DE10007497A1

DE10007497A1 - Wasserfahrzeuge mit vorteilhafter Anwendung der Masse von Niedrigenergiequellen

Info

Publication number: DE10007497A1
Application number: DE10007497A
Authority: DE
Inventors: Marvin Motsenbocker; Kayo Motsenbocker
Original assignee: Individual
Current assignee: HINKELMANN, KLAUS, DR., 80999 MUENCHEN, DE
Priority date: 1999-02-18
Filing date: 2000-02-18
Publication date: 2000-11-23
Also published as: AU1759600A; US6073569A; GB2346841A; GB0003489D0; JP2001354186A; GB2346841B; CA2298957A1

Abstract

Elektrisch angetriebene Wasserfahrzeuge ohne offenen Rumpf nutzen zur Stabilisierung eine schwere Niedrigenergiequelle. Die Energieträgermasse ist eingeschlossen in eine oder zwei torpedoartige Strukturen, welche größtenteils oder vollständig in Wasser tauchen. Die Strukturen werden kombiniert mit mindestens einem geschlossenen Schwimmer mit vorzugsweise konvexer Form. Eine Plattform befindet sich über Streben oberhalb der Schwimmer, was den Durchgang von Wellen durch das Wasserfahrzeug ohne Kollision mit großen vertikalen Oberflächen ermöglicht. Das Design minimiert ebenfalls Kielwasser. Diese Konfiguration einer Niedrigenergiequelle, insbesondere innerhalb sich zuspitzender Rümpfe, ist nützlich für elektrisch angetriebene Hausboote und persönliche Vergnügungsboote, welche stürmischen Bedingungen leichter widerstehen können als entsprechend große Boote mit offenem Rumpf.

Description

Die Erfindung betrifft Wasserfahrzeuge mit mindestens einer teilweise ins Wasser eintauchenden Trägereinheit und mindestens einer Antriebseinheit und Niedrigenergiequelle ("low energy density power source") innerhalb der Trägereinheit(en).

Ein Problem mit dem konkaven "vessel"-Design von Wasserfahrzeugen ist, daß zusätzliches Volumen über der Wasserlinie benötigt wird, um Platz für unerwartete Fracht zu haben und um ein katastrophales Versagen durch in das Schiff eindringendes Wasser zu vermeiden. Das bedeutet, daß ein offenes Verdrängungsschiff ("displacement vessel") ein großes Volumen haben muß, welches vom Boden bis zur Spitze zunimmt und eine vertikale oder konkave Form aufweist, die an der Wasseroberfläche ein Maximum an Reibung erzeugt. Leider überträgt bzw. empfängt eine solche konkave Hülle auf effiziente Weise Energie zur bzw. von der Wasseroberfläche. Im Ergebnis verliert ein solches Wasserfahrzeug viel Energie durch die Bildung von Kielwasser und wird durch Wellen leicht ins Schaukeln gebracht.

Wegen seiner Rumpfgestalt erzeugt ein Behälter-Wasserfahrzeug bereits durch seine Bewegung eine Welle (Kielwasser). Mit steigender Geschwindigkeit behindert diese Welle zunehmend die Bootsbewegung. Die Welle wird bei der als begrenzende Rumpfgeschwindigkeit ("limiting hull-speed") bekannten Geschwindigkeit zur stehenden Welle. Dieses Kielwasser stellt verlorene Energie dar, welche vom Wasserfahrzeug weggeschleudert wird und auf Strände, andere Bootsrümpfe oder sonstige Strukturen trifft. Zusätzlich zur beträchtlichen Reduktion der Geschwindigkeit des Wasserfahrzeuges zwingt das Kielwasser aus Gründen der Schadensminimierung dazu, daß Wasserfahrzeuge innerhalb von Wasserwegen mit Anliegern sowie Häfen eine niedrige Geschwindigkeit annehmen müssen. Das Rumpfdesign führt daher zu Zeitverschwendung und Frustration bei Wasserfahrzeugbesitzern, die eine schnelle Durchquerung von Wasserwegen und Häfen wünschen, aber durch das Rumpfverdrängungsproblem ihrer Boote begrenzt sind.

Der herkömmliche Schiffsrumpf absorbiert gut Wellenenergie. Wenn eine Wasserwelle auf einen vertikalen oder konkaven Rumpf an der Luft-Wasser-Grenzfläche trifft, wird ein Teil der Wellenenergie auf den Rumpf übertragen. Diese Energie verlangsamt die Bootsbewegung und kann ein in Ruhe befindliches Boot ins Schaukeln versetzen, was bei Insassen zu Übelkeit führen kann. Dementsprechend kann ein Wasserfahrzeug für die private Nutzung in der Freizeit wie beispielsweise ein Vergnügungsboot (pleasure boat), welches kürzer als 9,15 m (30 Fuß) ist (im folgenden "persönliche Wasserfahrzeuge" genannt), und insbesondere persönlich steuerbare Wasserfahrzeuge (d. h., mit einer Länge von weniger als 25 Fuß) bei starkem Wellengang unbrauchbar werden. Bereits 60 oder 90 cm (2 oder 3 Fuß) hohe Wellen verleihen solchen Rümpfen eine zu hohe Energie und können sogar den Rumpf mit Wasser füllen.

Um diese Rumpfprobleme zu überwinden, wird das Boot oft einfach größer dimensioniert. Diese Lösung ist jedoch für persönliche Wasserfahrzeuge unbrauchbar, insbesondere Wasserfahrzeuge, die mit einem Trailer transportiert werden sollen und somit in ihrer Größe durch die Abmessungen von Fahrzeugen begrenzt sind, welche auf einer Landstraße hinter einem PKW oder Lastwagen benutzt werden können. Weiterhin kann ein Wasserfahrzeug selbst in von Ozeanen geschützten Gewässern wie der Chesapeake Bay in den USA oder dem Hafen von Kobe in Japan auf solche Wellen treffen und sollte weit größer sein, um mit solchen Wellen klar zu kommen.

