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Die Erfindung betrifft einen instationären, unter Wasser arbeitenden Wasserstrahlantrieb für schnelle Wasserfahrzeuge, insbesondere für Tragflügelschiffe und Luftkissenfahrzeuge, mit einem Schubrohr für den Wasserdurchtritt, zwischen dessen Einlassteil und dessen eine Mehrzahl ringförmig, um eine in Richtung der Längsmittelachse des Schubrohres verlaufende Hohlwelle, relativ zu dieser ruhend angeordnete Rückstosskammern umfassenden Auslassteil ein mit der Hohlwelle rotierender, in mehrere Verteilerorgane unterteilter Verteiler für die Zuführung eines Druckgases an die Rückstosskammern vorgesehen ist, wobei die Gesamtzahl der Verteilerorgane kleiner als die Anzahl der Rückstosskammern ist.
Bereits seit dem 19. Jahrhundert beschäftigen sich die Erfinder mit dem Bau von Wasserstrahlantrieben, so dass die Anzahl der bisherigen Vorschläge sehr gross ist. Die bekannten Konstruktionen können nach Art der gewählten Energiezufuhr, nach Art der erzeugten Strömung oder nach ihren konstruktiven Besonderheiten unterschieden werden.
Bei hydromechanischen Schiffsantrieben mit instationärer Strömung zerfällt der Arbeitstakt in zwei Teile, nämlich den Ausstosstakt, während dessen das Wasser unter Wirkung eines Kolbens oder eines unmittelbar auf das Wasser einwirkenden Druckgases beschleunigt und aus einem Schubrohr verdrängt wird, und den Ansaugtakt, bei dem sich das Schubrohr wieder mit Wasser füllt. Verwendet man als Druckgas expandierende Verbrennungsgase, so hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Verbrennung in einem vom Wasser getrennten Raum vorzunehmen, um zu vermeiden, dass durch die heftigen Vorgänge während der Verbrennung die Wasseroberfläche aufgerissen, der Verbrennungsprozess gestört, Wärme an das Wasser abgeführt und der Wirkungsgrad vermindert wird.
Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten, hat man aber auch andere auf hohen Druck verdichtete Gase, beispielsweise in einem Dampfkessel komprimierten Wasserdampf oder in einem Kompressor verdichtete Luft, als Antriebsmittel verwendet.
Um den Wasserzustrom in das Schubrohr überwachen und regeln zu können, hat man bisher Schubrohre an ihrem vorderen Ende mit Ventilen ausgerüstet, die in der Regel nach Art von Rückschlagventilen ausgebildet sind und während des Ausstosstaktes den Wasserzustrom verhindern sollen. Als besonders trägheitsarm und schnell ansprechend wird hiebei ein nach Art eines Turbinenrades angetriebenes, frei umlaufendes Rückschlagventil bezeichnet, mit um radiale Achsen schwenkbar gelagerten schaufelförmigen Absperrplatten, die in der einen Richtung ein praktisch reibungsloses Einströmen des Wassers in das Schubrohr, entgegengesetzt der Strömungsrichtung eine geschlossene jeden Rückfluss sperrende Scheibe bilden sollen. Solche Rückschlagventile bieten zwar dem einströmenden Wasser nur wenig Widerstand, doch sind sie empfindlich und im praktischen Betrieb hoch beansprucht.
Es sind aber auch schon Triebwerke bekanntgeworden, die unter Verzicht auf ein am Wassereinlass des Schubrohres befindliches Rückschlagventil mit einer Mehrzahl von parallel angeordneten am hinteren Ende des Schubrohres vorgesehenen Rückstosskammern arbeiten, denen das Druckgas über einen rotierenden Verteiler zugeführt wird, wobei die Anzahl der Rückstossrohre grösser ist als die Anzahl der Verteilerkanäle. Während die in den, mit den Verteilerkanälen gerade in Verbindung stehenden, Rückstossrohren befindlichen Wassersäulen eine Beschleunigung erfahren und nach hinten ausgetrieben werden, wird den Eingängen der übrigen Rückstossrohre mit Hilfe einer einen Bestandteil eines Rotors bildenden Zentrifugalwasserpumpe, erneut Wasser zugeführt.
