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WASSERSTRAHLANTRIEBSVORRICHTUNG FÜR WASSERFAHRZEUGE - Dokument DE69617582T2
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE69617582T2 18.07.2002
EP-Veröffentlichungsnummer 0764577
Titel WASSERSTRAHLANTRIEBSVORRICHTUNG FÜR WASSERFAHRZEUGE
Anmelder Ishigaki Co. Ltd., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder ISHIGAKI, Eiichi, Kagawa 762, JP;
OURA, Kazumitsu, Kagawa 762, JP
Vertreter Hoefer, Schmitz, Weber, 81545 München
DE-Aktenzeichen 69617582
Vertragsstaaten CH, DE, DK, FI, FR, GB, IT, LI, NL, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 25.04.1996
EP-Aktenzeichen 969122373
WO-Anmeldetag 25.04.1996
PCT-Aktenzeichen PCT/JP96/01129
WO-Veröffentlichungsnummer 0009633909
WO-Veröffentlichungsdatum 31.10.1996
EP-Offenlegungsdatum 26.03.1997
EP date of grant 05.12.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.07.2002
IPC-Hauptklasse B63H 11/08
IPC-Nebenklasse B63H 11/01   

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wasserstrahlantriebsvorrichtung für Wasserfahrzeuge, und insbesondere eine Antriebsvorrichtung, bei welcher während einer Hochgeschwindigkeitsfahrt ein geringes Rollen eines Wasserfahrzeugkörpers sowie eine geringe Kavitation auftritt, und welche ein verbessertes Fahrverhalten aufweist.

Hintergrund der Erfindung

Als herkömmliche Antriebsvorrichtungen für Wasserfahrzeuge dieses Typs sind Antriebsvorrichtungen (beispielsweise aus der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung 1-27517), bekannt, bei welchen die Schiffsschraube wie ein Blatt gestaltet ist, eine Vielzahl dieser Schiffsschrauben auf einer Schiffsschraubenwelle angeordnet ist und die Schiffsschrauben Außenrohre aufweisen, welche an Außenumfangsabschnitten davon vorgesehen sind, um Drücke zu liefern.

Ferner ist in der Beschreibung der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 5-270486 eine Vorrichtung beschrieben, welche eine drehbare Leitschaufel aufweist, welche an einer Ansaugeinlassöffnung eines Ansaugkanals vorgesehen ist, um die Richtung von einströmendem Wasser zum Ansaugkanal zu ändern. Ferner ist in der Beschreibung der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 1-29200 auch eine Vorrichtung beschrieben, welche mit einer Leitschaufel zum Leiten externen Wassers zu einer Flosse, welche unter eine Ansaugeinlassöffnung vorsteht, ausgestattet ist. Ferner ist beispielsweise in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 56-40078 eine Vorrichtung beschrieben, bei welcher ein gabelartiges Element, wenn die Antriebskraft durch Treibgut vermindert wird, welches an einem Gitter einer Ansaugeinlassöffnung anhaftet, in Rückwärtsrichtung gedreht wird, um das Treibgut zu entfernen.

Ferner ist in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 5-278683 eine Antriebsvorrichtung beschrieben, bei welcher eine Ablenkplatte an einer Bodenöffnung einer Lenksäule vorgesehen ist, und der Wasserstrahl in Vorwärtsrichtung mittels einer drehbaren Klappe abgelenkt wird.

Jedoch existiert bei herkömmlichen Wasserstrahlantriebsvorrichtungen, obwohl eine Hochgeschwindigkeitsfahrt möglich ist, da die Schaufelbreite eines Impellers kurz ist, das Problem, dass mit zunehmender Drehzahl des Impellers Wirbel auftreten. Ferner nimmt die Einströmungsrate des in einen Ansaugkanal an einer Seite in Vorwärtsrichtung einströmenden Wassers mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit ab, wodurch Unterdruckströmungsbereiche entstehen und Kavitationserscheinungen auf Schaufelflächen des Impellers bewirkt werden, so dass Vibrationen und Geräusche sowie ein gleichzeitiges Rollen auftreten können. Ferner kann bei einer Vorrichtung, welche als Maßnahme zur Verhinderung einer Kavitation eine bewegliche Leitschaufel aufweist, welche an einer Ansaugeinlassöffnung vorgesehen ist, um die Einströmungsrichtung zu einem Ansaugkanal zu ändern, diese ein Hindernis für einströmendes Wasser bei einer Hochgeschwindigkeitsfahrt bilden kann. Ferner kann bei einer Vorrichtung, welche eine Führungsschaufel aufweist, die außerhalb einer Ansaugeinlassöffnung vorgesehen ist, trotz der Tatsache, dass sie in der Lage ist, die Einströmungsrate zu einem Ansaugkanal zu erhöhen, diese einen Wasserströmungswiderstand bilden, wenn sich das Wasserfahrzeug rückwärts bewegt oder eine Kurve fährt, wodurch es nicht gelingt, einen schnellen Richtungswechsel durchzuführen.

Ferner kann bei einer Vorrichtung, welche mit einem Gitter an einer Ansaugeinlassöffnung ausgestattet ist, obwohl dieses Festkörper, wie etwa Treibholz, vorteilhafterweise fern hält, das Treibgut, welches flexibel beschaffen ist, am Gitter anhaften oder in einen Ansaugkanal strömen, wodurch ein Impeller in seiner Bewegung behindert wird, wobei eine verringerte Leistung eine verringerte Antriebskraft bewirkt bzw. ein Fahren unmöglich macht. Ferner wird bei einer Vorrichtung, bei welcher anhaftendes Treibgut von einem Gitter entfernt wird, eine Geschwindigkeitsverringerung eines Wasserfahrzeugs zusätzlich zu einer manuellen Betätigung benötigt. Ferner kann bei einer Vorrichtung, welche an einem Bodenabschnitt einer Längssäule eine Ablenkplatte aufweist, welche vorgesehen ist für eine Umkehrantriebsführung, diese einen Wasserströmungswiderstand bei einer Hochgeschwindigkeitsfahrt bilden.

US-4 449 944 offenbart ein Wasserfahrzeug mit einer Antriebseinheit und einem Ram-Scoop. Das Ram-Scoop weist einen ebenen Boden auf und definiert eine eingeschränkte Einlassöffnung für einen Hochgeschwindigkeitsbootsbetrieb. Ferner existiert eine zweite Einlassöffnung in dem ebenen Boden des Ram-Scoop, welche durch eine Blende geschlossen ist. Mittels der Blende kann die Strömung von Antriebswasser in die Platte für einen Niedergeschwindigkeitsbootsbetrieb gesteigert werden.

US-3 942 463 offenbart einen einstellbaren Einlassschwimmerkanal für ein Wasserstrahlantriebssystem zum Vermeiden einer Kavitation. Der Kanal umfasst eine feststehende Lippe und einen beweglichen flexiblen Stößel, welcher die Oberseite der Einlassöffnung zum Einstellen der Fläche der Einlassöffnung bildet.

Es ist die Aufgabe der Erfindung der vorliegenden Anmeldung, eine Antriebsvorrichtung zu schaffen, welche ein verbessertes Ansaugverhalten und ein verbessertes Fahrverhalten aufweist, und eine Wasserstrahlantriebsvorrichtung zu schaffen, welche Treibgut, das an einem Gitter anhaftet, während der Fahrt entfernt, und bei welcher eine Verringerung der Umkehrantriebskraft bei einer Rückwärtsfahrt gering ist und weder ein plötzliches Abbremsen noch eine Seitwärtsdrift erfolgen, wenn zwischen einer Vorwärtsbewegung und einer Rückwärtsbewegung gewechselt wird.

