EP1274623A1

EP1274623A1 - Strahl-antriebsvorrichtung für wasserfahrzeuge

Info

Publication number: EP1274623A1
Application number: EP01938115A
Authority: EP
Inventors: Helmut Schiller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-04-18
Filing date: 2001-04-14
Publication date: 2003-01-15
Also published as: WO2001079060A1; AU2001263858A1; DE20007137U1

Abstract

Strahl-Antriebsvorrichtung (114) für Wasserfahrzeuge mit einem Antriebsgehäuse (130), welches von einem Durchlasskanal (116) durchsetzt wird, der eine unter dem Wasserspiegel (118) angeordnete Einlassöffnung (120) für den Zutritt von Wasser aufweist, welches durch eine Antriebsenergie mit Energie angereichert und so ein Antriebs-Wasserstrahl erzeugt wird, der über eine am gegenüberliegenden Ende des Durchlasskanals (116) vorgesehene Auslassöffnung (122) gerichtet ins umgebende Wasser ausgestossen wird. In dem vom Wasser durchströmten Durchlasskanal (116) sind mehrere an eine unter Druck stehendes Treibwasser liefernde Quelle angeschlossen und im Wesentlichen in Strömungsrichtung des Durchlasskanals (116) gerichtete, im Bereich der Innenwandung des Durchlasskanals (116) vorgesehene und in Umfangsrichtung des Durchlasskanals zueinander versetzte Treibwasser-Strahldüsen (128) angeordnet. Der Durchlasskanal (116) weist vorzugsweise zumindest in einem Teilbereich die Form einer sich zum Auslass hin erweiternden Strahldüse (126) auf, wobei die Treibwasserstrahldüsen (128) vor oder im Bereich des geringsten Durchlassquerschnitts der Strahldüse (126) angeordnet sind.

Description

Strahl -Antriebsvorrichtung für Wasserfahrzeuge

Die Erfindung betrifft eine Strahl-Antriebsvorrichtung für Wasserfahrzeuge mit einem Antriebsgehäuse, welches von einem Durchlasskanal durchsetzt wird, der eine unter dem Wasserspiegel angeordnete Einlassöffnung für den Zutritt von Wasser aufweist, welches durch eine Antriebseinrichtung mit Energie angereichert und so ein Antriebs-Wasserstrahl erzeugt wird, der über eine am gegenüberliegenden Ende des Durchlasskanals vorgesehene Auslassöffnung gerichtet ins umgebende Wasser ausgestoßen wird.

Derartige Strahlantriebe für Wasserfahrzeuge sind bekannt, wobei die Ausgestaltung so getroffen ist, dass wenigstens ein im Schiffskörper vorgesehener, von Wasser durchströmbarer Kanal vorgesehen ist, in dem ein Antriebsorgan in Form eines motorisch antreibbaren Pumpen-Laufrads vorgesehen ist, welches über den im Schiffskörper offen mündenden Einlass Wasser ansaugt und über einen Auslass in Form eines gerichteten Strahls ausstößt. Da die gesamte Antriebseinheit innerhalb des Schiffskörpers angeordnet ist, sind mit derartigen Strahlantrieben ausgerüstete Wasserfahrzeuge insbesondere für den Einsatz in sehr flachen Gewässern geeignet, so dass die bei normalen Schraubenantrieben gegebene Gefahr der Grundberührung und somit einer Beschädigung der Antriebsschraube entfällt. Durch über den Einlass des Durchlasskanals angesaugte Teile, wie Treibgut, Steine, Wasserpflanzen etc. ist allerdings eine Beschädigung des zur Erzeugung des Antriebs-Wasserstrahls vorgesehene Pumpen-Laufrads nicht von vornherein vollständig ausgeschlos- sen.

Um eine hinreichende Vortriebsenergie für den Antrieb der Wasserfahrzeuge zu gewährleisten, muss ein Antriebs-Wasser- strom hinreichender Durchsatzmenge und möglichst großem Querschnitt erzeugt werden. Der Durchlassquerschnitt des

Durchlasskanals bzw. - gegebenenfalls - der Durchlasskanäle muss deshalb im Rahmen der durch den Schiffskörper vorgegebenen räumlichen Möglichkeiten möglichst groß bemessen werden, wodurch auch das Antriebsorgan, d.h. das im Durchlass- kanal anzuordnende Pumpen-Laufrad einen entsprechenden

Durchmesser aufweisen muss. Dadurch wird die Drehzahl des Pumpen-Laufrads im Hinblick auf die Gefahr des Auftretens von Kavitation in den radial äußeren Bereichen der Laufrad- Schaufeln und daraus resultierender Beschädigung be- schränkt. Das erfordert entweder den Einsatz eines Antriebsmotors mit entsprechend geringer Abtriebsdrehzahl und somit in Bezug auf eine vorgegebene Leistung hohen Bauvolumens und Gewichts oder - im Falle der Verwendung eines Antriebsmotors geringeren Bauvolumens und Gewichts mit höhe- rer Drehzahl - die Anordnung eines die Drehzahl reduzierenden Untersetzungsgetriebes zwischen Antriebsmotor und Laufrad.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Strahl-Antriebsvorrichtung für Wasserfahrzeuge zu schaffen, welche einen effizienten und wirtschaftlichen Einsatz in Wasserfahrzeugen aller Art bei verringerter Gefahr der Beschädigung des Antriebs ermöglicht, wobei gleichzeitig ein möglichst geringes Bauvolumen und somit Gewicht der Kompo- nenten des Antriebs angestrebt wird. Ausgehend von einer Strahl -Antriebsvorrichtung der eingangs erwähnten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in dem vom Wasser durchströmten Durchlasskanal mehrere, an eine unter Druck stehendes Treibwasser liefern- de Quelle angeschlossene und im Wesentlichen in Strömungs- richtung des Durchlasskanals gerichtete, im Bereich der Innenwandung des Durchlasskanals vorgesehene und in Umfangsrichtung des Durchlasskanals zueinander versetzte Treibwasser-Strahldusen angeordnet sind. Der Antriebs - Wasserstrahl wird also nicht durch ein mechanisches Pumpen- Laufrad, sondern nach dem Prinzip der Strahlpumpe durch mehrere durch zueinander versetzte Treibwasser-Strahldusen gerichtet ausgestoßene Treibwasserstrahlen erzeugt. Die Möglichkeit der Beschädigung anfälliger mechanischer Bau- teile des Antriebs entfällt somit. Dabei genügt ein Volumenstrom der Treibwasser-Strahldusen in der Größenordnung von 1/10 des Antriebs-Wasserstrahls, um eine hinreichende Vortriebsenergie zu erzeugen.

