Antriebseinrichtung für insbesondere flachgehende Wasserfahrzeuge

Abstract

 Die Antriebseinrichtung enthalt mindestens eine einen Wasserstrahl erzeugenden Kreiselpumpe (7) od.dgl., die innerhalb des Wasserfahrzeugs und innerhalb eines zum Steuern des Wasserfahrzeugs schwenkbaren Krümmers (2) dicht oberhalb der Ansaugöffnung (5) angeordnet ist und deren Blätter, Schaufeln od.dgl. (24) untereinander mit einem Ring (25) od.dgl. verbunden sind.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebseinrichtung, wie sie im Oberbegriff des Hauptanspruchs beschrieben ist.

[0002] Wasserfahrzeuge für flache Gewässer haben geringen Tiefgang und reagieren daher empfindlich auf Gewichts- und Verdrängungs­veränderungen, insbesondere wenn zur Wasserführung der Antriebs­einrichtung Kanäle oder Tunnel im Schiffskörper vorgesehen sind. Überdies sollen derartige Fahrzeuge sehr wendig sein und müssen dabei möglichst mühelos manöveriert werden können. Erschwerend kommt dazu, daß solche Fahrzeuge durch Grundberührung sehr ge­fährdet sind.

[0003] Nach der Erkenntnis des Erfinders genügt es nicht, daß die An­triebseinrichtung geschützt, insbesondere gegen Grundberührung, eingebaut ist, sie muß auch bei kleinstem Tiefgang des Wasser­fahrzeugs selbstansaugend funktionieren. Diese Bedingungen haben zur Folge, daß die Kreiselpumpe selbst gefährdet ist durch angesaugte Verunreinigungen des Wassers.

[0004] An sich ist es bekannt, zum Schutz der Antriebseinrichtung an der Wassereintriffsöffnung (Ansaugöffnung) ein Sieb oder Gitter vorzusehen. Derartige Vorrichtungen sind aber unvollkommen. Ent­ weder ist das Sieb oder Gitter eng, dann werden die Verunreini­gungen mehr oder weniger gut abgehalten, aber der Wirkungsgrad der Kreiselpumpe sinkt ab, insbesondere wenn diese Schutzein­richtung sich zusetzt. Oder die Maschen sind weit, dann ist der Wirkungsgrad zunächst besser, aber die Verunreinigungen werden nur unvollkommen abgehalten.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kreiselpumpe selbst gegen die besagten Verunreinigungen unempfindlich zu machen, um so die bekannten Schutzeinrichtungen entweder ganz vermeiden oder weitmasching ausbilden zu können.

[0006] Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch die Merk­male des Anspruchs 1 gelöst.

[0007] An sich ist ein derartiger Ring eher schädlich für den Wirkungs­grad der Kreiselpumpe. Der Erfinder hat aber beobachtet, daß der Wirkungsgrad bei der bekannten Bauweise mit der Zeit stark ab­fällt. Das war darauf zurückzuführen, daß mitgerissene Steine u.dgl. die Blätter der Kreiselpumpe verbiegen oder auf andere Weise beschädigen, was ihre Funktion beeinträchtigt. Durch den Ring nach der Erfindung behält der Läufer der Kreiselpumpe seine Form und gewährleistet eine konstante Förderung, d.h. einen kon­stanten Wirkungsgrad.

[0008] Die Erfindung erlaubt so eine gefahrlose Anordnung der Kreisel­pumpe, wie sie mit Anspruch 2 beschrieben ist.

[0009] Da die Antriebseinrichtung nach der Erfindung ein Mitreißen von Steinen oder dergleichen erlaubt, die die Laufruhe des An­triebs beeinträchtigen können, was wiederum Rückwirkungen auf die Steuereinrichtung,d.h. das Steuern der Schwenkbewegung des Krümmers, verursachen kann, ist eine Ausgestaltung mit den Merk­malen des Anspruchs 3 zweckmäßig.

[0010] Die oben geschriebene Gesamtkombination erlaubt eine sehr ge­drängte Bauweise, die mit den Merkmalen des Anspruchs 4 erzielt wird.

[0011] Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der fol­genden Beschreibung hervor.

[0012] Die Erfindung ist anhand der Figuren 1 bis 3 beschrieben.

Fig.1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Propellerpumpe,

Fig.2 zeigt ein anderes Beispiel mit einer Propellerpumpe,

Fig.3 zeigt ein Beispiel mit einer Zentrifugalpumpe.

Fig.4 zeigt als Beispiel einen Läufer zur Zentrifugalpumpe Fig.3.

[0013] Die Figuren sind als Schema zu verstehen, alle Teile, die nicht zum Verständis der Erfindung erforderlich sind, wie Lager, Dichtungen usw., wurden fortgelassen.