Die Energie der aus den Rückstossrohren austretenden Wassersäulen, welche durch Gasvolumina der Verbrennungsgase unterbrochen sind, wird hiebei aber zu einem Teil für den Antrieb eines einen weiteren Bestandteil des Rotors bildenden Turbinenrades verwendet, welches seinerseits den Rotor in Drehung versetzt. Hiedurch und durch den in unmittelbarer Nähe des Wasserspiegels stattfindenden Verbrennungsprozess wird aber der gesamte Wirkungsgrad des Triebwerkes erheblich herabgesetzt. Darüber hinaus ist der Gesamtaufbau dieser Einrichtung sehr kompliziert und infolge des gewählten Bauprinzips der für das hindurchströmende Wasser netzbare Ringspalt relativ klein. Der Aussendurchmesser der Gesamtanordnung muss deshalb grösser gewählt werden als bei einem in der Wirkung verlgeichbaren frei fahrenden Propeller.
Eine Vergrösserung des Triebwerkes bedeutet aber nicht nur eine Gewichtserhöhung, sondern auch eine Vergrösserung des Reibungswiderstandes während der Fahrt. Diese Nachteile sind teilweise durch den aus dem Fahrzeug in das Triebwerk verlegten Verbrennungsprozess bedingt, für den Frischluft durch einen relativ grossen Querschnitt der Stütze eingesaugt werden muss, welche das Triebwerk mit dem Fahrzeug verbindet. Hiebei ist die für einen guten thermischen Wirkungsgrad erforderliche hohe Luftverdichtung kaum zu erzielen.
Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, unter Vermeidung der aufgezeigten Mängel einen Wasserstrahlantrieb einer leichten und einfachen Konstruktion zu schaffen, der in vielseitiger Weise verwendbar ist und dem Gesamtwirkungsgrad eines üblichen Propellerantriebes bei schnellen Wasserfahrzeugen nahe kommt.
Dies wird dadurch erreicht, dass bei einem Wasserstrahlantrieb der eingangs genannten Art der Verteiler als Propeller mit als Verteilerorgane wirksamen Flügeln ausgebildet ist, wobei die den Rückstosskammern zugewandte ebene Seite jedes Flügels ohne Steigung vor den gleichfalls in einer Rotationsebene liegenden Eintrittskanten der Rückstosskammern hinsichtlich ihrer Fläche mindestens 20% grösser als die Querschnittsfläche einer Rückstosskammer ist und eine Austrittsdüsenanordnung für das Druckgas aufweist, wobei der Propeller mit einem im Verhältnis zum ganzen Triebwerk relativ kleinen drehzahlregelbaren Antrieb gekoppelt ist.
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Durch Verwendung eines Wasserstrahlantriebes der erfindungsgemässen Art ist es möglich, den Antrieb schnell fahrender Schiffe, insbesondere von Tragflügelschiffen oder Luftkissenfahrzeugen, erheblich zu verbessern.
Die Konstruktion des erfindungsgemässen Wasserstrahlantriebes ist gegenüber den bekannten Antrieben wesentlich vereinfacht, die Folge ist ein beachtlich geringeres Gewicht und geringere Empfindlichkeit gegenüber im Wasser treibenden Gegenständen. Die leichtere Konstruktion und der relativ kleine Durchmesser des erfindungsgemässen Triebwerkes führen zu einer Verringerung der Abmessungen der erforderlichen Stützen und damit zu einer bedeutenden Verminderung des Reibungswiderstandes. Hiezu trägt die Verwendung eines hoch gespannten Gases wesentlich bei.
Infolge der gewählten Grösse der den Rückstosskammern zugewandten Fläche jedes Propellerflügels werden während der Propellerdrehung periodisch jeweils die gerade einem Propellerflügel gegenüberliegenden Öffnungen der Rückstosskammern gegenüber dem Zustrom des in den Einlassteil des Schubrohres eindringenden Wassers bis auf einen minimalen Spalt verschlossen und über die in der Flügelfläche vorgesehene Austrittsdüsenanordnung ohne Benutzung von Klappen oder periodisch betätigten Ventilen stetig mit Druckgas beaufschlagt. Das in dieser Rückstosskammer befindliche Wasser wird dabei nach hinten beschleunigt und kann ungehindert ins Freie ausgestossen werden. Dabei wirkt die der Wasserbeschleunigung entsprechende Reaktionskraft als Druckkraft auf die der Rückstosskammer zugewandte ebene Flügelfläche des Propellers und bewirkt einen Schub in Fahrtrichtung.