Der Durchlasskanal wird zweckmäßig zumindest in einem Teilbereich in Form einer sich zum Auslass hin erweiternden Strahldüse ausgebildet, wobei dann die Treibwasser-Strahldusen vor oder im Bereich des geringsten Durchlassquer- schnitts der Strahldüse angeordnet sind.

Dabei hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn die Treibwasser-Strahldusen so in den Durchlasskanal gerichtet sind, dass die austretenden Treibwasserstrahlen von der unmittelbar benachbarten Wandung des Durchlasskanals leicht schräg zur Mittel-Längsachse des Durchlasskanals gerichtet sind. Damit wird eine direkte Beaufschlagung und somit Reibung zwischen den Treibwasserstrahlen und der Wandung vermieden, so dass die gesamte, in den Treibwasserstrahlen enthaltene kinetische Energie zur Erzeugung des Antriebs-Wasserstrahls genutzt wird. Dabei kann es dann von Vorteil sein, wenn die Treibwasser-Strahldusen so in den Durchlasskanal gerichtet sind, dass die austretenden Treib- Wasserstrahlen in Bezug auf parallel zur Mittel-Längsachse des Durchlasses verlaufende Strömungsrichtung mit einer in Umfangsrichtung des Durchlasskanals gerichteten Komponente schräg in den Durchlasskanal austreten. Die Gesamtheit der aus den Strahldüsen austretenden Treibwasserstrahlen bildet dann geometrisch die Hüllfläche eines Hyperboloids .

Um einen möglichst hohen Wirkungsgrad der Übertragung der in den Treibwasserstrahlen enthaltenen Energie auf den An- triebs-Wasserstrahl zu erhalten, kann es darüber hinaus von Vorteil sein, wenn jeweils mehrere Treibwasser-Strahldusen zu in unterschiedlichen radialen Abständen von der Mittel- Längsachse des Durchlasskanals angeordneten, ihrerseits in Umfangsrichtung zueinander versetzten Strahldüsengruppen zusammengefasst sind.

Alternativ können anstelle solcher radialer Strahldüsengruppen auch Treibwasser-Strahldusen vorgesehen sein, welche die Form von radial zur Mittel -Längsachse des Durch- lasskanals ausgerichteten Schlitz- oder Spaltdüsen haben.

Dadurch ist es möglich, als Antriebseinrichtung für die Treibwasser liefernde Quelle wenigstens eine motorisch antreibbare Pumpe zu verwenden, die saugseitig mit einem unterhalb des Wasserspiegels angeordneten Einlass und druckseitig mit den Treibwasser-Strahldusen verbunden ist bzw. sind. Dabei ist es dann möglich, die Pumpe (n) als Kreiselpumpe (n) auszubilden, die aufgrund des im Vergleich zum Antriebs-Wasserstrahl geringen Volumenstroms der Treibwasser-Strahl schnellläufig ausgebildet werden kann und somit geringes Volumen und Gewicht aufweist, und direkt, d. h. ohne Zwischenschaltung eines Untersetzungsgetriebes mit einem kleinbauenden Antriebsmotor mit entsprechend hohem Drehzahlniveau koppelbar ist. Alternativ kann die Pumpe bzw. können die Pumpen auch als volumetrische Verdrängerpumpe (n) , vorzugsweise Kolbenpumpe (n) , ausgebildet werden.

In beiden Fällen wird der Einlass für die Pumpe (n) zweckmäßig in Vortriebsrichtung des anzutreibenden Wasserfahrzeugs ausgerichtet, wodurch saugseitigen Strömungsverlusten im Pumpen-Einlass bei angetriebenem Wasserfahrzeug entgegen gewirkt wird.

Das vom Durchlasskanal durchsetzte Antriebsgehäuse sowie die Antriebseinrichtungen können entweder - entsprechend den bekannten Strahl -Antriebsvorrichtungen - im Innern des anzutreibenden Wasserfahrzeugs angeordnet sein, wobei le- diglich die Einlassöffnung in den und die Auslassöffnung aus dem Durchlasskanal die Wandung des Rumpfs des Wasserfahrzeugs durchbrechen.

Alternativ kann das vom Durchlasskanal durchsetzte An- triebsgehäuse auch gondelartig außerhalb und mit Abstand vom Rumpf des Wasserfahrzeugs an dessen Wandung angeordnet sein .

Die Pumpe (n) ist bzw. sind dann zweckmäßig im Antriebsge- häuse integriert eingebaut. Alternativ kann die Pumpe mit dem Antriebsmotor auch zu einer vom Antriebsgehäuse weggebaute Motor-Pumpeneinheit zusammengebaut sein, wobei der Pumpen-Auslass dann mit den Treibwasser-Strahldusen durch Leitungen verbunden ist.

