrieben.
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Wie in 2 gezeigt,
umfasst die Antriebsvorrichtung 5 einen Pumpenrahmen 7 (als
ein Stützrahmen
einer Pumpe, wie hierin verwendet), ein Pumpengehäuse 9,
ein Pumpenrad 11 und eine Auslassleitung 13 (als
ein rohrförmiges
Element, wie hierin verwendet).
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Eine Öffnung 15 ist im Boden 1b an
einer Position angrenzend an das Heck 1a ausgebildet. Der Pumpenrahmen 7 ist
an einem Umfang 15a der Öffnung 15 befestigt.
Wie in 3 gezeigt, ist
der Pumpenrahmen 7 in einer zylindrischen Form ausgebildet,
mit einer oberen Verbindungsöffnung
(eine obere Öffnung) 17,
einer unteren Einführöffnung (eine
untere Öffnung) 19 und
einem Wasserdurchlass 21 zum Verbinden der Verbindungsöffnung 17 und
der Einführöffnung 19 miteinander.
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Verbindungsflansche 23 und 25 sind
jeweils im Umfang der Verbindungsöffnung 17 und im Umfang
der Einführöffnung 19 ausgebildet.
Die Einführöffnung 19 ist
in einer sektorenartigen Form ausgebildet, die sich in einer Richtung
verbreitert, in welcher das Schiff nach vorwärts bewegt wird, so dass die Breite
der Einführöffnung 19 sich
in der Richtung vergrößert (in
Richtung eines Vordersteven), in welcher das Schiff nach vorwärts fährt. Ein
vorderes Ende 19a der Einführöffnung 19 angrenzend
an den Vordersteven liegt näher
am Vordersteven verglichen mit einer Position direkt unterhalb eines
vorderen Endes 17a der Verbindungsöffnung 17 angrenzend
an den Vordersteven. Deshalb weist die Einführöffnung 19 eine Form
auf, die sich in der Richtung, in welcher das Schiff vorwärts fährt, erstreckt,
verglichen mit der Verbindungsöffnung 17.
Der Pumpenrahmen 7 weist eine niedrige Form auf, während der
Wasserdurchlass 21 eine kurze Länge aufweist. Deshalb ist das Pumpengehäuse 9 (siehe 2) angrenzend an den Boden 1b ange ordnet.
Somit liegt das untere Ende des Pumpenrads 11 unterhalb
der Wasseroberfläche.
Ein Vorderbereich des Wasserdurchlasses 21 angrenzend an
den Vordersteven ist nach oben geneigt, um mit der Abweichung zwischen
den Vorderenden 17a und 19a der Verbindungsöffnung 17 und der
Einlassöffnung 19 überein zu
stimmen. Der Pumpenrahmen 7 mit dem oben erwähnten Aufbau
ist, wie in 2 gezeigt,
am Boden 1b befestigt durch Befestigen eines Flansches 25 im
Umfang der Einführöffnung 19 an
einem Umfang 15a der Öffnung 15 mittels
Bolzen. Die Einführöffnung 19 öffnet sich
zum Wasser an einer Position angrenzend an das Heck 1b.
Obwohl dieses Ausführungsbeispiel
den Aufbau aufweist, dass die Einführöffnung 19 eine sektorenartige
Form hat, kann auch eine andere Form, wie z. B. eine kreisförmige Form,
eine elliptische Form oder eine rechteckige Form verwendet werden.
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Das Pumpengehäuse 9 weist eine Einführöffnung 26 auf,
die sich nach unten öffnet,
und eine Auslassöffnung 27,
die sich nach oben öffnet.
Um zu veranlassen, dass die Einführöffnung 26 von
der Verbindungsöffnung 17 des
Pumpenrahmens 7 weitergeführt wird, wird das Pumpengehäuse 9 auf
dem Pumpenrahmen 7 montiert. Verbindungsflansche 29 und 31 sind
vorgesehen im Außenumfang
der Einführöffnung 26 und
im Außenumfang
der Auslassöffnung 27 des
Pumpengehäuses 9.
Wenn der Flansch 29 im Umfang der Einführöffnung 26 mit dem
Flansch 23 im Umfang der Verbindungsöffnung 17 mit Bolzen verbunden
wird, wird das Pumpengehäuse 9 am Pumpenrahmen 7 befestigt.
Wie oben beschrieben, hat der Pumpenrahmen 7 eine geringe
Höhe. Das Pumpengehäuse 9 ist
angrenzend an den Boden 1b angeordnet, in einer solchen
Weise, dass das untere Ende des Pumpengehäuses 9 unterhalb der
Wasseroberfläche
liegt.
