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Rückstoßmotor für Wasserfahrzeuge Die Erfindung betrifft den Bootsantrieb
mit Hilfe eines Rückstoßmotors, bei dem in einer Verbrennungskammer eingesaugte
Füllungen eines Gemisches aus Luft und einem leicht und schnell explosiven Treibstoff
in einander folgenden Explosionen entzündet und die Verbrennungsgase durch eine
einseitig wirkende Rückschlagklappe in ein Schubrohr eingelassen werden, welches
eine durch ein Rückschlagventil überwachte Wassereinlaßöffnung sowie eine Ausstoßöffnung
besitzt, und bei dem die Verbrennungsgase die im Schubrohr befindliche Wassersäule
wie einen Kolben ausstoßen.
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Die bisher bekanntgewordenen Rückstoßmotoren dieser Gattung erreichen
nur mangelhafte Leistung, da die erzielte Kompression ungenügend und das Einlassen
sowie Ausstoßen des Wassers aus dem Schubrohr mit zu starken Widerständen belastet
ist. Bei einem bekannten Rückstoßmotor dieser Art verläuft die Verbrennungskammer
von der Zündstelle aus unmittelbar zu der durch eine Rückschlagklappe überwachten
Einmündung in das Schubrohr, und dieses ist an seinem Vorderende mit einem als Rückschlagventil
wirkenden Klappenaggregat ausgerüstet, welches dem Schubrohr einen außerordentlich
hohen Frontwiderstand gibt. Denn Idas genannte Aggregat besteht aus zahlreichen
langen Lamellen, die einen erheblichen Reibungswiderstand längs der ganzen Durchströmlänge
bieten und auf Grund ihrer Bauart auch nicht das für das einwandfreie Arbeiten eines
solchen pulsierenden Antriebes erforderliche schnelle Verschließen und Wiederöffnen
gewährleisten.
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Andere bekannte Rückstoßmotoren für Wasserfahrzeuge erfordern zu ihrem
Betrieb einen Kompressor, sind also schon aus diesem Grunde für ein leichtes, ohne
bewegte angetriebene Teile arbeitendes selbständiges Gerät nicht geeignet. Ebensowenig
wird die Forderung der Handlichkeit und Wirtschaftlichkeit erfüllt durch Rückstoßmotoren,
die nach dem Venturiprinzip im Ausströmraum arbeiten und an der Einlaßseite des
Schubrohres überhaupt kein Ventil besitzen. Denn die Rückstoßmotoren dieser Art,
die außerdem zum Start Fremdantrieb erfordern, arbeiten nur mit schlechtem Wirkungsgrad.
Entsprechendes gilt infolge des praktischen Fehlens jeder Kompression im Verbrennungsraum
auch für einen weiteren bekannten Rückstoßantrieb für Wasserfahrzeuge, bei dem ein
rohrförmiger Arbeitsraum in seinem oberen Teil eine Verbrennungskammer bildet, während
der untere, sich unmittelbar an den Verbrennungsraum anschließende Rohrteil eine
durch e.in Klappenventil überwachte Wassereinlaßöffnung besitzt und hinten zum Ausstoß
des Wassers offen ist. Schon diese Art des Wassereinlasses gestattet günstigstenfalls
eine ganz langsame Explosionsfolge und hat sich deshalb auch nicht bewährt. Ähnliches
gilt schließlich auch von einer nach dem Rückstoßprinzip arbeitenden Pumpe, -die
auch als Schiffsantrieb verwendet werden kann. Bei diesem Gerät mündet die nur mit
einer einen Teil des Kammerquerschnittes abdeckenden Prellplatte ausgerüstete Verbrennungskammer
ohne Zwischenschaltung eines Rückschlagventils unmittelbar in ein Schubrohr, an
dessen vorderem Ende ein den Wassereinl.aß überwachendes Klappenventil und an dessen
hinterem Ende gleichfalls ein Ventil angebracht ist, welches das Ausstoßrohr gegen
umgekehrt zuströmende Flüssigkeit absperren soll, wodurch jedoch fast alle Energie
vernichtet wurde. Auch der Wirkungsgrad dieser Pumpe, jedenfalls soweit sie für
den Bootsantrieb verwendet werden sollte, war .infolgedessen schlecht.
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Die Erfindung beseitigt diese Mängel der bisher bekanntgewordenen,
auf dem Rückstoßprinzip beruhenden Bootsantriebe dadurch, daß bei einem Motor der
eingangs geschilderten Gattung erfindungsgemäß der Verbrennungsraum in mindestens
zwei voneinander durch Rückschlagventile getrennte Kammern unterteilt ist und mit
der letzten Kammer in eine Erweiterung des Schubrohres mündet, die, in Fahrtrichtung
gesehen, hinter einer venturirohrartigen Verengung des Schubrohres liegt, und daß
das Ventil, welches die Wassereinlaßöffnung des Schubrohres öffnet und schließt,
als trägheitsarmes, schnell ansprechendes Rückschlagventil mit Absperrklappen ausgebildet
ist, die als um radiale Achsen schwenkbar gelagerte Schaufeln von einer durch das
durchströmende Wasser angetriebenen, frei umlaufenden Nabe nach Art eines Turbinenrades
getragen sind.