Zweckmäßig wird das Antriebsgehäuse dann relativ zum Rumpf des Wasserfahrzeugs um eine im wesentlichen senkrechte Achse verdrehbar am Wasserfahrzeug gehaltert, so dass die Richtung des Antriebs-Wasserstrahls in Bezug auf die Längs- mittelachse des Wasserfahrzeugs veränderbar ist und so die Richtungssteuerung des Wasserfahrzeugs durch Verdrehung des Antriebsgehäuses relativ zum Rumpf des Wasserfahrzeugs mög- lieh ist. Gesonderte Steuereinrichtungen, wie Ruder-blätter o.dgl., können dann entfallen. Dabei ist dann eine Ausgestaltung der Antriebsvorrichtung verwirklichbar, bei welcher an der Oberseite des Antriebsgehäuses ein langge- streckter Schaft und an dessen dem Antriebsgehäuse abgewandten oberen Ende ein Antriebsmotor vorgesehen ist, der über eine den Schaft durchsetzende Welle mit der Pumpe bzw. den Pumpen verbunden ist . Die Anordnung der Antriebsvorrichtung erfolgt dann zweckmäßig dadurch, dass der Schaft verdrehbar am Rumpf, und zwar vorzugsweise am Heck des Wasserfahrzeugs, gehaltert ist. Hierdurch wird dann eine Antriebsvorrichtung nach Art der so genannten Außenbordantriebe möglich, welche die bekannten schraubengetriebenen Außenbordantriebe von Sportbooten, oder auch die als soge- nannte "Flautenschieber" bezeichneten Außenbordantriebe für Segelboote ersetzen können. Der Schaft einer solchen Antriebseinrichtung wird dann zweckmäßig in Bezug auf die Vortriebsrichtung bezüglich des Strömungswiderstands mit einem optimierten Querschnittsprofil ausgeführt.

Als motorischer Antrieb für die Pumpe (n) kann entweder ein Elektromotor oder auch ein Verbrennungsmotor vorgesehen sein .

Die erfindungsgemäße Strahl-Antriebsvorrichtung kann in vorteilhafter Weiterbildung auch für einen motorisch angetriebenen Schleppschlitten für Taucher verwendet werden. Dann empfiehlt sich für einen solchen Schleppschlitten eine Ausgestaltung, bei welcher in einem langgestreckten Gehäuse eine Motor-Pumpen-Einheit sowie eine die Antriebsenergie für den Motor liefernde Energiequelle angeordnet sind, am in Vortriebsrichtung vorn liegenden Ende des Gehäuses ein mit dem Einlass der Pumpe verbundene Einlassöffnung vorgesehen ist, im vorderen Endbereich des Gehäuses auf gegen- überliegenden Seiten jeweils eine Strahl-Antriebsvorrichtung angeordnet ist, die jeweils wenigstens eine mit dem Auslass der Pumpe verbundene Treibwasser-Strahldüse aufwei- sen, und bei welcher im rückwärtigen Ende des Gehäuses vom Taucher ergreifbare Schleppgriffe mit Betätigungselementen zur unabhängigen Steuerung der von der Pumpe zu den Treibwasser-Strahldusen geförderten Treibwasserströme vorgesehen sind. Als Antriebsmotor wird für diesen Fall zweckmäßig ein Elektromotor verwendet, welcher zu seinem Betrieb keinen aus der Umgebungsatmosphäre zu entnehmenden Sauerstoff erfordert, wobei dann die Energiequelle vorzugsweise von wenigstens einem wieder aufladbaren elektrischen Akkumulator gebildet wird. Alternativ kommt auch eine Brennstoffzelle in Frage .

Insbesondere als Antrieb für Tauchboote, jedoch auch für nicht tauchende Wasserfahrzeuge eignet sich die in der er- findungsgemäßen Weise ausgebildet Strahl -Antriebsvorrichtung. Dabei kann die Ausgestaltung dann mit Vorteil so getroffen werden, dass im Bereich des Hecks und/oder des Bugs jeweils wenigstens ein Antriebsgehäuse der Antriebsvorrichtung vom Rumpf vortretend angeordnet ist und dass die das unter Druck stehende Treibwasser zu den Treibwasser-Strahldusen in den Antriebsgehäusen liefernde Pumpe sowie deren Antriebsmotor im Rumpf des Wasserfahrzeugs angeordnet sind, wobei der Auslass der Pumpe mit den Treibwasser-Strahldusen über Leitungen verbunden ist .

Der Einlass der Pumpe ist dann zweckmäßig mit einer im Bug des Rumpfs des Wasserfahrzeugs mündende Einlassleitung verbunden .

Die Manövrierfähigkeit des Wasserfahrzeugs, insbesondere wenn es sich um ein Tauchfahrzeug handelt, kann dann dadurch sichergestellt werden, dass zumindest ein Teil der vom Rumpf vortretend angeordneten Antriebsgehäuse der Strahl -Antriebsvorrichtungen bezüglich ihrer Durchströ- mungsrichtung veränderbar zur Längsmittelachse des Rumpfs am Rumpf gehaltert sind. Wenn die erfindungsgemäße Strahl -Antriebsvorrichtung als Hilfsantrieb für Segelfahrzeuge vorgesehen ist, kann sie auch am oder im Ruderblatt eines Segelbootes integriert sein, wobei die Ausgestaltung dann bevorzugt so getroffen ist, dass das Antriebsgehäuse der Strahl -Antriebsvorrichtung (en) mit im Wesentlichen zum Wasserspiegel paralleler Ausrichtung am oder im Ruderblatt angeordnet ist und die im Antriebsgehäuse mündenden Treibwasser-Strahldusen mit der innerhalb des Rumpfs des zugehörigen Wasserfahrzeugs ange- ordneten, vom Antriebsmotor angetriebenen Pumpe verbunden ist bzw. sind.

Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher er- läutert, und zwar zeigt:

Fig. 1 eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht eines Bootes, in welcher schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Strahl -Antriebsvorrichtung dargestellt ist;

Fig. 2a eine schematische Darstellung eines zweiten, nach Art eines Außenbordantriebs ausgebildeten Ausführungsbei- spiels der erfindungsgemäßen Strahl -

Antriebsvorrichtung ;

Fig. 2b eine Schnittansicht durch den oberen Bereich des Schafts der Strahl-Antriebsvorrichtung in der durch die Pfeile 2b-2b veranschaulichten Blickrichtung in schematisierter Darstellung;

Fig. 2c das Querschnittsprofil des das Antriebsgehäuse mit der Motor-Pumpen- Einheit verbindenden Schafts im unteren Bereich in der durch die Pfeile 2c-2c in Figur 2a veranschaulichten Schnittebene;

Fig. 3 einen horizontalen Längsmittelschnitt durch einen motorisch angetriebenen Schleppschlitten für Taucher mit zwei in der erfindungsgemäßen Weise ausgebildeten Strahl -Antriebsvorrichtungen ;

Fig. 4 eine schematische Ansicht eines Unterwasser-Fahrzeugs, für dessen Antrieb eine Anzahl von in der erfindungsgemäßen Weise ausgebildeten, jeweils im horizontalen Längsmittelschnitt ge- schnitten dargestellte Strahl-Antriebsvorrichtungen vorgesehen sind;

Fig. 5a eine Seitenansicht eines Rotorblatts für ein Segelboot mit einer im senkrechten Längsmittelschnitt dargestell- ten, in der erfindungsgemäßen Weise ausgebildeten Strahl -Antriebsvorrichtung ;

Fig. 5b eine Schnittansicht durch das Ruderblatt, gesehen in Richtung der Pfeile 5b-5b in Figur 5a;

Fig. 6a eine Weiterbildung des Ausfuhrungsbei - spiels gemäß Figur 2a; und

Fig. 6b eine Ansicht des weitergebildeten Ausführungsbeispiels, gesehen in Richtung des Pfeils 6b in Figur 6a. In Figur 1 ist ein als Ganzes mit 10 bezeichnetes Boot schematisch dargestellt, in dessen Bootsrumpf 12 ein erstes Ausführungsbeispiel 14 einer erfindungsgemäßen Strahl -An- triebsvorrichtung eingebaut ist.

Die Strahl-Antriebsvorrichtung 14 weist einen im Rumpf- innern verlaufenden langgestreckten Durchlasskanal 16 auf, welcher an seinem in Fahrtrichtung vorderen Ende eine im Rumpfboden, d.h. unterhalb des Wasserspiegels 18, mündende Einlassöffnung 20 aufweist, über welche Wasser in den Durchlasskanal 16 eintreten kann. Am gegenüberliegenden, d.h. in Fahrtrichtung rückwärtigen Ende, mündet der Durchlasskanal 16 - wiederum unterhalb des Wasserspiegels 18 - in einer Auslassöffnung 22 im Heck 24 des Bootsrumpfs 12.

Zur Erzeugung eines den Vortrieb des Boots bewirkenden, aus der Auslassöffnung 22 ausgestoßenen Wasserstrahls ist im mittleren Bereich des Durchlasskanals 16 eine Antriebseinrichtung vorgesehen, welche eine sich zunächst im Quer- schnitt verjüngende und an den Durchtrittsöffnungen des

Wasser wieder kontinuierlich erweiternde Strahldüse 26 aufweist, vor deren eintrittsseitigem Bereich in der Nähe der Düsenwandung in Umfangsrichtung zueinander versetzt eine Anzahl von Treibwasser-Strahldusen 28 münden, die im We- sentlichen in Wasser-Durchtrittsöffnung gerichtet und an außerhalb der Wandung 30 des Durchlasskanals vorgesehene Leitungen 32 angeschlossen sind.

Die genaue Anordnung und Ausrichtung der Frischwasser- Strahldüsen 28 in Bezug auf die Strahldüse 26 wird nachstehend noch in Verbindung mit den weiteren Ausführungsbei- spielen erläutert .

Die Ringleitung 32 werden von einer - nur schematisch dar- gestellten - Pumpe 36, beispielsweise einer schnelllaufenden Kreiselpumpe mit unter erhöhtem Druck stehendem Treibwasser gespeist, welches im dargestellten Fall über eine vor der Einlassöffnung 20 im Schiffsrumpf mündenden Saugleitung 38 angesaugt wird.

Die Pumpe 36 ist direkt mit einem - ebenfalls nur schema- tisch dargestellten - Motor 40 gekoppelt, dessen Abriebsdrehzahl somit der Antriebsdrehzahl der Pumpe 36 entspricht. Als Motor 40 kann entweder ein Verbrennungsmotor oder ein von elektrischer Energie aus - nicht gezeigten - elektrischen Akkumulatoren oder Brennstoffzellen gespeister Elektromotor Verwendung finden.

