DE19538769A1

DE19538769A1 - Underwater ram jet engine in open or pulsed configuration

Info

Publication number: DE19538769A1
Application number: DE1995138769
Authority: DE
Inventors: Dieter Schulz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-10-18
Filing date: 1995-10-18
Publication date: 1996-03-07

Abstract

The ram jet engine has the water being accelerated by a gaseous medium of high pressure directed into the expansion chamber. The water is then converted into a gaseous state by pressurising with high energy radiation. The high energy radiation can be in the form or sound waves or electromagnetic radiation. Alternatively, in a pulsed configuration compressed air or pressurised water may be used.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antrieb für Wasserfahr zeuge, bei dem sich die Vortriebskraft als unmittelbare Reaktions kraft aus einer definiert beschleunigten Wassermenge ergibt.The present invention relates to a drive for water driving witness where the propulsive force is an immediate reaction force from a defined accelerated amount of water.

Antriebe für Wasseroberflächenfahrzeuge im allgemeinen sowie U- Boote, Torpedos und sonstige Unterwasserfahrzeuge sind in mannig faltiger Form bekannt. Gemein ist diesen Antrieben, daß sie in der Regel eine Strömungsbeschleunigung des Wassers an rotierenden Flü geln erzeugen und den so erzeugten hydrodynamischen Auftrieb am Flügel im Sinne von Vortrieb nutzen.Drives for water surface vehicles in general and U- Boats, torpedoes and other underwater vehicles are numerous known wrinkled shape. What is common to these drives is that in the As a rule, an acceleration of the flow of water on rotating rivers generate gels and the hydrodynamic buoyancy thus generated on Use wings in the sense of propulsion.

Des weiteren sind Wasserfahrzeugantriebe in Form von Schaufelrä dern sowie deren Ableitungen und zu diesen verwandte Wassertrans portbänder in gekapselter Ausführung bekannt. Ihre Wirkweise be ruht darauf, daß nicht die Auftriebskomponente, sondern die Wider standskomponente an den Vorrichtungen, mit den das Wasser be schleunigt wird, zum Vortrieb genutzt wird.Furthermore, there are watercraft drives in the form of shovel spaces and their derivatives and related water trans Encapsulated port tapes known. Your mode of action be rests on the fact that not the buoyancy component, but the contra stand component on the devices with which the water be is accelerated, is used for propulsion.

Schließlich sind noch solche Unterwasserfahrzeugantriebe bekannt, bei denen eine Potentialdifferenz an einem Schiffsrumpf dazu ge nutzt werden soll, Wasserteilchen längs des Rumpfes zu beschleuni gen und so einen Vortrieb zu erhalten.Finally, such underwater vehicle drives are known where there is a potential difference on a hull should be used to accelerate water particles along the fuselage and to get a propulsion.

Der Nachteil der genannten Antriebe ist dabei darin zu sehen, daß ein vergleichsweise hoher mechanischer oder sonstiger Aufwand be trieben werden muß, daß diese Antriebe schwer sind und daß insbe sondere eine Wasserverunreinigung nicht ausgeschlossen werden kann.The disadvantage of the drives mentioned is that a comparatively high mechanical or other effort must be driven that these drives are heavy and that esp especially water pollution cannot be excluded can.

Wünschenswert wäre zumindest in Sonderfällen ein leichter, unkom plizierter Antrieb, bei dem eine Wasserverunreinigung bereits durch die Tatsache ausgeschlossen ist, daß keine wasserverunreini genden Betriebs- und Hilfsstoffe zum Einsatz kommen. A light, uncomfortable would be desirable, at least in special cases complicated drive, in which a water contamination already excluded by the fact that no water pollution operating materials and auxiliary materials are used.

Ein solcher Antrieb ist bei Einbezug von Akkumulatoren als Ener giespeicher für Elektromotoren nicht bekannt.Such a drive is when batteries are included as energy Giespeicher not known for electric motors.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen leichten, unkomplizier ten Antrieb für Wasserfahrzeuge zu ermöglichen, bei dessen Verwen dung eine Wasserverunreinigung sicher ausgeschlossen werden kann.The object of the invention is therefore a light, uncomplicated To enable th drive for watercraft, when using it water contamination can be safely excluded.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Hybrid-Staustrahl triebwerk bzw. einem Pulso-Triebwerk für den Unterwasserbetrieb gelöst.This object is achieved with a hybrid ramjet engine or a pulso engine for underwater operation solved.

