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Jet_schubumkehrprinzip.jpg am Beispiel des Wasserstrahl-/Jetantriebes]] Ein Jetantrieb, Wasserstrahlantrieb ist ein Antriebsaggregat bei z.B. Hochgeschwindigkeitsfähren (HSC), Spezialschiffen (Kriegsmarine), sowie bei Rettungsgesellschaften und in der Sportschifffahrt. Über schnelllaufende und leichte Benzin- oder Dieselmotoren oder Gasturbinen werden in einem Rohr befindliche Impeller angetrieben, die Wasser unter dem Rumpf ansaugen und über bewegliche Düsen am Heck wieder ausstoßen.
Funktion und Vergleichsunterschiede zum konventionellen Antrieb
Gelenkt wird durch die sogenannte Vektorsteuerung, dass heißt, die o.a. "bewegliche Düse" wird in die Richtung gedreht, in die der Wasserstahl austreten soll. In die entgegengesetzte Richtung bewegt sich das Boot/Schiff.
Rückwärts gefahren wird durch an der Austrittsdüse befindliche Schubumkehrklappen, die den Wasserstrahl nach unten vorne ablenken. Dass die Lenkdüse dabei nicht zerstört wird und/oder der nach vorne unten geschossene Wasserstrahl dabei nicht in den Wassereinlass des Jetantriebes gerät (und den Wirkungsgrad auf Null drückt), wird im Detail von jedem Hersteller anders gelöst.
Im Vergleich zum klassischen Wasserfahrzeug mit Schrauben-/Propellerantrieb, lassen sich Wasserfahrzeuge mit Jetantrieb extrem flach bauen und betreiben und sind auch bei langsamster Fahrt äußerst wendig.
Die Kavitation setzt erst bei wesentlich höheren Strömungsgeschwindikeiten ein, als bei einem offen stehenden Propeller oder einer frei arbeitenden Schiffsschraube, da die Druckverhältnissse im Betrieb am Blatt eines Impellers im Jetantrieb andere sind, als die an einem frei umströmten Blatt einer Schiffsschraube oder eines Propellers.
Das führt dazu, dass der Betrieb eines Jetantriebes wesentlich weniger Vibrationen und Lärm mit sich bringt, als der einer konventionellen Antriebsanlage. Außerdem muss bei schwerer See der Schub bei einer Jetanlage nicht zurückgenommen werden, da eine Jetanlage kein Problem damit hat, wenn der Antrieb plötzlich in der Luft hängt, während genau dieser Effekt in schwerer See einen konventionellen Antrieb beschädigen oder gar zerstören kann. Ein Boot oder Schiff, welches mit einem Jetantrieb ausgestattet ist, kann also bei schwerer See (zumindest was den Antrieb betrifft) deutlich schneller unterwegs sein, als ein gleiches Boot mit einem konventionellen Antrieb.
Der us-amerikanische Yachthersteller Hinckley *, der einige seiner Boote sowohl mit Jets, als auch mit Wellenanlagen baut, hat bei Tests herausgefunden, dass in schwerem Wetter ein Boot mit Jetantrieb bei knapp der doppelten Geschwindkigkeit eines konventionell angetriebenen, gleich großen Bootes sein Geschwindigkeitsmaximum findet. Das ist völlig unabhängig davon, ob zwei Boote mit Mehrantriebsanlagen oder mit Einzelantrieben miteinander verglichen werden.
Außerdem kann ein Boot mit einem oder mehrere Jetantrieben ohne Rücksicht auf den Antrieb nehmen zu müssen, trockenfallen, also in einem Gezeitengebiet bei Ebbe auf dem Grund stranden, während beim Trockenfallen oder Stranden eines konventionell angetrieben Bootes vor allem der Antrieb und die Steuerung bruchgefährdet sind.
Und im Wasser befindliche Menschen, Tiere oder Fische werden durch einen Jetantrieb nicht gefährdet, während der Kontakt mit einer sich drehenden Schiffsschraube oder einem sich drehenden Bootspropeller durchaus tödlich enden kann. Wird ein Schwimmer von einem Boot mit Jetantrieb überfahren, ist der Kiel des Bootsrumpfes, der wie eine Keule daherkommt, für den Schwimmer wesentlich gefährlicher, als der Jetantrieb, der den Schwimmer nicht verletzt.
Diese Effekte sind die Hauptgründe, warum Jetantriebe (vor allem außerhalb Deutschlands) bei Lotsen- und Rettungsgesellschaften, aber auch bei Polizeien, Zoll und Küstenwachorganisationen immer mehr Verbreitung finden und Lotsenversetzboote, Seenotrettungsfahrzeuge, Polizei,- Zoll,- und Küstenwachboote mit konventionellen Antrieben langsam verdrängen.