Durch entsprechende Regelung der Drehzahl des Propellers kann nun erreicht werden, dass die in Drehrichtung des Propellers als Hinterkante zu bezeichnende Kante des Flügels die gerade noch abgedeckte Rückstosskammer wieder öffnet, wenn sich das in der Rückstosskammer befindliche Druckgas auf den Umgebungsdruck unter Wasser entspannt hat. Diese Entspannung setzt sich auf Grund der Trägheitswirkung des aus der Kammer nach hinten strömenden Wassers fort und es entsteht ein Vakuum, so dass nach dem öffnen der Kammer von vorn wieder frisches Wasser in rasch wachsender Menge einströmt.
Es hat sich gezeigt, dass bei dem erfindungsgemässen Antrieb auf Grund des relativ hohen überdruckes des verwendeten Druckgases, der über vergleichbaren stationären Wasserstrahlantrieben liegt, eine hohe Schubbelastung erzielt werden kann. Man hat daher die Möglichkeit, den Querschnitt des Triebwerkes des erfindungsgemässen Wasserstrahlantriebes gegenüber dem bei den bekannten Triebwerken erforderlichen Querschnitt wesentlich kleiner zu wählen.
Dies führt nicht nur zu einem geringeren Gesamtgewicht des Wasserstrahlantriebes, sondern auch zu einem kleineren Aussendurchmesser des Triebwerkes. Während ein freifahrender Propeller bei Annäherung an den Wasserspiegel gern Luft einsaugt und dann den grössten Teil seines Schubes einbüsst, ist das vorliegende Triebwerk durch seine Überdruckerzeugung unempfindlich gegenüber dem nahen Wasserspiegel und wird in seiner Funktion auch nicht durch vorübergehendes teilweises Austauchen gestört. Diese Eigenschaften erlauben bei Verwendung am starren Flügelsystem eines Tragflügelschiffes entweder eine Verminderung des Tiefganges oder eine höhere Austauchung, wodurch die Seefähigkeit verbessert wird.
Anderseits können bei einem Tragflügelschiff mit hochschwenkbaren Flügeln die Stützen verlängert werden, ohne die bei andern Antrieben damit verbundenen Nachteile in Kauf nehmen zu müssen.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Wasserstrahlantriebes an Hand der Zeichnungen näher beschrieben, dabei zeigen : Fig. l den Wasserstrahlantrieb im senkrechten Längsschnitt ; Fig. 2 den Wasserstrahlantrieb von vorne ; Fig. 3 die obere Trennwand des Rückstossrohres im Querschnitt III-III der Fig. l ; Fig. 4 die Stütze im Querschnitt IV-IV der Fig. l ; Fig. 5 den Propeller des Wasserstrahlantriebes nach Fig. l in Seitenansicht und teils im Längsschnitt ; Fig. 6 den Propeller nach Fig. 5 in Vorderansicht und teils im Schnitt ; Fig. 7 einen Flügel des Propellers nach Fig. 6 im Schnitt VII-VII ; Fig. 8 einen Flügel des Propellers nach Fig. 6 im Schnitt VIII-VIII ;
Fig. 9 die Rückstosskammern nach Fig. 2 nach Entfernung des Einlassteils des Schubrohres und des Propellers, in Vorderansicht.
In Fig. l sind die wesentlichen Elemente des während der Fahrt unter Wasser befindlichen Teiles eines
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der Fahrtgeschwindigkeit anwachsenden überdruck, der etwa die Höhe des halben Fahrtstaudrucks erreicht. Der Ring-7-ist mit dem Auslassteil-3-leicht demontierbar verbunden, um den noch zu beschreibenden Propeller nach vorn herausziehen zu können.
Der Auslassteil --3-- ist durch, im Ausführungsbeispiel sieben, ringförmig um ein in Richtung der Längsmittelachse des Schubrohres--l--konzentrisch zu dieser verlaufendes Innenrohr-8--angeordnete
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-10--.Einlassteil --2-- zugewandten Ende und zu ihrem hinteren Ende hin offen, so dass das in den Einlassteil --2-- einströmende Wasser die Kammern etwa parallel zu ihrer Längsmittelachse unter minimalen Umlenkungen durchströmen kann.