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Eine Pumpenradwelle (eine Hauptwelle) 33 ist
drehbar im Pumpengehäuse 9 angeordnet.
Die Pumpenradwelle 33 erstreckt sich nach unten von einer
Position außerhalb
des Pumpengehäuses 9 in das
Pumpengehäuse 9.
Das Pumpenrad 11 saugt Wasser von unterhalb des Bodens 1b durch
die Einführöffnung 19 an,
um das Wasser unter Druck zu setzen.
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Wie in 4 gezeigt,
umfasst das Pumpenrad 11 eine Nabe 35, die an
einem unteren Ende der Pumpenradwelle 33 befestigt ist
und drei spiralförmige
und vorstehende Schaufeln 37, die für die Nabe 35 vorgesehen
sind. Wie in 2 gezeigt,
sind die Außenumfänge der
Schaufeln 37 angrenzend an die Innenfläche des Pumpengehäuses 9 angeordnet,
um eine volumetrische Wirkung und eine Ausgleichswirkung der Pumpe
zu verbessern. Die Leitenden (untere Bereiche) der Schaufeln 37 angrenzend
an den die Einführöffnung 26 erstrecken
sich nach unten zu einer Position angrenzend (eine Position angrenzend zur
Verbindungsöffnung 17)
an den Wasserdurchlass 19 des Pumpenrahmens 7 in
einer solchen Weise, dass der unterste Bereich der Schaufeln 37 unterhalb der
Wasseroberfläche
liegt. Da das Pumpenrad 11 einen großen Ansaubereich aufweist,
kann die Ansaugleistung der Pumpe verbessert werden. Gleichzeitig
wird der Ansaugbereich des Pumpenrads 11 nicht mit gelöster Materie,
die in den Pumpenrahmen 7 eingeführt wird, zugesetzt. Es sei
angemerkt, dass die Anzahl der Schaufeln des Pumpenrads 11 willkürlich verändert werden
kann, um an die Größe des Schiffes
angepasst zu werden.
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Die Innenfläche des Pumpengehäuses 9 hat eine
parabolische Form. Das Pumpengehäuse 9 wird drehbar
von einem Lagergehäuse 39 an
einer Position näher
an der Auslassöffnung 27 (oberer
Bereich) verglichen mit den Schaufeln 37 gelagert. Tellerförmige Wasserdurchlässe sind
ausgebildet durch Unterteilen des Bereichs zwischen der Innenfläche des Pumpengehäuses 9,
der Nabe 35 und dem Lagergehäuse 39. Somit wird
Wasser, das durch den Ansaugbereich 26 eingeführt wird,
unter Druck gesetzt und zu spiralförmig verwirbelten Strömen geformt
durch die Oberflächen
der Schaufeln des Pumpenrads 11. Ein Bereich des Was serdurchlasses
im hinteren Teil des Pumpenrads 11 (ein Wasserdurchlass
um die Pumpenradwelle 33 von den Schaufeln 37 zu
der Auslassöffnung 27)
ist mit vier langen und verdrehten Führungsschaufeln 41 versehen.
Die Führungsschaufeln 41 stehen über das
Lagergehäuse 39 hinaus.
Ein Bereich angrenzend an die Leitenden der Führungsschaufeln 41 bilden
einen Wasserdurchlass für
parabolisch geführte
Wirbelströme,
die vom Pumpenrad 11 unter Druck gesetzt sind, während ein
Bereich angrenzend an die Nachlaufenden der Führungsschaufeln 41 einen
Wasserdurchlass bilden, um die geführten Wirbelströme in gerade
Ströme
umzuwandeln. Auch die Anzahl der Führungsschaufeln 41 kann
willkürlich
geändert
werden, ähnlich
der Anzahl der Schaufeln 37.
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Die Auslassleitung 13 hat
eine L-Form mit einem Ende, das sich nach oben erstreckt und einem anderen
Ende, das sich horizontal erstreckt. Die beiden Enden sind miteinander
verbunden über
einen gebogenen Bereich. Das Ende der Auslassleitung 13 ist
mit dem oberen Ende des Pumpengehäuses 9 verbunden,
so dass es mit der Auslassöffnung 27 des Pumpengehäuses 9 verbunden
ist. Die beiden Enden sind miteinander verbunden durch Befestigen
eines Flansches 43, der an einem Ende der Auslassleitung 13 ausgebildet
ist, an dem Flansch 31 der Auslassöffnung 27 des Pumpengehäuses 9 mittels
Bolzen. Das andere Ende der Auslassleitung 13 wird durch
das Heck 1a von einer unteren Position gestützt. Das
andere Ende der Auslassleitung 13 ist mit einer Strahldüse 45 ausgestattet.
