DE102009003987B4

DE102009003987B4 - Flossenantrieb und aktive Lenkung für ein Wasserfahrzeug

Info

Publication number: DE102009003987B4
Application number: DE200910003987
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-01-07
Filing date: 2009-01-07
Publication date: 2013-09-26
Anticipated expiration: 2029-01-08
Also published as: DE102009003987A1

Abstract

Flossenantrieb und aktive Lenkung für ein Wasserfahrzeug mit zwei vertikal stehenden Flossen (21) aus elastischem Material, die hinter dem Heck des Wasserfahrzeuges zu beiden Seiten der mittigen Fahrzeuglängsachse mit Abstand zueinander angeordnet sind, unabhängig voneinander arbeiten und nach Bedarf für Antriebs- oder Lenkzwecke eingesetzt werden können, wobei die Flossen (21) jeweils an einem Ende eines Flossenarms (14) angebracht sind, dessen anderes Ende um eine Vertikalachse (16) am Heck des Wasserfahrzeuges schwenkbar gelagert ist und der Flossenarm (14) mit einem um 90 Grad zu diesem zur mittigen Fahrzeuglängsachse gerichteten Hebelarm (15) fest verbunden ist, an dessen freien Ende eine Zug- und Schubstange (8, 13) angelenkt ist, und mit einem Fahrersitz (12), von dem aus die Flossen (21) bedienbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein in Fahrtrichtung des Wasserfahrzeuges vorderer zweiseitiger Hebel (5) vorgesehen ist, der mittig um eine vertikale Achse (4) drehbar ist und an dessen einen Endbereich die eine Zug- und Schubstange (8) angelenkt ist, wobei der Hebel (5) an seinen Enden Fußrasten (6) zur Übertragung der Muskelkraft der Beine auf die eine Flosse (21) aufweist, ein hinter dem vorderen Hebel (5) weiterer, erhöht angebrachter hinterer zweiseitiger Hebel (11) angeordnet ist, der mittig um eine vertikale Achse (4') drehbar ist und an dessen einen Endbereich die andere Zug- und Schubstange (13) angelenkt ist, wobei der Hebel (11) an seinen Enden Handgriffe (10) zur Übertragung der Muskelkraft der Arme auf die andere Flosse (21) aufweist, der Fahrersitz (12) so angeordnet ist, dass von ihm aus mit Blick in Fahrtrichtung die Fußrasten (6) und Handgriffe (10) aus bequemer und angelehnter Sitzposition bedienbar sind und eine Spannvorrichtung (7, 18, 19) zur Regulierung des Anstellwinkels der Flossen (21) mittels Feder- oder Gummispannung vom Fahrersitz (12) aus vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Flossenantrieb und eine aktive Lenkung für ein Wasserfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Muskelkraftbetriebene Wasserfahrzeuge erreichen in der Regel keine mit Landfahrzeugen vergleichbaren Geschwindigkeiten, lassen sich nicht vergleichbar zielgenau lenken und sind wegen ihrer meistens einrumpfigen Bauweise kippgefährdet. Sie verlangen zum sicheren Betrieb ein hohes Maß an Übung und sind damit für Laien kaum nutzbar. Die Kraftübertragung erfordert vielfach ergonomisch ungünstige und ineffektive Bewegungsabläufe. Die reichlich vorhandenen Wasserwege und Wasserflächen werden daher nur wenig mit muskelbetriebenen Fahrzeugen als Verkehrs- und Transportwege sowie als Sport- und Freizeitflächen genutzt.
