Antriebsvorrichtung für Boote, insbesondere Motorboote Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für Boote, insbesondere Motorboote, mit mindestens einem mit Schaufeln besetzten Rotor.
Die Erfindung ist dadurch .gekennzeichnet, dass die Schaufeln einen Auftrieb und e.inen Vortrieb .er zeugen, sodass bei normaler ,Fahrt der Bootskörper aus dem Wasser gehoben wird, wobei die Geschwin digkeit der mit dem Wasser in Berührung bleibenden Teile des Rotors geringer ist als die Geschwindigkeit des Bootes.
Nachdem bekanntlich die Antriebsleistung eines Bootes mit der dritten Potenz der Geschwindigkeit wächst, bewirkt das vorstehende Prinzip eine wesent liche Reduktion der erforderlichen Leistung.
Der Erfindungsgedanke soll nun unter Bezug nahme auf die schematischen Darstellungen der bei liegenden Zeichnung erläutert werden, wobei als Ausführungsbeispiel die Verwendung der Antriebs vorrichtung an einem Motorboot dargestellt ist. Es zeigt: Fig. 1 eine schematische Darstellung der Ge schwindigkeitsverhältnisse eines teilweise in ruhendes Wasser eintauchenden, sich mit einer Translationsge- schwindigkeit Vr fortbewegenden Rotors.
Fig. 2 einen keine Transportbewegung ausführen den Rotor in schematischer Darstellung, Fig. 3 die kinematischen Verhältnisse eines rotie renden und gleichzeitig eine translatorische Bewe gung ausführenden Rotors, Fig. 4 und 5 eine beispielsweise Ausführung eines Schaufelrades in Ansicht und im :
Schnitt, Fig. 6 und 7 eine beispielsweise Ausführungsform eines .Schnellbootes im Aufriss, bzw. im Grundriss, Fig. 8 und 9 eine beispielsweise Ausführungsform einer Radaufhängung im Aufriss und Grundriss, Fig. 10 und 11 eine Variante eines Schaufelrades im Aufriss und in Seitenansicht, Fig. 12 und 13 eine Ausführung mit walzenförmi gen Schaufelrädern ,im Aufriss und in Seitenansicht, und Fig. 14 und 15 eine Ausführung mit verstellbaren Schaufeln.
Bekanntlich beschreibt ein Punkt eines auf einer ebenen Unterlage abrollenden Rades eine Zykloide. Wird nun an Stelle einer festen, .ebenen Unterlage eine ruhende Wasserfläche angenommen, in welche ein Rotor, z. B. ein scheibenförmiges Rad oder eine Walze zu 1/4 des Radius eintauchen möge, so ergibt sich eine Schleifenzykloide gemäss Fig. 1. Bei dieser Darstellung wurde ,berücksichtigt, dass zwischen dem Rotor und dem Wasser keine Haftreibung vorhanden ist.
Im weiteren wurde angenommen, dass die Um fangsgeschwindigkeit des Rotors 20 1/o .grösser sei als die Fortbewegungsgeschwindigkeit der Rotorachse, mit anderen Worten, dass der Rotor einen Schlupf von 20 /o habe. Die Fig. 1 illustriert diese Verhält nisse und zeigt, dass die kleinsten Geschwindigkeits werte in den unteren Zonen und die grössten Ge- schwindigkeitswerte in der obersten Zone der Zykloi- denbahn auftreten.
Die in -Fig. 1 eingezeichneten Ge schwindigkeitsvektoren machen dies deutlich. Wie ersichtlich, weisen :die mit dem Wasser in. Berührung befindlichen Teile des Rotorumfanges, in, bezug auf das ruhende Wasser wesentlich kleinere Relativge schwindigkeiten auf als die Translationsgeschwindig- keit Vr der Rotorachse. Von besonderer Bedeutung ist, dass der Geschwindigkeitsvektor des tiefsten Punktes entgegengesetzt ,
zur Fortbewegungsrichtung des Rotors gerichtet ist.
Bei der Darstellung in Fig. 2 wird vorerst ange nommen, dass die Rotorachse den Standort nicht ändert und dass es sich um ruhendes Wasser handelt. Der Rotor weist Schaufeln auf, die bei dem darge stellten Ausführungsbeispiel inbezug auf die Dreh richtung unter einem Winkel von ungefähr 45 nach rückwärts geneigt sind.