Der Wasserstrahl, der vom Pumpenrad 11 unter Druck gesetzt
und beschleunigt wird, wird von der Strahldüse 45 zusammengequetscht,
um zur Rückseite
des Hecks 1a ausgestoßen
zu werden. Somit wird das Schiff 1 nach vorwärts gefahren.
Die Strahldüse 45 ist
mit einer Umkehrvorrichtung 47 versehen, um das Schiff 1 in umgekehrter
Richtung zu fahren. Die Umkehrvorrichtung 45 schaltet eine
Richtung, in welcher der Wasserstrahl aus der Strahldüse 45 ausgestoßen wird, von
einer Richtung zur Rückseite
des Hecks um zu einer Richtung zum Vorderbereich des Hecks. Wenn der
Wasserstrahl zum Vorderbereich des Hecks ausgestoßen wird,
fährt das
Schiff 1 rückwärts.
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Das andere Ende der Pumpenradwelle 33 durchdringt
den Innenbereich an einem Ende der Auslassleitung 13 und
erstreckt sich dann nach außen
durch einen Lagerbereich 13a der Auslassleitung 13.
Eine Antriebswelle 49 des Motors 3 ist horizontal
auf der Außenseite
des Pumpengehäuses 9 angeordnet.
Ein Leitende der Antriebswelle 49 und das andere Ende der
Pumpenradwelle 33 sind miteinander verbunden über einen
Kegelradantrieb 51, der als ein Getriebe dient.
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Die Funktionsweise dieses Ausführungsbeispiels
wird nun beschrieben.
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In der oben beschriebenen Antriebsvorrichtung 5 wird
Wasser unterhalb des Bodens 1b angesaugt durch die Einführöffnung 19 des
Pumpenrahmens 7, um so in das Pumpengehäuse 9 durch den Wasserdurchlass 21 eingeführt zu werden.
Dann wird das Wasser durch die Schaufeln 37 des Pumpenrads 11 unter
Druck gesetzt und beschleunigt und dann durch die Auslassöffnung 13 bewegt.
Somit wird der Wasserstrahl von der Strahldüse 45 zum hinteren Bereich
des Hecks 1a ausgestoßen,
so dass das Schiff 1 gesteuert wird während der Fahrt.
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Das Pumpenrad 11 weist Schaufeln 37 auf, die
spiralförmig
an der Pumpenradwelle 33 befestigt sind. Weiterhin liegen
die Außenumfänge der
Schaufeln 37 angrenzend zur Innenfläche des Pumpengehäuses 9.
Zusätzlich
erstrecken sich die Leitenden der Einführbereiche der Schaufeln 37 nach
unten zu der Position angrenzend an den Wasserdurchlass 21 des
Pumpenrahmens 7. Weiterhin sind lange und verdrehte Führungsschaufeln 41 um
den Bereich der Pumpenradwelle 33 vorgesehen, näher an der
Auslassöffnung 27 im
Vergleich zu den Schaufeln 37. Deshalb wird das Wasser,
das in das Pumpengehäuse 9 durch
den Wasserdurchlass 21 des Pumpenrahmens 7 eingeführt wird,
durch die aufeinander folgenden und spiralförmigen Schaufeln 37 unter
Druck gesetzt und beschleunigt. Dann wird das Wasser von den verdrehten
Führungsschaufeln 41 in
der Axialrichtung der Pumpenradwelle 33 geführt, um
so gleichgerichtet zu werden. Das Pumpenrad 11, dessen
Schraubenblätter
im vorderen Bereich davon vorgesehen sind, erzeugt eine starke Ansaugwirkung durch
die Antriebskraft der Schraubenblätter. Da die Schaufeln 37 des
Pumpenrads 11 weitergeführt
sind, wird eine Zentrifugalkraft im Rückbereich des Pumpenrads 11 erzeugt.
Deshalb kann Energie, die dem Wasser im Vorderbereich des Pumpenrads 11 zugefügt wird,
in Druckenergie umgewandelt werden. Als Ergebnis kann eine ausgezeichnete
Ansaugleistung und Antriebsleistung erhalten werden.