In Figur 2a ist ein als Außenbordantrieb verwendbares Aus- führungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Strahl-Antriebsvorrichtung 114 schematisch gezeigt. Der innerhalb eines Antriebsgehäuses 130 vorgesehene Durchlasskanal 116 ist praktisch als Ganzes nach Art einer Strahldüse 126 geformt und weist wiederum Treibwasser-Strahldusen 128 auf, welche von einer Kreiselpumpe 136 gespeist werden und so in den von der Strahldüse 126 gebildeten Durchlasskanal 116 ge- richtet sind, dass die austretenden Treibwasserstrahlen von der unmittelbar benachbarten Wandung des Durchlasskanals weg leicht schräg zu dessen Mittellängsachse und zusätzlich mit einer leichten Komponente in Umfangsrichtung gerichtet austreten. Das Antriebsgehäuse 130 ist über einen senkrech- ten Schaft 142 mit einer am oberen Ende des Schafts vorgesehenen, von der Kreiselpumpe 136 mit angeflanschtem Motor 140 gebildeten Motor-Pumpen-Einheit starr verbunden. Der Abtrieb des Motors 140 ist also mit dem Laufrad der Kreiselpumpe 136 verbunden, welche über eine an der Oberseite des Antriebsgehäuses 130 mündende und im Mündungsbereich in Antriebsrichtung weisende Saugleitung 144 Wasser ansaugt und über eine Leitung 138 zu den Treibwasser-Strahldusen 128 fördert.

Die Antriebsvorrichtung 114 wird in der bestimmungsgemäßen Arbeitsstellung so am Heck eines anzutreibenden Boots angeordnet, dass das Antriebsgehäuse 130 und ein Teil des Schafts 142 unterhalb des Wasserspiegels 118 steht. Beim Antrieb der Kreiselpumpe 136 durch den Motor 140 wird also über die Einlassleitung 144 Wasser angesaugt, im Druck erhöht und über die Treibwasser-Strahldusen 128 in den Durch- lasskanal 116 ausgestoßen. Von den aus den Treibwasser- Strahldüsen 128 gerichtet austretenden Treibwasserstrahlen wird Energie auf das im Durchlasskanal 116 befindliche Wasser übertragen und es entsteht ein - in der Zeichnung nach rechts gerichteter - Antriebs-Wasserstrahl, welcher als Reaktion, den Rumpf des mit der Strahl -Antriebsvorrichtung 114 versehenen Boots in Vortriebsrichtung, d.h. in der Zeichnung nach links, beschleunigt. Dabei empfiehlt es sich dann, die Strahl-Antriebsvorrichtung 114 - in Übereinstimmung mit den bekannten Außenbord-Antrieben - um die senk- rechte Achse verdrehbar am Heck des Bootsrumpfs zu haltern, um so den ins umgebende Wasser austretenden Antriebs-Wasserstrahl in seiner Ausrichtung zum Bootsrumpf verstellen und so die Richtungssteuerung des Boots über eine Ver- schwenkung der Vorrichtung 114 vornehmen zu können. Zu die- sem Zweck ist die Kreiselpumpe 136 innerhalb eines im Querschnitt zylindrischen oberen Abschnitts des Schafts 142 angeordnet, welcher verdrehbar in einer am Heck des angetriebenen Bootes befestigten Manschette 143 gehaltert ist. Eine hebelartige, vom Motor 140 vorstehende Handhabe 146 erlaubt die Verdrehung der Motor-Pumpen-Einheit und somit der gesamten Antriebsvorrichtung 114. Die verdrehbare Lagerung des oberen zylinderischen Abschnitts des Schafts 142 in der Manschette 143 ist in Figur 2b veranschaulicht.

Durch strömungsgünstige Profilierung des Schafts 142 in der in Figur 2c veranschaulichten Weise im unteren Bereich des Schafts wird dabei der Widerstand des unterhalb des Wasserspiegels 118 befindlichen Teils des Schafts 142 verringert. Es ist klar, dass die Strahl-Antriebsvorrichtung 114 so am Heck eines Bootsrumpfs angeordnet werden muss, dass der zuströmseitige Einlass der Strahldüse 126 unter- t to o o o

s; M m

Φ H- Φ

H. l φ N , Ω, tv φ

Φ - rr H-

P H m z 0 rr φ 3 Φ p 0 P

P rr

O CΛ

Ω

H- tr

Φ H tu

^ H to o rr

Ω Φ p" P H

PJ P

H Cß rr Φ

Φ P. H-¹

H PJ er

P co

P rr o 0=

3 3 h

H- t-h

H rr P J φ

P Φ P

Ω

P^J Φ

Φ t*r PJ

H rr P co tr H- m

Φ ω φ s Ω tr

P P^J H- ω Φ 1— ' ω H O, rr Φ

M rr m P -

Φ Φ ω H CQ

Ω IQ o tr H-

Φ p.

0 tu ω < [fi cn Φ CQ

Φ H

P ω p.

0 Φ m rr

In den das in der Pumpe beschleunigte Treibwasser zu den Strahldüsen 128 führenden Leitungen 138 können Regelorgane 158 wie Klappen, Ventile etc. vorgesehen sein, welche über nur schematisch durch gestrichelte Linien 160 dargestellte Verbindung zu - ebenfalls nicht gezeigten - Betätigungsorganen an den Schleppgriffen 156 den Durchflussquerschnitt der und somit die durchströmende Treibwassermenge in den Leitungen 132 zu verändern erlauben.

