WO2005010352A2 - Antrieb für eine arbeitsmaschine im unterwassereinsatz - Google Patents

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WO2005010352A2
WO2005010352A2 PCT/DE2004/001381 DE2004001381W WO2005010352A2 WO 2005010352 A2 WO2005010352 A2 WO 2005010352A2 DE 2004001381 W DE2004001381 W DE 2004001381W WO 2005010352 A2 WO2005010352 A2 WO 2005010352A2
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buoyancy
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rope
output shaft
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Jan Wegner
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Alfred Wegener Insitut fuer Polar und Meeresforschung
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Alfred Wegener Insitut fuer Polar und Meeresforschung
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00—Other machines or engines
    • F03B17/02—Other machines or engines using hydrostatic thrust
    • F03B17/025—Other machines or engines using hydrostatic thrust and reciprocating motion
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20—Hydro energy

Definitions

  • the present invention relates to a drive for a work machine in underwater use with a power transmission device with an output shaft and a buoyancy body as an energy source.
  • All layers of the sea from surface to deep into the sediments on the seabed are the subject of measurements, sampling and experiments of all kinds. This includes measuring devices for recording physical, biological and chemical parameters, samplers for taking material for laboratory tests and experiments to investigate the effects targeted influencing of the environment. Energy is required to operate these devices.
  • the main energy consumers are drives of all kinds, e.g. for filling and closing sample vessels, for moving robotic arms, for moving on the sea floor and for penetrating the test material.
  • energy is required for the operation of light sources for the use of imaging processes, sensors, data processing, signal processing, etc.
  • the Archimedean principle of buoyancy states that a body is immersed in the water until the weight of the displaced water corresponds to the total weight of the immersed body. A body with a specific weight greater than water will perish. A floatable body pressed under water will counteract the downward force as the buoyancy force between the weight of the water displaced during swimming and the weight of the water displaced when fully submerged. The buoyancy force is calculated from the volume of the buoyancy body multiplied by the specific weight of water minus the dead weight of the buoyancy body. As long as the result is positive, there is an upward force. If the result is zero, the body floats weakly in every water depth. If the result is negative, the body sinks. These considerations neglect the fact that water is compressible to a small extent and is compressed by approx. 0.45% per 1000 m depth
  • buoyancy drives with buoyancy bodies, or buoyancy drives for short work with little loss, since they only cause frictional resistance and no energetic conversions have overcome.
  • Such buoyancy drives can exist in all such media combinations that have a sufficient difference in specific weights and that allow the necessary movement.
  • the media combination can therefore be two gases, a liquid and a gas or vacuum, two liquids or a liquid and a solid. Solid plastics or possibly expensive syntactic foams can be used.
  • Buoyancy bodies made of composite materials are also conceivable. Naturally, the combination of a liquid and a gas or vacuum achieves the highest buoyancy.
  • buoyancy drives with water as a liquid and air as a gaseous medium are of the greatest importance. The way the buoyancy drive works reverses the weight drive, e.g. an old grandfather clock.
  • the patent specification GB 2 190 965 A (compressed air or gas powered buoyancy machine) describes a continuously operating buoyancy drive.
  • Floating bodies that are open on one side are attached to a belt running over two rollers.
  • the buoyancy drive is in a water tank and one of the rollers is equipped with an output shaft.
  • the belt that runs over the rollers and the output shaft represent the power transmission device.
  • the upward open buoyancy bodies are filled with compressed air from a line protruding into the water tank as they pass through bottom dead center, and drive the belt until they reach top dead center turn its open end up, lose air, and go empty down.
  • the whole buoyancy drive is based on the constant supply of air, e.g. presses from a tank under low pressure through the line under the buoyancy body. The machine only works economically if the air e.g. is available as a waste product from another process.
  • Up and down belts and the coupling elements form the power transmission device. At least one of the axes of the rollers carrying the revolving belts is the output shaft.
  • the buoyancy work is done by coupling the belts from the buoyancy belt to the driven belt, to the mechanisms for translating the buoyancy bodies from the buoyancy belt to the driven belt and to moving the buoyancy bodies from the driven belt to divided the diving chamber and for opening and closing the valves of the diving chamber.
  • the buoyancy work is done by coupling the belts from the buoyancy belt to the driven belt, to the mechanisms for translating the buoyancy bodies from the buoyancy belt to the driven belt and to moving the buoyancy bodies from the driven belt to divided the diving chamber and for opening and closing the valves of the diving chamber.
  • buoyancy drives presented in the literature always work continuously and are dependent on a constant external energy supply. They have open and therefore compressible buoyancy bodies. They can therefore only work in shallow water and are not suitable for scientific use on the seabed, especially at greater or greater depths. It is therefore the object of the present invention to develop the drive described at the outset for a work machine in underwater use with a power transmission device with an output shaft and a buoyancy body as an energy source in such a way that a discontinuously operating drive is produced, each with an amount of energy required for a defined work under water unique can be loaded.
  • the drive should be suitable for everyone, but especially for greater water depths, simple to set up, safe and reliable in operation and easy to handle.
  • the power transmission device consists of a cable pulley firmly connected to the output shaft, a cable that can be unwound from the cable pulley, force-coupling elements non-positively connected to the output shaft, and one when the drive is lowered on a support cable in Water-engaging, controlled releasable latching of the rope pulley and the buoyancy body by a closed, incompressible, with a coiled rope and a latched rope pulley with a body which is chargeable by buoyancy, depth of dive and unwindable rope length certain body with an arrangement at the free rope end, the working machine and / or the drive has a weight that more than compensates for the buoyancy.
  • a reliably working discontinuous drive is made available which automatically absorbs energy into an energy store in the form of a buoyancy body during the lowering into its working depth and then releases it again in a controlled manner during work. Then the energy storage must be recharged by bringing the drive back to the water surface and winding the rope.
  • the drive has a high degree of efficiency because it is without
  • the buoyancy body which in the invention is designed as a non-compressible body, generates in the water depth a buoyancy force which is dependent on its size and which, via a rope and placed a pulley on an output shaft and provided with mechanical control means, can perform a whole range of tasks.
  • the drive according to the invention is charged with potential energy by fastening the buoyancy body to the free end of the rope which is long on the pulley and corresponding to the intended diving depth of the drive, and by lowering it onto the water bed.