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Die Wasserstrahlantriebsvorrichtung 5 ist
am Schiff 1 so befestigt, dass das Pumpengehäuse 9, mittels
Bolzen, am Pumpenrahmen 7 befestigt ist, welcher am Boden 1b mittel
Bolzen befestigt ist. Das heißt,
die Wasserstrahlantriebsvorrichtung 5 ist am Schiff an
einer Position im Ansaugbereich (angrenzend an die Einführöffnung 19)
befestigt. Deshalb kann ein Vorgang zum Anordnen der Pumpenradwelle 33 an
einer vorbestimmten Position in Bezug auf die Antriebswelle 49 leicht
durchgeführt
werden im Vergleich zu dem Verfahren, bei dem beide Enden befestigt
sind. Als Ergebnis kann eine Abweichung der Achse der Pumpenradwelle 33 zuverlässig verhindert
werden. Da die Pumpenradwelle 33 aufrecht im Pumpengehäuse 9 steht,
kann eine Ablenkung der Pumpenradwelle 33 durch das Gewicht
des Pumpenrads 11 verhindert werden. Deshalb kann das drehende
Pumpenrad 11 nicht leicht mit dem Pumpengehäuse 9 in
Berührung
kommen, auch wenn Schwingungen des Motors 3 auf die Pumpenradwelle 33 übertragen
werden. Als Ergebnis kann eine Verschlechterung des Wirkungsgrades
der Pumpe, die wegen einer Abnutzung des Pumpenrades 11 auftritt, verhindert
werden.
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Wegen des stehenden Pumpengehäuses 9, in
welchem die Pumpenradwelle 33 aufrecht über dem Pumpenrahmen 7 steht,
kann Luft, die in das Pumpengehäuse 9 durch
die Einführöffnung 19 des Bodens 1b eingeführt wird,
leicht ausgeschieden werden in einem Fall, wenn das Schiff 1 sich
vom Wasser trennt aufgrund von Wellen, im Vergleich zum herkömmlichen
Aufbau, der ein spiralförmiges Pumpengehäuse umfasst.
Deshalb kann eine Verschlechterung der Antriebsleistung, die aufgrund
der Erzeugung von Hohlsog auftritt, verhindert werden.
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Da der unterste Bereich der Schaufeln 37 des
Pumpenrads 11 niedriger ist als die Wasseroberfläche, realisieren
der Unterdruck in der Einführöffnung 26 des
Pumpengehäuses 9 und
der Wasserdruck unterhalb der Wasseroberfläche einen Zustand, in dem das
Wasser das Pumpenrad 11 erreicht, weil das Wasser leicht
durch die Einführöffnung 19 des
Pumpengehäuses 7 eingeführt werden kann,
wenn die Fahrt beginnt. Als Ergebnis kann der Start leicht durchgeführt werden.
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Da der Wasserdurchlass 21 des
Pumpenrahmens 7 eine kurze Länge aufweist, um das Pumpengehäuse 9 zu
veranlassen, angrenzend zum Boden 1b angeordnet zu sein,
kann die tatsächliche
Anhebung zum Pumpenrad 11 verringert werden. Somit kann
der Ansaugwiderstand im Ansaugbereich verringert werden. Als Ergebnis
kann die Erzeugung von Hohlsog, wenn das Schiff 1 mit hoher
Geschwindigkeit fährt,
zuverlässig
verhindert werden.
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Da die Einführöffnung 19 des Pumpenrahmens 7 in
einer sektorförmigen
Form ausgebildet ist mit einer Breite, die sich vergrößert in
Richtung zum Vordersteven, können
Wasserströme
unterhalb des Bodens 1b in großer Breite während der
Fahrt des Schiffes 1 aufgenommen werden. Da Luft, die in
das Pumpengehäuse 9 durch
die Einführöffnung 19 angesaugt
wird, weiterhin leicht ausgeschieden werden kann, kann eine Verschlechterung in
der Antriebsleistung aufgrund einer Erzeugung von Hohlsog weiterhin
zuverlässig
verhindert werden.
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Das vordere Ende 19a der
Einführöffnung 19 des
Pumpenrahmens 7 ist näher
am Vordersteven gelegen verglichen mit der Position. direkt unter
dem vorderen Ende 17a der Verbindungsöffnung 17. Weiterhin
ist der Vorderbereich des Wasserdurchlasses 21 des Pumpenrahmens 7 nach
oben zum Heck 1a hin geneigt. Deshalb kann Wasser unterhalb
des Bodens 1b problemlos in das Pumpengehäuse 9 eingeführt werden,
ohne Widerstand des Wasserstroms.