Figur 4 zeigt eine Anwendung des Strahlantriebs für ein

Tauchboot 164 durch mehrere, in der erfindungsgemäßen Weise ausgebildete Strahl -Antriebsvorrichtungen. Das Tauchboot 164 ist mit mehreren, von der Außenseite seines Rumpfs 166 vortretenden Antriebsgehäusen 130 mit Strahldüsen 126 ver- sehen, und zwar im dargestellten Fall fünf solcher Antriebsgehäuse, von denen im Bereich des Bugs zwei auf gegenüberliegenden Seiten und im Bereich des Hecks drei vom Rumpf vortretend angeordnet sind. Im Rumpf selbst ist eine Motor-Pumpen-Einheit 168 angeordnet, welche - bis auf die naturgemäß höhere erforderliche Antriebs- und Pumpleistung - der vorstehend in Verbindung mit dem Tauchschlitten 48 beschriebenen Motor-Pumpen-Einheit 136, 140 entsprechen möge. Das von der Pumpe der Motor-Pumpen-Einheit 168 über die Einlassleitung 144 angesaugte Wasser wird von der Pumpe unter erhöhtem Druck über die strichpunktierten Leitungen 170 zu den Treibwasser-Strahldusen 128 in die Strahldüsen 126 gefördert. Wenn die Antriebsgehäuse 130 mit den Strahldüsen 126 insgesamt oder zum Teil bezüglich ihrer Durchströmungsrichtung relativ zur Längsmittelachse des Rumpfs 166 des Tauchboots 164 veränderlich am Rumpf gehaltert sind, können die Strahldüsen gleichzeitig zur Richtungssteuerung und des Tauchboots dienen.

In Figuren 5a und 5b ist eine Anwendung des Prinzips des Antriebs eines Wasserfahrzeugs durch eine erfindungsgemäße Strahl-Antriebsvorrichtung veranschaulicht, bei welcher ein Antriebsgehäuse 130 mit einer Strahldüse 126 im Ruderblatt L ) to to I-¹

LΠ o LΠ o LΠ o

vorgesehen sind, wobei die Mündung von unterschiedlichen radialen Abstand aufweisenden Treibwasser-Strahldusen jeweils gruppenweise an der ins Innere der Strahldüse 126 gerichteten Rückseite von im Querschnitt strömungsgünstig ausgebildeten finnen- oder flossenartigen Radialvorsprüngen 127 der Wandung der Strahldüse 126 angeordnet sind.

Anstelle mehrerer, radial zueinander versetzter Treibwasser-Strahldusen 128 kann in jedem Radialvorsprung 127 auch eine radial verlaufende schmale Schlitz- oder Spaltdüse vorgesehen sein.

Claims

A n s p r ü c h e

1. Strahl-Antriebsvorrichtung (14; 114) für Wasserfahrzeuge mit einem Antriebsgehäuse (30 130) , welches von einem

Durchlasskanal (16; 116) durchsetzt wird, der eine unter dem Wasserspiegel (18; 118) angeordnete Einlassöffnung (20; 120) für den Zutritt von Wasser aufweist, welches durch eine Antriebseinrichtung mit Energie angereichert und so ein Antriebs-Wasserstrahl erzeugt wird, der über eine am gegenüberliegenden Ende des Durchlasskanals (16 116) vorgesehene Auslassöffnung (22; 122) gerichtet ins umgebende Wasser ausgestoßen wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in dem vom Wasser durchströmten Durchlasskanal (16; 116) mehrere, an eine unter Druck stehendes Treibwasser liefernde Quelle angeschlossene und im Wesentlichen in Strömungsrichtung des Durchlasskanals (16; 116) gerichtete, im Bereich der Innenwandung des Durchlasskanals (16; 116) vorgesehene und in Umfangsrichtung des Durchlasskanals zueinander versetzte Treibwasser-Strahldusen (28; 128) angeordnet sind.

2. Strahl -Anrtriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlasskanal (16; 116) zumindest in einem Teilbereich die Form einer sich zum Aus- lass hin erweiternden Strahldüse (26; 126) aufweist, und dass die Treibwasser-Strahldusen (28; 128) vor oder im Bereich des geringsten Durchlassquerschnitts der Strahldüse (26; 126) angeordnet sind.

3. Strahl -Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Treibwasser-Strahldusen (128) so in den Durchlasskanal gerichtet sind, dass die austretenden Treibwasserstrahlen von der unmittelbar benachbarten Wandung des Durchlasskanals (116) leicht schräg zur Mittel -Längsachse des Durchlasskanals gerichtet sind.

4. Strahl-Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Treibwasser- Strahldüsen (128) so in den Durchlasskanal (116) gerichtet sind, dass die austretenden Treibwasserstrahlen in Bezug auf parallel zur Mittel -Längsachse des Durchlasses verlaufende Strömungsrichtungen mit einer in Umfangs- richtung des Durchlasskanals gerichteten Komponente schräg in den Durchlasskanal (116) austreten.

5. Strahl-Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils mehrere Treibwasser-Strahldusen (128) zu in unterschiedlichen radialen Abständen von der Mittel -Längsachse des Durchlasskanals (116) angeordneten, ihrerseits in Umfangsrichtung zueinander versetzten Strahldüsengruppen zusam- mengefasst sind.

6. Strahl -Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Treibwasser- Strahldüsen (128) die Form von radial zur Mittel-Längsachse des Durchlasskanals ausgerichteten, langgestreck- ten Schlitz- oder Spaltdüsen haben.

7. Strahl-Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung für die Treibwasser liefernde Quelle wenigstens eine motorisch antreibbare Pumpe (36; 136) aufweist, die saugseitig mit einem unterhalb des Wasserspiegels (18; 118) angeordneten Einlass und druckseitig mit den Treibwasser-Strahldüse (n) (28; 128) verbunden ist bzw. sind.

8. Strahl -Antriebsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (n) (36; 136) als Kreiselpumpe (n) ausgebildet ist bzw. sind.

9. Strahl-Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (n) (36; 136) als volumetrische Verdrängerpumpe (n) , vorzugsweise Kolbenpumpe (n) , ausgebildet ist bzw. sind.

10. Strahl -Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass für die Pumpe (n) (36; 136) in Vortriebsrichtung des anzutreiben- den Wasserfahrzeugs (10) ausgerichtet ist.

