CH399937A - Antriebsvorrichtung für Boote, insbesondere Motorboote - Google Patents

Antriebsvorrichtung für Boote, insbesondere Motorboote

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CH399937A
CH399937A CH1505761A CH1505761A CH399937A CH 399937 A CH399937 A CH 399937A CH 1505761 A CH1505761 A CH 1505761A CH 1505761 A CH1505761 A CH 1505761A CH 399937 A CH399937 A CH 399937A
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rotor
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boat
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CH1505761A
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Stettler Oscar
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Stettler Oscar
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H1/00—Propulsive elements directly acting on water
    • B63H1/02—Propulsive elements directly acting on water of rotary type
    • B63H1/04—Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially at right angles to propulsive direction

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Hydraulic Turbines (AREA)

Description


      Antriebsvorrichtung    für Boote, insbesondere Motorboote    Die Erfindung betrifft eine     Antriebsvorrichtung     für Boote, insbesondere Motorboote, mit     mindestens     einem mit Schaufeln besetzten Rotor.  



  Die Erfindung ist dadurch .gekennzeichnet, dass  die Schaufeln einen Auftrieb und     e.inen    Vortrieb .er  zeugen, sodass bei normaler     ,Fahrt    der Bootskörper  aus dem Wasser gehoben     wird,    wobei die Geschwin  digkeit der mit dem Wasser in Berührung bleibenden  Teile des Rotors geringer ist als die Geschwindigkeit  des Bootes.  



  Nachdem bekanntlich die Antriebsleistung eines  Bootes mit der dritten Potenz der     Geschwindigkeit     wächst, bewirkt das vorstehende Prinzip     eine    wesent  liche Reduktion der erforderlichen Leistung.  



  Der Erfindungsgedanke soll nun unter Bezug  nahme auf die schematischen Darstellungen der bei  liegenden Zeichnung     erläutert    werden, wobei als  Ausführungsbeispiel die Verwendung der Antriebs  vorrichtung an einem Motorboot dargestellt ist. Es  zeigt:       Fig.    1 eine schematische Darstellung der Ge  schwindigkeitsverhältnisse eines teilweise in ruhendes  Wasser eintauchenden, sich mit     einer        Translationsge-          schwindigkeit        Vr    fortbewegenden Rotors.  



       Fig.    2 einen keine Transportbewegung ausführen  den Rotor in schematischer Darstellung,       Fig.    3 die kinematischen Verhältnisse eines rotie  renden und gleichzeitig     eine        translatorische    Bewe  gung     ausführenden    Rotors,       Fig.    4 und 5 eine beispielsweise Ausführung eines  Schaufelrades in Ansicht und im :

  Schnitt,       Fig.    6 und 7 eine beispielsweise Ausführungsform  eines     .Schnellbootes    im Aufriss, bzw. im Grundriss,       Fig.    8 und 9 eine beispielsweise Ausführungsform  einer Radaufhängung im     Aufriss    und Grundriss,         Fig.    10 und 11     eine    Variante eines Schaufelrades  im Aufriss und in Seitenansicht,       Fig.    12 und 13 eine Ausführung mit walzenförmi  gen Schaufelrädern ,im Aufriss und in Seitenansicht,  und       Fig.    14 und 15 eine     Ausführung    mit verstellbaren  Schaufeln.  



  Bekanntlich beschreibt ein     Punkt    eines auf     einer     ebenen Unterlage abrollenden Rades     eine        Zykloide.     Wird nun an Stelle einer festen, .ebenen Unterlage  eine ruhende Wasserfläche angenommen, in welche  ein Rotor, z. B. ein scheibenförmiges Rad oder eine       Walze    zu     1/4    des Radius     eintauchen    möge, so ergibt  sich eine     Schleifenzykloide    gemäss     Fig.    1. Bei dieser  Darstellung     wurde        ,berücksichtigt,    dass zwischen dem  Rotor und dem Wasser keine Haftreibung vorhanden  ist.

   Im weiteren wurde angenommen, dass die Um  fangsgeschwindigkeit des Rotors 20     1/o    .grösser sei als  die     Fortbewegungsgeschwindigkeit    der     Rotorachse,     mit anderen Worten,     dass    der Rotor einen Schlupf  von 20      /o    habe. Die     Fig.    1 illustriert diese Verhält  nisse und zeigt, dass die kleinsten Geschwindigkeits  werte in den unteren Zonen und die grössten     Ge-          schwindigkeitswerte    in der obersten     Zone    der     Zykloi-          denbahn    auftreten.