Staustrahltriebwerke der Luftfahrt weisen keine rotierenden Teile auf und bestehen im wesentlichen aus einem Diffusor, einer Expan sionskammer und einem nachgeordneten Strömungsbeschleuniger nach dem Venturi-Prinzip. Die Wirkweise dieser Staustrahltriebwerke be ruht darauf, daß bei gegebenem hohen Staudruck des Mediums Luft am Eintritt und dessen Beaufschlagung mit Treibstoff das resultie rende Gemisch in der Expansionskammer gezündet und in Strömungs richtung beschleunigt werden kann.Aviation ramjet engines have no rotating parts and consist essentially of a diffuser, an expan sionskammer and a downstream flow accelerator the Venturi principle. The mode of action of these ramjet engines rests on the fact that at a given high dynamic pressure of the medium air Entry and its fueling the result Mixing ignited in the expansion chamber and in flow direction can be accelerated.

Die Gerichtetheit der Gasbeschleunigung setzt dabei neben der be sonderen Form der Expansionskammer und einem nachgeordneten Strö mungsbeschleuniger immer einen hohen Staudruck im Eintritt der Vorrichtung - dem Diffusor - voraus. Das Staustrahltriebwerk ist somit nicht stationär zu betreiben und kann auch nicht zum Start eines Luftfahrzeuges eingesetzt werden.The directionality of the gas acceleration is in addition to the be special shape of the expansion chamber and a downstream flow accelerator always a high back pressure in the entrance of the Device - the diffuser - ahead. The ramjet is therefore not to be operated stationary and cannot start of an aircraft are used.

Dieser Nachteil kann in der Luftfahrt dadurch ausgeglichen werden, daß die Zündung des Gasgemisches durch ein nach dem Diffusor ange ordnetes Flatterventil gepulst wird. Die Expansionskammer wird durch dieses Flatterventil bei Zündung des Gemisches durch den Expansionsdruck selbsttätig entgegen der Strömungsrichtung ge schlossen und der Beschleunigungsvorgang wird somit eindeutig ge richtet, ohne daß ein sehr hoher Staudruck im Diffusor vorliegen muß. Derartige Pulsotriebwerke können auch stationär betrieben werden, wenn die Reaktionskette mittels eingepreßter Luft durch den Diffusor in Gang gesetzt wird. This disadvantage can be compensated in aviation by that the ignition of the gas mixture is indicated by a after the diffuser ordered flutter valve is pulsed. The expansion chamber will through this flap valve when the mixture is ignited by the Expansion pressure automatically against the flow direction closed and the acceleration process is thus clearly ge straightens without a very high back pressure in the diffuser got to. Such pulse engines can also be operated stationary be when the reaction chain by means of injected air the diffuser is started.

Charakteristisch ist für beide Triebwerksvarianten, daß ihre Effektivität mit zunehmender Relativbewegung durch das Medium Luft steigt - mithin bei hoher Fluggeschwindigkeit bzw. hohem Stau druck.It is characteristic of both engine variants that their Effectiveness with increasing relative movement through the medium of air increases - therefore with high airspeed or high traffic jams print.

Für einen Unterwasserstaustrahlantrieb in erfindungsgemäßer Aus führung wird das oben genannte, bekannte Prinzip wie folgt wei terentwickelt:For an underwater jet jet drive in the off according to the invention the known principle mentioned above is known as follows developed:

Beschleunigungsmedium ist nicht Luft, sondern Wasser, dessen Dichte etwa 800 mal größer ist als die Dichte der Luft. Dement sprechend werden die erforderlichen hohen Staudrücke im Staustrahltriebwerk bereits bei wesentlich kleineren Relativbewe gungen des Triebwerks im Medium erreicht.The acceleration medium is not air, but water, its Density is about 800 times greater than the density of air. Dement speaking, the required high dynamic pressures in the Ram jet engine already with much smaller relative movements engine reached in the medium.

Der Vortrieb aus erzeugter Beschleunigung des Mediums Wasser fällt entsprechend dessen höherer Dichte größer aus.The propulsion from the generated acceleration of the medium water falls according to its higher density.

Neu ist an der hier vorgelegten Erfindung, daß nicht das Strömungs medium mit Treibstoff versetzt und gezündet wird, sondern daß zur Erzeugung geeigneter Druckverhältnisse in der Expansionskammer entweder ein gasförmiges oder flüssiges Medium mit hohem Druck eingeleitet wird oder das das Medium Wasser durch intensive Anre gung mit energiereicher Strahlung - Schall und elektromagnetische Wellen - zur Verdampfung angeregt wird.What is new about the invention presented here is that it is not the flow medium is mixed with fuel and ignited, but that for Generation of suitable pressure conditions in the expansion chamber either a gaseous or liquid medium with high pressure is initiated or that the medium water through intensive stimulation with high-energy radiation - sound and electromagnetic Waves - is excited to vaporize.