  • the entire working machine due to its basic weight, which is required anyway for safe positioning on the bottom of the body of water, with additional ballast, is sufficiently heavy to overcome the lifting force when lowering. Immediately at the start of the lowering, the buoyancy body releases its driving buoyancy.
  • a device which prevents the buoyancy body from unwinding the rope prematurely during the lowering and which only releases the buoyancy body when it reaches the position on the seabed.
  • a latch is suitable for this purpose, which reliably secures the rope pulley during the process of lowering the working machine.
  • the drive according to the invention is activated by a controlled release of the rope pulley and contributes to carrying out correspondingly planned and constructed experiments.
  • the external shape of the buoyancy body is fundamentally not relevant, but it is an advantageous further development of the drive according to the invention if the buoyancy body is formed by at least one commercially available buoyancy ball.
  • Such buoyancy balls are tested for pressure resistance for the required immersion depth of the drive, have an outer protective cover against damage during handling on board and have coupling points for the rope. They are also commercially available in various sizes and are relatively inexpensive.
  • the drive energy that can be implemented depends on the total volume of the buoyancy body, its own weight, the developable cable route from the bottom up to the surface of the water and the cable weight.
  • the buoyancy body can also be formed from several individual bodies arranged in any arrangement on the rope.
  • the rope consists of a largely buoyancy-neutral material
  • the rope weight is only slightly influenced by the resulting buoyancy force and causes hardly any loss of drive energy.
  • an aramid rope can be used here, for example, which has a particularly favorable ratio of resilience to its own weight under water.
  • the force coupling elements are designed as a gearwheel, V-belt pulley, eccentric pulley, cam disk, cam disk or worm wheel.
  • the aforementioned selection of force coupling elements can be connected to the output shaft in a form-fitting manner via generally customary connections such as feather keys, flanges, molded pinions, etc. or by means of pressing or gluing.
  • the specified design options are only examples of any structural combinations of mechanical elements that take into account the requirements of the respective experiment and the conditions under water. In principle, any mechanical task can be mastered, the embodiments are only limited in terms of effort.
  • the output shaft equipped with permanent magnets, the rotor and a bearing of the output shaft equipped with coils can form the stator of an electrical generator.
  • the electrical energy that can be generated by the drive according to the invention of up to a few 100 W can be used by consumers are available that cannot work with mechanical energy, for example devices for data processing and transmission, sensor supply, lighting and image recording devices and / or the control of actuators for mechanical energy distribution.
  • the latch which holds the force transmission device and the associated buoyant body when lowering, is formed by a locking pawl which engages in a ratchet wheel fixed on the output shaft, the latching by a when the drive is placed on a body of water actuated unlocking device is automatically released and that the unlocking device has a delay device operated by a clock spring to release the latch.
  • the latching serves to prevent the rope from unwinding prematurely with the buoyancy device when the machine is lowered onto the water bed. It is therefore necessary to have an unlocking device which functions reliably, for example by being placed on the water bed, and which releases the latching.
  • a mechanical delay device which runs like a clockwork and is spring-actuated, can advantageously be introduced between the unlocking device and the latching device in such a way that the unlocking device triggers the mechanism of the delaying device and, after its expiration, the latching device is released.
  • the unlocking device can also be triggered by a simple electronic device control with minimal electrical energy equipment.
  • the brake device can be designed, for example, in a controllable version as a modified drum brake with brake shoes acting directly on the output shaft, as a disc brake with a brake disc firmly mounted on the output shaft and brake shoes acting on this or as an eddy current brake utilizing the generator.
  • Brake devices that cannot be further controlled, for example impellers that use the water resistance and are arranged on the output shaft or on the pulley, can also be used.
  • a further unlocking device which can be controlled by the force coupling elements or by an electronic control device, is disposed on the power transmission device.
  • the entire working machine can be brought back to the water surface for various reasons. Then it makes sense to use the float to catch up.
  • another unlocking device can be triggered, the neutral ballast from the Machine releases and ensures that the buoyancy outweighs the weight of the machine.
  • the latch engages again and prevents the rope from unrolling further from the rope pulley, provided there is still rope supply.
  • the buoyancy body has reached the surface of the water, the drive machine and thus the experiment with the data obtained can be recovered from the rope of the buoyancy drive.
  • Figure 1 shows a drive according to the invention with a generator, a latch and a braking device in perspective
  • FIGS. 4a-4d a drive according to the invention with a selection of power coupling elements.
  • FIG. 1 shows a drive 1 according to the invention schematically in a perspective view.
  • a power transmission device 2 is mounted on a base plate 3 of a work machine, not shown, and is anchored, for example, by its own weight, on the bottom 4 of a sea 5.
  • a cable pulley 7 connected to an output shaft 6 carries the entire intended length of a cable 8, the maximum the depth of the machine can be.
  • the output shaft 6 rests in bearings 9 on the Base plate 3 are fixed.
  • the end of the cable 8 forms a fastening device 10, for example a snap hook, for a buoyancy body 11.
  • buoyancy body 11 has the shape of a commercially available buoyancy ball 12 made of glass with a protective cover 13 with protective ribs 14 and an eyelet 15 for coupling to the fastening device 10 of the cable 8.
  • the output shaft 6 equipped with permanent magnets is the rotor 16 of an electrical generator 17, the stator 18 of which forms the bearing 9 with integrated coils. Magnets and coils are not shown here.
  • the electrical energy is tapped at the connections 19 and is used, for example, to control the force distribution with mechanical actuators, the sensor supply, data transmission devices and other consumers in the experiment that cannot work with mechanical energy.
  • FIG. 2a and FIG. 2b are shown schematically.
  • FIG. 2 schematically shows a drive 1 with a latch 20 and an unlocking device 21, which is automatically activated when it is placed on the water bed 4.
  • FIG. 2a shows the latched state during the lowering (indicated by two downward-pointing arrows) of the drive 1, mounted on the base plate 3.
  • the rope pulley 7 with the rope 8, on which the buoyancy body 11 (not shown here) pulls upwards, is firmly connected to the output shaft 6.
  • a ratchet wheel 22 On the output shaft 6, a ratchet wheel 22 is fixed, in which a locking pawl 23 engages and thus prevents the pulley 7 from running off.
  • the locking pawl 23 is supported via an axis of rotation 24 and an unlocking lever 25 on a fixed block 26 and is pressed by a return spring 27.
  • the Unlocking lever 25 sits on a further axis of rotation 28 and is in turn pressed against the block 26 by a further return spring 29.