Ein Wasserfahrzeugdesign, welches vom traditionellen Kessel(Behälter)-Design abweicht, ist ein Pontonboot. Ein Pontonboot hat ein Passagierabteil oder eine Plattform, welche auf zwei oder drei länglichen, luftgefüllten, als Pontons bezeichneten Schwimmern sitzt. Ein Pontonboot beruht jedoch auf einer großen Flotationskapazität der Pontons, welche eine vertikale Oberfläche an oder in der Nähe der Wasserlinie darstellen. Die vertikalen Pontonoberflächen absorbieren und erzeugen Wellen und teilen generell die obengenannten Nachteile mit Kesseldesigns. Darüberhinaus erzeugen Pontons Oberflächenwellen und sind typischerweise in einer geraden, nicht optimierten Form. Ein anderes nachteiliges Merkmal des Pontonbootdesigns ist, daß ein Motor zwischen den Pontons hinzugefügt wird (eine separate Quelle für Strömungswiderstand) und nicht in das Bootdesign integriert ist. Ein weiteres Problem mit dem Pontonbootdesign ist, daß der größte Teil der Bootsmasse einschließlich des Motors und der Energiequelle oberhalb des Wassers ist. Ein Pontonboot hat einen höher gelegenen Schwerpunkt, welcher das Instabilitätsproblem vergrößert, insbesondere aufgrund von Wellen, welche senkrecht auf die länglichen Schwimmer auftreffen.

Hausboote ähneln Pontonbooten und haben im Unterschied zu vielen Designs mit offenem Rumpf einen Schwerpunkt, der hoch über dem Auftriebsmittelpunkt liegt, wie es beispielsweise von Russell Conder, Handmade Houseboats, McGraw-Hill 1992, Seite 57, beschrieben wird. Ein Hausboot reagiert wegen des hoch gelegenen Schwerpunktes ebenso wie ein Pontonboot empfindlich auf eine verstärkte Wellenaktivität und ist in Gegenden mit hoher Wellenaktivität (hohem Wellengang) nicht verwendbar. Eine ernste Begrenzung des Pontondesigns ist daher, daß mehr Masse oberhalb der Schwimmer ist als unter dem Gesichtspunkt der Stabilität wünschenswert wäre. Demgemäß ist ein niedrig gelegener Schwerpunkt wichtig und der Plattformteil sollte so nahe wie möglich an der Wasseroberfläche gehalten werden.

Ein weiteres Design, welches von der "Offener Rumpf"-Näherung abweicht, ist ein semi- untergetauchter Katamaran oder SWATH-Schiff, wie es bespielsweise von Masuyama im US-Patent Nr. 5,694,878, von Yoshida in den US-Patenten Nr. 4,763,596 and Nr. 4,986,204, und von Lang in den US-Patenten Nr. 3,830,178; 3,897,744 und 4,944,238 beschrieben wurde. Die in diesen Patenten beschriebenen semi-untergetauchten Frachtschiffe bestehen aus untergetauchten Körpern mit Verstrebungen, die einen Rumpf stützen, der konvex sein kann. Die untergetauchten Körper neigen dazu, weniger Wellenenergie zu absorbieren als ein konkave oder vertikaler Verdrängungsrumpf und erzeugen ebenfalls weniger Oberflächenwellenstörungen. Diese Schiffe sind jedoch nicht mittels eines üblichen Trailers persönlich transportierbare Wasserfahrzeuge, sondern wurden im allgemeinen als riesige Schiffe für den offenen Ozean konzipiert. Wie weiter unten beschrieben, haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung entdeckt, daß diese Schiffe nachteilige Merkmale aufweisen, welche deren Verwendung als persönliche Wasserfahrzeuge verhindern.

Ein semiuntergetauchter Katamaran wie er beispielsweise von Masuyama beschrieben wird, hat keine Auftriebsreserve ("reserve buoyancy") und benötigt daher ein spezielles Hebe/Tauchsystem wie ein Wasserballastsystem oder Hebe- bzw. Tauchplatten für eine ausreichende Stabilität in der Ruhelage und beim Navigieren (vgl. Spalte 1, Zeilen 41-44, in US-Patent Nr. 4,763,596). Insbesondere zielen dieses und andere Patente auf diesem Gebiet auf die Notwendigkeit der Kontrolle der untergetauchten Bootteile, weil sie über keine ausreichende Auftriebsreserve verfügen, um automatisch das Boot aus- bzw. aufzurichten.

Die in diesen Offenbarungen vorgestellten komplizierten Systeme sind dem Design von persönlichen Wasserfahrzeugen nicht zugänglich und sind sicherlich nicht dazu bestimmt, das Eintauchen des Bootes als Antwort auf große Verschiebungen des Frachtgewichtes während Bootsbewegungen zu verhindern.

Die semi-untergetauchten Katamarane haben leider auch einen hoch liegenden Schwerpunkt, insbesondere bei Beladung, und ein großes Verhältnis von oberhalb zu unterhalb der Wasseroberfläche liegendem Volumen. Wie bereits erklärt, erzeugen diese Faktoren Instabilität, sowohl gegenüber Wellenbewegungen perpendikular zum Boot als auch gegenüber perpendikularer Windbewegung. Ein repräsentatives Beispiel für einen solchen semi-untergetauchten Katamaran ist im US-Patent Nr. 4,174,671 gezeigt. Wie die Abbildungen dieses Patentes zeigen, ist der Hauptteil des Fahrzeugvolumens und insbesondere der Hauptteil der Fahrzeugmasse oberhalb des Wassers. Leider hat der semi- untergetauchte Katamaran einen hoch liegenden Schwerpunkt, welcher das Zentrum des Auftriebs signifikant übertrifft, und ist nicht dafür bestimmt, eine Last zu tragen, welche während der Fahrt plötzlich ihre Lage verändert. Auf der anderen Seite enthält ein persönliches Wasserfahrzeug üblicherweise eine große Auftriebsreserve und sollte zur Handhabung dieses Problems einen Schwerpunkt haben, der niedriger liegt als das Zentrum der Auftriebskraft. Daher benötigen semi-untergetauchte Schiffe keine Mittel für die Korrektur von katastrophalen Bewegungen während der Reise aufgrund von plötzlichen und beträchtlichen Änderungen in der Beladung.

Darüberhinaus wird ein Passagier auf einem großen, den Ozean befahrenden SWATH- Wasserfahrzeug einen kleinen Teil der Gesamtmasse bilden und den Schwerpunkt des beladenen Wasserfahrzeugs nicht nennenswert verschieben. Im Vergleich hierzu reagiert ein persönliches Wasserfahrzeug empfindlich auf solche Änderungen des Schwerpunktes. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben gefunden, daß das herkömmliche SWATH- Design für die Verwendung in persönlichen, für übliche Trailer nicht zu großen Wasserfahrzeugen von typischerweise weniger als 30 Fuß (9,15 m), insbesondere von weniger als 25 Fuß Länge, unbrauchbar ist.