Ein in dieser Weise ausgestatteter Rückstoßmotor
erzielt auch ohne Verwendung eines besonderen Kompressors eine gute Leistung. Zur
Speisung des Motors können flüssige und gasförmige Treibstoffe dienen, die mit Luft
hochgradig wirksame Explosivgemische bilden. Durch die geschilderte Unterteilung
des Verbrennungsraumes wird eine zusätzliche gasdynamische Kompression und damit
eine größere Leistung durch bessere Verbrennung erzielt. Eine derartige Verbesserung
des Explosionsdruckes durch Unterteilung der Verbrennungskammer in mehrere durch
Einschnürungen oder Tellerventile voneinander getrennte Abteilungen ist an sich
bekannt. So hat man z. B. bei Pumpen für Heizgasförderung durch eine so gebildete
Kette von Kammern eine Drucksteigerung auch bei solchen Explosionsgemischen erzielt,
die in der ersten Kammer nicht vorkomprimiert waren. Auf Rückstoßmotoren für Bootsantrieb,
bei denen zur Erzielung eines guten Wirkungsgrades eine Vorkompression unbedingt
erforderlich ist, hat man dieses Prinzip bisher jedoch noch nicht angewandt. Seine
Vorteile für das Sondergebiet der Bootsrückstoßmotoren können aber auch nur ausgenutzt
werden, wenn man dafür sorgt, daß die erzielte Vorkompression sich nicht :im Auftreten
starker Schläge und Erschütterungen erschöpft, wie es bei dem in Bewegung zu setzenden
Rückstoßmedium, dem Wasser, sonst leicht geschehen würde; es muß vielmehr außerdem
durch Anwendung eines trägheitsarmen Rückschlagventils an der E.inströmseite des
Schubrohres erreicht werden, daß das Öffnen und Schließen der Wassereinlaßöffnung
im Rhythmus der Explosionen so schnell und vollständig erfolgt, daß im Öffnungszustand
das Wasser weitgehend reibungslos in das Schubrohr einströmt, so daß dort eine möglichst
kontinuierliche Bewegung gesichert ist. Das wird erreicht durch das geschilderte,
besonders trägheitsarme und schnell ansprechende turbinenradähnliche Rückschlagventil
nach der Erfindung mit seinen um radiale Achsen drehbaren Absperrschaufeln. Ein
derartiges Ventil ist bezüglich Verstellgeschw indigkeit, Abschlußvermögen und wirbelfreiem
Durchlaß den bei Rückstoßmotoren der eingangs genannten Gattung verwendeten Lamellenventilen
mit ihren langen, federnden Lamellen, die starke Durchflußverluste und Wirbelbildungen
unvermeidlich machen, weit überlegen.
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Für die Wirkungsweise des Rückstoßmotors nach der Erfindung ist schließlich
auch wichtig, an welcher Stelle des mit dem genannten neuartigen Wassereinlaßventil
ausgerüsteten Schubrohres die Einführung der Verbrennungsgase in das Schubrohr erfolgt.
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Das Schubrohr weist hinter dem in seinem vorderen Teil angeordneten
umlaufenden Rückschlagventil eine venturirohrartige Verengung auf, welcher sich
dann eine Erweiterung anschließt. In diese Erweiterung mündet der Verbrennungsraum,
wodurch eine schnelle und einwandfreie Bildung des zum Ansaugen der neuen Brennstoffgemischfüllung
dienenden Vakuums bei jedem Explosionstakt gewährleistet wird.
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Der genannten Erweiterung, in die die Explosionskammer, durch die
Rückschlagklappe abgeschlossen, einmündet, schließt sich nach hinten dann derjenige
Teil des Schubrohres an, ,in dem das Wasser seine Beschleunigung erhält und kolbenartig
nach hinten ausgestoßen wird. Zweckmäßig wird dabei der hintere Ausstoßteil des
Schubrohres mit einer als Expansionspuffer wirkenden Erweiterung ausgerüstet. Diese
Erweiterung dient zum Dämpfender Stöße. Ihr ist nachgeschaltet ein drucksteigerndes
Trompetenrohr, welches das Ende des Schubrohres bildet. Die Wassersäule und das
sie treibende Verbrennungsgas werden in der Weise ausgestoßen, daß das Wasser wie
ein Kolben wirkt. Das Ausstoßrohr ist zu diesem Zweck mit glatter Innenwandung versehen.