Erfindungsgemäß ist die Aufgabe gelöst durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Die Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Die Erfindung der vorliegenden Anmeldung umfasst in einer Antriebsvorrichtung, bei welcher eine Ansaugeinlassöffnung an einem Bodenabschnitt eines Wasserfahrzeugs in der Nähe eines Hecks geöffnet ist, Wasser, das von der Ansaugeinlassöffnung zu einem Ansaugkanal angesaugt wird, unter Druck gesetzt wird durch ein Impeller, welcher in einem Impellergehäuse vorgesehen ist, und Strahlwasser aus einem Ausstoßkanal in einer Rückwärtsrichtung des Hecks ausgestoßen wird, eine Anordnung, bei welcher auf einer Impellerwelle im Impellergehäuse eine Vielzahl von spiralförmigen Schaufeln mit versetzten Seiten vorgesehen ist, wobei die Außenumfangsabschnitte der spiralförmigen Schaufeln sich dicht an einer Innenumfangsfläche des Impellergehäuses befinden, um eine erhöhte Gleichgewichtswirkung und eine erhöhte volumetrische Wirkung zu erhalten, und deren Außenumfangsendabschnitte sich zu einer Ansaugseite über die Nabe hinaus erstrecken, um eine Ansaugwirkung zu erzielen, wobei die Ansaugeinlassöffnung derart ausgebildet ist, dass diese weit ist, um ein verbessertes Ansaugverhalten zu erhalten und zu ermöglichen, dass Treibgut, welches in den Ansaugkanal strömt, durch diesen hindurch tritt. Ferner ist ein Durchgang in Beckenform mit einem Lagergehäuse der Impellerwelle und dem Impellergehäuse ausgebildet, und hinter den spiralförmigen Schaufeln sind Leitschaufeln vorgesehen, welche mit einer Vielzahl von langen verdrehten Leitschaufeln gebildet sind, so dass Wirbelströme, welche durch die spiralförmigen Schaufeln unter Druck gesetzt werden, derart geleitet werden, dass sie zu geradlinigen Strömen werden, um eine verbesserte Antriebswirkung zu erhalten.

Auf einem Umfangsabschnitt am vorderen Ende einer Öffnung an der Ansaugeinlassöffnung des Ansaugkanals ist ein Flusseinführelement von einer bogenartigen Form, betrachtet ausgehend von einer Seite eines Körpers eines Wasserfahrzeugkörpers, angeordnet, um Wasserströme an einem Bodenabschnitt des Wasserfahrzeugs während der Fahrt bogenförmig längs des Flusseinführelements zur Ansaugeinlassöffnung zu leiten, so dass die Wasserströme gleichmäßig auch zu einem Vorderstufenabschnitt des Ansaugkanals in einer Fahrtrichtung gelangen. Ferner ist in einem Mittelbereich der Ansaugeinlassöffnung eine Stabilisierungsplatte vorgesehen, welche gesichert ist, um an einem Kantenabschnitt an der vorderen und hinteren Öffnung der Ansaugeinlassöffnung 4 befestigt zu werden, und unter einem Wasserfahrzeugboden vorsteht, zur Gleichrichtung von Ansaugwasserströmen zum Ansaugkanal und zur Verhinderung einer Seitendrift in einer Kurve. In einer Vorder-Rück-Richtung der Ansaugeinlassöffnung sind parallele bewegliche Gitter vorgesehen, deren Hinterendabschnitte drehbar an einem Hinterendöffnungsumfang der Ansaugeinlassöffnung gelagert sind, und es sind ein Wasserfahrzeug-Geschwindigkeitssensor zur Erfassung einer Fahrgeschwindigkeit des Wasserfahrzeugs und ein Drehzahlsensor zur Erfassung einer Drehzahl der spiralförmigen Schaufeln sowie ferner eine Drehvorrichtung vorgesehen, wobei die Drehvorrichtung betätigt wird, wenn das Wasserfahrzeug eine verringerte Fahrgeschwindigkeit unterhalb eines festgelegten Werts, berechnet im Test aus der Drehzahl der spiralförmigen Schaufeln, aufweist, um ein Lösen der beweglichen Gitter von der Ansaugeinlassöffnung des Ansaugkanals zu bewirken, um anhaftendes Treibgut von den Gittern durch Wasserströme während der Fahrt zu entfernen, so dass die Antriebsleistung wieder hergestellt wird.

Ferner ist hinter dem Ausstoßkanal eine Lenkdüse vorgesehen, welche eine Umkehrausstoß-Auslassöffnung aufweist, die an einem Bodenabschnitt davon angeordnet ist, wobei die Umkehrausstoß- Auslassöffnung an einem Öffnungsumfang am hinteren Ende davon ein Umschaltventil aufweist, welches drehbar daran an einem Basisendabschnitt davon angebracht ist, so dass die Umkehrausstoß-Auslassöffnung und eine Ausstoß-Auslassöffnung an einer Rückseite offen bzw. geschlossen sein können, so dass eine Verringerung einer Umkehrantriebskraft bei einer Rückwärtsbewegung minimiert wird. Ferner ist eine Drehzahl-Steuervorrichtung vorgesehen, welche auf das Umschaltventil anspricht, bei Drehung davon zum Umschalten zwischen einer Vorwärtsbewegung und einer Rückwärtsbewegung, zur Verringerung der Drehzahl der spiralförmigen Schaufeln und zum Verstreichen eines vorbestimmten Zeitintervalls vor Wiederherstellung der Drehzahl, wobei die Drehzahl-Steuervorrichtung mit der Drehvorrichtung gekoppelt ist, um ein plötzliches Bremsen des Wasserfahrzeugs und eine Seitendrift zu verhindern.

Ferner ist die vorliegende Erfindung eine Erfindung, welche eine Vielzahl spiralförmiger Schaufeln aufweist, die sich um eine Impellerwelle winden, welche an einem Heck vorgesehen ist, und ein Impellergehäuse, welches über Außenumfangsabschnitten der spiralförmigen Schaufeln angeordnet ist. Ferner ist das Impellergehäuse ausgebildet mit einer trichterartigen Ansaugeinlassöffnung, einem elliptischen Körperabschnitt und einer Entlade-Auslassöffnung, welche eine zusammengezogene Öffnung aufweist, mit einer Anordnung, welche auf einer Innenumfangsfläche hinter der Ansaugeinlassöffnung und auf der Innenumfangsfläche vor der Entlade-Auslassöffnung eine Vielzahl vertikaler Gleichrichtungsplatten aufweist, die in einer Axialrichtung der Impellerwelle verlaufen, und eine Vielzahl von Leitschaufeln zur Gleichrichtung von Wirbelströmen in der Axialrichtung der Impellerwelle, so dass keine Einflüsse von komplizierten Strömen von Wasser in der Nähe des Hecks vorhanden sind, und insbesondere mit den spiralförmigen Schaufeln, welche als schräge Strömungsschaufeln für eine verbesserte Antriebskraft ausgeführt sind.