Die Nachteile des herkömmlichen Rumpfverdrängungsdesigns werden bei der Kombination mit elektrischen Antriebssystemen weiter verschlechtert. Elektroboote (und die entsprechenden mit Brennstoffzellen angetriebenen Boote) erfordern eine schwere und sperrige Energiequelle. Das große Gewicht der Energiequelle erfordert einen noch größeren Rumpf für die Verdrängung eines größeren Wasservolumens, das ausreicht, um das Boot über Wasser zu halten. Durch das Schiffsrumpfproblem ("vessel hull problem") wird daher insbesondere die Entwicklung von elektrischen Wasserfahrzeugen behindert. In der Tat verhindert der durch den Schiffsrumpf hervorgerufene Strömungswiderstand eine ökonomische Nutzung von Elektromotoren selbst für Bootfahrten mit moderaten Geschwindigkeiten (oberhalb von ca. 15 km/h). Dieser unglückliche Zustand ist bei Elektrobooten gut bekannt (vgl. beispielsweise DOUGLAS LITTLE, ELECTRIC BOATS, THE QUIET HANDBOOK OF CLEAN, QUIET BOATING, (International Marine, 1994), auf Seite 33 (in Bezug auf das Propellerdesign): "In the case of the electric boat, high speed-above 10 mph-is one factor that can be dropped immediately." Es ist offensichtlich, daß neue Designs für die weite Akzeptanz von elektrischen Booten als vielseitigen Wasserfahrzeugen für den persönlichen Gebrauch benötigt werden.

Auf die Überwindung des Hüllenproblems für elektrische (und sonstige) Boote gerichtete Bemühungen betonten die Stromlinienform für den Rumpf, um eine größeren Mittelteil mit spitz zulaufenden Enden zu machen. Jedoch enthalten Rumpfdesigns für semi-untergetauchte Katamarane und ihre Verwandten, die Unterseeboote, im allgemeinen geradlinige konische Mittelteile, die nicht ideal sind, wie es von Guevel und Bardey erklärt wird, die einen verbesserten, raketenartigen Rumpf mit einem konstanten Druck entlang seiner Oberfläche beschreiben (vgl. US-Patent Nr. 5,024,396). Andere Versuche, Ineffezienzen aufgrund des Kontaktes zwischen Wasser und Bootsrümpfen zu vermeiden, sind in den US-Patenten Nr. 5,544,610, 4,571,192 und 5,481,996 beschrieben. Schwere Energieträger ("power supplies") wie elektrische Batterien und Wasserstoff-Brennstoffzellen, interferieren - wenn sie in einem Wasserfahrzeug mit offenem Rumpf installiert sind - auf der anderen Seite mit stromlinienförmigen Rümpfen wegen der größeren Notwendigkeit für ein größeres Boot, das die Energieträger aufnehmen kann, sowie aus Sicherheitsgründen für eine Auftriebsreserve.

Es gibt keine umfassende Kombination dieser Näherungen, welche die Nachteile der Verwendung von schweren Batterien oder einer anderen Niedrigenergiequelle ("low energy density power source") ausgleicht. Insbesondere hat keine Designstrategie das Erfordernis einer großen Masse und eines großen Volumens von elektrischen Batterien oder Brennstoffzellen in einer Bootstruktur erfolgreich als Aktivposten anstatt einer Schwäche benutzt. Schließlich gibt es kein ausreichendes Design für ein elektrisch angetriebenes und auf einem Trailor transportierbares Wasserfahrzeug, welches einer moderaten Wellenaktivität mit 60 cm hohen Wellen widerstehen kann, ohne daß zu einem größeren Rumpf übergegangen werden muß. Eine Lösung dieser Probleme würde all denen neue Möglichkeiten und Gewässer für das Bootfahren eröffnen, welche die bei einer solchen Wellenaktivität notwendigen wesentlich größeren Boote nicht kaufen oder verwenden können.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Erfinder entdeckten einen Weg zur Ausnutzung des Problems der schweren Batterien in einem Design für ein elektrisches Boot, das gleichzeitig (i) die Verwendung von massiver Batteriekraft für ein kleines Wasserfahrzeug ermöglicht, (ii) das Wasserfahrzeug stabilisiert, (iii) den Schwerpunkt herabsetzt, (iv) den Widerstand gegen Wellen verringert und (v) die Reibung bei Bootsbewegungen reduziert.

Die Erfinder fanden weiterhin, daß die Anordnung von einer oder zwei primär untergetauchten geschlossenen Rümpfen mit die Oberfläche durchstossenden Streben ("surface piercing struts") schlecht bei einem persönlichen Wasserfahrzeug funktioniert, daß sie aber die Platform verkürzen oder ein oder zwei Gleitskier ("floating skis") hinzufügen konnten, um die benötigte Stabilität zu bewirken. In der Summe entdeckten die Erfinder, daß diese Techniken die zweifachen Probleme der Absorption und Erzeugung von Energie durch Wasserwellen lindern können, und weitere Merkmale wie gewünscht für weitere Verbesserungen an Wasserfahrzeugen, die eine schwere Energiequelle wie Batterien enthalten, hinzugefügt werden können.

In einer Ausführungsform ist die Erfindung ein Wasserfahrzeug, umfassend (a) zwei längliche, teilweise (ins Wasser) eingetauchte Trägereinheiten mit konvexen oberen Flächen und an diesen oberen Flächen befestigten Streben; (b) eine Antriebseinheit und eine Niedrigenergiequelle innerhalb jeder Trägereinheit; und (c) eine an den Enden der Streben befestigte Plattform, welche sich oberhalb der Trägereinheiten befindet, wobei die Plattform um mindestens die mittlere Strebenlänge kürzer ist als die Trägereinheiten, wobei die Trägereinheiten parallel zueinander angeordnet sind, die Streben die Plattform über den Trägereinheiten positionieren, um zumindest einem Teil der Wellenbewegung einen ungehinderten Durchgang zwischen den Trägereinheiten und der Plattform zu ermöglichen, und die Niedrigenergiequelle mindestens 10% des Gewichtes des Wasserfahrzeuges ausmacht.

In einer anderen Ausführungsform umfaßt das erfindungsgemäße Wasserfahrzeug (a) eine längliche, eingetauchte Trägereinheit mit einer konvexen oberen Oberfläche; (b) einer Antriebseinheit und einer Niedrigenergiequelle innerhalb der Trägereinheit; (c) mindestens einen Gleitski ("floating ski") in paralleler Anordnung zur Trägereinheit und (d) eine Plattform, wobei die Trägereinheit und der mindestens eine Gleitski zueinander parallel angeordnet sind, die Trägereinheit niedriger liegt als der Ski und beide die Plattform mittels Streben über der Wasseroberfläche halten, um zumindest einem Teil der Wellenbewegung den ungehinderten Durchgang zwischen der Wasseroberfläche und der Plattform zu ermöglichen, und worin die Niedrigenergiequelle mindestens 10% des Gewichts des Wasserfahrzeuges ausmacht.