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Das am - Wassereinlaßende des Schubrohres angebrachte Rückschlagventil
in der geschilderten Ausführung nach Art eines frei umlaufenden Turbinenrades mit
schwenkbaren Flügeln bzw. Schaufeln, die die Absperrklappen bilden, stellt eine
neue Ventilart,dar, die nicht nur für Rückstoßmotoren der geschilderten Art verwendbar
.ist, sondern mit Vorteil auch als Rückschlagventil in Leitungen und Pumpen aller
Art verwendet werden kann, bei denen Flüssigkeiten, Dämpfe und Gase von einem fördernden
Aggregat in einer Richtung bewegt werden sollen. Ein solches Ventil kann irn Prinzip
überall angewandt werden, wo Rückstöße zu befürchten sind und wo schnell das Auftreten
einer der normalen Strömungsrichtung entgegengerichteten Strömung verhindert werden
muß, z. B. auch bei Bewetterungsflügelrädern u. dgl. Ein solches Rückschlagventil
geringen Widerstandes gewährleistet in der einen Richtung ein glattes, praktisch
reibungsloses Durchströmen des Mediums, durch welches seine Schaufeln verschwenkt
werden. Entgegengesetzt der Strömungsrichtung bietet dagegen ein solches frei laufendes
Ventilrad mit selbststeuernder Schaufelbewegung eine geschlossene, jeden Rückfluß
sperrende Scheibe dar. Die als Schaufelflächen dienenden Klappflügel des Ventils
stehen dabei gleichzeitig unter dem Einfluß der Wirkung der Zentrifugalkraft, die
damit eine gewisse Richtwirkung ausübt. In der Schließstellung ges Ventils liegt
nämlich der Schwerpunkt jedes Klappflügels weiter von der Rotationsachse (nicht
von der Klappachse) entfernt als in der geöffneten Stellung. Bei Rotation dieses
Drehventils wird die Masse der Klappflügel dem Einfluß der nach außen gerichteten
Zentrifugalkraft ausgesetzt, die somit versucht, die Schwerpunkte der Flügel in
die von der Rotationsachse am weitesten entfernte Lage, d. h. in die Schließstellung
der Flügel, zu bringen. Ventilfedern sind nicht erforderlich.
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Dieses fast trägheitslos schnell ansprechende Rückschlagventil vereinigt
bei einfacher und raumsparender Bauart den Vorteil guter Abschlußwirkung im Gegenstromsinne
mit dem Vorteil einer fast widerstandlosen Freigabe des Durchflusses im Strömungssinne.
Die Umstellung von dem einen auf den anderen Betriebszustand erfolgt schnell und
praktisch ohne Kraftverbrauch.
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In der Anwendung auf den geschilderten Rückstoßmotor für Bootsantriebe
bietet ein solches umlaufendes Rückschlagventil noch die Möglichkeit, die Klappenschaufeln
an der Eintrittskante zuzuschärfen, um dadurch Wasserpflanzen u. dgl. durch 7erschneiden
unschädlich zu machen.
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Für die in der üblichen Weise mittels Zündkerze erfolgende Zündung
des Treibstoffgemisches im Verbrennungsraum empfiehlt es sich, ein Zündgerät zu
verwenden, welches auf die besonderen Bedingungen eingestellt ist, unter welchen
Rückstoßmotoren der geschilderten Art beim Bootsantrieb arbeiten müssen. Dabei handelt
es sich einmal um eine weitgehende Unempfindlichkeit gegen Nässe an der Zündkerze
und im Verbrennungsraum, wie sie im Bootsbetrieb unvermeidlich ist. Und weiter handelt
es sich um die Anpassung des Zündrhythmus an die besonderen Verhältnisse bei solchen
kolbenlosen Pulsationsmotoren. Hierbei stehen keinerlei sich drehende oder hin-
und herbewegende Teile zur Verfügung, die zur Steuerung der Zündfolge herangezogen
werden könnten, und
weiterhin werden die Zündkerzen solcher Motoren
beim Stillstand verhältnismäßig naß, so daß also eine besonders starke und zuverlässige
Zündeinrichtung vorgesehen sein muß. Beim Anlassen des Motors muß der erzeugte Zündfunken
so stark sein, daß die Feuchtigkeit an der Zündkerze zerstäubt und das Verbrennungsgemisch
gezündet wird. Beim Betrieb des Motors, wenn Wasser nicht in dem Maße an die Zündkerze
herankommt wie beim Stillstand, können -die Funken dann entsprechend schwächer :sein;
sie müssen aber andererseits je nach der dem Motor abgeforderten Leistung in schnellerer
Folge hintereinander auftreten. Der Arbeitsrhythmus und die Leistung derartiger
Motoren wird dabei allein durch die Anzahl der von der Zündeinrichtung selbst eingeleiteten
Zündvorgänge gesteuert. Um diesen Forderungen gerecht zu werden und dadurch dem
Rückstoßmotor ein besonders hohes, :unter allen Arbeitsbedingungen aufrechterhaltenes
Maß an Zuverlässigkeit zu geben, ist es zweckmäßig, für die Zündung ein Gerät bereits
vorgeschlagener Art zu verwenden, bei idem in an sich bekannter Weise zu den Klemmen
einer Hochspannungsgleichstromquelle ein Hochspannungsladungskondensator sowie zwei
hintereinanderliegende Funkenstrecken parallel geschaltet sind, deren eine bei Erreichen
der Überschlagsspannung die Entladung des Kondensators herbeiführt und damit auch
den Funkendurchgang an -der anderen, nämlich der Zündkerze, bewirkt, und bei dem
für den kolbenlosen Rückstoß-Pulsationsmotor für Bootsantrieb nunmehr aber die Zündfunkenleistung
(Strom mal Spannung) an der Zündkerze und die dieser umgekehrt proportionale, :die
Motorleistung bestimmende Zündfunkenhäufigkeit durch Verstellen der der Zündkerze
vorgeschalteten Hilfsfunkenstrecke geregelt wird.