  • FIG. 2b shows the unlocked state after the drive 1 is placed on the floor 4.
  • the unlocking lever 25 is rotated counterclockwise by its placement force about its further axis of rotation 28 into a position flush with the base plate 3.
  • the unlocking lever 25 presses the locking pawl 23 upward and rotates it clockwise about its axis of rotation 24.
  • the locking pawl 23 finally releases the ratchet wheel 22 and the rope pulley 7 can act on the rope due to the buoyancy of the buoyancy body 11 (not shown here) 8 start to spin.
  • FIG. 3 also schematically shows a drive 1 with a latch 20, an unlocking device 21 and a delay device 30.
  • the unlocking device 21 triggers and starts the spring-operated drain mechanism of the delay device 30.
  • the delay device 30 in turn actuates the latch 20 and unlocks drive 1. After loosening the ground contact, the entire actuation chain falls back into its original state and drive 1 is locked again.
  • FIGS. 4a to 4d show a drive 1 according to the invention with various force coupling elements, each with specific tasks for the experiment to be driven.
  • a gear 31 is shown, the can drive another gear 32 or a chain to reverse the direction of rotation.
  • FIG. 4b shows a V-belt pulley 33 with a V-belt 34, for example as a transmission belt with a constant direction of rotation.
  • FIG. 4c shows an eccentric disk 35 on the end face, with which an oscillating movement can be generated via a suitably mounted articulated lever 36.
  • FIG. 4d finally shows a cam disk 37, with the aid of which any control movement can be generated depending on the angle and with a variable stroke by means of a rocker arm 38.
  • Other forwarding elements such as cams, screws, downstream gears, etc. are also possible.

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Abstract

Der Betrieb von Geräten für Messungen und Experimente im Meer erfordert Energie für diverse Verbraucher. Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen diskontinuierlich arbeitenden, für alle Wassertiefen geeigneten Antrieb zu entwickeln, der jeweils mit der benötigten Energiemenge einmalig geladen werden kann. Dazu wird ein Antrieb (1) für eine Arbeitsmaschine im Unterwassereinsatz, insbesondere in der Tiefsee, vorgeschlagen, bei dem die Kraftübertragungseinrichtung (2) aus einer Abtriebswelle (6), einer verbundenen Seilrolle (7) mit abwickelbarem Seil (8), Kraftkopplungselementen und einer Verklinkung (20) besteht und der Auftriebskörper (11) am freien Seilende eine geschlossene, inkompressible, mit Auftriebsenergie aufladbare Auftriebskugel (12) ist. Beim Ablassen des Antriebs (1) wird über den arretierten Auftriebskörper (11) potenzielle Energie aufgenommen, die nach dem Absetzen des Antriebs (1) durch gesteuertes Entriegeln der Verklinkung (20) in mechanische Arbeit umgesetzt werden kann.

Description

Antrieb für eine Arbeitsmaschine im Unterwassereinsatz
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Antrieb für eine Arbeitsmaschine im Unterwassereinsatz mit einer Kraftübertragungseinrichtung mit Abtriebswelle und einem Auftriebskörper als Energiequelle.
Alle Schichten des Meeres von der Oberfläche bis tief in die Sedimente am Meeresgrund sind Gegenstand von Messungen, Probenentnahmen und Experimenten aller Art. Dabei kommen Messgeräte zur Erfassung physikalischer, biologischer und chemischer Parameter, Probennehmer zur Entnahme von Material zu Laboruntersuchungen und Experimente zur Untersuchung der Wirkungen gezielter Beeinflussung der Umgebung zum Einsatz. Zum Betrieb dieser Geräte wird Energie benötigt. Hauptenergiekonsumenten sind Antriebe aller Art, z.B. zum Befüllen und Verschließen von Probengefäßen, zum Bewegen von Roboterarmen, zum Verfahren auf dem Meeresgrund und zur Penetration des Untersuchungsmaterials. Weiterhin wird Energie für den Betrieb von Lichtquellen für den Einsatz bildgebender Verfahren, die Sensorik, Datenaufbereitung, Signalverarbeitung usw. benötigt.
Während Letztere ausschließlich elektrische Energie aus Batterien oder auch leitungsgebunden von der Oberfläche benötigen, können Antriebe ihre Energie auch aus alternativen Kraftquellen beziehen. Hier sind insbesondere Federspeicher mit mechanischen oder Gasfedern zu nennen, die vor dem Einsatz schnell aufgeladen und vor Ort über Reduziereinrichtungen über eine geplante Zeit an der Arbeitsmaschine langsam wieder entladen werden. Batterien für den Tiefseeeinsatz müssen druckfest ausgeführt werden und sind dadurch, neben Isolationsproblemen in den Bereichen der Steckverbinder und Leitungen, zusätzlich schwer und teuer. Mechanische Speicher haben oft aufgrund ihrer Konstruktionsprinzipien ein ungünstiges Energie-Masse- Verhältnis und sind teuer. Gegebenenfalls können sie zum Grundgewicht beitragen und den erforderlichen Ballast verringern. Eine weitere Form alternativer Kraftquellen stellen Auftriebskörper dar. Ein in das Wasser gebrachter schwimmfähiger Körper übt eine tiefenunabhängige, nach oben gerichtete Kraft aus, die zu Antriebszwecken genutzt werden kann.
