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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft ein Amphibienfahrzeug, das sowohl auf dem Land
als auch im Wasser betriebsfähig
ist. Insbesondere ist die Erfindung ein Passagierfahrzeug, das leicht
zwischen Wasserbetrieb und Landbetrieb wechseln kann, ohne deutlich stoppen
oder mechanische Einstellungen vornehmen zu müssen. Das Fahrzeug hat eine
variable räumliche,
vertikale Positionierung für
Rad/Schwimmermittel sowohl für
den Landbetrieb als auch den Wasserbetrieb. In der bevorzugten Ausführungsform sind
die Räder
angehoben, wenn das Fahrzeug im Wasser betrieben wird, und gesenkt,
wenn das Fahrzeug sich einem Landepunkt nähert, und sind imstande, das
Fahrzeug aus dem Wasser zu befördern
und auf dem Land zu tragen. Das Fahrzeug hat auch einen Motor, der
das Fahrzeug sowohl auf dem Land als auch im Wasser antreiben kann,
und hat ein Lenkmittel, das imstande ist, das Fahrzeug sowohl im Wasser
als auch auf dem Land zu lenken.
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2. Stand der
Technik
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Fahrzeuge,
die sowohl auf dem Land als auch im Wasser betriebsfähig sind,
sogenannte "Amphibienfahrzeuge", sind bekannt. Bei
früheren
Versuchen, Amphibienfahrzeuge zu konstruieren, sind viele Probleme
aufgetreten. Die Fahrzeuge nach dem Stand der Technik beruhen vorwiegend
auf einem Schiffsrumpf – sie
wurden geschaffen, indem entweder ein Schiffsrumpf einem Landkraftfahrzeug
hinzugefügt
oder einem Schiffsrumpf Merkmale eines Kraftfahrzeuges hinzugefügt wurden.
Die Nachteile dieser Art von Fahrzeug sind zahlreich. Zum Beispiel hatten
viele der früheren
Fahrzeuge, wie in dem US Patent Nr. 4,958,584 dargestellt, ein zu
hohes Gewicht, da schwerer Stahl für die Rumpfteile verwendet
wurde. Viele, wie jenes, das in US Patent 3,765,368 beschrieben
ist, waren wegen eines hohen Schwerpunktes, der durch den Rumpf
gebildet wurde, instabil. Viele der früheren Fahrzeuge erforderten
umfangreiche, komplizierte, maschinelle Einrichtungen, wie getrennte Motoren
für die
Bewegung auf dem Land und im Wasser, und waren wegen des großen Widerstandes,
der durch die Konstruktion des Rumpfes und der Räder entstand, nicht imstande,
im Wasser hohe Geschwindigkeiten zu erreichen. Zusätzlich benötigen Rumpffahrzeuge
zusätzlich
teure und komplexe Belüftungsgeräte zur Entfernung gefährlicher,
mitgeführter
Motorabgase.
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US 1,631,248 A beschreibt
ein Amphibienfahrzeug mit einem Hauptkörperteil und einer Verlängerung,
die beide mit ineinander greifenden Pontonabschnitten versehen sind,
und mit einem Anhänger, der
so angeordnet ist, dass er sofort und fest an dem hinteren Ende
des Hauptkörperteils
des Fahrzeuges befestigt werden kann, um dessen Länge und
Stabilität
zu erhöhen,
wenn das Fahrzeug als Wasserfahrzeug verwendet wird. An dem Anhänger sind
auch abschnittsweise Pontons angelenkt. Sowohl die Pontonabschnitte
des Hauptkörpers
als auch jene des Anhängers
sind dazu ausgebildet, nach oben geschwenkt zu werden, wenn das
Fahrzeug als Wasserfahrzeug verwendet wird. Die Räder des
Fahrzeuges, die von den Pontonabschnitten getragen werden, werden
auch nach oben in nicht hinderliche Positionen geschwenkt.
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KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein motorisiertes
Amphibienfahrzeug bereitzustellen, das sowohl im Wasser als auch
auf dem Land hohe Geschwindigkeiten erreichen kann.