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Beim Anlaufenlassen des Motors, wenn .die Zündkerze noch naß ist,
kann die an der Zündkerze wirksame Überschlagspannung durch Einstellen eines großen
Abstandes an der Hilfsfunkenstrecke sehr hoch bemessen werden. Bei einer hohen Spannung
ist auch die Aufladung des Zündkondensators vor dem Funkenüberschlag besonders hoch,
und es wird auf diese Weise ein Funke erzeugt, der etwa vorhandene Feuchtigkeit
zerstäubt und eine sichere Zündung gewährleistet.
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Nach dem Anlassen, wenn die Verhältnisse im Explosionsraum für die
Zündung günstiger geworden sind, kann die Energie des Zündfunkens kleiner sein.
Der Abstand an der Hilfsfunkenstrecke wird also verringert, und der Überschlag erfolgt
bei einer niedrigeren Spannung. Dadurch wird aber auch gleichzeitig die Aufladungszeit
des Zündkondensators herabgesetzt, und die Anzahl der Zündungen in der Zeiteinheit
wird erhöht, .d. h., der Motor läuft schneller, und seine Leistungsabgabe erhöht
sich. Dadurch, daß die Energie des Zündfunkens den jeweiligen Verhältnissen angepaßt
und also bei günstigen Verhältnissen entsprechend gesenkt werden kann, kann der
Verbrauch der stromliefernden Akkumulatoren äußerst sparsam gehalten werden.
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Der geschilderte, nach dem Rückstoßprinzip arbeitende Bootsmotor besitzt
gegenüber den üblichen Kolbenmotoren diejenigen Vorteile, von denen auch die Rückstoßmotoren
bei Luftfahrzeugen Gebrauch machen, nämlich geringes Gewicht, einfache Konstruktion
und einfache Bedienbarkeit, so,daß der Motor als leicht transportables Gerät mit
einfachsten Mitteln auf allen Booten anzubringen ist, insbesondere auch als Außenbordmotor.
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Weitere Einzelheiten und Erfindungsmerkmale ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung schematisch dargestellt
ist. Dabei zeigt Abb. 1 ein Schnittbild durch einen Rückstoß-Bootsmotor nach der
Erfindung in Längsschnitt, Abb. 2 einen Teilschnitt iin größerem Maßstab durch denjenigen
Teil des Schubrohres, in welchem das frei umlaufende Rückschlagventil mit seinen
schwenkbaren Schaufeln gelagert ist, Abb. 3,die Ansicht einer dieser Schaufeln des
Ventils mit zugeschärfter Schneidkante, in Richtung der Klappachse gesehen, und
Abb. 4 eine schematische Darstellung eines für den Rückstoß-Bootsmotor nach der
Erfindung besonders geeigneten Zündgerätes.
