(19) |
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(11) |
EP 2 492 185 B1 |
(12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
(45) |
Hinweis auf die Patenterteilung: |
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02.04.2014 Patentblatt 2014/14 |
(22) |
Anmeldetag: 12.07.2011 |
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(51) |
Internationale Patentklassifikation (IPC):
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(54) |
Vordüse für ein Antriebssystem eines Wasserfahrzeuges zur Verbesserung der Energieeffizienz
Pre-nozzle for a drive system of a water vehicle for improving energy efficiency
Pré-buse pour propulsion de véhicule nautique afin d'améliorer l'efficience énergétique
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(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL
NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR |
(30) |
Priorität: |
25.02.2011 DE 202011000439 U
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(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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29.08.2012 Patentblatt 2012/35 |
(60) |
Teilanmeldung: |
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13156115.1 / 2597029 |
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13156118.5 / 2597030 |
(73) |
Patentinhaber: Becker Marine Systems GmbH & Co. KG |
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21079 Hamburg (DE) |
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(72) |
Erfinder: |
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- Lehmann, Dirk
21423 Winsen/Luhe (DE)
- Mewis, Friedrich
01219 Dresden (DE)
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(74) |
Vertreter: Richter Werdermann Gerbaulet Hofmann |
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Patentanwälte
Neuer Wall 10 20354 Hamburg 20354 Hamburg (DE) |
(56) |
Entgegenhaltungen: :
EP-A1- 2 100 808 JP-U- 62 038 800
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JP-A- 9 175 488 KR-A- 20080 055 615
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft eine Vordüse für ein Antriebssystem eines Wasserfahrzeugs
zur Verbesserung der Energieeffizienz.
[0002] Aus dem Stand der Technik sind Antriebssysteme für unterschiedliche Schiffstypen
zur Verbesserung des Antriebsleistungsbedarfes bekannt. Aus der
EP 2 100 808 Al ist beispielsweise ein Antriebssystem für ein Schiff basierend auf einer Vordüse
bekannt. Das Antriebssystem besteht aus einem Propeller sowie einer Vordüse, welche
unmittelbar vor dem Propeller angebracht ist und in der Vordüse integrierte Flossen
bzw. Tragflügel aufweist. Die Vordüse hat im Wesentlichen die Form eines flachen Kegelausschnittes
wobei beide Öffnungen, sowohl die Wassereintritts- sowie auch die Wasseraustrittsöffnung,
als kreisrunde Öffnungen ausgebildet sind und die Wassereintrittsöffnung einen größeren
Durchmesser als die Wasseraustrittsöffnung aufweist. Dadurch ist es möglich die Propellerzuströmung
zu verbessern sowie durch die in der Vordüse integrierten Flossen bzw. Tragflügel
Verluste im Propellerstrahl durch Vordrallerzeugung zu verringern.
[0003] Das Dokument
KR 10-20080055615 A wird als nächstliegender Stand der Technik betrachtet und offenbart den Oberbegriff
des Anspruchs 1. Dabei ist vorgesehen, dass die Vordüse im Bereich der Wassereintrittsöffnung
abgeschrägt ist.
[0004] In der
JP 9175488 A wird ebenfalls eine rotationsasymmetrische Vordüse für ein Antriebssystem eines Wasserfahrzeuges
beschrieben. Hierzu ist die Vordüse bezogen auf ihre Mittelachse in einem Winkel zur
Propellerachse angeordnet. Ferner wird bei einer anderen Ausführungsform, wie in der
KR 10-20080055615 A, eine abgeschrägte Wassereintrittsöffnung gezeigt.
[0005] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vordüse für ein Antriebssystem eines
Wasserfahrzeuges zur weiteren Verbesserung der Antriebseffizienz, insbesondere für
langsame, völlige Schiffe, zu schaffen.
[0006] Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches
1.
[0007] Hiernach ist die Vordüse für ein Antriebssystem eines Wasserfahrzeuges, insbesondere
eines Schiffes der eingangsbeschriebenen Art, erfindungsgemäß in der Weise ausgebildet,
dass innerhalb der Vordüse ein Fin-System angeordnet ist. Dabei ist die Vordüse in
Schifffahrtsrichtung vor einem Propeller angeordnet. Unter "in Schifffahrtsrichtung"
ist hier die Vorwärtsfahrrichtung eines Schiffes zu verstehen. Innerhalb der Vordüse
ist kein Propeller, wie z. B. bei Kortdüsen, angeordnet. Des Weiteren ist die Vordüse
beabstandet zum Propeller angeordnet. Das innerhalb der Vordüse angeordnete Fin-System
besteht aus mehreren, beispielsweise vier oder fünf, Fins welche radial zur Propellerachse
angeordnet sind und mit der Innenfläche des Düsenmantels verbunden sind. Dabei sind
die einzelnen Fins vorzugsweise unsymmetrisch innerhalb der Vordüse angeordnet.
[0008] Unter "innerhalb der Vordüse" ist derjenige Bereich zu verstehen, welcher durch den
Düsenmantel einer an den beiden Öffnungen gedanklich geschlossenen Vordüse eingeschlossen
ist. Somit sind die einzelnen Fins des Fin-Systems derart angeordnet, dass sie sich
im Wesentlichen innerhalb der Vordüse befinden und bevorzugt komplett innerhalb der
Vordüse befinden, d.h. nicht aus einer oder beiden Öffnungen der Vordüse herausragen.
Im Gegensatz dazu ist der Propeller des Schiffs derart angeordnet, dass er sich im
Wesentlichen außerhalb der Vordüse befindet und bevorzugt an keiner Stelle in die
Vordüse, d.h. durch eine der beiden Öffnungen der Vordüse hineinragt.
[0009] Vorzugsweise ist die Ausdehnung der einzelnen Fins des Fin-Systems in Längsrichtung
der Vordüse kleiner, bzw. kürzer, als die Länge der Vordüse an ihrer kürzesten Stelle.
Unter Ausdehnung ist dabei der Bereich bzw. die Länge entlang der Innenfläche der
Vordüse zu verstehen, über die sich die Fins in Vordüsenlängsrichtung erstrecken.
Besonders bevorzugt ist die Ausdehnung der einzelnen Fins in Längsrichtung der Vordüse
kleiner als 90 %, ganz besonders bevorzugt kleiner als 80 % oder auch kleiner als
60 % der Länge der Vordüse an der kürzesten Stelle der Vordüse. Die Längsrichtung
entspricht der Strömungsrichtung. Dabei können die einzelnen Fins gleich oder unterschiedlich
angestellt sein. Das bedeutet, dass die Anstellwinkel der einzelnen Fins unterschiedlich
gewählt und eingestellt sein können. Der Anstellwinkel entspricht dem Winkel zwischen
einer Mantellinie entlang der Innenfläche der Vordüse und der der Innenfläche zugewandten
Seite der Kante der Fins. Somit sind die Fins in einem Winkel, dem Anstellwinkel,
zur Strömungsrichtung angestellt. Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Fins im Wesentlichen
im hinteren Bereich, d. h. im Propeller zugewandten Bereich, angeordnet sind. Somit
weist der Eintrittsbereich der Vordüse kein Fin-System auf und dient ausschließlich
der Beschleunigung des Wasserflusses. Das im hinteren Bereich der Vordüse angeordnete,
bzw. das im Anschluss an den Eintrittsbereich angeordnete Fin-System dient (zusätzlich)
der Vordrallerzeugung.
[0010] Ferner ist die erfindungsgemäße Vordüse rotationsasymmetrisch ausgebildet. Dabei
ist die Rotationsachse der Vordüse längs der Vordüse derart angeordnet, dass sie bei
Querschnittsbetrachtung der Vordüse sowohl in vertikaler wie auch horizontaler Ausrichtung
in der Mitte liegt sowie bevorzugt durch die Mitte der Wasseraustrittsöffnung verläuft.
Durch die rotationsasymmetrische Ausbildung der Vordüse wird die Vordüse somit nicht
bei Drehung um jeden beliebigen Winkel um die Rotationsachse auf sich selbst abgebildet.
Dabei ist es möglich, dass einzelne Flächensegmente, beispielsweise ein Ausschnitt
im Bereich der Wasseraustrittsöffnung, in sich rotationsasymmetrische Eigenschaften
aufweisen, die Vordüse als Gesamteinheit allerdings keinen Rotationskörper darstellt.
