Pumpe-Düse - Pump-jet
Ein Pump-Jet , Hydrojet oder Wasserstrahl ist ein Meeressystem , das einen Wasserstrahl zum Antrieb erzeugt . Die mechanische Anordnung kann ein Mantelpropeller ( Axialstrompumpe ), eine Kreiselpumpe oder eine Mischstrompumpe sein, die eine Kombination aus Kreisel- und Axialbauweise ist. Das Design umfasst auch einen Einlass, um der Pumpe Wasser zuzuführen, und eine Düse, um den Wasserfluss aus der Pumpe zu leiten.
Entwurf
Ein Pump-Jet funktioniert, indem er einen Einlass (normalerweise am Boden des Rumpfes ) hat, durch den Wasser unter dem Schiff in die Motoren gelangen kann. Durch diesen Einlass tritt Wasser in die Pumpe ein . Die Pumpe kann als Kreiselpumpe für hohe Drehzahlen oder als Axialpumpe für niedrige bis mittlere Drehzahlen ausgeführt werden. Der Wasserdruck im Einlass wird durch die Pumpe erhöht und durch eine Düse nach hinten gedrückt. Durch den Einsatz einer Reversierschaufel kann auch beim Rückwärtsfahren schnell und ohne Gangwechsel oder Triebwerksschubverstellung eine Schubumkehr erreicht werden. Die Rückfahrschaufel kann auch verwendet werden, um das Schiff beim Bremsen zu verlangsamen. Diese Eigenschaft ist der Hauptgrund dafür, dass Pumpjets so wendig sind.
Die Düse sorgt auch für die Lenkung der Pumpendüsen. An der Düse können ruderähnliche Platten angebracht werden, um den Wasserdurchfluss nach Backbord und Steuerbord umzuleiten. In gewisser Weise ähnelt dies den Prinzipien des Air Thrust Vectoring , einer Technik, die lange Zeit in Trägerraketen (Raketen und Flugkörper) und später in militärischen Düsenflugzeugen verwendet wurde. Dies verleiht Pumpjet-angetriebenen Schiffen eine überlegene Agilität auf See. Ein weiterer Vorteil ist, dass beim Rückwärtsfahren mit der Wendeschaufel die Lenkung im Gegensatz zu Propellerschiffen nicht umgekehrt wird.
Axiale Strömung
Der Druck eines Wasserstrahls mit axialer Strömung wird erhöht, indem die Strömung verteilt wird, während sie durch die Laufradschaufeln und Statorschaufeln strömt. Die Pumpdüse wandelt dann diese Druckenergie in Geschwindigkeit um und erzeugt so Schub.
Axial-Wasserstrahldüsen erzeugen große Mengen bei geringerer Geschwindigkeit, wodurch sie sich gut für größere Boote mit niedriger bis mittlerer Geschwindigkeit eignen, mit Ausnahme von Wasserfahrzeugen , bei denen die hohen Wassermengen enormen Schub und Beschleunigung sowie hohe Höchstgeschwindigkeiten erzeugen. Aber diese Boote haben im Vergleich zu den meisten Schiffen auch ein hohes Leistungsgewicht. Axial-Wasserstrahlpumpen sind bei weitem die gebräuchlichste Pumpenart.
Mischstrom
Mischstrom-Wasserstrahlkonstruktionen beinhalten Aspekte sowohl von Axial- als auch Zentrifugalstrompumpen. Druck wird sowohl durch Diffusion als auch durch radiales Ausströmen entwickelt. Mischströmungsausführungen erzeugen bei hoher Geschwindigkeit geringere Wassermengen, wodurch sie sich für kleine bis mittlere Fahrzeuggrößen und höhere Geschwindigkeiten eignen. Häufige Verwendungen sind Hochgeschwindigkeits-Vergnügungsboote und Wasserdüsen für Flachwasser-Flussrennen (siehe River Marathon ).
Zentrifugalströmung
Zentrifugalströmungs-Wasserstrahldesigns nutzen die radiale Strömung, um Wasserdruck zu erzeugen.
Zentrifugale Konstruktionen werden nicht mehr allgemein verwendet, außer bei Außenbord-Z-Antrieben.