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Es
ist eine weitere Aufgabe, ein Amphibienfahrzeug bereitzustellen,
das während
des Betriebs stabil ist.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Amphibienfahrzeug
bereitzustellen, das eine relativ einfache Konstruktion aufweist
und in der Herstellung und im Betrieb kostengünstig ist.
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Diese
und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden durch ein
Amphibienfahrzeug nach Anspruch 1 gelöst.
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Als
Alternative besteht das Schwimmermittel aus einem Rumpf, der aus
mehreren sich in Längsrichtung
erstreckenden Minirümpfen
besteht, die integral mit dem Fahrzeug ausgebildet sind. Das Fahrzeug
weist mehrere einfahrbare Räder
auf, die an dem Fahrerhauskörper
montiert sind, um das Fahrzeug auf dem Land zu tragen. Zwei der
Räder sind nahe
der Frontseite des Fahrerhauskörpers
auf jeder Seite des Fahrerhauses montiert. Das Fahrzeug enthält Mittel
zum Ein- und Ausfahren der Räder,
so dass die Räder
in der eingefahrenen Stellung bis oberhalb der Wasserlinie eingezogen
werden, und in der ausgefahrenen Stellung mindestens ein Teil eines
jeden Rades unter der Unterseite des Schwimmermittels angeordnet
ist. In einer anderen Ausführungsform
sind die Pontons auch einfahrbar. Auf diese Weise kann das Fahrzeug
im Wasser betrieben werden, ohne dass die Räder mit der Wasseroberfläche in Berührung kommen,
und auch an Land, ohne dass der Boden des Schwimmermittels mit dem
Land in Berührung
kommt.
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Die
Räder werden
während
des Betriebs durch mehrere Verriegelungselemente in Position gehalten,
mit denen die Räder
sowohl in der eingefahrenen als auch in der ausgefahrenen Stellung
verriegelbar sind.
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Das
Fahrzeug wird von einem Motor angetrieben, der an einen einfahrbaren
Propellerantrieb für
den Antrieb des Fahrzeuges im Wasser gekoppelt ist. Der Propellerantrieb
kann ein Mittel zum Bewegen des Propellerantriebs zwischen einer
ausgefahrenen und einer eingefahrenen Stellung enthalten, so dass
der Propellerantrieb zum Antreiben des Fahrzeuges durch das Wasser
in das Wasser eingetaucht werden kann, und auch angehoben werden
kann, so dass er nicht mit dem Land in Berührung kommt, während sich
das Fahrzeug auf dem Land befindet. Als Alternative können ein
oder mehrere hydraulische, elektrische, mechanische oder Düsenantriebe anstelle
eines Propellerantriebs verwendet werden.
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Das
Fahrzeug ist mit Lenkmitteln versehen, die an die Vorderräder und
den Propellerantrieb zum Lenken des Fahrzeuges sowohl durch das
Wasser als auch auf dem Land gekoppelt sind, sowie mit einem Getriebe,
das den Motor an die Vorderräder
koppelt, um das Fahrzeug auf dem Land anzutreiben und das Fahrzeug
in eine Vorwärts-
und Rückwärtsrichtung
zu bewegen. Ein Bremsmechanismus ist an alle Räder gekoppelt, um das Fahrzeug
während
des Landbetriebs anzuhalten.
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Der
Motor, das Getriebe, der Lenk- und Bremsmechanismus können von
jeder in der Technik bekannten Art sein. Für gewöhnlich wird ein Kraftfahrzeugmotor
verwendet, vorzugsweise ein benzinbetriebener Motor. In diesem Fall
ist das Fahrzeug auch mit einem Kraftstoffteil versehen, der einen Kraftstofftank,
eine Kraftstoffpumpe, eine Kraftstoffleitung und einen Vergaser
oder eine Kraftstoffeinspritzdüse
umfasst, um dem Motor Benzin zuzuführen.