Muskelkraftbetriebene Wasserfahrzeuge werden mittels Ruder oder Paddel fortbewegt und gesteuert. In Tretbooten werden Schaufelräder für den Vortrieb und Ruder zur Lenkung eingesetzt. In flachen Gewässern werden Kähne mittels Holzstangen fortbewegt und gelenkt. Das „Mirage Drive System” betreibt ein Kajak mit fahrradähnlichen Pedalen und sich unter dem Bootskörper gegeneinander bewegenden Flossen; die Lenkung erfolgt mittels Heckruder.
Auch sonstige bekannte fahrradähnliche Antriebe auf zwei- oder mehrrumpfigen Fahrzeugen mit Kraftübertragung auf Schaufelräder, Propeller oder Flossen bringen partielle Verbesserungen, erhöhen aber nicht die Alltagstauglichkeit.
Aus der US 6 964 589 B1 ist ein gattungsgemäßer Flossenantrieb und eine aktive Lenkung bekannt, bei der zwei Flossen jeweils an einem Ende eines Flossenarms angebracht sind, dessen anderes Ende um eine Vertikalachse schwenkbar ist, wobei der Flossenarm mit einem um 90 Grad zu diesem zur mittigen Fahrzeuglängsachse gerichteten Hebelarm fest verbunden ist, an dessen freien Ende eine Zug- und Schubstange angelenkt ist. Diese wird über einen weiteren Hebel und Handgriffe zur Übertragung der Muskelkraft der Arme bewegt. Dieser Flossenantrieb ermöglicht keinen direkten Krafteinsatz der Beine und erfordert, dass zum Vortrieb die Schub- und Zugbewegungen der Arme vom Oberkörper unterstützt werden und damit dem herkömmlichen Rudern ähnlich sind. Keine regelbare Abstimmung von Krafteinsatz und Belastungseinflüssen.
Die WO 2008/087044 A1 verwendet einen technisch aufwändigen Antriebs- und Steuermechanismus und ist auf einen eingegrenzten Verwendungsbereich beschränkt. Die unter dem Bootsrumpf angebrachten Flossen erschweren das Ein- und Aussetzen des Bootes und sind Beschädigungen ausgesetzt.
Die GB 427 617 A verwendet ebenfalls einen technisch aufwändigen Antriebs- und Steuermechanismus. Die Kombination aus Fußpedalen und Seilzügen für die Hände gewährleistet keine optimale Kraftübertragung, keine zielsichere Lenkung und geben keinen sicheren Halt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Flossenantrieb und eine aktive Lenkung so zu verbessern, dass durch den Einsatz der Bein- und Armmuskeln als größte Muskelgruppen des Menschen aus bequemer, angelehnter Sitzposition mit Blick in Fahrtrichtung unterbrechungsfrei und zielgerichtet Vortrieb erzeugt wird und das Wasserfahrzeug aktiv lenkbar ist.
Gelöst wird diese Aufgabe bei einem gattungsgemäßen Flossenantrieb und einer aktiven Lenkung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung bildet die bei Fischen und Meeressäugern vorliegende Kombination aus Antrieb und aktiver Lenkung mittels Flossen nach, verzichtet jedoch auf die Nachbildung der Rumpfelastizität.
Das muskelkraftbetriebene Wasserfahrzeug gleicht sich in Vortrieb und Wendigkeit den Fischen und Meeressäugetieren an und weist folgende Vorteile auf:

– Einsatzmöglichkeit als Nutz-, Spiel- oder Freizeitfahrzeug bis zum Hochleistungssportgerät
– Ergonomisch günstige, intuitive Bewegungsabläufe aus bequemer, angelehnter Sitzposition und hohe Kentersicherheit
– Modulbauweise sowie robuste, wartungsarme Technik
– Nur Schwimmkörper und Flossen befinden sich im Wasser
– Leichter Auf- und Abbau und Transport
– Ein- oder Mehrpersonenbetrieb möglich
– Regulierung von Krafteinsatz und Vortrieb
– Besegelung oder Motorantrieb möglich
– Nachrüstung geeigneter Einrumpfboote möglich

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der 1 dargestellt.
Das Wasserfahrzeug besteht aus folgenden Bauteilen:

a) Schwimmkörper Die Antriebs- und Lenkkombination ist grundsätzlich auf allen Schwimmkörpern einsetzbar. Größe und Bauart der Schwimmkörper richten sich nach dem Verwendungszweck des Wasserfahrzeuges. Besonders geeignet sind zwei als Gleiter ausgelegte, surfbrettartige Rümpfe 1. Bei einrumpfiger Bauweise mit herkömmlichem Bootsrumpf wird die Antriebs- und Lenkvorrichtung möglichst auf dem Tiefpunkt des Rumpfes angebracht. Das Zug- und Schubgestänge ist entsprechend nach oben zu kröpfen.
b) Tragdeck 3/Plattform Bei doppelrumpfiger Ausführung werden die Schwimmkörper durch Querholme 2 und ein Tragdeck 3 verbunden, die die Drehlager für ein Antriebs- und Lenkgestänge, einen Fahrersitz 12 und Drehlager für die Flossenarme aufnehmen.
c) Antriebs- und Lenkvorrichtung Vortrieb und Lenkung erfolgen mit zwei zweiseitigen Hebeln 5 und 11, die jeweils mittig auf einer vertikalen Achse 4 und 4' drehbar gelagert sind. Handgriffe 10 und Fußrasten 6 an den Hebeln bieten sicheren Halt bei ständiger Betriebsbereitschaft. Der vordere, niedrig angebrachte Hebel 5 wird mit den Füßen bewegt. Der hintere Hebel 11 ist an seinem Drehpunkt auf einer senkrechten Säule 9 gelagert und wird mit den Händen bewegt. Die ergonomisch günstige Position der Füße und Hände, des Beckens und der Schultern zu den Drehpunkten der Hebel 5 und 11 ergeben einen wirkungsvollen, totpunktfreien Arbeitsweg ohne Leerarbeit. Jeder Hebel 5, 11 ist durch eine außen angebrachte Zug- und Schubstange 8, 13 beweglich mit einem Hebelarm 15 einer Flosse 21 verbunden. Welcher Hebel mit welcher Flosse verbunden wird, ist unerheblich. Da die Lenkung aber vornehmlich mit dem handbetriebenen, hinteren Hebel 11 erfolgen wird, ist es zweckmäßig, die rechte (steuerbordseitige) Flosse 21 mit diesem Hebel 11 zu verbinden. Der frei wählbare Radius der unabhängig voneinander arbeitenden Hebel 5 und 11 bestimmt jeweils den Radius des Flossenausschlages.
d) Flossenarme und Flossen Am Heck des Fahrzeuges sind zwei jeweils auf einer Vertikalachse 16 gelagerte zweiarmige Hebel vorgesehen, die einen Flossenarm 14 und an ihrem Drehpunkt einen im 90-Grad-Winkel zur Fahrzeuglängsachse gerichteten Hebelarm 15 aufweisen, der mittels der Zug- und Schubstange 8, 13 beweglich mit einem der Hebel 5,11 der Antriebsmechanik verbunden ist. Die Flossenarme 14 weisen an ihrem hinteren Ende vertikale Drehlager 20 auf, an deren Achsen die nach hinten gerichteten Flossen 21 und nach vorn gerichtete Halter 19 mit Spannfedern oder Spanngummis 18 angebracht sind. Die in Längsrichtung ausgeführten Zug- und Schubbewegungen werden so in wechselseitige Flossenarmschläge umgelenkt. Bei gegenläufiger Betätigung der zweiseitigen Hebel 5 und 11 ergeben sich Spreiz- und Schließbewegungen der Flossen 21, die den Vortrieb bewirken. Die eingesetzte Kraft wird ausschließlich in gelenkten Vortrieb umgesetzt. Es entstehen keine unerwünschten seitlich auf das Fahrzeug wirkenden Kräfte. Durch die Anpassung des Anstellwinkels der Flossen 21 an den Krafteinsatz und das elastische Flossenmaterial beschreiben die Flossen 21 im Wasser eine verlustarme Wellenlinie. Parallele Bewegungen der Hebel 5 und 11 lenken das Fahrzeug wirkungsvoll und zielsicher. Die Flossen 21 arbeiten unabhängig voneinander und können nach Bedarf für Vortrieb- bzw. Lenkzwecke eingesetzt werden. Der Übergang von Antriebs- in Lenkfunktion und umgekehrt ist fließend. Für den Betrieb durch zwei oder mehr Personen werden die erforderlichen Antriebs- und Lenkvorrichtungen miteinander gekoppelt, so dass alle Beteiligten ihre Kraft gemeinsam auf die Flossen 21 geben.

Der Anstellwinkel der Flossen 21 ist durch ihre bewegliche Lagerung in den Flossenträgern mittels Feder- oder Gummispannung vom Fahrersitz 12 aus regulierbar über die Spannvorrichtung 7, 18, 19. Krafteinsatz und Vortrieb können so aufeinander abgestimmt werden.
Knickgelenke 17 hinter dem Drehpunkt der Flossenarme 14 erleichtern durch Hochklappen der Flossen 21 das Ein- und Aussetzen des Fahrzeuges und ermöglichen durch Höhenverstellung den Betrieb in seichten Gewässern. Bei Hindernissen im Wasser (Steine, Bodenwellen udgl.) weichen die Flossen 21 selbständig nach oben aus und sind vor Beschädigung geschützt. Kraftraubende Fehlschläge, wie beim Rudern oder Paddeln möglich, sind ausgeschlossen. Der beim Rudern oder Paddeln unvermeidliche Rückholvorgang entfällt. In Arbeitspausen werden die Flossen 21 in Fahrrichtung gestellt und das Fahrzeug nutzt den vorhandenen Schwung ungebremst aus. Durch Festhalten der Flossen 21 in Spreizstellung kann z. B. in Notsituationen eine starke Bremswirkung ausgeübt werden. Größe, Form, Material und Elastizität der Flossen 21 und die Spannvorrichtung sind nach dem Einsatzzweck des Fahrzeuges auszurichten.

Claims

Flossenantrieb und aktive Lenkung für ein Wasserfahrzeug mit zwei vertikal stehenden Flossen (21) aus elastischem Material, die hinter dem Heck des Wasserfahrzeuges zu beiden Seiten der mittigen Fahrzeuglängsachse mit Abstand zueinander angeordnet sind, unabhängig voneinander arbeiten und nach Bedarf für Antriebs- oder Lenkzwecke eingesetzt werden können, wobei die Flossen (21) jeweils an einem Ende eines Flossenarms (14) angebracht sind, dessen anderes Ende um eine Vertikalachse (16) am Heck des Wasserfahrzeuges schwenkbar gelagert ist und der Flossenarm (14) mit einem um 90 Grad zu diesem zur mittigen Fahrzeuglängsachse gerichteten Hebelarm (15) fest verbunden ist, an dessen freien Ende eine Zug- und Schubstange (8, 13) angelenkt ist, und mit einem Fahrersitz (12), von dem aus die Flossen (21) bedienbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein in Fahrtrichtung des Wasserfahrzeuges vorderer zweiseitiger Hebel (5) vorgesehen ist, der mittig um eine vertikale Achse (4) drehbar ist und an dessen einen Endbereich die eine Zug- und Schubstange (8) angelenkt ist, wobei der Hebel (5) an seinen Enden Fußrasten (6) zur Übertragung der Muskelkraft der Beine auf die eine Flosse (21) aufweist, ein hinter dem vorderen Hebel (5) weiterer, erhöht angebrachter hinterer zweiseitiger Hebel (11) angeordnet ist, der mittig um eine vertikale Achse (4') drehbar ist und an dessen einen Endbereich die andere Zug- und Schubstange (13) angelenkt ist, wobei der Hebel (11) an seinen Enden Handgriffe (10) zur Übertragung der Muskelkraft der Arme auf die andere Flosse (21) aufweist, der Fahrersitz (12) so angeordnet ist, dass von ihm aus mit Blick in Fahrtrichtung die Fußrasten (6) und Handgriffe (10) aus bequemer und angelehnter Sitzposition bedienbar sind und eine Spannvorrichtung (7, 18, 19) zur Regulierung des Anstellwinkels der Flossen (21) mittels Feder- oder Gummispannung vom Fahrersitz (12) aus vorgesehen ist.
Flossenantrieb und aktive Lenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flossenarme (14) Knickgelenke (17) zur Höhenverstellung und zum Hochklappen der Flossen (21) aufweisen.
Flossenantrieb und aktive Lenkung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb der Flossen (21) durch Motorkraft unterstützbar oder übernehmbar ist.
Flossenantrieb und aktive Lenkung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er durch eine Segelvorrichtung ergänzt ist.
Flossenantrieb und aktive Lenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass er an einem Wasserfahrzeug mit zwei oder mehr miteinander verbundenen Schwimmkörpern angebracht ist.
Flossenantrieb und aktive Lenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserfahrzeug einrumpfig ausgeführt ist.
Flossenantrieb und aktive Lenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass weitere beteiligte Personen ihre Kraft auf zusätzliche Griffe und Pedale einbringen.