In einer weiteren Ausführungsform ist die Erfindung ein elektrisch angetriebenes Wasserfahrzeug mit einem Schwerpunkt im oder unterhalb seines Auftriebszentrums, umfassend zwei seitlich angeordnete längliche Schwimmer ("floats") mit konvexen Oberflächen, ein zentral angeordnetes, längliches, untergetauchtes Batteriefach unterhalb der Schwimmer und eine Plattform, welche durch Streben über den Schwimmern und dem Batteriefach gehalten wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Draufsicht auf ein Wasserfahrzeug mit einer kurzen Plattform, welche mittels vier Streben über zwei längeren Trägereinheiten gehalten wird,

Fig. 2 ist eine Seitenansicht des Wasserfahrzeuges von Fig. 1,

Fig. 3a ist eine Draufsicht auf ein Wasserfahrzeug gemäß Fig. 1, welches zusätzlich einen zentral angeordneten Gleitski für eine erhöhte Stabilität aufweist. Fig. 3b ist eine Seitenansicht, welche die Position des Gleitski im Wasser zeigt,

Fig. 4 zeigt eine Deflektor-Kontrollvorrichtung ("control surface deflector linkage means") zur Verhinderung von vollständigem Eintauchen,

Fig. 5a und 5b zeigen ein passives Deflektormittel, um ein vollständiges Eintauchen zu verhindern. Fig. 5a ist eine Seitenansicht und Fig. 5b eine Vorderansicht,

Fig. 6 ist eine Draufsicht auf ein Wasserfahrzeug mit einer einzigen Trägereinheit und zwei seitlichen Gleitskiern,

Fig. 7 ist eine Draufsicht auf ein Wasserfahrzeug mit einer einzigen Trägereinheit und einem seitlichen Gleitski,

Fig. 8a und 8b zeigen eine bevorzugte Form für einen Gleitski. Fig. 8a ist eine Seitenansicht, welche ein gebogenes vorderes Ende und einen flachen Boden zeigt. Fig. 8b zeigt einen Querschnitt, welcher die konvexe Form eines Skikörpers mit einem flachen Boden zeigt.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Die Erfinder haben nach Bootrümpfen gesucht, welche keine konkave oder vertikale Form an der Wasseroberfläche aufweisen, und erkannten, weshalb derartige Rümpfe für persönliche Wasserkraftfahrzeuge unpopulär sind. Das konzeptionell einfache "Offener-Rumpf"-Design ergibt Wasserfahrzeuge mit einen großen Reserveauftriebsvolumen, welches bei persönlichen Wasserfahrzeugen dramatische Änderungen in der Beladung während der Bewegung erlaubt. Dieses Auftriebsvolumen ("buoyancy volume") erfordert jedoch einen großen Rumpf, der an der Wasseroberfläche vertikal oder konkav sein muß. Solche Wasserfahrzeuge sind oberhalb der Wasseroberfläche größer als darunter, wodurch die Übertragung von Energie zur und von der Wasseroberfläche erleichtert wird. Dieses Problem weisen auch Pontonwasserfahrzeuge auf. Bei der Überprüfung des SWATH-Designs als einer Alternative haben die Erfinder entdeckt, daß diese Schiffe sehr groß sind und Plattformen aufweisen, welche sich im allgemeinen über die gesamte Länge ihrer beiden Trägereinheiten erstrecken und weiterhin kopflastig sind. Das SWATH-Design weist daher Grenzen für die Anwendung in kleinen Wasserfahrzeugen auf, insbesondere, weil ein auf der Plattform, die sich bereits in einem gewissen Abstand von der Wasseroberfläche befindet, befindlicher Passagier, den Schwerpunkt erheblich nach oben verlagert.

Die Erfinder entdeckten, daß diese Probleme durch Anordnung von schweren Batterien oder anderen Niedrigenergiequellen in einer geschlossenen, länglichen konvexen Hülle gelöst werden, indem sie anordnen, und dann zumindest eine solche Hülle, die niedrig im Wasser liegt oder völlig eingetaucht ist, für eine verbesserte Stabilität des Wasserfahrzeuges mit einem oder mehr der hierin skizzierten Merkmalen zu kombinieren. Die Erfinder experimentierten mit diesem Konzept, indem sie ein 8 Fuß langes Wasserfahrzeug-Modell vom SWATH-Typ bauten, lernten aber rasch, daß ein weiteres Merkmal benötigt wird, um das SWATH Konzept für persönliche Wasserfahrzeuge anzuwenden. Solche persönlich verwendbaren Wasserfahrzeuge haben aufgrund ihrer wesentlich geringeren Größe eine größer Tendenz sich zu neigen als Reaktion zu einem Passagier, welcher eine spezifische Gravität hat, die auf der Plattform verhältnismäßig höher ist, als verglichen mit einem konventionellen seegängingen SWATH-Schiff.

Die Erfinder studierten die Verwendung von im wesentlichen eingetauchten Trägereinheiten und kombinierten aus Stabilitätsgründen die Trägereinheiten mit einer verkürzten Plattform und/oder Gleitskiern. Für den Fall, daß Batterien in eine einzige Trägereinheit plaziert werden, wird ein gutes Verhalten durch Kombination einer einzigen Trägereinheit mit zumindest einem, vorzugsweise zwei, seitlich zur Trägereinheit angeordneten Gleitski erreicht. Wenn die einzige Trägereinheit tief im Wasser liegt (vorzugsweise zu mehr als 90% des Volumens eingetaucht) und zu einem niedrigen Schwerpunkt beiträgt, kann es statt mit zwei Gleitskiern vorteilhaft mit zwei Schwimmern mit konvexen Oberflächen wie beispielsweise Pontons kombiniert werden, um einen positiven Auftrieb zu verleihen.