Vorteile
Pump - Jets haben einige Vorteile gegenüber nackten Propellern für bestimmte Anwendungen, in der Regel im Zusammenhang mit Anforderungen für High-Speed - oder shallow- Entwurf Operationen. Diese beinhalten:
- Höhere Drehzahl vor Kavitationsbeginn durch erhöhten inneren Staudruck
- Hohe Leistungsdichte (bezogen auf das Volumen) sowohl des Propulsors als auch der Antriebsmaschine (da eine kleinere, schnellere Einheit verwendet werden kann)
- Schutz des rotierenden Elements, wodurch der Betrieb in der Nähe von Schwimmern und Wasserlebewesen sicherer wird
- Verbesserter Flachwasserbetrieb, da nur der Zulauf eingetaucht werden muss
- Erhöhte Manövrierfähigkeit durch Hinzufügen einer steuerbaren Düse, um vektoriellen Schub zu erzeugen
- Rauschunterdrückung, was zu einer niedrigen Sonarsignatur führt ; dieses spezielle System hat wenig mit anderen Pumpe-Düsen-Antrieben gemein und ist auch als "ummantelte Propellerkonfiguration" bekannt; Anwendungen:
- Kriegsschiffe, die auf geringe Beobachtbarkeit ausgelegt sind , zum Beispiel die schwedische Korvette der Visby- Klasse .
- U - Boote , zum Beispiel der Royal Navy Trafalgar - Klasse und Astute - Klasse , die US - Marine Seawolf - Klasse und Virginia - Klasse , die Französisch Navy Triomphant Klasse und Barracuda - Klasse und die russischen Marine Borei - Klasse .
- Moderne Torpedos , wie der Spearfish , die Waffen Mk 48 und Mk 50 .
Geschichte
Im April 1932 demonstrierte der italienische Ingenieur Secondo Campini in Venedig , Italien, ein Boot mit Pumpenstrahlantrieb . Das Boot erreichte eine Höchstgeschwindigkeit von 28 Knoten (32 mph; 52 km/h), eine Geschwindigkeit, die mit einem Boot mit einem konventionellen Motor ähnlicher Leistung vergleichbar ist. Die italienische Marine, die die Entwicklung des Bootes finanziert hatte, erteilte keine Aufträge, legte jedoch ihr Veto gegen den Verkauf des Designs außerhalb Italiens ein. Das erste moderne Jetboot wurde Mitte der 1950er Jahre vom neuseeländischen Ingenieur Sir William Hamilton entwickelt.
Verwendet
Pump-Jets waren einst auf Hochgeschwindigkeits-Vergnügungsboote (wie Jetskis und Jetboote ) und andere kleine Schiffe beschränkt, aber seit dem Jahr 2000 ist der Wunsch nach Hochgeschwindigkeitsschiffen gestiegen und daher gewinnt der Pump-Jet bei größeren Fahrzeugen an Popularität. Militärschiffe und Fähren . Bei diesen größeren Fahrzeugen können sie von Dieselmotoren oder Gasturbinen angetrieben werden . Geschwindigkeiten von bis zu 40 Knoten (45 mph; 75 km/h) können mit dieser Konfiguration sogar mit einem Verdrängerrumpf erreicht werden .
Pumpjet-angetriebene Schiffe sind sehr wendig. Beispiele für Schiffe, die Pumpjets verwenden, sind die Patrouillenschiffe der Car Nicobar- Klasse , die Raketenboote der Hamina -Klasse , die Fregatten der Valor- Klasse , die Stena High-Speed Sea Service- Fähren, die Seawolf- Klasse und die Virginia- Klasse der Vereinigten Staaten sowie die russische Borei -Klasse U - Boote, und die Vereinigten Staaten Küstenkampfschiffe .
Siehe auch
- Interner Antriebsantrieb
- Persönliches Wasserfahrzeug
- Wetbike
- Küchenruder
- Wasserrakete
- Kettenboot#Wasserturbinen
Anmerkungen
Verweise
- Charles Dawson, "Die Frühgeschichte des Wasserstrahltriebwerks", "Industrial Heritage", Bd. 30, Nr. 3, 2004, Seite 36.
- David S. Yetman, "Ohne eine Stütze", DogEar Publishers, 2010