[0014] Unter Kreiselpumpen werden im Sinne der Erfindung alle Pumpen mit rotierenden Läufern verstanden. Unter Krümmer wird jede Vorrich­tung verstanden, die einen Wasserstrahl aus einer Richtung in eine andere Richtung umlenkt, so z.B. auch ein Spiralgehäuse, das einen zur Pumpe axialen Strom in einen radialen Strom um­lenkt.

[0015] In dem Rumpf 1 (Fig.1) eines flachgehenden Wasserfahrzeugs ist ein Krümmer 2 um eine vertikale Schwenkachse 3 schwenkbar ge­lagert. Der Krümmer besteht aus einem Ansaugrohr 5 mit einer Ansaugöffnung 9 und einem Ausstoßrohr 6. Das Ausstoßrohr kann als Düse ausgebildet sein. Zwischen Ansaug- und Ausstoßrohr ist eine Propellerpumpe 7 gelagert, die am unteren Ende einer Pumpenwelle 8 befestigt ist. Die Pumpenwelle ist im Krümmer 2 exzentrisch und parallel zur Schwenkachse 3 angeordnet. Das Ausstoßrohr ist schräg nach unten gerichtet, wodurch eine An­triebskomponente für das Schiff hervorgerufen wird. Durch die Exzentrizität ergibt sich ein kleiner umbauter Raum für das Ge­häuse 10 des Krümmers 2. Der Krümmer ragt nicht unter den Schiffsboden 4 oder den Kiel. Der Propeller der Propellerpumpe ist dicht über der Ansaugöffnung angeordnet. Das Gehäuse 10 des Krümmers kann ganz oder teilweise aus schäumbaren Kunststoff be­stehen, wodurch ein dichtes und sehr leichtes Gehäuse erzielt wird. Die Lagerung des Gehäuses ist mit 11 und Dichtungen mit 12 schematisch angedeutet. Es sind alle bekannten Gesichts­pumpte für geeignete Lagerungen und Dichtungen zu berücksichtigen. Die Schwenkbewegung des Krümmers 2 bzw. seines Gehäuses 10 wird von einem Steuermotor 13 angetrieben, der über eine Schnecke 14 und ein Schneckenrad 15 auf den Krümmer einwirkt. Dieses Schneckengetriebe ist selbsthemmend. Die Rotation der Propeller­pumpe 7 wird von einem Antriebsmotor 16 angetrieben, der im Rumpf 1 gelagert ist. Vom Antriebsmotor aus wirkt der Antrieb gegebenenfalls über eine Kupplung 17, eine Gelenkwelle 18, ein Kegelritzel 19 auf ein Kegelrad 20, das auf einer Übertra­gungswelle 21 sitzt, die in der Schwenkachse 3 des Krümmers 2 drehbar gelagert ist. Am freien Ende der Übertragungswelle ist ein Zahnrad 22 angeordnet, das mit einem zweiten Zahnrad 23 kämmt, welchse am oberen Ende der Propellerwelle8 befestigt ist. Durch die Exzentrizität der Propellerwelle ist ein extrem kleiner Durchmesser des Krümmergehäuses erzielbar. Die Propeller­blätter 24 der Propellerpumpe 7 sind mit einem Ring 25 mitein­ander verbunden. Der Krümmer kann dadurch erleichtert werden, daß das Gehäuse 10 ganz oder teilweise aus schäumbarem Kunst­stoff hergestellt wird.

[0016] Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der die Pumpenwelle 30 der Propellerpumpe 33 und das Ansaugrohr 31 in die Ausaugrichtung geneigt sind. Dadurch ergibt sich ein ge­ringerer Ansaugwiderstand, zumal die Ansaugöffnung hydrodyna­misch günstig gestaltet werden kann. Ferner ergibt auch der Sog des Propellers eine Komponente in der Antriebsrichtung. Die Propellerwelle 30 kann mit der Übertragungswelle 21 mittels eines Kugelgelenks 32 oder eines Kegelradgetriebes oder einer Gelenkwelle oder einem anderen geeigneten Element gekuppelt werden. Das Drehmoment kann auch dadurch übertragen werden, daß der Antriebsmotor 16 eine Pumpe oder Stromerzeuger antreibt und an der Propellerwelle 30 ein dazugehöriger hydraulischer oder elektrischer Motor angeordnet ist. Dadurch kann sich eine sehr vorteilhafte Möglichkeit zur Verteilung von Motor und einer oder mehrerer Strahlantriebsvorrichtung im Schiff ergeben. Für die Schwenkbewegung ist wieder der Steuermotor 13 vorge­sehen, der über das selbsthemmende Schneckengetriebe 14, 15 den Krümmer 2 antreibt. Die Blätter 34 der Propellerpumpe 33 werden mit einem Ring 35 miteinander verbunden, der ihnen die gewünschte Stabilität verleiht.