11. Strahl -Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das vom Durchläse - kanal (16) durchsetzte Antriebsgehäuse (30) sowie die Antriebseinrichtung im Innern des anzutreibenden Wasserfahrzeugs (10) angeordnet sind, wobei lediglich die Einlassöffnung (20) in den und die Auslassöffnung (22) aus dem Durchlasskanal (16) die Wandung des Rumpfs des Wasserfahrzeugs (10) durchbrechen.

12. Strahl -Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das vom Durchlasskanal durchsetzte Antriebsgehäuse (130) außerhalb und mit Abstand vom Rumpf des Wasserfahrzeugs (10) an dessen Wandung angeordnet ist.

13. Strahl -Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8 und Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (n) (136) im Antriebsgehäuse (130) integriert ein- gebaut ist bzw. sind.

14. Strahl -Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9 und Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (n) (136) mit dem Antriebsmotor (140) zu einer vom Antriebsgehäuse (130) weggebauten Motor-Pumpen-Einheit zusammengebaut sind, und dass der Pumpen-Auslass mit den Treibwasser-Strahldusen (28; 128) durch Leitungen verbunden ist .

15. Strahl -Antriebsvorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsgehäuse (130) relativ zum Rumpf (12) des Wasserfahrzeugs (10) um eine im wesentlichen senkrechte Achse verdrehbar am Wasserfahrzeug (10) gehaltert ist.

16. Strahl -Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass an der Oberseite des Antriebsgehäuses (130) ein langgestreckter Schaft (142) und an dessen dem Antriebsgehäuse abgewandten oberen Ende ein Antriebsmotor (140) vorgesehen ist, der über eine den Schaft durchsetzende Welle mit der Pumpe (136) bzw. den Pumpen verbunden ist.

17. Strahl -Antriebsvorrichtung nach Anspruch 13 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass an der Oberseite des An- triebsgehäuses (130) ein langgestreckter Schaft (142) und an dessen dem Antriebsgehäuse abgewandtem oberen Ende die Motor-Pumpen-Einheit (140, 136) vorgesehen ist.

18. Strahl -Antriebsvorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (142) verdrehbar am Rumpf (12) des Wasserfahrzeugs (10) gehaltert ist.

19. Strahl -Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 16 oder 17 und Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (142) zumindest in seinem unter den Wasserspiegel eintauchenden Bereich ein in Bezug auf die Vortriebsrichtung der Antriebsvorrichtung bezüglich des Strömungswiderstands optimiertes Querschnittsprofil aufweist .

20. Strahl -Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass als motorischer Antrieb für die Pumpe (n) (36; 136) ein Verbrennungsmotor vorgesehen ist.

21.Strahl-Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass als motorischer

Antrieb für die Pumpe (n) (36; 136) ein Verbrennungsmotor vorgesehen ist.

22. otorisch angetriebener Schleppschlitten (148) für Tau- eher mit einer Strahl-Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in einem langgestreckten Gehäuse (150) eine Motor-Pumpen-Einheit (140; 136) sowie eine die Antriebsenergie für den Motor liefernde Energiequelle angeordnet sind, dass am in Vortriebsrichtung vorn liegenden Ende des Gehäuses (150) eine mit dem Einlass der Pumpe (136) verbundene Einlassöffnung vorgesehen ist, dass im vorderen Endbereich des Gehäuses (150) auf gegenüberliegenden Seiten jeweils eine Strahldüse (126) angeordnet ist, die je- weils mit dem Auslass der Pumpe (136) verbundene Treibwasser-Strahldusen (128) aufweisen, und dass im rückwärtigen Ende des Gehäuses (150) vom Taucher ergreifbar Schleppgriffe (156) mit Betätigungselementen zur unabhängigen Steuerung der von der Pumpe (136) zu den Treib- wasser-Strahldüsen (128) geförderten Treibwasserströme vorgesehen sind.

23. Schleppschlitten nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (140) ein Elektromotor ist.

24. Schleppschlitten nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiequelle von wenigstens einem wieder- aufladbaren elektrischen Akkumulator (154) gebildet wird.

25.Wasserfahrzeug, insbesondere Tauchfahrzeug, welches durch Strahl -Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprü- ^o 1 CQ 4 ^ ß 1 _^ 1

KO X 1 1 CQ Φ CQ <* ß :Ω 40 1 1 0

^•t 1 -H s cn rt ß 4H H φ rH O _^ CQ SH p

P *— X vo 4-⁾ H 4J 1 tH ^•H Φ N CQ

40 fl

O 0 Cfl SH φ CQ φ υ

> -F Eπ ß •H ε Φ LD CQ Φ X Φ CQ X!

Φ rH

CQ φ SH g X ^•F P tn tn rH ! CQ 1 CQ ß ü rH 40 CQ CQ Φ ß •H = Φ PC; ß ~— - tH υ φ rH -H X -F Φ Φ rt Φ -F

H xi Φ X! Φ i X N P X Φ rH i X! Λ υ tH rH ß 5 X5 SH υ υ 5 Φ Φ xs ^•H tH rH Xi X 40

-H Φ -H ß ß P Φ 00 ß Φ -H rH P Q Φ H Φ 0 rt t

Φ τ-ι SH Ό Φ ^•F s SH — . ß CQ 4 CJ MH Xi P rt H ^•H CQ xi CN Φ Xi φ P

N 4 rH X ß H M ^ ε , — cn X N > SH 0 Φ 4H

Xi P o tH xl cn Φ ß CQ rt Φ rH P ß cn s s 0 Φ -— . φ -H — ' φ tn cn rt 02, cn φ υ X! ß X! PJ tn E^H