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Da die Auslassleitung 13 die
Form hat, dass die zwei Enden durch den gebogenen Bereich weitergeführt werden,
wird Wasser, das durch das Pumpenrad 11 unter Druck gesetzt
und beschleunigt wurde, durch die gebogene Auslassleitung 13 bewegt. Deshalb
kann Widerstand in der Auslassleitung 13 niedrig gehalten
werden.
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Das Ende der Pumpenradwelle 33 erstreckt sich
nach unten in das Pumpengehäuse 9.
Das andere Ende der Pumpenradwelle 33 ist an der Position auf
der Außenseite
des Pumpengehäuses 9 mit
der Antriebswelle 49 verbunden, die horizontal so angeordnet
ist, dass das andere Ende durch den Kegelradantrieb 51 verbunden
ist, um im Wesentlichen senkrecht zu durchschneiden. Da die Antriebswelle 49 und
die Pumpenradwelle 33 nicht auf einer geraden Linie angeordnet
sind, kann die Notwendigkeit für
den herkömmlichen
Aufbau, dass die Achsen der zwei Wellen komplett miteinander übereinstimmen müssen, ausgeschlossen
werden. Deshalb kann das Verfahren zum Einbau der Pumpenradwelle 33 an
einer vorbestimmten Position in Bezug auf die Antriebswelle 49 weiterhin
leicht durchgeführt
werden. Wenn das Übersetzungsverhältnis des
Kegelradantriebs 51 geändert
wird, kann die Anzahl der Umdrehungen des Pumpenrads 11 angepasst
und verändert
werden, falls notwendig.
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Ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.
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Eine Antriebsvorrichtung 61 gemäß diesem Ausführungsbeispiel,
wie in 5 gezeigt, umfasst einen
Vorsprung 65 ins Wasser, welcher vorgesehen ist für einen
unteren Bereich eines Pumpenrahmens 63 angrenzend an das
Heck 1a. Der Vorsprung 65 ins Wasser steht nach
unten über
den Boden 1b vor, um die Einführöffnung 19 zu unterteilen.
Die Einführöffnung 19 ist
nach oben geneigt, um einen Winkel vom Boden 1b zu bilden,
der nicht weniger als 20 Grad und nicht mehr als 30 Grad beträgt (20° < θ < 30°, wie in 5 gezeigt). Die anderen
Bauteile sind ähnlich zu
jenen gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel. Deshalb
wurden ähnliche
Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und die ähnlichen
Bauteile werden in der Beschreibung ausgelassen.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel
nimmt der Vorsprung 65 ins Wasser, der nach unten über den
Boden 1b vorsteht, Wasserströme unterhalb des Bodens 1b auf,
so dass die Wasserströme
in den Wasserdurchlass 21 eingeführt werden und Wasserströme wirksam
in den Wasserdurchlass 21 eingeführt werden können. Deshalb
kann, zusätzlich
zu der im ersten Ausführungsbeispiel
erhältlichen
Wirkung, die Antriebskraft vergrößert werden,
weil die Menge an eingeführtem
Wasser vergrößert werden kann.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Wie oben beschrieben, erleichtert
die Wasserstrahlantriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
das Verfahren zum Einbau der Hauptwelle des Pumpenrads in Bezug
auf die Antriebswelle eines Motors, wenn die Wasserstrahlantriebsvorrichtung
am Schiff befestigt ist. Deshalb kann eine Abweichung der Achse
der Hauptwelle zuverlässig
verhindert werden. Weiterhin kann eine Ablenkung der Hauptwelle
durch das Gewicht des Pumpenrades vermieden werden. Auch wenn Schwingungen
des Motors auf die Hauptwelle übertragen
werden, kann das drehende Pumpenrad nicht leicht mit dem Pumpengehäuse in Kontakt
gebracht werden. Deshalb kann eine Verschlechterung des Wirkungsgrades
der Pumpe aufgrund einer Abnützung
des Pumpenrades verhindert werden. Sogar wenn das Schiff vom Wasser
getrennt wird aufgrund von Wellen und Luft in das Pumpengehäuse durch
den Boden des Schiffes eingeführt
wird, kann die Luft leicht ausgeschieden werden. Deshalb kann eine
Verschlechterung der Antriebsleistung aufgrund der Erzeugung eines
Hohlsogs verhindert werden.
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Das heißt, die Wasserstrahlantriebsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung weist eine Ansaugleistung auf, die frei von Hohlsog ist,
und eine ausgezeichnete Antriebsleitung. Weiterhin kann die Wasserstrahlantriebsvorrichtung
leicht montiert werden. Deshalb ist der Aufbau gemäß der vorliegenden Erfindung
vorteilhaft als eine Antriebsquelle für eine Vielzahl von Schiffen.