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Der Motor besteht in erster Linie aus einem Verbrennungsrauiri 1 und
aus einem in seiner ganzen Ausdehnung unter dem Wasserspiegel liegenden Schubrohr
2, 3. Die Mündung 5 des Verbrennungsraumes in das Schabrohr ist durch ein Klappenventil
6 abgedeckt. Auf der dem Schubrohr entgegengesetzten Seite des Verbrennungsraumes
ist dieser mit einer Anfahrpumpe 4 versehen. Der Verbrennungsraum ist in mehrere
Kammern unterteilt zur Erzielung einer Vorkompression, durch die ein hoher Wirkungsgrad
gewährleistet wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind es zwei Kammern 7
und 8, die durch ein Flatterventil 9 miteinander verbunden sind, welches sich .als
Rückschlagventil in die Kammer 8 öffnet. In der Kammer 7 liegt das Tellerventil
10, durch welches das Treibstoffgemisch angesaugt wird. Zum Vergaser 11 strömt die
Verbrennungsluft durch die Öffnungen 12 im Pumpengehäuse und durch den stillstehenden
Kolben 13 der Handluftpumpe, so daß der Zylinder dieser Anlaßlufthandpumpe zugleich
ein Teil des Einströmrohres für die Verbrennungsluft ist. Hinter dem Einlaßventil
10 liegt die Zündkerze 14, die .durch das obenerwähnte Zündgerät gesteuert wird.
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Das in Abb. 4 schematisch dargestellte Zündgerät entnimmt Strom aus
einer Batterie 34. Dieser wird durch einen Zerhacker 35 einem Zündtransformator
36 zugeführt und transformiert. Ein Kondensator Co dient zur Dämpfung des Primärkreises.
Außer der Sekundärspule für .die Hochspannung des Zündtransformators 36 ist an diesen
noch eine Heizspule für eine Hochspannungsgleichrichterröhre angeschlossen. Der
durch die Röhre 37 gleichgerichtete und zerhackte Gleichstrom fließt in den Sammelkondensator
Cl und wird durch einen veränderlichen Widerstand R1 in den Betriebskondensator
C2 geführt. Vom Kondensator C2 bekommt ,die einstellbare Hilfsfunkenstrecke 38 die
gewünschte Spannung. Wenn die Spannung des Kondensators C2 die Überschlagsspannung
der Hilfsfunkenstrecke 38 erreicht hat, springt der Funke an dieser und gleichzeitig
an der Zündkerze 14 über.
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Die Zündkerze 14 .ist von einem stabilisierenden Widerstand R2 überbrückt,
der bewirkt, daß vor der Funkenbildung der ganze Spannungsunterschied des Kondensators
C2 an der Hilfsfunkenstrecke wirksam ist. Würde man die Überbrückung der Zündkerze
14 durch den Widerstand R2 fortlassen, .dann würde der Funkenüberschlag an der Hilfsfunkenstrecke
38 nicht allein durch den Abstand an der Hilfsfunkenstrecke, sondern auch durch
die Verhältnisse an der Zündkerze (Feuchtigkeit, Ruß) beeinfiußt. Der mit den Zündkerzenelektroden
parallel geschaltete Widerstand R2 ist so groß bemessen, daß beim Überspringen des
Funkens an der Hilfsfunkenstrecke die Ladungsmenge des Kondensators C2 nicht sofort
abgeführt werden kann und die Spannung des Konden-
Bators C2 an
den Zündkerzenelektroden auftritt, wodurch hier der leistungsstarke Funke entsteht.
Dabei ist es nicht wichtig, ob der Zündkerzenelektrodenabstand richtig eingestellt
ist, weil sogar eine durch Feuchtigkeit kurzgeschlossene Zündkerzenelektrode einwandfrei
arbeitet, wobei die Feuchtigkeit beseitigt wird.
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Die Hilfsfunkenstrecke 38 isst als einstellbares Drehkontaktpaar ausgebildet.
Wie bereits oben ausgeführt, kann durch Verstellung des Abstandes der Kontakte 38,
aber auch durch Veränderung des Widerstandes R1, die Impulsfrequenz einfach geregelt
werden. Bei Verstellung des Kontaktabstandes an der Hilfsfunkenstrecke ändert sich
aber auch in der dargestellten Weise die Leistung des .überspringenden Zündfunkens.
Bei großem Kontaktabstand ist die Überschlagsspannung und folglich auch die Ladespannung
des Zündkondensators C2 hoch, und dieser lädt sich in verhältnismäßig langer Zeit
auf eine hohe Ladung (Kapazität mal Spannung) auf. Der Zündfunke springt also nur
relativ selten, aber dann mit hoher Leistung über. Wird der Kontaktabstand an der
Hilfsfunkenstrecke verkleinert, so sind Überschlags- und Ladespannung niedriger,
die Aufladung geht schneller vor sich, und -die Zündung erfolgt verhältnismäßig
oft. Es ist also durch Verstellung der Hilfsfunkenstrecke 38 möglich, je nach der
Betriebsweise des Motors einen sehr intensiven oder einen häufiger auftretenden,
aber stromsparenden Funken zu erzeugen und so die Leistungsabgabe des Motors allein
von der Zündung her zu steuern. Beim Anfahren nach dem Stillstand wählt man zunächst
einen großen Abstand, um einen leistungsstärkeren Zündfunken, der die im Explosionsraum
vorhandene Nässe beseitigt, zu erhalten, und beim Dauerbetrieb wird man den Kontaktabstand
verringern, um die Zündfolge zu verkürzen und die Pulsation und Leistungsabgahe
des Motors zu steigern. Da die Funkenzeitdauer sehr kurz eingestellt werden kann,
mehrere hundertmal kürzer als bei den bekannten induktiven Verfahren, können auch
Motoren mit hohen Pulsationszahlen einwandfrei und zuverlässig gesteuert werden.
