DE834205C

DE834205C - Vorrichtung zur Erzeugung von Vortrieb fuer Schiffe und sonstige Schwimmkoerper durch die Expansion eines Gas-Wasser-Gemisches in einem an beiden Enden offenen Duesenrohr

Info

Publication number: DE834205C
Application number: DES1956A
Authority: DE
Inventors: Joseph Chalom
Original assignee: AMELIORATION de la PROPULSION
Current assignee: AMELIORATION de la PROPULSION
Priority date: 1948-10-25
Filing date: 1950-02-28
Publication date: 1952-03-17

Description

Vorrichtung zur Erzeugung von Vortrieb für Schiffe und sonstige Schwimmkörper durch die Expansion eines Gas-Wasser-Gemisches in einem an beiden Enden offenen Düsenrohr Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erzeugung von Vortrieb für Schiffe od. dgl.> bei der die Expansion .einfies Gas-Wasser-Gemisches ausgenutzt wird, das durch Einblasen eines unlöslic'hen Gases in einen Wasserstrom erzeugt wird, der in einem unter die Oberfläche des Wassers eingetauchten, mit dein Fahrzeug verl>und!enen und an beiden Enden offenen Düsenrohr strömt.
Die Erfindung besteht darin, daß die Achse eines Antriebsdüsenröhres ini wesentlichen parallel zur Fahrtrichtung gerichtet ist und das Düsenrohreinen divergierenden und ein:,fii daran anschließenden konvergierenden Teil aufweist, wobei das Druckgas in den erweiterten Teil des Rohres eingeblasen wird;, wo es sich mit dem durchströmenden und durch die Fahrtgeschwindigkeüt unter Druck versetzten Wasser mischt, so daß das Gas-Wasser-Gemisch sich ausdehnt und nach hinten aus dem Antriebsdüsenröhr mit einer größeren Geschwindigkeit austritt, als sie das vorn eintretende Wasser aufweist, und dadurch einen Vortrieb für das Schiff erzeugt.
Dieses ist a'uf der Außenseite den Wasserlinien des Schiffskörpers angepaßt, so daß es einen möglichst geringen Widerstand verursacht, und es kann in einen. gewissen Abstand vom Schiffskörper durch geeignete Stützen getragen sein und hat selbst die bestmöglichen hydrodynamischen äußeren Umrisse.
Im allgemeinen werden mehrere symmetrisch zur Mittellängsebene des Fahrzeuges verteilte Düsenrohre verwendet, z. B. ein Düsenrohr auf jeder Seite.
Ein solches Antriebsdüsenrohr kann erst arbeiten, wenn eine genügende Geschwindigkeit des Schiffes erreicht ist, um einen genügend hohen dynamischen Druck in dem erweiterten Querschnitt des Düsenrohres zu erzeugen, und das Schiff muß daher zu Anfang durch irgendeinen bekannten Propeller bis auf die genügende Geschwindigkeit beschleunigt werden. Da eine Quelle für Druckgas zur Verfügung steht, ist es vorteilhaft, diese für den Start zu benutzen, indem das Druckgas in einen tiefliegenden Teil eines unten offenen und nach oben waagerecht abgebogenen und etwas unter der Wasserlinie nach hinten mündenden Startd'üsenrohres eingeführt wird. Durch dieses bekannte Mittel wird in dem unteren Teil des Startdüsenrohres ein unter statischem Druck stehendes Gas-Wasser-Gemi,sch und dank seiner Ausdehnung an der Mündung des Düsenrohres ein Vortrieb erzeugt.
Nachdem das Schiff auf diese Weise eine genügende Geschwindigkeit erreicht hat und sich ein geeigneter dynamischer Druck in den divergierenden und konvergierenden Antriebsdüsenrohren eingestellt 'hat, kann die weitere Fahrt mit einem höheren Wirkungsgrad mit den Antr.iebsdüsenrohren erfolgen, wobei das nun entbehrliche Startdüsenrohr abgeschaltet wird. .
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Schema. Es zeigt Fig. i einen Längsschnitt eines Schiffes, Fig. 2 einen Grundruß dazu und Fig. 3 ein Schema für einen Druckgaserzeuger. Der gesamte Gas-Wasser-Gemisch-Antrieb für ein Schiff besteht aus einer Brennkraftmaschine i, einem Kompressor 2 zur Verdichtung von Außenluft, einer Leitung 3 für verdichtetes Gas, die den Auslaß des Kompressors mit einem odier mehreren Startdüsenrohren 4 über ein Ventil 7 verbindet, und Leitungen für Druckgas 8 mit Ventilen 9, die das Druckgas nach den Antriebsdüsen io leiten.