Die Erfindung der vorliegenden Anmeldung weist die oben beschriebene Anordnung auf, bei welcher beim Drehen der spiralförmigen Schaufeln ein Wasserkörper, wie etwa Seewasser, von dem Ansaugkanal angesaugt wird, um Startendabschnitten der spiralförmigen Schaufeln zugeführt zu werden. Anschließend wird das einströmende Wasser mittels kontinuierlicher spiralförmiger Schaufelflächen der spiralförmigen Schaufeln unter Druck gesetzt, wobei es beschleunigt wird, um längs des beckenartigen Kanals des Impellergehäuses transportiert zu werden. Als Nächstes werden die beschleunigten, spiralartig verwirbelten Ströme längs der verdrehten Leitschaufeln in einer Axialrichtung der Impellerwelle geleitet, so dass sie gleichgerichtet werden, um als Wasserstrahl von der Ausstoßauslassöffnung hinter dem Heck ausgestoßen zu werden. Dementsprechend ist eine Entladungsmittellinie im Wesentlichen die gleiche wie eine Wasserfläche, mit einer minimierten tatsächlichen Anhebung, wodurch eine direkte Nutzung von Wasserströmen unter Drücken, welche durch die spiralförmigen Schaufeln erhöht sind, möglich ist. Ferner sind mit den spiralförmig ausgebildeten Schaufeln, deren Außenumfangsendabschnitte sich hin zur Ansaugseite erstrecken, eine breite Ansaugeinlassöffnung sowie ein breiter Kanal definiert, so dass ein Ansaugverhalten verbessert ist und ein Hindurchtreten von einströmendem Treibgut ermöglicht wird, wodurch verhindert wird, dass die spiralförmigen Schaufeln etwa durch Fasern gebunden werden.

Wenn das Wasserfahrzeug fährt, weisen Wasserströme längs des Bodenabschnitts des Wasserfahrzeugs Unterdrücke hinter dem bogenförmigen Flusseinführelement auf, welche auf dem Umfangsabschnitt am vorderen Ende der Ansaugeinlassöffnung ausgebildet ist. Daher werden Wasserströme längs des Bodenabschnitts des Wasserfahrzeugs zu dem Unterdruckbereich angesaugt und längs der Außenumfangsfläche des Flusseinführelements geleitet, so dass sie in den Ansaugkanal fließen. Erfolgt eine Umschaltung zu einer Hochgeschwindigkeitsfahrt, so weist das Flusseinführelement dahinter die Unterdrücke auf, wobei eine erhöhte Wassereinflussrate herrscht. Dementsprechend wird verhindert, dass im Ansaugkanal ein Unterdruck an dem Vorderstufenabschnitt auftritt, wodurch die Kavitation verhindert wird und ermöglicht wird, dass der Impeller ein Ansaugverhalten beibehält. Ferner dient die Stabilisierungsplatte, welche im Mittelbereich der Ansaugeinlassöffnung vorgesehen ist, zum Verhindern einer Störung des einströmendem Wassers zur Ansaugeinlassöffnung und eines Rollens bei einer Hochgeschwindigkeitsfahrt.

Treibgut, welches dazu neigt, in den Ansaugkanal zu strömen, wird durch die Gitter aufgehalten bzw. fest gehalten, so dass verhindert wird, dass es in das Impellergehäuse strömt. Jedoch kommt es im Laufe der Zeit zu einer Verstopfung der Ansaugeinlassöffnung durch das durch die Gitter fest gehaltene Treibgut, wodurch eine Verringerung der Ansaugleistung und eine verringerte Antriebsleistung hervorgerufen werden. So werden, wenn die Fahrgeschwindigkeit des Wasserfahrzeugs relativ zu der Drehzahl der spiralförmigen Schaufeln vermindert wird, so dass die Fahrgeschwindigkeit unter einen festgesetzten Wert verringert wird, die Gitter automatisch ausgehend von der Ansaugeinlassöffnung nach hinten bezüglich einer Fahrtrichtung gedreht, so dass das anhaftende Treibgut auf den Gittern durch Wasserströme am Boden des Wasserfahrzeugs während der Fahrt weggespült wird, bevor die Gitter gedreht werden, um auf der Ansaugeinlassöffnung befestigt zu werden. Hierdurch wird eine erhöhte Ansaugleistung erreicht, wodurch die Wiederherstellung der Fahrgeschwindigkeit ermöglicht wird.

Als Nächstes wird das durch die spiralförmigen Schaufeln unter Druck gesetzte und beschleunigte Wasser an einem Hinterende der Lenkdüse ausgestoßen, und durch eine Reaktionskraft des Entladedrucks wird das Wasserfahrzeug zum Fahren angetrieben. Ferner wird, wenn das Wasserfahrzeug gestoppt wird bzw. rückwärts fährt, das Umschaltventil, welches die Umkehrausstoß-Auslassöffnung der Lenkdüse sperrt, hin zur Ausstoß-Auslassöffnung gedreht, so dass die Ausstoß-Auslassöffnung durch das Umschaltventil geschlossen wird, und das unter Druck stehende Wasser wird schräg nach unten bezüglich der Geradeausrichtung ausgestoßen, wodurch eine unmittelbare Anpassung von einer Vollgeschwindigkeits-Vorwärtsbewegung zu einem Stopp oder einer Vollgeschwindigkeits-Rückwärtsbewegung möglich ist. Ferner kann die Drehzahl der spiralförmigen Schaufeln für eine vorbestimmte Zeit bei einem Umschalten zwischen einer Vorwärtsbewegungsfahrt und einer Rückwärtsbewegungsfahrt durch die Drehzahl-Steuervorrichtung der spiralförmigen Schaufeln verringert werden, wodurch ein plötzliches Bremsen des Wasserfahrzeugkörpers vermieden werden kann und eine gleichzeitige Verwendung der Stabilisierungsplatte ermöglicht wird, um einen Schub des Wasserfahrzeugs zu verhindern. Ferner bildet eine Antriebsumschaltvorrichtung, da sie innerhalb der Lenkdüse angeordnet ist, kaum einen Wasserströmungswiderstand bei einer Geradeausfahrt. Außerdem wird bei einer Rückwärtsfahrt eine Streuung von ausgestoßenem Wasser verhindert, so dass auch die Antriebskraft nicht verringert wird.

Ferner wird bei der Erfindung bei Drehung der spiralförmigen Schaufeln Wasser, wie beispielsweise Seewasser, von der Ansaugeinlassöffnung des Impellergehäuses angesaugt, längs der Gleichrichtungsplatte zu den Startendabschnitten der spiralförmigen Schaufeln zugeführt und längs der Reihe von verdrehten Leitflächen der spiralförmigen Schaufeln transportiert, wobei es unter Druck gesetzt wird, um durch die Leitflächen beschleunigt zu werden. Als Nächstes werden die beschleunigten Wasserströme durch die Leitschaufeln derart geleitet, dass sie als gleichgerichtete Ströme in der Axialrichtung des Impellers Taufen, um rückwärts von der zusammengezogenen Öffnung der Entlade-Auslassöffnung als noch immer beschleunigte Düsenströme ausgestoßen zu werden, deren Reaktionskräfte den Wasserfahrzeugkörper antreibt. Dementsprechend kann eine Streuung von Wasserströmen verhindert werden, welche komplizierte Ströme eines Wasserflusses in der Nähe des Hecks bewirkt.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Fig. 1 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Wasserfahrzeugs, in welchem eine Wasserstrahl-Antriebsvorrichtung angeordnet ist.

Fig. 2 ist eine Seiten-Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Wasserstrahl-Antriebsvorrichtung.

Fig. 3 ist eine Seitenansicht eines Impellers und von Leitschaufeln der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung, herausgenommen aus einem Gehäuse.

Fig. 4 ist eine Seiten-Schnittansicht eines Ansaugkanals eines wesentlichen Abschnitts der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung und eines Arbeitszustands eines auf dem Ansaugkanal vorgesehenen beweglichen Gitters.