00 tH Φ tn ε ε • ß tn φ J P cn Xi H rt Φ υ Φ Φ ß P 0 X⁾ φ P tn CO C φ X! ß Q rt ε X rH ß =P M -H Φ rt ß 2, > ß ; CQ SH ß H 0 Φ X rH ~ 0 -H Φ -H Φ tH Öl Φ -H

Φ φ πJ Ai " — ' φ S CQ CJ ε ß LD > φ 4J Φ ( tn 40 φ , — 3 cn _^ CQ tn CQ X⁾ υ X⁾ =P -F -F CN cn I -U CQ φ XJ P P _^ X⁾ P ω s ^•F <# ß φ ß rH P J -H . CQ P t Φ ß φ Xi X! rH CQ ß Φ s x! r^ Φ i Φ 40 ! xl — ~ ß SH Φ φ Xi r-{ XJ r4 Φ :(Ö ^•H ε Xi ß υ 1 CQ H X) 40 cn υ o φ Q CQ -F ß X r JH rH SH — ß X! Φ ^•F

Sπ m 4-1 =P S -H rt XI ß Φ Xi φ tn tn •H X tH P X! Φ =P rH ß

P φ H Φ SH X! 0 CQ -F Xi 0 rH tn =P ß CQ CQ Φ Xi rt CQ 40 t X) ß x⁾ x ε r > — Φ rH cn 4J - Φ ß •H cn N =rt tn Xi rt rH CQ 40 X Φ fÖ O 4-1 4 Xi 4 cn tn Φ in φ ! Φ J 4J -F xi 40 rt rt φ tn o X) xi \. Φ tn Ü crj φ Φ 1 • 40 i CN EH Φ X ß ε cn -ä rH CQ φ φ ß ) CQ 0 P SH P< ß 4 -H ß -F Φ φ Φ » X! P ß tn P

Ö P > 40 B 5 Φ cn X ε =P X ß M ß P 4-1 3: P Φ rH ß tH =rt ß P X!

J-> P :(Ö Cfl cn P SH CQ ^•F υ ε υ -H 4-⁾ φ N rH ^•H tn φ φ Φ XI -H rt SH co Xi . — . crj 1 Λ 0 CQ P φ P Φ s tn rt XI Φ P Xi xi Xi φ φ

-H CQ Φ CD XJ Φ rt ß SH P CQ !H ß X! υ Φ υ P tn rH CQ >

-Y tn CO Φ Φ tn φ PJ ε tn P 4 P rt φ rH X! N φ -F cd CQ φ tn

SH υ CQ H Φ cn Xi ß X X) cn P P cn CQ ß 4J X tn P CJ rH CQ rH X! X) P φ fÖ Φ X ^^ -H cn ß rt -H ß t φ X) crj Φ P s α, Φ Φ φ XI xi rt J P 40 ε Φ φ

N &

X X! 4J υ φ ,— . ß rt =⁽Ö ß -F -H 40 N ε

X -H MH & Φ ,— _^ Xi rH ß Φ -H X) LD rH 4H Xt φ -H tH P

•F CQ SH P CQ JQ 4-1 LO EH SH x: φ X X -H ß rH ß I I =P tn rH Φ CQ !H X ε Xl Λ

Φ Φ £ CQ ^•H Φ U> φ υ J rt υ ε Xi SH =rt H MH ß φ tn Φ Φ s rt 3 s P rö Φ -F H ß > rt 4H rt P O P cn CQ 3s Xi . — . 4H ß

X tf X⁾ rH ^-^ Φ ß CQ tn ß tsi 0 > φ _^^ 40 cn X) O co SH Φ ß xt EH X⁾ ,-_^ cn Φ φ cn > MH "φ X! rt Φ ε ε < Φ ß rt υ ß ε X) ß 4H o tn rt Q tn CQ tn X Pi t^ υ & -H -H ε -F H CQ Φ

-H •H 0 ß ß Φ P 4 r- P rH CQ 4-) P CQ ß φ tn ε H -F SH rt " — ' CQ X o Φ Φ t> P Φ CQ ε -F H Φ ß rt cn Φ rt rt -H P P ' — rH φ 40 40 Φ rt φ

H SH i P P ε — - N -H & -H N i P et; rH ß

SH W r4 3 4J 4J 4 0 φ a -H cn ^•H ß 5 ^•F

Φ CQ P _^ :rt C-t ε ß Xi Φ SH

CQ CQ ß φ X) P Xl Φ P X cn ß X - ß s XI ε 4 > Xi P cn P 40

^•H Φ tn P N Φ ε P φ rt rH Φ φ rt 4 Φ υ rt rt CQ Φ CQ ,-, 4 CQ =P Φ Φ ) ε JJ ß ^•H tn -H ε θι 4-1 φ xi xi 4H Φ 4-1 1 -H rH X -H rt ß xl CQ xi cn tn

-H CQ P CQ Sπ cn P ß Xi ß r4 ß Φ rH CQ Λ Φ tH xi φ υ rt r-\ •H ß

H tn 4 Φ X SH Λ P φ _^. P φ X XJ CQ 4H rH -H 40 ^^ -H Xt X tH rt o CQ -H X • CQ φ O 40 CQ cn O Λ CQ υ X rt tn P Φ tH φ CQ Ö SH O rt =o

Φ CQ P υ 5 CQ -H 4-⁾ ^•F tn cn U3 SH CQ ^•H ß ε Xi 4-> tn CQ ß CQ Xi x;

OK X fÖ φ -H N rt 0 Φ Φ rt rt H φ rt φ 0 X P P P s ß rt P P ß X Φ O t^ u XJ 5 SH X 5 4-> ε Xi J 5 xi ^-^ > 3 N > cn ε 0, (Ü rt xi 40 < P cn tn X o o r- 00 o CN C CN