Im Hauptpatent 567 958 ist ein motorgetriebener Schwimmkörper beschrieben, bei welchem Steuermittel vorgesehen sind, um dem Schwimmkörper bei laufendem Antrieb direkt über die Nnll-Lage eine bis um 1800 richtungsunterschiedliche Schubkraft in irgendeiner Richtung eines Halbraumes zu erteilen.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Ergänzung der im Hauptpatent beanspruchten Erfindung dar. In diesem Sinne zeichnet sich der erfindungsgemässe Schwimmkörper dadurch aus, dass der Antrieb mindestens einen Schuberzeuger aufweist, welcher durch gelenkige Aufhängung über eine Betätigungseinrichtung in einem dreidimensionalen Bereich bewegbar ist und innerhalb des Bewegungsbereiches von jeder beliebigen Ausgangslage in eine ebenfalls beliebige andere Lage ohne vorbestimmte Zwischenpositionen umstellbar ist.
Mit einem Schwimmkörper, welcher einen derartigen Antrieb aufweist, kann der Schub durch räumliches Schwenken in seitlicher Richtung über eine, z.B. senkrechte Mittellage und ohne Erzeugung von Schubkräften in anderen Richtungen zum Gegenschub oder in die gewünschte Fahrtrichtung gewendet werden. Ferner kann bei konstantem Schubstrahl durch Änderung der relativen Neigung zur Fahrtrichtung die effektiv treibende Schubkomponente zwischen Maximum vorwärts und Maximum rückwärts, bzw. seitlich in den beiden entgegengesetzten Richtungen beliebig und nach momentanem Bedarf dosiert werden. Dadurch besitzen z.B. solche Wasserfahrzeuge eine bisher unbekannte Manövrierbarkeit.
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden anschliessend anhand von Figuren erläutert. Es zeigen in rein schematischen Darstellungen:
Fig. 1 einen indirekten Antrieb der Schraubenachse eines Wasserfahrzeuges in Seitenansicht,
Fig. 2 einen Antrieb des Propellers über ein Doppelkardangelenk mit schwenkbar angeordnetem Motor,
Fig. 3 ein über eine biegsame Welle mit einer Propellerwelle gekoppelter Motor,
Fig. 4 ein über ein Winkelgetriebe und eine flexible Welle mit einer Propellervelle verbundener Antriebsmotor,
Fig. 5 einen zweimotorigen Wasserfahrzeugantrieb,
Fig. 6 einen Bootskörper mit zwei Antriebseinheiten,
Fig. 6a) drei Bootskörper gemäss Fig. 6 in einem Fluss,
Fig. 6b) einen Ausschnitt aus einem Bootskörper mit einem der Antriebe gemäss Fig. 6,
Fig. 7 eine andere Ausführung eines Propellerantriebes,
Fig. 8 einen Antrieb analog Fig.
7, jedoch mit Düsenantrieb,
Fig. 9 einen Wasserfahrzeugkörper mit drei dreidimensional steuerbaren Antrieben,
Fig. 10 einen ringförmigen Körper eines Wasserfahrzeuges mit einem dreidimensional wirkenden Antrieb,
Fig. 11 einen Unterwasserschwimmkörper mit auf sich gegenüberliegenden Flächen angeordneten Antrieben,
Fig. 12 einen Unterwasserschwimmkörper analog demjenigen nach Fig. 11,
Fig. 13 einen scheibenartigen Unterwasserschwimmkörper mit drei auf einer der Abflachungen angeordneten Antrieben,
Fig. 14 einen zigarrenförmigen Unterwasserkörper mit vorne und hinten liegendem Antrieb,
Fig. 15 eine Positionssteuerung eines Schwimmobjektes,
Fig. 16 eine weitere Ausführung einer Möglichkeit einer Positionssteuerung,
Fig. 17 eine Überwachungseinrichtung.
Fig. 1 zeigt einen Bootsantrieb mit einem Motor 101, einer Antriebswelle 102, einem Kegelrad 103, einem Koppelungskegelrad 104, einem Abtriebskegelrad 105, einer Propellerachse 106, einem Propellerstellarm 107, einem Lenkstab 108, einem Kegelgetriebe 109, einem Ruder 110 und einem Steuerhebel 111 mit einer Gelenkstange 112.
