DE1202170B

DE1202170B - Method for operating a water ramjet engine for watercraft

Info

Publication number: DE1202170B
Application number: DEH53094A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Werner Eick
Original assignee: Ernst Heinkel Flugzeugbau GmbH
Current assignee: Ernst Heinkel Flugzeugbau GmbH
Priority date: 1964-06-26
Filing date: 1964-06-26
Publication date: 1965-09-30

Description

Verfahren zum Betrieb eines Wasser-Staustrahltriebwerks für Wasserfahrzeuge Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Wasser-Staustrahltriebwerks für Wasserfahrzeuge, das einen röhrenförmigen, beiderseits offenen Körper mit einem divergierenden und anschließenden konvergierenden Abschnitt aufweist und dem Druckgas im Bereich höchsten Strömungsdruckes zufgeführt wird.Method for operating a water ramjet engine for watercraft The invention relates to a method for operating a water ramjet engine for watercraft, which has a tubular body open on both sides with a having diverging and subsequent converging section and the compressed gas is supplied in the area of highest flow pressure.

Es ist bekannt, Wasserfahrzeuge mittels einer Flüssigkeitsdüse anzutrieben, die einen beiderseits offenen Körper mit einem divergierenden und anschließend konvergierenden Abschnitt darstellt. Hierbei wird die die Düse durchströmende Flüssigkeitsmenge durch Druckgaszuführung an der Stelle höchsten Druckes unter Volumenvergrößerung nach hinten beschleunigt, so daß eine nach vorn gerichtete Reaktionskraft entsteht, die das Fahrzeug antreibt. Bei Zuführung von Gasen, die in der Flüssigkeit löslich sind, tritt jedoch der Nachteil auf, daß infolge der Gaszuführung an der Stelle höchsten Druckes einbeträchtlicher Gasanteil in Lösung geht und somit für die Beschleunigung der Flüssigkeitsmenge wegfällt.It is known to propel watercraft by means of a liquid nozzle, a body open on both sides with a diverging and then converging body Section represents. This is the amount of liquid flowing through the nozzle by supplying compressed gas at the point of highest pressure with an increase in volume accelerated backwards, so that a forward-directed reaction force arises, that drives the vehicle. When supplying gases that are soluble in the liquid are, however, the disadvantage arises that due to the gas supply at the point At the highest pressure, a considerable proportion of the gas goes into solution and thus for the acceleration the amount of liquid is omitted.

Dieser Mange wird erfindungsgemäß behoben durch die Zuführung einer zusätzlichen Druckgasmenge durch hintereinanderliegende Düsen mit gestaffeltem Druck im Bereich des divergierenden Abschnittes, also stetig zunehmenden Wasserdruckes, unter Anpassung des gestaffelten Gasdruckes der Teilmengen an den jeweiligen Druck des Wassers an den Zuführungsstellen in dem Sinne, daß jeweils nur eine Sättigung des in diesem Rohrabschnitt strömenden Wassers mit Druckgas erfolgt.According to the invention, this deficiency is remedied by supplying a additional amount of pressurized gas through nozzles arranged one behind the other with graduated pressure in the area of the diverging section, i.e. steadily increasing water pressure, adapting the graduated gas pressure of the partial quantities to the respective pressure of the water at the feed points in the sense that only one saturation of the water flowing in this pipe section is carried out with compressed gas.

Zur Durchführung dieses Verfahrens ist der divergierende Teil von ringförmigen Kammern umgeben, die jeweils mit getrennten Druckgasleitungen in Verbindung stehen und enge, vorzugsweise auf den ganzen Umfang verteilte Durchtrittsöffnungen aufweisen, die das Druckgas in den divergierenden Abschnitt treten lassen.To perform this procedure is the diverging part of Surrounding annular chambers, each in communication with separate compressed gas lines and narrow passages, preferably distributed over the entire circumference have that let the pressurized gas pass into the diverging section.

Hierdurch erfolgt eine Sättigung des Wassers, so daß die an der Stelle höchsten Druckes zugeführte Druckgasmenge ausschließlich der Beschleunigung der durchströmenden Flüssigkeit dient. Im konvergierenden Abschnitt erfolgt wegen der Druckabnahme ein teilweises Ausscheiden der in Lösung befindlichen Gasmenge, so daß eine zusätzliche Volumenvergrößerung eintritt.This saturates the water, so that the at the point highest pressure supplied amount of compressed gas exclusively to accelerate the flowing through liquid is used. In the converging section takes place because of the Pressure decrease a partial elimination of the amount of gas in solution, see above that an additional increase in volume occurs.