Da die Grösse der Geschwin digkeit (dünne Vektoren) unter diesen Annahmen konstant ist, sind die vom Wasser auf die Schaufeln ausgeübten Kräfte (dicke Vektoren) in erster Annähe rung den Geschwindigkeiten proportional. Wie er sichtlich ist die Resultierende R der von den in das Wasser eintauchenden Schaufeln ausgeübten Kräfte derart gerichtet, dass eine Komponente V nach vor wärts, zur Beschleunigung des Bootes und eine nach oben gerichtete Komponente A zur überwindung der Schwerkraft erhalten wird.
Die Verhältnisse, die sich ergeben, wenn sich der Rotor gemäss Fig.2 gleichzeitig vorwärts bewegt, sind in Fig. 3 schematisch dargestellt. Wir be trachten den Bewegungsablauf einer einzelnen Schau fel des Rotors nach Fig. 3 - der sich mit der Umfangsgeschwindigkeit V" dreht und sich mit einer Translationsgeschwindigkeit VF = 0,8 V" nach rechts bewegt - und zwar in kinematogra- phischer Darstellung, d. h.
Ort und Lage der in Bewegung befindlichen Schaufel werden in der un teren Phase der Zykloidenbahn in gleichen Zeitab ständen festgehalten. Unter dieser Voraussetzung sind die Weglängen zwischen den einzelnen Schaufel stellungen auf der Zykloide proportional zu den ,auf diesen Wegstücken vorhandenen mittleren Geschwin digkeiten.
Aufschlussreich ist die Tatsache, dass die in das Wasser eintauchende Schaufel mit der vollen Breit seite, d. h. mit ihrer Fläche senkrecht zur ungefähr vertikalen Bewegungsrichtung auf die Wasseroberflä che auftrifft. Da in diesem Moment auch die Relativ geschwindigkeit in der Eintauchzone am grössten ist, wird eine maximale Auftriebskraft entwickelt. In der tiefsten Lage ist die Bewegung der Schaufel nach rückwärts gerichtet (Schlupf), wobei sie eine Vor triebskraft erzeugt, welche gleich gross ist wie der Stirnwiderstand der Luft am Bootskörper.
Besonders interessant ist jedoch das Verhalten der Schaufel bei ihrem Austritt aus dem. Wasser. Die Schaufelfläche legt sich förmlich in die Zykloiden- bahn und verlässt mit der oberen Stirnseite voraus das Wasser. Dies hat zur Folge, dass die Schaufel beim Austauchen keine Schöpfarbeit leistet und dem umgebenden Wasser den geringsten Widerstand ent gegensetzt. In .dieser Phase erfährt die Schaufel eine Beschleunigung nach oben (was aus dem zunehmen den Abstand der einzelnen Schaufelbilder ersichtlich ist). Bei diesem Vorgang .wird das :der Schaufelober fläche anhaftende Wasser abgestreift.
Die schraffierte Zone der Eintauchphase zeigt den Verlauf des Wirkquerschnitts einer Schaufel (Senkrechtprojektion der Schaufelfläche auf dem Ge schwindigkeitsvektor). Aus dem .zugehörigen Kräfte polygon ist ersichtlich, dass im Moment des Eintau- chens fast die ganze Auftriebsarbeit geleistet wird. Da die Vortriebsleistung (Luftwiderstand des Bootes) verglichen mit der Auftriebsleistung (über winden des Bootgewichtes) sehr klein ist, steht die Resultante R fast senkrecht nach oben, nur leicht in die Bewegungsrichtung geneigt.
Die konstruktiven Merkmale und die Abmessun gen der aktiven Elemente der Zyklorotoren sind für die Betriebseigenschaften des Bootes von ausschlag gebender Bedeutung. Es handelt .sich im wesentlichen um die folgenden Festlegungen: Durchmesser -der Rotorscheibe Anzahl der Schaufeln (Schaufel-Abstand) Schaufelfläche Seitenverhältnis (Breite zu Höhe) Winkel zwischen Schaufelfläche und Radius.
Es erweist sich ferner als vorteilhaft, die Schau feln ,in der Drehrichtung des Rotors leicht konvex zu gestalten. Der Moment des Aufschlags der Schaufel auf das Wasser ist weniger brüsk. Vor allem aber ist das Anschmiegen der Schaufelfläche an die Zykloi- denbahn während des Austauchvorgangs dadurch günstiger.