Das archimedische Auftriebsprinzip besagt, dass ein Körper soweit in das Wasser eintaucht, bis das Gewicht des verdrängten Wassers dem Gesamtgewicht des eintauchenden Körpers entspricht. Ein Körper mit einem spezifischen Gewicht größer als Wasser wird untergehen. Ein unter Wasser gedrückter schwimmfähiger Körper wird der nach unten drückenden Kraft die Differenz zwischen dem Gewicht des beim Schwimmen verdrängten und dem Gewicht des bei vollständigem Untertauchen verdrängten Wassers als Auftriebskraft entgegensetzen. Die Auftriebskraft berechnet sich aus dem Volumen des Aufriebskörpers multipliziert mit dem spezifischen Gewicht von Wasser abzüglich des Eigengewichtes des Auftriebskörpers. Solange das Ergebnis positiv ist, liegt eine nach oben gerichtete Kraft vor. Ist das Ergebnis Null, schwebt der Körper in jeder Wassertiefe kraftlos. Ist das Ergebnis negativ, sinkt der Körper ab. Bei diesen Betrachtungen wird zulässig vernachlässigt, dass Wasser in geringem Umfang kompressibel ist und je 1000 m Tiefe um ca. 0,45 % verdichtet wird
(Kompressibilität ß = 4,4 x 10" 0/ Pa), wobei sein spezifisches Gewicht und damit die Auftriebskraft auf einen nicht bzw. ebenfalls vernachlässigbar gering kompressiblen, Körper etwas zunimmt. Danach wird also z.B. ein 10 kg schwerer luftgefüllter Hohlkörper mit 40 I Gesamtvolumen in jeder Tiefe eine Auftriebskraft von ca. 294 N bewirken. Diese Kraft steht zur Nutzung selbst über große Wassertiefen, z.B. 6000 m und mehr, praktisch konstant zur Verfügung
Antriebe mit Auftriebskörpern, kurz Auftriebsantriebe, arbeiten verlustarm, da sie nur Reibungswiderstände und keine energetischen Umwandlungen zu überwinden haben. Derartige Auftriebsantriebe können in allen solchen Medienkombinationen existieren, die eine ausreichende Differenz der spezifischen Gewichte aufweisen und die die notwendige Bewegung gestatten. Bei der Medienkombination kann es sich also um zwei Gase, eine Flüssigkeit und ein Gas oder auch Vakuum, zwei Flüssigkeiten oder auch eine Flüssigkeit und einen Festkörper handeln. Dabei kommen massive Kunststoffe oder ggf. teure syntaktische Schäume in Frage. Ebenso sind Auftriebskörper aus Kompositwerkstoffen denkbar. Naturgemäß wird bei der Kombination aus einer Flüssigkeit und einem Gas oder Vakuum die höchste Auftriebskraft erzielt. Aus praktischen Gründen kommt Auftriebsantrieben mit Wasser als flüssigem und Luft als gasförmigem Medium die größte Bedeutung zu. Der Auftriebsantrieb stellt von der Wirkungsweise her die Umkehrung des Gewichtsantriebs, z.B. einer alten Standuhr, dar.
So wird zum Beispiel in der Patentschrift GB 2 190 965 A (Compressed air or gas powered buoyancy machine) ein kontinuierlich arbeitender Auftriebsantrieb beschrieben. An einem über zwei Rollen umlaufenden Band sind einseitig offene Auftriebskörper befestigt. Der Auftriebsantrieb steht in einem Wassertank und eine der Rollen ist mit einer Abtriebswelle versehen. Das über die Rollen umlaufende Band und die Abtriebswelle stellen die Kraftübertragungseinrichtung dar. Die in Aufwärtsrichtung unten offenen Auftriebskörper werden beim Durchlauf durch den unteren Totpunkt mit Druckluft aus einer von unten in den Wassertank ragenden Leitung befüllt, treiben das Band solange, bis sie am oberen Totpunkt ihr offenes Ende nach oben kehren, die Luft verlieren und leer nach unten fahren. Der ganze Auftriebsantrieb ist auf die ständige Nachförderung von Luft, die z.B. aus einem Tank unter geringem Druck durch die Leitung unter die Auftriebskörper drückt, angewiesen. Die Maschine arbeitet wirtschaftlich nur, wenn die Luft z.B. als Abfallprodukt eines anderen Prozesses zur Verfügung steht.
Aus der Druckschrift DE 39 09 154 C2 (Vorrichtung zum Erzeugen einer Drehbewegung mittels eines in eine Flüssigkeitssäule untergetauchten und darin aufsteigenden Auftriebskörpers), von der die vorliegende Erfindung als nächstliegendem Stand der Technik ausgeht, ist ebenfalls ein kontinuierlich arbeitender, umlaufender Auftriebsantrieb bekannt. Hier wird die Arbeitsenergie durch das oben ständig nachfließende Wasser geliefert, das unten durch Ablassen des in der für den Wechsel der luftgefüllten, nach unten offenen Auftriebskörper notwendigen Tauchkammer vorhandenen Wassers verloren geht. Die Tauchkammer wird zur Ankoppelung eines Auftriebskörpers an das im wassergefüllten Tank stehende Auftriebsband geflutet und anschließend wieder abgedichtet. Zum Einschieben eines neuen luftgefüllten Auftriebskörpers von dem im leeren Tank stehenden Abtriebsband wird die Kammer nach unten entleert. Auf- und Abtriebsbänder und die Koppelungselemente bilden die Kraftübertragungseinrichtung. Zumindest eine der Achsen der die umlaufenden Bänder tragenden Rollen stellt die Abtriebswelle dar. Die Auftriebsarbeit wird durch Koppelung der Bänder vom Auftriebs- auf das Abtriebsband, auf die Mechaniken zum Übersetzen der Auftriebskörper vom Auftriebs- auf das Abtriebsband und zum Verschieben der Auftriebskörper vom Abtriebsband in die Tauchkammer sowie zum Öffnen und Schließen der Ventile der Tauchkammer aufgeteilt. Allerdings bleibt selbst bei einiger Größe der gesamten Anordnung nur noch wenig messbare Antriebsenergie für eine Arbeitsmaschine an der Abtriebswelle übrig.
Die aus der Literatur vorgestellten Auftriebsantriebe arbeiten immer kontinuierlich und sind auf eine ständige externe Energiezufuhr angewiesen. Sie weisen offene und damit kompressible Auftriebskörper auf. Sie können daher nur in geringen Wassertiefen arbeiten und sind für den wissenschaftlichen Einsatz am Meeresboden, speziell in größeren bis großen Tiefen, nicht verwendbar. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den eingangs beschriebenen Antrieb für eine Arbeitsmaschine im Unterwassereinsatz mit einer Kraftübertragungseinrichtung mit Abtriebswelle und einem Auftriebskörper als Energiequelle so weiterzubilden, dass ein diskontinuierlich arbeitender Antrieb entsteht, der jeweils mit einer für einen definierten Arbeitseinsatz unter Wasser benötigten Energiemenge einmalig geladen werden kann. Der Antrieb soll für alle, insbesondere aber für größere Wassertiefen geeignet, einfach im Aufbau, sicher und zuverlässig im Betrieb und problemlos handhabbar sein.