Fig. 5 ist eine Bodenansicht einer Ansaugeinlassöffnung des Ansaugkanals der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung, wobei ein bewegliches Gitter daran angebracht ist.

Fig. 6 ist ein Blockdiagramm einer schematischen Anordnung einer Steuervorrichtung gemäß einer Fahrtumschaltvorrichtung und einer erfindungsgemäßen Treibgut-Entfernungsvorrichtung.

Fig. 7 ist ein Flussdiagramm von Prozessoperationen der erfindungsgemäßen Treibgut-Entfernungsvorrichtung.

Fig. 8 ist eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Antriebsumschaltvorrichtung.

Fig. 9 ist ein Flussdiagramm von Prozessoperationen der erfindungsgemäßen Antriebsumschaltungsvorrichtung.

Fig. 10 ist eine schematische Seiten-Schnittansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung für Wasserfahrzeuge.

Fig. 11 ist eine Seiten-Schnittansicht eines wesentlichen Abschnitts der Antriebsvorrichtung von Fig. 10, wobei ein Impellergehäuse und spiralförmige Schaufeln angeordnet sind.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele zur Ausführung der Erfindung

Die Erfindung der vorliegenden Anmeldung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung genau beschrieben: In Fig. 1 bezeichnet ein Bezugszeichen 1 ein Wasserfahrzeug, bei welchem ein an einem Heck des Wasserfahrzeugs 1 angeordneter Motor 2 mit einer Wasserstrahl-Antriebsvorrichtung 3 verbunden ist, wobei Wasser von unterhalb eines Bodenabschnitts des Wasserfahrzeugs angesaugt, unter Druck gesetzt und beschleunigt wird und Strahlwasser nach hinten bezüglich des Hecks ausgestoßen wird, so dass eine Reaktionskraft das Wasserfahrzeug 1 antreibt. Bezüglich der Antriebsvorrichtung 3 erfolgt eine genaue Beschreibung unter Bezugnahme auf Fig. 2: am Wasserfahrzeugbodenabschnitt des Wasserfahrzeugs 1 ist ein Ansaugkanal 5 mit einer Ansaugeinlassöffnung 4 vorgesehen, mit geneigter Position relativ zur Geradeausrichtung, so dass Wasser, wie etwa Seewasser, dass von der Ansaugeinlassöffnung 4 angesaugt wird, eine erhöhte Flussrate aufweist, wenn die Fahrgeschwindigkeit hoch wird. Ein Bezugszeichen 6 bezeichnet ein Impellergehäuse, welches in Kontinuität mit dem Ansaugkanal 5 vorgesehen ist, und eine Impellerwelle 7, welche im Impellergehäuse 6 horizontal angeordnet ist, ist mit einer Antriebswelle 8 des Motors 2 verbunden. Ferner sind auf einer Nabe 9, welche auf der Impellerwelle 7 vorgesehen ist, drei achsensymmetrisch und spiralförmig gewundene spiralförmige Schaufeln 10 vorgesehen, welche jeweils um 120 Grad phasenversetzt sind, wie in Fig. 3 dargestellt, mit kontinuierlich verdrehten Schaufelflächen 10a, um Wasserströme in spiralförmigen Zentrifugalrichtungen unter Druck setzen und beschleunigen. Wie in Fig. 3 dargestellt, weist jede spiralförmige Schaufel 10 einen Außenumfangsabschnitt 10b auf, welcher relativ zur Impellerwelle 7 geneigt ist und sich so erstreckt, dass er, seitlich betrachtet, die Nabe 9 in Schrägrichtung kreuzt, so dass ein Außenumfangs-Endabschnitt 10c nach vorne bezüglich der Nabe 9 vorsteht. Der Außenumfangsendabschnitt 10b jeder spiralförmigen Schaufel 10, welcher sich in Schrägrichtung erstreckt und wie beschrieben vorsteht, ist dicht an einer Innenumfangsfläche des Impellergehäuses 6 angeordnet, wie in Fig. 2 dargestellt, und die spiralförmigen Schaufeln 10 sind in mehrfacher Anzahl vorgesehen, um eine volumetrische Wirkung und eine Gleichgewichtswirkung zu verbessern. Ferner erstrecken sich Außenumfangs-Endabschnitte 10c der spiralförmigen Schaufeln 10 zu einer Ansaugseite, so dass eine Ansaugeinlassöffnung der spiralförmigen Schaufeln 10 groß ist, um die Ansaugleistung zu verbessern und gleichzeitig ein Verstopfen von Ansaugabschnitten der spiralförmigen Schaufeln 10 durch Treibgut, welches in den Ansaugkanal 5 einströmt, verhindert wird. Ferner wird, da die spiralförmigen Schaufelflächen 10a eine große Breite aufweisen, ein Binden von einströmenden Fasern oder ähnlichem verhindert. Ferner können in Übereinstimmung mit einer Größe eines Wasserfahrzeugkörpers insgesamt vier spiralförmige Schaufeln 10 vorgesehen sein. Die Innenumfangsfläche des Impellergehäuses 6 bildet eine entspannte Parabel, wie in Fig. 2 dargestellt, und ein beckenartiger Kanal ist mit dem Impellergehäuse 6, der auf der Impellerwelle 7 vorgesehenen Nabe 9 und einem Lagergehäuse 11 der Impellerwelle 7 ausgebildet. In einem Kanal hinter den spiralförmigen Schaufeln 10 sind insgesamt vier lange verdrehte Leitschaufeln 12 vorgesehen, welche an deren beiden Enden mit dem Impellergehäuse 6 und dem Lagergehäuse 11 der Impellerwelle 7 verbunden sind. Wie in Fig. 3 dargestellt, sind die Leitschaufeln 12 derart ausgeführt, dass sie an deren Startendseiten spiralförmig wie die spiralförmigen Schaufeln 10 und an deren Abschlussendseiten parallel zu einer Axiallinie der Impellerwelle 7 sind, um einen Kanal zur Gleichrichtung zu bilden, so dass spiralförmige Wirbelströme von durch die spiralförmigen Schaufeln 10 unter Druck gesetztem und beschleunigtem Wasser derart geleitet werden, dass sie an Startendabschnitten der Leitschaufeln 12 parabolisch sind und zu geradlinigen Strömen an Abschlussendabschnitten der Leitschaufeln 12 umgewandelt werden, so dass unter Druck gesetztes Wasser aus einer Ausstoß-Auslassöffnung 14 eines Ausstoßkanals 13, welcher zusammengezogen wird, um offen zu sein, herausgenommen wird.

