DE1244012B

DE1244012B - Water jet propulsion for ships

Info

Publication number: DE1244012B
Application number: DEK50477A
Authority: DE
Inventors: Alexander Nikolaus Karawias
Original assignee: ALEXANDER NIKOLAUS KARAWIAS
Current assignee: ALEXANDER NIKOLAUS KARAWIAS
Priority date: 1962-08-10
Filing date: 1963-08-09
Publication date: 1967-07-06

Description

Wasserstrahlantrieb für Schiffe Bei bisher- üblichen Wasserstrahlantrieben für Schiffe werden als Pumpen, die den Strahlvorschub erzeugen, in der Regel Kreiselpumpen bzw. Radial-oder Axialturbinen sowie auch in Rohren eingeschlossene Schneckenpropeller verwendet.Water jet propulsion for ships With previously common water jet propulsion For ships, centrifugal pumps are generally used as the pumps that generate the jet advance or radial or axial turbines and also screw propellers enclosed in pipes used.

Allen diesen Antrieben ist gemeinsam, daß ihr Wirkungsgrad lastabhängig ist und im aHgemeinen ün oberen Teillastbereich bzw. bei Vollast sein Optimum erreicht. Im unteren Teillastbereich haben die Antriebe daher einen verhältnismäßig schlechten Wirkungsgrad. Die Hauptursache hierfür liegt darin,-daß die Pumpe das Wasser in Rotation versetzt und daß die dadurch dem Wasser mitgeteilte Rotationsenergie für den Antrieb verloren geht, gleichgültig ob das Wasser die Austrittsdüse rotierend verläßt oder durch Leitflächen geradegerichtet wird. Ein weiterÜ Nachteil der üblichen Strahlantriebe besteht darin, daß ihre Förderrichtung nicht umkehrbar ist. Um die Fahrtrichtung umzukehren, muß daher die Antriebsdüse verschwenkt oder der austretende Strahl umgelenkt werden, was zu erhöhtem baulichen Aufwand oder wiederum zu Energieverlusten führt.What all these drives have in common is that their efficiency depends on the load and reaches its optimum in the general upper part-load range or at full load. In the lower part-load range, the drives therefore have a relatively poor performance Efficiency. The main reason for this is -that the pump is the water in Rotation offset and that the rotational energy communicated to the water for the drive is lost, regardless of whether the water rotates the outlet nozzle leaves or is straightened by baffles. Another disadvantage of the usual Jet propulsion consists in the fact that their conveying direction cannot be reversed. To the To reverse the direction of travel, the drive nozzle must therefore be pivoted or the exiting nozzle Beam are deflected, which leads to increased structural effort or, in turn, to energy losses leads.

Diese Nachteile sind bei dem Wasserstrahlantrieb gemäß der Erfindung nicht gegeben, der dadurch gekennzeichnet ist, daß als Pumpe eine Schneckenpumpe mit in an sich bekannter Weise mit der Schnecke berührungsfrei kämmenden und synchron mit ihr angetriebenen zahnradartigen Widerlagerscheiben verwendet wird.These disadvantages are not present in the water-jet drive according to the invention, which is characterized in that a screw pump is used in a known per se non-contact meshing with the worm and synchronously with it the driven gear-like abutment discs as a pump.

Pumpen dieser Art waren bisher als Pumpen zur Förderung von insbesondere breiigem bzw. trockenem Gut bekannt. Bei einer Pumpe dieser Art bewirken die zahnradartigen Widerlagerscheiben, daß dem in den Schneckengängen befindlichen Wasser ein exakt axialer Vorschub ohne jede Rotationskomponente erteilt wird. Es kann also keine Energie durch die Rotation des Wassers verlorengehen. Dies wirkt sich als Verbesserung des Wirkungsgrades vor allem im unteren Teillastbereich bzw. im niedrigen Drehzahlbereich der Pumpe aus, wo die Grenzschichtenreibung und die Lagerreibung noch keine große RoHe spielen. Dieser Schiffsantrieb ist daher insbesondere für Schiffe, die häufig im unteren Teiltalmen. müssen, wie Fährschiff e, Bergungsschiffe, über- und Unterwasserforschungsschiffe od. dgl., geeignet. Der Antrieb gestattet es außerdem, die Fahrtrichtung des Schiffes durch einfache Umkehr der Drehrichtung der Pumpe umzukehren.Pumps of this type have hitherto been used as pumps for conveying in particular pulpy or dry material known. In a pump of this type, the gear-like Abutment washers that the water in the worm threads is exactly axial feed is given without any rotational component. So it can't Energy is lost through the rotation of the water. This works out as an improvement the efficiency especially in the lower partial load range or in the low speed range of the pump, where the boundary layer friction and the bearing friction are not yet great Play raw. This marine propulsion is therefore particularly suitable for ships that frequently in the lower part of the valley. must, such as ferries, salvage ships, surface and underwater research vessels or the like, suitable. The drive also allows the direction of travel of the ship reverse by simply reversing the direction of rotation of the pump.