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Die
Räder und/oder
Pontons können
unter Verwendung entweder eines elektrischen oder hydraulischen
Mechanismus eingefahren und ausgefahren werden. Das Fahrzeug kann
auch mit Auto- und Schiffsscheinwerfern ausgestattet sein, so dass es
sicher im Dunkeln betrieben werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform
werden vier Räder verwendet,
wobei die zwei Vorderräder
mit dem Motor und Lenkmechanismus verbunden sind. Alle vier Räder sind
mit dem Bremsmechanismus verbunden.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
können die
Räder eingefahren
werden, so dass sich der unterste Punkt der Räder mindestens vier Zoll oberhalb der
Wasserlinie befindet. Dieser Abstand ist notwendig, um die Räder daran
zu hindern, einen Widerstand zu erzeugen, während sich das Fahrzeug im Wasser
befindet. In der ausgefahrenen Stellung ist der unterste Punkt der
Räder vorzugsweise
mindestens acht bis zwölf
Zoll unter der Unterseite der Schwimmermittel. Dieser Abstand ändert sich
mit der Länge
des Fahrzeuges und ist notwendig, um die Schwimmermittel daran zu
hindern, am Boden zu schaben, während
das Fahrzeug auf dem Land betrieben wird.
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Als
alternatives Schwimmermittel zu den Pontonelementen kann ein Katamaran- oder Trimaran-Rumpf
verwendet werden. Der Rumpf ist vorzugsweise aus Glasfaser gebildet
und umfasst mehrere sich in Längsrichtung
erstreckende Minirümpfe, die
integral mit der Unterseite des Rumpfes gebildet sind und sich entlang
dieser erstrecken.
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Während des
Landbetriebs kann das Fahrzeug der vorliegenden Erfindung mit Geschwindigkeiten
von 0 bis 100 Meilen pro Stunde in die Vorwärtsrichtung und 0 bis 30 Meilen
pro Stunde in die Rückwärtsrichtung
fahren. Während
des Wasserbetriebs kann das Fahrzeug 0 bis 40 Meilen pro Stunde in
die Vorwärtsrichtung
und 0 bis 10 Meilen pro Stunde in die Rückwärtsrichtung fahren.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Andere
Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden
ausführlichen
Beschreibung hervor, wenn diese in Verbindung mit den beiliegenden
Zeichnungen betrachtet wird. Es ist jedoch offensichtlich, dass
die Zeichnungen nur der Veranschaulichung und nicht als Definition
der Grenzen der Erfindung dienen.
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In
den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen durchgehend die
gleichen Elemente in den verschiedenen Ansichten.
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1 ist eine Seitenansicht
der vorliegenden Erfindung, während
sie für
eine Fahrt im Wasser verwendet wird;
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2 ist eine Seitenansicht
der Ausführungsform
von 1, wobei die Räder im Landfahrmodus
ausgefahren sind:
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3 ist eine Seitenansicht
der inneren Mechanismen der vorliegenden Erfindung, die die Räder sowohl
in der eingefahrenen wie auch ausgefahrenen Stellung zeigt;
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4 ist eine Draufsicht von
oben auf die vorliegende Erfindung;
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5 ist eine Seitenansicht
einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die das Einfahren und Ausfahren der
Räder und
des Propellers zeigt;
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6 ist eine schematische
Ansicht der Mittel zum Einfahren und Ausfahren der Räder;
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7 ist eine Seitenansicht
der Mittel zum Einfahren und Ausfahren der Räder;
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8 ist eine Draufsicht von
oben auf die bevorzugte Ausführungsform
des Motors, des Propellers, des Getriebes und der Bremsvorrichtungen der
vorliegenden Erfindung;
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9 ist eine Draufsicht von
oben auf die Lenkvorrichtung der vorliegenden Erfindung; und
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10 ist eine Draufsicht von
unten auf die Ausführungsform
des Fahrzeuges mit Pontons als Schwimmermittel.
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11 ist eine Querschnittsansicht
der Ausführungsform
des Fahrzeugs mit einem Rumpf mit drei Minirümpfen als Schwimmermittel.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Unter
genauer Betrachtung nun der Zeichnungen und insbesondere von 1 bis 3 und 5, sind
Seitenansichten des Fahrzeuges der vorliegenden Erfindung dargestellt.
