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Wasserstrahl mit Wendeplatte nach unten.

EIN Wasserstrahl ist ein Treibmittel Schiffe anzutreiben. Der Einsatz war hauptsächlich auf Hochgeschwindigkeits-Vergnügungsboote und Arbeitsboote beschränkt, aber in den letzten zehn Jahren hat die Größe aufgrund des erhöhten Bedarfs an schnellen Schiffen schnell zugenommen. Ein Wasserstrahl hat bessere Kavitationseigenschaften als ein normaler Schiffsschraube. Eine Schraube geht mit höherer Geschwindigkeit kavitieren und hat eine geringere Effizienz als der Wasserstrahl. Weitere Vorteile sind die gute Manövrierfähigkeit und das Fehlen von hervorstehenden Teilen. Größere Jets werden angetrieben von Dieselmotoren oder Gasturbinen. Die Leistungen variieren von einigen Hundert bis zu vielen Tausend Kilowatt.

Arbeitsprinzip

1. Schubstrahl nach vorn
2. Schubdüse nach hinten gebogen durch Umlenkplatte

Ein Wasserstrahl besteht aus einem Einlaufkanal, a Pumpe und ein Düse. Die Pumpe saugt Wasser von unten an Schiffsrumpf. Der Druck des Wassers wird durch den Pumpenrotor erhöht und dann mit hoher Geschwindigkeit durch die Bremsdüse herausgedrückt. Die Beschleunigung des Wassers durch den Strahl erzeugt eine Gegenreaktion, die das Schiff antreibt. Das Reversieren ist mit einer Reversierplatte möglich (Wendeschaufel) um den Schubstrahl zu biegen.

Bei niedrigen Geschwindigkeiten, Kreiselpumpen verwendet, für hohe Geschwindigkeiten ist dies oft a Induktor. Dazwischen ist oft a Schneckenpumpe benutzt.

Manövrieren und lenken

An der Austrittsöffnung der Düse befindet sich meist eine separate Steuereinheit, um die Schubdüse in die gewünschte Richtung zu biegen. Dies können Platten sein, ähnlich wie rühren. Sie kann auch beweglich gemacht werden, indem die Düse hergestellt wird. Die Geschwindigkeit des Schiffes kann sowohl über die Geschwindigkeit des Antriebs als auch über die Wendeplatte gesteuert werden. Durch die Steuerung der Segelrichtung und -geschwindigkeit mit dieser Platte kann der Schub auf dem Steuerteil verbleiben, so dass die Manövrierfähigkeit größer ist als bei der Ruder-Propeller-Kombination. Beim Rückwärtsfahren lenkt der Wasserstrahl im Gegensatz zum Propeller mit Ruder in die gleiche Richtung wie vorwärts. Die Umkehrplatte ermöglicht es dem Wasserstrahl außerdem, die Schubrichtung sehr schnell umzukehren.

Beim Lenken mit einem Wasserstrahl bildet sich Coandă-Effekt eine Komplikation. Der Wasserstrahl lenkt beim Wenden nicht vollständig ab, sondern muss 2° mehr ablenken, als es normalerweise für die Kursänderung erforderlich wäre.

Anwendungsbereiche

Ein Wasserstrahl hat nur etwas Gutes Effizienz ab Geschwindigkeiten von 25-30 Knoten und wird daher häufig in schnellen Schiffen eingesetzt.

Der Einlass eines Wasserstrahls ist in der Regel in den Schiffsrumpf integriert. Dadurch ragt nichts unter den Schiffsboden und die Anlage ist hervorragend vor Beschädigungen von außen geschützt. Aufgrund dieser Konstruktion, aber auch wegen der großen Wendigkeit werden Wasserdüsen auch in langsameren Schiffen wie Arbeitsbooten eingesetzt.

Geschichte

Das Prinzip des Wasserstrahls wurde 1661 von Toogood und Hayes erfunden.^[1] Als es technisch möglich war, Dampf als Energiequelle zu nutzen, war es 1787 erstmals möglich, ein erfolgreiches Wasserstrahlschiff zu bauen, das eine Geschwindigkeit von 2 bis 3 Knoten erreichte. Moderne schnelle Wasserstrahlfähren erreichen leicht 40 Knoten.

Anwendungen

Die HSS-Fähren von Stena-Linie Verwenden Sie Wasserstrahlen für Antrieb und Lenkung. Diese arbeiten mit Gasturbinen von General Electric, die speziell für den maritimen Einsatz umgerüstet wurden. Diese Fähren haben zwei Schwimmer (als Katamaran) mit einer kleinen und einer großen Turbine und Wasserstrahl in jedem Schwimmer. Die Kleinen werden zum Manövrieren im Hafen verwendet. Alle vier werden für die langen Strecken verwendet. Die großen Aggregate leisten rund 22.000 kW bei 3.600 U/min. Der kleinere 10.800 kW bei 6.500 U/min. Als Treibstoff für die Turbinen wird eine leichte Version von Dieselöl mit sehr niedrigem Schwefelgehalt verwendet.^[2]

Referenz

Siehe die Kategorie Pump-Jet-Antriebe von Wikimedia Commons für Mediendateien zu diesem Thema.