Hier ist die Antriebseinrichtung um die Achse des Lenkstabes 108 im Bootskörper gelagert. Die seitliche Schwenkung des Lenkhebels 108 bewirkt ebenfalls die Schwenkung des Motors 101, wodurch bei kleineren Leistungen der mechanische Aufbau vereinfacht werden kann. Dies zeigt die Koppelung eines Ruders 110 mit der Lenkung, wodurch ein ausserordentlich schnelles Wenden des Bootes erreicht werden kann.
Zur Balancierung des Motorgewichtes 101 in geneigter Lage, kann eine Federung dienen (nicht dargestellt).
Fig. 2 zeigt ein Beispiel für den Antrieb des Propellers über ein Doppel-Kardangelenk mit einem Motor 115, einer Kupp- lung 117, einem Teleskopteil 119, einer Kupplung 120 und einer Propellerachse 122, welche in einem Lager 124 im Bootskörper 126 schwenkbar gelagert ist. Zum Ausgleich der Seitenbewegung der Kupplung 120 wird hier der Motor 115 ebenfalls in einem Lager 126 gelenkig aufgehängt. Die gegenseitige Schwenklage ist mit einer Linie 127 angedeutet. Bei dieser Konstruktion ergibt sich durch die Versetzung des unteren Kardangelenkes 120 eine kompakte Lagerstelle 124.
Fig. 3 zeigt die Koppelung eines Motors 130 und einer Propellerwelle 132 mittels einer biegsamen Welle 133. Auch hier ist eine gelenkige Aufhängung 135 des Motors 130 vorgesehen. Ein Teleskopteil 137 erlaubt der im übrigen längsfest gelagerten Welle 133 ein entsprechendes Verschieben im Teil 137. Die Lagerung der Propellerwelle 132 erfolgt in einem Lager 139.
Fig. 4 zeigt eine Koppelung eines starr eingebauten Motors 140 mit einer Propellerwelle 142 über ein Winkelgetriebe 143 und eine flexible Welle 144. Die Lagerung der Welle 142 erfolgt in einem Gelenk 146, während die Motorantriebswelle 147 in einem Antriebswellenlager 148 gelagert ist. Die Versetzung 150 ist bedingt durch die Schwenkmöglichkeit in der Längsmittelebene des Fahrzeuges. Dabei erfolgt eine Längenanpassung der Welle 144 über einen Teleskopteil 152. Eine ähnliche Lösung kann ebenfalls mit Doppelkardangelenk (Fig. 2) gebaut werden. Der Vorteil dieser Anordnung liegt in der festen Anordnung des Antriebsmotors.
Fig. 5 zeigt einen zweimotorigen Elektrobootsantrieb mit um die x-x Achse miteinander schwenkbaren, mit Propellern versehenen Antriebsmotoren 155 und 156, welche in einem um die y-y Achse schwenkbaren Teil 158 gelagert sind. Der Teil 158 ist mittels eines Haltearmes 160 nach oben verlängert.
An diesem Arm 160 ist ein mit einem Lenkarm 161 verbundenes Kettenrad 162 gelagert. Eine Kette 164 verbindet dieses mit einem Kettenrad 165, welches durch eine Verbindungswelle 167 mit den Motoren 155 und 156 verbunden ist.
Die elektrischen Leitungen, welche entweder über Schleifkontakte oder flexibel die Motoren 155 und 156 speisen, werden ebenfalls im Teil 158 zugeführt, sind jedoch hier nicht dargestellt. Die Befestigung des Antriebes erfolgt drehbar auf einem Stützflansch 168.
Die Zeichnung zeigt ferner die Möglichkeit, mit dem Antrieb ein Ruder 170 zu koppeln. Dazu kann beispielsweise ein Seilrad 171, ein Seil 172 und ein weiteres Seilrad 173 dienen, wobei letzteres auf der das Ruder 170 tragenden Welle 174 befestigt ist.
Diese Einrichtung funktioniert in dem Sinne, dass die Schubkraft und Schubrichtung mit der Drehbewegung um die Drehachse 175 und das seitliche Steuern mit der Schwenkung um die y-y Achse erfolgt.