Zur Lösung ist bei einem gattungsgemäßen Antrieb für eine Arbeitsmaschine im Unterwassereinsatz erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Kraftübertragungseinrichtung von einer mit der Abtriebswelle fest verbundenen Seilrolle, einem von der Seilrolle abwickelbaren Seil, mit der Abtriebswelle kraftschlüssig verbundenen Kraftkopplungselementen sowie einer beim Ablassen des Antriebs an einem Tragseil im Wasser eingreifenden, gesteuert lösbaren Verklinkung der Seilrolle und der Auftriebskörper von einem geschlossenen, inkompressiblen, bei aufgerolltem Seil und verklinkter Seilrolle mit durch Auftriebskraft, Tauchtiefe und abwickelbarer Seillänge bestimmter Anftriebsenergie aufladbaren Körper mit einer Anordnung am freien Seilende gebildet ist, wobei die Arbeitsmaschine und / oder der Antrieb ein die Auftriebskraft überkompensierendes Gewicht aufweisen..
Mit dem erfindungsgemäßen Antrieb wird ein zuverlässig arbeitender diskontinuierlicher Antrieb zur Verfügung gestellt, der während des Ablassens in seine Arbeitstiefe automatisch Energie in einen Energiespeicher in Form eines Auftriebskörpers aufnimmt und diese dann im Arbeitseinsatz gesteuert wieder abgibt. Danach muss eine erneute Aufladung des Energiespeichers erfolgen, indem der Antrieb wieder an die Wasseroberfläche geholt und das Seil aufgewickelt wird. Der Antrieb hat einen hohen Wirkungsgrad, da er ohne
Energieumwandlung auskommt, er ist umweltfreundlich, da er mit regenerierbarer Energie arbeitet und er ist einfach handhabbar. Gegenüber elektrischen Systemen weist er keinerlei Energieverlust durch Selbstentladung auf und ist deswegen insbesondere für Langzeiteinsätze gut geeignet. Der „Antrieb durch Auftrieb" erfüllt damit alle Anforderungen an ein modernes
Antriebssystem, insbesondere für die experimentelle Forschung. Bei wissenschaftlichen Experimenten am Meeresboden in hunderten bis tausenden Metern Tiefe kommt es darauf an, ein geplantes Experiment wissenschaftlich-technisch korrekt, aber mit geringem Aufwand an Ausrüstung und Energie durchzuführen. Der logistische Aufwand für die große Zahl der an Bord von Forschungsschiffen während der genau terminierten Forschungsreisen befindlichen Projekten ist groß und jede Einsparung an Kosten und Schiffszeit willkommen. Darüber hinaus sind Etats begrenzt und je preiswerter ein Experiment durchgeführt werden kann, desto vielseitiger kann geforscht werden. Für die Zurverfügungstellung von Energie in der Tiefsee sind entweder sehr teure und schwere hochdruckfeste oder druckkompensierte Batterien oder sehr lange, fehleranfällige Zuleitungen von der Wasseroberfläche erforderlich. Speziell bei der Kabelvariante wird man in der Regel die Energieversorgung von Bord eines Forschungsschiffes gewährleisten. Hierdurch wird das Schiff über die Dauer des Experimentes gebunden und die sehr kostspielige Schiffszeit stark beansprucht. Außerdem ergeben sich besondere Anforderungen hinsichtlich der Manövrierfähigkeit des Schiffs. Aus diesem Grunde werden kabelgebundene Experimente stark beschränkt und der Einsatz von autonom operierenden Systemen Bevorzugt. Um Energie zu sparen, wird bei batteriebetriebenen autonomen Systemen vielfach auf die besonders aufwändigen bildgebenden Verfahren zur Steuerung von Experimenten verzichtet oder nur in größeren Zeitabständen ein Standbild erzeugt. Sensor- oder zeitgesteuerte, automatisch ablaufende Versuche werden bevorzugt. In vielen Fällen wird nur Antriebsenergie zur Betätigung von Penetrations- oder Verschlussmechanismen, Greifern, Verfahreinrichtungen oder Roboterarmen benötigt. Anstelle von teuren elektrischen Motoren mit der Problematik z.B. druckfester Wellendichtung zur Betätigung solcher Elemente ist es deshalb die Grundidee der vorliegenden Erfindung, eine begrenzte, vorab genau kalkulierbare, nicht alternde Quelle potenzieller Energie zur Verfügung zu stellen, die über entsprechende mechanische Übertragungs- eiemente mechanische Arbeit leisten kann. Dabei erzeugt der Auftriebskörper, der bei der Erfindung als nicht kompressibler Körper ausgebildet ist, in der Wassertiefe eine von seiner Größe abhängige Auftriebskraft, die, über ein Seil und eine Seilrolle auf eine Abtriebswelle gebracht und mit mechanischen Steuermitteln versehen, eine ganze Reihe von Aufgaben erfüllen kann. Durch das Befestigen des Auftriebskörpers am freien Ende des auf die Seilrolle aufgerollten, der vorgesehenen Tauchtiefe des Antriebs entsprechend langen Seils und durch das Ablassen auf den Gewässergrund wird der erfindungsgemäße Antrieb mit potenzieller Energie geladen. Dabei ist die gesamte Arbeitsmaschine durch ihr ohnehin zur sicheren Positionierung am Gewässergrund erforderliches Grundgewicht durch zusätzlichen Ballast ausreichend schwer, um die Auftriebskraft beim Absenken zu überwinden. Sofort zu Beginn des Ablassens entfaltet der Auftriebskörper seine antreibende Auftriebskraft. Damit dem Experiment am Gewässerboden die ganze Auftriebsenergie zur Verfügung steht, muss also eine Einrichtung vorhanden sein, die den Auftriebskörper an der vorzeitigen Abwicklung des Seils während des Ablassens hindert und die erst bei Erreichen der Position am Meeresboden den Auftriebskörper frei gibt. Geeignet hierzu ist eine Verklinkung, die die Seilrolle während des Vorgangs des Ablassens der Arbeitsmaschine zuverlässig sichert. Nach dem Absetzen am Gewässergrund wird der erfindungsgemäße Antrieb durch eine gesteuerte Freigabe der Seilrolle aktiviert und zur Durchführung entsprechend geplanter und konstruierter Experimente beitragen.