   Die in     -Fig.    1 eingezeichneten Ge  schwindigkeitsvektoren machen dies deutlich. Wie  ersichtlich, weisen :die mit dem Wasser     in.    Berührung       befindlichen    Teile des     Rotorumfanges,        in,    bezug auf  das ruhende Wasser wesentlich     kleinere    Relativge  schwindigkeiten auf als die     Translationsgeschwindig-          keit        Vr    der     Rotorachse.    Von     besonderer    Bedeutung  ist, dass der Geschwindigkeitsvektor des tiefsten  Punktes     entgegengesetzt        ,

  zur    Fortbewegungsrichtung  des Rotors gerichtet ist.  



  Bei der Darstellung in     Fig.    2 wird vorerst ange  nommen, dass die     Rotorachse    den Standort nicht      ändert und dass es sich um ruhendes Wasser handelt.  Der Rotor weist Schaufeln auf, die bei dem darge  stellten Ausführungsbeispiel     inbezug    auf die Dreh  richtung unter     einem    Winkel von ungefähr 45  nach       rückwärts    geneigt sind.

   Da die Grösse der Geschwin  digkeit (dünne Vektoren) unter diesen Annahmen  konstant ist, sind die vom Wasser auf die     Schaufeln     ausgeübten Kräfte (dicke Vektoren) in erster Annähe  rung den Geschwindigkeiten     proportional.    Wie er  sichtlich ist die Resultierende R der von den in das  Wasser eintauchenden Schaufeln ausgeübten Kräfte  derart gerichtet, dass eine Komponente V nach vor  wärts, zur Beschleunigung des Bootes und eine nach  oben gerichtete Komponente A zur     überwindung    der  Schwerkraft erhalten wird.  



  Die Verhältnisse, die sich ergeben, wenn sich der  Rotor gemäss     Fig.2    gleichzeitig vorwärts bewegt,  sind in     Fig.    3 schematisch dargestellt. Wir be  trachten den Bewegungsablauf einer einzelnen Schau  fel des Rotors nach     Fig.    3 - der sich     mit    der       Umfangsgeschwindigkeit    V" dreht und sich mit       einer        Translationsgeschwindigkeit        VF    = 0,8     V"     nach rechts bewegt - und zwar in     kinematogra-          phischer    Darstellung, d. h.

       Ort    und Lage der in  Bewegung befindlichen Schaufel werden in der un  teren Phase der     Zykloidenbahn    in gleichen Zeitab  ständen festgehalten. Unter dieser Voraussetzung  sind die Weglängen zwischen den     einzelnen    Schaufel  stellungen auf der     Zykloide        proportional    zu den ,auf  diesen Wegstücken vorhandenen mittleren Geschwin  digkeiten.  



       Aufschlussreich    ist die Tatsache, dass die in das  Wasser eintauchende Schaufel mit der vollen Breit  seite, d. h. mit ihrer Fläche senkrecht zur ungefähr  vertikalen Bewegungsrichtung auf die Wasseroberflä  che auftrifft. Da in diesem Moment auch die Relativ  geschwindigkeit in der     Eintauchzone    am grössten ist,  wird eine maximale Auftriebskraft entwickelt. In der  tiefsten Lage ist die Bewegung der Schaufel nach  rückwärts gerichtet (Schlupf), wobei sie eine Vor  triebskraft erzeugt, welche gleich     gross    ist wie der  Stirnwiderstand der Luft am Bootskörper.  



  Besonders interessant ist jedoch das Verhalten  der Schaufel bei ihrem Austritt aus dem. Wasser. Die       Schaufelfläche    legt sich förmlich in die     Zykloiden-          bahn    und verlässt mit der oberen Stirnseite voraus  das Wasser. Dies hat zur Folge, dass die Schaufel  beim     Austauchen    keine Schöpfarbeit leistet und dem  umgebenden Wasser den geringsten Widerstand ent  gegensetzt. In .dieser Phase erfährt die Schaufel eine  Beschleunigung nach oben (was aus dem zunehmen  den Abstand der einzelnen Schaufelbilder ersichtlich  ist). Bei diesem Vorgang .wird das :der Schaufelober  fläche anhaftende Wasser abgestreift.  



  Die schraffierte Zone der     Eintauchphase    zeigt  den Verlauf des Wirkquerschnitts einer Schaufel       (Senkrechtprojektion    der Schaufelfläche auf dem Ge  schwindigkeitsvektor). Aus dem .zugehörigen Kräfte  polygon ist ersichtlich, dass im Moment des     Eintau-          chens    fast die     ganze    Auftriebsarbeit geleistet wird.    Da die     Vortriebsleistung    (Luftwiderstand des  Bootes) verglichen mit der Auftriebsleistung (über  winden des     Bootgewichtes)    sehr klein ist, steht die       Resultante    R fast senkrecht nach oben, nur leicht in  die Bewegungsrichtung geneigt.  