Im Falle des gepulsten Triebwerkes bewirkt dies, daß das in der Kammer vorliegende Medium Wasser gerichtet nach hinten durch die Beschleunigereinheit beschleunigt wird. Eine zusätzliche Pulsung des Druckmediums selbst - Wasser, Preßluft, erzeugter Wasserdampf - kann dann auch bei sehr geringen Staudrücken entsprechend gerin gen Vorwärtsgeschwindigkeiten des Triebwerkes im Wasser eine nie derfrequente, diskontinuierliche Beschleunigung des Mediums Wasser bewirken.In the case of the pulsed engine, this causes that in the Chamber present medium directed backwards through the water Accelerator unit is accelerated. An additional pulsation of the pressure medium itself - water, compressed air, generated water vapor - can then become correspondingly small even at very low dynamic pressures against forward speeds of the engine in the water derfrequente, discontinuous acceleration of the medium water effect.

Die zeitgleich vorliegende Reaktionskraft sorgt dann für eine Be schleunigung des Triebwerkes und des mit diesem verbundenen Boots körpers. The simultaneous reaction force then ensures a loading acceleration of the engine and the boat connected to it body.

Es sind somit drei mögliche Varianten zu unterscheiden, die von der Erfindung abgedeckt werden:There are three possible variants to be distinguished, that of of the invention are covered:

Kontinuierliche Beschleunigung im offenen Staustrahltriebwerk durch Erzeugung von Gasdruck in der Expansionskammer, gepulste Be schleunigung durch ein Flatterventil im Einlaßbereich des Triebwerkes sowie Pulsung des zugeleiteten oder erzeugten Druckme diums selbst in der Expansionskammer.Continuous acceleration in the open ramjet by generating gas pressure in the expansion chamber, pulsed loading acceleration through a flap valve in the inlet area of the Engine and pulsation of the supplied or generated pressure meter diums even in the expansion chamber.

Das in der Zeichnung wiedergegebene Unterwasserstaustrahltriebwerk zeigt in schematischer, beispielhafter Ausführung ein Triebwerk mit Flatterventil im Einlaßbereich und mit gepulster Zuführung ei nes gasförmigen Druckmediums.The underwater jet engine shown in the drawing shows a schematic, exemplary embodiment of an engine with flap valve in the inlet area and with pulsed feeder egg gaseous pressure medium.

In einem Triebwerksmantel (8), gebildet aus einem Einlaß (1), ei ner Expansionskammer (2) und einem Strömungsbeschleuniger (3) be findet sich hinter dem Einlaß ein Flatterventil (5). Der Zustrom des Mediums Wasser wird hier beispielhaft durch einen Kegel (4) kanalisiert.In an engine casing ( 8 ), formed from an inlet ( 1 ), egg ner expansion chamber ( 2 ) and a flow accelerator ( 3 ) be a flap valve ( 5 ) behind the inlet. The inflow of the medium water is channeled here, for example, through a cone ( 4 ).

Die Reaktionswand der Expansionskammer weist ebenfalls beispiel haft einen Kegel (6) auf, der die Aufgabe hat, daß aus der Zulei tung (7) austretende Druckmedium im Eintrittsbereich der Kammer günstig zu verteilen, so daß das Flatterventil (5) schließt und die vollständige Wasserquantität in der Expansionskammer ausge trieben werden kann.The reaction wall of the expansion chamber also has, for example, a cone ( 6 ) which has the task of distributing pressure medium emerging from the supply line ( 7 ) favorably in the inlet region of the chamber, so that the flap valve ( 5 ) closes and the complete water quantity can be driven out in the expansion chamber.

Die zusätzliche Pulsung des Druckmediums ist schematisch durch ein umlaufendes Kugelventil (10) in der Druckzuleitung (9) dargestellt, und wird im Beispiel dadurch bewirkt, daß ein Bypass (11) das Ku gelventil öffnend und schließend im Rotation versetzt. Andere Mög lichkeiten der Pulsung des Druckmediums durch andere Ventile oder auch durch Erzeugung von Druckstößen im Druckmedium sind im Sinne dieser Erfindung.The additional pulsation of the pressure medium is shown schematically by a revolving ball valve ( 10 ) in the pressure feed line ( 9 ), and in the example is caused by a bypass ( 11 ) that opens and closes the ball valve in rotation. Other possibilities of the pulsation of the pressure medium by other valves or also by generating pressure surges in the pressure medium are within the meaning of this invention.

Claims

1. Underwater jet engine in open or pulsed design, characterized in that the medium water in the engine is accelerated by a gaseous medium of high pressure passed into the expansion chamber.

2. Underwater jet engine in open or pulsed Execution, characterized, that the medium water through in the engine in the expansion chamber Exposure to high-energy radiation in the gaseous Condition for generating high expansion pressure is transferred.

3. Underwater jet engine in open or pulsed Execution, characterized, that the medium water in the engine to produce a high Expansion pressure in the expansion chamber with liquid supplied Media is applied.

4. Underwater jet engine in open or pulsed Execution, characterized, that the generation of pressure in the expansion chamber after the Possibilities from claims 1 to 3 additionally pulsed themselves is.