Die das Schubrohr --1-- tragende Stütze --4-- ist an der Aussenwand--11--des Schubrohres - gehaltert. Im Innern der Stütze --4-- verlaufen verschiedene Rohrleitungen, die die für die Beschleunigung der das Schubrohr--l--bzw. die Rückstosskammern--9--durchsetzende Wassermenge sowie für den Antrieb eines noch zu beschreibenden Propellers benötigten drei Mittel zuführen. Unmittelbar
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zu Kühlzwecken benötigt und wird nach Gebrauch durch die Pumpe als Druckwasser durch die ebenfalls in der Stütze--4--untergebrachte Rohrleitung--14--nach unten gedrückt.
Durch die weitere in der Stütze --4-- vorgesehene Rohrleitung--15--, die sich in Höhe des Schubrohres--l--erweitert und von hier ab die Rohrleitung--14--umgibt, strömt von einem Verdichter (nicht dargestellt) Druckluft als das im Ausführungsbeispiel gewählte Druckgas für die Energieübertragung zwischen Fahrzeug und Wasser zu.
Vorzugsweise verwendet man als Verdichter einen Axialverdichter, der durch eine im Fahrzeug befindliche Gasturbine angetrieben sein kann ; oder die Druckluft wird direkt von der letzten Verdichterstufe einer Gasturbine abgezapft, so dass diese keine mechanische Leistung mehr nach aussen abgibt und sich ein besonderer Verdichter erübrigt.
Die weitere Rohrleitung --16-- im Inneren der Stütze --4-- dient als Treibstoffleitung, die in den unteren erweiterten Teil der die Druckluft führenden Rohrleitung --15-- mündet und dort einen Brenner mit einer Zündvorrichtung --17-- versorgt. Der die Rohrleitungen--14, 15 und 16--umgebende hintere Wandteil der Stütze --4-- ist am hinteren Ende des Auslassteiles--3--vorbei bis etwa zu dem Innenrohr
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in die Trennwand --10a-- der diesem Teil der Stütze --4-- benachbart liegenden Rückstosskammern --9--. Wie aus Fig.
3 zu ersehen, teilt sich diese Trennwand --10a-- bereits unmittelbar hinter ihrer Vorderkante und ist in ihrer Form dem unteren Ende der Stütze-4-angepasst. Die Rohrleitungen-14 und 15-- führen zu einer Hohlwelle--18--, die in Lagern --19-- im Innern des die Innenwand der Rückstosskammern --9-- bildenden Innenrohres --8-- drehbar gelagert ist.
Die Hohlwelle --18-- ist Teil eines Propellers-20-, dessen Flügel --21-- in geringem Abstand
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Die Propellerflügel--21-sindRohrleitung --14-- verbunden sind. Die den Rückstosskammern --9-- zugewandte Flügelfläche ist grösser als die Querschnittsfläche einer Rückstosskammer--9--. Es hat sich als notwendig erwiesen, wie dies auch im
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Flügelfläche ist eben und liegt vollständig in ihrer Rotationsebene, d. h. die Flügel --21-- sind ohne Anstellwinkel auf der Hohlwelle--18--befestigt und erfahren während ihrer Drehung nur sehr geringe Kräfte in Umfangsrichtung.
Da in Fahrtrichtung gesehen vor dem Propeller --20-- der Diffusor --7a-- vorgesehen ist, um vor dem Propeller einen mit dem Quadrat der Fahrtgeschwindigkeit wachsenden Überdruck zu erzeugen, ist es möglich, auch für hohe Schiffsgeschwindigkeiten relativ dicke Propellerprofile mit runder Eintrittskante und scharfer Austrittskante zu wählen, die kaum durch Treibholz oder ähnliche mit dem Wasser in das Schubrohr - l-eindringende Gegenstände beschädigt werden könnten.
Die relativ grosse Dicke der Propellerflügel gestattet neben einer Ausführung als Gusskörper insbesondere ihre Ausführung als Schweisskonstruktion in Stahl, ohne dass sie im Vergleich mit konventionellen, in Bronze gegossenen Propellern entsprechender Leistung an Festigkeit einbüssen. Der Propeller trägt dadurch nicht nur erheblich zur bereits erwähnten Gewichtsersparnis bei, sondern ermöglicht auch seine Herstellung auf jeder grösseren Werft, während konventionelle Propeller bekanntlich in speziellen Fabriken hergestellt werden.