Es ist schon eine Ausbildung bekannt, bei der ein Wasserfahrzeug durch Einblasen von Druckluft durch mehrere hintereinanderliegende und nach hinten gerichtete Düsen angetrieben wird. Dort handelt es sich jedoch um eine grundsätzlich andere Bauform, da der Strömungskanal unten offen ist. Damit ist nicht die Grundlage für die dem Erfindungsgegenstand zugrunde liegende Aufgabe gegeben.There is already a known training in which a watercraft goes through Injection of compressed air through several one behind the other and directed backwards Nozzles is driven. There it is, however, a fundamentally different one Design because the flow channel is open at the bottom. So that is not the basis for given the object underlying the subject matter of the invention.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt. Es zeigt F i g.1 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Wasser-Staustrahltriebwerk für Wasserfahrzeuge, F i g. 2 eine Ansicht von vorn, teilweise geschnitten, nach der Linie II-11 der F i g. 1, F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie 111-III der F i g. 1, F i g. 4 einen Ausschnitt aus der Triebwerkswandung mit einer Durchtrittsöffnung in vergrößerter Darstellung, F i g. 5 ein Wasser-Staustrahltriebwerk, teilweise geschnitten, mit gegenüber F i g. 1 geänderter Form der Durchtrittsöffnungen, F i g. 6 eine Ansicht mit einem Schnitt nach der Linie V-VI der F i g. 5, F i g. 7 die Anordnung des erfindungsgemäßen Wasser-Staustrahltriebwerks an einem Boot, F i g. 8 eine Ansicht von hinten auf F i g. 7.The invention is shown in the drawing, for example. It FIG. 1 shows a section through a water ramjet engine according to the invention for watercraft, F i g. 2 is a view from the front, partly in section, according to FIG the line II-11 of FIG. 1, Fig. 3 shows a section along the line III-III of FIG F i g. 1, Fig. 4 shows a section of the engine wall with a passage opening in an enlarged view, FIG. 5 a water ramjet engine, partially cut, with opposite F i g. 1 modified shape of the passage openings, F i g. 6 is a view with a section along the line V-VI in FIG. 5, Fig. 7th the arrangement of the water ramjet engine according to the invention on a boat, F i g. 8 is a rear view of FIG. 7th

Ein Wasser-Staustrahltriebwerk 1, das einen röhrenförmigen, beiderseits offenen Körper darstellt, weist einen Einlauf 2, einen divergierenden Abschnitt 3 und einen anschließenden konvergierenden Abschnitt 4 auf, der düsenförmig ausläuft. Mit 6 ist das Übergangsstück zwischen divergierendem und konvergierendem Abschnitt bezeichnet. Das Wasser-Staustrahltriebwerk ist durch einen hohlen Arm 7 mit Stromlinienquerschnitt mit einem Schiffskörper 21 verbunden. Der hohle Arm 7 dient zur Aufnahme von Zuführungsleitungen 8 bis 11 für Druckgas, das dem den röhrenförmigen Körper durchströmenden Wasser beigemischt wird. Zu diesem Zweck ist der divergierende Abschnitt 3 und das Übergangsstück 6 von ringförmigen Kammern 12 bis 15 umgeben, die mit den Leitungen 8 bis 11 in Verbindung stehen. Enge Durchtrittsöffnungen 16 gestatten den Übertritt der in die Kammern 12,13 und 14 geförderten Teilgasmengen, deren Druck dem Druckanstieg in der strömenden Flüssigkeit angepaßt ist. Die Hauptgasmenge, die zur Beschleunigung des Flüssigkeitsstromes dient, gelangt über die Leitung 11, die Kammer 15 und verhältnismäßig große Durchtrittsöffnungen 17 in das Innere des röhrenförmigen Körpers. Gemäß F i g. 4 weisen die Durchtrittsöffnungen einen kreisrunden Querschnitt auf. Gemäß F i g. 5 sind die Durchtrittsöffnungen als schmale Schlitze 18 bzw. 19 ausgeführt. Das Triebwerk ist am hinteren Teil des Bootes 21 angeordnet, das mit Wassertragflächen 26, 27 bzw. 28, 29 ausgerüstet ist. Die Tragflächen sind an Streben 22, 23 bzw. 24, 25 befestigt, die am Bug und Heck des Bootes angeordnet sind. Bei hoher Geschwindigkeit wird der Bootskörper über die Wasseroberfläche angehoben. Die Steuerung des Bootes erfolgt mit Hilfe eines am Düsenende 5 gelagerten Ruders 20.A water ramjet engine 1, which is a tubular body open on both sides, has an inlet 2, a diverging section 3 and an adjoining converging section 4 which terminates in the shape of a nozzle. The transition piece between the diverging and converging section is designated by 6. The water ramjet engine is connected to a hull 21 by a hollow arm 7 with a streamlined cross section. The hollow arm 7 is used to accommodate supply lines 8 to 11 for compressed gas which is mixed with the water flowing through the tubular body. For this purpose, the diverging section 3 and the transition piece 6 are surrounded by annular chambers 12 to 15 which are in communication with the lines 8 to 11. Narrow passage openings 16 allow the passage of the partial gas quantities conveyed into the chambers 12, 13 and 14, the pressure of which is adapted to the pressure increase in the flowing liquid. The main amount of gas, which is used to accelerate the flow of liquid, reaches the interior of the tubular body via line 11, chamber 15 and relatively large passage openings 17. According to FIG. 4, the passage openings have a circular cross section. According to FIG. 5, the passage openings are designed as narrow slots 18 and 19, respectively. The engine is arranged on the rear part of the boat 21, which is equipped with water wings 26, 27 and 28, 29, respectively. The wings are attached to struts 22, 23 and 24, 25, which are arranged at the bow and stern of the boat. At high speed, the hull is raised above the surface of the water. The boat is controlled with the aid of a rudder 20 mounted on the nozzle end 5.