Beim Eintritt des Gases in das Wasser in den Antriebsdüsen wird das Gemisch durch an sich bekannte, nicht dargestellte Vorrichtungen, die z. B. in Emuls-ionspumpen (Strahlrohrpumpen od. dgl.) benutzt werden, hergestellt.
Die Arbeitsweise ist folgende: Beim Start werden die Ventile 9 geschlossen, und das Ventil 7 wird geöffnet.
Der Motorkompressor 1, 2 wird in Betrieb gesetzt, und das Druckgas, das im allgemeinen aus Luft besteht, wird in das Startdüsenrohr 4 geleitet, dort ein Gas-Wasser-Gemisch gebildet, und unter der Wirkung der Verschiedenheit der Dichte gegenüber der äußeren Flüssigkeit bildet sich ein Strom im Sinne der Pfeile i2, 13. DieAustrittsgeschwindigkeit des sich ausdehnenden ist größer als die Eintrittsgeschwindigkeit, und man erhält so eine Vortriebskraft, die das Schiff in Bewegung setzt.
Wenn die Schiffsgeschwindigkeit einen genügendenWerterreicht hat, werden die Ventile 9 geöffnet und darauf das Ventil 7 geschlossen.
In die Antriebsdüsen io tritt das Wasser in Richtung des Pfeiles 14 unter der Wirkung der Schiffsgeschwindigkeit ein, wird in dem divergierenden Eintrittsteil auf höheren Druck gebracht und mit dem Druckgas in ein Gemisch umgewandelt, und das sich in dem konvergierenden Teil ausdehnende Gemisch tritt in Richtung 15 mit einer stark angewachsenen Geschwindigkeit aus, und ihre Reaktion hält den Vortrieb des Schiffes aufrecht oder vergrößert ihn.
Es können an sich bekannte, nicht im einzelnen dargestellte Vorrichtungen vorteilhaft angewandt werden, um bei i i die Einlässe und :Iuslässe der Startdüsen 4 zu schließen, wenn diese außer Betrieb sind, um keine für d'ie Fortbewegung schädliche Widerstände entstehen zu lassen.
Eine der Vorrichtung 4 ähnliche Vorrichtung, die aber ihren Auslaß im entgegengesetzten Sinn zur Vorrichtung 4 hat, kann für Rückwärtsfahrt vorgesehen sein..
Bei dem oben beschriebenen vereinfachten Schema 'ist die Benutzung irgendeines Nfotor-Kompressor-Aggregates angenommen, und das Druckgas wird durch den einzigen Kompressor erzeugt, der das Gas aus der umgebenden Luft entnimmt.
Eine solche Einheit kann im Sinne der Erfindung auch durch einen Turbokompressor oder einen durch Dampf oder Auspuffgase betriebenen Ejektorkompressor ersetzt werden.
In diesem Fall ergibt sich der Vorteil, daß keine beweglichen Maschinen vorhanden sind; da der Ejektorkompressor keine mechanisch beweglichen Teile aufweist.
Die Verwendung eines Turbokompressors ist besonders günstig zur Ausübung des Verfahrens nach der Erfindung, wenn der Turbokompressor aus einer den Kompressor antreibenden Gasturbine besteht und als Gas zum Speisen der Antriel7sdüsen die Mischung des Auspuffgases der Gasturbine und der komprimierten Luft benutzt wird, die ihrerseits die Temperatur der Mischung senkt.
Bei einer gewöhnlichen Gasturbine besteht die technische Aufgabe darin, das Maximum an ver-, fügbarer Arbeit an der Welle für einen gegebenen Brennstoffverbrauch zu erreichen; im vorliegenden Fall -dagegen besteht das Problem darin, stets mit einem Minimum an Brennstoffverbrauch das größte Gasvolumen am Auslaß mit dem Verwendungsdruck zu erhalten; dieses Gas kann durch eine Mischung des Auspuffgases der Turbine und der geförderten Druckluft des Kompressors erhalten werden, derart, daß notfalls die Temperatur ermäßigt wird.
Fig. 3 zeigt ein Schema eines solchen Aggregates, das die Gase zur Speisung der Antriebsdüsen gemäß der Erfindung liefert.