Ein weiterer Vorteil der Verwendung der beschriebenen Schneckenpumpe als Schiffsantrieb liegt darin, daß der auf jeden Strömungsfaden des in der Pumpe eingeschlossenen Wassers wirkende Druck von der Drehstellung der Pumpe unabhängig ist, so daß nicht, wie z. B. hinter einer Schiffssehraube, während jeder Umdrehung periodische Druckänderungen und damit Vibrationen auftreten können. Auch dieser Vorteil äußert sich insbesondere im unteren Drehzahlbereich, da bei den üblichen Strahlantrieben mit Kreiselpumpen diese erst bei höheren Laststufen so schnell laufen, daß die genannten Vibrationen nicht mehr merkbar in Erscheinung treten, wenngleich sie sich durchaus noch als Materialbeanspruchung auswirken können.Another advantage of using the screw pump described as a ship propulsion is that the on each thread of the flow in the pump trapped water acting independently of the rotary position of the pump is so that not, such as. B. behind a ship's cave, during each revolution periodic pressure changes and thus vibrations can occur. Also this one The advantage is particularly evident in the lower speed range, as with the usual Jet drives with centrifugal pumps only run so fast at higher load levels, that the vibrations mentioned are no longer noticeable, albeit they can still have an effect as material stress.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt.An embodiment of the invention is shown in the drawing, for example shown.

Diese zeigt einen Axialschnitt durch die als Schiffsantrieb verwendbare Schneckenpumpe. Die Darstellung ist schematisch zu verstehen, und die Verwendung von Pumpen mit anderem Schneckenprofil, anderer Anzahl der Schneckengänge, anders ausgebildeten Widerlagerscheiben und anderen Ausbildungen des gemeinsamen Antriebes von Schnecke und Widerlagerscheiben wird von der vorliegenden Erfindung ebenfalls umfaßt.This shows an axial section through that which can be used as a ship propulsion system Screw pump. The representation is to be understood schematically, and the usage of pumps with a different screw profile, different number of screw flights, different trained abutment disks and other configurations of the common drive of worm and abutment washers is also supported by the present invention includes.