Die Wirkungsweise ist folgende: In den Triebwerkskörper 1 tritt bei 2 das Arbeitsmittel Wasser mit der Geschwindigkeit des Bootes ein. In dem divergierenden Abschnitt 3 wird die Geschwindigkeit des Arbeitsmittels unter Erhöhung des statischen Druckes vermindert. In diesem Abschnitt erolgt eine Zuführung von Druckgasteilmengen aus den Kammern 12,1.3, 14, wobei der Druck in der jeweils nachfolgenden Kammer entsprechend dem Anstieg des statischen Druckes erhöht ist. Hierbei erfolgt eine Lösung von Gas im Wasser, so daß das Arbeitsmittel im übergangsstück 6, also an der Stelle höchsten statischen Druckes, mit Gas gesättigt ist. An dieser Stelle wird dem Arbeitsmittel ein Druckgas durch die Düsen 17 zugeführt, das sich nicht mehr im Wasser löst und daher als Energieträger dient. Das Wasser wird beschleunigt, wobei der statische Druck im konvergierenden Abschnitt 4 abnimmt. Dabei dehnt sich das dem Wasser beigemischte Gas aus. Gleichzeitig beginnt infolge der Druckabsenkung eine Entmischung des in Lösung befindlichen Gases. Das Wasser-Gas-Gemisch wird unter ständiger Volumenzunahme bis zum Austrittsende beschleunigt. Die Geschwindigkeit des Gemisches am Düsenende ist wesentlich größer als die Eintrittsgeschwindigkeit des Wassers im Einlauf, so daß ein Schub erzeugt wird, der in Bewegungsrichtung des Triebwerks wirksam ist.The mode of operation is as follows: In the engine body 1 occurs 2 the working medium water at the speed of the boat. In the divergent Section 3 will increase the speed of the work equipment while increasing the static Pressure reduced. In this section, partial amounts of compressed gas are supplied from the chambers 12,1.3, 14, the pressure in the respective subsequent chamber is increased according to the increase in static pressure. A Solution of gas in water, so that the working fluid in the transition piece 6, so on the point of highest static pressure, is saturated with gas. At this point a pressurized gas is supplied to the working medium through the nozzles 17, which is not dissolves more in water and therefore serves as an energy source. The water is accelerated the static pressure in the converging section 4 decreases. It stretches the gas mixed in with the water. At the same time begins as a result of the pressure drop segregation of the gas in solution. The water-gas mixture is under constant increase in volume accelerated to the end of the exit. The speed of the mixture at the nozzle end is significantly greater than the entry speed of the water in the inlet, so that a thrust is generated in the direction of movement of the engine is effective.

Die Anwendung der Erfindung an einem Unterwassertragflügelboot nach F i g. 7 und 8 soll keinen Schutz genießen.The application of the invention to an underwater hydrofoil according to F i g. 7 and 8 should not enjoy any protection.

Claims

Claims: 1. Method for operating a water ramjet engine for watercraft, which has a tubular body open on both sides with a having diverging and then converging section and the compressed gas is supplied in the area of highest flow pressure, characterized by the supply an additional amount of compressed gas through nozzles (16) arranged one behind the other with staggered Pressure in the area of the diverging section (3), i.e. steadily increasing water pressure, adapting the graduated gas pressure of the partial quantities to the respective pressure of the water at the feed points (16) in the sense that only one saturation of the water flowing in this pipe section is carried out with compressed gas.

2. Water ramjet with a method according to claim 1, characterized by the diverging part (3) surrounding annular chambers (12, 13, 14, 15), each with separate compressed gas lines (8, 9,10,11) related, and by close, preferably on the whole perimeter distributed passage openings (16), which the compressed gas in the diverging section (3) let kick. References Considered: U.S. Patent No. 2 005 473.