Die Ansaugeinlassöffnung 4 des Ansaugkanals 5 umfasst an ihrem einem Umfangsabschnitt am vorderen Ende der Öffnung ein Flusseinführelement 15, welches darauf, seitlich betrachtet wie in Fig. 2 und 4, bogenförmig ausgebildet ist. Durch das Flusseinführelement 15 werden unter den Wasserfahrzeugboden fließende Wasserströme hinter dem Flusseinführelement 15 angesaugt, wo infolge von Wasserströmen während der Fahrt Unterdrücke entstehen, so dass sie durch eine Oberfläche des Flusseinführelements 15 geleitet werden, wodurch eine Zuführung von Wasser zu einem Vorderstufenabschnitt des Ansaugkanals 5 in Fahrtrichtung gesehen ermöglicht wird, wo leicht ein Unterdruckbereich auftritt. Ferner umfasst die Ansaugeinlassöffnung in einem Mittelbereich davon eine Stabilisierungsplatte 16, welche derart gesichert ist, dass sie an beiden Enden davon an Kanten der vorderen und hinteren Öffnung der Ansaugeinlassöffnung 4 befestigt wird und unter dem Wasserfahrzeugboden vorsteht, während sie sich in einer Vorder-Rück-Richtung erstreckt. Die Stabilisierungsplatte 16 dient zum Verhindern einer Störung von in den Ansaugkanal 5 einfließenden Wasserströmen und zum Verhindern eines Rollens bei einer Hochgeschwindigkeitsfahrt sowie zum Verhindern einer Seitendrift bei einer Richtungsänderung des Wasserfahrzeugs. Ferner umfasst, wie in Fig. 4 und 5 dargestellt, die Ansaugeinlassöffnung 4 eine Vielzahl feststehender Gitter 17, welche eine Brücke zwischen der vordem und hinteren Öffnungskante der Ansaugeinlassöffnung 4 parallel zu der Stabilisierungsplatte 16 bilden. Ferner sind zwischen den feststehenden Gittern 17 bewegliche Gitter 18 zum Prüfen eines Einströmens von Treibgut in die Ansaugeinlassöffnung 4 vorgesehen. An einem Kantenabschnitt an der hinteren Öffnung der Ansaugeinlassöffnung 4 sind Lager 20 vorgesehen. Wie in Fig. 5 dargestellt, tragen die Lager 20 drehbar einen Traghebel 19, an welchem die beweglichen Gitter 18 an deren Basisenden befestigt sind. Ferner ist der Traghebel 19 an seinem einen Ende mit einem Ende einer Kurbelwelle 21 verbunden, wobei die Kurbelwelle 21 an ihrem anderen Ende mit einem Kolben 23 eines Betätigungszylinders 22 verbunden ist. Ferner trennen sich die beweglichen Gitter 18, wenn der Kolben 23 ausfährt, von der Ansaugeinlassöffnung 4 des Ansaugkanals 5, wobei eine Drehung nach hinten bezüglich einer Geradeausrichtung des Wasserfahrzeugs erfolgt, so dass Treibgut mittels Wasserströmen während der Fahrt von den beweglichen Gittern 18 weggespült wird. Fährt der Kolben 23 ein, so setzen die beweglichen Gitter 18 auf der Ansaugeinlassöffnung 4 auf.

Am Wasserfahrzeugboden des Wasserfahrzeugs 1 ist, wie in Fig. 4 dargestellt, ein. Wasserfahrzeuggeschwindigkeitssensor 24 eines Pitotrohrtyps zur Erfassung einer Fahrgeschwindigkeit des Wasserfahrzeugs 1 vorgesehen. Ferner ist für die Antriebswelle 8 des Motors 2 ein Drehzahlmesser 25 zur Erfassung einer Drehzahl der spiralförmigen Schaufeln 10 vorgesehen. Ferner werden Erfassungssignale des Geschwindigkeitssensors 24 des Wasserfahrzeugs und des Drehzahlsensors 25, wie in Fig. 6 dargestellt, zu einer Zentralverarbeitungseinheit (CPU) übertragen. In der Zentralverarbeitungseinheit ist ein Speicher (ROM) eines Programms vorgesehen, welcher eine Fahrgeschwindigkeit des Wasserfahrzeugs 1 anhand der Drehzahl der spiralförmigen Schaufeln 10 berechnet, eine zulässige Verringerungsgeschwindigkeit zu einem Blockieren der Gitter 17 und 18 an der Ansaugeinlassöffnung 4 festlegt und diesen festgelegten Wert speichert, und wenn eine Anormalität erfasst wird, wird ein Steuersignal ausgegeben, welches zu einem Betätigungszylinder 22 übertragen wird. Die in dem Speicher für arithmetische Operationen zu speichernden Steuerdaten sind in Fig. 7 dargestellt: eine Bezugsfahrgeschwindigkeit V1, berechnet auf der Grundlage der Drehzahl der spiralförmigen Schaufeln 10 als Anfangseinstellung; eine tatsächliche Fahrgeschwindigkeit V2 des Wasserfahrzeugs 1; und eine zulässige Grenzgeschwindigkeit V, wenn die Fahrgeschwindigkeit bei Treibgut, welches an den Gittern 17 und 18 anhaftet, verringert ist. Ferner werden das Erfassungssignal des Geschwindigkeitssensors 24 des Wasserfahrzeugs bezüglich der Fahrgeschwindigkeit und das Erfassungssignal des Drehzahlsensors 25 einer Vergleichsberechnung unterzogen, und wenn eine vorab festgelegte Differenzgeschwindigkeit derart ist, dass V > V1 - V2 gilt, das heißt, dass sie innerhalb einer zulässigen Grenze liegt, so erfolgt eine Entscheidung für ein Nicht- Blockieren der Gitter 17, 18 infolge des Treibguts, und die Fahrt wird unverändert beibehalten. Ferner wird, wenn V < V1 - V2 gilt, das heißt, wenn die zulässige Grenze überschritten ist, das Steuersignal zu einem elektromagnetischen Ventil eines Hydraulikkreises übertragen, weiches ein Ausfahren des Kolbens 23 des Betätigungszylinders 22 bewirkt, um die beweglichen Gitter 18 nach hinten bezüglich der Fahrtrichtung zu drehen. Ferner wird Treibgut, welches an den feststehenden Gittern 17 anhaftet, dadurch abgestreift, und Schmutz und Ähnliches werden von den bewegbaren Gittern 18 durch den Wasserströmungswiderstand weggewaschen. Anschließend wird nach Verstreichen einer vorbestimmten Zeit das elektromagnetische Ventil derart betätigt, dass der Kolben 23 eingefahren wird, so dass die beweglichen Gitter 18 gedreht werden, um auf der Ansaugeinlassöffnung 4 aufzusetzen. So kann die betreffende Vorrichtung Treibgut von den Gittern 17, 18 entfernen, ohne dass die Fahrgeschwindigkeit verringert werden muss. Am Ende des Ausstoßkanals 13 ist, wie in Fig. 8 dargestellt, eine Lenkdüse 26 vorgesehen, welche die Ausstoß-Auslassöffnung 14 des Ausstoßkanals 13 umgibt. An der Lenkdüse 26 stößt deren Ausstoß-Auslassöffnung 27 unter Druck stehendes, von dem Ausstoßkanal 13 ausgestoßenes Wasser aus als Düsenströme, deren Reaktionskräfte das Wasserfahrzeug antreiben. An einem Bodenabschnitt der Lenkdüse 26 sind eine Umkehrausstoß-Auslassöffnung 28 und ein Umschaltventil 29, welches geeignet ist für eine Öffnungs-Schließ-Betätigung der Ausstoß- Auslassöffnung 27 und der Umkehrausstoß-Auslassöffnung 28, vorgesehen.