Das Fahrzeug umfasst einen Fahrerhauskörper 100, der die
Insassen und den Lenker aufnimmt. Der Fahrerhauskörper 100 hat
einen Boden 39, unter dem ein Sprengwerk 37 montiert ist.
Drei Pontons 57 bis 59 sind unterhalb des Fahrerhauskörpers 100 an
dem Sprengwerk 37 mit seitlichen Riegeln 38 befestigt.
In einer alternativen Ausführungsform
befindet sich ein Sprengwerk innerhalb der Pontons 57 bis 59,
um den Wasserwiderstand weiter zu verringern. Die Pontons 57 bis 59 sind
länglich
und in Bewegungsrichtung angeordnet, wie in 10 dargestellt. Die Pontons 57 bis 59 lassen
das Fahrzeug schwimmen und sorgen für eine Stabilität des Fahrzeugs
während
des Betriebs im Wasser.
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Vorderräder 1 und
Hinterräder 33 sind
einfahrbar an dem Fahrzeug für
den Betrieb auf dem Land montiert. Sitze 43 und 44 sind
in dem inneren Hohlraum des Fahrerhauskörpers 100 angeordnet und
bieten Platz für
die Insassen und den Lenker. Der Fahrerhauskörper 100 hat eine
oder mehrere Türen 42 an
einer oder beiden Seiten oder an der Vorderseite oder Rückseite
des Fahrerhauses, so dass Insassen in das Fahrzeug einsteigen und
aus diesem aussteigen können.
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Das
Fahrzeug wird von einem Motor 14 angetrieben, der nahe
der Rückseite
des Fahrerhauses 100 montiert ist. Wie in 8 erkennbar ist, ist der Motor 14 mit
einem Getriebe 13 verbunden, das direkt vor dem Motor 14 angeordnet
ist. Der Ausgang des Getriebes 13 ist mit einem vertikalen
parallelen Getriebekasten 12 verbunden, der sich unter
dem Boden 39 des Fahrerhauses 100, aber oberhalb
der Pontons befindet, wie in 3 dargestellt.
Der Getriebekasten 12 ist an das hintere Haupt-CV-Gelenk 11 angeschlossen,
das die Leistung von dem Getriebe zu einer teleskopischen Hautantriebswelle 10 überträgt. Die
Antriebswelle 10 erstreckt sich unter dem Boden 39 des
Fahrerhauses 100 zu der Frontseite des Fahrzeuges. Die
Antriebswelle 10 wird teleskopisch verschoben, um Änderungen
in der Länge des
Fahrzeuges auf Grund einer Verbiegung, Wärmeausdehnung und des Einfahrens
und Ausfahrens der Räder
auszugleichen.
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Die
Antriebswelle 10 ist an ein vorderes Haupt-CV-Gelenk 9 angeschlossen,
das die Leistung zu einer Differenzialantriebswelle 8 und
dann zu einem Differenzial 7 überträgt. Das vordere Haupt-CV-Gelenk 9 ist
dazu ausgebildet, einen Verschiebungswinkel zwischen 15 und 45 Grad
zwischen der teleskopischen Hauptantriebswelle 10 und der
Differenzialantriebswelle 8 auszugleichen, abhängig davon,
ob sich die Räder
in der ausgefahrenen oder eingefahrenen Stellung befinden. Wenn sich
die Räder
in der eingefahrenen Stellung befinden, wird empfohlen, dass die
Zahnräder
des Getriebes in die neutrale Position verschoben werden, um die
Belastung zu senken, die auf das vordere Haupt-CV-Gelenk 9 wirkt.
Mechanismen zum automatischen Schalten in die neutrale Position
beim Einfahren der Räder
können
auch hinzugefügt
werden.
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Das
Differenzial 7 enthält
ein Standardritzel, Teller- und Kegelräder, die ein Drehen der Vorderräder 1 bei
geringfügig
unterschiedlichen Drehzahlen ermöglicht,
wenn das Fahrzeug Kurven fährt.
