Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Antriebssystem für ein schnelles seegehendes Schiff, etwa ein Passagierschiff oder eine Ropax-Fähre, insbesondere aber ein Marine- (Navy) Schiff, anzugeben, das gegenüber den bisher bekannten Systemen eine Abgasfahne vermeiden kann und die Ortung des Schiffes durch bekannte Sensoren, wie Infrarotsensoren und optische Sensoren wesentlich erschwert bzw. unmöglich macht.

Schnelle seegehende Marine- (Navy) Schiffe mit einem Antrieb durch Waterjets und Propeller sind als Vorschlag bekannt, so z. B. aus dem Aufsatz von Günter Guseck,"Kommt die Fregatte der Zukunft aus Deutschland ?", in der Zeitschrift Marinefo- rum, 76. Jahrgang, September 2001, Seite 8.

Aus den bisher vorliegenden Vorschlägen, z. B. auch aus den Internet-Informationen der Firma Rolls-Royce-, kann jedoch nicht entnommen werden, wie besonders emissionsarme bzw. e- missionsfreie schnelle seegehende Schiffe, die durch einen Waterjet angetrieben werden, auszubilden sind. Insbesondere ist eine Strömungsführung am Boden derartiger Schiffe in den bekannten Vorschlägen nicht angesprochen.

Die obenstehend beschriebene Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Wasserstrahl hinter dem Pumpenaggregat zugeführte Gase, insbesondere Abgase, mindestens einer Antriebseinrich-

tung, insbesondere bestehend aus einer Energieerzeugungsein- heit und einem Generator, mitführt, wobei der Wasserstrahl in zumindest einer, Wasserstrahlantriebseinheit mittels einer durch z. B. einen Elektromotor oder direkt über eine Dieselma- schine oder eine Gasturbine angetriebenen Pumpe erzeugt wird, deren Antriebsenergie durch z. B. einen Generatorsatz erzeugt wird.

Durch die erfindungsgemäße Lösung kann eine direkte Abgasein- führung in das Wasser erreicht werden, die besonders vorteil- haft ist. Die bekannte Abgasfahne entfällt und ist damit we- der durch Infrarotsensoren noch optisch zu orten. Dies gilt vorteilhafterweise auch bei Volllastbetrieb, d. h. bei Höchst- fahrt. Auch die typischen Geräusche eines Abgaskamins entfal- len. Die Abgase können dabei sowohl von einer Dieselanlage als auch von einer Gasturbinenanlage als auch von einer Dampfturbine oder von einem Kombiantrieb zum Antrieb der Was- serstrahlantriebseinheiten stammen.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Gase dem Wasserstrahl in einem Unterdruckfeld im Bereich des Was- serstrahlaustritts aus einem Pumpenaggregat mit Pumpe zuge- führt werden. So braucht vorteilhaft keine Hilfsenergie für das Ausstoßen des Abgases aufgewendet werden, auch ein ent- sprechendes Aggregat entfällt. Besonders vorteilhaft ist da- bei, dass bei einem Generatorsatz, der aus einer Gasturbine und einem Generator besteht, der Wirkungsgrad der Gasturbine nicht durch Gegendruck verschlechtert wird. So ergibt sich kein schlechterer, sondern im Gegenteil evtl. ein etwas bes- serer Wirkungsgrad als bei einem freien Austritt des Gastur- binenabgasstrahls in die Atmosphäre.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Wasserstrahl sein Wasser gegenüber dem Schiffsboden ab- wärts geneigt abstrahlt. Auch die Abgase einer beliebigen E- nergieerzeugungseinheit, z. B. einer Dampfturbinenanlage oder eines Dieselreformers einer Brennstoffzellenanlage, können so

in das Wasser eingeleitet werden. So ergibt sich vorteilhaft- erweise eine verringerte Reibung des Wasserstrahls am Schiffsboden bei einer guten Verteilung der mitgeführten Gase im Wasser.

In Ausbildung der Erfindung ist dabei vorgesehen, dass vor- teilhaft vom Wasserstrahl Gasblasen gebildet und dass die Gasblasen zum größeren Teil unter den Schiffsboden gelenkt werden. So ergibt sich vorteilhaft, dass die Gasblasen bis hinter das Schiffsheck geleitet werden, wo sie sich im Ab- strömfeld mit seinen Wirbeln auflösen und daher keine Ortung des Abgases erlauben. Passagiere, z. B. auf dem Achterdeck ei- ner Megayacht, bemerken die Abgase nicht.