Die Zeichnung des Ausführungsbeispiels zeigt eine zweigängige Schneckenwelle 1, die in einem dichtabschließenden Rohr 2 angeordnet ist, das an jedem Ende eine öffnung aufweist. In je einem Gehäuse 3 sind auf entgegengesetzten Seiten der Schneckenwelle Räder 4 mit Zähnen 5 vorgesehen, die dieselbe Form aufweisen wie die Zwischenräume zwischen den Gängen der Schnecke. Die Räder 4 werden zwangIäufig synchron mit der Schnecke angetrieben durch Kegelräder 6, die von Wellen 7 gedreht werden, die mit der Schneckenwelle durch Stimräder 8 und 9 verbunden sind. Die Wellen 1 und 7 werden gemeinsam durch einen Motor 10 angetrieben; für die Schneckenwelle ist ein Drucklager 11 vorgesehen. Die Räder 4 sind so angeordnet, daß nacheinander die Zähne 5 in den Zwischenraum zwischen den Gängen der Schnecke eintreten und diesen im wesentlichen vollständig ausfüllen, die Schnecke selbst aber nicht berühren. Das Rohr 2 und die Gehäuse 3 liegen rund um die Schnecke und die Räder dicht an,- berühren sie jedoch nicht. Die zwischen den sich drehenden Teilen und den Umgebungswänden hindurchtretende Leckflüssigkeit sollte so gering wie möglich gehalten werden. Der Antrieb für die Schnecke und die Räder läuft in gegen das.. Treibwasser abgedichteten Lagern. Die Kegelräder6 sind außerhalb des Gehäuses3 angeordnet und stehen mit den Rädern 4 über Wellen in Verbindung, die -durch Stopfbüchsen oder in abgedichteten Drucklagem in den Gehäusen *laufen; auch das Lager 11 ist völlig abgedichtet.The drawing of the embodiment showing a double-threaded screw shaft 1 which is arranged in a tightly sealing pipe 2 having an opening at each end. In a respective housing 3 are wheels 4 having teeth 5 are provided on opposite sides of the worm shaft having the same shape as the spaces between the gears of the screw. The wheels 4 are inevitably driven in synchronism with the worm by bevel gears 6 which are rotated by shafts 7 connected to the worm shaft by spur gears 8 and 9 . The shafts 1 and 7 are driven jointly by a motor 10 ; a thrust bearing 11 is provided for the worm shaft. The wheels 4 are arranged in such a way that one after the other the teeth 5 enter the space between the threads of the worm and essentially fill it completely, but do not touch the worm itself. The tube 2 and the housing 3 are tight around the worm and the wheels - but do not touch them. The leakage fluid passing through between the rotating parts and the surrounding walls should be kept as low as possible. The drive for the worm and the wheels runs in bearings sealed against the motive water. The bevel gears 6 are arranged outside the housing 3 and are connected to the gears 4 via shafts that run through stuffing boxes or in sealed pressure bearings in the housings *; the bearing 11 is also completely sealed.

Die beschriebene Pumpe erzeugt den Wasserstrahl zum Antreiben des Schiffes und wird im Schiffsraum am Boden des Rumpfes angebracht. Das Rohr 2 bildet einen Teil einer längeren Leitung, die sich unterhalb der Wasserlinie von einer Stelle in der Nähe des Bugs bis zum Heck des Schiffsrumpfes erstreckt. Eine Drehung der Schnecke und der Räder durch den Motor 10 bewirkt dann, daß Wasser durch die Leitung gefördert wird und aus der Leitung herausgedrückt wird, so daß das Schiff in entgegengesetzter Richtung züm Wasserstrom vorwärtsgetrieben wird, wobei die Rückwärtsfahrt auf einfache Weise durch Umkehrung der Drehrichtung der Pumpe möglich ist, was durch eine Umkehrung der Motordrehriqhtung oder -durch ein zwischengeschaltetes Umkehrgetriebe erfolgen kann.The pump described generates the jet of water to propel the ship and is attached to the bottom of the hull in the ship's hold. The pipe 2 forms part of a longer conduit which extends below the waterline from a point near the bow to the stern of the ship's hull. Rotation of the worm and the wheels by the motor 10 then causes water to be pumped through the pipe and pushed out of the pipe so that the ship is propelled forward in the opposite direction to the water flow, the reverse movement being carried out simply by reversing the direction of rotation the pump is possible, which can be done by reversing the motor rotation direction or by an interposed reverse gear.

Die Wellen 7 und die zugehörigen Getriebe können durch andere Verbindungen zwischen den Rädern 4 und der Welle 1 ersetzt werden, beispielsweise durch eine Kettenvorrichtung oder andere Getriebearten. Die Anzahl, Anordnung und Form der Räder 4, der Zähne 5 und der Schneckengänge kann verändert werden, um sie an bestimmte Erfordernisse anzupassen. - The shafts 7 and the associated gears can be replaced by other connections between the wheels 4 and the shaft 1 , for example by a chain device or other types of gears. The number, arrangement and shape of the wheels 4, the teeth 5 and the worm flights can be changed in order to adapt them to specific requirements. -

Claims

Patentansprucb water jet drive for ships, d a d u rch in that a screw pump is used in a known manner berühruiigsfrei meshing with the worm, and, in synchronism with its driven gear-like abutment discs as a pump. Considered publications, German patent specifications No. 104 028, 134 959, 183 043, 346 919; Austrian Patent Nos. 141 695, 159 236; French Patent Nos. 390 495, 412 830, 531 714; British Patent No. 653 185; U.S. Patent No. 2,413,209; ) Yearbook of the Shipbuilding Society, 1960, p. 198.