Geschichte und Schutzrechte
Den Anfang hat der Australier Sir William Hamilton 1954 gemacht, als er die Erfindung der Kreiselpumpe des Amerikaners Hanley zur Horizontalpumpe weiterentwickelte. Schon früh war die Nachfrage so groß, dass Hamilton Lizenzen für den Nachbau der Jetantriebe vergab. Inzwischen ist der (Nach-) Bau im Prinzip jedem möglich, da das Schutzrecht des Patentes abgelaufen ist.
Allerdings ist die Frage der Vektorsteuerung und der Schubumkehr im Detail heikel und wird von jedem Hersteller ein wenig anders behandelt. Patente auf dieses Ende des Jetantriebes sind noch gültig. Das Bild rechts zeigt daher auch nur das Prinzip (welches im übrigen dasselbe wie bei jeder Schubumkehr (z.B. der an an jedem Flugzeugtriebwerk) ist). Nach geltendem Patentrecht liefern die Wasserstrahlantriebe der australischen Firma HAMILTON JETS zur Zeit den größten Umkehrschub, der immer in % des normalen, nicht umgekehrten Schubes gemessen/benannt wird.
Ein anderes patentrechtliche Problem stellt sich am Ansaugstutzen des Jetantriebes, da ab einer Geschwindigkeit von etwa 40-45 Knoten die Öffnung im Boden des Schiffskörpers die anzusaugenden Wassermoleküle "eigentlich" schon passiert hat, bevor diese sich, von der Massenträgheit behindert, auf den Weg in den Eingangsbereich des Jetantriebes, den Diffusor, gemacht haben. Es gibt für diesen Hochgeschwindigkeitsbereich verschiedene Lösungen, die aber alle Patent- und Schutzrechten unterliegen. Nach geltendem Patentrecht liefern die Wasserstrahlantriebe der zur ROLLS-ROYCE-Gruppe gehörenden finnischen Firma KaMeWa zur Zeit die höchsten Geschwindigkeiten.
Wasserwacht Jetboot.jpg der Wasserwacht mit Jetantrieb]]
Verbreitung, Wirkungsgrad und Baugrößen
Inzwischen ist der Jetantrieb ein so verbreitetes Produkt, dass er auch Eingang in die Freizeit-/Sportschiffahrt gefunden hat. Sogar an Bord von Segelbooten/-Schiffen kann man den Jetantrieb inzwischen finden, da bei abgeschaltetem Antrieb gesegelt werden kann, ohne dass ein im Wasser befindlicher Propeller oder Faltpropeller, den Strömungsverlauf und damit den Wasserwiderstand und die Segeleigenschaften ungünstig beeinflusst.
Und auch ein paar Außenbordmotorhersteller haben den Jetantrieb inzwischen im Programm. Allerdings funktioniert der Jetantrieb in Außenbordmotoren etwas anders, da er sich dort nur als eine im Unterwasserteil integrierte Kreiselpumpe realisieren lässt. Gesteuert werden Jetantriebsaußenbordmotoren, indem man den Motor in seiner Aufhängung am Spiegel des Bootes bewegt. Aber eine Schubumkehr gibt es bei der Außenbordlösung des Jetantriebes nicht. Rückwärts fahren kann mit einem Außenbordjetantrieb nur, wer den Motor in seiner Aufhängung um 180 Grad um die Hochachse wenden kann.
Zu beachten ist allerdings immer, dass der allgemeine Wirkungsgrad eines Jetantriebes, egal ob Außenbord/ oder klassischer Innenbordantrieb, etwas schlechter ist, als der eines konventionellen Antriebes durch einen Propeller oder eine Schiffsschraube und sich erst bei Mehrfachanlagen (also mehreren Jets pro Boot/Schiff) ökonomisch im Vergleich mit konventionellen Mehrpropeller-/-schraubenantrieben rechnet, da der Mehranlagenbetrieb bei konventionellen Antrieben den Gesamtwirkungsgrad eines Bootes/Schiffes mit jeder weiteren Propellerwelle drückt, bei Jetantrieben jedoch unabhängig von der Zahl der Antriebe, immer der gleiche bleibt. Je nach Bootstyp und -konstruktion, sowie Einsatzzweck ist im Gesamtwirkungsgrad eine Mehrjetanlage im Vergleich mit einer Mehrwellenanlage bei 2 bis 3 Stück je Boot pari.
Der kleinste funktionsfähige Jetantrieb wird von der deutschen Modellbaufirma GRAUPNER gefertigt, hat einen Innendurchmesser von knapp einem Zentimeter und besitzt sogar eine Schubumkehr und eine Vektorsteuerung.
Der größte funktionsfähige Jetantrieb kommt zur Zeit von der oben bereits erwähnten Firma KaMeWa, wird von einer 50.000 kW starken Gasturbine angetrieben und besitzt einen Innendurchmesser von etwas über drei Metern.
Weblinks
Hersteller von WasserJet-Antrieben sind (Auswahl):
- HamiltonJet in Australien,
- IntelliJET Marine in den USA,
- Sword Marine Technology in den USA,
- Rolls-Royce Marine Rolls-Royce International,
- Ultra Dynamics Limited in England,
- Wärtsilä Propulsion Netherlands B.V.
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