Ferner bezieht sich die Rotationsasymmetrie nicht auf das innerhalb der Vordüse angeordnete
Fin-System. Die Vordüse ist also unabhängig von der Anordnung der einzelnen Fins rotationsasymmetrisch.
[0011] Außerdem ist die Wassereintrittsöffnungsfläche der Vordüse geknickt oder gekrümmt.
Dabei kann die Wassereintrittsöffnungsfläche mit einem konstanten Krümmungsradius
von oben nach unten gesehen gekrümmt sein oder unterschiedliche bzw. mehrere Krümmungsradien
aufweisen. Des Weiteren kann die Wassereintrittsöffnungsfläche von oben nach unten
gesehen einen Knick oder auch mehrere Knicks aufweisen.
[0012] Der Propeller welcher hinter der Vordüse und beabstandet davon angeordnet ist, ist
feststehend, d. h. um die Propellerachse drehbar aber nicht (horizontal oder vertikal)
schwenkbar, und in einem Stevenrohr drehbar gelagert. Die Vordüse kann dabei mit nach
oben verschobener, oberhalb der Propellerachse liegender Rotationsachse angeordnet
sein. Somit liegt der Schwerpunkt der Vordüse oberhalb der Propellerachse. Dabei kann
die Vordüse derart angeordnet sein, dass ihre Rotationsachse parallel zur Propellerachse
verläuft oder in einem Winkel zur Propellerachse verläuft und somit in Bezug auf die
Propellerachse schräg gestellt ist.
[0013] Die Vordüse ist in horizontaler Richtung mittig, bezogen auf die Propellerachse,
ausgerichtet. Somit liegen die Rotationsachse der Vordüse und die Propellerachse in
einer vertikalen Ebene.
[0014] Aus dem Stand der Technik sind Düsen bekannt, welche durch eine annähernd vertikale
Ebene in zwei Hälften geteilt sind, wobei beide Hälften zueinander in Längsrichtung
entlang der vertikalen Ebene versetzt angeordnet sind. Die erfindungsgemäße Vordüse
besteht nicht aus zwei oder mehr in Längsrichtung versetzten Hälften. Somit erstreckt
sich die Wasseraustrittsöffnungsfläche bevorzugt über nur eine Ebene und insbesondere
nicht über zueinander versetzte Ebenen.
[0015] Durch die erfindungsgemäße Vordüse ist es somit möglich die Antriebseffizienz eines
Schiffes dadurch weiter zu verbessern, dass durch die Ausbildung der Vordüse die Propellerzuströmung
verbessert wird und durch das in der Vordüse angeordnete Fin-System durch Vordrallerzeugung
die Verluste im Propellerstrahl verringert werden. Insbesondere ist es durch die rotationsasymmetrische
Ausbildung der Vordüse möglich, Bereiche des ungünstigen Nachstromes zu berücksichtigen
und somit die Propellerzuströmung weiter zu verbessern.
[0016] Insbesondere bei großen, völligen Schiffen, wie z. B. Tanker, Bulker oder Schlepper,
ist die Wassergeschwindigkeit im hinteren Bereich des Schiffes, also im Bereich des
Propellers und der Vordüse, aufgrund der Schiffsform bzw. der Ausgestaltung des Schiffskörpers,
unterschiedlich. Beispielsweise ist es möglich, dass die Wassergeschwindigkeit im
unteren Bereich der Vordüse und des Propellers schneller ist als im oberen Bereich
der Vordüse bzw. des Propellers. Dies ist insbesondere dadurch bedingt, dass die Wasserzuströmgeschwindigkeit
in Richtung Vordüse und Propeller im oberen Bereich durch den Schiffskörper stärker
abgebremst bzw. abgelenkt wird als im unteren Bereich. Durch die rotationsasymmetrische
Ausgestaltung der Vordüse ist es möglich die spezielle Schiffsform bzw. die dadurch
verbundene Beeinflussung der Wasserzuströmgeschwindigkeiten zu berücksichtigen und
somit die Wasserzuströmgeschwindigkeit insbesondere in den Bereichen ungünstigen Nachstroms,
beispielsweise im oberen Bereich der Vordüse bzw. des Propellers, durch die Vordüse
stärker zu beschleunigen als im Bereich des günstigeren Nachstromes, beispielsweise
im unteren Bereich der Vordüse bzw. des Propellers. Dadurch wird die Propelleranströmgeschwindigkeit
des Wassers gleichmäßiger verteilt. Somit werden durch die erfindungsgemäße Vordüse
Bereiche mit unterschiedlichem Nachstrom, insbesondere ein im oberen und unteren Bereich
der Vordüse unterschiedliches Nachstromverhältnis in Bezug auf die jeweilige Strömungsgeschwindigkeit
berücksichtigt.
[0017] Ein weiterer Vorteil ist, dass durch die erfindungsgemäße Vordüse eine Wirbelerzeugung
vermieden bzw. reduziert werden kann. Das bedeutet, dass der durch den Schiffskörper
abgelenkte Wasserstrom nicht bzw. in geringem Maße auf Außenflächen des Düsenmantels
auftritt und somit keine bzw. weniger Wasserwirbel erzeugt werden. Insgesamt kann
somit der Propulsionswirkungsgrad erhöht werden. Mit der erfindungsgemäßen Vordüse
sowie insbesondere aufgrund der Anordnung der Vordüse wird die Strömung günstig beeinflusst
ohne dabei einen hohen Widerstand oder starke Wirbel zu erzeugen. Im Ergebnis kann
durch die erfindungsgemäße Vorrichtung der Propellerschub bei gleicher Antriebsleistung
erhöht werden oder alternativ bei geringerer Antriebsleistung ohne Verringerung des
Propellerschubs Leistung und somit Energie eingespart werden.
[0018] Vorzugsweise ist die Wassereintrittsöffnung verglichen mit einer kreisförmigen Öffnung
einer rotationssymmetrischen Vordüse nach oben oder nach unten erweitert. Die Richtungen
oben und unten beziehen sich hier auf den eingebauten Zustand der Vordüse an ein Schiff.
Abhängig vom Bereich des ungünstigen Nachstromes bzw. in Abhängigkeit vom Schiffskörper
ist die Wassereintrittsöffnung der erfindungsgemäßen Vordüse nach oben oder nach unten
erweitert. Es ist auch möglich, dass die Wassereintrittsöffnung der Vordüse nach oben
und nach unten erweitert ist. Durch die Erweiterung der Wassereintrittsöffnung kann
eine größere Wassermenge in die Wassereintrittsöffnung der Vordüse hineinfließen,
wobei Verluste durch den vom Schiffskörper abgelenkten Wasserstrom, welcher zum Teil
bei einer nicht erweiterten Wassereintrittsöffnung der Vordüse auf den Außenbereich
des Düsenmantels trifft, verringert werden. Durch eine verbesserte Anströmung wird
die Effizienz erhöht.
[0019] Des Weiteren ist es bevorzugt, dass mindestens eine der beiden Öffnungsflächen, Wassereintrittsöffnungsfläche
oder Wasseraustrittsöffnungsfläche, in vertikaler Richtung eine größere Länge als
in horizontaler Richtung aufweist. Unter Öffnungsflächen der Vordüse sind jeweils
die durch die stirnseitigen Kanten des Düsenmantels der Vordüse eingeschlossenen Flächen
zu verstehen. Der Düsenmantel wird typischerweise vom sogenannten "Düsenring" gebildet.
Bei dem Düsenmantel handelt es sich um die sogenannte Ummantelung der Vordüse, wobei
der Düsenmantel aus einer Innenfläche und einer Außenfläche besteht. Die beiden Flächen
sind dabei in der Regel zueinander beabstandet. Das Fin-System ist nicht Bestandteil
des Düsenmantels sondern an der Innenfläche des Düsenmantels mit diesem verbunden.
Dabei kann die Öffnungsfläche über eine oder über mehrere ebene oder gekrümmte Ebenen
ausgebildet sein. Unter der Länge in vertikaler Richtung ist dabei die Länge der Öffnungsfläche
von oben nach unten betrachtet entlang ihrer vertikalen Mittellinie zu verstehen.