Grundlegende Merkmale (a) Schwere Energieträgermasse innerhalb einer geschlossenen Trägereinheit, welche durch Streben unterhalb der Wasseroberfläche gehalten wird; und (b) eine verkürzte Plattform und/oder Schwimmer wie z. B. Gleitskier für die Stabilität (a) Verwendung der Masse von Niedrigenergiequellen für die Stabilität

Gemäß der Erfindung wird eine Niedrigenergiequelle, welche einen großen Teil (mehr als 10%, vorzugsweise mehr als 20%, besonders bevorzugt mehr als 30%, und ganz besonders mehr als 50%) des Gesamtgewichts des Wasserfahrzeuges ausmacht, innerhalb mindestens einer geschlossenenen Trägereinheit mit einer konvexen Oberfläche plaziert. Eine Plattform für Insassen (oder eine andere Last/Fracht) wird mittels Stützen (die Begriffe "Stütze" und "Strebe" haben in dieser Beschreibung die gleiche Bedeutung) über den Trägereinheiten gehalten. Dieses notwendige Merkmal der Erfindung minimiert den Kontakt der Oberflächen von Wasserfahrzeugen mit Wellenenergie: (1) es präsentiert eine konvex geformte Oberfläche auf der Oberseite jeder zum größten Teil eingetauchten Trägereinheit, so daß diese Oberseitenoberfläche sich an eine Horizontale annähert und wenig mit der Wellenbewegung wechselwirkt; und (2) Wellen können durch das Fahrzeug hindurchtreten, indem der nicht eingetauchte Teil des Wasserfahrzeuges auf Stützen plaziert ist, welche nur eine geringe vertikale Oberfläche zur Wechselwirkung mit dem Wasser haben, so daß die Stützen einen Raum zwischen der obersten Oberfläche der eingetauchten Trägereinheit und der unteren Oberfläche der Plattform festlegen. Die untergetauchten Trägereinheiten sind länglich und so gestaltetet, daß die Oberflächenwellenbildung gemindert wird. Sie enthalten weiterhin den Motor und Propeller, welche im selben Vektor operieren wie die Achse der Trägereinheit und nicht getrennt das Wasser stören.

Das grundlegende Merkmal, eine massive Energiequelle in einer Träger- bzw. Antriebseinheit unterhalb der Plattform anzuordnen, kann eine von zwei Grundkonformationen annehmen, um die große Masse zur Stabilisierung des Fahrzeugs auszunutzen. In einer Konfiguration werden zwei Trägereinheiten verwendet, die vorzugsweise nicht vollständig eingetaucht sind, aber einen positiven Auftrieb aufweisen. Diese wird im folgenden "Doppelträgereinheit- Anordnung" ("Double Support Member Configuration") genannt. In der zweiten Anordnung wird eine vollständig eingetauchte Trägereinheit mit Gleitskiern für die seitliche Stabilität kombiniert; im folgenden "Einzelträgereinheit-Anordnung" ("Single Support Member Configuration") genannt.

(b) Verkürzte Plattform und/oder Schwimmer wie beispielsweise Gleitskier

Kommerzialisierte SWATH-Schiffe haben im allgemeinen Plattformen, welche im Vergleich zu einem Insassen groß sind und daher Abmessungen haben, die die Bedeutung der Schwerpunkte von sich bewegenden Insassen in den Hintergrund rücken. Im Vergleich hierzu hat ein erfindungsgemäßes Wasserfahrzeug eine Länge, welche in Hinblick auf den Insassen verhältnismäßig kleiner ist. Insbesondere ist eine Plattform gemäß den bevorzugten Ausführungsformen kürzer als die Länge der Trägereinheiten, wie es in den Figuren gezeigt ist. In einer Ausführungsform ist die Plattform auf der Vorder- und Hinterseite über den Trägereinheiten um mindestens den Abstand der mittleren Stützenlänge kürzer. Wenn beispielsweise zwei 15 Fuß lange Trägereinheiten mit 1 Fuß langen Stützen verwendet werden, ist die Plattform nicht länger als 13 Fuß. In einer weiteren Ausführungsform ist die Plattform um das doppelte der mittleren Stützenlänge kürzer oder gemäß vorstehendem Beispiel nicht länger als 11 Fuß lang. Der Ausdruck "mittlere Stützenlänge" wie er hier verwendet wird, bedeutet den durchschnittlichen Abstand zwischen den Trägereinheiten und der Plattform, wobei der Abstand mittels der Streben/Stützen geschaffen wird. Die tatsächlichen Plattformabmessungen sollten die voraussichtliche Passagierlast bzw. das Gesamtgewicht widerspiegeln. Falls sich eine große Person über die gesamte Plattformfläche bewegen darf, sollte diese Fläche vor allem am vorderen und hinteren Ende kleiner sein.

In einer weiteren Ausführungsform wird anstelle einer Begrenzung der Plattformgröße zur Erhöhung der Stabilität mindestens ein Schwimmer wie beispielsweise ein Ski verwendet, der parallel zu den Trägereinheiten angeordnet ist. Hierbei wird ein Gleitski bevorzugt, wenn eine hohe Geschwindigkeit gewünscht ist. In einem solchen Fall sollten die Trägereinheiten etwas Auftrieb für die Plattform bereitstellen. Wenn hohe Geschwindigkeiten ohne Bedeutung sind, wie beispielsweise bei Hausbooten, kann eine einzelne Trägereinheit, insbesondere mit einem starken negativen Nettoauftrieb ("net negative buoyancy") mit zwei seitlichen Schwimmern wie beispielsweise Pontons kombiniert werden, die nicht bei hohen Geschwindigkeiten zum Hydroplaning neigen.

In den meisten Ausführungsformen ist ein zentraler Ski zwischen zwei Trägereinheiten bevorzugt. Falls eine Trägereinheit verwendet wird, ist die Verwendung von zwei Gleitskiern, einer auf jeder Seite der Trägereinheit, bevorzugt. In einer weiteren Ausführungsform wird eine Trägereinheit mit einem Gleitski auf einer Seite kombiniert, welche durch die Rotation des Propellers innerhalb der Trägereinheit bestimmt wird. Falls der Propeller für Vorwärtsbewegungen des Bootes im Uhrzeigersinn rotiert, neigt die Trägereinheit dazu, sich im Gegenuhrzeigersinn zu drehen, so daß der Gleitski links von der Trägereinheit angeordnet ist. Wenn ein Propeller gewählt wird, der im Gegenuhrzeigersinn rotiert, sind die Trägerski rechts von der Trägereinheit angeordnet.