Weiterhin ist vorgesehen, dass die Gasblasen teilweise an den Schiffsseiten austreten. So ergibt sich eine vorteilhafte Verringerung der Reibung auch an den Schiffsseiten.

Bei der Ausgestaltung des Antriebssystems ist vorteilhaft vorgesehen, dass es außer Wasserstrahlantriebseinheiten zwei Propellerantriebseinheiten, vorzugsweise elektrische Ruder- propeller, aufweist und dass der Wasserstrahl mit den Gasbla- sen unter dem Schiffsboden im wesentlichen mittig zwischen den Propellern hindurchgeführt wird. So ergibt sich trotz der Anordnung zweier völlig unterschiedlicher Antriebskomponenten eine günstige Anströmung des achtern angeordneten Teils der Antriebskomponenten. Es ist dabei vorteilhaft vorgesehen, dass die Propeller, etwa elektrische Ruderpropeller, auf ei- nen Vortrieb in einem Gasblasen-Wasser-Gemisch eingestellt werden. So ergibt sich ein günstiger Gesamtwirkungsgrad des Antriebssystems.

Das Wasser-Gas-Gemisch des Antriebssystems wird vorteilhaft im Mittelteil des Schiffes erzeugt und von dort im wesentli- chen am Schiffsboden entlang nach achtern geführt. So ergibt sich eine vorteilhafte Möglichkeit, die erfindungsgemäße Ver- mischung der Gasblasen mit dem Wasser über eine relativ lange

Wegstrecke vorzunehmen. Außerdem ergibt sich der Vorteil, dass die einzelnen Antriebskomponenten räumlich voneinander relativ weit entfernt sind. Dies erhöht die Standfestigkeit des Antriebssystems bei Treffern, z. B. bei Marine (Navy)- Schiffen.

Es ist fernerhin vorteilhaft weiter vorgesehen, dass das Was- ser-Gas-Gemisch als mehrstrahlige, jeweils für sich, durch die aufsteigenden Gasblasen gebildete, rotierende, Drallströ- mung ausgebildet ist. So kann vorteilhaft eine besonders gute Verteilung des Gases in dem Nachstromfeld des Schiffes er- reicht werden.

In einer anderen Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Wasser-Gas-Gemisch als mehrstrahlige Fächerströmung ausgebildet ist. Diese Ausbildung führt zu einer besonders reibungsarmen Heckströmung und erlaubt Pumpenaggregate, die nur einen geringen Überstand über den Unterboden des Schiffes aufweisen. Diese Ausführung ist daher insbesondere für rela- tiv kleine Einheiten, wie Schnellboote oder Minenräumer, aber auch Megayachten, vorteilhaft.

In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung ist eine Wasser- strahlerzeugungseinheit für das Antriebssystem vorgesehen, die über eine Kammer, vorzugsweise ein koaxiales Abgasdüsen- segment (KADS) für die Zuführung von Gas, insbesondere Abgas, zum Wasserstrahl verfügt, wobei die Gaszuführung vorteilhaft in einem Unterdruckgebiet der Kammer erfolgt. So läßt sich die Einleitung der Gase, insbesondere der Abgase, ohne Hilfs- aggregat verwirklichen.

Es ist dabei besonders vorteilhaft vorgesehen, dass die Aus- trittsdüse des Pumpenaggregats und ihr Gehäuse nicht rund, sondern insbesondere oval ausgebildet ist. So kann vorteil- haft eine besonders günstige Strahlausbildung des Gas-Wasser- Gemisches unter dem Schiffsboden erreicht werden. Dabei kön- nen die Austrittsdüsen auch die Form flacher Rechtecke auf-

weisen. Die vorteilhafte Wirkung der Führung des Gas-Wasser- Gemisches unter dem Schiffsboden bleibt erhalten ; der Über- stand des Gehäuses unter dem Schiffsboden wird weiter verrin- gert.

Weiterhin ist vorteilhaft vorgesehen, dass die Austrittsdüse Strahlquerschnittseinstellelemente für den Wasserstrahl in- nerhalb des koaxialen Abgasdüsensegmentes (KADS), z. B. eine Ringblende oder Leitbleche, aufweist. So ist eine Steuerbar- keit und Regelbarkeit sowohl der Schiffsgeschwindigkeit als auch der Richtung des Schiffes möglich.

Die Wasserstrahlerzeugungseinheit ist vorteilhaft in einem nach oben eingezogenen Bereich des Schiffs angeordnet. So er- gibt sich eine besonders strömungsgünstige Ausbildung des Schiffsbodens mit einer nur geringfügigen Widerstandserhöhung durch das Gehäuse der Wasserstrahlerzeugungseinheit.

Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert, aus denen, ebenso wie aus den Unteransprüchen, auch weitere erfindungswesentliche Einzelheiten entnehmbar sind.

Es zeigen im Einzelnen : FIG 1 eine Gittertopologie von zwei Waterjetgehäusen und der Unterbodenform im Bereich von Waterjetgondeln ; FIG 2 der Stromlinienverlauf zwischen den Waterjets und Ru- derpropellern ; FIG 3 die Nachstromfelder in der Propellerebene der Ruder- propeller ; FIG 4 Strömungsvektoren in vier Querschnittsebenen der Was- serstrahlen sowie FIG 5 die Prinzipskizze eines Waterjets mit Abgaszumischung im koaxialen Abgasdüsensegment (KADS).

In FIGUR 1 sind mit 1 und 2 die Gehäuse der Waterjets be- zeichnet, die sich in einem eingezogenen Teil 3 des Unterbo-

dens 4 des Schiffes befinden. In dieser Position ergeben sich sehr gute Ein-und Ausströmverhältnisse für die Waterjets 1, 2, die vorteilhaft bezüglich ihres Abstandes zum Schiffsun- terboden 4 in etwa der Aufkimmung des Schiffsbodens angepaßt werden.

In FIGUR 2 bezeichnen 5 und 6 Waterjet-Gehäusepaare sowie 7 und 8 Gehäuse von elektrischen Ruderpropellern. Wie ersicht- lich, verlaufen die Stromlinien 9,10 aus den Waterjet-Gehäu- sen 5,6 im Bereich der Ruderpropeller 7,8 eingeschnürt, wenn die Vorschubleistung (Drehzahl und Drehmoment) der e- lektrischen Ruderpropeller 7,8 entsprechend eingestellt ist.

Bei FIGUR 2 handelt es sich um eine Computersimulation ; tat- sächlich kann sich bei anderen Fahrtzuständen eine gewisse Auffächerung der Stromlinien ergeben. Das Grundprinzip, dass der Hauptstrom der Waterjets durch den Innenbereich der Ru- derpropeller 7,8 verläuft, bleibt jedoch erhalten.

Aus FIGUR 3 ist die Strömungsverteilung in der Ebene der Pro- peller 11 der elektrischen Ruderpropeller 12 ersichtlich. Es ergibt sich im wesentlichen ein geschlossenes Strömungsfeld 13 mit der Folge, dass die Masse der Gasblasen im Nachstrom- feld des Schiffes austritt und bei der hier herrschenden Ver- wirbelung auf eine nicht mehr detektierbare Größe kommt.

Aus FIGUR 4 ist zu ersehen, wie sich die Wasserstrahlen in der Abströmung verhalten. Bei der Ebene entsprechend 14 ist sie noch geschlossen, bei wachsendem Abstand erfolgt jedoch eine Auffächerung, die mit 15,17 und 16 bezeichnet ist ; der wachsende Abstand von dem Austritt auf den Waterjetgehäusen ist aus der kleiner werdenden Größe X ersichtlich. Der Einfluß der aufsteigenden Luftblasen führt zu einer deutlich erkennbaren Verzerrung des Strömungsfeldes.

In FIGUR 5 bezeichnet 22 das Laufrad am Ende der Pumpenwelle 23. Diese steht über die Welle 24 mit einem Motor in Verbin- dung, der etwa ein Elektromotor, aber auch ein Dieselmotor o-

der eine Gasturbine sein kann. Der Motor ist nicht einge- zeichnet. Von seiner Ausführung ist die Länge der Welle 24 abhängig. Um sie möglichst kurz ausführen zu können, ist ein Motor mit kleineren Abmessungen vorteilhaft, etwa ein Elekt- romotor mit HTSL-Wicklungen.

Der Wasserstrahl ist mit 25 bezeichnet. Er tritt aus der Mischkammer 21 unter Mitreißen der durch das Abgasrohr 20 zu- geführten Abgase aus. Die Mischkammer 21 ist vorteilhaft als koaxiales Abgasdüsensegment (KADS) ausgebildet. Dieses koaxi- ale Abgasdüsensegment (KADS) bildet vorteilhaft den hinteren Abschluß des Gondelgehäuses 27, in dem sich das Pumpengehäuse 26 befindet. Die Wassereinströmung ist mit 24 bezeichnet.