Das Umschaltventil 29 ist an ihrem Basisendabschnitt auf einer Tragstange 30 drehbar gelagert, welche an einem Kantenabschnitt am hinteren Ende der Umkehrausstoß-Auslassöffnung 28 vorgesehen ist, mit der ein Ende der Verbindungstange 31 verbunden ist. Die Verbindungsstange 31 hat an ihrem anderen Ende einen Endabschnitt eines Kolbens 33 eines Betätigungszylinders 32 drehbar gelagert. Ferner sperrt bei Einfahren des Kolbens 33 das Umschaltventil 29 die Umkehrausstoß-Auslassöffnung 28 der Lenkdüse 26, so dass Strahlwasser von der Ausstoßauslassöffnung 27 ausgestoßen wird und das Wasserfahrzeug geradeaus fährt. Hingegen wird für eine Rückwärtsfahrt des Wasserfahrzeugs 1 der eingefahrene Kolben 33 ausgefahren, so dass das Umschaltventil 29 dreht und die Ausstoß-Auslassöffnung 27 schließt. Auf diese Weise wird Strahlwasser aus der Umkehrausstoß-Auslassöffnung 28 in Schrägrichtung nach unten bezüglich einer Geradeausrichtung ausgestoßen, so dass das Wasserfahrzeug von einer Vorwärtsbewegung zu einer Rückwärtsbewegung wechselt. Das Umschaltventil 29 wird umgestellt, um bei Geradeausfahrt des Wasserfahrzeugs 1 dicht anzuliegen am Bodenabschnitt der Lenkdüse 26 ohne Einflüsse auf den Ausstoß von Wasserströmen, und ferner erfolgt bei Rückwärtsfahrt des Wasserfahrzeugs eine derartige Strömung, dass ausgestoßenes Wasser nicht streut, wenn Strahlwasser seine Richtung in der Lenkdüse 26 ändert.

Wie in Fig. 8 dargestellt, ist der Betätigungszylinder 32 des Umschaltventils 29, in Kontakt mit einer Innenseite der Lenkdüse 26, mit einer Betätigungserfassungsvorrichtung 34 ausgestattet. Die Betätigungserfassungsvorrichtung 34 erfasst ein begonnenes Gleiten der Betätigungsstange 35, welche mit dem Kolben 33 verbunden ist, und überträgt ein Erfassungssignal davon, wie in Fig. 6 dargestellt, zu der Zentralverarbeitungseinheit (CPU). Hingegen ist die Zentralverarbeitungseinheit ausgestattet mit dem Speicher (ROM) eines Programms, zuständig für die Erfassung eines begonnenen Gleitens des Kolbens 33, um die Drehzahl der spiralförmigen Schaufeln 10 zu verringern, und für die Wiederherstellung der Drehzahl nach Verstreichen einer vorbestimmten Zeit. Ferner wird, wie in Fig. 9 dargestellt, zuerst ein Vorwärts/Rückwärts-Bewegungshebel von einem Vorwärtsbewegungsbetrieb zu einem Rückwärtsbewegungsbetrieb umgelegt, und anschließend wird eine Betätigung des Betätigungszylinders 32 durch die Betätigungserfassungsvorrichtung 34 erfasst, von welcher ein Erfassungssignal zu der Zentralverarbeitungseinheit übertragen wird. Auf der Grundlage dieses Signals wird eine Öffnung einer Kraftstoffeinspritzdüse derart eingestellt, dass die Drehzahl der spiralförmigen Schaufeln 10 verringert wird, so dass das Wasserfahrzeug eine verringerte Geschwindigkeit aufweist, und gleichzeitig wird das Umschaltventil 29 hin zu der Ausstoß-Auslassöffnung 27 der Lenkdüse 26 gedreht, um die Ausstoß-Auslassöffnung 27 zu schließen. Als Nächstes wird die Kraftstoffeinspritzdüse wieder geöffnet, wodurch die Drehzahl der spiralförmigen Schaufeln 10 erhöht wird. Anschließend fährt das Wasserfahrzeug rückwärts, wobei Strahlwasser in Schrägrichtung nach unten bezüglich der Vorwärtsbewegungs-Fahrtrichtung ausgestoßen wird. Ebenso wird bei der betreffenden Vorrichtung die Drehzahl der spiralförmigen Schaufeln 10 bei einem Umschalten zwischen einer Vorwärtsbewegung und einer Rückwärtsbewegung verringert, um das Auftreten eines plötzlichen Bremsens und eines Schubs auf den Wasserfahrzeugkörper zu verhindern. Ein Bezugszeichen 36 bezeichnet einen Betätigungszylinder zum Drehen der Lenkdüse 26 nach links bzw. rechts, um eine Fahrtrichtung des Wasserfahrzeugs zu ändern.

Wie oben beschrieben ist die Wasserstrahl-Antriebsvorrichtung eine Vorrichtung, bei welcher Schaufeln spiralförmig und eine Ansaugeinlassöffnung eines Impellers groß ausgeführt sind, so dass eine Ansaugleistung gut ist, und kontinuierlich verbundene Schaufelflächen führen einen Druckaufbau und eine Beschleunigung aus, wodurch eine Hochgeschwindigkeitsfahrt ermöglicht wird. Genauer entstehen bei herkömmlichen Wasserstrahl-Antriebsvorrichtungen, wenn die Drehzahl eines Impellers zunimmt, infolge des Impellers mit schmalen Schaufelflächen Strudel und Unterdruckbereiche von Wasserströmen, welche in einen Ansaugkanal fließen, wodurch Kavitationserscheinungen auf den Schaufelflächen bewirkt werden und Vibrationen und Geräusche erzeugt werden. Bei der Erfindung der vorliegenden Anmeldung sind jedoch Außenumfangsabschnitte der spiralförmigen Schaufeln dicht an einer Innenumfangsfläche eines Impellergehäuses angeordnet, und deren Außenumfangsendabschnitte erstrecken sich zu einer Ansaugseite, so dass Ansaugeinlassöffnungen der spiralförmigen Schaufeln vergrößert sind, wobei die Ansaugleistung sowie der Ansaugfluss infolge einer Ansaugwirkung von kontinuierlich verbundenen spiralförmigen Schaufelflächen verbessert sind, wodurch eine Hochgeschwindigkeitsfahrt ermöglicht wird. Ferner werden infolge eines Kanals, welcher beckenartig ausgebildet ist, und langer verdrehter Leitschaufeln, welche vorgesehen sind für eine Gleichrichtung hinter den spiralförmigen Schaufeln, spiralförmige Wirbelströme zu geradlinigen Strömen geleitet, wodurch ein erhöhter Antriebswirkungsgrad ermöglicht wird. Ferner werden, da ein bogenförmiges Flusseinführelement an einem Kantenabschnitt an der vorderen Öffnung der Ansaugeinlassöffnung vorgesehen ist, Wasserströme während der Fahrt zu einem Vorderstufenabschnitt eines Ansaugkanals geleitet, wo leicht Unterdruckflussbereiche auftreten, so dass Wasserströme gleichmäßig in den Ansaugkanal strömen, wodurch eine Verhinderung einer Kavitation möglich ist. Ferner werden mittels einer Stabilisierungsplatte an der Ansaugeinlassöffnung eine Gleichrichtung von Wasserströmen zum Ansaugkanal und eine Verhinderung eines Rollens des Wasserfahrzeugs sowie eine Seitendrift bei Ändern einer Fahrtrichtung erreicht.