Jeder Ski hat vorzugsweise eine flachen Boden und stellt für die Plattform Schwimmfähigkeit bereit, wenn sich das Wasserfahrzeug in Ruhe befindet. Vorzugsweise liefert die Trägereinheit etwas Auftrieb bzw. Schwimmfähigkeit und jeder Ski liefert weniger als 35%, vorzugsweise weniger als 20% und noch mehr bevorzugt weniger als 10% des Auftriebs, der die Plattform sowie zusätzliche Insassen und Fracht über der Wasseroberfläche hält, wenn sie nicht in Bewegung ist. Ein minimaler Prozentsatz an Auftrieb ist am meisten bevorzugt, wenn keine Wellenaktivität vorhanden ist, und ist jedenfalls gewünscht, um Skier mit einer minimalen Größe zu erlauben. Während der Vorwärtsbewegung streichen oder streifen die Skier auf der Wasseroberfläche. In einer Ausführungsform tragen die Skier während der Vorwärtsbewegung keinen Auftrieb bei und die vollständig eingetauchte Trägereinheit liefert diese Kraft. Entsprechend einer Ausführungsform wird der Auftrieb der Trägereinheit dadurch kontrolliert, daß in sie Luft oder Wasser hinein und heraus gepumpt wird, so daß in einer Ruhephase die Trägereinheit eine größere Masse aufweist als während der Bewegungsphase. Während des Betriebes gemäß der letzteren Ausführungsform wird die Schwimmfähigkeit der Trägereinheit und/oder der Gleitskier unmittelbar vor oder in der Anfangsphase der Vorwärtsbewegung erhöht. Bei starker Wellenaktivität wird die Schwimmfähigkeit der Trägereinheit und/oder der Gleitskier zur Verstärkung der Stabilität durch Wasserbalast vorzugsweise verringert.

Zu den Ausführungsformen der Erfindung gehört auch die Verwendung einer einzigen Trägereinheit, wobei in diesem Fall zumindest ein Gleitski mitverwendet wird und die Plattform über dem Ski oder den Skiern und der Trägereinheit mittels Stützen gehalten wird. Zu den erfindungsgemäßen Ausführungsformen gehört auch die Verwendung von zwei Trägereinheiten, welche weiterhin einen zentral zwischen den Trägereinheiten angeordneten Ski aufweisen, wie es unten erläutert wird.

Die Doppelträgereinheit-Anordnung ("The Double Support Member Conformation"): In dieser Anordnung enthalten die Trägereinheiten schwere Energiequellen und bewegen sich niedrig im Wasser. Zur Stabilisierung des Wasserfahrzeuges gegen Wellenaktivität sollten zumindest 35% der die Energiequelle enthaltenden Trägereinheit(en) unterhalb der Wasserlinie sein. Vorzugsweise sind zumindest 50%, besonders bevorzugt mehr als 65% und ganz besonders bevorzugt mindestens 85% eingetaucht. Die prinzipielle Begrenzung des Eintauchens gemäß einer Ausführungsform besteht darin, daß eine kleine Auftriebsreserve erforderlich ist, um plötzlichen Gewichtsverschiebungen im Wasserfahrzeug (wie beispielsweise auf der Plattform) zu widerstehen. Falls jedoch ein befriedigendes Mittel zur Verhinderung eines exzessiven Eintauchens verwendet wird (wie beispielsweise hierin beschrieben), ist ein Eintauchen zu mindestens 85% und vorzugsweise von mehr als 90% bevorzugt.

Die Einzelträgereinheit-Anordnung ("The Single Support Member Configuration"): Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung taucht die Trägereinheit im wesentlichen (zu mehr als 50%) vollständig ein, und das Wasserfahrzeug umfaßt wie unten beschrieben aus Stabilitätsgründen weiterhin mindestens einen Gleitski. Wenn ein Gleitski benutzt wird, ist die Trägereinheit vorzugsweise zu 50% eingetaucht und trägt zumindest die Hälfte zur gesamten Schwimmfähigkeit bei und die Skier den Rest, wie es in Fig. 7 gezeigt ist. Wenn zwei Skier verwendet werden, ist die Trägereinheit wie in Fig. 6 gezeigt vorzugsweise vollständig eingetaucht. In jedem dieser Fälle enthält die Trägereinheit Batterien, die Antriebseinheit und optimal eine Auftriebsreserve, um die Plattform wie in den Figuren gezeigt aufrecht zu halten. In Fig. 6 ist die Trägereinheit unterhalb des Zentrums der Plattform befestigt. In Fig. 7 ist die Trägereinheit unterhalb der linken Plattformseite und der Gleitski unterhalb der anderen Plattformseite befestigt.

Die die Plattform haltenden Stützen erlauben sowohl in der Einzel- und der Doppelträgereinheit-Anordnung, daß die zugängliche Plattformfläche ("platform footprint area") oberhalb des Wassers die footprint area des Wasserfahrzeuges, welche die Wasseroberfläche kontaktiert, übertrifft. Im Vergleich hierzu hat die nutzbare Fläche eines Wasserfahrzeuges mit einem Rumpf einen "footprint", welcher ähnlich ist der Fläche eines Wasserfahrzeuges im Kontakt mit der Wasseroberfläche. Dies liegt daran, daß die Verdrängungsschiffsstruktur ("displacement vessel structure") die vollständige Wasseroberfläche an jedem Punkt unterhalb der Fläche, auf der ein Insasse das Wasserfahrzeug benutzt (d. h. der Plattform), kontaktiert (zwischen dem Wasser und der Atmosphäre liegt). Vorzugsweise hat ein Wasserfahrzeug gemäß der Erfindung eine Plattform-Fläche, die mindestens das zehnfache der Fläche des Wasserfahrzeuges in Kontakt mit der Wasseroberfläche beträgt, besonders bevorzugt mindestens das Hundertfache.

Ausnutzung der grundlegenden Merkmale in weiteren Kombinationen

Vorzugsweise werden im erfindungsgemäßen Wasserfahrzeug weitere Merkmale der Erfindung kombiniert, um von dem hohen Gewicht der Energieträgermasse zu profitieren und das Wasserfahrzeug weiter zu stabilisieren. Dies wird in den folgenden Abschnitten A bis L erläutert.

A. Die Anordnung eines Propellers innerhalb einer Trägereinheit

Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal ist die Anordnung einer Antriebseinheit oder von Antriebseinheiten in den langen Achsen der Trägereinheiten, so daß der Propeller (oder Wasserimpeller oder andere Mittel zur Bewegung des Wasserfahrzeuges) der Antriebseinheit das Wasser im selben Vektor und Ort stört wie der eingetauchte Teil des Wasserfahrzeuges (vgl. Fig. 1). Ein elektrischer Bootsantrieb ist besonders gut für diese Ausführungsform geeignet, weil ein Elektromotor keine Luft benötigt und durch die Plazierung in Kontakt mit Wasser gekühlt werden kann.