  Die konstruktiven Merkmale und die Abmessun  gen der aktiven Elemente der     Zyklorotoren    sind für  die Betriebseigenschaften des Bootes von ausschlag  gebender Bedeutung. Es handelt .sich im wesentlichen  um die folgenden Festlegungen:  Durchmesser -der     Rotorscheibe     Anzahl der Schaufeln (Schaufel-Abstand)       Schaufelfläche     Seitenverhältnis (Breite zu Höhe)  Winkel zwischen Schaufelfläche und Radius.  



  Es erweist sich ferner als vorteilhaft, die Schau  feln ,in der Drehrichtung des Rotors leicht konvex zu  gestalten. Der Moment des Aufschlags der Schaufel  auf das Wasser ist weniger brüsk. Vor allem aber ist  das Anschmiegen der Schaufelfläche an die     Zykloi-          denbahn    während des     Austauchvorgangs    dadurch  günstiger.  



  Eine zweckmässige Variante für die Lösung die  ses Problems besteht darin, dass der Schaufelquer  schnitt als     Stromlinienprofil    ,gestaltet wird, wobei die  scharfe Kante des Profils von der Radmitte abge  wandt ist. Der Strömungswiderstand der Schaufel  wird auf diese Weise insbesondere in der     Austauch-          phase    verringert.  



  Es kann zweckmässig sein, den Schaufeln auch in  axialer     Richtung    eine Krümmung zu verleihen. Da  durch lassen sich die Vorteile, die der radialen Krüm  mung zugeschrieben werden, noch weiter steigern.  Zudem wird als Folge der dreidimensionalen Krüm  mung eine nicht     .abwickelbare    Fläche gebildet,  wodurch die mechanische Festigkeit der Schaufel er  höht wird.  



  Die     Fig.    6 und 7 zeigen nun     eine    beispielsweise  Ausführungsform eines Schnellbootes im     Aufriss    und  im Grundriss. Diejenigen Teile, die für den Erfin  dungsgedanken unwesentlich sind, brauchen hier  nicht beschrieben zu werden. Es sei nur     kurz    er  wähnt, dass das Chassis als     verwindungssteife        Stahl-          rohrkonstruktion    ausgeführt ist und für die Spanten  und die Verschalung eine harte     Aluminium-Legie-          rung    vorgesehen ist.

   Der Bootskörper und die Ver  schalungen der als Schaufelräder gemäss den     Fig.4     und 5 .ausgebildeten Rotoren sind stromlinienförmig  gestaltet. Wie aus dem Grundriss     gemäss        Fig.    7 er  sichtlich, besitzen .die beiden vorderen Schaufelräder  eine grössere Spurweite als die hinteren Räder. Diese  ungleiche Spurweite bewirkt, dass die hinteren Schau  felräder in ruhendes und nicht bereits durch das vor  dere Räderpaar in turbulente Bewegung versetztes  Wasser     eintreten.     



  Beide     Rotorpaare    10, 11 haben je eine starre  Achse 12, 13. Die vordere und hintere Achse sind  mit Hilfe einer Längswelle 14 über Winkelgetriebe  miteinander fest gekuppelt.  



  Das Drehmoment des Motors 15 wird über eine           ausrückbare    Schleifkupplung 16     (Lamellenkupplung),     sowie über ein Wechselgetriebe 17 auf die Längs  welle 14 übertragen. Das Wechselgetriebe erleichtert  das Anfahren, weil die Rotoren bei Stillstand des  Bootes und bei     kleinen    Geschwindigkeiten eine er  hebliche     Eintauchtiefe    haben und in diesem Betriebs  zustand ein hohes Drehmoment beanspruchen. Der  Bootskörper wird bei ca.     1/5    der     Höchst-Geschwindig-          keit    vollständig aus dem Wasser gehoben.

   Das ge  samte Fahrzeuggewicht ist von dieser Geschwindig  keit an     ,gleichmässig    auf die vier     Zyklorotoren     (Schaufelräder)     verteilt.     



  Die Steuerung des Bootes erfolgt bei kleinen Ge  schwindigkeiten (d. h. solange der Bootskörper Was  ser verdrängt) durch ein kleines     Wasser-Steuerru:der     18, welches am unteren Ende der Achse des erheb  lich grösseren Luftruders 19 sitzt. Bei höheren Ge  schwindigkeiten übernimmt das Luftruder allein die  Steuerung.  



  über die     Rotorverschalungen    sind noch einige  grundsätzliche Bemerkungen notwendig. Radverscha  lungen haben nach landläufiger Meinung die Auf  gabe, die von den     in    schneller Rotation befindlichen  Rädern, durch die Zentrifugalkraft     .tan,gential    wegflie  genden festen oder flüssigen Partikel     abzufangen.     Ferner dienen sie als Schutz vor unbeabsichtigter  Berührung.  