Der Ausgang von dem Differenzial 7 wird über die
teleskopischen Antriebswellen auf drehende Vorderradwellen 6 übertragen.
Die vorderen teleskopischen Antriebswellen 6 sind durch
vordere CV-Gelenke 5 an einem Ende mit dem Differenzial 7 verbunden
und an einem zweiten Ende an Vorderrad-Flanschlagern 4,
die für
eine dimensionale Stabilität
unter verschiedenen Arten und Größen von
Konstruktionslasten sorgen.
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Die
Vorderrad-Flanschlager 4 sind an den drehenden Vorderradwellen 2 befestigt,
die ihrerseits an den Vorderrädern 1 befestigt
sind. Die Vorderräder 1 und
Hinterräder 33 sind
vorzugsweise 7,62 Zoll breit, haben einen Durchmesser von 30,5 Zoll
und sind jeweils für
eine lasttragende Kapazität
von 3050 Pfund unter einem Druck von 80 psi ausgebildet.
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Eine
Bremssattelvorrichtung 3, wie in 8 dargestellt, ist an den drehenden Radwellen 2 aller Räder angebracht
und dient zum Bremsen des Fahrzeugs, wenn sich dieses auf dem Land
befindet. Die Bremssattelvorrichtung 3 wird durch Öldruck aktiviert,
der von einem Bremshauptzylinder und einer Leistungsverstärkungsvorrichtung
(nicht dargestellt) kommt, die mechanischen Druck von einem Bremspedal
in hydraulischen Öldruck
umwandelt, der dann durch Bremsleitungen zu der Bremssattelvorrichtung 3 geleitet
wird. Das Bremssystem ist ähnlich jenem,
das in herkömmlichen
Autos, Bussen und Lastwägen
verwendet wird, mit der Ausnahme, dass die hydraulischen Leitungen
modifiziert werden müssen,
um sie an das Einfahren und Ausfahren der Räder anzupassen. Diese Bremsleitungen
sind ähnlich jenen,
die in Motorrädern
und Flugzeugen verwendet werden. Der Bremshauptzylinder ist in zwei
Abschnitte unterteilt, einen für
die Vorderräder
und einen für die
Hinterräder.
In einer alternativen Ausführungsform
können
Luftbremsen verwendet werden. Der Bremsdruck wird vorzugsweise zu
den Rädern
auf der Basis des Schwerpunkts des Fahrzeuges verteilt, um ein Schleudern
zu vermeiden.
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Zur
Bewegung auf dem Wasser ist das Fahrzeug mit einer Innenbord-/Außenbordeineinheit 15 versehen,
die an der Rückseite
des Fahrerhauses 100 montiert ist, wie in 3 dargestellt. Wie in 3 und 8 dargestellt,
empfängt
die Innenbord-/Außenbordeineinheit 15 Leistung
vom Motor 14, an den sie angeschlossen ist. Die Innenbord-/Außenbordeineinheit 15 ist
einfahrbar, so dass sie während des
Einsatzes am Land über
dem Bodenniveau bleibt. Die Propellervorrichtung 16 ist
am Boden der Innenbord-/Außenbordeineinheit 15 befestigt
und während
der Bewegung auf dem Wasser im Wasser eingetaucht. Die Leistung
vom Motor 14 wird durch die Innenbord-/Außenbordeineinheit 15 zu
der Propellervorrichtung 16 übertragen, um das Fahrzeug durch
das Wasser zu bewegen. Als Alternative können Düsentriebwerke, hydraulische
Antriebe, elektrische Antriebe oder andere Arten von mechanischen Antrieben
verwendet werden, um das Fahrzeug durch das Wasser anzutreiben.
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Wie
in 9 dargestellt, wird
das Fahrzeug mit dem Lenkrad 24 gelenkt, das das Fahrzeug
in die Richtung lenkt, in die das Lenkrad 24 gedreht wird. Das
Lenkrad 24 ist am Lenkstock angebracht, der seinerseits
mit dem feststehenden Lenkgetriebe 22 verbunden ist. Das
feststehende Lenkgetriebe 22 ist teleskopisch mit dem beweglichen
Getriebe 20 verbunden, so dass gelenkt werden kann, egal,
ob sich die Räder
in der ausgefahrenen oder eingefahrenen Stellung befinden. Das bewegliche
Getriebe 20 ist an vertikale Lenkstangen 19 angeschlossen,
die die Vorderräder 1 drehen.