Die äußere Formgebung des Auftriebskörpers ist grundsätzlich nicht bedingend relevant, dennoch ist es eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Antriebs, wenn der Auftriebskörper von zumindest einer handelsüblichen Auftriebskugel gebildet ist. Derartige Auftriebskugeln sind für die geforderte Tauchtiefe des Antriebs auf Druckfestigkeit geprüft, verfügen über eine äußere Schutzhülle gegen Beschädigungen bei der Handhabung an Bord und über Ankopplungsstellen für das Seil. Außerdem sind sie in verschiedenen Größen kommerziell erhältlich und relativ preiswert. Die umsetzbare Antriebsenergie hängt von dem Gesamtvolumen des Auftriebskörpers, seinem Eigengewicht, der abwickelbaren Seilstrecke vom Grund bis maximal an die Gewässeroberfläche und dem Seilgewicht ab. Dabei kann der Auftriebskörper beispielsweise auch aus mehreren in beliebiger Anordnung am Seil angeordneten Einzelkörpern gebildet sein. Sofern das Seil gemäß einer weiteren Fortführung der Erfindungidee aus einem weitgehend auftriebsneutralen Material besteht, geht das Seilgewicht nur geringfügig in die resultierende Auftriebskraft ein und verursacht kaum Antriebsenergieverlust. Da ein in allen Tiefen konkret auftriebsneutrales Seilmaterial prinzipiell nicht zur Verfügung steht, kann hier z.B. ein Aramid-Seil zum Einsatz kommen, das ein besonders günstiges Verhältnis von Belastbarkeit zu Eigengewicht unter Wasser aufweist.
Die vom Auftriebskörper über die aus dem Seil, der Seilrolle, der Abtriebswelle und den Kraftkopplungselementen bestehende Kraftübertragungseinrichtung bereitgestellte Antriebsenergie muss der anzutreibenden Arbeitsmaschine zugeleitet werden. Dazu kann nach einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Antriebs vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Kraftkopplungselemente als Zahnrad, Keilriemenscheibe, Exzenterscheibe, Nockenscheibe, Kurvenscheibe, oder Schneckenrad ausgebildet sind. Die genannte Auswahl an Kraftkopplungselementen kann über allgemein übliche Verbindungen wie Passfedern, Flansche, angeformte Ritzel usw. formschlüssig oder durch Pressen oder Kleben kraftschlüssig mit der Abtriebswelle verbunden sein. Die angegebenen Ausgestaltungsmöglichkeiten sind nur Beispiele für beliebige, den Erfordernissen des jeweiligen Experiments und den Gegebenheiten unter Wasser Rechnung tragenden konstruktiven Kombinationen mechanischer Elemente. Grundsätzlich kann jede mechanische Aufgabenstellung bewältigt werden, den Ausführungsformen sind hier lediglich Aufwandsgrenzen gesetzt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Fortführung des erfindungsgemäßen Antriebs kann die Abtriebswelle mit Permanentmagneten bestückt den Rotor und ein Lager der Abtriebswelle mit Spulen ausgerüstet den Stator eines elektrischen Generators bilden. Die damit vom Antrieb nach der Erfindung erzeugbare elektrische Energie von bis zu einigen 100 W kann für Verbraucher zur Verfügung stehen, die mit mechanischer Energie nicht arbeiten können, beispielsweise Einrichtungen der Datenverarbeitung und -Übertragung, der Sensorversorgung, Beleuchtungs- und Bildaufnahmeeinrichtungen und/oder der Steuerung von Aktoren zur mechanischen Energieverteilung.
Gemäß weiterer vorteilhafter Fortführungen des erfindungsgemäßen Antriebs kann außerdem vorgesehen sein, dass die die Kraftübertragungseinrichtung und den damit verbundenen Auftriebskörper beim Ablassen festhaltende Verklinkung von einer in ein auf der Abtriebswelle fixiertes Klinkenrad eingreifenden Verriegelungsklinke gebildet ist, die Verklinkung durch eine beim Aufsetzen des Antriebs auf einen Gewässergrund betätigte Entriegelungseinrichtung automatisch gelöst wird und dass die Entriegelungseinrichtung eine durch eine Uhrfeder betriebene Verzögerungseinrichtung zur Freigabe der Verklinkung aufweist. Die Verklinkung dient der Verhinderung des vorzeitigen Abwickeins des Seils mit dem Auftriebskörper bei Ablassen der Arbeitsmaschine auf den Gewässergrund. Es ist also eine beispielsweise durch das Aufsetzen auf den Gewässergrund zuverlässig funktionierende Entriegelungseinrichtung erforderlich, die die Verklinkung aufhebt. Durch beim Aufsetzen auf einen Meeresboden verursachte Sedimentverwirbelungen kann es sinnvoll sein, das Experiment erst nach einer Wartezeit zu beginnen, d.h. den Antrieb zeitverzögert zu aktivieren. Dazu kann vorteilhaft eine mechanische Verzögerungseinrichtung, die wie ein Uhrwerk federbetätigt abläuft, zwischen die Entriegelungseinrichtung und die Verklinkung so eingebracht sein, dass die Entriegelungseinrichtung den Mechanismus der Verzögerungseinrichtung auslöst und dieser nach seinem Ablauf das Aufheben der Verklinkung bewirkt. Eine Auslösung der Entriegelungseinrichtung durch eine einfache elektronische Gerätesteuerung mit minimaler Ausstattung an elektrischer Energie ist ebenfalls möglich.
Schließlich kann gemäß einer weiteren vorteilhaften Fortführung des erfindungsgemäßen Antriebs an der Kraftübertragungseinrichtung eine durch die Kraftkopplungselemente oder durch eine elektronische Kontrollvorrichtung steuerbare, die Abgabe der Antriebsenergie regulierende Bremsvorrichtung angeordnet sein. Die Geschwindigkeit, mit der sich die Seilrolle dreht und damit die Arbeitsmaschine antreibt, wird ohne weitere Vorkehrungen nur davon abhängen, mit welcher Geschwindigkeit der Auftriebskörper an die Wasseroberfläche steigt. Dies ist aber wiederum nur von der Auftriebskraft, dem Strömungwiderstand des Auftriebskörpers und des Seils und den Reibungswiderständen in der Kraftübertragungseinrichtung und dem Experiment abhängig. Für einen fest vorgegebenen zeitlichen Ablauf eines Experiments ist es aber von Vorteil, wenn unabhängig von diesen verschiedenen Gegebenheiten eine steuerbare Hemmung der Ablaufgeschwindigkeit in Form einer Bremsvorrichtung vorhanden ist, die die Drehung der Seilrolle entsprechend den jeweiligen Anforderungen des Experiments mehr oder weniger stark drosselt. Außerdem kann so ein Intervallbetrieb mit zwischenliegenden Pausen realisiert und die Abgabe der Antriebsenergie gezielt gesteuert werden. Die Bremsvorrichtung kann beispielsweise in steuerbarer Version als modifizierte Trommelbremse mit direkt auf die Abtriebswelle wirkenden Bremsbacken, als Scheibenbremse mit auf der Abtriebswelle fest montierter Bremsscheibe und auf diese wirkende Bremsbacken oder als den Generator ausnutzende Wirbelstrombremse ausgestaltet sein. Auch nicht weiter steuerbare Bremsvorrichtungen, z.B. den Wasserwiderstand ausnutzende, auf der Abtriebswelle oder an der Seilrolle angeordnete Flügelräder, können zum Einsatz kommen.
Abschließend kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass an der Kraftüber- tragungseinrichtung eine durch die Kraftkopplungselemente oder durch eine elektronische Kontrollvorrichtung steuerbare, Ballast abwerfende weitere Entriegelungseinrichtung angeordnet ist. In der Regel nach Beendigung des Experiments, allgemein aber zu jedem wählbaren Zeitpunkt kann aus unterschiedlichen Gründen vorgesehen sein, die gesamte Arbeitsmaschine zurück an die Wasseroberfläche zu holen. Dann ist es sinnvoll, den Auftriebskörper zum Aufholen zu benutzen. Dazu kann eine weitere Entriegelungseinrichtung ausgelöst werden, die neutralen Ballast von der Arbeitsmaschine löst und so dafür sorgt, dass der Auftrieb das Gewicht der Arbeitsmaschine überwiegt. Beim Abheben vom Grund greift die Verklinkung wieder ein und verhindert das weitere Abrollen des Seils von der Seilrolle, sofern noch Seilvorrat vorhanden ist. Wenn der Auftriebskörper an der Wasseroberfläche angekommen ist, kann die Antriebsmaschine und damit das Experiment mit seinen gewonnenen Daten an dem Seil des Auftriebsantriebs geborgen werden.
Ausbildungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der schematischen Figuren näher erläutert. Dabei zeigt
Figur 1 einen Antrieb nach der Erfindung mit einemGenerator, einer Verklinkung und einer Bremsvorrichtung in der Perspektive,
Figuren 2a-2b einen Antrieb nach der Erfindung mit Verklinkung und Entriegelungseinrichtung in zwei Stellungen, Figur 3 einen Antrieb nach der Erfindung mit Entriegelungseinrichtung mit Verzögerung, und Figuren 4a-4d einen Antrieb nach der Erfindung mit einer Auswahl an Kraftkopplungselementen.
Die Figur 1 zeigt einen Antrieb 1 nach der Erfindung schematisch in perspektivischer Ansicht. Eine Kraftübertragungseinrichtung 2 ist auf einer Basisplatte 3 einer nicht weiter dargestellten Arbeitsmaschine montiert und steht, verankert beispielsweise durch sein Eigengewicht, auf dem Gewässergrund 4 eines Meeres 5. Eine mit einer Abtriebswelle 6 verbundene Seilrolle 7 trägt die gesamte vorgesehene Länge eines Seils 8, die maximal die Tauchtiefe der Arbeitsmaschine betragen kann. Im abgesenkten Zustand vor Beginn der Arbeit ist das Seil 8 vollständig auf die Seilrolle 7 aufgewickelt und der Antrieb 1 verriegelt. Die Abtriebswelle 6 ruht in Lagern 9, die auf der Basisplatte 3 fixiert sind. Das Ende des Seils 8 bildet eine Befestigungseinrichtung 10, beispielsweise ein Karabinerhaken, für einen Auftriebskörper 11. Sofern mehrere Auftriebskörper 11 vorgesehen sind, können mehrere Befestigungseinrichtungen 10 parallel oder übereinander vorhanden sein. Der Auftriebskörper 11 hat die Form einer handelsüblichen Auftriebskugel 12 aus Glas mit einer Schutzhülle 13 mit Schutzrippen 14 und einer Öse 15 zur Ankoppelung an die Befestigungseinrichtung 10 des Seils 8.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die mit Permanentmagneten bestückte Abtriebswelle 6 der Rotor 16 eines elektrischen Generators 17, dessen Stator 18 das Lager 9 mit integrierten Spulen bildet. Magnete und Spulen sind hier nicht näher dargestellt. Die elektrische Energie wird an den Anschlüssen 19 abgegriffen und dient beispielsweise der Steuerung der Kraftverteilung mit mechanische Aktoren, der Sensoπ/ersorgung, Datenübertragungseinrichtungen und anderen Verbrauchern im Experiment, die nicht mit mechanischer Energie arbeiten können.
Weiterhin ist eine in Figur 2a und Figur 2b noch näher ausgeführte Verklinkung 20 und eine Bremsvorrichtung 39 schematisch dargestellt.
Figur 2 zeigt schematisch einen Antrieb 1 mit einer Verklinkung 20 und einer Entriegelungseinrichtung 21, der sich beim Aufsetzen auf den Gewässergrund 4 selbsttätig aktiviert. Figur 2a zeigt dabei den verklinkten Zustand während des Absenkens (angedeutet durch zwei abwärts gerichtete Pfeile) des Antriebs 1, montiert auf der Basisplatte 3. Die Seilrolle 7 mit dem Seil 8, an dem der Auftriebskörper 11 (hier nicht dargestellt) nach oben zieht, ist mit der Abtriebswelle 6 fest verbunden. Auf der Abtriebswelle 6 ist ein Klinkenrad 22 befestigt, in das eine Verriegelungsklinke 23 eingreift und damit die Seilrolle 7 am Ablaufen hindert. Die Verriegelungsklinke 23 stützt sich dabei über eine Drehachse 24 und einen Entriegelungshebel 25 auf einem fest montierten Block 26 ab und wird von einer Rückholfeder 27 angedrückt. Der Entriegelungshebel 25 sitzt auf einer weiteren Drehachse 28 und wird seinerseits durch eine weitere Rückholfeder 29 an den Block 26 angedrückt.
Figur 2b zeigt den entriegelten Zustand nach Aufsetzen des Antriebs 1 auf den Boden 4. Der Entriegelungshebel 25 wird durch die Aufsetzkraft entgegen dem Uhrzeigersinn um seine weitere Drehachse 28 bis in eine mit der Basisplatte 3 bündige Position gedreht. Dabei drückt der Entriegelungshebel 25 die Verriegelungsklinke 23 nach oben und dreht sie im Uhrzeigersinn um ihre Drehachse 24. Dadurch gibt die Verriegelungsklinke 23 schließlich das Klinkenrad 22 frei und die Seilrolle 7 kann sich auf Grund der Auftriebskraft des Auftriebskörpers 11 (hier nicht dargestellt) am Seil 8 zu drehen beginnen. Beim erneuten Abheben des Antriebs 1 vom Boden 4 (z.B. nach Abwurf von Ballast) wird die Verriegelungsklinke 23 durch ihre Rückholfeder 27 und der Entriegelungshebel 25 durch seinen weitere Rückholfeder 29 in die ursprünglichen Positionen zurückgedreht, kommen am Block 26 zur Anlage und der Verriegelungshebel 23 greift wieder in das Klinkenrad 22 ein. Der Antrieb 1 ist wieder verriegelt und das Gerät kann nach dem Aufschwimmen am Seil 8 geborgen werden.
Figur 3 zeigt ebenfalls schematisch einen Antrieb 1 mit einer Verklinkung 20, einer Entriegelungseinrichtung 21 und einer Verzögerungseinrichtung 30. Bei Bodenkontakt löst die Entriegelungseinrichtung 21 aus und startet den federbetätigten Ablaufmechanismus der Verzögerungseinrichtung 30. Nach Ablauf des Federmechanismus betätigt die Verzögerungseinrichtung 30 ihrerseits die Verklinkung 20 und entriegelt damit den Antrieb 1. Nach Lösen des Bodenkontakts fällt die ganze Betätigungskette in den ursprünglichen Zustand zurück und der Antrieb 1 ist wieder verriegelt.
Die Figuren 4a bis 4d zeigen einen Antrieb 1 nach der Erfindung mit verschiedenen Kraftkopplungselementen mit jeweils spezifischen Aufgaben für das anzutreibende Experiment. In Figur 4a ist ein Zahnrad 31 dargestellt, das ein weiteres Zahnrad 32 oder eine Kette zur Drehrichtungsumkehr antreiben kann. Figur 4b zeigt eine Keilriemenscheibe 33 mit einem Keilriemen 34, beispielsweise als Transmissionsriemen mit gleichbleibendem Drehsinn. Figur 4c stellt eine stirnseitige Exzenterscheibe 35 dar, mit der über einen passend gelagerten Gelenkhebel 36 einen oszillierende Bewegung erzeugt werden kann. Figur 4d schließlich zeigt eine Nockenscheibe 37, mit deren Hilfe über einen Kipphebel 38 eine beliebige Steuerbewegung winkelabhängig und mit variablem Hub erzeugt werden kann. Weitere Fortleitungselemente wie Kurvenscheiben, Schnecken, nach- geschaltete Getriebe usw. sind ebenfalls möglich.
Bezugszeichenliste
1 Antrieb 2 Kraftübertragungseinrichtung
3 Basisplatte
4 Gewässergrund
5 Meer
6 Abtriebswelle
7 Seilrolle
8 Seil
9 Lager
10 Befestigungseinrichtung
11 Auftriebskörper
12 Auftriebskugel
13 Schutzhülle Schutzrippen
Öse
Rotor
Generator
Stator
Verklinkung
Entriegelungseinrichtung
Klinkenrad
Verriegelungsklinke
Drehachse
Entriegelungshebel
Block
Rückholfeder weitere Drehachse weitere Rückholfeder
Verzögerungseinrichtung
Zahnrad weiteres Zahnrad
Keilriemenscheibe
Keilriemen
Exzenterscheibe
Gelenkhebel
Nockenscheibe
Kipphebel
Bremsvorrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Antrieb für eine Arbeitsmaschine im Unterwassereinsatz mit einer Kraftübertragungseinrichtung mit Abtriebswelle und einem Auftriebskörper als Energiequelle, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragungseinrichtung (2) von einer mit der Abtriebswelle (6) fest verbundenen Seilrolle (7), einem von der Seilrolle (7) abwickelbaren Seil (8), mit der Abtriebswelle (6) kraftschlüssig verbundenen Kraftkopplungselementen sowie einer beim Ablassen des Antriebs (1) an einem Tragseil im Wasser eingreifenden, gesteuert lösbaren Verklinkung (29) der Seilrolle (7) und der Auftriebskörper (11) von einem geschlossenen, inkompressiblen, bei aufgerolltem Seil (8) und verklinkter Seilrolle (7) mit durch Auftriebskraft, Tauchtiefe und abwickelbarer Seillänge bestimmter Anftriebsenergie aufladbaren Körper mit einer Anordnung am freien Seilende gebildet ist, wobei die Arbeitsmaschine und / oder der Antrieb (1) ein die Auftriebskraft überkompensierendes Gewicht aufweisen.
2. Antrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Auftriebskörper (11) von zumindest einer handelsüblichen Auftriebskugel (12) gebildet ist.
3. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Seil (8) aus einem weitgehend auftriebsneutralen Material besteht.
4. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftkopplungselemente als Zahnrad (31), Exzenterscheibe (35), Nockenscheibe (37), Kurvenscheibe, Keilriemenscheibe oder Schneckenrad ausgebildet sind.
5. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (6) mit Permanentmagneten bestückt den Rotor (16) und ein Lager der Abtriebswelle (6) mit Spulen ausgerüstet den Stator (18) eines elektrischen Generators (17) bilden.
6. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verklinkung (20) von einer in ein auf der Abtriebswelle (6) fixiertes Klinkenrad (22) eingreifenden Verriegelungsklinke (23) gebildet ist.
7. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verklinkung (20) durch eine beim Aufsetzen des Antriebs (1) auf einen Gewässergrund (4) betätigte Entriegelungseinrichtung (21) automatisch gelöst wird.
8. Antrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Entriegelungseinrichtung (21) eine durch eine Uhrfeder betriebene Verzögerungseinrichtung (30) zur Freigabe der Verklinkung (20) aufweist.
9. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an der Kraftübertragungseinrichtung (2) eine durch die Kraftkopplungselemente oder durch eine elektronische Kontrollvorrichtung steuerbare, die Abgabe der Antriebsenergie regulierende Bremsvorrichtung (39) angeordnet ist.
10. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an der Kraftübertragungseinrichtung (2) eine durch die Kraftkopplungselemente oder durch eine elektronische Kontrollvorrichtung steuerbare, Ballast abwerfende weitere Entriegelungseinrichtung angeordnet ist.
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