Ferner kann bei der Erfindung der vorliegenden Anmeldung, wenn an Gittern Treibgut anhaftet und eine Ansaugleistung verringert ist, eine automatische Entfernung von Schmutz von den Gittern erfolgen. Genauer ist es bei herkömmlichen Vorrichtungen mit einem Ansaugkanal, welcher mit einem Gitter ausgestattet ist, erforderlich, ein Wasserfahrzeug zu stoppen oder die Geschwindigkeit zu verringern, um Treibgut per Hand vom Gitter zu entfernen; die Erfindung der vorliegenden Anmeldung ist jedoch derart beschaffen, dass eine Differenzgeschwindigkeit zwischen einer Bezugsfahrgeschwindigkeit und einer tatsächlich gemessenen Fahrgeschwindigkeit berechnet wird und bewegliche Gitter nach hinten gedreht werden, um eine Verwendung von Fahrtwasserströmen zum rückwärtigen Wegwaschen von Schmutz und ähnlichem, welcher an Gittern anhaftet, zu ermöglichen, ohne die Notwendigkeit einer Fahrt mit verringerter Geschwindigkeit oder von Handarbeit zur Entfernung von Treibgut. Zusätzlich kann bei der Erfindung der vorliegenden Anmeldung eine Vorwärtsbewegung und eine Rückwärtsbewegung ausgeführt werden durch Betätigung eines Umschaltventils, welches im Innern einer Lenkdüse vorgesehen ist. Genauer bildet bei herkömmlichen Vorrichtungen eine Umschaltvorrichtung einen Wasserströmungswiderstand bei einer Geradeausfahrt; die Erfindung der vorliegenden Anmeldung ist jedoch derart beschaffen, dass infolge der Tatsache, dass keine Umschaltvorrichtung vorhanden ist, welche einen Wasserströmungswiderstand während der Fahrt bildet, eine Vorwärtsbewegung bzw. eine Rückwärtsbewegung ohne Verringerungen einer Antriebskraft durchgeführt werden können. Ferner haben bei einem Umschalten einer Fahrt für eine vorbestimmte Zeit ein Impeller eine verringerte Drehzahl und ein Wasserfahrzeug eine verringerte Geschwindigkeit vor einem Wechsel zwischen einer Vorwärts- und einer Rückwärtsbewegung, so dass verhindert wird, dass das Wasserfahrzeug plötzlich abgebremst wird oder einen Seitendriftschub erfährt.

Als Nächstes wird ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Fig. 10 und Fig. 11 zeigen ein Beispiel eines Falles, in welchem eine Antriebsvorrichtung nicht in einem Wasserfahrzeugkörper montiert, sondern außerhalb angebracht ist. In Fig. 10 bezeichnet ein Bezugszeichen 41 einen Wasserfahrzeugkörper, dessen Heck mit einem Motor 42 ausgestattet ist, und eine Antriebswelle 43 des Motors 42 ist über eine Kupplung 44 mit einer Impellerwelle 45 verbunden, welche außerhalb des Wasserfahrzeugs vorsteht. Wie in Fig. 11 dargestellt, ist an einem Ende der Impellerwelle 45 eine konische Nabe 46 vorgesehen, welche an einem Scheitelende einer kreiskegelartigen Form davon mit der Impellerwelle 45 verbunden ist. Die Nabe 46 ist mit einer Vielzahl von spiralförmigen Schaufeln 47 ausgestattet, wobei die Endabschnitte der spiralförmigen Schaufeln 47 befestigt sind, bei einer Phasenverschiebung in Umfangsrichtung in gleichen Abständen. Bei dem Ausführungsbeispiel sind ein Paar von spiralförmigen Schaufeln 47 gewunden; es können drei oder vier spiralförmigen Schaufeln 47 vorgesehen sein, um eine größere Gleichgewichtswirkung zu erhalten, wodurch auch eine verringerte Vibration möglich ist.

In einem Außenumfangsbereich der spiralförmigen Schaufeln 47 ist ein Impellergehäuse 48 angeordnet, und Außenumfangsabschnitte der spiralförmigen Schaufeln 47 sind dicht an der Innenumfangsfläche des Impellergehäuses 48 angeordnet. Ferner umfasst das Impellergehäuse 48 eine Ansaugeinlassöffnung 48a, welche trichterartig ausgebildet ist, so dass Wasser einströmen kann, in Abhängigkeit von einer Flussgeschwindigkeit infolge einer Ansaugkraft der spiralförmigen Schaufeln 47 in Drehung. Ein Körperabschnitt 48b des Impellergehäuses 48 ist derart gestaltet, dass er ellipsenförmig ausgebaucht ist, so dass Wasserströme erhöhte Drücke infolge von Zentrifugalkräften der spiralförmigen Schaufeln 47 längs der Nabe 46 und des Körpers 48b des Impellergehäuses 48 aufweisen. Bei einer zunehmenden Anzahl von spiralförmigen Schaufeln auf drei oder vier können eine erhöhte volumetrische Wirkung und eine erhöhte Flussrate zum Impellergehäuse sowie ein erhöhter Entladedruck erreicht werden.

Ein hinter Endabschnitt des Impellergehäuses 48 ist mit einer Entlade-Auslassöffnung 48c ausgestattet, welche zusammengezogen ist, um offen zu sein, so dass durch die spiralförmigen Schaufeln 47 unter Druck gesetzte und beschleunigte Wasserströme weiter beschleunigt werden, um als Düsenströme nach hinten bezüglich des Hecks ausgestoßen zu werden, und deren Reaktionskräfte treiben den Wasserfahrzeugkörper an.

Ferner umfasst das Impellergehäuse 48 hinter der Ansaugeinlassöffnung 48a davon und auf einer Innenumfangsfläche vor der Entlade-Auslassöffnung 48c davon eine Vielzahl von vertikalen Gleichrichtungsplatten 49, welche in einer Axialrichtung der Impellerwelle verlaufen, und Leitschaufeln 50 zum Gleichrichten von Wirbelströmen in der Axialrichtung der Impellerwelle, so dass Wasserströme, welche in das Impellergehäuse 48 gesaugt werden, den Startendabschnitten der spiralförmigen Schaufeln 47 zugeführt werden und unter Druck gesetzte und beschleunigte Wirbelströme von den Abschlussendabschnitten der spiralförmigen Schaufeln 47 entladen werden als gleichgerichtete Ströme längs der Axialrichtung der Impellerwelle. Ein Bezugszeichen 51 bezeichnet eine Hängerschaufel zum Herunterhängen des Impellergehäuses 48 von dem Wasserfahrzeugkörper 41, wobei die Hängerschaufel 51 parallel zu einer Achse der Impellerwelle angeordnet ist, um komplizierte Ströme eines Wasserflusses in der Nähe des Hecks, zu begrenzen. Ferner bezeichnet ein Bezugszeichen 52 eine Kappe für eine Befestigung der spiralförmigen Schaufeln 47, wobei die Kappe 52 jedoch als ein Tragmetall der Leitschaufeln 50 verwendet werden kann, wenn deren Unterendabschnitte verbunden werden können. Ein Bezugszeichen 53 bezeichnet ein Ruder für den Wasserfahrzeugkörper 41 zum Fahren.

Bei einer derartigen Antriebsvorrichtung wird bei Drehen der spiralförmigen Schaufeln 47 Wasser, wie etwa Seewasser, von der Ansaugeinlassöffnung 48a des Impellergehäuses 48 angesaugt. Ferner wird das Wasser längs der Gleichrichtungsplatten 49 den Startendabschnitten der spiralförmigen Schaufeln 47 zugeführt und längs kontinuierlicher verdrehter Leitflächen der spiralförmigen Schaufeln 47 transportiert, wobei es durch die Leitflächen unter Druck gesetzt wird, um beschleunigt zu werden. Anschließend werden beschleunigte Wasserströme durch die Leitschaufeln 50 in einer Richtung einer Achse der Drehweile gleichgerichtet und nach hinten als weiter beschleunigte Düsenströme von der Entlade-Auslassöffnung 48c, die zusammengezogen ist, um offen zu sein, ausgestoßen, und deren Reaktionskräfte treiben den Wasserfahrzeugkörper an. Dementsprechend erfolgt eine Verhinderung einer Streuung von Wasserströmen, wodurch komplizierte Wasserströme eines Flusses in der Nähe des Hecks bewirkt werden, so dass die Drücke der Wasserströme erhöht sind, ohne in sämtliche Richtungen auszuweichen, und die Wasserströme werden nach hinten ausgestoßen, um eine erhöhte Antriebskraft zu erreichen. Ferner wird, da das Impellergehäuse in dem Außenumfangsbereich der spiralförmigen Schaufeln vorgesehen ist, eine Wirbelbildung von Wasserströmen in der Nähe des Hecks verhindert, wodurch Vibration und Geräusche verringert werden.