Einen besonderen Vorteil dieser Anordnung bietet die mögliche horizontale Schubstrahlrichtung sowie die einfache Einbaumöglichkeit.
Fig. 6 zeigt die Anwendung zweier Antriebseinheiten zur Positionierung eines Schwimmkörpers 180. Hier können zwei Antriebe 182 und 183 nach Bedarf so gesteuert werden, dass ihre Schubkräfte gleichsinnig wirken und addiert werden.
Dadurch kann ein resultierender Schub in beliebiger Richtung ohne Verdrehung des Schwimmkörpers 180 erzeugt werden.
Es ist auch möglich, in Richtung voneinander abweichende Schübe zu erzeugen, wodurch eine Drehung des Schwimmkörpers 180 um ein beliebiges Zentrum entsteht. Infolge der feinfühligen Änderbarkeit beider Schübe durch Neigen des Schubstrahles, kann jegliche Bewegungsart oder Position äusserst genau erreicht werden. Ferner kann ebenfalls jeder äussere Einfluss, wie Strömung, Wind etc. ohne jegliche Ausholmanöver, wie dies bei konventionellen Antrieben notwendig wird, eliminiert werden.
Die Zeichnung zeigt zwei Antriebe beispielsweise als Aussenborder an einem Ponton, wie es beispielsweise beim Bau von Notbrücken benötigt wird.
Fig. 6a) zeigt ein Beispiel eingewiesener Boote 180 in einem Fluss, wozu eine im folgenden erläuterte Fernsteuerung benutzt werden kann.
In Fig. 6b) ist dargestellt, wie ein Antriebsaggregat 182 bzw. 183 an einem Bootskörper befestigt und in der Art gemäss Fig. 5 gesteuert werden kann.
Fig. 7 zeigt eine Grundsatzausführung eines Propellerantriebes. Dabei ist beispielsweise ein Elektroantrieb 185 mit einem Stellmotor 186 für die Schwenkung um die x-x Achse und Stellmotor 187 für die Verstellung um die z-z Achse vorgesehen.
Solche Anordnungen können, insbesondere bei Unterseefahrzeugen für dreidimensional frei bestimmbare Schuberzeugung, zur Anwendung kommen.
Fig. 8 zeigt eine der Fig. 7 ähnliche Ausführung, jedoch mit einem Düsentriebwerk. Das Treibmittel erfolgt in einem Hohlkörper 188 und von diesem über ein Gelenk 189 in die Düse 190. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass sie als Schubdüse im Betrieb sehr zuverlässig arbeitet, ungeachtet des Umstandes, ob es sich um ein Düsentriebwerk, eine Treibdüse oder dgl. handelt.
Fig. 9 zeigt die Koppelung dreier dreidimensional steuerbarer Antriebe 192, 193 und 194. Diese sind an einem symbolisch dargestellten Unterseeschwimmkörper 196 befestigt.
Diese Antriebsart ermöglicht, den Schwimmkörper 196 in jede Schwimmlage und in beliebigen Bahnen zu steuern. Die Steuerung der einzelnen Antriebe 192, 193, 194 erfolgt z.B. wie diejenige gemäss Fig. 7.
Fig. 10 zeigt einen ringförmigen Unterseeschwimmkörper 198 mit einem dreidimensional wirkenden Antrieb 200 in einer Öffnung des Körpers 198. Solche Antriebe 200 sind durch Hindernisse praktisch kaum verletzbar. Sie können jede Richtungsänderung unverzüglich ausführen. Die Schwimmlagenbestimmung kann durch Ruderflächen 201 und 202 bzw.
Strahlneigung, Propeller oder bei Düsenantrieb erfolgen.
Fig. 11 zeigt einen Unterwasserschwimmkörper 205 mit zwei auf sich gegenüberliegenden Flächen angeordneten Antrieben 206 und 207. Diese Antriebe können simultan oder einzeln geschaltet werden. Sie bieten unter Wasser eine hohe Funktionssicherheit und sind über Wasser mit dem unteren Antrieb z.B. 207 fahrbar. Sie können ohne Positionsänderung quer zur Rotationsachse x-x gewendet werden. Eine Drehung um die Rotationsachse x-x erfordert die Strahlablenkung über Ruder o.ä. (nicht dargestellt).
Fig. 12 zeigt einen Fig. 11 ähnlichen Unterwasserschwimmkörper 209 jedoch mit versetzt und beidseitig angeordneten Antrieben 210 und 211. Diese Anordnung bietet zusätzlich die Möglichkeit, durch Tangentialstellung eines oder beider Antriebe 210, 211 auch eine Drehung um die Rotationsachse x-x ausführen zu können.
Fig. 13 zeigt einen scheibenartigen Unterwasserschwimmkörper 215 mit drei auf einer der Abflachungen angeordneten Antrieben 217,218 und 219. Diese Anordnung bietet besondere Vorteile bei Meeresbodenerforschung, da einerseits an der Unterseite 220 keine Antriebsteile vorhanden sind, wodurch hohe Betriebssicherheit geboten wird und andererseits unterhalb des Schwimmkörpers 215 keine störenden Wirbel entstehen. Solche Unterwasserfahrzeuge können wie dies auch Fig. 9 zeigt, jegliches Stand- und Fahrmanöver ausführen. Sie können über Wasser in gewendetem Zustand mit relativ geringem Leistungsbedarf gefahren werden, vorausgesetzt, dass die Einrichtung ein Wenden in Rückenlage zulässt.
Fig. 14 zeigt ein Unterwasserfahrzeug 222 in länglicher Form, z.B. Zigarrenform, mit je einem vorn und hinten angeordnetem Antrieb 223, bzw. 224. Die Anordnung ermöglicht ebenfalls jegliche Stand- und Fahrmanöver. Zur Drehung um die Längsachse 225 erfordert die versetzte Anordnung mindestens eines der Antriebe.
Fig. 15 zeigt ein Beispiel für eine Positionssteuerung eines Schwimmobjektes durch Richtstrahlen. Schematisch dargestellt sind ein Schwimmkörper 227 mit zwei Antrieben 228 und 230 und einem Empfängersystem 231 für zwei Richtstrahlen 232 und 233 aus den Richtstrahlern 234 und 235.
Das Richtstrahlempfängersystem 231 muss so aufgebaut sein, dass es innerhalb der zulässigen Positionsabweichung oder Verdrehung Korrekturbefehle an die Antriebe 228 bzw.
230 gibt, wobei die Schubstrahlneigung bei konstantem oder variablem Schub eine hier zweidimensionale Kompensation der Auslenkung bzw. Verdrehung bewirkt. Solche Steuerungen funktionieren ausserordentlich genau und praktisch träg- heitsfrei. Es ist ebenfalls möglich, solche Steuerung im Raume (z.B. dreidimensional) auch bei Unterwasser-Schwimmobjekten zu verwenden.
Fig. 16. Eine weitere Möglichkeit zur Positionssteuerung, z.B. einer Boje 236, stellt eine automatische Peilung eines am Grund 238 befindlichen Fixpunktes 239 dar, welcher entweder Signale sendet oder solche reflektiert. Eine Versetzung zwischen Boje 236 und Fixpunkt 239 bewirkt dann die Steuerung eines Bojen-Antriebes 240 zu Positionskorrekturen.
Selbstverständlich kann die Steuerung auch nach einem bewegten Punkt erfolgen (Fig. 17). So kann z.B. ein Taucher 242 mittels Senderverbindung von seinem Begleitschiff 244 automatisch verfolgt werden.
Es ist auch möglich, den oder die Antriebe abwerfbar, bzw.
Iösbar zu gestalten, was insbesondere bei Unterwasserfahrten in kritischen Lagen sehr wichtig werden kann.
Es kann bei allen sich dafür eignenden Anwendungen der Propellerantrieb durch einen Düsenantrieb ersetzt werden.
Die Eigenschaften und Vorteile der beschriebenen Antriebe sind wie folgt zusammenfassbar:
Leichte, schnelle und wirksame Richtung und Geschwindigkeits-Steuerung beim Vorwärtsfahren. Dabei kann die Fahrtgesehwindigkeit auf zweierlei Arten beeinflusst werden: Einmal mit dem Stellwinkel des Schubstrahles bzw. der Propellerachse und ferner mit der Stärke des Schubstrahles durch die Änderung der Motordrehzahl.
Das Bremsen besteht darin, dass der Schubstrahl mit dem momentan erforderlichen Stellwinkel gegen die Fahrtrichtung gestellt wird. Dadurch kann jede Art des Bremsens zwischen einem sanften Anhalten und einem brücken Anhalten ausgeführt werden. Eine besondere Eigenschaft des Bremsens bei diesen Antrieben ist, dass ein gesteuertes Bremsen stattfinden kann. Im Gegensatz zu konventionellen Antrieben, kann hier während des Bremsens gleichzeitig eine Kurvenfahrt ausgeführt werden und zwar durch die gleichzeitige Schrägstellung der Schraube in der seitlichen Richtung.
Bei der Rückwärtsfahrt steht grundsätzlich, wie bei der Vorwärtsfahrt, die volle Leistung und die volle Manövrierbarkeit zur Verfügung. Die Grenzen der Rückwärtsfahrtmöglich keit werden auch von der Konstruktionsart des Schwimmkörpers mitbestimmt. Eine besondere Stärke zeigen diese Antriebe besonders dann, wenn ein exaktes Anhalten in einer bestimmten Position oder das Folgen einer vorbestimmten Fahrtlinie erforderlich ist. Bei Wasserfahrzeugen mit konventionellen Antrieben erfordert jeglicher Seiteneinfluss von Wind oder Strömung eine Art Ausholmanöver, wobei das Fahrzeug teilweise gegen den Seitenstrom oder Seitenwind gesteuert, traversierend weiterfährt. Im Gegensatz zu diesen wird bei dem neuen Antrieb nur der Schubstrahl seitlich abgeschwenkt.
Dies kann ausserordentlich schnell und ohne Positionsänderung oder Richtungsänderung des Fahrzeuges erfolgen.
Derartige Antriebe können in den verschiedensten Gebieten mit Vorteil angewendet werden. Hier einige Beispiele: a) Kleine Sportboote für Geschicklichkeitsfahrten. Mit einem solchen Boot hat der Mensch wesentlich mehr persönlichen
Kontakt und Spass als mit konventionellen Motorbooten, da die neuen Boote seine Befehle auf logische Art und unverzüglich in die Tat umsetzen. Solche Fahrzeuge wer den voraussichtlich und insbesondere bei einer damit ver bundenen neuen Sportart, beim Slalom-Boot, zurAnwen dung kommen. Dieser Sport kann mit dem Go-Cart-Sport verglichen werden. Die Manövrierbarkeit der Boote über steigt jedoch bei weitem diejenigen eines Strassenfahr zeuges, bzw. Go-Carts.
b) Boote und Schiffe für Binnengewässer, Mietboote sowie neuartige Schiffe für Taxibetrieb auf Binnenkanälen (z.B.
Amsterdam, Venedig etc. Deren Eignung ist besonders gegeben wegen der exakten Manövriermöglichkeit auf engem Raum.
c) Rettungs- und Polizeiboote.
d) Vermessungsfahrzeuge, welche beispielsweise für Boden kartographie genau über vorbestimmte Koordinaten ge führt werden.
e) Angetriebene unverankerte Bojen und andere Schwimm körper, die z.B. mit Leitstrahlsteuerung in einer Position gehalten werden.
f) Arbeitsboote, Schub- und Schleppfahrzeuge für Brücken bau. Dieses Antriebssystem ermöglicht als erstes die
Zuführung und Positionierung von unbemannten Einzel teilen.
g) Arbeitsboote für Gewässerreinigung und Regenerierung.
h) Baggerschiffe und Schiffskrane.
i) Forschungsschiffe Über- und Untersee.
k) Über- und Untersee-Passagierschiffe.
1) Automatische Folgestationen und Notbasen für Taucher.
m) Unbemannte Unter- und Übersee-Beobachtungs-, Mess oder Relais-Stationen:
In the main patent 567 958, a motor-driven float is described in which control means are provided to give the float with the drive running directly over the Nnll position a directional thrust of up to 1800 in any direction of a half-space.
The present invention represents a supplement to the invention claimed in the main patent. In this sense, the float according to the invention is characterized in that the drive has at least one thrust generator, which can be moved in a three-dimensional range by means of an articulated suspension via an actuating device and within the range of motion of any starting position can also be switched to any other position without predetermined intermediate positions.
With a floating body which has such a drive, the thrust can be increased by spatial pivoting in a lateral direction via a e.g. vertical central position and without generating thrust forces in other directions for counter-thrust or in the desired direction of travel. Furthermore, with a constant thrust jet, by changing the relative inclination to the direction of travel, the effectively driving thrust component between maximum forwards and maximum backwards or laterally in the two opposite directions can be dosed as required and as required. As a result, e.g. such watercraft have a previously unknown maneuverability.
Exemplary embodiments of the subject matter of the invention are then explained with reference to figures. It shows in purely schematic representations:
1 shows an indirect drive of the screw axis of a watercraft in side view,
2 shows a drive of the propeller via a double cardan joint with a pivotably arranged motor,
3 shows a motor coupled to a propeller shaft via a flexible shaft,
4 shows a drive motor connected to a propeller shaft via an angular gear and a flexible shaft,
5 shows a two-engine watercraft propulsion system,
6 shows a hull with two drive units,
Fig. 6a) three hulls according to Fig. 6 in a river,
6b) shows a section of a boat hull with one of the drives according to FIG. 6,
7 shows another embodiment of a propeller drive,
8 shows a drive analogous to FIG.
7, but with jet drive,
9 shows a watercraft body with three three-dimensionally controllable drives,
10 shows an annular body of a watercraft with a three-dimensional drive,
11 shows an underwater float with drives arranged on opposite surfaces,
FIG. 12 shows an underwater float analogous to that according to FIG. 11,
13 shows a disk-like underwater floating body with three drives arranged on one of the flats,
14 shows a cigar-shaped underwater body with a drive at the front and rear,
15 shows a position control of a swimming object,
16 shows a further embodiment of a possibility of position control,
17 shows a monitoring device.
Fig. 1 shows a boat drive with a motor 101, a drive shaft 102, a bevel gear 103, a coupling bevel gear 104, an output bevel gear 105, a propeller axle 106, a propeller arm 107, a steering rod 108, a bevel gear 109, a rudder 110 and a control lever 111 with a pivot rod 112.
Here, the drive device is mounted around the axis of the steering rod 108 in the hull. The lateral pivoting of the steering lever 108 also causes the pivoting of the motor 101, whereby the mechanical structure can be simplified for smaller powers. This shows the coupling of a rudder 110 to the steering, whereby an extremely fast turning of the boat can be achieved.
A suspension (not shown) can be used to balance the engine weight 101 in an inclined position.
2 shows an example of driving the propeller via a double universal joint with a motor 115, a coupling 117, a telescopic part 119, a coupling 120 and a propeller axis 122 which is pivotably mounted in a bearing 124 in the hull 126 . To compensate for the lateral movement of the coupling 120, the motor 115 is also suspended in a bearing 126 in an articulated manner. The mutual pivot position is indicated by a line 127. In this construction, the offset of the lower universal joint 120 results in a compact bearing point 124.
3 shows the coupling of a motor 130 and a propeller shaft 132 by means of a flexible shaft 133. Here, too, an articulated suspension 135 of the motor 130 is provided. A telescopic part 137 allows the otherwise longitudinally fixedly mounted shaft 133 to move accordingly in part 137. The propeller shaft 132 is mounted in a bearing 139.
4 shows the coupling of a rigidly installed motor 140 with a propeller shaft 142 via an angular gear 143 and a flexible shaft 144. The shaft 142 is supported in a joint 146, while the motor drive shaft 147 is supported in a drive shaft bearing 148. The offset 150 is due to the possibility of pivoting in the longitudinal center plane of the vehicle. The length of the shaft 144 is adjusted via a telescopic part 152. A similar solution can also be built with a double cardan joint (FIG. 2). The advantage of this arrangement is the fixed arrangement of the drive motor.
5 shows a two-motor electric boat drive with drive motors 155 and 156 which can be pivoted with one another about the x-x axis, are provided with propellers and are mounted in a part 158 which can be pivoted about the y-y axis. The part 158 is extended upwards by means of a holding arm 160.
A chain wheel 162 connected to a steering arm 161 is mounted on this arm 160. A chain 164 connects this to a sprocket 165 which is connected to the motors 155 and 156 by a connecting shaft 167.
The electrical lines, which feed the motors 155 and 156 either via sliding contacts or flexibly, are also fed in part 158, but are not shown here. The drive is attached rotatably on a support flange 168.
The drawing also shows the possibility of coupling a rudder 170 with the drive. A cable wheel 171, a cable 172 and a further cable wheel 173, for example, can serve for this purpose, the latter being fastened to the shaft 174 carrying the rudder 170.
This device works in the sense that the pushing force and pushing direction takes place with the rotary movement about the axis of rotation 175 and the lateral control with the pivoting about the y-y axis.
A particular advantage of this arrangement is the possible horizontal thrust jet direction as well as the simple installation option.
6 shows the use of two drive units for positioning a float 180. Here, two drives 182 and 183 can be controlled as required so that their thrust forces act in the same direction and are added.
As a result, a resulting thrust can be generated in any direction without rotating the floating body 180.
It is also possible to generate thrusts that deviate from one another in the direction, as a result of which the floating body 180 rotates about any center. Due to the sensitive changeability of both thrusts by tilting the thrust jet, any type of movement or position can be achieved extremely precisely. Furthermore, any external influence, such as currents, wind, etc., can also be eliminated without any back-up maneuvers, as is necessary with conventional drives.
The drawing shows two drives, for example as an outboard motor on a pontoon, as is required, for example, when building emergency bridges.
Fig. 6a) shows an example of trained boats 180 in a river, for which a remote control explained in the following can be used.
In Fig. 6b) it is shown how a drive unit 182 or 183 attached to a boat hull and controlled in the manner shown in FIG.
Fig. 7 shows a basic design of a propeller drive. For example, an electric drive 185 is provided with a servomotor 186 for pivoting about the x-x axis and servomotor 187 for adjustment about the z-z axis.
Such arrangements can be used, in particular in submarine vehicles for three-dimensional freely determinable thrust generation.
FIG. 8 shows an embodiment similar to FIG. 7, but with a jet engine. The propellant takes place in a hollow body 188 and from this via a joint 189 into the nozzle 190. This embodiment offers the advantage that it works very reliably as a thrust nozzle during operation, regardless of whether it is a jet engine, a propellant nozzle or the like . acts.
FIG. 9 shows the coupling of three three-dimensionally controllable drives 192, 193 and 194. These are attached to a symbolically represented submarine float 196.
This type of drive makes it possible to steer the float 196 into any swimming position and in any path. The individual drives 192, 193, 194 are controlled e.g. like that according to FIG. 7.
10 shows an annular undersea floating body 198 with a three-dimensionally acting drive 200 in an opening of the body 198. Such drives 200 are practically hardly vulnerable to obstacles. You can make any change in direction immediately. The swimming position can be determined by rudder surfaces 201 and 202 or
Jet inclination, propeller or jet propulsion.
11 shows an underwater floating body 205 with two drives 206 and 207 arranged on opposite surfaces. These drives can be switched simultaneously or individually. They offer a high level of functional reliability under water and are above water with the lower drive e.g. 207 mobile. They can be turned across the axis of rotation x-x without changing their position. A rotation around the axis of rotation x-x requires beam deflection via rudders or the like. (not shown).
12 shows an underwater floating body 209 similar to FIG. 11, but with drives 210 and 211 offset and arranged on both sides. This arrangement also offers the possibility of rotating around the axis of rotation x-x by tangentially positioning one or both drives 210, 211.
13 shows a disk-like underwater float 215 with three drives 217, 218 and 219 arranged on one of the flats. This arrangement offers particular advantages in seabed exploration, since on the one hand there are no drive parts on the underside 220, which provides high operational reliability and on the other hand below the float 215 no disturbing eddies arise. Such underwater vehicles can, as FIG. 9 also shows, carry out any standing and driving maneuvers. They can be driven over water in a turned state with relatively little power requirement, provided that the device allows turning in the supine position.
Fig. 14 shows an underwater vehicle 222 in elongated form, e.g. Cigar shape, with a drive 223 or 224 arranged at the front and rear. The arrangement also enables any standing and driving maneuvers. The offset arrangement requires at least one of the drives for rotation about the longitudinal axis 225.
15 shows an example of position control of a swimming object by directional beams. A floating body 227 with two drives 228 and 230 and a receiver system 231 for two directional beams 232 and 233 from the directional emitters 234 and 235 are shown schematically.
The directional beam receiver system 231 must be constructed in such a way that it sends correction commands to the drives 228 and / or the drives within the permissible position deviation or rotation.
230 gives, the thrust jet inclination with constant or variable thrust causing a two-dimensional compensation of the deflection or rotation here. Such controls work extremely precisely and practically without inertia. It is also possible to use such control in space (e.g. three-dimensional) also for underwater swimming objects.
Fig. 16. Another possibility for position control, e.g. a buoy 236, represents an automatic bearing of a fixed point 239 located on the bottom 238, which either sends signals or reflects them. An offset between buoy 236 and fixed point 239 then causes a buoy drive 240 to be controlled for position corrections.
Of course, the control can also take place according to a moving point (FIG. 17). E.g. a diver 242 can be automatically tracked by his escort ship 244 by means of a transmitter link.
It is also possible to release the drive or drives.
To make it detachable, which can be very important, especially when driving underwater in critical situations.
The propeller drive can be replaced by a jet drive in all suitable applications.
The properties and advantages of the drives described can be summarized as follows:
Easy, quick and effective direction and speed control when driving forward. The speed of travel can be influenced in two ways: on the one hand with the setting angle of the thrust jet or the propeller axis and also with the strength of the thrust jet by changing the engine speed.
Braking consists in the fact that the thrust jet is set against the direction of travel with the currently required adjustment angle. As a result, any type of braking between a gentle stop and a bridging stop can be carried out. A special characteristic of braking with these drives is that controlled braking can take place. In contrast to conventional drives, cornering can be carried out at the same time while braking, by means of the simultaneous inclination of the screw in the lateral direction.
When driving in reverse, as with driving forward, full power and full maneuverability are available. The limits of the ability to reverse are also determined by the type of construction of the float. These drives are particularly strong when it is necessary to stop precisely in a certain position or to follow a predetermined route. In the case of watercraft with conventional propulsion systems, any side influence of wind or current requires a kind of back-up maneuver, with the vehicle continuing to traverse, partly controlled against the side current or cross wind. In contrast to these, only the thrust jet is swiveled to the side with the new drive.
This can be done extremely quickly and without changing the position or direction of the vehicle.
Such drives can be used with advantage in a wide variety of areas. Here are a few examples: a) Small pleasure boats for skill drives. With such a boat, the person has a lot more personal
Contact and fun than with conventional motor boats, as the new boats implement his commands in a logical way and immediately. Such vehicles are likely to be used, especially in a related new sport, the slalom boat. This sport can be compared to the sport of go-carting. However, the maneuverability of the boats goes far beyond those of a road vehicle or go-cart.
b) Boats and ships for inland waterways, rental boats and innovative ships for taxi operation on inland canals (e.g.
Amsterdam, Venice, etc. Their suitability is particularly given due to the precise maneuverability in tight spaces.
c) rescue and police boats.
d) Surveying vehicles which, for example, are used for soil mapping precisely over predetermined coordinates.
e) Powered floating buoys and other floating bodies, e.g. be held in one position with guide beam control.
f) Work boats, push vehicles and tugs for bridge construction. This drive system is the first to make the
Feeding and positioning of unmanned individual parts.
g) work boats for water purification and regeneration.
h) dredgers and ship cranes.
i) Research vessels above and below the sea.
k) Overseas and subsea passenger ships.
1) Automatic follow-up stations and emergency bases for divers.
m) Unmanned subsea and overseas observation, measuring or relay stations: