DE102020117875A1

DE102020117875A1 - Wasserfahrzeug

Info

Publication number: DE102020117875A1
Application number: DE102020117875.1A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-07-07
Filing date: 2020-07-07
Publication date: 2022-01-13
Also published as: WO2022008305A1; EP4178851A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wasserfahrzeug (100), welches ein Tragelement (1, 1'), insbesondere in Form einer Tragplattform oder eines Tragrahmens (1.1, 1.1') zum Tragen einer Last, einen Auftriebserzeuger (2) zum Erzeugen einer auf das Wasserfahrzeug (100) wirkenden Auftriebskraft, und einen internen oder externen Fahr-Antrieb (3) zum Bewegen des Wasserfahrzeugs entlang einer Fahrtrichtung (10) umfasst, wobei der Auftriebserzeuger (2) ein temporärer Auftriebserzeuger (2) ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben eines Wasserfahrzeugs (100).

Description

I. Anwendungsgebiet
Die Erfindung betrifft ein Wasserfahrzeug mit einem Tragelement zum Tragen einer Last, einem Auftriebserzeuger zum Erzeugen einer auf das Wasserfahrzeug wirkenden Auftriebskraft und einem internen oder externen Fahr-Antrieb zum Bewegen des Wasserfahrzeugs entlang einer Fahrtrichtung. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Wasserfahrzeugs.
II. Technischer Hintergrund
Aus dem Stand der Technik sind gattungsgemäße Wasserfahrzeuge bekannt, welche zum Tragen einer Last, beispielsweise Containern oder dergleichen, eingesetzt werden können und dabei entweder mittels eines internen Fahr-Antriebs, d.h. einem an dem Wasserfahrzeug selbst angebrachten Fahr-Antrieb, oder eines externen Fahr-Antriebs, d.h. einem an einem weiteren Wasserfahrzeug oder dergleichen angebrachten Fahr-Antrieb, welches mit dem Wasserfahrzeug verbindbar ist, angetrieben werden.
Solche Wasserfahrzeuge können dabei beispielsweise zum Transport von Containern oder sonstigen Gütern über Flüsse oder sonstige Gewässer verwendet werden. Bereits an dieser Stelle sei jedoch darauf hingewiesen, dass, obwohl die Erfindung im Folgenden teilweise anhand eines Beispiels zum Transport von Containern beschrieben werden wird, hieraus keine wie auch immer geartete Einschränkung abgeleitet werden kann.
Zur Bereitstellung einer auf das Wasserfahrzeug wirkenden Auftriebskraft umfassen gattungsgemäße Wasserfahrzeuge ferner einen Auftriebserzeuger. Handelt es sich bei dem Wasserfahrzeug um eine Tragplattform, beispielsweise ein Ponton oder eine Arbeitsplattform, können solche Auftriebserzeuger als Schwimmkörper in Form von Luftkammern ausgebildet sein, welche unterhalb der Tragplattform angeordnet sein können.
Die Schwimmkörper können dabei beispielsweise aus Aluminium ausgebildet sein, wodurch sie sich zwar durch eine hohe Steifigkeit auszeichnen, jedoch gegenüber Schwimmkörpern aus Kunststoff, insbesondere in chemisch belasteten Gewässern, sehr anfällig für Lochfraß und damit verbundene undichte Stellen sowie sonstige Schäden sein können, sofern nicht besonders kostenintensive Aluminium-Legierungen eingesetzt werden.
Darüber hinaus weisen solche Schwimmkörper insbesondere dann, wenn sie zur Aufnahme hoher Lasten sowie zur Gewährleistung einer ausreichend hohen Stabilität gegen Kentern ausgebildet sind, während der Fortbewegung einen relativ hohen Fahrwiderstand auf, so dass der interne oder der externe Fahr-Antrieb relativ stark dimensioniert sein muss und/oder nur vergleichsweise geringe Fahrgeschwindigkeiten erzielt werden können.
III. Darstellung der Erfindung
a) Technische Aufgabe
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Wasserfahrzeug der eingangs genannten Art sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Wasserfahrzeugs bereitzustellen, welches ein gegenüber bekannten Wasserfahrzeugen reduzierten Fahrwiderstand in Verbindung mit einer hohen Zuverlässigkeit aufweist und dabei gleichzeitig auch zum Transport schwerer Lasten geeignet ist.
b) Lösung der Aufgabe
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Wasserfahrzeug nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren nach Anspruch 16 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Hinsichtlich des Wasserfahrzeugs wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Auftriebserzeuger ein temporärer Auftriebserzeuger ist.
Der Begriff „temporärer Auftriebserzeuger“ ist dabei im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung derart auszulegen, dass der Auftriebserzeuger so ausgebildet ist, dass er die Auftriebskraft, temporär, d.h. nicht permanent erzeugt. Gegenüber permanenten Auftriebserzeugern, wie etwa Auftriebskörpern, resultiert hieraus der Vorteil, dass der Auftriebserzeuger den Auftrieb nur dann Erzeugen kann, wenn er auch benötigt wird. Auch muss erfindungsgemäß - im Gegensatz zu permanenten Auftriebserzeugern - die Dichte des temporären Auftriebserzeugers, vorzugsweise des gesamten Wasserfahrzeugs, nicht zwingend geringer als die Dichte von Wasser sein.
Wird das erfindungsgemäße Wasserfahrzeug beispielsweise zum Transport einer Last eingesetzt, welche selbst schwimmfähig ist, so kann der Auftriebserzeuger derart ausgebildet sein, dass er zwar während eines Stillstandes des Wasserfahrzeuges keinen Auftrieb erzeugt, jedoch während des Bewegens des Wasserfahrzeugs entlang der Fahrtrichtung eine derart auf das Wasserfahrzeug wirkende Auftriebskraft erzeugt, dass die zu transportierende Last nur noch teilweise oder nicht mehr in das Wasser eingetaucht ist. Hierdurch kann ein durch den Fahr-Antrieb des Wasserfahrzeugs zu überwindender Fahrwiderstand entlang der Fahrtrichtung reduziert werden.
Der Fahr-Antrieb kann dabei als ein interner Fahr-Antrieb, d.h. ein an dem Wasserfahrzeug selbst angebrachter Fahr-Antrieb, oder als ein externer Fahr-Antrieb ausgebildet sein, welcher dem Wasserfahrzeug lediglich zugeordnet und mit diesem wirkverbunden, jedoch kein Bestandteil des Wasserfahrzeugs ist. Der externe Fahr-Antrieb kann dabei Bestandteil eines weiteren Wasserfahrzeugs sein, welches, mit dem Wasserfahrzeug gekoppelt ist und als Zug-Wasserfahrzeug dient.
Zur Erzeugung der das Wasserfahrzeug tragenden Auftriebskraft kann der temporäre Auftriebserzeuger wenigstens ein Strömungsleit-Element umfassen, welches in Bezug auf eine Anströmrichtung einen Anstellwinkel aufweist und/oder welches ein derartiges Querschnitts-Profil aufweist, dass bei einer Anströmung des Strömungsleit-Elements entlang der Anströmrichtung die Auftriebskraft erzeugt wird. Umfasst das Wasserfahrzeug ein derartiges Strömungsleit-Element, wird die Auftriebskraft jedoch nur dann erzeugt, wenn das Wasserfahrzeug mittels des internen oder externen Antriebs bewegt wird, d.h. eine Fahrgeschwindigkeit größer null aufweist. Der externe oder interne Antrieb ist in diesem Fall also in funktionaler Hinsicht als Bestandteil des temporären Auftriebserzeugers zu betrachten.
Gemäß einer Ausführungsform kann das wenigstens eine StrömungsLeitelement wenigstens eine Strömungsleit-Platte umfassen, welche in Bezug auf eine Anströmrichtung einen Anstellwinkel aufweist, welcher vorzugsweise einstellbar ist. Die Anströmrichtung ist dabei eine der Fahrtrichtung des Wasserfahrzeugs im Wesentlichen entgegengesetzte Richtung. Die Strömungsleit-Platte weist dabei bevorzugt ein Profil auf, welches im Wesentlichen einer ebenen Platte entspricht, so dass sie bei zur Fahrtrichtung im Wesentlichen paralleler Ausrichtung, d.h. bei nicht vorhandenem Anstellwinkel, keinen Auftrieb erzeugt. Erst durch den Anstellwinkel wird während der Fortbewegung des Wasserfahrzeugs auf der Wasseroberfläche entlang der Fahrtrichtung ein Umlenken einer auf die wenigstens eine Strömungsleit-Platte auftreffenden Wasserströmung bewirkt, aus welcher eine auf das Wasserfahrzeug wirkende Auftriebskraft resultiert. Der Anstellwinkel ist dabei in Anpassung an die zu tragende Last zu wählen, da dieser einerseits ausreichend hoch gewählt werden muss, dass die notwendige Auftriebskraft erreicht werden kann, jedoch andererseits nur so hoch wie nötig gewählt werden sollte, da mit zunehmendem Anstellwinkel eine durch die Strömungsleit-Platte erzeugte Verzögerungswirkung und damit der Fahrwiderstand des Wasserfahrzeugs zunimmt.
Um die Auftriebskraft ähnlich wie bei einem Tragflügel-Boot erzeugen und vorzugsweise ein besonders reibungsarmes Fortbewegen des Wasserfahrzeugs einschließlich der darauf aufgenommen Last relativ zur Wasseroberfläche erreichen zu können, kann zusätzlich oder alternativ vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Strömungsleit-Element wenigstens einen Strömungsleit-Flügel mit einem Tragflügelprofil umfasst. Bevorzugt kann auch der Strömungsleit-Flügel einen in Bezug auf die Anströmrichtung einstellbaren Anstellwinkel aufweisen, um die Auftriebskraft in gewünschter Art und Weise einstellen zu können. Das Tragflügelprofil ist dabei vorzugsweise derart gestaltet, dass die Auftriebskraft bei Erreichen einer vorbestimmten Fahrgeschwindigkeit entlang der Fahrtrichtung ein Anheben des Wasserfahrzeugs einschließlich des Tragelements sowie der darauf aufgenommenen Last relativ zur Wasseroberfläche bewirkt. Um einen besonders niedrigen Fahrwiderstand zu erzielen, kann nach Erreichen der vorbestimmten Fahrgeschwindigkeit entlang der Fahrtrichtung vorzugsweise nur noch der Strömungsleit-Flügel und/oder gegebenenfalls das Tragelement in das Wasser eingetaucht sein oder auf der Wasseroberfläche gleiten.
Umfasst das erfindungsgemäße Wasserfahrzeug das wenigstens eine Strömungsleit-Element, so ist es zudem von Vorteil, dass eine Wirkfläche des wenigstens einen Strömungsleit-Elements derart bemessen ist, dass sie mehr als 10%, besser mehr als 50%, einer Grundfläche des Tragelements entspricht. Als Folge hiervon kann bereits bei vergleichsweise geringen Fahrgeschwindigkeiten entlang der Fahrtrichtung eine hohe Auftriebskraft erzielt werden.
Um während eines Stillstandes des Wasserfahrzeugs, d.h. in einem Zustand, in welchem sich das Wasserfahrzeug nicht oder nur geringfügig fortbewegt, eine ausreichende Auftriebskraft erzeugen zu können, wird gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgeschlagen, dass der temporäre Auftriebserzeuger eine Fluidstrahl-Abgabeeinheit, insbesondere eine Wasserstrahl-Abgabeeinheit oder eine Luftstrahl-Abgabeeinheit umfasst, welche dazu eingerichtet ist, einen von dem Tragelement weg, insbesondere nach unten, gerichteten Fluidstrahl abzugeben, wobei die Fluidstrahl-Abgabeeinheit vorzugsweise eine Pumpe, beispielsweise eine Impeller-Pumpe, aufweist. Die Fluidstrahl-Abgabeeinheit ist dabei vorzugsweise ferner um eine zu einer Querrichtung des Wasserfahrzeugs im Wesentlichen parallel verlaufende Schwenkachse schwenkbar an dem Wasserfahrzeug angebracht, so dass eine Abgaberichtung des Fluidstrahls einstellbar ist. Auch kann die Fluidstrahl-Abgabeeinheit zusätzlich oder alternativ um eine zur Vertikalen im Wesentlichen parallelen Achse schwenkbar sein. Hierdurch kann zusätzlich die Fahrtrichtung des Wasserfahrzeugs beeinflusst werden.
Zur Bereitstellung der das Wasserfahrzeug der in der Fahrtrichtung antreibenden Fahr-Antriebskraft ist hauptsächlich der interne oder externe Fahr-Antrieb vorgesehen, welcher bevorzugt in Form eines Propeller-Fahrantriebs oder in Form eines Fluidstrahl-Fahr-Antriebs, vorzugsweise eines Wasserstrahl-Fahr-Antriebs oder eines Luftstrahl-Fahr-Antriebs, ausgebildet sein kann.
Umfasst das Wasserfahrzeug den internen Fahr-Antrieb, kann dieser zur Realisierung einer kompakten Gestaltung des Wasserfahrzeugs sowie zur Gewährleistung eines niedrigen Schwerpunktes des Wasserfahrzeugs an oder in dem Tragelement angeordnet sein.
Ist der temporäre Auftriebserzeuger als eine vorstehend beschriebene, schwenkbare Fluidstrahl-Abgabeeinheit ausgebildet, so kann diese, je nach eingestelltem Schwenkwinkel, jedoch zusätzlich auch als Fahr-Antrieb wirken.
Darüber hinaus ist es denkbar, eine Mehrzahl von Fluidstrahl-Abgabeeinheiten vorzusehen, wobei eine vorbestimmte erste Anzahl der Mehrzahl von Fluidstrahl-Abgabeeinheiten zum Erzeugen der Auftriebskraft eingesetzt werden können, während hingegen eine vorbestimmte zweite Anzahl der Mehrzahl von Fluidstrahl-Abgabeeinheiten zum Erzeugen der Fahr-Antriebskraft entlang der Fahrtrichtung eingesetzt werden können.
Um ausreichend Ladefläche zum Transportieren der Last, beispielsweise eines oder mehrerer Container, sowie einen guten Zugang zum Be- und Entladen des Wasserfahrzeugs sicherstellen zu können, wird gemäß einer Ausführungsform vorgeschlagen, dass das Tragelement plattenförmig, beispielsweise in Form einer Tragplattform, ausgebildet ist.
Soll eine gewichtssparende und kompakte Ausführung des Tragelements erzielt werden, so kann das Tragelement zusätzlich oder alternativ einen Rahmen umfassen. Zur Realisierung einer besonders kompakten Ausführungsform ist es darüber hinaus denkbar, den Auftriebserzeuger, insbesondere großflächig, in den Rahmen zu integrieren.
Darüber hinaus kann das Tragelement je nach Größe und Form der zu transportierenden Last in einer Draufsicht im Wesentlichen polygonförmig, vorzugsweise rechteckig, oder im Wesentlichen kreisförmig oder im Wesentlichen elliptisch sein.
Um eine besonders hohe Steifigkeit des Tragelements gewährleisten zu können, so dass auch bei starkem Wellengang nur geringe Verwindungen des Tragelements auftreten, kann das Tragelement gemäß einer Ausführungsform wenigstens teilweise aus einem im Wesentlichen starren Material hergestellt sein. Dies kann sich insbesondere bei zu transportierenden Lasten als vorteilhaft erweisen, welche selbst sehr empfindlich auf eine mögliche Verwindung reagieren würden.
Soll jedoch stattdessen gewährleistet sein, dass die zu transportierende Last nur einen möglichst geringen Einfluss von dem auftretenden Wellengang erfährt, so kann das Tragelement alternativ wenigstes teilweise aus einem im Wesentlichen elastischen Material hergestellt sein. Hierdurch kann das Tragelement den Einfluss des Wellengangs durch lokale Verformungen ausgleichen, welche dem auftretenden Wellengang folgen, und folglich eine erhöhte Sicherheit gegenüber einem Aufschwingen und einem möglichen Kippen des Tragelements samt der zu transportierenden Last erzielt werden.
Um darüber hinaus eine große Menge einzelner zu transportierender Lasten gleichzeitig transportieren zu können, kann das Wasserfahrzeug ferner eine Mehrzahl der Tragelemente umfassen, welche vorzugsweise in der Fahrtrichtung und/oder im Wesentlichen quer zur Fahrtrichtung aneinandergereiht sind. Dies kann darüber hinaus auch zum Transportieren von Lasten hilfreich sein, welche zwar relativ große Abmessungen, jedoch nur ein geringes Gewicht aufweisen, so dass eine punktuelle Abstützung sowie eine vergleichsweise geringe Auftriebskraft ausreichend sind. Hierdurch kann folglich ein besonders niedriger Fahrwiderstand erzielt werden.
Zur Gewährleistung einer sicheren Verbindung der einzelnen Tragelemente ist die Mehrzahl der Tragelemente dabei bevorzugt durch im Wesentliche starre Koppelelemente, insbesondere lösbar, miteinander gekoppelt.
Nachzutragen ist noch, dass das Tragelement zur Aufnahme der Last eine Mehrzahl von Stützen umfassen kann, welche sich einenends auf dem Tragelement oder einem mit diesem verbundenen Teil abstützen und andernends die Last aufnehmen, wobei die Stützen vorzugsweise teleskopierbar und/oder gefedert ausgebildet sind. Sind die Stützen dabei teleskopierbar ausgebildet, kann der Abstand zwischen der Last und dem Tragelement je nach Situation angepasst werden. Ist es bevorzugt, die Last von auf der Wasseroberfläche potentiell auftretenden Wellen fernzuhalten, kann ein entsprechend erhöhter Abstand eingestellt werden, während zur Gewährleistung eines niedrigen Schwerpunktes des Wasserfahrzeugs ein geringer Abstand von Vorteil sein kann.
Hinsicht des Verfahrens wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass das Wasserfahrzeug zu Wasser gelassen wird und eine auf das Wasserfahrzeug temporär wirkende Auftriebskraft erzeugt wird.
Bereits an dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass sämtliche hinsichtlich des erfindungsgemäßen Wasserfahrzeugs erläuterten Vorteile und Wirkungen auch auf das erfindungsgemäße Verfahren zutreffen.
Die temporäre Auftriebskraft kann durch ein Bewegen des Wasserfahrzeugs entlang einer Fahrtrichtung erzeugt werden, insbesondere mittels eines Strömungsleit-Elements, beispielsweise eines Strömungsleit-Flügels mit einem Tragflügelprofil und/oder wenigstens einer Strömungsleit-Platte. Bevorzugt ist die durch das Bewegen erzeugte Auftriebskraft regulierbar, insbesondere durch Verstellen eines Anstellwinkels des Strömungsleit-Elements.
Zusätzlich oder alternativ ist es denkbar, die temporäre Auftriebskraft während eines Stillstands des Wasserfahrzeugs zu erzeugen, insbesondere mittels einer Fluidstrahl-Abgabeeinheit. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die zu transportierende Last selbst nicht schwimmfähig ist.
Je nach Art und Umfang der zu transportierenden Last, kann diese vor oder nach dem zu Wasser lassen des Wasserfahrzeugs auf dem Wasserfahrzeug platziert werden. Ist die Last beispielsweise selbst schwimmfähig und soll diese zur Bereitstellung der Auftriebskraft während des Stillstandes des Wasserfahrzeugs verwendet werden, so kann es von Vorteil sein, die Last vor dem zu Wasser lassen des Wasserfahrzeugs auf dem Tragelement zu platzieren. Wird die temporäre Auftriebskraft bereits während eines Stillstandes des Wasserfahrzeugs auf der Wasseroberfläche erzeugt, so kann die Last auch erst nach dem zu Wasser lassen des Wasserfahrzeugs auf dem Tragelement platziert werden.
Figurenliste
Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind im Folgenden beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:

1a: eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Wasserfahrzeugs gemäß einer Ausführungsform,
1b: eine Vorderansicht des erfindungsgemäßen Wasserfahrzeugs,
1c: eine Aufsicht auf das erfindungsgemäße Wasserfahrzeug,
2a: eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform eines temporären Auftriebserzeugers für das erfindungsgemäße Wasserfahrzeug,
2b: eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform des temporären Auftriebserzeugers für das erfindungsgemäße Wasserfahrzeug
2c: eine Seitenansicht einer dritten Ausführungsform des temporären Auftriebserzeugers für das erfindungsgemäße Wasserfahrzeug,
3: eine Aufsicht auf das erfindungsgemäße Wasserfahrzeug, welches um ein weiteres Tragelement ergänzt ist,
4a und 4b: jeweils eine Seitenansicht einer Abwandlung der ersten Ausführungsform des temporären Auftriebserzeugers.

In 1a ist ein erfindungsgemäßes Wasserfahrzeug ganz allgemein mit 100 bezeichnet.
Das erfindungsgemäße Wasserfahrzeug 100 umfasst ein Tragelement 1, welches in der dargestellten Ausführungsform einen Tragrahmen 1.1 aufweist. Auf dem Tragrahmen 1.1 stützt sich über eine vordere Stütze 1.2, seitliche Stützen 1.3 sowie eine hintere Stütze 1.4 eine zu tragende Last L ab. Die Stützen 1.2, 1.3 und 1.4 können dabei bevorzugt teleskopierbar und/oder gefedert ausgebildet sein. Die zu tragende Last L ist dabei aus einem Steuerabschnitt Ls sowie einem zu beladenden Abschnitt L_B gebildet, welcher in der dargestellten Ausführungsform mit Containern Lc beladen ist. Der Steuerabschnitt Ls kann dabei zur Aufnahme einer das Wasserfahrzeug 100 steuernden Person (nicht dargestellt) vorgesehen sein und entsprechende ebenfalls nicht näher dargestellte Steuerungseinrichtungen aufweisen, welche zur Steuerung des Betriebs des Wasserfahrzeugs 100 sowie im Folgenden näher beschriebenen temporären Auftriebserzeugern 2 und eines Fahr-Antriebs 3 des Wasserfahrzeugs 100 vorgesehen sind.
Das Wasserfahrzeug 100 ist in 1a einem Zustand dargestellt, in welchem es auf einer Wasserfläche W schwimmt, wobei sich in der Tragrahmen 1.1 sowie jeweils ein Teil der vorderen Stütze 1.2, der seitlichen Stützen 1.3 sowie der hinteren Stütze 1.4 unterhalb der Wasseroberfläche W, und sich die Last L vollständig oberhalb der Wasseroberfläche W befindet. Als Folge hiervon kann durch das Gleiten des Tragrahmens 1.1 auf der Wasseroberfläche W ein besonders niedriger Fahrwiderstand erreicht werden, wobei lediglich während der Fahrt auftretende Wellenspitzen geschnitten werden.
Wie in 1b, der Vorderansicht des Wasserfahrzeugs 100 zu erkennen, weist der Tragrahmen 1.1 in der dargestellten Ausführungsform eine Profilform mit in Richtung der Vertikalen 12 ausgebildeten Vertiefungen 1.1a auf. Das Vorsehen der Vertiefungen 1.1a stellt ausreichend Bauraum bereit, um eine kompakte Anordnung eines oder mehrerer, in 1b nicht dargestellter, temporärer Auftriebserzeuger 2 zu ermöglichen, welche mit Bezug auf die 2a, 2b und 2c beschrieben werden.
2a zeigt eine erste Ausführungsform eines temporären Auftriebserzeugers 2, welcher als eine Strömungsleit-Platte 2a ausgebildet ist. Die Strömungsleit-Platte 2a ist um eine zu einer Querrichtung 11 im Wesentlichen parallele Schwenkachse S_a schwenkbar an dem Tragrahmen 1.1 angebracht, von welchem in 2a lediglich ein Ausschnitt dargestellt ist. Zum Erzeugen einer auf den Tragrahmen 1.1 und damit einer auf das gesamte Wasserfahrzeug 100 wirkenden Auftriebskraft in einer zur Vertikalen 12 im Wesentlichen parallelen Richtung weist die Strömungsleit-Platte 2a einen Anstellwinkel α_a in Bezug auf eine Anströmrichtung 10' auf, welche eine zur Fahrtrichtung 10 des Wasserfahrzeugs 100 entgegengesetzte Richtung ist. Der Anstellwinkel α_a ist dabei bevorzugst durch einen in 2a nicht dargestellten Aktuator verstellbar, welcher beispielsweise als ein mechanisch oder elektromechanisch betriebener Aktuator ausgebildet sein kann.
2b zeigt hingegen eine zweite Ausführungsform des Auftriebserzeugers 2, welcher als ein Strömungsleit-Flügel 2b mit einem Tragflächenprofil ausgebildet ist. Das Tragflächenprofil des Strömungsleit-Flügels 2b ist dabei derart gestaltet, dass bei Anströmung des Strömungsleit-Flügels 2b entlang der Anströmrichtung 10', analog zu dem Strömungsleitflügel 2a gemäß 2a, eine auf den Tragrahmen 1.1 und damit auf das Wasserfahrzeug 100 wirkende Auftriebskraft erzeugt wird. Auch der Strömungsleit-Flügel 2b kann zur Regulierung eines Anstellwinkel α_b und damit der Auftriebskraft, vorzugsweise ebenfalls durch einen mechanisch oder elektromechanisch angetriebenen Aktuator, um eine Schwenkachse S_b schwenkbar sein.
2c zeigt schließlich eine dritte Ausführungsform des Auftriebserzeugers 2, welcher als eine Wasserstrahl-Abgabeeinheit 2c ausgebildet ist. Analog zu den Ausführungsformen gemäß den 2a und 2b ist auch die Wasserstrahl-Abgabeeinheit 2c um eine Schwenkachse S_c schwenkbar an dem Tragrahmen 1.1 angebracht. Befindet sich die Wasserstrahl-Abgabeeinheit 2c in einer zur Vertikalen 12 im Wesentlichen parallelen Ausrichtung, wird beim Betreiben einer die Wasserstrahl-Abgabeeinheit 2c treibenden Pumpe (nicht dargestellt) ein Wasserstrahl nach unten abgegeben, so dass ebenfalls eine auf den Tragrahmen 1.1 und damit das Wasserfahrzeug 100 in zur Vertikalen 11 im Wesentlichen paralleler Richtung nach oben wirkende Auftriebskraft erzeugt wird. Diese Ausrichtung liegt vorzugsweise während eines Stillstandes des Wasserfahrzeugs 100 vor. Durch Regulieren eines Anstellwinkels α_c in Richtung einer zur Fahrtrichtung 10 im Wesentlichen parallelen Richtung kann zudem zusätzlich zur Auftriebskraft eine das Wasserfahrzeug 100 in Richtung der Fahrtrichtung 10 antreibende Fahr-Antriebskraft erzeugt werden, so dass das Wasserfahrzeug 100, ähnlich dem Prinzip eines Senkrechtstarters, Fahrt aufnehmen kann. In der dargestellten Ausführungsform kann die Wasserstrahl-Abgabeeinheit 2c folglich auch als Fahr-Antrieb 3 eingesetzt werden.
1c zeigt schließlich eine Aufsicht auf das Wasserfahrzeug 100 gemäß den 1a und 1b.
Wie in 1c erkennbar, umfasst das Wasserfahrzeug 100 eine Mehrzahl von Wasserstrahl-Abgabeeinheiten 2c, welche auch als Fahr-Antrieb 3 eingesetzt werden können. Wie in 1c ferner erkennbar, sind die Wasserstrahl-Abgabeeinheiten 2c in der dargestellten Ausführungsform ebenfalls um eine zur Vertikalen 12 im Wesentlichen parallel verlaufende Schwenkachse S_v schwenkbar, um eine Drehbewegung des Wasserfahrzeugs 100 um die Vertikale 12 und damit eine Korrektur der Fahrtrichtung 10 vornehmen zu können.
Neben den Wasserstrahl-Abgabeeinheiten 2c sind zusätzlich mehrere in Reihe angeordnete Auftriebserzeuger in Form von Strömungsleit-Platten 2a und/oder Strömungsleit-Flügeln 2b vorgesehen, so dass bereits bei geringer Geschwindigkeit entlang der Fahrtrichtung 10 eine vergleichsweise hohe Auftriebskraft erzeugt werden kann.
3 ist eine Aufsicht auf das erfindungsgemäße Wasserfahrzeug 100 gemäß 1c, welches um ein weiteres Tragelement 1' mit einem weiteren Tragrahmen 1.1' ergänzt ist, auf welchem eine weitere Last L' mit weiteren Containern L_C' platziert ist. Das Tragelement 1' kann bei im Wesentlichen dem Tragelement 1 entsprechen, weist jedoch im Gegensatz zu dem in Fahrtrichtung 10 spitz zulaufenden Tragelement 1 eine im Wesentlichen rechteckige Form auf. Zum Erzeugen einer auf das Tragelement 1' wirkenden Auftriebskraft können auch an dem Tragelement 1.1' eine oder mehrere Auftriebserzeuger 2a und/oder 2b und/oder 2c gemäß den 2a, 2b und 2c vorgesehen sein. Der Tragrahmen 1.1' ist dabei über, vorzugsweise starre, Koppelelemente 4 lösbar mit dem Tragrahmen 1.1 verbunden, so dass der an dem Tragrahmen 1.1 angebrachte Fahr-Antrieb 3 als externer Fahr-Antrieb für das Tragelement 1' verwendet werden kann.
Wie in 3 lediglich schematisch angedeutet, kann das Wasserfahrzeug 100 gewünschtenfalls auch um mehr als ein weiteres Tragelement L' ergänzt sein, d.h. es können, je nach Auslegung des Fahr-Antriebs 3, eine beliebige Anzahl von Tragelementen aneinandergereiht werden. Ist eine besonders hohe Antriebsleistung bzw. besonders genaue Manövrierbarkeit erforderlich, ist es ebenfalls denkbar, mehrere Wasserfahrzeuge 100 miteinander zu koppeln.
Die 4a und 4b zeigen schließlich eine Abwandlung der ersten Ausführungsform des temporären Auftriebserzeugers aus 2a, bei welcher eine Strömungsleit-Platte 2a an einem in Fahrtrichtung 10 vorderen Ende des Tragrahmens 1.1 sowie eine weitere Strömungsleit-Platte 2a an einem in Fahrtrichtung hinteren Ende des Tragrahmens 1.1 jeweils um eine Schwenkachse S_A schwenkbar angebracht sind. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass gewünschtenfalls nur eine Strömungsleit-Platte, d.h. entweder nur die Strömungsleit-Platte 2a an dem vorderen Ende des Tragrahmens 1.1 oder nur die weitere Strömungsleit-Platte 2a an dem hinteren Ende des Tragrahmens 1.1 vorgesehen sein kann.
Die 4a zeigt dabei einen Zustand, in welchem die Strömungsleit-Platten 2a den zuvor beschriebenen Anstellwinkel α_a gegenüber der Anströmrichtung 10' aufweisen. Wird durch eine Anströmung der Strömungsleit-Platten 2a entlang der Anströmrichtung 10' eine Auftriebskraft erzeugt, kann auch der Tragrahmen 1.1 einen Fahr-Anstellwinkel α_F gegenüber der der Anströmrichtung 10' einnehmen, welcher vorzugsweise geringer als der Anstellwinkel α_a ist, wie in 4b dargestellt.
Sobald der Tragrahmen 1.1. den Fahr-Anstellwinkel α_F gegenüber der Anströmrichtung 10' erreicht hat, kann daher der Anstellwinkel α_a der Strömungsleit-Platten 2a auf einen Wert reduziert werden, welcher vorzugsweise derart gewählt ist, dass die Strömungsleit-Platten 2a parallel zu dem Tragrahmen 1.1 ausgerichtet sind. Als Folge hiervon können sowohl die Strömungsleit-Platten 2a als auch der Tragrahmen 1.1 den Fahr-Anstellwinkel α_F gegenüber der Anströmrichtung 10' einnehmen und daher gemeinsam als die Strömungsleitelemente 2a und 2a1 mit entsprechend vergrößerter Wirkfläche wirken.
Nachzutragen ist noch, dass das Wasserfahrzeug 100 mittels entsprechender Ansteuerung der Strömungsleit-Platten 2a gewünschtenfalls auch, vorzugsweise vollständig, unter die Wasseroberfläche W eintauchen und sich im Anschluss daran wie ein U-Boot fortbewegen kann. Gleichermaßen kann durch entsprechend entgegengesetzte Ansteuerung der Strömungsleit-Platten 2a ein Auftauchen des Wasserfahrzeugs 100 bewirkt werden. Zusätzlich oder alternativ kann durch das Eintauchen des Wasserfahrzeugs 100 während der Fahrt oberhalb der Wasseroberfläche W gewünschtenfalls eine starke Verzögerungswirkung erzielt werden, um das Wasserfahrzeug 100 abzubremsen.
Bezugszeichenliste

1.: Tragelement, Tragplattform
1.1.: Tragrahmen
1.2.: vordere Tragstütze
1.3.: seitliche Tragstütze
1.4.: hintere Tragstütze
1': weiteres Tragelement
1.1': weiterer Tragrahmen
1.3': weitere seitliche Tragstütze
2: Auftriebserzeuger
2a: Strömungsleit-Platte
2b: Strömungsleit-Flügel
2c: Fluidstrahl-Abgabeeinheit, Wasserstrahl-Abgabeeinheit
3: Fahr-Antrieb, Wasserstrahl-Fahr-Antrieb
4: Koppelelement
10: Fahrtrichtung
10': Anströmrichtung
11: Querrichtung
12: Vertikale
S: Schwenkachse
Sa: Schwenkachse
Sb: Schwenkachse
Sc: Schwenkachse
Sv: Schwenkachse
SA: Schwenkachse
αa: Anstellwinkel
αb: Anstellwinkel
αc: Anstellwinkel
αv: Anstellwinkel
αF: Fahr-Anstellwinkel
100: Wasserfahrzeug
L: Last
L': weitere Last
LC: Container
LC': weitere Container
LB: zu beladender Abschnitt
LS: Steuerabschnitt
W: Wasseroberfläche

Claims

Wasserfahrzeug (100), mit - einem Tragelement (1,1') zum Tragen einer Last (L, L'), - einem Auftriebserzeuger (2) zum Erzeugen einer auf das Wasserfahrzeug (100) wirkenden Auftriebskraft, und - einem internen oder externen Fahr-Antrieb (3) zum Bewegen des Wasserfahrzeugs (100) entlang einer Fahrtrichtung (10), welcher Bestandteil des Auftriebserzeugers (2) sein kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Auftriebserzeuger (2) ein temporärer Auftriebserzeuger (2) ist. (Flügel)
Wasserfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der temporäre Auftriebserzeuger (2) wenigstens ein Strömungsleit-Element (2a; 2b) umfasst, welches in Bezug auf eine Anströmrichtung (10') einen Anstellwinkel (α_a, α_b) aufweist und/oder welches ein derartiges Querschnitts-Profil aufweist, dass bei einer Anströmung des Strömungsleit-Elements (2a; 2b) entlang der Anströmrichtung (10') die Auftriebskraft erzeugt wird.
Wasserfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Strömungsleit-Element (2a) wenigstens eine Strömungsleit-Platte (2a) aufweist, welche in Bezug auf die Anströmrichtung (10') den Anstellwinkel (α_a) aufweist, welcher vorzugsweise einstellbar ist.
Wasserfahrzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Strömungsleit-Element (2a) wenigstens einen Strömungsleit-Flügel (2b) mit einem Tragflügelprofil umfasst, welcher vorzugsweise einen in Bezug auf die Anströmrichtung (10') einstellbaren Anstellwinkel (α_b) aufweist.
Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dass eine Wirkfläche des wenigstens einen Strömungsleit-Elements (2a; 2b) derart bemessen ist, dass sie mehr als 10%, vorzugsweise mehr als 50%, einer Grundfläche des Tragelements (1) entspricht. (Strahl)
Wasserfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der temporäre Auftriebserzeuger (2) eine Fluidstrahl-Abgabeeinheit (2c), insbesondere eine Wasserstrahl-Abgabeeinheit oder eine Luftstrahl-Abgabeeinheit umfasst, welche dazu eingerichtet ist, einen von dem Tragelement (1) weg, insbesondere nach unten, gerichteten Fluidstrahl abzugeben und, wobei die Fluidstrahl-Abgabeeinheit (2c) vorzugsweise eine Pumpe, beispielsweise eine Impeller-Pumpe, aufweist.
Wasserfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der interne oder externe Fahr-Antrieb (3) in Form eines Propeller-Fahr-Antriebs oder in Form eines Fluidstrahl-Fahr-Antriebs, vorzugsweise eines Wasserstrahl-Fahr-Antriebs (3) oder eines Luftstrahl-Fahr-Antriebs ausgebildet ist.
Wasserfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der interne Fahr-Antrieb (3) an oder in dem Tragelement (1, 1') angeordnet ist.
Wasserfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (1, 1') plattenförmig, beispielsweise in Form einer Tragplattform, ausgebildet ist und/oder, einen Rahmen (1.1) umfasst.
Wasserfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (1, 1') in einer Draufsicht im Wesentlichen polygonförmig, vorzugsweise rechteckig, oder im Wesentlichen kreisförmig oder im Wesentlichen elliptisch ist.
Wasserfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (1, 1') wenigstens teilweise aus einem im Wesentlichen starren Material hergestellt ist.
Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (1, 1') wenigstens teilweise aus einem im Wesentlichen elastischen Material hergestellt ist.
Wasserfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserfahrzeug (100) eine Mehrzahl der Tragelemente (1, 1') umfasst, welche vorzugsweise in der Fahrtrichtung (10) und/oder im Wesentlichen quer zur Fahrtrichtung (10) aneinandergereiht sind.
Wasserfahrzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl der Tragelemente (1, 1') durch im Wesentliche starre Koppelelemente (4) miteinander gekoppelt sind.
Wasserfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (1) eine Mehrzahl von Stützen (1.2, 1.3, 1.4) umfasst, welche sich einenends auf dem Tragelement (1) oder einem mit diesem verbundenen Teil abstützen und andernends die Last (L, L') aufnehmen, wobei die Mehrzahl von Stützen (1.2, 1.3, 1.4) vorzugsweise teleskopierbar und/oder gefedert ausgebildet ist.
Verfahren zum Betreiben eines Wasserfahrzeugs (100), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - das Wasserfahrzeug (100) zu Wasser gelassen wird, und - eine auf das Wasserfahrzeug (100) temporär wirkende Auftriebskraft erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die temporäre Auftriebskraft durch ein Bewegen des Wasserfahrzeugs (100) entlang einer Fahrtrichtung (10) erzeugt wird, insbesondere mittels eines Strömungsleit-Elements (2a; 2b), beispielsweise eines Strömungsleit-Flügels (2b) mit einem Tragflügelprofil und/oder wenigstens einer Strömungsleit-Platte (2a).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die temporäre Auftriebskraft während eines Stillstands des Wasserfahrzeugs (100) erzeugt wird, insbesondere mittels einer Fluidstrahl-Abgabeeinheit (2c).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor oder nach dem zu Wasser lassen des Wasserfahrzeugs (100) eine Last (L) auf dem Wasserfahrzeug (100) platziert wird.