Unter der größten Länge in horizontaler Richtung ist somit analog zur vertikalen Richtung
die Breite der Öffnungsfläche im Bereich ihrer größten Ausdehnung zu verstehen. Eine
ellipsenförmige Öffnungsfläche weist beispielsweise somit ihre größte Länge in horizontaler
Richtung im Bereich ihrer horizontalen Mittellinie und ihre größte Länge in vertikaler
Richtung im Bereich ihrer vertikalen Mittellinie auf. Die beiden Öffnungsflächen,
die Eintrittsöffnungsfläche sowie die Austrittsöffnungsfläche, können dabei parallel
zueinander, teilweise parallel zueinander, sowie nicht parallel zueinander ausgebildet
sein. Die Längen in vertikaler und horizontaler Richtung verlaufen dabei immer auf
der Öffnungsfläche und sind somit nicht zwingenderweise direkte Verbindungen der oberen
stirnseitigen Kante des Düsenmantels mit der unteren Kante des Düsenmantels. Falls
die Öffnungsfläche über mehrere Ebenen ausgebildet ist, weist zumindest eine der beiden
Längen einen Knick und/oder einen Bogenverlauf auf.
[0020] Bevorzugterweise ist die wassereintrittsseitige Öffnungsfläche der Vordüse größer
als eine wassereintrittsseitige Öffnungsfläche einer rotationssymmetrischen Vordüse
mit gleichem Mittenradius. Unter Mittenradius ist der Radius der Vordüse des oberen
Düsenmantelbogens bei Querschnittsbetrachtung der Vordüse im Bereich der Profilmitte
der Vordüse zu verstehen. Somit stellt der Mittenradius den Radius des oberen Kreisbogens
dar, welcher in einem Querschnitt in der, bezogen auf die Länge der Vordüse, Mitte
der Vordüse sichtbar wäre.
[0021] Des Weiteren ist es bevorzugt, dass die Vordüse zumindest bereichsweise die Propellerachse
des Schiffes umschließt. Dabei ist die Vordüse vorteilhaft derart angeordnet, dass
ihre Rotationsachse oberhalb der Propellerachse liegt, mit ihrem unteren Düsenmantelsegment
die Propellerachse aber noch umschließt. Alternativ kann das untere Düsenmantelsegment
auch auf der Propellerachse liegen.
[0022] Ferner ist es bevorzugt, dass die Eintrittsöffnungsfläche der Vordüse nicht parallel
bzw. nur bereichsweise parallel zur Wasseraustrittsöffnungsfläche der Vordüse angeordnet
ist. Beispielsweise könnte die Wasseraustrittsöffnungsfläche der Vordüse (vollständig)
parallel zum Querschnitt der Vordüse bzw. parallel zur Rotationsachsensenkrechten
sein und die Wassereintrittsöffnungsfläche zur Querschnittsfläche der Vordüse bzw.
zur Rotationsachsensenkrechten der Vordüse schräggestellt sein bzw. (zumindest bereichsweise)
einen Winkel aufweisen.
[0023] Bevorzugterweise weist die Vordüse im oberen Bereich eine größere Profillänge als
im unteren Bereich auf. Die Profillänge verläuft entlang der äußeren Mantelfläche
der Vordüse und somit entlang einer Mantellinie des Düsenmantels. Somit ist die Profillänge
nicht konstant und nimmt von oben nach unten betrachtet ab. Dabei kann die Profillänge
stufenartig oder sprungartig, linear, oder einer beliebig anderen Funktion folgend
von oben nach unten abnehmen. Des Weiteren ist es möglich, dass die Profillänge über
einen Bereich, beispielsweise im oberen Bereich der Vordüse konstant bleibt und nur
im unteren Bereich abnimmt. Ferner ist es bevorzugt, dass die Profillänge der Vordüse
im Bereich der Rotationsachse größer als im unteren Bereich der Vordüse ist.
[0024] Somit ist die Durchströmlänge von oben nach unten betrachtet innerhalb der Vordüse
nicht konstant, bzw. im oberen Bereich der Vordüse länger als im unteren Bereich der
Vordüse. Dadurch sowie auch insbesondere aufgrund die Verengung des Querschnitts der
Vordüse und der Anstellung zur Strömungsrichtung wird die Wassergeschwindigkeit im
oberen Bereich der Vordüse stärker bzw. über eine längere Beschleunigungsstrecke beschleunigt
wird als im unteren Bereich der Vordüse. Somit kann durch die Vordüse die Wassergeschwindigkeit
im Bereich des ungünstigen Nachstromes, im oberen Eintrittsbereich der Vordüse, stärker
beschleunigt werden als das bereits mit höherer Geschwindigkeit einströmende Wasser
im unteren Bereich der Vordüse. Somit ist die Wasseraustrittsgeschwindigkeit und somit
die Propellerzuströmgeschwindigkeit im oberen und unteren Bereich ausgeglichener bzw.
die Geschwindigkeitsdifferenz ist relativ gering. Ferner entspricht die Verringerung
der Profillänge von oben nach unten betrachtet einer Erweiterung der Wassereintrittsöffnungsfläche
nach unten, da somit im unteren Bereich mehr Wasser, welches bei konstanter Profillänge
der Vordüse teilweise von außen auf den Mantel der Vordüse geströmt wäre, nunmehr
von der Öffnung erfasst wird und in die Vordüse einströmen kann.
[0025] Bevorzugterweise ist die Wassereintrittsöffnungsfläche der Vordüse derart vorgesehen,
dass sie zur Querschnittsfläche der Vordüse bzw. zur Rotationsachsensenkrechten der
Vordüse mindestens einen Schnittwinkel aufweist. Dabei ist unter Schnittwinkel derjenige
Winkel zu verstehen, welcher sich bei gedanklicher Verlängerung der Wassereintrittsöffnungsfläche
sowie der Querschnittsfläche der Vordüse im Bereich des Schnittpunktes der beiden
Schnittflächen ergibt. Der Schnittwinkel entspricht somit auch dem Winkel zwischen
Wassereintrittsöffnungsfläche und dem Lot auf der Vordüsenachse, bzw. der Rotationsachse
der Vordüse. Da die Wassereintrittsöffnungsfläche über mehrere Ebenen ausgebildet
sein kann, können die Wassereintrittsöffnungsfläche und Querschnittsfläche somit mehrere,
beispielsweise zwei, Schnittwinkel zueinander aufweisen. Bevorzugterweise ist der
Schnittwinkel kleiner gleich 90°, besonders bevorzugt kleiner als 60° und ganz besonders
bevorzugt kleiner als 30°.
[0026] Bevorzugterweise ist der Schnittwinkel zwischen der wassereintrittsseitigen Öffnungsfläche
sowie der Querschnittsfläche der Vordüse mindestens in einem Bereich konstant. Dieser
Bereich umfasst dabei mindestens 1 %, bevorzugt mindestens 5 % und besonders bevorzugt
mindestens 20 % bezogen auf die Höhe der Vordüse im Bereich der Wasseraustrittsöffnung.
Des Weiteren ist der Schnittwinkel zumindest in diesem Bereich größer als 0°. Beispielsweise
könnte der Schnittwinkel von oben nach unten über die gesamte Höhe der Vordüse konstant
sein. Des Weiteren ist vorgesehen, dass der Schnittwinkel lediglich in einem Bereich,
beispielsweise der unteren Hälfte der Höhe der Vordüse, also unterhalb der Rotationsachse,
konstant ist. Da die Höhe der Vordüse nicht konstant sein muss, wird die Höhe der
Vordüse im Bereich der Wasseraustrittsöffnung als Referenz herangezogen.
[0027] Ferner ist es bevorzugt, dass der Öffnungswinkel der Vordüse größer als der doppelte
obere Profilwinkel oder größer als der doppelte untere Profilwinkel ist. Dabei ist
der Öffnungswinkel der Vordüse der Winkel zwischen oberer und unterer Profillinie
der Vordüse. Die Profillinie ist die Mantellinie in Längsrichtung der Vordüse entlang
der Außenfläche des Vordüsenmantels. Dabei verläuft die obere Profillinie entlang
des höchsten Bereiches der Vordüse und die untere Profillinie entlang des tiefsten
Bereiches der Vordüse. Die obere Profillinie weist somit dieselbe Länge wie die Profillänge
im obersten Bereich der Vordüse auf. Die untere Profillinie entspricht der Länge der
Profillänge im untersten Bereich der Vordüse. Der obere Profilwinkel entspricht dem
Winkel zwischen der (gedanklich verlängerten) oberen Profillinie und der (gedanklich
verlängerten) Rotationsachse der Vordüse. Der untere Profilwinkel entspricht somit
dem Winkel zwischen der (gedanklich verlängerten) Rotationsachse sowie der (gedanklich
verlängerten) unteren Profillinie. Der Öffnungswinkel der Vordüse entspricht somit
der Summe des oberen Profilwinkels und des unteren Profilwinkels.