Anspruch[de]

1. Wasserstrahl-Antriebssystem für ein Wasserfahrzeug (1), welches Wasser an einem Wasserfahrzeugboden ansaugt, angesaugtes Wasser verwirbelt, es unter Druck setzt und gleichrichtet, um Wasserstrahlen zu erzeugen, und Wasserstrahlen nach hinten bezüglich eines Wasserfahrzeughecks ausstoßt, um einen Antrieb zu bewirken, wobei das Wasserstrahl-Antriebssystem (3) umfasst:

- ein Kanalelement (5, 6, 13) mit einem geneigten Ansaugkanalabschnitt (5), versehen mit einer Wasseransaugeinlassöffnung (4) am Wasserfahrzeugboden, einem Flügelgehäuseabschnitt (6), verbunden mit einem Ansaugkanalabschnitt (5) und ausgebildet mit einer eine leichte Kurve bildenden Innenumfangsfläche, und einem Ausstoßkanalabschnitt (13), verbunden mit dem Impellergehäuseabschnitt (6) und versehen mit einer Wasserstrahl-Ausstoß-Auslassöffnung (14), welche hin zur Wasserfahrzeugheck gerichtet ist;

- ein Lagergehäuse (11), welches in dem Impellergehäuseabschnitt (6) des Kanalelements vorgesehen ist;

- eine Impellerwelle (7), deren eines Ende durch das Lagergehäuse (1) getragen wird und deren anderes Ende außerhalb des Kanalelements liegt;

- eine Nabe (9), vorgesehen auf der Impellerwelle (7);

- eine Vielzahl von spiralförmigen Schaufeln (10), die jeweils mit einem Innenumfangsabschnitt ausgebildet sind, welche sich um die Nabe (9) windet, und mit einem Außenumfangsabschnitt (10b), welcher dicht an der Innenumfangsfläche des Impellergehäuseabschnitts (6) liegt, und derart gestaltet sind, dass eine Strudelbildung erfolgt, um über den Ansaugkanalabschnitt (5) angesaugtes Wasser unter Druck zu setzen; und

- eine Vielzahl von Leitschaufeln (12), welche jeweils an ihrem in Radialrichtung äußeren Ende mit dem Impellergehäuseabschnitt (6) verbunden sind und an ihrem in Radialrichtung inneren Ende mit dem Lagergehäuse (11) verbunden sind, wobei sie jeweils an einer Stromaufwärtsseite davon spiralförmig ausgebildet sind und an einer Stromabwärtsseite davon parallel zu einer Achse der Impellerwelle (7) ausgebildet sind und gestaltet sind zum Gleichrichten von Wasser, welches durch die Vielzahl von spiralförmigen Schaufeln (10) verwirbelt und unter Druck gesetzt wird,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Außenumfangsabschnitt (10b) jeder spiralförmigen Schaufel (10) relativ zur Impellerwelle (7) geneigt ist und sich so erstreckt, dass er die Nabe (9), bei seitlicher Betrachtung, in Schrägrichtung kreuzt, so dass ein Außenumfangsendabschnitt (10c) davon hin zum Ansaugkanalabschnitt (5) und über die Nabe (9) hinaus vorsteht, so dass die Vielzahl von spiralförmigen Schaufeln (10) eine Ansaugwirkung zum Ansaugen von Wasser an einem Wasserfahrzeugboden liefert.

2. Wasserstrahl-Antriebssystem nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Wasser einführendes bogenförmiges Element (15), welches auf einem Abschnitt des Wasserfahrzeugbodens an einer Vorderkante einer Ansaugeinlassöffnung (4) des Ansaugkanalabschnitts (5) vorgesehen ist.

3. Wasserstrahl-Antriebssystem nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Gitterelement (18, 19), welches drehbar auf einem Abschnitt des Wasserfahrzeugbodens an einer Hinterkante einer Ansaugeinlassöffnung (4) des Ansaugkanalabschnitts (5) gelagert ist; und eine Betätigungsvorrichtung (21, 22, 23) zum Betätigen des Gitterelements (18, 19), um eine Drehung um die Hinterkante der Ansaugeinlassöffnung (4) auszuführen.

4. Wasserstrahl-Antriebssystem nach Anspruch 3, ferner umfassend

- einen Wasserfahrzeuggeschwindigkeitssensor (24) zum Erfassen einer Fahrgeschwindigkeit des Wasserfahrzeugs;

- einen Drehzahlsensor (25) zum Erfassen einer Drehzahl der Vielzahl von spiralförmigen Schaufeln (10); und

- eine Steuervorrichtung zum Steuern der Betätigungsvorrichtung (21, 22, 23) des Gitterelements (18, 19) in Reaktion auf eine durch den Wasserfahrzeuggeschwindigkeitssensor (24) erfasste Fahrgeschwindigkeit (V2) des Wasserfahrzeugs und eine durch den Drehzahlsensor (25) erfasste Drehzahl der spiralförmigen Schaufeln (10).

5. Wasserstrahl-Antriebssystem nach Anspruch 4, wobei die Steuervorrichtung die Betätigungsvorrichtung (21, 22, 23) steuert, so dass das Gitterelement (18, 19) an einer Position weg von der Ansaugeinlassöffnung (4) dreht, wenn ein voreingestellter Wert (V) um eine Differenz (V1-V2) zwischen der erfassten Fahrgeschwindigkeit (V2) des Wasserfahrzeugs und einer Fahrgeschwindigkeit (V1) des Wasserfahrzeugs, berechnet aus der erfassten Drehzahl der Vielzahl von spiralförmigen Schaufeln (10), überschritten wird.

6. Wasserstrahl-Antriebssystem nach Anspruch 1, ferner umfassend

- eine Lenkdüse (26), welche an ihrem stromaufwärten Ende betätigbar an einer Ausstoß-Auslassöffnung (14) des Ausstoßkanalabschnitts (13) angebracht ist, wobei die Lenkdüse (26) eine Ausstoß-Auslassöffnung (27) an ihrem stromabwärtigen Ende aufweist; und

- eine Betätigungsvorrichtung (36) zum Betätigen der Lenkdüse (26), so dass sie dreht, um eine Fahrgeschwindigkeit des Wasserfahrzeugs zu ändern.

7. Wasserstrahl-Antriebssystem nach Anspruch 6, ferner umfassend

- eine Umkehrausstoß-Auslassöffnung (28), welche an einer Unterseite der Lenkdüse (26) zwischen der Ausstoß-Auslassöffnung (14) des Ausstoßkanalabschnitts (13) und der Ausstoß-Auslassöffnung (27) der Lenkdüse (26) ausgebildet ist;

- ein Ventilelement (30, 29), welches betätigbar in der Lenkdüse (26) angebracht ist;

- eine Antriebsvorrichtung (31, 32, 33, 34, 25) zum Antreiben des Ventilelements (30, 29), um zwischen einer Ventilposition zum Schließen der Umkehrausstoß-Auslassöffnung (28) und einer Ventilposition zum Schließen der Ausstoß-Auslassöffnung (27) der Lenkdüse (26) bewegt zu werden; und

- eine Steuervorrichtung zum Steuern der Antriebsvorrichtung.







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