Eine zweckmässige Variante für die Lösung die ses Problems besteht darin, dass der Schaufelquer schnitt als Stromlinienprofil ,gestaltet wird, wobei die scharfe Kante des Profils von der Radmitte abge wandt ist. Der Strömungswiderstand der Schaufel wird auf diese Weise insbesondere in der Austauch- phase verringert.
Es kann zweckmässig sein, den Schaufeln auch in axialer Richtung eine Krümmung zu verleihen. Da durch lassen sich die Vorteile, die der radialen Krüm mung zugeschrieben werden, noch weiter steigern. Zudem wird als Folge der dreidimensionalen Krüm mung eine nicht .abwickelbare Fläche gebildet, wodurch die mechanische Festigkeit der Schaufel er höht wird.
Die Fig. 6 und 7 zeigen nun eine beispielsweise Ausführungsform eines Schnellbootes im Aufriss und im Grundriss. Diejenigen Teile, die für den Erfin dungsgedanken unwesentlich sind, brauchen hier nicht beschrieben zu werden. Es sei nur kurz er wähnt, dass das Chassis als verwindungssteife Stahl- rohrkonstruktion ausgeführt ist und für die Spanten und die Verschalung eine harte Aluminium-Legie- rung vorgesehen ist.
Der Bootskörper und die Ver schalungen der als Schaufelräder gemäss den Fig.4 und 5 .ausgebildeten Rotoren sind stromlinienförmig gestaltet. Wie aus dem Grundriss gemäss Fig. 7 er sichtlich, besitzen .die beiden vorderen Schaufelräder eine grössere Spurweite als die hinteren Räder. Diese ungleiche Spurweite bewirkt, dass die hinteren Schau felräder in ruhendes und nicht bereits durch das vor dere Räderpaar in turbulente Bewegung versetztes Wasser eintreten.
Beide Rotorpaare 10, 11 haben je eine starre Achse 12, 13. Die vordere und hintere Achse sind mit Hilfe einer Längswelle 14 über Winkelgetriebe miteinander fest gekuppelt.
Das Drehmoment des Motors 15 wird über eine ausrückbare Schleifkupplung 16 (Lamellenkupplung), sowie über ein Wechselgetriebe 17 auf die Längs welle 14 übertragen. Das Wechselgetriebe erleichtert das Anfahren, weil die Rotoren bei Stillstand des Bootes und bei kleinen Geschwindigkeiten eine er hebliche Eintauchtiefe haben und in diesem Betriebs zustand ein hohes Drehmoment beanspruchen. Der Bootskörper wird bei ca. 1/5 der Höchst-Geschwindig- keit vollständig aus dem Wasser gehoben.
Das ge samte Fahrzeuggewicht ist von dieser Geschwindig keit an ,gleichmässig auf die vier Zyklorotoren (Schaufelräder) verteilt.
Die Steuerung des Bootes erfolgt bei kleinen Ge schwindigkeiten (d. h. solange der Bootskörper Was ser verdrängt) durch ein kleines Wasser-Steuerru:der 18, welches am unteren Ende der Achse des erheb lich grösseren Luftruders 19 sitzt. Bei höheren Ge schwindigkeiten übernimmt das Luftruder allein die Steuerung.
über die Rotorverschalungen sind noch einige grundsätzliche Bemerkungen notwendig. Radverscha lungen haben nach landläufiger Meinung die Auf gabe, die von den in schneller Rotation befindlichen Rädern, durch die Zentrifugalkraft .tan,gential wegflie genden festen oder flüssigen Partikel abzufangen. Ferner dienen sie als Schutz vor unbeabsichtigter Berührung.
Neben diesen Aufgaben erfüllen die Rotorver- schalungen beim beschriebenen Motorboot eine weit wichtigere Funktion.
Aus den Betrachtungen über die Zykloide ist er sichtlich, dass die Schaufeln in der höchsten Zone der Zykloide etwas mehr als die doppelte Geschwindig keit in Richtung der Fortbewegung des Bootes auf weisen. Der spezifische Luftwiderstand (Widerstand pro Flächeneinheit) der nicht verschalten Schaufeln in der obersten Zone wäre also mehr als das Vierfa che des spezifischen Stirnwiderstandes des Bootskör pers, und die Leistung, die notwendig ist, um diesen erhöhten Widerstand .zu überwinden, wäre gar mehr als das Achtfache.
ES ist leicht einzusehen, dass bei Anwendung einer geeigneten Rotorverschalung die Schaufeln in .der obersten Zone der Zykloide, gegenüber der mit Fahrzeuggeschwindigkeit sich fortbewegenden Luft im Radkasten, nur eine Geschwindigkeit aufweisen, die ungefähr der Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht und somit die Leistung zur Überwindung der sogen. Ventilatorverluste nur ca. 1/8 derjenigen bei unver- schalten Rotoren ausmacht.
In der Praxis sind die Verhältnisse noch günstiger, weil 4n der Verschalung eine begrenzte Luftmenge .beschleunigt und in Turbu lenz versetzt iwird, während bei unverschalten Roto ren die Turbulenz der die Schaufeln umgebenden Luft eine grössere Zone erfasst.
Das Anfahren des Bootes und - in geringerem Mass - das Wassern des Bootsrumpfes vor dem Lan den stellen einige besondere Probleme.
Wenn man sich vergegenwärtigt, dass das Ge wicht des Bootes im Stillstand durch ein gleiches Ge- wicht .der durch den Bootskörper verdrängten Was sermenge kompensiert wird, resultiert ein Tiefgang, welcher ungefähr durch die von der Wasserlinie um schlossene Eintauch-Fläche und von der (in diesem Falle vorzugsweise flachen) Form des Rumpfbodens bestimmt ist.
Wenn man ferner berücksichtigt, dass bei voller Fahrt der Kiel des Rumpfbodens - je nach Grösse des Bootes und der Einsatzverhältnisse - ca. 15 cm bis 40 cm über der Wasseroberfläche liegen soll, er geben sich daraus einige bedeutende Schlussfolgerun- gen in bezug auf den Durchmesser der Rotoren, über die Rotoraufhängung und über die Betriebsverhält nisse in der Anfahrt@Phase.
Die Höhendifferenz der Lage des Kiels in und über dem Wasser für die beiden erwähnten extremen Betriebszustände entspricht der Summe aus dem Tief gang bei Stillstand und :dem gewünschten Abstand der Kiellinie über der Wasseroberfläche bei voller Fahrt. Es ist offensichtlich, dass diese Höhendiffe- renz ziemlich beträchtlich ist.
Bei der bereits beschriebenen, konstruktiv ein fachsten Konzeption eines Schnellbootes mit Zyklo- rotor-Antrieb sind die beiden starren Rotorachsen, welche über eine Längsverbindungswelle über Win kelgetriebe gekuppelt sind, in im Bootskörper fest montierten Lagern geführt.
Da der Abstand zwischen der Kiellinie des Boots körpers und der Achshöhe der Rotoren bei dieser einfachsten Bauart konstant ist, muss ein Kompro- miss in Bezug auf den Rotordurchmesser getroffen werden. Dieser ist so zu wählen, dass die Eintauch- tiefe der Rotoren im Stillstand nicht mehr als etwa 50 % des Radius beträgt, weil sonst zugrosse Anfahr- Schwierigkeiten auftreten.
Es wird ferner angenom men, dass die Eintauchtiefe bei voller Fahrt etwa 10 % des Radius betrage. Diese Forderung führt zu einem verhältnismässig grossen Rotordurchmesser.
Es ist daher sinnvoll, den Abstand zwischen den Rotorachsen und der Kiellinie variabel zu gestalten und den jeweiligen Betriebsverhältnissen anzupassen.
Grundsätzlich würde sich jede entsprechend modifizierte, traditionelle Radaufhängung für Land fahrzeuge eignen. Da aber ,zwischen Stillstand und voller Fahrt eine beträchtliche Verstellung des ge nannten Abstandes anzustreben ist, eignet sich eine Rotoraufhängung unter Verwendung von Schwenkar men, wie eine solche in Fig. 8, 9 prinzipiell darge stellt ist, besonders gut.
Der Hub solcher Schwenk arme kann gegebenenfalls derart disponiert werden, dass die Rotoren mit ihren Schutzgehäusen bei Still stand des Bootes über dessen Wasserlinie gehoben werden können (sei es bei seichtem Wasser, oder für Kontroll-Massnahmen).
Das Anfahren mit in ihrer Höhe verschwenkba- ren Rotoren wird wesentlich erleichtert, weil für jeden Betriebszustand die günstigste Rotorachsen- höhe gewählt werden und unnütze Umwälzarbeit ver mieden werden kann.
Die Schwenkarme des vorderen und des hinteren Rotorpaares können mittels eines im Schiffsrumpf gelagerten Querrohres zu einem starren System ver bunden sein und gemeinsam durch ein mechanisches und/oder hydraulisches Stellglied betätigt werden, oder aber die Schwenkarme aller Rotoren bewegen sich mechanisch unabhängig voneinander, wobei jeder Schwenkarm sein zugehöriges mechanisch-hy- draulisches Stellglied hat.
Diese Methode hat Vorteile. Neben der primären Funktion, nämlich der gemeinsamen statischen Ver stellung der Höhe aller Rotorachsen in Bezug auf die Kiellinie nach Massgabe der Bootsgeschwindigkeit (Betätigung automatisch oder von Hand) können die hydraulischen Stellglieder (Öldruck) als Überlagerung zur primären Funktion individuell gesteuert werden, und zwar mit Hilfe eines nach der Methode des automatischen Piloten (künstlicher Horizont) wir kenden, quer- und längsstabilisierenden Regelsy stems. Auch lässt sich mit denselben technischen Mit teln eine einstellbare Federung zum Dämpfen der Wirkung des Wellengangs auf das Boot erzielen.
Ausserdem ermöglicht dieses System, die Höhe der Rotorachsen auf Steuerbord und auf Backbord verschieden einzustellen, mit dem Zweck, das Schnellboot beim Kurvenfahren in die Kurve zu legen (d. h. den Bootsboden stets senkrecht zur Fall- Linie zu stellen).
Bei den beschriebenen Ausführungsformen sind zwei Räderpaare vorgesehen, die zweckmässig, wie bereits erwähnt, eine unterschiedliche Spurweite auf weisen. Bezüglich des Radstandes bestehen die bei Landfahrzeugen vorhandenen Beschränkungen nicht und es kann im Interesse einer grossen Querstabilität zweckmässig sein, den Radstand eines Räderpaares verhältnismässig gross zu wählen. Es sind aber zahl reiche Varianten von Rotoranordnungen denkbar.
So ist es z. B. auch möglich, entweder nur drei Rotoren zu verwenden, oder aber deren Zahl nach oben zu vergrössern.
Bei der Anordnung von sechs oder acht längs symmetrisch verteilten Rotoren ist dann aber die Ein zelaufhängung der Rotoren, z. B. nach dem Schwing arm-Prinzip unerlässlich, um eine gute Gewichtsver teilung bei unebener Wasseroberfläche zu erreichen.
Es wurde bereits bei der Beschreibung eines Zyklorotors auf das Seitenverhältnis der Schaufelflä che hingewiesen. Allein vom hydraulischen Wirkprin zip aus gesehen könnte das Breite/Tiefe-Verhältnis der Schaufel beliebig hoch sein, d. h. die Schaufeln könnten sehr breit, jedoch schmal .sein. Anderseits müssen die mit dem Wasser in Berührung kommen den Teile der Rotorkörper, insbesondere die Periphe rie derselben, möglichst schmal sein, damit diese Teile, an welchen die Schaufeln befestigt sind, ähn lich wie eine Messerschneide das Wasser durchfur chen.
Eine derartige Disposition der Rotorkörper ist ausserdem deshalb erforderlich, damit die Umge bungsluft =bei der eingetauchten Rotorzone vom Zen trum her radial zwischen den Schaufeln durchtreten kann. (Auf der dem Rotorzentrum zugeneigten Schaufelfläche ist bei voller Fahrt kein Wasser vor handen).
Für ein Durchmesser/Breite-Verhältnis eines Zyklorotors von etwa 4:1, wie es dem beschriebenen Schnellboot zugrunde ,gelegt ist, kann eine Bauart nach Fig. 4 und 5 mit nur einer ins Wasser eintau chenden Rotorscheibe verwendet werden. Charakteri stisch an dieser Konstruktion sind die radial gerichte ten Flankenstücke an den Schaufeln zum Zweck der Verhütung .einer seitlichen Spritzwasserbildung.
Eine andere Lösung für die Befestigung der Schaufeln am Rotorkörper zeigt die Konstruktion nach Fig. 10, 11, bei welcher die Schaufeln zwischen zwei scheibenförmigen Rotorkörpern befestigt sind. Für den bereits erwähnten Luftzutritt zu den Innen kanten der Schaufeln dienen Aussparungen in den Rotorscheiben. Hier sind es die beiden seitlich ange ordneten Rotorscheiben, welche die seitliche Spritz- wasserbildung unterbinden.
Wenn man das bisher angenommene Durchmes- ser/B:reite,Verhältnis radikal verändert, gelangt man zu ,einem Zyklorotor von walzen- bzw. trommelförmi ger Gestalt, wobei beispielsweise die Breite wesent lich grösser sein kann als der Durchmesser.
Ein Zyklorotor von walzenförmiger Gestalt ist in Fig. 12, 13 dargestellt.
Da die sehr breiten Schaufeln - obwohl deren Krümmung eine grosse Steifigkeit gegen Verbiegung in der Axialrichtung bewirkt - dem Aufschlag auf die Wasseroberfläche nicht standzuhalten vermöch- ten, sind zusätzliche Rotorscheiben angeordnet. Der Antrieb der Rotor-Walze erfolgt an .der einen Seite mit Hilfe eines Winkelgetriebes, über eine im Schwenkarm gelagerte Übertragungswelle.
Die Anwendung derartiger Zyklorotoren hat be stimmte Konsequenzen auf einige bisher zugrunde gelegte Anforderungen.
So müsste darauf verzichtet werden, dass die hin ter -den Bug Rotoren befindlichen Rotoren eine un berührte Wasseroberfläche vorfinden, wenn man un tragbare Konzessionen in bezug auf die Breite des Schnellbootes vermeiden will. Da aber der Tiefgang bei voller Fahrt sehr gering ist und zudem die Spur des vorderen Rotors bis zum Zeitpunkt des Eintref- fens des hinteren Rotors noch praktisch gleichförmig ist, dürften aus diesem Sachverhalt keine ,grundsätzli chen Schwierigkeiten erwachsen.
Ein weiterer Kompromiss gegenüber einer An ordnung mit unabhängiger Aufhängung (z. B. mittels Schwingarmen) eines Rotorpaars besteht darin, dass Höhenunterschiede der Wasserwellen quer zur Fahrt richtung nicht oder nur schwierig kompensiert wer den könnten.
Ferner nehmen die Zyklorotor-Walzen die ganze Breite des Bootsrumpfes in Anspruch, wodurch In nenraum verloren geht. Demgegenüber hätte ein Schnellboot mit walzenförmigen Zyklorotoren auch Vorzüge.
Die für das Überwinden der Schwerkraft des Bootskörpers wirksame Schaufelfläche ist grösser als bei schmalen Rotoren, wodurch die erforderliche Lei stung für das überwasserhalten des Bootes kleiner ausfällt.
Das Schnellboot mit Walzenrotoren kann in sei ner äusseren Gestalt so disponiert werden, dass keine vorspringenden Teile (Rotorgehäuse) vorhanden sind, d. h. das Boot weicht weniger von traditionellen Bootsformen ab.
Da jede Zyklorotor-Walze an einem in Bezug auf die Längsachse starren Schwingarm-System befestigt ist und weil zwei schmale Rotoren durch nur eine Rotorwalze ersetzt sind, dürfte der Herstellungspreis eines Schnellbootes mit Zyklorotorwalzen niedriger ausfallen.
Wenn das Problem gestellt wird, den günstigsten Neigungswinkel der Schaufeln .an die verschiedenen Betriebszustände und Geschwindigkeiten -des Wasser fahrzeuges während der Fahrt anzupassen, kann es angezeigt sein, die Schaufeln in -einem ,gewissen Be reich, gegeben durch den maximalen und den mini malen Neigungswinkel, schwenkbar anzuordnen und ihre Stellung vom Bedienungsstand des Bootes aus manuell, oder automatisch ,zu verändern.
Für die Ausübung der Schwenkbewegung der Schaufeln während der Rotation der .Schaufelräder und fair die Steuerung des Neigungswinkels vom Führerstand des Fahrzeuges aus, können nach sinn- gemässer Anpassung, mechanische und/oder hydrau lische Vorrichtungen zum Einsatz kommen, wie sol che zur Veränderung des Anstellwinkels der Blätter von Luft-, bzw. Wasserschrauben bekannt sind.