[0028] Bevorzugterweise ist der Öffnungswinkel größer als der doppelte obere Profilwinkel
und somit ist der untere Profilwinkel größer als der obere Profilwinkel.
[0029] Auch ist es bevorzugt, dass der Öffnungswinkel der Vordüse der Summe des doppelten
Profilwinkels und des Schnittwinkels entspricht. Somit entspricht der untere Profilwinkel
der Summe des Schnittwinkels und des oberen Profilwinkels. Dadurch ist die Öffnung
der Vordüse um den Schnittwinkel, also dem Winkel zwischen Querschnittsfläche und
Wassereintrittsöffnungsfläche, nach unten gesehen hin erweitert.
[0030] Bevorzugterweise ist die Wassereintrittsöffnungsfläche über mehrere Ebenen ausgebildet,
welche unter einem Winkel zueinanderstehen. Besonders bevorzugt weist die Wassereintrittsöffnungsfläche
einen Knick auf und ist somit über zwei Ebenen ausgebildet. Dabei stehen beide Ebenen
in einem Winkel, welcher größer als 90° und kleiner als 180° ist, zueinander.
[0031] Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Profillänge der Vordüse zwischen oberer und
unterer Profillinie der Vordüse von oben nach unten stetig abnimmt. Unter stetig ist
hier kontinuierlich zu verstehen. Dies bedeutet, dass die Profillänge von oben nach
unten gesehen kontinuierlich abnimmt. Somit nimmt die Profillänge von oben nach unten
betrachtet in keinem Bereich zu, sondern bleibt entweder innerhalb eines Bereiches
konstant und nimmt innerhalb des nächsten Bereiches ab, oder nimmt ununterbrochen
von oben nach unten betrachtet ab. Dabei kann die Profillänge linear aber auch einer
anderen Funktion folgend von oben nach unten abnehmen. Beispielsweise könnte die Profillänge
von oben nach unten gesehen in einem bogenförmigen Verlauf abnehmen. Besonders bevorzugt
ist es, dass die Profillänge von oben nach unten über den Gesamtbereich, d. h. zwischen
oberer und unterer Profillinie der Vordüse, linear abnimmt und somit der Wert des
Schnittwinkels konstant ist. Somit ist der Wert des Schnittwinkels an jeder Stelle
zwischen oberer und unterer Profillinie der Vordüse konstant.
[0032] In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Profillänge der Vordüse
in jedem Bereich der Vordüse konstant ist. Somit sind Wassereintrittsöffnungsfläche
und Wasseraustrittsöffnungsfläche parallel zueinander angeordnet.
[0033] Bevorzugterweise weist die Vordüse bzw. der Vordüsenmantel bei Querschnittsbetrachtung
gradlinige Abschnitte auf. Insbesondere weist der Vordüsenmantel grade Abschnitte
bei Querschnittsbetrachtung über die gesamte Länge der Vordüse auf. Dabei ist es bevorzugt,
dass die gradlinigen Abschnitte bei Querschnittsbetrachtung mehrere bogenförmige Abschnitte
miteinander verbinden. Beispielsweise könnte der Vordüsenmantel bei Querschnittsbetrachtung
aus einem oberen und einem unteren bogenförmigen Abschnitt bzw. Bogensegment bestehen,
wobei beide bogenförmige Abschnitte durch gradlinige Abschnitte miteinander verbunden
sind. Vorzugsweise sind zwei gradlinige Abschnitte im Seitenbereich des Vordüsenmantels
sowie insbesondere einander gegenüberliegend angeordnet. Dadurch befinden sich die
gradlinigen Abschnitte bei Querschnittsbetrachtung auf Höhe der horizontalen Mittellinie
bzw. entlang der Vordüse auf Höhe der Rotationsachse. Die bogenförmigen Abschnitte
könnten dabei beispielsweise Halbkreise sein. Des Weiteren sind andere Formungen,
wie beispielsweise Ellipsenausschnitte, denkbar. Die gradlinigen Abschnitte weisen
vorzugsweise einen rechteckigen Querschnitt auf. Somit dienen die gradlinigen Abschnitte
zur Verlängerung der Vordüsenöffnungsflächen in vertikale oder horizontale Richtung.
Bevorzugterweise werden durch die gradlinigen Abschnitte die beiden Öffnungsflächen
der Vordüse in vertikaler Richtung erweitert, wobei somit die Vordüse eine größere
Höhe als Breite aufweist. Eine weitere mögliche alternative Ausführungsform besteht
in der Ausbildung des gesamten Düsenmantels mit ellipsenförmigem Querschnitt.
[0034] Weiterhin ist es bevorzugt, dass mindestens eine Vordüsenöffnungsfläche (Eintrittsöffnungsfläche
oder Austrittsöffnungsfläche) eine größte Länge zwischen oberer und unterer Profillinie
aufweist, welche in einem Verhältnis zwischen 1,5 : 1 und 4 : 1 zur mittleren Profillänge
der Vordüse steht. Besonders bevorzugt ist ein Verhältnis zwischen 1,75 : 1 und 3
: 1, bzw. 1,75 : 1 und 2,5: 1, bzw. ein Verhältnis im Bereich von 2 : 1. Unter mittlerer
Profillänge der Vordüse ist eine durchschnittliche Profillänge der Vordüse zu verstehen.
[0035] Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand besonders
bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.
[0036] Es zeigen:
- Fig. 1
- eine rotationsasymmetrische Vordüse in einer Ansicht von vorne, bzw. die Draufsicht
auf die Wassereintrittsöffnung der Vordüse,
- Fig. 2
- eine Längsschnittbetrachtung einer rotationsasymmetrischen Vordüse gemäß Fig. 1,
- Fig. 3
- eine perspektivische Ansicht einer rotationsasymmetrischen Vordüse gemäß Fig. 1,
- Fig. 4
- eine weitere rotationsasymmetrische Vordüse in einer Ansicht von vorne, bzw. Draufsicht
auf die Vordüseneintrittsöffnung,
- Fig. 5
- eine Längsschnittansicht einer Vordüse gemäß Fig. 4 mit von oben nach unten gesehen
linear abnehmender Profillänge im Bereich der Wassereintrittsöffnung,
- Fig. 6
- eine perspektivische Ansicht einer Vordüse gemäß Fig. 4 mit von oben nach unten gesehen
linear abnehmender Profillänge,
- Fig. 7
- eine rotationsasymmetrische Vordüse mit konstanter Profillänge in einer Ansicht von
vorne bzw. Draufsicht auf die Wassereintrittsöffnung,
- Fig. 8
- eine Längsschnittbetrachtung einer rotationsasymmetrische Vordüse gemäß Fig. 7 mit
konstanter Profillänge, und
- Fig. 9
- eine perspektivische Ansicht einer rotationsasymmetrischen Vordüse gemäß Fig. 7 mit
konstanter Profillänge.
[0037] Fig. 1 bis 3 zeigen eine Vordüse 10a mit einem innerhalb der Vordüse 10a angeordneten
Fin-System 14. Das Fin-System 14 besteht hier aus fünf einzelnen Fins 14a, 14b, 14c,
14d, 14e welche innerhalb der Vordüse 10a radial und über den Umfang unsymmetrisch
angeordnet sind. Es wäre auch möglich mehr oder weniger als fünf Fins zu verwenden.
Die Höhe der Vordüse im Bereich der Wasseraustrittsöffnung 13 ist kleiner als der
Propellerdurchmesser. Bevorzugterweise beträgt die Höhe der Vordüse im Bereich der
Wasseraustrittsöffnung 13 maximal 90 %, besonders bevorzugt maximal 80 % oder auch
maximal 65 % des Propellerdurchmessers.
[0038] Die Vordüse 10a ist, wie in Fig. 1 gezeigt, bezüglich der Propellerachse 41 des Schiffes
nach oben verschoben angeordnet. Somit fallen Rotationsachse 18 der Vordüse 10a und
Propellerachse 41 nicht aufeinander. Dies hat den Vorteil, dass insbesondere bei großen,
völligen Schiffen, bei denen der Bereich des ungünstigen Nachstromes üblicherweise
im oberen Propellerzuströmbereich liegt, hier durch die Vordüsenwirkung die Wasserzuströmgeschwindigkeit
mehr verstärkt wird als im unteren Propellerzuströmbereich. Die Wasserzuflussrichtung
15 zeigt die Zuflussrichtung des Wassers in Richtung Vordüse 10a und somit auch die
der Vorwärtsfahrt des Schiffes entgegengesetzte Richtung an.