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Zum
Lenken während
des Betriebs im Wasser ist der Lenkstock 23 entweder an
ein mechanisches Kabelantriebssystem oder ein hydraulisches Antriebssystem
angeschlossen, das dann an ein Rudersystem angeschlossen ist, das
sich in der Innenbord-/Außenbordeineinheit
nahe dem Propeller 16 befindet, um eine Kurvensteuerung
bereitzustellen. Als Alternative kann ein hydraulisches Steuersystem bereitgestellt
werden.
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Das
Mittel zum Aus- und Einfahren der Räder ist in 5 und 7 dargestellt.
Verriegelungszylinder 60a werden verwendet, um die Räder in der
gewählten
ausgefahrenen oder eingefahrenen Stellung stationär zu halten.
Zum Ausfahren oder Einfahren der Räder entriegelt der Bediener
zunächst
die Verriegelungszylinder 60a und aktiviert eine hydraulische
Steuerventilvorrichtung 62, die durch hydraulische Leitungen 63 an
eine hydraulische Pumpen-Motor-Gruppe 51 angeschlossen
ist. Die hydraulische Steuerventilvorrichtung 62 überträgt Druck
von der hydraulischen Pumpen-Motor-Gruppe zu dem hydraulischen oder
mechanischen Betätigungszylinder 60,
der die Räder
zwischen den ausgefahrenen und eingefahrenen Stellungen bewegt.
Sobald die gewünschte
Stellung der Räder
erreicht ist, werden die Verriegelungszylinder 60a wieder
verriegelt, um die Räder
stationär
zu halten.
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Wie
in 3 dargestellt, ist
eine Motorkühlvorrichtung 56 direkt über dem
Motor 14 angeordnet und ermöglicht eine Kühlung des
Motors 14 und Verteilung von Motorabgasen. Die Motorkühlvorrichtung 56 umfasst
einen Lufteinlass, einen Radiator und eine zirkulierende Wasserpumpe.
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Wie
in 4 dargestellt, ist
das Fahrzeug mit einem Mastscheinwerfer 47, Scheinwerfern 48,
Fernlichtern 49, roten und grünen Positionierlichtern 46, Stopplichtern 50 Rückfahrleuchten 51 und
Blinkern 52 für
den Nachtbetrieb sowohl auf dem Land als auch im Wasser ausgestattet.
Alle Lichter sind mit einer Batterie 78 verbunden, die
schematisch in 6 dargestellt
ist.
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11 zeigt das Schwimmermittel
des Fahrzeuges in Form eines Trimaran-Rumpfes. Der Rumpf 101 umfasst
mehrere, sich in Längsrichtung
erstreckende, integral ausgebildete Minirümpfe 102 bis 104 an
der Unterseite des Rumpfes 101. Der Rumpf 101 ist
an dem Fahrerhauskörper 100 befestigt
oder kann integral mit dem Fahrerhauskörper 100 ausgebildet
sein. Die Minirümpfe
lassen das Fahrzeug schwimmen und stabilisieren es, während es
sich im Wasser befindet.
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Das
Fahrzeug der vorliegenden Erfindung kann so konstruiert sein, dass
es 1 bis 40 Insassen aufnimmt, und kann als Spezialfahrzeug, wie
als Feuerlöschboot,
Rettung, Hafenpolizeifahrzeug, Wohnmobil, Camper oder als Lasttransportfahrzeug
zum Transportieren von bis zu 5 Tonnen Material konstruiert sein.
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Obwohl
nur einige Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben wurden, ist
daher offensichtlich, dass viele Änderungen und Modifizierungen
vorgenommen werden können,
ohne vom Umfang der Erfindung Abstand zu nehmen.