B. Automatisierte Kompensation der Schwimmfähigkeit

Der Grad des Eintauchens der Trägereinheit und/oder Stützen kann automatisch detektiert und von einem Schwimmfähigkeitskompensator kontrolliert werden, wenn das Eintauchen des Wasserfahrzeuges ermittelt wird und/oder das Wasserfahrzeuges nicht richtig liegt (d. h. während der Vorwärtsbewegung der Bug niedriger liegt als das Heck). Die Kompensation der Schwimmfähigkeit kann dann automatisch durchgeführt werden. Die Schwimmfähigkeit des Wasserfahrzeuges wird vorzugsweise durch Hinzufügung oder Entfernung von Luft aus dem untergetauchten Teil kontrolliert, oder durch Hinzufügung von Masse zum Wasserfahrzeug, oder durch beides. Eine vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, daß ein Luftsack (air bag) im untergetauchten Teil eingeschlossen ist und Luft zwischen diesem Luftsack und der Atmosphäre je nach Notwendigkeit zur Kontrolle des Eintauchens des Wasserfahrzeuges übertragen wird.

C. Hydrodynamisch geformte Trägereinheit(en)

Eine Trägereinheit stellt Schwimmfähigkeit zur Verfügung (die optional kontrolliert werden kann) und unterstützt dadurch den Teil des Wasserfahrzeuges, der sich oberhalb der Wasserlinie befindet. Um die Störung des Wassers zu minimieren, kann die Trägereinheit in Form einer Stange oder vorzugsweise wie in den Figuren gezeigt in der Form einer Zigarre vorliegen. Am meisten bevorzugt sollte die Trägereinheit eine konturenreiche Oberfläche haben, haben um ein Ablösen von Grenzschichten und die Ausbildung von Hohlräumen bei höheren Geschwindigkeiten zu minimieren, wie beispielsweise bei einer Geschwindigkeit oberhalb von 10 Meilen pro Stunde. In diesem Zusammenhang ist eine bevorzugte Form ein gerundeter zentraler Teil, der sich entlang einer durch eine Fredholm-Gleichung der zweiten Art definierten Kurve zuspitzt, so daß der Druckkoeffizient an allen Punkten des zentralen Teiles konstant bleibt, wie es in der US-Patentschrift Nr. 5,024,396 beschrieben ist.

Besonders bevorzugt erstreckt sich ein Schraubenpropeller, welcher sich von einer nahezu kontinuierlichen Oberfläche, die ungefähr kontinuierlich mit der Krümmung der sie enthaltenden Trägereinheit ist, zur Minimierung der Störung des Wassers nicht weiter als der maximale Radius der Trägereinheit. Mit anderen Worten hat der Schraubenpropeller eine Nabe (hub) oder zentralen Körper, welcher kontinuierlich mit der Trägereinheit verbunden ist. Die Teile des Propellers, die aus dem Wasser ragen, erstrecken sich von dieser kontinuierlichen Oberfläche ausgehend. Noch mehr bevorzugt ist, daß der Schraubenpropeller Wasser an einer Stelle unmittelbar hinter der Propellerachse fokussiert. Mit anderen Worten sammelt der Propeller Wasser in der unmittelbaren Nähe zur Oberfläche der Trägereinheit und erzeugt einen höheren Druck unmittelbar am hinteren Ende der Trägereinheit, wo das strömende Wasser, welches sich entlang der Oberfläche der Trägereinheit bewegt, zur Sammlung neigt. Beispielsweise passt ein Rumpf mit einem maximalen Durchmesser von 20 Zoll, welcher sich entlang einer geeigneten Kurve verengt, zu einem Schraubenpropeller mit einer Nabe, welche zur selben gebogenen Rumpfoberfläche paßt. In diesem Fall erstrecken sich die Flügel ("fins") bis zu einem Durchmesser von 20 Zoll.

Für die beste Stabilität sollten zwei oder mehrere Einheiten parallel zueinander verwendet werden. Jede Einheit weist vorzugsweise eine Verbreiterung bzw. Zunahme im Durchmesser von der Führungskante ("leading edge") hin zum zentralen Teil und eine allmähliche Abnahme in der Größe oder Verengung vom zentralen Teil bis zur Hinterkante (trailing edge) wie oben beschrieben auf. Vorzugsweise hat die hintere Stelle einen Durchmesser, der in etwa dem Motordurchmesser entspricht, wobei ein Motor in jeder Einheit an dieser Stelle vorliegt. In diesem Fall ist ein Propeller bevorzugt, der das ausgestossene Wasser auf einen Brennpunkt direkt hinter der langen Achse der Trägereinheit konzentriert. Da es gewünscht ist, daß ein kleiner Teil der Trägereinheit oberhalb der Wasserlinie ist, kann das obere Zentrum der Einheit entlang seiner langen Achse etwas erhöht sein, wie es oben unter "konvexer Oberfläche" erwähnt ist, um diese Reserveschwimmfähigkeit bereitzustellen.

D. Geformte Stützen für geringe Wechselwirkung mit Wellen

Stützen gemäß der vorliegenden Erfindung nutzen die Schwimmfähigkeit von in erster Linie eingetauchten Trägereinheiten, um die Plattform oder eine andere Einheit wie eine photovoltaische Anordnung zu halten. Stützen erstrecken sich typischerweise 1 Fuß von einer Trägereinheit, vorzugsweise zwischen 1 und 3 Fuß, und könnten in großen Gewässern mehr als 6 Fuß lang sein. Kurze Abstände sind jedoch am besten geeignet, da der Schwerpunkt niedrig gehalten wird. Vorzugsweise liegt der Schwerpunkt tiefer als das Zentrum der Schwimmfähigkeit. Zusammenschiebbare Stützen können verwendet werden, um den Schwerpunkt wie benötigt herabzusetzen.

Die "vertikale" Anordnung der Stützen ermöglicht, daß die Stützen die Einheit tragen, die sich außerhalb des Wassers befinden soll. Ein oder mehrere Stützen können von der vertikalen Lage abweichen und ein "swept back design", welches mit der Stromlinienform vereinbar ist, ist möglich. Die primäre Erwägung hinsichtlich Größe und Form ist, daß die Stützen die obere Einheit (Plattform) über den Trägereinheiten halten, so daß der größte Teil der Wellenaktivität ohne Wechselwirkung (Energieübertragung) mit der Oberfläche des Wasserfahrzeuges darunter passieren kann. Wenn daher die Stütze 2 Fuß lang ist, kann das Wasserfahrzeug in einem Gewässer mit mindestens zwei Fuß hohen Wellen benutzt werden. Vorzugsweise übertrifft die Stützenlänge die maximale vermutete Wellenhöhe.