Ein zum Propellerantrieb benötigtes Antriebsmittel dient daher im wesentlichen zur überwindung der Lagerreibung und zum Beschleunigen während des Startvorganges. Hiezu wäre beispielsweise ein kleiner Motor ausreichend, der auch zur Drehzahlregulierung in Abhängigkeit von der Fahrtgeschwindigkeit herangezogen werden könnte. Man kann aber auch, wie dies im dargestellten Ausführungsbeispiel (Fig. 5 bis 8) der Fall ist, den Propeller durch einen Wasserstrahl in Bewegung setzen. Dieser Wasserstrahl wird durch einen im Innenraum jedes Propellerflügels --21-- vorgesehenen mit dem Rohransatzstück--14a--verbundenen, sich zu seinem Ende
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hin düsenartig verjüngenden Rohrfortsatz --22-- erreicht.
Dieser Rohrfortsatz --22-- verläuft, wie aus Fig. 6 zu ersehen ist, von dem in der Nabe--23--des Propellers endenden Rohransatzstück--14a--aus zunächst radial zum Propellerumfang, biegt sich in seinem Endabschnitt etwa parallel zum Propellerumfang ab und öffnet sich an der, in Umlaufrichtung des Propellers--20--gesehen, hinteren Propellerkante zu einer Düse --24--.
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Ventile geregelt werden kann. Bei Verwendung eines Antriebmotors kann natürlich auf die beschriebene Konstruktion verzichtet werden.
In einem geringen Abstand von der, in Umdrehungsrichtung gesehen, vorderen Kante des Propellerflügels --21--, ist in der den Rückstosskammern--9--zugewandten ebenen Fläche jedes Propellerflügels--21-- eine etwa radial verlaufende, sich etwa von der Propellernabe --23-- bis zum Propellerumfang hin erstreckende, Lochreihe--25--vorgesehen. Es hat sich bewährt, die Lochreihe --25-- in einem Abstand von der vorderen Flügelkante anzubringen, der etwa 20% der Breite des Flügels in Umfangsrichtung entspricht.
Es können auch mehrere Lochreihen etwa parallel zueinander angeordnet werden. Die Löcher--25--, die auch zu einem radial verlaufenden Schlitz vereinigt oder durch eine Nut verbunden sein könnten, bilden die Austrittsdüsenanordnung für die durch die Rohrleitung --15-- und den Ringkanal --15a-- der Hohlwelle - dem Propellerinnenraum zugeführte Druckluft. Aus Festigkeitsgründen sind daher im Propellerinnenraum Versteifungsrippen--26--vorgesehen, die, wie aus den Fig. 6, 7 und 8 zu ersehen ist,
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Flügelflächebefindliche Verdichter geregelt.
Das Volumen der Druckluft lässt sich über die maximale Verdichterleistung hinaus mit Hilfe der im unteren Bereich der Stütze --4-- vorgesehenen Verbrennungseinrichtung, zu der Brennstoff durch die Rohrleitung --16-- zugeführt wird, analog zum Nachbrenner der Flugzeugstrahltriebwerke wesentlich erhöhen.
Da sich der Druck der Druckluft durch diese überhitzung nur unwesentlich erhöht, kann die Fahrzeuggeschwindigkeit im Verhältnis der Volumenvergrösserung der Druckluft nur erhöht werden, wenn dabei der Schiffswiderstand konstant bleibt, was in Glattwasser bei Tragflügelschiffen durch erhöhte Austauchung und bei Luftkissenfahrzeugen durch verminderte Austauchung möglich ist.
Die aus den Löchern --25-- kontinuierlich ausströmende Druckluft gelangt nun während der Propellerdrehung nacheinander in die verschiedenen Rückstosskammern--9--und beschleunigt das jeweils in diesen befindliche Wasser zu deren Auslassende hin, so dass dieses ungehindert ins Freie ausgestossen wird. Der Rückstosskammereingang der gerade mit Druckluft beaufschlagten Rückstosskammer-9-wird dabei zunehmend durch den Propellerflügel --21--gegenüber weiterem Wasserzustrom aus dem Einlassteil des Schubrohres--1--abgedeckt.