  Neben diesen Aufgaben erfüllen die     Rotorver-          schalungen    beim beschriebenen Motorboot eine weit  wichtigere Funktion.  



  Aus den Betrachtungen über die     Zykloide    ist er  sichtlich, dass die     Schaufeln    in der höchsten Zone der       Zykloide    etwas mehr als die doppelte Geschwindig  keit     in    Richtung der Fortbewegung des Bootes auf  weisen. Der spezifische Luftwiderstand (Widerstand  pro     Flächeneinheit)    der nicht verschalten     Schaufeln     in der obersten Zone wäre also mehr als das Vierfa  che des spezifischen Stirnwiderstandes des Bootskör  pers, und die Leistung, die notwendig ist, um diesen  erhöhten Widerstand .zu     überwinden,    wäre gar mehr  als das Achtfache.  



  ES ist leicht     einzusehen,    dass bei Anwendung  einer geeigneten     Rotorverschalung    die     Schaufeln    in       .der    obersten Zone der     Zykloide,    gegenüber der mit  Fahrzeuggeschwindigkeit sich fortbewegenden Luft  im Radkasten, nur eine Geschwindigkeit aufweisen,  die ungefähr der Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht  und somit die Leistung zur     Überwindung    der sogen.       Ventilatorverluste    nur ca.     1/8    derjenigen bei     unver-          schalten    Rotoren ausmacht.

   In der Praxis sind die  Verhältnisse noch günstiger, weil 4n der     Verschalung     eine begrenzte Luftmenge .beschleunigt und in Turbu  lenz versetzt     iwird,    während bei     unverschalten    Roto  ren die Turbulenz der die Schaufeln umgebenden  Luft eine grössere Zone erfasst.  



  Das Anfahren des Bootes und - in geringerem  Mass - das Wassern des Bootsrumpfes vor dem Lan  den stellen einige besondere Probleme.  



  Wenn man sich     vergegenwärtigt,    dass das Ge  wicht des Bootes im Stillstand durch ein gleiches Ge-    wicht .der durch den Bootskörper verdrängten Was  sermenge kompensiert wird, resultiert ein Tiefgang,  welcher ungefähr durch die von der Wasserlinie um  schlossene     Eintauch-Fläche    und von der (in diesem  Falle     vorzugsweise    flachen) Form des     Rumpfbodens          bestimmt    ist.  



       Wenn    man ferner berücksichtigt, dass bei     voller     Fahrt der Kiel des Rumpfbodens - je nach     Grösse     des Bootes und der     Einsatzverhältnisse    - ca. 15 cm  bis 40 cm über der Wasseroberfläche liegen soll, er  geben sich daraus     einige        bedeutende        Schlussfolgerun-          gen    in bezug auf den     Durchmesser    der Rotoren, über  die     Rotoraufhängung    und über die Betriebsverhält  nisse in der     Anfahrt@Phase.     



  Die Höhendifferenz der Lage des Kiels in und  über dem Wasser für die beiden erwähnten extremen  Betriebszustände entspricht der Summe aus dem Tief  gang bei Stillstand und :dem     gewünschten    Abstand  der Kiellinie über der     Wasseroberfläche    bei voller  Fahrt. Es ist offensichtlich, dass diese     Höhendiffe-          renz    ziemlich     beträchtlich    ist.  



  Bei der bereits beschriebenen, konstruktiv ein  fachsten     Konzeption        eines    Schnellbootes     mit        Zyklo-          rotor-Antrieb    sind die beiden starren     Rotorachsen,     welche über     eine        Längsverbindungswelle    über Win  kelgetriebe gekuppelt sind, in im Bootskörper fest  montierten Lagern     geführt.     



  Da der Abstand     zwischen    der Kiellinie des Boots  körpers und der Achshöhe der Rotoren bei dieser  einfachsten Bauart konstant ist,     muss        ein        Kompro-          miss    in     Bezug    auf den     Rotordurchmesser        getroffen     werden. Dieser ist so zu wählen, dass die     Eintauch-          tiefe    der Rotoren im     Stillstand    nicht mehr als etwa  50 % des Radius beträgt, weil sonst     zugrosse        Anfahr-          Schwierigkeiten    auftreten.

   Es wird ferner angenom  men, dass die     Eintauchtiefe    bei voller Fahrt etwa  10 % des Radius betrage. Diese Forderung führt zu  einem verhältnismässig grossen     Rotordurchmesser.     



  Es ist daher sinnvoll, den Abstand zwischen den       Rotorachsen    und der     Kiellinie    variabel zu gestalten  und den jeweiligen     Betriebsverhältnissen        anzupassen.     