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Statt des Zerhackers 35 und des Zündtransformators 36 kann die Wechselhochspannung
auch durch die bekannten elektronischen Hochfrequenzschwingungen mittels einer Röhre
oder eines Leistungstransistors erzeugt werden, sofern dieser Weg im Einzelfall
wirtschaftlich tragbar ist.
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Im Rahmen dieses Patentes wird nicht das eben beschriebene Zündgerät,
sondern nur seine Verwendung in der Kombination mit dem beschriebenen Rückstoßmotor
unter Schutz gestellt. Das genannte Zündgerät sorgt also für einwandfreie Anfangsexplosionen,
unabhängig davon, ob die unter Wasser arbeitende Zündkerze naß oder verrußt ist.
Die Leistung des Motors wird durch die Fahrgeschwindigkeit mit dem steigenden Explosionsrythmus
gesteuert. Der Vorteil besteht auch darin, daß infolgeder explosionsartigen heftigen
Zündfunken eine zuverlässige Zündung auch bei unterschiedlichen Treibstoff-Luft-Gemischen
gewährleistet ist. Es -ist also nicht zu fürchten, daß, wenn die Explosionen in
der Kammer 7 zunächst unter geringem Überdruck beginnen, durch Schwankungen in der
Luft-Treibstoff-Mischung Störungen auftreten können, wie es bei den klassischen
Induktionszündgeräten der Fall eist. Der durch das genannte Zündgerät erzeugte viel
stärkere Zündfunke bringt vielmehr auch Mischungen verschiedener Zusammensetzungsverhältnisse
mit Sicherheit zu starker Explosion. Die dabei auftretende Druckwelle schiebt das
explosive Gasgemisch aus der ersten Kammer 7 durch das Flatterventil 9 schneller
in die Kammer 8 hinüber, als die Flammenverbreitung verläuft. Deswegen bildet sich
in der zweiten Kammer 8 schon ein vorkomprimierter Treibstoff-Luft-Mischungszustand,
der für die erzielbare Leistung wichtig ist. Es genügt dabei bereits die Verbrennung
einer geringen Treibstoffmenge, um die Mischung von der Kammer 7 zu der Kammer 8
zu komprimieren. Schließlich schlägt die Flamme dann durch das Flatterventil 9 und
zündet auch die komprimierte Mischung in der Kammer 8, worauf die sich ausdehnenden
Verbrennungsgase durch das Klappenventil 6 hindurch mit großer Heftigkeit auf das
Wasser im Schubrohr 2 einwirken und es aus dessen Ausstoßteil 3 h.inausdrücken.
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Um die geschilderte Vorkompressionswirkung zu erhöhen, kann der Verbrennungsraum
auch noch weiter in drei, vier oder mehr Kammern unterteilt werden, die unter sich
durch trägheitsarme Ventile der Zungen-oder Flatterbauart voneinander getrennt sind.
Diese Ventile verhindern gleichzeitig den Rückschlag in die vorangehenden Kammern,
in denen schon ein niedrigerer Druck herrscht.
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Während nun durch die heftige Explosion im Verbrennungsraum das Wasser
in Pfeilrichtung 15 nach hinten ausgestoßen und durch die dadurch entstehende Reaktionskraft
der Motor in Fahrtrichtung nach vorn getrieben wird, verhindert das im Vorderteil
des Schubrohres angebrachte Rückschlagventil 16, daß auch Wasser durch die Einlaßöffnung
17 ausströmen kann. Die Länge des Ausstoßrohres 3 ist dabei so gewählt, daß die
sich ausdehnenden Gase das Wasser nur etwa bis zu der strichpunktiert gezeichneten
Linie 18 a schieben können. Von dieser Linie an ziehen sich die Gase dann wieder
zusammen. Durch dies Zusammenziehen und durch die Trägheit des schnell ausströmenden
Wassers besteht in den Kammern 7 und 8 des Verbrennungsraumes ein Vakuum, und dadurch
wird frisches Brennstoffgemisch durch das Tellerventil 10, den Vergaser 11 und die
Pumpe 4 eingesaugt. Gleichzeitig saugt das Vakuum durch das umlaufende Rückschlagventi116
Wasser durch die vordere Einlaßöffnung an, und auch mit Hilfe des durch die Fahrgeschwindigkeit
entstehenden Staudrucks wird so das Schubrohr 2, 3 wieder schnell mit Wasser gefüllt.