Infolge der gewählten Abmessungen sowie des ebenen Verlaufes der den Rückstosskammern zugewandten Flügelflächen, ist jeder Flügel --21-- dazu geeignet, die Eintrittsöffnung einer Rückstosskammer-9- periodisch vollständig abzudecken und wieder freizugeben, so dass der während der Vorwärtsbewegung des Fahrzeuges durch ds Schubrohr--l--und durch die Rückstosskammern--9--hindurchströmende Wasserstrom an der jeweils gerade von einem Propellerflügel --21-- überdeckten Rückstosskammer --9-unterbrochen wird.
Der Propeller --20-- kann daher seine doppelte Aufgabe, die einzelnen Rückstosskammern --9-periodisch zu öffnen und zu schliessen und die Druckluft zu verteilen, erfüllen, wobei kein besonderer Regelmechanismus für den Austritt der Druckluft benötigt wird.
Durch entsprechende Regelung der Drehzahl lässt sich nun erreichen, dass die, in Umdrehungsrichtung des
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gemäss Fig. 3 hat zur Folge, dass sich der Querschnitt der Rückstosskammern --9-- von vorn nach hinten vermindert. Durch die aus Fig. 9 ersichtliche leichte Verwindung der übrigen Trennwände --10-- wird dafür
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Querschnitt besitzen.
Um den periodisch sich für jede Rückstosskammer wiederholenden Vorgang verständlicher zu machen, soll dieser einer näheren Betrachtung unterzogen werden :
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Zum Start wird der Propeller --20-- mit Hilfe des Wasserstrahlantriebes aus der Düse --24-- in Umdrehung versetzt. Die im Fahrzeug erzeugte Druckluft schiebt zunächst das im System der Druckluftleitung --15-- während des Schwimmzustandes des Fahrzeuges eingedrungene Wasser aus. Sobald die Druckluft aus der Lochreihe--25--eines Propellerflügels--21--austritt, beginnt der eigentliche Beschleunigungsvorgang.
Es sei jetzt der Augenblick betrachtet, wo die mit dem Propeller umlaufende Lochreihe soeben die Vorderkante--10--einer Rückstosskammer--9--passiert hat. Die austretende Druckluft strömt in die mit Wasser gefüllte Rückstosskammer--9--ein und beginnt das darin befindliche nahezu ruhende Wasser nach
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stets durch ausreichende Wasservolumina getrennt sind.
Solange die Lochreihe-25-mit dem Luftvolumen in dieser Rückstosskammer verbunden ist, bleibt der Luftdruck in dieser Rückstosskammer, abgesehen von geringen Strömungsverlusten im Leitungssystem und in den Austrittsdüsen, praktisch konstant. Die aus der Lochreihe pro Zeiteinheit ausströmende Luftmenge wächst jedoch während der Luftzufuhr in diese Rückstosskammer --9-- entsprechend der wachsenden Geschwindigkeit des beschleunigten und nach hinten aus der Rückstosskammer austretenden Wassers an. Sobald aber die Lochreihe--25--des Propellerflügels--21--die in Drehrichtung liegende zweite Trennwand der
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vollständig gegen Wasserzutritt abgedeckt ist.
Durch einen an sich bekannten Regelmechanismus ist es nun möglich, die Drehzahl des Propellers in Abhängigkeit von dem gewählten Druck der zugeführten Druckluft und der erreichten Vorwärtsgeschwindigkeit des Fahrzeuges so einzustellen, dass sich, wie bereits oben gesagt, die in der Rückstosskammer befindliche Druckluft gerade dann bis etwa auf den im Diffusor --7a-- herrschenden Druck entspannt hat, wenn die Propellerhinterkante den Rückstosskammereintritt für den erneuten Wassereintritt wieder freigibt. Das nach hinten aus dem Schubrohr--l--ausgestossene Wasser behält auf Grund seiner Trägheit seine Bewegung noch bei und schafft Raum für die in der Rückstosskammer befindliche Luft, so dass sich diese noch weiter ausdehnen kann.
Damit entsteht ein Unterdruck in der Rückstosskammer und es wird neues Wasser durch die sich infolge der Weiterbewegung des Propellerflügels vergrössernde Eintrittsöffnung der Rückstosskammer angesaugt, so dass sich die Rückstosskammer wieder mit Wasser füllt und das in der Rückstosskammer --9-- befindiche Luftvolumen als Ganzes zum Rückstosskammeraustritt bewegt. Diese Bewegung hält auch noch an, wenn die
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Rückstosskammereintritt erscheint, muss daher zunächst nur das in der Ecke im näheren Bereich der Rückstosskammertrennwand --10-- liegende nahezu ruhende Wasser beschleunigt werden.
Während des Vorbeilaufens eines Propellerflügels vor dem Eingang schwankt demnach die der Rückstosskammer zugeführte Luftmenge zwischen Null und einem Maximum. Da, wie gesagt, das in der Rückstosskammer befindliche Wasser bereits beschleunigt wird, bevor die Eintrittsöffnung der Rückstosskammer durch den Propellerflügel --21-- vollständig abgedeckt ist, wird einerseits eine starke Verzögerung des durch die Rückstosskammer strömenden Wassers verhindert, anderseits der Kavitationsgefahr an den umströmten Vorderkanten des Propellerflügels --21-- und der Trennwand der Rückstosskammer entgegengewirkt. Diese Gefahr wäre ohne dieses beschriebene Voreilen der Beschleunigung kurz vor dem erneuten Schliessen der Rückstosskammer an dem hiebei vorliegenden Spalt zwischen Propellervorderkante und Trennwand der Rückstosskammer besonders gross.
Die Reaktionskraft aus der Wasserbeschleunigung wirkt sich als instationäre Druckkraft auf die ebene Fläche des innerhalb der Eintrittsöffnung einer Rückstosskammer--9--befindlichen Flügelabschnitts aus und erteilt diesem eine Schubkraft in Fahrtrichtung, die er über die Stütze --4-- auf das Fahrzeug überträgt. Die Grösse der auf einen Propellerflügel --21-- ausgeübten Schubkraft pendelt infolge der beschriebenen instationären Wirkungsweise des Propellerflügels um einen mittleren Wert. Die maximale Schubkraft, die während der vollständigen überdeckung der Kammer durch den Propellerflügel nahezu konstant bleibt, ergibt sich aus dem Druck der zugeführten Luft und der Querschnittsfläche der Kammer.
Der Propeller ist dann funktionsfähig, wenn die Anzahl seiner Flügel --21-- etwa ein Drittel der Anzahl der Rückstosskammern --9-- beträgt. Es hat sich aber gezeigt, dass es zur Vermeidung grösserer Schubschwankungen vorteilhaft ist, wenn die Anzahl der Propellerflügel und die Anzahl der Rückstosskammern keinen gemeinsamen Faktor enthalten. Dies hat zudem den Vorteil, dass die Störfrequenz relativ hoh und die
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Störamplituden relativ niedrig liegen und somit während des Betriebs eine Resonanzgefahr mit andern Bauteilen des Fahrzeuges ausgeschaltet wird. Eine weitere Verbesserung in dieser Beziehung lässt sich erreichen, wenn statt einer Lochreihe zwei angeordnet werden, so dass eine gewisse überschneidung der beschriebenen Vorgänge in benachbarten Kammern eintritt.
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Gasdrucklager ausgebildet sein.
Die Druckkraft eines solchen Gasdrucklagers ist dabei stets dem auf den Propeller wirkenden Schub angepasst, da dieser, wie oben beschrieben, dem überdruck der zugeführten Druckluft proportional ist. Die Verwendung eines solchen Gasdrucklagers hat ferner den Vorteil eines geringen Reibungsmomentes, so dass für den Propellerantrieb der Reibungsverlust sehr gering ist. Die übertragung des Schubs erfolgt vom Axiallager über die Streben--6--auf den Ring--7--und von da aus über die Stütze --4-- auf das Fahrzeug.
Die Rohrleitung-15-für die Druckluft zwischen dem im Fahrzeug befindlichen Verdichter und dem unter Wasser liegenden Triebwerk darf im Gegensatz zum bekannten stationären Wasserstrahlantrieb, bei dem die zu beschleunigende Wassermasse von unten einer Pumpe im Fahrzeug zugeführt wird, bei gleichem Energieverlust wesentlich enger gewählt werden, so dass die Druckluftleitung leicht gegen Wärmeverluste zu isolieren ist.