[0039] Fig. 2 und 3 zeigen des Weiteren, dass die wassereintrittsseitige Öffnung 12 der
Vordüse 10a nach unten erweitert ist. Im oberen Bereich der Vordüse 10a, oberhalb
der Rotationsachse 18 der Vordüse 10a, sind die durch die stirnseitigen Kanten 31,
32 eingeschlossenen Öffnungsflächen 19, 20 parallel zueinander. Im unteren Bereich
der Vordüse 10a ist die wassereintrittsseitige Vordüsenöffnung 12 von oben nach unten
betrachtet abgeschrägt. Somit ist die durch die stirnseitige Kante 31 des Düsenmantels
11 der Vordüse 10a eingeschlossene Wassereintrittsöffnungsfläche 19 über zwei Ebenen
19a, 19b ausgebildet. Diese beiden Ebenen stehen in einem Winkel 36, welcher größer
als 90° und kleiner als 180° ist, zueinander.
[0040] Des Weiteren bildet die nach unten abgeschrägte Wassereintrittsöffnungsfläche 19
einen Schnittwinkel 27 zur Querschnittsfläche 34 der Vordüse 10a in dem Bereich des
Knicks 42 bzw. zur gedanklich parallel verschobenen Querschnittsfläche 34 der Vordüse
10a.
[0041] Ferner weist die Vordüse 10a somit im unteren Bereich eine kürzere Profillänge 22
auf als im oberen Bereich. Insbesondere ist die Profillänge 21, 22 von oben nach unten
betrachtet bis zum Bereich des Knicks 42 konstant. Im weiteren Verlauf nimmt die Profillänge
21, 22 von oben nach unten betrachtet zwischen Knick 42 und der unteren Profillinie
24 linear ab.
[0042] Ferner ist insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich, dass der Öffnungswinkel 30 der Vordüse
10a, welcher durch die obere und untere Profillinie 23, 24 der Vordüse 10a gebildet
wird, größer ist als der doppelte obere Profilwinkel 28, welcher durch die beiden
Schenkel, obere Profillinie 23 und Rotationsachse 18 der Vordüse 10a gebildet wird.
Analog zum oberen Profilwinkel 28 wird der untere Profilwinkel 29 durch die beiden
Schenkel, Rotationsachse 18 der Vordüse 10a und untere Profillinie 24, ausgebildet.
Aus Fig. 2 ist ersichtlich, dass der untere Profilwinkel 29 der Summe des Schnittwinkels
27 und des oberen Profilwinkels 28 entspricht, wodurch sich ein nach unten vergrößerter
Öffnungswinkel 30 ergibt, welcher somit der Summe des doppelten oberen Profilwinkels
28 und des Schnittwinkels 27 entspricht. Somit ist die Vordüsenöffnungsfläche 19 im
Vergleich zu einer Öffnung einer Vordüse mit kreisrunden und parallel zueinander angeordneten
Öffnungsflächen vergrößert und insbesondere nach unten vergrößert.
[0043] Ein weiteres Merkmal der Wassereintrittsöffnungsfläche 19 ist, dass die Öffnung 12
durch ihre Abschrägung im unteren Bereich bei Draufsicht von vorne eine elliptische
Form aufweist. Die Länge der wassereintrittsseitigen Vordüsenöffnungsfläche 19 ist
ferner in vertikaler Richtung, also von oberer Profillinie 23 zur unteren Profillinie
24 betrachtet länger als in horizontaler Richtung. Dabei verläuft die Länge in vertikaler
Richtung über die beiden Ebenen der Wassereintrittsöffnungsfläche 19 auf, bzw. entlang
der Öffnungsfläche. Die obere und untere Profillinie 23, 24 der Vordüse 10a entsprechen
den Mantellinien im obersten bzw. im untersten Bereich der Vordüse 10a.
[0044] Fig. 2 und 3 zeigen weiterhin zwei Brackets 25, 26, wobei sich ein Bracket 25 im
oberen Bereich der Vordüse 10a und das andere Bracket 26 im unteren Bereich der Vordüse
10a befindet. Die beiden Brackets 25, 26 dienen zur Anbringung bzw. Befestigung der
Vordüse 10a mit dem Schiffskörper. Je nach Schiffstyp kann die Anzahl der Brackets
25, 26 variieren. Des Weiteren ist es möglich, die Brackets 25, 26 andersartig beispielsweise
im Seitenbereich des Düsenmantels 11 anzubringen. Das obere Bracket 25 ist im Wesentlichen
außen an der Vordüse 10a angeordnet und das untere Bracket 26 ist im Wesentlichen
innen an der Vordüse 10a angeordnet, wobei Abschnitte beider Brackets 25, 26 nach
vorne hin über die Vordüse 10a hinaus vorstehen.
[0045] Dadurch das die untere Profillänge 22 der Vordüse 10a kürzer ist als die obere Profillänge
23 der Vordüse 10a, ist die Wirkung der Vordüse 10a und die damit verbundene Beschleunigung
des Wasserstromes im oberen Bereich größer als im unteren Bereich. Die Beschleunigungsstrecke
innerhalb der Vordüse 10a ist somit im unteren Bereich kürzer als im oberen Bereich.
Dadurch wird erreicht, dass der Wasserfluss im oberen Bereich, also im Bereich des
ungünstigen Nachstromes stärker beschleunigt wird als im unteren Bereich. Somit wird
nicht nur durch die im Bezug auf die Propellerachse 41 des Schiffes nach oben verschobene
Vordüse 10a der Bereich des ungünstigen Nachstromes stärker begünstigt, bzw. der Wasserfluss
stärker beschleunigt, sondern es findet zusätzlich durch die von oben nach unten abnehmende
Profillänge 21, 22 der Vordüse 10a ein besserer Ausgleich der Wassergeschwindigkeiten
zwischen oberen und unteren Bereich statt.
[0046] Fig. 4 bis 6 zeigen ebenfalls eine Vordüse 10b mit erweiterter Wassereintrittsöffnung
10. Wie bei der Vordüse 10a gemäß den Fig. 1 bis 3 hat die in den Fig. 4 bis 6 gezeigte
Vordüse 10b ebenfalls eine im oberen Bereich der Vordüse 10b längere Profillänge 21
als im unteren Bereich der Vordüse 10b. Hierzu ist die Wassereintrittsöffnung 12 von
oben nach unten betrachtet abgeschrägt. Im Gegensatz zur Vordüse 10a ist die Wassereintrittsöffnungsfläche
19 nur über eine Ebene ausgebildet, wobei diese Ebene durch die Abschrägung vollständig
nicht parallel zur Querschnittsfläche 34 der Vordüse 10b bzw. zur Wasseraustrittsfläche
20 der Vordüse 10b ist.
[0047] Da die Profillänge 21, 22 von oben nach unten betrachtet linear über die gesamte
Höhe der Vordüse 10b abnimmt, ist der Schnittwinkel 27 zwischen Wassereintrittsöffnungsfläche
19 und Querschnittsfläche 34 bzw. Rotationsachsensenkrechten 35 im Gesamtbereich,
also über die gesamte Höhe der Vordüse 10b, konstant. Der Öffnungswinkel 30 der Vordüse
10b entspricht somit der Summe des oberen und des unteren Profilwinkels 28, 29, wobei
beide Profilwinkel 28, 29 der Vordüse 10b gleich groß sind. Durch die von oben nach
unten betrachtete Abschrägung entsteht bei Draufsicht auf die Vordüse 10b von vorne
ebenfalls eine elliptische Öffnungsform. Die Länge der Wassereintrittsöffnungsfläche
19 in vertikaler Richtung, also von oben nach unten betrachtet, zwischen oberer und
unterer Profillinie 23, 24, ist somit ebenfalls länger als die Breite, bzw. Länge
in horizontaler Richtung der Wassereintrittsöffnungsfläche 19. Dabei verlaufen die
Längen jeweils auf, bzw. entlang, der Öffnungsfläche.
