DE102020002026B3

DE102020002026B3 - Vorrichtung als vorgeschaltete Antriebseinheit für ein Wasserfahrzeug

Info

Publication number: DE102020002026B3
Application number: DE102020002026.7A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-03-28
Filing date: 2020-03-28
Publication date: 2021-06-10
Anticipated expiration: 2040-03-29
Also published as: CA3173211A1; JP2023540414A; CN115335283A; WO2021197527A1; EP4126660A1

Abstract

Es ist vorgesehen, eine vorgeschaltete Antriebseinheit (1) für ein Wasserfahrzeug als Windangriffselement auszubilden, die über ein Zugseil (11) mit dem Wasserfahrzeug verbunden ist. Hierbei ist vorgesehen, dass das Windangriffselement durch einen Schwimmkörper (3) gebildet ist, der an seiner Oberseite mehrere verstellbare parallel zugeordnete Flächenelemente (5) als segelartige Windangriffsflächen, gegebenenfalls zusätzlich mit einem Rahmen, aufweist und an der Unterseite im Wasser mehrere verstellbare parallel zugeordnete Elemente (6) als Schwerter aufweist. Dabei sind die Flächenelemente (5) bzw. der gebildete Rahmen sowie der Schwimmkörper (3) über Zugelemente als Seile und/oder Stützmittel als Gestänge (7) in Form einer Abspannung über einen gebildeten Verknüpfungspunkt (8) hinter dem Schwimmkörper (3) zur Verbindung mit dem Zugseil (11) verbunden. Die Windangriffsflächen und die Schwerter besitzen jeweils Stellantriebe, die über eine zugeordnete Steuereinheit individuell einstellbar sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung als vorgeschaltete Antriebseinheit für ein Wasserfahrzeug in Form eines Windangriffselementes, die über ein Zugseil mit dem Wasserfahrzeug zum Antrieb und/oder als Zusatzantrieb verbunden ist, wobei das Windangriffselement durch einen Schwimmkörper gebildet ist, der an seiner Oberseite mehrere verstellbare parallel zugeordnete Flächenelemente als segelartige Windangriffsflächen aufweist.
Vorgeschaltete Antriebseinheitselemente für Wasserfahrzeuge mit einem Windangriffselement sind in vielfältigen Ausführungen, insbesondere als drachenartige Windangriffselemente bekannt und sind bereits in der Praxis eingesetzt worden. Diese Ausbildungen werden als Flugobjekte oberhalb der Wasseroberfläche angeordnet und sind über Zugseile mit dem Wasserfahrzeug verbunden.
Diese bekannten Anordnungen sind nur durch aufwendige Massnahmen vor dem Wasserfahrzeug positionierbar und durch komplizierte Steueranordnungen effektiv einsetzbar.
Weitere vorgeschaltete Antriebseinheiten für Wasserfahrzeuge mit einem Windangriffselement sind aus der DE 21 2015 000 159 U1 und WO 02/ 087 961 A1 bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine vorgeschaltete Antriebseinheit der gattungsgemässen Art als schwimmende Einheit zu schaffen, die eine einfache Handhabung ermöglicht und eine Ansteuerung in Anpassung, an die Windverhältnisse ohne Kränkung gewährleistet.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäss dadurch, dass der Schwimmkörper an der Unterseite im Wasser mehrere verstellbare parallel zugeordnete Elemente als Schwerter aufweist, wobei die Flächenelemente und der Schwimmkörper über Zugelemente als Seile und/oder Stützmittel als Gestänge in Form einer Abspannung über einen gebildeten Verknüpfungspunkt hinter dem Schwimmkörper zur Verbindung mit dem Zugseil verbunden ist und dass die Windangriffsflächen und die Schwerter jeweils Stellantriebe aufweisen, die über eine zugeordnete Steuereinheit einstellbar sind.
Hierbei wird eine einfache Anordnung zur effizienten Nutzung von Windenergie geschaffen, die als Antriebseinheit entsprechend den Windverhältnissen schlangenlinienförmig bewegbar ist.
Eine Weiterbildung der Erfindung wird dadurch geschaffen, dass an der Oberseite des Schwimmkörpers zusätzlich ein Rahmen zur Aufnahme der verstellbaren Flächenelemente angeordnet ist und an dem Rahmen die Zugelemente als Seile und/oder Gestänge angreifen.
Zur vorteilhaften Aufnahme und Verstellung der Schwerter sowie entsprechender Stabilisierung wird vorgeschlagen, dass an der Unterseite des Schwimmkörpers ein Rahmen zur Aufnahme der Elemente als Schwerter angeordnet ist sowie mit dem Rahmen Zugelemente als Seile verbunden sowie zum gebildeten Verknüpfungspunkt geführt sind.
Um die Effektivität zu erhöhen, ist vorgesehen, dass die Flächenelemente als Windangriffsflächen durch Profilelemente gebildet sind.
Ferner ist zur Erzielung von günstigen Verhältnissen bei Gegenwind vorgesehen, dass der Verknüpfungspunkt zur Aufnahme von Schubkräften der Gestänge durch einen Schwimmkörper gebildet ist.
Weiterhin wird zur effektiven Nutzung vorgesehen, dass das Zugseil mit einem zwischengeschalteten Schwimmkörper mit einem Kielschwert verbunden und als Umlenkelement für eine Verbindung zum Verknüpfungspunkt aufweist sowie die Verbindung am Schwimmkörper etwa mittig verschwenkbar angelenkt ist, wobei das Zugseil über einen weiteren steuerbaren Stellantrieb verschwenkbar verbunden ist, um das Zugseil jeweils in Fahrtrichtung unabhängig von der Ausrichtung des Schwimmkörper einzustellen. Dabei wird als Ausgestaltung vorgesehen, dass das Zugseil und die Verbindung zum Verknüpfungspunkt jeweils über verschwenkbare Hebelelemente bzw. Rahmenelemente am Schwimmkörper etwa mittig angelenkt sind und das Zugseil über den weiteren steuerbaren Stellantrieb in Fahrtrichtung unabhängig von der Ausrichtung des Schwimmkörpers einstellbar ist.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:

1 eine Antriebseinheit als Schwimmkörper mit verstellbaren Windangriffsflächen und Schwertern sowie einer Abspannung zum Schwimmkörper und zu den Windangriffsflächen,
2 eine Anordnung gemäss 1 mit einem Rahmen zur Aufnahme der Windangriffsflächen,
3 eine Anordnung wie 2 mit einem zusätzlichen Rahmen für die verstellbaren Schwerter und zugeordnete Abspannungen,
4 eine Draufsicht auf eine Gesamtanordnung mit einem zusätzlichen Schwimmkörper zur Bildung eines Verknüpfungspunktes der Abspannung,
5 eine weitere Ausführungsform entsprechend 3 mit einem zwischengeschalteten Umlenkelement als Schwimmkörper und
6 eine vergrösserte Prinzipdarstellung des Umlenkelementes mit verschwenkbaren Rahmenelementen zur Aufnahme des Zugseiles und einer Verbindung zum Verknüpfungspunkt.

Bei der dargestellten Anordnung ist die Antriebseinheit 1 für ein Wasserfahrzeug 2 durch einen Schwimmkörper 3 gebildet, wobei der Schwimmkörper 3 besitzt an seiner Oberseite mehrere verstellbare parallel zugeordnete Flächenelemente 5 als segelartige Windangriffsflächen aufweist. Diesen Flächenelementen 5 sind jeweils nicht näher dargestellte Stellantriebe zugeordnet, die über eine Steuereinheit zur bedarfsweisen Einstellung einer Winkelstellung der Flächenelemente 5 entsprechend der Windrichtung ansteuerbar sind. An der Unterseite des Schwimmkörpers 3 sind verstellbare parallel zugeordnete Elemente 6 als Schwerter angeordnet, die ebenfalls über Stellantriebe über eine Steuereinheit entsprechend der vorliegenden Verhältnisse verschwenkbar sind. Gemäss 2 sind die verstellbaren Flächenelemente 5 zusätzlich über einen Rahmen 4 im oberen Bereich aufgenommen.
Die auf diese Weise gebildete Antriebseinheit 1 besitzt eine Abspannung durch Gestänge 7 als Stützmittel, die an dem Schwimmkörper 3 und den Flächenelementen 5 bzw. dem Rahmen 4 angreifen sowie in einem Verknüpfungspunkt 8 hinter der Antriebseinheit 1 zusammengeführt sind. Diese Gestänge 7 können auch teilweise bzw. insgesamt durch Seile gebildet werden.
Gemäss 3 sind die Elemente 6 als Schwerter ebenfalls zusätzlich durch einen Rahmen 9 aufgenommen, wobei der Rahmen 9 über Seile 10 als Abspannung mit dem Verknüpfungspunkt 8 verbunden ist. Der Verknüpfungspunkt 8 ist dabei über ein Zugseil 11 mit dem Wasserfahrzeug 2 verbunden.
Zur Stabilisierung der Anordnung und Abstützung der Gestänge 7 und Aufnahme von Schubkräften ist der Verknüpfungspunkt 8 auf bzw. mit einem Schwimmkörper 12 gebildet, der über das Zugseil 11 mit dem Wasserfahrzeug 2 verbunden ist.
Gemäss 5 und 6 ist ein Ausführungsbeispiel zur Nutzung bei unterschiedlichen Windrichtungen mit einem guten Wirkungsgrad gezeigt, wobei ein zwischengeschalteter Schwimmkörper 13 als Umlenkelement angeordnet ist. Hierbei besitzt der Schwimmkörper 13 ein Kielschwert 14 und ist mit dem Zugseil 11 verbunden und weist eine Verbindung 15 zum Verknüpfungspunkt 8 auf. In dieser Ausbildung sind am Schwimmkörper 13 zur Verbindung mit dem Zugseil 11 und der Verbindung 15 vertikale Rahmenelemente 16,17 verschwenkbar etwa mittig angelenkt, wobei das Rahmenelement 16 über eine Verbindungsstange 18 mit dem Zugseil 11 verbunden ist und das Rahmenelement 16 über einen steuerbaren Stellantrieb 19 verschwenkbar einstellbar ist, um das Zugseil 11 jeweils in Fahrtrichtung des Wasserfahrzeuges 2 unabhängig von der Ausrichtung des Schwimmkörpers 13 einzustellen. Das verschwenkbare Rahmenelement 17 ist dabei an der dem Zugseil 11 gegenüberliegenden Seite über die Verbindung 15 mit dem Verknüpfungspunkt 8 verbunden.
Durch diese Ausbildung ist es möglich, ein Wind-Antriebssystem auszubilden, das bei einer von der Fahrtrichtung abweichenden Windrichtung auch einen Vortrieb ermöglicht. Hierbei ist eine schlangenlinienförmige Bewegung des Antriebselementes möglich, um eine gute Ausnutzung der Windenergie durchzuführen.
Bezugszeichenliste

1.: Antriebseinheit
2.: Wasserfahrzeug
3.: Schwimmkörper
4.: Rahmen
5.: Flächenelement
6.: Elemente
7.: Gestänge
8.: Verknüpfungspunkt
9.: Rahmen
10.: Seile
11.: Zugseil
12.: Schwimmkörper
13.: Schwimmkörper
14.: Kielschwert
15.: Verbindung
16.: Rahmenelement
17.: Rahmenelement
18.: Verbindungsstange
19.: Stellantrieb

Claims

Vorrichtung als vorgeschaltete Antriebseinheit (1) für ein Wasserfahrzeug (2) in Form eines Windangriffselementes, die über ein Zugseil (11) mit dem Wasserfahrzeug (2) zum Antrieb und/oder als Zusatzantrieb verbunden ist, wobei das Windangriffselement durch einen Schwimmkörper (3) gebildet ist, der an seiner Oberseite mehrere verstellbare parallel zugeordnete Flächenelemente (5) als segelartige Windangriffsflächen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwimmkörper (3) an der Unterseite im Wasser mehrere verstellbare parallel zugeordnete Elemente (6) als Schwerter aufweist, wobei die Flächenelemente (5) und der Schwimmkörper (3) über Zugelemente als Seile (10) und/oder Stützmittel als Gestänge (7) in Form einer Abspannung über einen gebildeten Verknüpfungspunkt (8) hinter dem Schwimmkörper (3) zur Verbindung mit dem Zugseil (11) verbunden ist und dass die Windangriffsflächen und die Schwerter jeweils Stellantriebe aufweisen, die über eine zugeordnete Steuereinheit einstellbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Oberseite des Schwimmkörpers (3) zusätzlich ein Rahmen (4) zur Aufnahme der verstellbaren Flächenelemente (5) angeordnet ist und an dem Rahmen (4) die Zugelemente als Seile (10) und/oder Gestänge (7) angreifen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Unterseite des Schwimmkörpers (3) ein Rahmen (9) zur Aufnahme der Elemente (6) als Schwerter angeordnet ist sowie mit dem Rahmen (9) Zugelemente (10) als Seile verbunden sowie zum gebildeten Verknüpfungspunkt (8) geführt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächenelemente (5) als Windangriffsflächen durch Profilelemente gebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verknüpfungspunkt (8) zur Aufnahme von Schubkräften der Gestänge (7) durch einen Schwimmkörper (12) gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugseil (11) mit einem zwischengeschalteten Schwimmkörper (13) mit einem Kielschwert (14) verbunden und als Umlenkelement für eine Verbindung (15) zum Verknüpfungspunkt (8) aufweist sowie die Verbindung (15) am Schwimmkörper (13) etwa mittig verschwenkbar angelenkt ist, wobei das Zugseil (11) über einen weiteren steuerbaren Stellantrieb (19) verschwenkbar verbunden ist, um das Zugseil (11) jeweils in Fahrtrichtung unabhängig von der Ausrichtung des Schwimmkörper (13) einzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugseil (11) und die Verbindung (15) zum Verknüpfungspunkt (8) jeweils über verschwenkbare Hebelelemente bzw. Rahmenelemente (16,17) am Schwimmkörper (13) etwa mittig angelenkt sind und das Zugseil (11) über den weiteren steuerbaren Stellantrieb (19) in Fahrtrichtung unabhängig von der Ausrichtung des Schwimmkörpers (13) einstellbar ist.