[0017] Figur 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Propellerpumpe durch eine Zentrifugalpumpe 40 ersetzt ist, die mit geneigter Pumpenwelle 41 in den Krümmer 2 so eingebaut ist, daß die Zentrifugalpumpe exzentrisch, in diesem Fall winkelig, zur Schwenkachse liegt. Die Zentrifugalpumpe wird von dem Antriebs­motor 16 aus über die oben genannten Getriebeelemente und über die Übertragungswelle 42 angetrieben, die auch abweichend von Fig.3 etwas im Sinne der Propellerwelle geneigt sein kann, um die Knickwinkel der Kardangelenke oder Gleichlaufgelenke gleich­mäßig zu verteilen. Die Ansaugöffnung 9 des Ansaugrohrs kann mit Leitschaufeln 43 od.dgl. versehen sein, um die Wasserführung zu erleichtern. Das Wasser wird von der Kreiselpumpe axial ange­saugt und in ein Spiralgehäuse 44 gefördert, das in das Aus­stoßrohr 6 mündet. Das Ausstoßrohr ist wie in den vorherigen Beispielen so geneigt angeordnet, daß sich für das Schiff eine Vortriebskomponente ergibt. Auch ist das Ansaugrohr 5 so geneigt und gegebenenfalls gekrümmt, daß der Sog eine Vortriebs­komponente für das Schiff ergibt. Bei allen beschriebenen Aus­führungsformen ist das Gehäuse 10 des Krümmers 2 so gestaltet und im Schiff eingebaut, daß es sich genau dem Ausschnitt des Schiffes anpaßt und mit dem Schiffsboden abschneidet.

[0018] Die Schwenkbewegung des Krümmers 2 kann wieder mit dem Steuer­motor über das selbsthemmende Schneckengetriebe 14, 15 ange­trieben werden.

[0019] Die Schaufeln 45 der Zentrifugalpumpe sind untereinander mit einem Ring od.dgl. verbunden, wodurch deren gewünschte Stabili­tät gewährleistet wird. Im Sinne der Erfindung gelten als "Ring" alle Strukturen, die die Blätter, Schaufeln u.dgl. zusätzlich zur Nabe miteinander verbinden und vorzugsweise an der Peripherie der Kreiselpumpe angeordnet sind.

Begriffsliste

[0020] 

1 Rumpf

2 Krümmer

3 Schwenkachse

4 Boden

5 Ansaugrohr

6 Ausstoßrohr

7 Propellerpumpe

8 Pumpenwelle

9 Ansaugöffnung

10 Gehäuse

11 Lager

12 Dichtung

13 Steuermotor

14 Schnecke

15 Schneckenrad

16 Antriebsmotor

17 Kupplung

18 Gelenkwelle

19 Kegelritzel

20 Kegelrad

21 Übertragungswelle

22 Zahnrad

23 Zahnrad

24 Propellerblätter

25 Ring

26

27

28

29

30 Pumpenwelle

31 Ausaugrohr

32 Kugelgelenk

33 Propellerpumpe

34 Blätter

35 Ring

36

37

38

39

40 Zentrifugalpumpe

41 Pumpenwelle

42 Übertragungswelle

43 Leitschaufeln

44 Spiralgehäuse

45 Schaufeln

46 Ring

Ansprüche

1. Antriebseinrichtung für insbesondere flachgehende Wasser­fahrzeuge mit mindestens einer einen Wasserstrahl erzeu­genden Kreiselpumpe, die innerhalb des Wasserfahrzeugs in einem um eine im wesentlichen vertikale Achse schwenkbaren Krümmer gelagert ist, wobei das für den Wasserstrahl erfor­derliche Wasser am Boden des Wasserfahrzeugs angesaugt und schräg nach unten ausgestoßen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Blätter (24, 34, 45) der Kreiselpumpe (7, 33, 40) mittels minstestens eines Ringes (25, 35, 46) od.dgl. mit­einander verbunden sind.

2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreiselpumpe (7, 33, 40) dicht oberhalb der Ansaug­öffnung (9) des Krümmers (2) gelagert ist.

3. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekenn­zeichnet, daß der schwenkbare Krümmer (2) von einem Motor (13) aus über ein selbsthemmendes Schneckengetriebe (14, 15) antreibbar ist.

4. Antriebseinrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsachse der Pumpenwelle (8, 30 41) außermittig der Schwenkachse (3) des Krümmers (2) angeordnet ist.

Zeichnung