[0048] Fig. 7 bis 9 zeigen eine Vordüse 10c mit zwei zueinander parallelen Öffnungsflächen
19, 20. Im Gegensatz zu den Vordüsen 10a und 10b weist die Vordüse 10c eine konstante
Profillänge 21, 22 auf. Der Öffnungswinkel 30 entspricht somit der Summe aus unterem
und oberem Profilwinkel 28, 29, wobei unterer und oberer Profilwinkel 28, 29 gleich
groß sind. Ein Schnittwinkel 27 zwischen Wassereintrittsöffnungsfläche 19 und Querschnittsfläche
34 der Vordüse 10c entsteht hier nicht, bzw. ist 0°.
[0049] Der Düsenmantel 11 der Vordüse 10c besteht im Wesentlichen aus vier Segmenten, zwei
bogenförmigen Segmenten 39, 40 und zwei gradlinigen Segmenten 37, 38. Die beiden gradlinigen
Segmente 37, 38 sind in den Seitenbereichen der Vordüse 10c einander gegenüberliegend
angeordnet. Die Vorderansicht der Vordüse 10c in Fig. 7 zeigt, dass die beiden gradlinigen
Abschnitte 37, 38 auf Höhe der Rotationsachse 18 der Vordüse 10c liegen und somit
einen unteren und einen oberen bogenförmigen Abschnitt 39, 40 miteinander verbinden.
Die beiden bogenförmigen Abschnitte 39, 40 sind wie in Fig. 7 gezeigt Halbkreise bzw.
halbkreisförmige Bogenabschnitte. Die bogenförmigen Abschnitte 39, 40 könnten aber
auch eine andere Ausgestaltung, beispielsweise eine elliptische Ausgestaltung, aufweisen.
[0050] Wie bei den Vordüsen 10a und 10b ergibt sich bei der Vordüse 10c eine Wassereintrittsöffnungsfläche
19 dessen Höhe bzw. Länge in vertikaler Richtung größer ist als die Breite, bzw. Länge
in horizontaler Richtung.
[0051] Die beiden bei Querschnittsbetrachtung erkennbaren gradlinigen Abschnitte 37, 38
sind wie in Fig. 9 gezeigt über die Gesamtlänge der Vordüse 10c konstant. Es wäre
aber auch möglich, diese gradlinigen Abschnitte 37, 38 längs der Vordüse 10c, beispielsweise
von der Wassereintrittsöffnung 12 zur Wasseraustrittsöffnung 13, keilförmig oder anderweitig
auszubilden. Demnach würde sich der Querschnitt der gradlinigen Abschnitte 37, 38,
welcher im vorliegenden Beispiel rechteckig und konstant ist, entlang der Vordüse
10c verändern. Beispielsweise könnte die rechteckige Querschnittsfläche von vorne
nach hinten betrachtet abnehmen. Des Weiteren wäre es denkbar, die gradlinigen Abschnitte
37, 38 spitz zulaufen zu lassen, was bedeutet, dass die Querschnittsfläche 34 der
Vordüse 10c im Bereich der Wasseraustrittsöffnung 13 keine gradlinigen Abschnitte
37, 38 aufweisen würde.
Bezugszeichenliste
[0052]
- 100
- Antriebssystem eines Schiffes
- 10a, 10b, 10c
- Vordüse
- 11
- Düsenmantel
- 12
- Eintrittsöffnung
- 13
- Austrittsöffnung
- 14
- Fin-System
- 14a, 14b, 14c, 14d, 14e
- Fins
- 15
- Wasserzuflussrichtung
- 16
- Düsenmantelinnenseite
- 17
- Düsenmantelaußenseite
- 18
- Rotationsachse der Vordüse
- 19
- Wassereintrittsöffnungsfläche
- 20
- Wasseraustrittsöffnungsfläche
- 21
- obere Profillänge
- 22
- untere Profillänge
- 23
- Profillinie oben
- 24
- Profillinie unten
- 25, 26
- Brackets
- 27
- Schnittwinkel
- 28
- oberer Profilwinkel
- 29
- unterer Profilwinkel
- 30
- Öffnungswinkel
- 31
- stirnseitige Kante des Düsenmantels ― vorne
- 32
- stirnseitige Kante des Düsenmantels ― hinten
- 33
- Mittenradius
- 34
- Querschnittsfläche
- 35
- Rotationsachsensenkrechte
- 36
- Winkel zwischen Ebenen der Wassereintrittsöffnungsfläche
- 37, 38
- gradlinige Abschnitte
- 39, 40
- bogenförmige Abschnitte
- 41
- Propellerachse
- 42
- Knick
1. Vordüse (10a, 10b, 10c) für ein Antriebssystem eines Wasserfahrzeuges, wobei die Vordüse
(10a, 10b, 10c) eine Wassereintrittsöffnung (12) und eine Wasseraustrittsöffnung (13)
aufweist, wobei innerhalb der Vordüse (10a, 10b, 10c) ein Fin-System (14) angeordnet
ist, wobei innerhalb der Vordüse (10a, 10b, 10c) kein Propeller angeordnet ist, wobei
die Vordüse (10a, 10b, 10c) rotationsasymmetrisch ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Eintrittsbereich der Vordüse (10a, 10b, 10c) kein Fin-System (14) aufweist, ,
wobei eine wassereintrittsseitige Öffnungsfläche (19) der Vordüse (10a, 10b, 10c)
geknickt oder gekrümmt ist.
2. Vordüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wassereintrittsöffnung (12) der Vordüse (10a, 10b, 10c) zur Verbesserung des
Wasserzuflusses insbesondere nach unten und/oder oben erweitert ist.
3. Vordüse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungsflächen (19, 20) der Wassereintrittsöffnung (12) und der Wasseraustrittsöffnung
(13) der Vordüse (10a, 10b, 10c) jeweils durch eine stirnseitige Kante (31, 32) eines
Düsenmantels (11) der Vordüse (10a, 10b, 10c) eingeschlossen sind, wobei mindestens
eine der beiden eingeschlossenen Öffnungsflächen (19, 20) eine zwischen oberer Profillinie
(23) und unterer Profillinie (24) größere Länge als in horizontaler Richtung aufweist.
4. Vordüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wassereintrittsseitige Öffnungsfläche (19) der Vordüse (10a, 10b, 10c) größer
ist als die wassereintrittsseitige Öffnungsfläche einer rotationssymmetrischen Vordüse
mit gleichem Mittenradius.
5. Vordüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vordüse (10a, 10b, 10c) zumindest bereichsweise eine Propellerachse (41) eines
Wasserfahrzeuges umschließt.
6. Vordüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungsflächen (19, 20) der Wassereintrittsöffnung (12) und der Wasseraustrittsöffnung
(13) der Vordüse (10a, 10b, 10c) jeweils durch eine stirnseitige Kante (31, 32) eines
Düsenmantels (11) der Vordüse (10a, 10b, 10c) eingeschlossen sind, wobei die beiden
Öffnungsflächen (19, 20) der Vordüse (10a, 10b, 10c) zumindest bereichsweise zueinander
nicht parallel sind.
7. Vordüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vordüse (10a, 10b, 10c) eine Profillänge (21, 22) aufweist, wobei die Profillänge
nicht konstant ist und insbesondere im oberen Bereich der Vordüse (10a, 10b, 10c)
und vorzugsweise im Bereich der Rotationsache (18), größer als im unteren Bereich
der Vordüse (10a, 10b, 10c) ist.
8. Vordüse eines Schiffes nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Profillänge (21, 22) der Vordüse (10a, 10b, 10c) innerhalb mindestens eines Bereichs,
vorzugsweise im unteren Bereich, von oben nach unten betrachtet stetig abnimmt.
9. Vordüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungsflächen (19, 20) der Wassereintrittsöffnung (12) und der Wasseraustrittsöffnung
(13) der Vordüse (10a, 10b, 10c) jeweils durch eine stirnseitige Kante (31, 32) eines
Düsenmantels (11) der Vordüse (10a, 10b, 10c) eingeschlossen sind, wobei die wassereintrittsseitige
Öffnungsfläche (19) der Vordüse (10a, 10b, 10c) zur Querschnittsfläche (34) der Vordüse
(10a, 10b, 10c) mindestens einen Schnittwinkel (27) aufweist.
10. Vordüse eines Schiffes nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnittwinkel (27) in mindestens einem Bereich konstant und größer als 0° ist.
11. Vordüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vordüse (10a, 10b, 10c) zwischen der oberen Profillinie (23) und der Rotationsachse
(18) der Vordüse (10a, 10b, 10c) einen oberen Profilwinkel (28) und/oder dass die
Vordüse (10a, 10b, 10c) zwischen der Rotationsachse (18) und der unteren Profillinie
(24) der Vordüse (10a, 10b, 10c) einen unteren Profilwinkel (29) aufweist, wobei der
Öffnungswinkel (30) der Vordüse (10a, 10b, 10c) zwischen oberer und unterer Profillinie
(23, 24) der Vordüse (10a, 10b, 10c) größer als der doppelte obere Profilwinkel (28)
oder größer als der doppelte untere Profilwinkel (29) ist.
12. Vordüse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungswinkel (30) der Vordüse (10a, 10b, 10c) zwischen oberer und unterer Profillinie
(23, 24) der Vordüse (10a, 10b, 10c) der Summe des doppelten oberen Profilwinkels
(28) und des Schnittwinkels (27) oder der Summe des doppelten unteren Profilwinkels
(29) und des Schnittwinkels (27) entspricht.
13. Vordüse nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Profilwinkel (29) größer als der obere Profilwinkel (28) ist.
14. Vordüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wassereintrittsseitige Öffnungsfläche (19) der Vordüse (10a, 10b, 10c) über wenigstens
zwei Ebenen ausgebildet ist, welche unter einem Winkel (36) zueinander stehen, wobei
der Winkel (36) größer als 90° und kleiner als 180° ist.
15. Vordüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Profillänge (21, 22) der Vordüse (10a, 10b, 10c) zwischen oberer und unterer
Profillinie (23, 24) der Vordüse (10a, 10b, 10c) von oben nach unten stetig abnimmt.
16. Vordüse nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert des Schnittwinkels (27) konstant ist.
17. Vordüse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vordüse (10c) eine Profillänge (21, 22) aufweist, wobei die Profillänge (21,
22) in jedem Bereich der Vordüse (10c) konstant ist.
18. Vordüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel der Vordüse (10a, 10b, 10c) bei einer Querschnittbetrachtung, insbesondere
zwei, geradlinige Abschnitte (37, 38), insbesondere über die gesamte Länge der Vordüse
(10a, 10b, 10c), aufweist.
19. Vordüse nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die geradlinigen Abschnitte (37, 38) in einer Querschnittbetrachtung mehrere, insbesondere
zwei, bogenförmige Abschnitte (39, 40) miteinander verbinden.
20. Vordüse nach einem der Ansprüche 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die geradlinigen Abschnitte (37, 38) im Seitenbereich der Vordüse (10), insbesondere
einander gegenüberliegend, angeordnet sind.
21. Vordüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der größten Länge mindestens einer Öffnungsfläche (19, 20) der Vordüse
(10a, 10b, 10c) in vertikaler Richtung zur mittleren Profillänge der Vordüse (10)
zwischen 1,5 : 1 und 4 : 1, vorzugsweise zwischen 1,75 : 1 und 3: 1, besonders bevorzugterweise
zwischen 1,75 : 1 und 2,5 : 1 ist.
1. A pre-nozzle (10a, 10b, 10c) for a drive system of a watercraft, wherein the pre-nozzle
(10a, 10b, 10c) comprises a water inlet opening (12) and a water outlet opening (13),
wherein a fin system (14) is disposed inside the pre-nozzle (10a, 10b, 10c), wherein
no propeller is disposed inside the pre-nozzle (10a, 10b, 10c), wherein the pre-nozzle
(10a, 10b, 10c) is configured to be rotationally asymmetrical, characterized in that the inlet region of the pre-nozzle (10a, 10b, 10c) has no fin system (14), wherein
an opening area (19) on the water inlet side of the pre-nozzle (10a, 10b, 10c) is
bent or curved.
2. The pre-nozzle according to claim 1, characterized in that the water inlet opening (12) of the pre-nozzle (10a, 10b, 10c) is in particular expanded
downwards and/or upwards to improve the water inflow.
3. The pre-nozzle according to either one of claims 1 or 2, characterized in that opening areas (19, 20) of the water inlet opening (12) and the water outlet opening
(13) of the pre-nozzle (10a, 10b, 10c) are each enclosed by a front-end edge (31,
32) of a nozzle jacket (11) of the pre-nozzle (10a, 10b, 10c), wherein at least one
of the two enclosed opening areas (19, 20) has a greater length between an upper profile
line (23) and a lower profile line (24) than in the horizontal direction.
4. The pre-nozzle according to claim 3, characterized in that the opening area (19) on the water inlet side of the pre-nozzle (10a, 10b, 10c) is
greater than the opening area on the water inlet side of a rotationally symmetrical
pre-nozzle having the same central radius.
5. The pre-nozzle according to any one of the preceding claims, characterized in that the pre-nozzle (10a, 10b, 10c) at least partially encloses a propeller axis (41)
of a watercraft.
6. The pre-nozzle according to any one of the preceding claims, characterized in that the opening areas (19, 20) of the water inlet opening (12) and the water outlet opening
(13) of the pre-nozzle (10a, 10b, 10c) are each enclosed by a front-end edge (31,
32) of a nozzle jacket (11) of the pre-nozzle (10a, 10b, 10c), wherein the two opening
areas (19, 20) of the pre-nozzle (10a, 10b, 10c) are at least partially not parallel
to one another.
7. The pre-nozzle according to any one of the preceding claims, characterized in that the pre-nozzle (10a, 10b, 10c) has a profile length (21, 22), wherein the profile
length is not constant and wherein in particular in the upper region of the pre-nozzle
(10a, 10b, 10c), and preferably in the area of the axis of rotation (18), the profile
length is greater than in the lower region of the pre-nozzle (10a, 10b, 10c).
8. The pre-nozzle of a ship according to claim 7, characterized in that the profile length (21, 22) of the pre-nozzle (10a, 10b, 10c) decreases continuously
within at least one region, preferably in the lower region, when viewed from top to
bottom.
9. The pre-nozzle according to any one of the preceding claims, characterized in that the opening areas (19, 20) of the water inlet opening (12) and the water outlet opening
(13) of the pre-nozzle (10a, 10b, 10c) are each enclosed by a front-end edge (31,
32) of a nozzle jacket (11) of the pre-nozzle (10a, 10b, 10c), wherein the opening
area (19) on the water inlet side of the pre-nozzle (10a, 10b, 10c) has at least one
angle of intersection (27) to the cross-sectional area (34) of the pre-nozzle (10a,
10b, 10c).
10. The pre-nozzle of a ship according to claim 9, characterized in that the angle of intersection (27) is constant and greater than 0° in at least one region.
11. The pre-nozzle according to any one of the preceding claims, characterized in that the pre-nozzle (10a, 10b, 10c) has an upper profile angle (28) between the upper
profile line (23) and the axis of rotation (18) of the pre-nozzle (10a, 10b, 10c)
and/or that the pre-nozzle (10a, 10b, 10c) has a lower profile angle (29) between
the axis of rotation (18) and the lower profile line (24) of the pre-nozzle (10a,
10b, 10c), wherein the opening angle (30) of the pre-nozzle (10a, 10b, 10c) between
upper and lower profile line (23, 24) of the pre-nozzle (10a, 10b, 10c) is greater
than twice the upper profile angle (28) or greater than twice the lower profile angle
(29).
12. The pre-nozzle according to claim 11, characterized in that the opening angle (30) of the pre-nozzle (10a, 10b, 10c) between upper and lower
profile line (23, 24) of the pre-nozzle (10a, 10b, 10c) corresponds to the sum of
twice the upper profile angle (28) and the angle of intersection (27) or the sum of
twice the lower profile angle (29) and the angle intersection (27).
13. The pre-nozzle according to any one of claims 11 or 12, characterized in that the lower profile angle (29) is greater than the upper profile angle (28).
14. The pre-nozzle according to any one of the preceding claims, characterized in that the opening area (19) on the water inlet side of the pre-nozzle (10a, 10b, 10c) is
formed over at least two planes, which are at an angle (36) to one another, wherein
the angle (36) is greater than 90° and smaller than 180°.
15. The pre-nozzle according to any one of the preceding claims, characterized in that the profile length (21, 22) of the pre-nozzle (10a, 10b, 10c) between upper and lower
profile line (23, 24) of the pre-nozzle (10a, 10b, 10c) decreases continuously from
top to bottom.
16. The pre-nozzle according to any one of claims 9 to 15, characterized in that the value of the angle of intersection (27) is constant.
17. The pre-nozzle according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the pre-nozzle (10c) has a profile length (21, 22), wherein the profile length (21,
22) is constant in each region of the pre-nozzle (10c).
18. The pre-nozzle according to any one of the preceding claims, characterized in that the jacket of the pre-nozzle (10a, 10b, 10c) when viewed in cross-section comprises
in particular two, rectilinear sections (37, 38), in particular over the entire length
of the pre-nozzle (10a, 10b, 10c).
19. The pre-nozzle according to claim 18, characterized in that the rectilinear sections (37, 38) in a cross-sectional view interconnect a plurality
of, in particular two, arcuate sections (39, 40).
20. The pre-nozzle according to any one of claims 18 or 19, characterized in that the rectilinear sections (37, 38) are disposed at the side region of the pre-nozzle
(10), in particular opposite one another.
21. The pre-nozzle according to any one of the preceding claims, characterized in that the ratio of the greatest length of at least one opening area (19, 20) of the pre-nozzle
(10a, 10b, 10c) in the vertical direction to the average profile length of the pre-nozzle
(10) is between 1.5:1 and 4:1, preferably between 1.75:1 and 3:1, particularly preferably
between 1.75:1 and 2.5:1.
1. Pré-buse (10a, 10b, 10c) pour un système d'entraînement d'un bateau, sachant que la
pré-buse (10a, 10b, 10c) présente une ouverture d'entrée d'eau (12) et une ouverture
de sortie d'eau (13), sachant qu'un système d'ailettes (14) est disposé à l'intérieur
de la pré-buse (10a, 10b, 10c), sachant qu'aucune hélice n'est disposée à l'intérieur
de la pré-buse (10a, 10b, 10c), sachant que la pré-buse (10a, 10b, 10c) est formée
en étant symétrique en rotation, caractérisée en ce que la zone d'entrée de la pré-buse (10a, 10b, 10c) ne présente pas de système d'ailettes
(14), sachant qu'une surface d'ouverture (19) côté entrée d'eau de la pré-buse (10a,
10b, 10c) est pliée ou coudée.
2. Pré-buse selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'ouverture d'entrée d'eau (12) de la pré-buse (10a, 10b, 10c) est élargie vers le
bas et/ou vers le haut pour améliorer l'afflux d'eau.
3. Pré-buse selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les surfaces d'ouverture (19, 20) de l'ouverture d'entrée d'eau (12) et de l'ouverture
de sortie d'eau (13) de la pré-buse (10a, 10b, 10c) sont prises respectivement par
une arête frontale (31, 32) d'une enveloppe de buse (11) de la pré-buse (10a, 10b,
10c), sachant qu'au moins une des deux surfaces d'ouverture (19, 20) présente une
longueur plus grande dans le sens horizontal entre la ligne de profil supérieure (23)
et la ligne de profil inférieure (24).
4. Pré-buse selon la revendication 3, caractérisée en ce que la surface d'ouverture (19) côté entrée d'eau de la pré-buse (10a, 10b, 10c) est
plus grande que la surface d'ouverture côté entrée d'eau d'une pré-buse symétrique
en rotation avec le même rayon médian.
5. Pré-buse selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la pré-buse (10a, 10b, 10c) entoure un axe d'hélice (41) d'un bateau au moins par
tronçons.
6. Pré-buse selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les surfaces d'ouverture (19, 20) de l'ouverture d'entrée d'eau (12) et de l'ouverture
de sortie d'eau (13) de la pré-buse (10a, 10b, 10c) sont prises respectivement par
une arête frontale (31, 32) d'une enveloppe de buse (11) de la pré-buse (10a, 10b,
10c), sachant que les deux surfaces d'ouverture (19, 20) de la pré-buse (10a, 10b,
10c) ne sont pas parallèles l'une à l'autre au moins par tronçons.
7. Pré-buse selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la pré-buse (10a, 10b, 10c) présente une longueur de profil (21, 22), sachant que
la longueur de profil n'est pas constante et est plus longue en particulier dans la
partie supérieure de la pré-buse (10a, 10b, 10c) et de préférence au niveau de l'axe
de rotation (18) que dans la partie inférieure de la pré-buse (10a, 10b, 10c).
8. Pré-buse d'un bateau selon la revendication 7, caractérisée en ce que la longueur de profil (21, 22) de la pré-buse (10a, 10b, 10c) diminue de façon continue
à l'intérieur d'au moins un tronçon, de préférence dans la partie inférieure, vu du
haut vers le bas.
9. Pré-buse selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les surfaces d'ouverture (19, 20) de l'ouverture d'entrée d'eau (12) et de l'ouverture
de sortie d'eau (13) de la pré-buse (10a, 10b, 10c) sont prises respectivement par
une arête frontale (31, 32) d'une enveloppe de buse (11) de la pré-buse (10a, 10b,
10c), sachant que la surface d'ouverture (19) côté entrée d'eau de la pré-buse (10a,
10b, 10c) présente au moins un angle de coupe (27) par rapport à la surface transversale
(34) de la pré-buse (10a, 10b, 10c).
10. Pré-buse d'un bateau selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'angle de coupe (27) est constant ou supérieur à 0° dans au moins un tronçon.
11. Pré-buse selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la pré-buse (10a, 10b, 10c) présente un angle de profil (28) supérieur entre la ligne
de profil supérieure (23) et l'axe de rotation (18) de la pré-buse (10a, 10b, 10c)
et/ou que la pré-buse (10a, 10b, 10c) présente un angle de profil inférieur (29) entre
l'axe de rotation (18) et la ligne de profil inférieure (24) de la pré-buse (10a,
10b, 10c), sachant que l'angle d'ouverture (30) de la pré-buse (10a, 10b, 10c) entre
les lignes de profil supérieure et inférieure (23, 24) de la pré-buse (10a, 10b, 10c)
est supérieur à l'angle de profil supérieur double (28) ou supérieur à l'angle de
profil inférieur double (29).
12. Pré-buse selon la revendication 11, caractérisée en ce que l'angle d'ouverture (30) de la pré-buse (10a, 10b, 10c) entre les lignes de profil
supérieure et inférieure (23, 24) de la pré-buse (10a, 10b, 10c) correspond à la somme
de l'angle de profil supérieur double (28) et de l'angle de coupe (27) ou à la somme
de l'angle de profil inférieur double (29) et de l'angle de coupe (27).
13. Pré-buse selon la revendication 11 ou 12, caractérisée en ce que l'angle de profil inférieur (29) est plus grand que l'angle de profil supérieur (28).
14. Pré-buse selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la surface d'ouverture (19) côté entrée d'eau de la pré-buse (10a, 10b, 10c) est
formée sur au moins deux plans, lesquels sont en angle (36) l'un par rapport à l'autre,
sachant que l'angle (36) est supérieur à 90° et inférieur à 180°.
15. Pré-buse selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la longueur de profil (21, 22) de la pré-buse (10a, 10b, 10c) diminue de façon continue
du haut vers le bas entre les lignes de profil supérieure et inférieure (23, 24) de
la pré-buse (10a, 10b, 10c).
16. Pré-buse selon l'une des revendications 9 à 15, caractérisée en ce que la valeur de l'angle de coupe (27) est constant.
17. Pré-buse selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la pré-buse (10c) présente une longueur de profil (21, 22), sachant que la longueur
de profil (21, 22) est constante sur toute la pré-buse (10c).
18. Pré-buse selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'enveloppe de la pré-buse (10a, 10b, 10c) présente, vu en section transversale,
en particulier deux tronçons rectilignes (37, 38), en particulier sur toute la longueur
de la pré-buse (10a, 10b, 10c).
19. Pré-buse selon la revendication 18, caractérisée en ce que les tronçons rectilignes (37, 38), vu en section transversale, relient entre eux
plusieurs, en particulier deux, tronçons arqués (39, 40).
20. Pré-buse selon l'une des revendications 18 ou 19, caractérisée en ce que les tronçons rectilignes (37, 38) sont disposés dans la partie latérale de la pré-buse
(10), en particulier l'un en face de l'autre.
21. Pré-buse selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le rapport de la longueur la plus longue d'au moins une surface d'ouverture (19,
20) de la pré-buse (10a, 10b, 10c) dans le sens vertical par rapport à la longueur
de profil médiane de la pré-buse (10) fait entre 1,5 : 1 et 4 : 1, de préférence entre
1,75 : 1 et 3 : 1, en particulier de préférence entre 1,75 : 1 et 2,5 : 1.
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