Abgesehen von unvermeidlichen Wärmeverlusten im Triebwerk selbst, ist es auf diese Weise möglich, die in Form zusätzlicher Wärmeenergie der gelieferten Druckluft umgewandelten Strömungsverluste des Verdichters während der Expansion der Druckluft im Triebwerk zum grössten Teil wieder zurückzugewinnen. Allgemein hat es sich bewährt, den Druck der Druckluft so zu wählen, dass er ein mehrfaches des Fahrtstaudruckes beträgt. Die Arbeitsfähigkeit der Druckluft kann durch Erhöhung ihres Volumens verbessert werden. In analoger Weise zu einem Flugzeugnachbrenner ist daher, wie oben schon erwähnt, im erweiterten Ende der Rohrleitung--IS-- der Brenner mit Zündvorrichtung--17--vorgesehen, der den durch die Leitung--16--eingespritzten Brennstoff verbrennt und damit das Volumen der Druckluft mindestens verdoppelt.
Da, wie bereits erwähnt wurde, die Verbindung zwischen den im Fahrzeugkörper untergebrachten Drucklufterzeugern (Gasturbine, Kolbenverdichter, Axialverdichter) und einem oder mehreren Triebwerken eines Fahrzeuges vorzugsweise unter Zwischenschaltung von Ventilen durchgeführt wird, ist es möglich, in Abhängigkeit von den wechselnden Bedingungen (Zuladung, Geschwindigkeit, Seegang) nur die jeweils benötigten Drucklufterzeuger mit bestem Wirkungsgrad arbeiten zu lassen und einen geringen Gesamttreibstoffverbrauch zu erzielen.
Der Wasserstrahlantrieb ist insbesondere für den Antrieb schneller Schiffe gedacht und soll vorzugsweise bei Tragflügelschiffen und Luftkissenfahrzeugen Verwendung finden. Vor allem bei Tragflügelschiffen ist aber der Tiefgang im Schwimmzustand sehr gross, so dass man gezwungen ist, die Tragflügel nach oben schwenkbar zu machen. Da die für die Schnellfahrt benötigten Haupttriebwerke in der Regel fest mit den Tragflügeln gekoppelt sind und sich das erfindungsgemässe Triebwerk aber gegenüber den herkömmlichen Triebwerken durch sein besonders geringes Gewicht auszeichnet, wird dieser Schwenkvorgang erheblich begünstigt. Für die Langsamfahrt benötigt man zusätzlich einen Hilfsantrieb, dessen Triebwerk zur besseren Manövrierfähigkeit des Fahrzeuges um seine senkrechte Achse um 360 drehbar im Schiff angeordnet sein soll.
Ein solcher Hilfsantrieb braucht in der Regel jedoch nur mit Niederdruckluft gespeist zu werden, welche beispielsweise in einer relativ kleinen Gasturbine als Hilfsverdichter erzeugt werden kann. Ein solcher Hilfsantrieb kann gegebenenfalls auch als Starthilfe herangezogen werden. Zu diesem Zweck wird der Hilfsantrieb mit dem Hauptantrieb parallelgeschaltet und die Triebwerke beider Antriebe mit Hochdruckluft gespeist. Da der Widerstand eines Tragflügelschiffes kruz vor seinem Austauchen am grössten ist, das Hilfstriebwerk zu diesem Zeitpunkt aber noch im Wasser eintaucht, kann es bei gleicher Grösse sogar einen höheren Schub als das tief eingetauchte Haupttriebwerk liefern, da letzteres wegen längerer Leitungen und höherem Gegendruck des Wasser benachteiligt ist. Beim Austauchen des Hilfstriebwerkes wird dessen Druckluftzufuhr automatisch unterbrochen.
Die Parallelschaltung hat ferner den Vorteil, dass der Luftdurchsatz des für grosse Leitungen sehr gut geeigneten Axialverdichters annähernd konstant gehalten wird, was für seinen Wirkungsgrad wesentlich ist und andere Massnahmen, wie z. B. Schaufelverstellung oder Ablassen von Druckluft, überflüssig macht. Es ist vorteilhaft, wenn der Druck der Druckluft zur Erzielung einer hohen Impulsfrequenz, geringer Abmessungen des Triebwerkes und relativ geringer Druckverluste ein mehrfaches des Fahrtstaudruckes beträgt.