Eine Gasturbine 21 treibt einen Kompressor 22 durch die schematisch angedeutete Übertragungswelle 23.
Die Druckluft, z. B. von, i atü und einer Temperatur von So' C, wird durch eine Leitung 24 nach der Auspuffleitung 25 der Turbine geleitet. Die' Auspuffgase 'haben beispielsweise eine Temperatur von 45o' C. Man kann dann z. B. in der Leitung 26 eine Mischung von igo' C und nach der Expansion von nur ioo'- C erhalten; die in der Antriebsdüse arbeitet. Bei einem Aggregat von z. B. io ooo PS mit einem Brennstoffverbrauch von 200 g je PS/Std., die das 2ofache des Brennstoffgewichtes an Luft verbraucht, um etwa das gleiche Gewicht an Auspuffgas zu erzeugen, d. h. 4 kg/PS, erreicht die Auspuffgasmenge ein Gesamtgewicht von 40 000 kg/Std.
Andererseits können io ooo PS in einer Stunde 96 ooo kg Luft auf i atü verdichten. Man verfügt dann über einen Gesamtausstoß von 136 t/St.d. an Gas, das bei ioo' C ungefähr 136 ooo cbm einnimmt.
Diese Gasmenge kann zum Vortrieb eines Schiffes verwendet werden, indem erfindungsgemäß die Mischung des Wassers miit der Druckgasmischung benutzt wird.
Das Verfahren kann bei jeder Art von Fahrzeugen, die sieh auf oder unter Wasser bewegen, im Sinn der Erfindung angewandt werden, wie z. B. bei üblichen Schiffen, Gleitbooten, Unterseebooten mit Schnorchel, Torpedos u. dgl.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Vorrichtung zur Erzeugung von Vortrieb für Schiffe od. dgl., bei der die Expansion eines Gas-Wasser-Gemisches ausgenutzt wird, das durch Einblasen eines unlöslichen Gases in einen Wasserstrom erzeugt wird, der in einem unter die Oberfläche des Wassers eingetauchten, mit dem Fahrzeug verbundenen und an beiden Enden offenen Düsenrohr strömt, dadurch ge'kennzeic'hnet, daß die Achse eines Antriebsdüsenrohres (io) im wesentlichen parallel zur Fahrtrichtung gerichtet ist und das Düsenrohr einen divergierenden und einen daran anschließenden konvergierenden Teil aufweist, wobei das Druckgas in den erweiterten Teil des Rohres eingeblasen wird, wo es sich mit dem durchströmenden und durch die Fahrtgeschwindigkeit unter Druck versetzten Wasser mischt, so d'aß das Gas-Wasser-Gemisch sich ausdehnt und nach hinten aus dem Antriebsdüsenrohr mit einer größeren Geschwindigkeit austritt, als sie das vorn eintretende Wasser aufweist, und dadurch einen Vortrieb für das Schiff erzeugt.
2. Vorrichtung nach Anspruch i mit einem Druckgaserzeuger oder -vorrat; dadurch gekennzeichnet, daß die Druckgasleitung (3) auch an mindestens ein an sich bekanntes. Startdüsenrohr (4) anschIließbar ist, das mie dem umgebenden Wasser kommuniziert und einerseits eine Einlaßöffnung.am Boden des Fahrzeuges und anderseits eine nach hinten gerichtete Auslaßöffnung nahe der Schwimmwasserlinie des Fahrzeuges aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung dies Druckgases ein Ejektorkompressor, vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch i oder 2, bei der das Druckgas aus einer Mischung von durch einen Kompressor verdichteter Atmosphärenluft mit Auspuffgasen eines den Kompressor antreibenden Motors besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor eine Gasturbine (21) ist, die durch eine Mischung von Luft mit Brennstoff gespeist ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreislauf der Turbine (21) gleichzeitig mit der Durchfiußmenge des Kompressors (22) derart geregelt ist, daß durch die Mischung der Auspuffgase der Turbine und der vom Kompressor gelieferten Druckluftmenge die größte Gasmenge vom gewünschten Druck und Temperatur erhalten wird, um den geringstmöglichen Brennstoffverbrauch der Turbine zu gewährleisten: