DD139821A5 - Antrieb fuer boote mittels wellenenergie - Google Patents

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Description

Berlin, den 6β 4. 1979 AP Β63 Η/209 020 54 510 25
Antrieb für Boote mittels Y/ellenenergie Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Antrieb für Boote mittels Wellenenergie, wobei dieser Antrieb im wesentlichen besteht aus einem Tragwerk, das mit dem Boot verbunden ist und sich nach unten in das Wasser erstreckt, wenn das Boot darin schwimmt, und einem plattenartigen Kippelements das die Fortbewegungseinrichtung des Bootes bildet, wobei die Plattenebene des Elementes annähernd parallel zur Fahrtrichtung des Bootes verläuft und dessen in dieser Richtung weisendes Teil mit dem unteren Ende des Tragwerkes verbunden ist, und wobei das Kippelement so beschaffen ist, daß es sich infolge der relativen Bewegung des Kippelementes und des dieses umgebenden Wassers neigen kann, wenn das Boot im V/asser schwimmt und durch die Wellen bewegt wird.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
Derartige Antriebe mittels Wellenenergie sind aus den US-PS Nr* 2*021»815 und 2*367*765 bekannt. Die darin genannten Kippelemente sind drehbar mit dem Tragwerk verbunden, damit sie sich um eine in Querrichtung aur Fahrtrichtung verlaufende Achse neigen können, und der Neigungswinkel des Kippelementes wird mit Hilfe von an dem Tragwerk befindlichen Anschlägen begrenzt«
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Während der relativen Bewegung wird das Kippelement nach der einen oder anderen Seite geneigt, bis es an einem der Anschläge anliegt, so daß durch weitere relative Bewegung eine Änderung der Str.ömungsrichtung des gegen das Kippelement strömenden Wassers hervorgerufen wird, wodurch das Wasser in der der gewünschten Fahrtrichtung entgegengesetzten Richtung nach hinten geleitet wird, so daß eine auf das Kippelement wirkende Reaktionskraft geschaffen v/ird, die das Boot in der Fahrtrichtung treibt.
Bei diesen Antrieben kann die relative Bewegung nicht vollständig ausgenutzt werden« ¥/enn das Boot von einem Wellental zu einem Wellenkamm bewegt wird, wird die Hinterkante des Kippelementes in bezug auf die Drehachse, infolge der Anordnung der Drehachse vorn an dem Kippelement, so lange nach unten bewegt, bis sie an einem der Anschläge anliegt„ Bei der anschließenden Bewegung des Bootes von einem Wellenkamm in ein neues Wellental wird die Hinterkante des Kippelementes in bezug auf die Drehachse so weit nach oben bewegt, bis das Kippelement in Berührung mit dem anderen Anschlag gebracht worden ist, d, h„ in einen Winkel, der gleich dem oben erwähnten Neigungswinkel ist·
Die Entfernung, die das Boot zurücklegen muß, damit das Kippelement aus seiner Berührung mit dem einen Anschlag zur Berührung mit dem anderen gebracht wird, stellt daher einen ungenutzten Teil der zur Verfugung stehenden Wellenenergie dar. Außerdem können sich die durch das Kippelement bei seiner Berührung mit den Anschlägen verursachten Stöße durch den Schiffsrumpf fortsetzen und zu Unannehmlichkeiten für die an Bord befindlichen Personen führen.
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Zie1 der Erfindung
Ziel der Erfindung ist es, einen Antrieb für Boote mittels Wellenenergie so auszubilden, daß die vorhandene Energie optimal genutzt und der Fahrkomfort für an Bord befindliche Personen erhöht werden,
Darlegung deS1 Wesens der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb für Boote mittels Wellenenergie, wobei der Antrieb aus einem Tragwerk, das mit dem Boot verbunden ist und sich nach unten in das Wasser erstreckt, wenn das Boot darin schwimmt, und einem plattenartigen Kippelement,- das die Portbewegungseinrichtung des Bootes bildet, besteht, wobei die Plattenebene des Kippelementes annähernd parallel zur Fahrtrichtung des Bootes verläuft und dessen in dieser Richtung weisendes Teil mit dem unteren Ende des Tragwerkes verbunden ist, und wobei das Kippelement so beschaffen ist, daß es sich in-folge der relativen Bewegung des Kippelementes und dea dieses umgebenden Wassers neigen kann-, wenn das Boot im Wasser schwimmt und durch Wellen bewegt wird, zu schaffen, der geeignet ist, die Relativbewegung zwischen Boot und Wasser in stärkerem Maße für den Vortrieb des Bootes zu nutzen*
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Kippelement in einer neutralen Stellung gehalten ist, wenn keine relative Bewegung zwischen dem Kippelement und dem diesen umgebenden Wasser vorhanden ist, und das Kippelement aus einer Schrägstellung durch Rückholkräfte in die neutrale Stellung zurückbringbar ist^ wenn das Kippelement durch eine Relativbewegung zwischen dem Wasser und dem Kippelement
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schräg verstellt ist·
Dabei ist es zweckmäßig, daß das Kippelement fest mit dem Tragwerk verbunden ist und aus einem elastischen Werkstoff besteht.
Außerdem ist es zweckmäßig, daß das Tragwerk aus einem elastischen Werkstoff besteht.
Gemäß einem weiteren Merkmal ist vorgesehen, daß eine kraftausübende Einrichtung vorhanden ist, die mit dem Tragwerk bzw, dem Kippelement verbunden ist und eine Kraft auf das Kippelement ausübend, das Kippelement in neutraler Stellung haltend bzw, in diese Stellung zurückbringend, vorgesehen ist.
Dabei ist es vorteilhaft, daß die die Kraft ausübende Einrichtung aus Federn besteht.
Ebenso ist es von Vorteil, daß die die Kraft ausübende Einrichtung aus Hydraulikzylinderanordnungen besteht, die durch Leitungen mit hydraulisch pneumatischen Speichern verbunden sind,
Zweckmäßigerweise ist vorgesehen, daß in jeder der Leitungen ein Ventil, eine Unterbrechung der Verbindung zwischen der Hydraulikzylinderanordnung und dem Speicher ermöglichend, angeordnet ist.
Dabei ist es möglich, daß die Hydraulikzylinderanordnung mit einer Quelle für Druckflüssigkeit, die als Pumpenvorrichtung ausbildbar ist, verbunden ist»
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Im Sinne der Erfindung ist es, daß die in beiden Neigungsrichtungen wirkenden Rückholkräfte bei dem gleichen Neigungs winkel annähernd gleich sind,»
Schließlich ist gemäß einem letzten Merkmal vorgesehen, daß die in beiden Neigungsrichtungen wirkenden Rückholkräfte bei dem gleichen Neigungswinkel unterschiedlich sind,
Ausführungsbeispiel
Die Erfindung soll nachstehend an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:
Pig, 1; eine Seitenansicht eines mit einem ersten führungsbeispiel des Antriebes versehenen Bootes, schematisch dargestellt;
Pig« 2: die Seitenansicht nach Pig, 1 mit einem zweiten Ausführungsbeispiel des Antriebes und
Pig» 3: die Seitenansicht nach Pig·. 1 mit einem dritten Ausführungsbeispiel des Antriebes, einschließlich eines hydraulisch pneumatischen Steuersystems für das Kippelement,
In Pig, 1 ist das obere Ende eines nach unten in das V/asser verlaufenden Tragwerkes 2 fest mit der Außenfläche des Bodens eines Bootes 1 verbunden« Das untere Ende des Trägwerkes 2 .ist fest mit dem vorderen Ende, in Fahrtrichtung gesehen, eines plattenartigen Kippelementes 3 verbunden, dessen Plattenebene in unbelasteter, neutraler Stellung beispielsweise
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annähernd parallel zur Wasserlinienebene des Bootes 1 angeordnet ist.
Das Kippelement 3 besteht aus einem flexiblen und elastischen Werkstoff und ist so beschaffen, daß es sich während der oben erläuterten relativen Bewegung biegen wird, wie dies in Pig· 1 durch dick getrichelte Linien angedeutet ist, wogegen das Tragwerk 2 starr ist.
Andererseits kann das Tragwerk 2 flexibel und gebogen sein, wie in Fig. 1 durch dünne gestrichelte Linien angedeutet, um die Neigung des Kippelementes 3 aus der neutralen Stellung zu ermöglichen, wodurch dieses flexible Tragwerk 2 ebenfalls den Stoß absorbiert, wenn das Boot 1 auf Grund läuft, so daß in einem solchen Falle Sicherheit gewährleistet ist.
Fig· 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des Antriebs für Boote 1 mittels Wellenenergie. Ein Kippelement 4 ist mit seinem Vorderteil, in Fahrtrichtung des Bootes 1 gesehen, um eine horizontale Achse drehbar an einem Trag- . werk 5 befestigt.
Damit das Kippelement 4 in neutraler Stellung gehalten werden kann, ist es mit zwei nach oben und rückwärts, bzw, vorwärts, verlaufenden Armen 6 und 7 versehen, deren äußere Enden jeweils mit Hilfe einer Feder 8 bzw. 9 mit dem Tragwerk 5 verbunden sind. Durch die Dimensionierung, d. h. durch die Festlegung der Kennwerte der Federn 8; 9» lassen sich für die beiden Heigungsrichtungen verschiedene Ampli-. tuden erzielen, wenn das Boot 1 durch die Wellen bewegt wird.
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Pig· 3 zeigt einen Antrieb mittels Wellenenergie, der dem in Fig« 2 dargestellten Antrieb ähnelt, bei dem aber die Federn 8; 9 durch. Hydraulikzylinderanordnungen 10; 11 ersetzt sind. Jedes Kopfende der Hydraulikzylinderanordnungen 10 bzw* 11 v/eist einen Anschluß stutzen auf, an den eine Leitung 12 bzw· 13 angeschlossen ist, und ist außerdem mit einem Arm 14 bzw* 15, die den oben genannten Armen 6; 7 entsprechen, verbunden· Jede Hydraulikzylinder-= anordnung 10; 11 ist mit einem Kolben versehen, der mit einem Ende einer Kolbenstange 16 bzw* 17 verbunden ist, deren dem Kolben gegenüberliegendes Ende mit einem Tragwerk 18 verbunden ist«.
Die. Hydraulikzylinderanordnung 10 bzw« 11 ist durch die Leitung 12 bzw. 13 und ein Ventil 19 bzw«, 20 mit einem herkömmlichen Speicher 21 bzw«, 22 verbunden, der mit einer Membran versehen ist, die den Innenraum in zwei Räume teilt. Die Hydraulikzylinderanordnungen 10 bzw* 11, die Leitungen 12 bzw, 13 und der damit verbundene Speicherraum sind mit einer Hydraulikflüssigkeit, z« B· Öl, gefüllt. Der andere Raum des Speichers 21 bzw· 22 ist mit einem Druckgas gefüllt und durch eine Leitung 23 bzw· 24 und ein Ventil 25 bzw· 26 mit einem Gasbehälter 27 bzw· 28 verbunden·
Die die Hydraulikzylinderanordnungen 10; 11 und die Speicher 21 ; 22 verbindenden Leitungen 12; 13 sind verzweigt und mit dem Auslaß einer Pumpenvorrichtung 31 verbunden, deren Einlaß durch eine Leitung 29 mit einem Hydraulikflüssigkeit enthaltenden Tank 32 verbunden ist·
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Die Pumpenvorrichtung 31 ist so beschaffen, daß sie Druckflüssigkeit zu jeder der Leitungen 12; 13 fördert.
Die Punktion der Antriebe für Boote 1 mittels Wellenenergie wird anschließend erläutert, wobei zuerst auf das in Pig· 1 dargestellte Ausführungsbeispiel verwiesen wird.
Wenn das Boot 1 von einem Wellental zu einem Wellenkamm bewegt wird, wird sich das Kippelement 3 infolge seiner Flexibilität biegen und seine Hinterkante wird sich in Abhängigkeit von seinem Befestigungspunkt an dem Tragwerk nach unten bewegen«, Dadurch wird das unmittelbar über dem Kippelement 3 befindliche V/asser nach hinten gedruckt, wodurch eine nach vorne gerichtete Reäktionskraft auf das Boot 1 einwirkt.
Wenn das Boot 1 den Wellenkamm erreicht und seine nach oben gerichtete Bewegung aufhört, bleibt das Kippelement jedoch nicht in einer ausgelenkten Stellung, sondern es schwingt infolge seiner Elastizität nach oben auf seine neutrale Stellung zu und schafft eine allmählich reduzierte Reaktionskraft, bis diese Stellung erreicht ist.'
Wenn das Boot 1 anschließend zu einem neuen Wellental bewegt wird, wird sich das Kippelement 3 sofort biegen und seine Hinterkante sich in Abhängigkeit von dem Befestigungspunkt nach oben bewegen, und dadurch erfolgt sofort die Einwirkung einer nach vorne gerichteten Reaktionskraft auf das Boot 1»
Der in Pig. 2 dargestellte Antrieb für Boote 1 mittels Wellenenergie unterscheidet sich von dem in Pig. 1 darge-
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stellten.dadurch, daß das Kippelement 4 starr ist und bei der Neigung aus seiner neutralen Stellung mit Hilfe von Federn 8; 9 in diese Stellung zurückgebracht wird» Damit das Kippelement 4 nicht zuviel Widerstand gegen die nach oben gerichtete Bewegung leisten kann und das Boot 1 nicht unter Wasser gedrückt werden kann, können die Pederkennwerte entsprechend gewählt werden«.
Während der Tätigkeit des in Pig* 3 dargestellten Antriebs für Boote 1 mittels Wellenenergie in einer ähnlichen Weise wie der hinsichtlich der Pig» 1 und 2 erklärten, sind die Ventile 19; 20 geöffnet, während.die Ventile 25; 26 geschlossen sindj und die Pumpenvorrichtung 31 läuft nicht« Bei der Einwirkung einer Kraft auf das Kippelement 30, die zu einer entgegen dem Uhrzeigersinn erfolgenden Bewegung des Kippelementes 30 aus seiner neutralen Stellung führt, wird Öl aus der Hyaraulikzylinderanordnung 10 herausgepreßt und infolge der Bewegung des Kolbens dieser Hydraülikzylinderanordnung 10 durch die Leitung 12 in den Plüssigkeitsspeicher 21 gedrückt, wodurch das Gas in diesem Speicher 21 allmählich komprimiert und der Druck fortlaufend erhöht wird·
Gleichzeitig wird Öl aus dem anderen Speicher 22 durch die Leitung 13 in die Hydraulikzylinderanordnung 11 gesaugt, wodurch der Gasdruck in dieser Hydraulikzylinderanordnung 22 so lange verringert wird, bis Momentengleichgewicht an der Neigungsachse des Kippelementes 30 erzielt ist« Wenn die Kraft nicht mehr auf das Kippelement 30 einwirkt, geht dieses Kippelement 30 infolge des Momentenungleichgewichts an seiner Heigungsachse in seine neutrale Stellung zurück.
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Durch Öffnen eines oder beider Ventile 25? 26 in den die Speicher 21 j 22 und die Gasbehälter 27} 28 verbindenden Leitungen 23I 24 kann das vorhandene Gasvolumen vergrößert werden, wodurch die Federkennwerte des Systems verändert werden»
Durch Schließen der Ventile 19; 20 kann das Kippelement 30 in jeder gewünschten Lage verriegelt werden, und mit Hilfe der Pumpenvorrichtung 31 kann das Kippelement 30 bewegt und dann verriegelt werden, beispielsweise zum Verlangsamen des Bootes 1 durch die Tätigkeit der Wellen,. Mt Hilfe der hydraulischen Pumpvorrichtung 31 kann das Kippelement 30 auch kontinuierlich aus einer extremen Stellung in die andere bewegt werden, wobei das Kippelement 30 dann als eine mechanisch/hydraulisch angetriebene Fortbewegungsvorrichtung wirkt.

Claims (10)

- 11 - 6. 4« 1979 54 510 25 Erfindungsanspruch.
1· Antrieb für Boote mittels Wellenenergie, wobei der Antrieb aus einem Tragwerk, das mit dem Boot verbunden ist und sich nach, unten in das Wasser erstreckt, wenn das Boot darin schwimmt, und einem plattenartigen Kippelement, das die Fortbewegungseinrichtung des Bootes bildet, besteht, wobei die Plattenebene des Kippelementes annähernd parallel zur Fahrtrichtung des Bootes verläuft und dessen in dieser Richtung weisendes Teil mit dem unteren Ende des Tragwerkes verbunden ist, und v/obei das Kippelement so beschaffen ist, daß es sich infolge der relativen Bewegung des Kippelementes und des dieses umgebenden Wassers neigen kann, wenn das Boot im Wasser schwimmt und durch Wellen bewegt wird, gekennzeichnet dadurch, daß das Kippelement (3; 4» 30) in einer neutralen Stellung gehalten ist, wenn keine relative Bewegung zwischen dem Kippelement (3j 4; 30) und dem dieses umgebende:. Wasser vorhanden ist, und das Kippelement (3j 4J 30) aus einer Schrägstellung durch Rückholkräfte, in die neutrale Stellung zurückbringbar ist, wenn das Kippelement (3 j 4S 30). durch eine Relativbewegung zwischen dem \Yasser und dem Kippelement (3; 4; 30) schräg verstellt ist*
2· Antrieb nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß.das Kippelement (3) fest mit dem Tragwerk (2) verbunden ist und aus einem elastischen Werkstoff besteht·
3* Antrieb nach Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Tragwerk (2) aus einem elastischen Werkstoff
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besteht.
4· Antrieb nach Punkt 1, wobei das Kippelement drehbar mit dem Tragwerk verbunden ist, gekennzeichnet dadurch, daß eine kraftausübende Einrichtung vorhanden ist, die mit dem Tragwerk (5; 18) bzw. dem Kippelement (4; 30) verbunden ist und eine Kraft auf das Kippelement (4; 30) ausübend, das Kippelement (4; 30) in neutraler Stellung haltend bzw. in diese Stellung zurückbringend, vorgesehen ist»
5· Antrieb nach Punkt 4» gekennzeichnet dadurch, daß die die Kraft ausübende Einrichtung aus Federn (8; 9) besteht,
6. Antrieb nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß die die Kraft ausübende Einrichtung aus Hydraulikzylinderanordnungen (10; 11) besteht, die durch Leitungen (12 bzw. 13) mit hydraulisch/pneumatischen Speichern (21 bzw, 22) verbunden' sind. ·
7· Antrieb nach Punkt 6, gekennzeichnet dadurch, daß in jeder der Leitungen (12; 13) ein Ventil (19 bzw. 20), eine Unterbrechung der Verbindung zwischen den Hydraulikzylinderanordnungen (10 bzw. 11) und dem Speicher (21 bzw. 22) ermöglichend, angeordnet ist.
8. Antrieb nach Punkt 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Hydraulikzylinderanordnungen (10; 11) mit einer Quelle für Druckflüssigkeit, die als Pumpenvorrichtung (31) ausbildbar ist, verbunden ist.
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9· Antrieb nach einem der Punkte 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß die in beiden Ueigungsrichtungen wirkenden Bückholkräfte bei dem gleichen Neigungswinkel annähernd gleich sind«,
10· Antrieb nach einem der Punkte 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß die in beiden Efeigungsrichtungen wirkenden Rückholkräfte bei dem gleichen Neigungswinkel unterschiedlich sind.
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