1"Tun -wiederholt sich der geschilderte Vorgang beider nächsten Zündung im Verbrennungsraum.
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Die Leistung des Motors wächst mit der Explosionszahl je Zeiteinheit.
Je schneller die Explosionen einander folgen, um so größer ist die Schubkraft. Abgesehen
von dem guten Wirkungsgrad ist deshalb eine hohe Explosionszahl zur Erzielung einer
guten Motorleistung. wichtig. Sollte nun aber eine Explosion stattfinden, während
im Schubrohr 2, 3 noch Vakuum herrscht, so würde die Explosion schwächer werden.
Es ist deshalb wichtig, die Ansaugperiode rasch zu beenden und im erweiterten Teil
2 des Schubrohres (hinter dem Gehäuse des Rückschlagventils 16) sowie in den Verbrennungskammern
7 und 8 schnell wieder einen gewissen Überdruck zu erzeugen. Diesem Zweck dient
die Anordnung, daß das Schubrohr dort, wo die Verbrennungskammer bei 5 einmündet,
einen größeren Querschnitt hat als in seinem vorderen Teil. Die hinter dem Rückschlagventil
16 angebrachte Verengung 18 und die dann folgende Erweiterung des Schubrohrteiles
2 erzeugen mit Hilfe der Fahrgeschwindigkeit nach dem Bernoullischen
Gesetz
einen starken Überdruck. Die Ansaugzeit wird dadurch auf einen Bruchteil derjenigen
Zeit herabgedrückt, die für den Abbau des Vakuums erforderlich wäre, wenn die Wassereinlaßöffnung
und der erweiterte Teil 2 des Schubrohrs an der Einmündungsstellie des Verbrennungsraumes
durchweg den gleichen Querschnitt hätten. Das Klappenventil 6 idient nur dazu, unnötige
Wirbelbildung auszuschalten, hat also für den thermischen Ablauf und den Druckverlauf
:des geschilderten Vorganges an sich keine Bedeutung. Es soll nicht einmal hermetisch
schließen, weil der nach der Ansaugperiode entstehende Überdruck im Ventilgehäuse
2 und im Kammerabschnitt 8 ausgeglichen sein soll.
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Das als Rückschlagventil wirkende Wassereinlaßventil 16 des Schubrohres
ist nach Art eines frei umlaufenden Turbinenrades ausgebildet, dessen Flügel um
radiale Schwenkachsen drehbar sind und einerseits unter dem Einfluß des durchströmenden
Wassers und andererseits der Zentrifugalkraft stehen. Die an dies Wassereinlaßventil
gestellten Forderungen bestehen darin, daß das Ventil möglichst trägheitslos, rasch
urid zuverlässig arbeitet, daß es den hohen Explosionsdruck aushalten, nach der
Explosion aber sofort wieder möglichst viel Wasser einlassen soll, daß es einen
möglichst geringen Frontwiderstand und Durchflußwiderstand haben soll, und daß es
schließlich von den im Wasser schwebenden kleinen und größeren Unreinigkeiten nicht
verstopft oder in seiner Funktion gestört werden darf. Das zu diesem Zweck entwickelte
Rückschlagventil nach Art eines frei umlaufenden Turbinenrades erfüllt diese Bedingungen
in hervorragender Weise und läßt eine so hohe Explosionszahl zu (etwa zehnmal so
viel Explosionen in der Zeiteinheit, als es mit den bisher verwendeten Ventilen
möglich war), daß das Wasser fast kontinuierlich durch das Schubrohr strömt. Zu
diesem Zweck ist in das Schubrohr eine frei umlaufende Nabe 21 eingebaut, die sich
um idie Mittelachse 22 wie eine kleine Freilaufturbine dreht, wenn das Wasser durch
die vordere Einströmöffnung 17 in das Schubrohr 2 einströmt. Um diese Drehung herbeizuführen,
sind an der Nabe Schaufeln 19 befestigt, die um radiale Achsen 20 als Klappen schwenkbar
sind. Durch strömungsgünstig geformte Leitkörper 23 und 24 im Innern .des Schubrohres
wird dafür gesorgt, daß das Wasser möglichst reibungs- und wirbelfrei einströmt.
Bei diesem Einströmen, wenn im vorderen Teil 2 des Schubrohres ein niedrigerer Druck
herrscht als im Außenwasser, bilden die Schaufeln 19 zusammen mit der Nabe eine
Art von Turbinenrad, das sich während des Einströmens des Wassers schnell dreht.