Eine beispielsweise Ausführungsart einer solchen Vorrichtung ist in den Fig. 14 und 15 schematisch dargestellt, und nachfolgend beschrieben: Jede Schaufel 20 ist an einer zugehörigen Achse 21 drehbar gelagert, wobei die Schaufelachsen paral lel zur Rotorachse 25 auf einem konzentrischen Kreis soweit innerhalb der Peripherie des Rades angeord net sind, dass die Teile der Schaufellagerung und des Schwenkgestänges nicht mit dem Wasser in Berüh rung kommen.
Der Neigungswinkel jeder Schaufel 20 wird durch die Lage einer zugehörigen Schubstange 23 fixiert, welche am äusseren Ende an einem an der Schaufel befestigten Kurbelzapfen 24 gelenkig ange schlossen ist, während die der Radachse 25 zugekehr ten Enden der Schubstangen 23 über Winkelhebel 26 mit einem in der hohlen Radachse axial verschieb- baren gemeinsamen .Stellglied 27 verbunden sind.
Im folgenden sollen die wesentlichsten Eigen schaften eines mit dem beschriebenen Antrieb verse- henen Bootes, sei es ein Motor- oder ein Flugboot angeführt werden.
1. Das hervorstechendste Merkmal des Zykloro- tor-Antriebs ist die von bekannten Antriebssystemen abweichende Funktion zwischen der erforderlichen Motorleistung und der Bootgeschwindigkeit bei gege benen Grössen-, bzw. Gewichtsverhältnissen.
Besonders bei hohen Geschwindigkeiten ist dieses Verhältnis mit Abstand günstiger als bei bisherigen Bootkonstruktionen. Dieser Sachverhalt erklärt sich daraus, dass alle - bzw. fast alle .(eventl. Steuerruder und Kühlwasser stutzen)
- mit dem Wasser in Berührung kommenden Teile eines Bootes mit Zyklorotor-Antrieb (es handelt sich um die .in den tiefsten Zonen der Zykloidenb.ah- nen befindlichen Schaufeln), eine wesentlich gerin gere Geschwindigkeit .gegenüber dem Wasser aufwei sen als die übrigen, oberhalb der Wasseroberfläche befindlichen Teile des Bootes.
2. Die unter 1. beschriebene Eigentümlichkeit kann für zwei Ziele ausgewertet werden, nämlich: a) für den Bau von Booten, z. B. Schnellbooten für extrem hohe Geschwindigkeiten, b) für den Bau von Schnellbooten im bisher ge handhabten Geschwindigkeitsbereich, welche jedoch mit einer wesentlich geringeren Motorleistung aus kommen und aus diesem Grunde betrieblich ökono mischer sind.
3. Als Folge des Umstandes dass die in das Was ser leintauchenden Schaufeln der Zyklorotoren einen abwärts gerichteten Geschwindigkeitsvektor aufwei sen - (dies im Gegensatz zu den tragenden Teilen von konventionellen, bzw. von Gleit- oder Trag flügelbooten) - ist die Eintauchtiefe der Rotoren bei voller Fahrt extrem klein. (Für grössere Boote ca. 10 cm). Eine ganz unbedeutende Wellenbildung ist die Folge.
Boote mit Zyklorotoren eignen sich deshalb ganz besonders für Flüsse, Binnen- und Küstengewässer, wo man auf Uferbeschädigungen und auf den meist dichten Schiffsverkehr Rücksicht zu nehmen hat.
4. Bei .Anwendung des Systems der Schwenkarme für die Rotoraufhängung hat das Boot mit Zykloro- tor-Antrieb in jeder B-etriebssituation, nämlich im Stillstand, bei langsamer oder bei schneller Fahrt, einen sehr geringen Tiefgang, was in manchen Situa tionen für den Einsatz von Bedeutung ist.
5. Das Schwenkarm-System, kombiniert mit einem automatisch wirkenden, hydraulischen System für Quer- und Längsstabilisierung erlaubt ein Befah ren von Gewässern mit :mässigem Wellengang ohne Schlinger-, bzw.,Stampfbewcgung des Bootskörpers.