       Grundsätzlich    würde sich jede entsprechend  modifizierte, traditionelle     Radaufhängung        für    Land  fahrzeuge eignen. Da aber     ,zwischen    Stillstand und  voller Fahrt eine beträchtliche Verstellung des ge  nannten Abstandes anzustreben ist, eignet sich eine       Rotoraufhängung    unter Verwendung von Schwenkar  men, wie     eine    solche in     Fig.    8, 9     prinzipiell    darge  stellt ist, besonders gut.

   Der Hub solcher Schwenk  arme kann gegebenenfalls derart     disponiert    werden,  dass die Rotoren     mit    ihren Schutzgehäusen bei Still  stand des Bootes über dessen Wasserlinie gehoben  werden können (sei es bei seichtem Wasser, oder für       Kontroll-Massnahmen).     



  Das     Anfahren    mit in ihrer Höhe     verschwenkba-          ren    Rotoren wird     wesentlich    erleichtert, weil für  jeden Betriebszustand die     günstigste        Rotorachsen-          höhe        gewählt    werden und     unnütze        Umwälzarbeit    ver  mieden werden kann.  



  Die Schwenkarme des vorderen und des     hinteren              Rotorpaares    können mittels eines im Schiffsrumpf  gelagerten Querrohres zu einem starren System ver  bunden sein und gemeinsam durch ein mechanisches  und/oder hydraulisches Stellglied betätigt werden,  oder aber die Schwenkarme aller Rotoren bewegen  sich mechanisch unabhängig voneinander, wobei  jeder Schwenkarm sein zugehöriges     mechanisch-hy-          draulisches    Stellglied hat.  



  Diese Methode hat Vorteile. Neben der primären  Funktion, nämlich der gemeinsamen statischen Ver  stellung der Höhe aller     Rotorachsen    in     Bezug    auf die  Kiellinie nach Massgabe der Bootsgeschwindigkeit   (Betätigung automatisch oder von Hand) können die  hydraulischen Stellglieder (Öldruck) als Überlagerung  zur primären Funktion individuell gesteuert werden,  und zwar mit Hilfe eines nach der Methode des   automatischen Piloten  (künstlicher Horizont) wir  kenden, quer- und längsstabilisierenden Regelsy  stems. Auch lässt sich mit denselben technischen Mit  teln eine einstellbare Federung zum Dämpfen der  Wirkung des Wellengangs auf das Boot erzielen.  



  Ausserdem ermöglicht dieses System, die Höhe  der     Rotorachsen    auf Steuerbord und auf Backbord  verschieden einzustellen,     mit    dem Zweck, das  Schnellboot beim Kurvenfahren  in die Kurve zu  legen  (d. h. den Bootsboden stets senkrecht zur     Fall-          Linie    zu stellen).  



  Bei den beschriebenen Ausführungsformen sind  zwei Räderpaare vorgesehen, die zweckmässig, wie  bereits erwähnt, eine unterschiedliche     Spurweite    auf  weisen. Bezüglich des Radstandes bestehen die bei  Landfahrzeugen vorhandenen     Beschränkungen    nicht  und es kann im Interesse einer grossen Querstabilität  zweckmässig sein, den Radstand eines Räderpaares  verhältnismässig gross zu wählen. Es sind aber zahl  reiche Varianten von     Rotoranordnungen    denkbar.  



  So ist es z. B. auch möglich, entweder nur     drei     Rotoren zu verwenden, oder aber deren Zahl nach  oben zu vergrössern.  



  Bei der Anordnung von sechs oder acht längs  symmetrisch verteilten Rotoren ist dann aber die Ein  zelaufhängung der Rotoren, z. B. nach dem Schwing  arm-Prinzip     unerlässlich,    um eine gute Gewichtsver  teilung bei unebener Wasseroberfläche zu erreichen.  



  Es wurde bereits bei der Beschreibung eines       Zyklorotors    auf das Seitenverhältnis der Schaufelflä  che hingewiesen. Allein vom hydraulischen Wirkprin  zip aus gesehen könnte das     Breite/Tiefe-Verhältnis     der Schaufel beliebig hoch sein, d. h. die Schaufeln  könnten sehr breit, jedoch schmal .sein. Anderseits  müssen die mit dem Wasser in     Berührung    kommen  den Teile der     Rotorkörper,    insbesondere die Periphe  rie derselben, möglichst schmal sein, damit diese       Teile,    an welchen die Schaufeln befestigt sind, ähn  lich wie eine Messerschneide das Wasser durchfur  chen.

   Eine derartige Disposition der     Rotorkörper    ist       ausserdem    deshalb erforderlich, damit die Umge  bungsluft =bei der eingetauchten     Rotorzone    vom Zen  trum her radial zwischen den Schaufeln durchtreten  kann. (Auf der dem     Rotorzentrum    zugeneigten    Schaufelfläche ist bei voller Fahrt kein Wasser vor  handen).  



  Für ein     Durchmesser/Breite-Verhältnis    eines       Zyklorotors    von etwa 4:1, wie es dem beschriebenen  Schnellboot zugrunde ,gelegt ist, kann eine Bauart  nach     Fig.    4 und 5 mit nur einer ins Wasser eintau  chenden     Rotorscheibe    verwendet werden. Charakteri  stisch an dieser Konstruktion sind die radial gerichte  ten Flankenstücke an den     Schaufeln    zum Zweck der  Verhütung .einer seitlichen     Spritzwasserbildung.     



  Eine andere Lösung für die Befestigung der  Schaufeln am     Rotorkörper    zeigt die Konstruktion  nach     Fig.    10, 11, bei welcher die Schaufeln     zwischen     zwei scheibenförmigen     Rotorkörpern        befestigt    sind.  Für den bereits erwähnten Luftzutritt zu den Innen  kanten der Schaufeln dienen Aussparungen in den       Rotorscheiben.    Hier sind es die beiden seitlich ange  ordneten     Rotorscheiben,    welche die seitliche     Spritz-          wasserbildung    unterbinden.  



  Wenn man das bisher angenommene     Durchmes-          ser/B:reite,Verhältnis        radikal    verändert, gelangt man  zu ,einem     Zyklorotor    von     walzen-        bzw.    trommelförmi  ger Gestalt, wobei beispielsweise die Breite wesent  lich grösser sein kann als der Durchmesser.  



  Ein     Zyklorotor    von     walzenförmiger    Gestalt ist in       Fig.    12, 13 dargestellt.  



  Da die sehr breiten Schaufeln - obwohl deren       Krümmung    eine grosse     Steifigkeit    gegen Verbiegung  in der     Axialrichtung    bewirkt - dem     Aufschlag    auf  die Wasseroberfläche nicht standzuhalten     vermöch-          ten,    sind zusätzliche     Rotorscheiben    angeordnet. Der  Antrieb der     Rotor-Walze    erfolgt an .der einen Seite  mit Hilfe eines Winkelgetriebes, über eine im  Schwenkarm gelagerte     Übertragungswelle.     



  Die Anwendung derartiger     Zyklorotoren    hat be  stimmte Konsequenzen auf einige bisher     zugrunde     gelegte Anforderungen.  



  So     müsste    darauf verzichtet werden, dass die hin  ter -den Bug Rotoren befindlichen Rotoren eine un  berührte Wasseroberfläche vorfinden, wenn man un  tragbare Konzessionen in bezug auf die Breite des  Schnellbootes vermeiden will. Da aber der Tiefgang  bei voller Fahrt sehr gering ist und zudem die Spur  des vorderen Rotors bis zum Zeitpunkt des     Eintref-          fens    des hinteren Rotors noch praktisch gleichförmig  ist, dürften aus diesem Sachverhalt keine ,grundsätzli  chen Schwierigkeiten erwachsen.  



  Ein weiterer Kompromiss gegenüber einer An  ordnung mit unabhängiger Aufhängung (z. B. mittels       Schwingarmen)    eines     Rotorpaars    besteht darin, dass  Höhenunterschiede der     Wasserwellen    quer zur Fahrt  richtung nicht oder nur schwierig     kompensiert    wer  den könnten.  



  Ferner nehmen die     Zyklorotor-Walzen    die ganze  Breite des Bootsrumpfes in Anspruch, wodurch In  nenraum verloren geht. Demgegenüber hätte ein  Schnellboot mit     walzenförmigen        Zyklorotoren    auch  Vorzüge.  



  Die für das     Überwinden    der Schwerkraft des  Bootskörpers wirksame Schaufelfläche ist grösser als      bei     schmalen    Rotoren, wodurch die erforderliche Lei  stung für das     überwasserhalten    des Bootes     kleiner     ausfällt.  



  Das Schnellboot mit     Walzenrotoren        kann    in sei  ner äusseren Gestalt so disponiert werden, dass keine  vorspringenden Teile     (Rotorgehäuse)    vorhanden  sind, d. h. das Boot weicht     weniger    von traditionellen  Bootsformen ab.  



  Da jede     Zyklorotor-Walze    an einem in Bezug auf  die Längsachse starren     Schwingarm-System    befestigt  ist und weil zwei schmale Rotoren durch nur eine       Rotorwalze    ersetzt sind,     dürfte    der Herstellungspreis  eines Schnellbootes mit     Zyklorotorwalzen    niedriger  ausfallen.  



  Wenn das Problem gestellt wird, den günstigsten  Neigungswinkel der Schaufeln .an die verschiedenen  Betriebszustände und Geschwindigkeiten -des Wasser  fahrzeuges während der Fahrt anzupassen, kann es  angezeigt sein, die     Schaufeln    in -einem ,gewissen Be  reich, gegeben durch den maximalen und den mini  malen Neigungswinkel, schwenkbar     anzuordnen    und  ihre Stellung vom Bedienungsstand des Bootes aus  manuell, oder automatisch     ,zu    verändern.  



  Für die     Ausübung    der Schwenkbewegung der  Schaufeln während der Rotation der .Schaufelräder  und     fair        die    Steuerung des     Neigungswinkels    vom  Führerstand des Fahrzeuges aus, können nach     sinn-          gemässer    Anpassung, mechanische und/oder hydrau  lische Vorrichtungen zum Einsatz kommen, wie sol  che zur Veränderung des     Anstellwinkels    der Blätter  von Luft-, bzw. Wasserschrauben bekannt sind.  



  Eine beispielsweise Ausführungsart einer solchen  Vorrichtung ist in den     Fig.    14 und 15 schematisch  dargestellt, und nachfolgend beschrieben:  Jede Schaufel 20 ist an einer zugehörigen Achse  21 drehbar gelagert, wobei die Schaufelachsen paral  lel zur     Rotorachse    25 auf einem konzentrischen     Kreis     soweit innerhalb der Peripherie des Rades angeord  net sind, dass die Teile der Schaufellagerung und des  Schwenkgestänges nicht mit dem Wasser in Berüh  rung kommen.

   Der Neigungswinkel jeder Schaufel 20  wird durch die Lage     einer    zugehörigen Schubstange  23 fixiert, welche am äusseren Ende an einem an der  Schaufel     befestigten        Kurbelzapfen    24     gelenkig    ange  schlossen ist, während die der Radachse 25 zugekehr  ten Enden der Schubstangen 23 über Winkelhebel 26  mit einem in der hohlen Radachse axial     verschieb-          baren    gemeinsamen     .Stellglied    27 verbunden sind.  



  Im folgenden sollen die wesentlichsten Eigen  schaften eines mit dem beschriebenen Antrieb     verse-          henen    Bootes, sei es ein Motor- oder ein Flugboot  angeführt werden.  



  1. Das hervorstechendste     Merkmal    des     Zykloro-          tor-Antriebs    ist die von bekannten Antriebssystemen  abweichende Funktion zwischen der     erforderlichen     Motorleistung und der     Bootgeschwindigkeit    bei gege  benen     Grössen-,        bzw.    Gewichtsverhältnissen.  



  Besonders bei hohen Geschwindigkeiten ist dieses       Verhältnis    mit Abstand günstiger als bei bisherigen       Bootkonstruktionen.       Dieser     Sachverhalt        erklärt    sich daraus,     dass    alle  -     bzw.    fast     alle        .(eventl.        Steuerruder        und    Kühlwasser  stutzen)

   -     mit    dem Wasser in     Berührung        kommenden     Teile eines Bootes     mit        Zyklorotor-Antrieb    (es     handelt     sich um die .in den tiefsten Zonen der     Zykloidenb.ah-          nen    befindlichen     Schaufeln),    eine wesentlich gerin  gere Geschwindigkeit     .gegenüber    dem Wasser aufwei  sen als die übrigen, oberhalb der     Wasseroberfläche     befindlichen Teile des Bootes.  



  2. Die unter 1. beschriebene Eigentümlichkeit  kann     für    zwei Ziele ausgewertet werden, nämlich:  a) für den Bau von Booten, z. B. Schnellbooten  für extrem hohe     Geschwindigkeiten,     b) für den Bau von     Schnellbooten    im bisher ge  handhabten Geschwindigkeitsbereich, welche jedoch  mit einer     wesentlich    geringeren Motorleistung aus  kommen und aus diesem Grunde betrieblich ökono  mischer sind.  



  3.     Als        Folge    des Umstandes dass die in     das    Was  ser leintauchenden     Schaufeln    der     Zyklorotoren        einen          abwärts    gerichteten Geschwindigkeitsvektor aufwei  sen - (dies im Gegensatz zu den tragenden     Teilen     von konventionellen, bzw. von Gleit- oder Trag  flügelbooten) - ist die     Eintauchtiefe    der Rotoren     bei     voller Fahrt extrem klein. (Für     grössere    Boote ca.  10 cm). Eine     ganz    unbedeutende Wellenbildung ist  die Folge.  



  Boote mit     Zyklorotoren    eignen sich deshalb     ganz     besonders für Flüsse, Binnen- und Küstengewässer,  wo man auf Uferbeschädigungen und auf den meist       dichten    Schiffsverkehr Rücksicht zu nehmen hat.  



  4. Bei .Anwendung des Systems der Schwenkarme  für die     Rotoraufhängung    hat das Boot mit     Zykloro-          tor-Antrieb    in jeder     B-etriebssituation,    nämlich im  Stillstand, bei     langsamer    oder bei schneller Fahrt,  einen sehr geringen Tiefgang, was in manchen Situa  tionen     für    den Einsatz von Bedeutung ist.  



  5. Das     Schwenkarm-System,    kombiniert mit  einem automatisch wirkenden, hydraulischen System  für Quer- und     Längsstabilisierung    erlaubt ein Befah  ren von Gewässern mit :mässigem Wellengang ohne       Schlinger-,        bzw.,Stampfbewcgung    des Bootskörpers.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Antriebsvorrichtung für Boote, insbesondere für Motorboote, mit mindestens einem mit Schaufeln be setzten Rotor, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln einen Auftrieb und einen Vortrieb erzeu gen, so dass bei normaler Fahrt der Bootskörper aus dem Wasser gehoben wird, wobei die Geschwindig keit der mit dem Wasser in Berührung bleibenden Teile des Rotors geringer ist als die Geschwindigkeit .des ,Bootes. UNTERANSPRÜCHE 1.
    Antriebsvorrichtung nach Patentanspruch, da- ,durch gekennzeichnet, dass die :Schaufeln - in Dreh richtung gesehen - nach rückwärts .geneigt ,sind, zum Zwecke, dem Boot sowohl einen Vortrieb als auch einen derartigen Auftrieb zu geben, dass bei normaler Fahrt der gesamte Bootskörper aus dem Wasser ge hoben wird. 2.
    Antriebsvorrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln im nor malen Fahrtzustand auf der Eintauchseite wenigstens angenähert parallel zur Wasseroberfläche eintauchen und mit ihrer der Drehachse zugekehrten Kante wenigstens angenähert senkrecht zur Wasseroberflä- che austauchen. 3. Antriebsvorrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaufelquer schnitt als Stromlinienprofil ausgestaltet ist, wobei die scharfe Profilkante nach aussen gerichtet ist. 4.
    Antriebsvorrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln um parallel zur Rotorachse schwenkbar und in verschie dene Schwenklagen :einstellbar sind. 5. Antriebsvorrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln an einem oder mehreren scheibenförmigen Trägern, deren Dicke gegenüber der Schaufelbreite gering ist, starr befestigt sind. 6. Antriebsvorrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln minde stens in radialer Richtung konvex gekrümmt sind. 7.
    Antriebsvorrichtung nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln zusätz lich in axialer Richtung gekrümmt sind. B. Antriebsvorrichtung nach Unteranspruch 1, gekennzeichnet durch seitliche Begrenzungsflächen für die Schaufeln. 9. Antriebsvorrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der obere Teil :des mit Schaufeln besetzten Rotors von einer Verschalung umgeben ist, derart, dass der von derselben um schlossene Raum sich mit der Bootsgeschwindigkeit bewegt. 10. Antriebsmotor nach Unteranspruch 1, da- durch gekennzeichnet, dass der mit Schaufeln be setzte Rotor als Schaufelwalze gestaltet ist. 11.
    Antriebsvorrichtung nach Unteranspruch 10, dadurch .gekennzeichnet, dass die Schaufeln durch mindestens eine zwischen den beiden Endscheiben angeordnete Zwischenscheibe gestützt sind. 12. Antriebsvorrichtung nach Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, ass die Schaufelwalze in einer Aussparung des Bootsrumpfes vertikal verstell bar eingebaut ist und die Breite der Walze wenigstens angenähert der Breite des Bootsrumpfes entspricht, derart, dass die Querstabilität des Bootes durch nur eine Walze gesichert ist. 13. Antriebsvorrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mit Schaufeln be setzte Rotor in der Höhenrichtung verstellbar gela gert ist. 14.
    Antriebsvorrichtung nach Unteranspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor an Schwenk armen gelagert ist. 15. Antriebsvorrichtung nach Unteranspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schwenk arme eines Rotors mit der gemeinsamen Schwenk achse starr verbunden sind. 16. Antriebsvorrichtung nach Unteranspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schwenk arme eines Rotors separat gelagert und individuell schwenkbar sind. 17. .Antriebsvorrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor durch ein Paar von Schaufelrädern gebildet ist. 18.
    Antriebsvorrichtung nach Unteranspruch 17, mit mindestens zwei Schaufelräderpaaren, dadurch gekennzeichnet, .dass die beiden Räderpaare unglei che Spurweiten aufweisen.
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