Das Wasser strömt dem Schubrohr drallfrei zu, aber die Drehung der Nabe entsteht
dadurch, daß auf jede Schaufel ein seitlich wirkender Eintrittsstoß wirkt, weil
das zuströmende Wasser nach jeder Explosion erst die geschlossenen Schaufeln bzw.
Klappen öffnen muß. Dadurch entsteht ein Drehmoment um die Ventilachse. Bei der
Explosion, wenn also im Innern des Schubrohres ein Überdruck .herrscht, legen sich
die Schaufeln 19 dann sofort wieder auf die konzentrischen Anschlag- und Auflageränder
25 und bilden dadurch eine ringförmige Scheibe, @die jede Wasserbewegung in Richtung
auf die Einlaßöffnung 17 zu verhindert. Diese Umwandlung aus Freilaufturbine i zum
Rückschlagventil verläuft periodisch mit der Explosionszahl unter ständigem Umlaufen
des Rückschlagventils. Die in der Drehrichtung liegenden Kanten 26 der Schaufeln
oder Ventilklappen sind scharf ausgebildet, so daß alle zwischen sie geratenden
einströmenden Wasserpflanzen kleingeschnitten werden und ohne die Gefahr von Verstopfungen
auch wieder frei aus dem Ausstoßrohr austreten können.
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Zwischen der Wassereinlaßöffnung 17 und dem vorderen Teil 2 des Schubrohres,
in welchem das umlaufende Rückschlagventil gelagert ist, kann die Wandung 27 im
Vorderteil des Schubrohres aus elastischem Material, z. B. Gummi, bestehen. Wenn
nach dem Einströmen des Wassers während der Explosion die Ventilklappen 19 sich
schließen und ein Nachströmen weiteren Wassers verhindert wird, so bewirken der
Staudruck und die kineüische Energie des vorn eintretenden Wassers, daß die Gummiwandung
27 aufgeblasen, also die kinetische Energie in potentielle Energie umgewandelt wird.
Diese potentielle gespeicherte Energie verwandelt sich wieder in kinetische Energie
in dem Augenblick, in dem die Klappen bzw. Schaufeln des umlaufenden Rückschlagventils
wieder aufgehen, wodurch das Wasser noch eine zusätzliche Beschleunigung für das
Einströmen in den anschließenden Teil des Schubrohres erhält.
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Da die schnell nacheinander folgenden heftigen Explosionen im Verbrennungsraum
und die dadurch auf die Wassersäule im Schubrohr ausgeübten Stöße die Gefahr einer
unerwünschten Erschütterung des ganzen Motors und Bootskörpers herbeiführen könnten,
ist das Ende des Schubrohres als dämpfender Expansionspuffer 28 ausgebildet. In
dieser Ausweitung des Ausstoßrohres vor seinem Ausgang werden auch die nach hinten
ausströmenden Auspuffgase komprimiert. In dem Zwischenraum zwischen zwei Explosionen
herrscht in diesem Pufferraum 28 ein größerer Druck als im sonstigen Ausstoßrohr
3. Da das Wasser aus diesem Pufferrohr :dann ins Freie strömt, wird die Erschütterung
stark gedämpft. In an sich bekannter Weise sitzt ganz am Schluß des Ausstoßrohres
noch ein trompetenartiger Diffusor 29, der die Rückstoßkraft erhöht.
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Zum Anlassen des Motors muß zunächst das Treibstoff-Luft-Gemisch in
den Verbrennungsraum 1 eingebracht werden. Dazu dient die Handpumpe 4. Beim Aufheben
des Pumpenkolbens 30 gegen die Wirkung der Feder 31 strömt die Luft durch das Pumpenventil
13 in den Pumpenraum 4 ein. Bei Loslassen des Pumpenkolbens wird dieser durch die
Feder 31 wieder heruntergedrückt, wobei die Luft idurch das Ventil 10 in den Verbrennungsraum
1 hineingeschoben wird. Beim Vorbeiströmen am Vergaser 11 reißt die schnell strömende
Luft dabei in üblicher Weise Treibstoffe mit. Beim Einpumpen herrscht @im Vergaser
und seinem Schwimmergehäuse 32 ein größerer Druck als beim Ansaugen. Hierdurch könnten
unterschiedliche Gemische mit verschiedenen Volumenverhältnissen Treibstoff zu Luft
entstehen. Um das zu vermeiden, ist es zweckmäßig den Pumpenraum 4 durch ein Röhrchen
33 mit dem Schwimmergehäuse32 oberhalb von dessen Treibstoffniveau zu verbinden.
Dadurch herrscht zwischen der Vergaserdüse und dem Schwimmergehäuse immer der @gleiche
Druckunterschied, unabhängig davon, ob der Motor staugt oder ob die Pumpe betätigt
wird. Es ist also die gleiche Vergasereinstellung zum Einsaugen und zum Einpumpen
verwendbar.