DE1997210U - Vortriebsorgan fuer schiffs- und flugkoerper. - Google Patents

Description

P.A.231 170-23.4.68

PATENTANWALT DIPL.-ING. W. WEINKAUFF

FRANKFURT (MAIN) 50 · F Γ C Ί S H O Ii L 71 *

FELIX LEVY₉ QUARTIER LES COLLSTfES₉ GAGFES SUR MER,
J¹RAHKRi. I GH

für schiffs- uro

FLUGKÖRPER

Die übliche Anwendung eines Propellers als Vortriebsergan für Flug- und Schiffskörper ergibt einen geringen Wirkungsgrad.

Diesen Nachteil soll das neue Vortriebsorgan neuerungsgemäß vermeiden, v/as hauptsächlich erreicht wird durch seine Ausbxldunc mit einem Rotjr als ummantelte Sehnecke und einem diesem in Durchlaufricht«..n^ dss Fluids nachgeschalteten Stator aus schneckenförmigen Schaufeln in einem Druckgehäuse.

Das Fluid wird vom Rotor st-irnseitig angesaugt und v/ährend des Durchströmens in Umfangsrichtung auf die Drehgeschwindigkeit des Rotors dowie in Durchlaufrichtung beschleunigt, wodurch eine axiale Vortriebskraft entsteht. Das austretende Fluid trifft gegen die Leitschau ein des Itatora, wodurch «sein auf die Cesamtanordnunj ausgeübtes Drehmoment kompensiert und eine v/eitere axiale Vortriebskraft erzeugt wird· Wegen der bezüglich des 3trömungsq.uerschnittes erheblichen Angriffsfläche der um-

laufendeii un^ feststehenden Johau!eln unJ wo_<sQti dor Wirbelverluste infolge des Im Rotorb-roloh ala Mantel do^ur mitlaufenden Druckfjehäuses, unterstützt vorzugsweise duron konkave _%uorschnitteformK der Schaufeln, wird ein großer Vortrieb bei jorin^em Verlust und damit axxajojsuaSqsBgemäß eine beträchtliche Verbesserung des Wirkungsgrades gegenüber den bekannten Propeller-Vortriebsorganen erzielt.

Die Erfindung möge anhand der in den Figuren schematisoh därge-

Ö l/CJLX OCH iiuoi UCIiX u. J.13 ονσχσ^/χσχσ ytcj. υ σχ σ χ Aaw-υσχ- λ/ tt^j. uvh»

Pigur 1 zeigt einen Axialschnitt durch das Vortriebgorgan, der auch dessen Anordnung mit den zugehörigen Getriebeelementen unter¹ einem Schiffskörper erkennen läßt.

Figur 2 zeigt eine Seitenansicht dieses Vortriebsorganes. Figur 3 zeigt einen Radialschnitt durch den Rotor.

Figur 4 zeigt im Querschnitt schematisch die seitliche Anordnung und den gemeinsamen Antrieb zv/eier Vortriebsorgane im Rupmf.

Figur 5 zeigt in der Darstellungsv/eise entsprechend Figur 1 eine Variante bezüglich des Rotorgetriebes»

Die Figuren 6 bis S lassen im Axialschnitt verschiedene Schau- 'i ielanordnüngen von Rotor und Stator erkennen. ;

Die }i uren 9 uis 12 zeigen ein anderes AusfiihrunrsbeispieL, ^eei» net zum Antrieb von Flugkörpern*

")aj .-.a.ptorgan ist der Rotor 1 aus Metall, oder auj Plastik gegossen* Er üe.-teht aua dem Hantel 2, worin einstückig die Schnecke Z fest ijt, .velche mindestens zwei tür gedachten Achse a-b spiralige ocr.aufeln 4, 5 aufweist» mit progressiver Steigung vom Einlaß a zum AJila3 b, entsprechend Durchströmuzigspfeii 23· Im ^.usfihrungsbeisüiei ist der

/3

Steieungaverlauf ait 2 drei Durcfcmeeserbetrftgtn ©inlaßeeitiß %iä zxi aöaam SuSrQhaasaarbetraeoo aualaäeeitig waehawöö gewählt·

ferner «ind dio Rotoraohaufaln in Hadialriohtung konkav» wie gLiia Oiinxii "K *WBinWtl4ftS_ oa Haft Ka4 Aiivi Ώτ«ν>*·< nhtunif Ama gfaila» £

. üuf das durohlaufend· ?lald in Aoh&nUh« «in· naoh euBen^und dann» ( aufl«n, tine naoh innonögeriohtot· Kritfti «rseu^t wird.

3)·γ Rotor 2 lUufjb la »tirnatitigen W)llj:lRs»rn 9, 10, welche Ib t%tSü^ d Voritrttil 12 den sylindri«oh«n ^N»

Einlauf«tutson 13 voa ^lelohtn Durohneneer vit dor Rotor bildet, *' wlihrenU da« CehUuao rUokwUrtig den AUölaufatutasn 14 wieder vom > gleichen Uurohneöeir forat· Γ>·γ Auslaufe tut» t η bildet Mit den darin feilten epiraligen LritflUolita 15 d#n Stator» deaaen l«itfluchen eine su den Rotorechaufeln entiie^engeietste Gen^riahtung hatxin. Di« LeitflKchen de» Stator« brln^n eine doppelte virkun^t BlncMuL richten «it die voa Rotor koscezide krtitelnde Ströaunf wieder annUhernd «choporallel» woduroh auetrittmeitiße Wirbelverluete unterdrückt werden» und anderoreeü· gibt die dabei entstehend) Reaktion einen Seitrag xur Vortriebtfcraft.

Veiterhis «ind bekaant* elelitrieohe od«ir »eohanieohe Antrieb«· quellen für dta Rotor vorseeehen.

Der Zahnkranaantrieb 15» 17 wit paralliilsr Oruppierun^ aller Blesenta ermöglicht 6tu Antrieb sweier Motoren 18» 19 beiderseits 4ea SoLiffefcörper« wie aua Pi^ur 4 i· v· ■· Fißuren » vma 2 «se tsiohtlJLch.

ist auch der Antrieb über ein Winkelvorgelege 28 genäS ?i^ur 5 _e wobei das Getriebegehäuse abtrieb«seit1& al« itröaungs-

al« Abströtsdüse wirkt·

Da« GshSuee 11 liegt grunäa&tzlieh qptszr ia ansutraibendsn S^hiffekörper.

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- 4 Das neuerungsgemäße Vortriebsorgan wirkt wie

Der (nicht}· dargestellte) Motor treibt über das Vorgelege 16 den Rotor 2 mit einer Drehzahl von 4- 5000/min, entsprechend der gewünschten Vortriebskraft und dem Rotordurchmesser.

Die Drehrichtung ist festgelegt durch den Störmungsverlauf vom Eintritt zum Austritt,

---Der in den Eintritxsstutzen 13 ragende vordere xeil 21 der Schäü-- _. _ 'fein 4, 5 des Rotors saugt das Wassex* an und stößt es in den Rotormantel 2, wo es in v/eiterer Berührung mit den Schaufeln 4, 5 zunehmend in Drehriohtung beschleunigt wird und dann in den Auslaufstutzen H gelangt, wo es seine kinetische Energie von den Schaufel-,enden 22 an die Statorleitflächen 15 abgibt, wodurch, wie bei einer . „,.-Turbineι eine Axialkraft erzeugt wird, die als zusätzlicher Schub , wirkt und durch den Pfeil 24 angedeutet ist.

..._T,Der St&torschub 1" addiert sich zum Rotorschub P, angedeutet durch ■i" . den Pfeil 25» welcher Über die mit Ringschulter ausgebildeten '~^Λ Wälzlager 9 auf den Schiffsrumpf übertragen wird.

Gegen das durchströmende Wasser sind diese Lager durch Ringdichtungen 26, 27 abgeschlossen.

Ir> den Ausführung.Bbeispielen nach Figuren 6 bis 8 ist der Motoranschluß axial vor der Einlaufseite am Plansch 33 der vorn am Rotor 31 befestigten '/eile 32 vorgesehen} welche vorn in der Hülse 34 des am undrehbaren Druckgehäuses 36 festen Korbes gelagert ist, hinten in einem hohlen Leitkörper 35? der von den Statorleitflächen 40, bzw. 40a oder 40b getragen wird, das Janze am Tra^teil des Rumpfes fest. 38 ist ein Ringspalt zwischen Rotor 31 und Druckgehäuse 36.

Dabei sind die Enden 39 bzw. 39a bzw, 3?b in den Ausführungsbeispielen nach ?ig. 6 bis 8 konvex oder konkav in unterschiedlicher Länge ausgezogen, je nach der Beschaffenheit des durchströmenden Fluids, sowie der Größe des Yortriebsorganes und den Betriebsbedingungen.

tt> j

•ι, . . 2as -tgcemaße Vortriebeorgan kann i» tints beliebiges

" .. Biiid arbeiteng oleo in beliebigen yiUosißkeite« oder DUmpfen ,, · oder inobesondere auch in atmosphärischer Luft. PUr letztere I' ;' Betriebsart ist die AuefUhrungijiorin nach Figuren 9 bis 12 bali ί ' eondoro βββίβηβΐ. Dieoo aeigen ein Vortriobeorgan für Plug-

söu^s, ia ?igu» 9 iö Qonkreohter oteiiung, in Figur 10 in Oboranaioht und in Pigur 11 im Axi&lochnitt, während Piiiur 12 ein Toilaohnitt iot.

Tier in Burohlaufrichtung divergieronde/'Rotor 45 saugt an seiner Einlaufseite 47 die Luft an, drückt sie in seinen inneren Sohaufelbereioh 46 zuia turbinenartigen Auslaufende 48 in den Stator-dohaufelkranz 49, wobei die aualitaliohe Vortriebskraft in Richtung <3ea Pfeiles 51 erzeugt -wird. Bieae vird durch den zwiBohentfeachaltetem Leitschaufelkranz 50 verstärkt. Figur 12 .^, | geigt einen Querschnitt in der Sbsne x-y aua Jigur 11 duroh die / |^: Schaufeln 46 und 5O₉ in Achahöhe dee^aotoraualaufea 48 (ri^iär 3V· | Figur Vl aeigt la Radialsohnitt den Krümmungaverlauf der Schau- _: 1 felanordnung für einen betrieb is Drehsinn äea eingezeichneten ' .J ;,r- ' Teiles 52. Pigur 10 laut in Draufsicht die iintritteseittge _t .| 1'¹V₁ üotorsehaufelforEi erkennen. Fi^or 9 zeigt bei 49' eine Innen- ',Jl' Ali/ '. * ansicht der Statorschaufeln 49, kranzförmig la Aualaßstutzen ^J iiiv; * ' . angeordnet. 2ei 53 ist die Lage des Motors angedeutet. I

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IJj*⁴ i ' Der Rotor dieses Auaführun^abeispieles kann eine Betriebs- t drthcahl von etwa 15.000 Umdrehungen je Minute haben, für den '^L Vortrieb von Fahrzeugen oder Flugzeugen iu Luft, waagerecht, Bankrecht oder echriis, oder auch, "bei feststehender Anordnung des Vor-triebsorgan^es* für seine Anwendung als Gebläse.

199721

Claims (4)

1. P.Ä.231170-23.4.8ft/

   Sciautzansprüche

   i )·) Gegenüber einem Fluid -wirkendes Antriebsorgan, "bestehend aus

   : einem Rotor, dessen Schaufeln in einem Hantel fest sind, und

   . einem eben solchen Stator, in jtrömungsrichtung nachteordnet,

   '; mit gesensinnig steigender Beschaufelung, dadurch <jekennze:Lch-

   \ net, daß die Rotorschaufeln in an sich bekannter Veiae als

   \ archimedische Spiralen (4,5) mit in Durchlaufrichtung wachsen-

   [ der Steigung ausgeführt und nach hinten in einen rotationa-

   \ -, symmetrischen konischen Bereich (22 bzw. 39 bzw·39 a bzw. 39 b

   '■ bzw. 48) verlängert sind, den die Statorachauf ein (15 bzw, 40

   bzw. 40 a bzw. 40 b bzw. 49) aussparen, welche gleichfalls

   • ala archimsdisehe Spiralen mit in Durchlauf richtung wachsezi-

   ■ der Steigung auegeführt sind.
2. 2.) Antriebsorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderenden (21) der Rotorschaufeln (4, 5) aus den Rotormantel in oinen trichterähnlichen Sinlaßstutzen (13) ragen..
3. 3.) Antriebsorgan nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch. die Anwendung eines in Hadialachnitt (Pig. 3) konkaven Vex·- laufs der Rotorsohaufein (3» 4).
4. 4.) Antriebsorgan nach einem oder mehreren der vorhergehenden A.nsprüche, gekennzeichnet durch öinen rinszylindrischen 3)urchströmun^sspalt (38) zwischen dem Mantel des Rotors (3'I) und eiäerä diese« üKgebsnäen ur.ä lagerndsa ertsfsstsr. MaatölSohr

   i Pifi. β - S).