Die Erfindung betrifft einen Strahlantrieb für Wasser- und Luftfahrzeuge sowie Umwälzpumpen, bei dem das in ein Strahlrohr (11) einströmende Fluid durch wenigstens ein Vortriebselement wie einem als Schnecke (17) ausgebildeten Rotor entgegen der beabsichtigten Vortriebsrichtung beschleunigt wird, bei dem der äußere Rand der Schnecke (17) mit dem Innenmantel des Strahlrohres (11) fest verbunden ist und der innere Rand der Schnecke eine zentrale achsparallele öffnung begrenzt und Schnecke und Strahlrohr (11) gemeinsam rotieren, bei dem das Strahlrohr (11) an seinen Außenmantel angetrieben wird.
Ein derartiger Strahlantrieb ist aus der US-A-3482402 vorbekannt. Zwecks Verringerung des Reibungswiderstandes und Verhütung turbulenter Strömungsverhältnisse und hierdurch verusachter Kavitation sind hierbei zwei gesondert angetriebene Strahlantriebe strömungsmäßig hintereinander geschaltet. In dem zweiten Strahlrohr ist die Strömung durch Verengung der aus einer größeren Anzahl Vortriebselemente bestehenden Gitter gegenüber derjenigen der ersten in umgekehrter Drehrichtung beschleunigt. Infolge der größeren Gitterfläche in dem zweiten Strahlrohr jedoch ist mit weit größeren Reibungsverlusten und damit turbulenten Ablösungserscheinungen der Strömung zu rechnen, sodaß der Strahlantrieb eine enge Bandbreite aufweist.
Aus der US-A-2656809 ist ein Strahlantrieb mit einem in einem Rudergehäuse angeordneten Strahlrohr bekannt. Bei diesem bestehen die Vortriebselemente aus spiraligen in Strömungsrichtung verschmälerten Flügeln, deren innere Kanten eine zentrale Öffnung begrenzen. Hierbei sind die Ablösungserscheinungen wesentlich verringert.
Strahlantriebe dieser Art haben nach einer Erkenntnis der Erfindung nur in einem bestimmten Geschwindigkeitsbereich brauchbare Schuberzeugungswirkungsgrade.
Dem will die Erfindung abhelfen. Die Aufgabe besteht somit darin, ein insbesondere für Wasser- und Luftfahrzeuge geeigneten Strahlantrieb der oben bezeichneten Art zu schaffen, welcher in allen anderen erforderlichen Geschwndigkeistbereichen wirksam ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird in einer besonders einfachen Weise dadurch gelöst, daß an einem von der Lagerung des Strahlrohres freigehaltenen Außenmantelabschnitt wenigstens ein zusätzliches Vortriebselement wie Schraubenpropeller (18) angeordnet ist.
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile bestehen im wesentlichen in der nunmehr möglichen Anpassung an die Charakteristiken der jeweiligen Antriebsmaschine und an wechselnde Betriebsbedingungen im Betrieb.
Im folgenden wird die Erfindung lediglich an Hand von Bootsvortrieben und einer Umwälzpumpe beispielweise näher erläutert. Die Bootsvortriebe sind in entsprechender Anpassung auch bei Luftfahrzeugen verwendbar.
Es zeigt
Der Anmeldungsgegenstand funktioniert wie folgt:
Das in dem Strahlrohr 11 befindliche Fluid wird durch die Randschnecke 17 in Drehbewegung gesetzt und trifft mit dem weiterhin angesaugten Fluid auf das in dem freien zentralen Durchgang befindliche Fluid und beschleunigt auch dieses in Durchlaufrichtung, wodurch eine starke nahezu über die Länge des Strahlrohres 11 wirkende Vortriebskraft durch Abgabe eines Teiles der kinetischen Energie von den Schaufeln an die zentrale Strömung entsteht. Dabei wird das an der vorderen Stirnseite befindliche Fluid ohne Wirbelbildung laufend angesaugt. Im Prinzip kompensiert die zentrale Strömung das auf die Gesamtanordnung ausgeübte Drehmoment, sodaß neben dem wirbelfreien Zustrom und Vermeidung einer Wirbelbildung am Ausgang eine bisher nicht erreichte Vortriebskraft resultiert.
Ein Leitwerk am abtriebsseitigen Ende des Strahlrohres 11 wird überdies in der Regel in vorteilhafter Weise eingespart.
In den Figuren 1 und 2 sind Strahlrohre 11 eines erfindungsgemäßen Strahlantriebs 10 jeweils in einem Hüllrohrgehäuse 12 an Lagerringen 13 drehbar gelagert. Die Hüllrohrgehäuse 12 sind einstückig mit Auslegern 14 ausgebildet. Angetrieben sind die Strahlrohre 11 durch Zahnriemen 15, deren Zähne 15a mit einem an ihrem Außenmantel angeordneten Zahnkranz 16 kämmen. Als Vortriebselement dient eine Randschnecke 17, die mit ihrem äußeren Rand an dem Innenmantel des Strahlrohres 11 befestigt ist und gemäß dem Schnittbild II-II in Figur 1a lediglich ein äußeres Feld des Strahlrohrinnenraumes überstreicht. Die gleiche Anordnung zeigt Figur 2. Hierbei steht jedoch das Strahlrohr 11 an der rechten Seite an dem Hüllrohrgehäuse 12 hervor und trägt an seinem Außenmantel einen Schraubenpropeller 18. Dieser überstreicht, wie an dem Schnittbild III-III in Figur 2a veranschaulicht, zusätzlich ein äußeres Feld.
In Figur 3 ist zu dem schon zuvor beschriebenen Antrieb des Strahlrohres 11 ein Antriebsritzel 19 eines durch seine Antriebswelle 20 angedeuteten Motors ersichtlich; in Figur 4 kämmt das Ritzel 19 direkt mit dem Zahnkranz 16 des Strahlrohres 11. Nach Figur 5 ist das Strahlrohr 11 als Rotor eines Elektromotors ausgebildet und trägt eine Ankerwicklung 21, die über einen Kollektor 22 mit Strom versorgt wird. Außen angedeutet ist eine Magnetwicklung 23. In Figur 6 ist ein Druckmittelantrieb mit einer Zuleitung 24 und einer Rückleitung 25 und der Turbine 26 angedeutet. Die beiden zuletzt besprochenen Antriebsarten sind in den Figuren 7 und 8 ausführlicher dargestellt und zeigen vor allem die Hüllrohrgehäuse 12 deutlicher. Gemäß Figur 7 ist in dem Hüllrohrgehäuse 12 die Magnetwicklung 23 in einer eingelassenen Kammer 12a untergebracht, in einer solchen gemäß Figur 8 wirkt das Druckmittel auf Schaufeln 28 an dem Strahlrohr 11 über es lenkende Düsen 27.
In Figur 9 ist die Anordnung eines erfindungsgemäßen Strahltriebwerks 10 bei einem Boot 1 veranschaulicht. In seinem Kielraum 1a ist auf einem am Boden angordneten Ständer 2 ein am Heck 1b achtern hinausragendes Auslaufrohr 29 mittels einer dieses umgreifenden Konsole 3a desselben gehalten. Ein weiteres Rohr 30 ist an dem anderen Ende des Ständers 2 mit seinem Ende in einer Konsole 3b gehalten und an eine Wasserzutrittsöffnung 1c im Kielraum 1a angeschlossen. Das in zwei mit dem Ständer 2 verbundenen Lagerringen 13 drehbar gelagerte Strahlrohr 11 ragt mit seinen beiden Enden in die Rohre 29 und 30 und ist in diese mit nicht dargestellten schleifenden Dichtungen eingefügt Wie zu sehen, mündet das Rohr 29 in eine Schubdüse 32, vor deren Mündung zur Umkehr der Vortriebsrichtung ein Umlenkblech 33 zu schwenken ist. Oben an den Konsolen 3 ist die Antriebswelle 20 eines Motors 31 gelagert, deren Antriebsritzel 19 an dem Zahnkranz 16 des Strahlrohres 11 angreift. Einleuchtend ist, daß man anstelle des Antriebsritzels 19 ein größeres Antriebsstirnrad verwenden und um dieses herum z.B. in einem Teilkreis mehrere Strahlrohre 11 antreiben kann. Dieses ist in den Figuren 10 und 11 schematisch durch Zahnriemen 15, angedeutet.
In Figur 12 ist die Antriebswelle 20 eines Bootes 1 in ein das Strahltriebwerk 10 mit dem Strahlrohr 11 und Getriebe umhüllendes Gehäuse 10a eingeführt.
In Figur 13 schließlich ist ein einen Motor 31 und das vorbeschriebene Strahltriebwerk 10 als Einheit darstellender Außenbordmotor 34 zu sehen, der mit einem Flanschanschluß 34a vom Heck 1b des Bootes 1 lösbar ist. Natürlich kann der Außenbordmotor 34 auch um eine Ruderwelle schwenkbar ausgebildet werden.
Gemäß Figur 14 ist das Strahlrohr 11 im Prinzip wie in Figur 7 aufgebaut, mit dem Unterschied, daß hier das Hüllrohrgehäuse 12 als Armatur mit Flanschanschlüssen 35 ausgebildet ist und so als Umwälzpumpe in einem Flüssigkeitskreislauf z.B. in einer Heißwasserleitung dient. Es ist einleuchtend, daß hierbei sowohl die Schmierung als auch Kühlung nicht so proplematisch ist wie bei herkömmlichen Umwälzpumpen und auch ein ruhiger und daher geräuschärmerer Lauf gewährleistet ist, wodurch sich der erfindungsgemäße Strahltrieb hier besonders auszeichnet.