Die Stützen sind so konzipiert, daß sie einen minimalen Querschnitt haben, um ein kleineres Ziel für Wellenaktivität zu bieten. Vorzugsweise ist eine Stütze eine Stange mit einer Führungskante für geringere Reibung während der Bewegung. Die Stützen haben vorzugsweise einen durchschnittlichen Durchmesser (gemessen entlang der Länge zwischen den eintauchbaren Einheiten an der Wasseroberfläche und der höchsten Stelle, auf die Wellen üblicherweise einwirken) von weniger als dem fünffachen Abstand zwischen der darunter befindlichen Trägereinheit und der darüber befindlichen Plattform. In einer Ausführungsform weist die Plattform eine photovoltaische Anordnung auf, wobei die Stützen an ihrer Spitze mit der horizontalen Plattform enden, die die photovoltaische Einheit trägt.

E. Bewegliche Stützen

In einer Ausführungsform können die Stützen automatisch oder per Hand wie gewünscht ausgezogen oder eingezogen werden. Eine solches Ausziehen oder Einziehen kann teleskopisch als Reaktion auf Wind- und/oder Wellenverhältnisse vorgenommen werden und dazu führen, daß der Schwerpunkt niedriger liegt als das Zentrum der Schwimmfähigkeit. Ein solches Ausziehen oder Einziehen ist auch beim Beladen oder Entladen einer Plattform zur Anpassung an die Dockhöhe gewünscht. In einer ähnlichen bevorzugten Ausführungsform wird die Schwimmfähigkeit der Trägereinheit(en) zur Anpassung des Wasserfahrzeuges and die Dockhöhe kontrolliert. In extremen Fällen werden sowohl die Schwimmfähigkeit der Trägereinheiten als auch die Stützenlänge geändert, um die Höhe bzw. Erhöhung der Plattform zu kontrollieren.

F. Kombination mit Mitteln zur Verhinderung des Eintauchens der Plattform

In einer bevorzugten Ausführungsform, in der keine Skier verwendet werden, werden Mittel bereitgestellt, die das Eintauchen des Wasserfahrzeuges während der Bewegung verhindern. Beispielsweise kann während der Bewegung eine plötzliche Gewichtsverlagerung in den vorderen Teil des Wasserfahrzeuges ein zu starkes Eintauchen des Wasserfahrzeuges bewirken.

Das Eintauchen der Plattform des Wasserfahrzeuges aufgrund plötzlicher Gewichtsverlagerungen kann während der normalen, nicht-tauchenden Verwendung durch Adjustierung der Schwimmfähigkeit auf eine Weise, daß das Wasserfahrzeug nach der Beladung definitiv schwimmfähig ("positively buoyant") ist, verhindert werden. Der Schutz gegen unerwünschtes Eintauchen kann auch mit anderen Mitteln bewirkt werden, indem beispielsweise die Lage des Wasserfahrzeuges während der Bewegung mit einem horizontalen Ruder wie in Fig. 4 beschrieben, mit einem passiven Deflektor wie in Fig. 5 beschrieben oder mit einem am Bug befestigten Propeller mit einer geneigten Triebkraft, kontrolliert wird.

Andere Mittel zur Kontrolle von plötzlichen oder allmählichen Bewegungen in Richtung Wasser sind möglich und ein repräsentatives Beispiel wird hier gezeigt. Ein Mittel ist für die Anzeige von Tiefenänderungen des Wasserfahrzeuges und die Kompensation entweder durch Anhalten des Wasserfahrzeuges, Veränderung der Gewichtsverteilung im Wasserfahrzeug oder Steuern des Wasserfahrzeuges, um die vertikale Bewegung auszugleichen.

Die Anzeige von Änderungen in der Tiefe des Wasserfahrzeuges (oder Änderungen in Angriffswinkeln, welche zu Änderungen in der Wasserfahrzeugtiefe führen) kann auf jede bekannte Weise erfolgen. Bevorzugt sind elektronische Mittel. Beispielsweise kann die kontinuierliche Anzeige durch Messung der Leitfähigkeit zwischen vertikal an einem oder mehreren Stützen angeordneten Elektroden erfolgen. Bei steigendem Wasserniveau, durch Eintauchen oder infolge hoher Wellenaktivität, kann ein solches Eintauchen oder eine solche hohe Wellenaktivität elektronisch durch Änderung der Leitfähigkeit zwischen den Elektroden nachgewiesen werden.

Der Fachmann erkennt leicht verschiedene Möglichkeiten für die Anordnung der Elektroden und geeignete Algorithmen zur Entzifferung der Leitfähigkeitsmuster, um ein längeres Eintauchen von einer üblichen Wellenaktivität zu unterscheiden. Leitfähigkeitsmessungen können an derselben Stütze, zwischen Elektroden an einer Stütze und einer tauchfähigen Einheit, und zwischen zwei verschiedenen Stützen durchgeführt werden. Für den Fall großer Datenmengen kann beispielsweise ein Computer bestimmen, ob zur Kompensation eine Gewichtsverschiebung vorgenommen werden soll, die Motorgeschwindigkeit und/oder der Antriebsvektor des Motors angepaßt (durch Drehung des Motors für mehr nach unten oder oben gerichteten Antrieb) werden soll, oder eine Anpaßung des Ruders, um die vertikale Position des Ruders im Wasser zu kontrollieren, u. ä.

Andere Mittel zur Kontrolle der Eintauchtiefe erfordern keine Anzeige der Veränderungen in der Tiefe des Wasserfahrzeuges. Beispielsweise kann ein mechanischer Kraftdeflektor verwendet werden, der bei einem zu starken Eintauchen des Wasserfahrzeuges unter einem Winkel auf die Wasseroberfläche trifft. Fig. 5 zeigt einen mechanischen Kraftdeflektor, der an einer Stütze befestigt ist. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist der Kraftdeflektor in der Nähe des vorderen Teils des Wasserfahrzeuges. In einer anderen Ausführungsform dreht sich der Kraftdeflektor und ist elektronisch oder mechanisch (Fig. 4) mit einem vertikalen Ruder verbunden, so daß bei Auftreffen auf Wasser das Ruder kompensiert, indem der vordere Teile des Wasserfahrzeuges nach oben gezwungen wird.

Eine weitere Ausführungsform zur Kontrolle der Eintauchtiefe besteht im Einschluß von schwimmfähigen Materialien in den Boden der Plattform. Nach dieser Ausführungsform verhält sich die Plattform bei Wasserkontakt wie ein Schwimmer.

Ein weiteres Mittel zur Vermeidung unerwünschten Eintauchens ist die Verwendung eines vertikalen Ruders oder eines Rumpfdesigns, welche das Wasserfahrzeug während Vorwärtsbewegungen des Wasserfahrzeuges konstant zum Eintauchen zwingt. Wenn das Wasserfahrzeug anhält, ist diese nach unten gerichtete Kraft abgestellt, und das Wasserfahrzeug treibt nach oben.

In der Praxis wird bevorzugt eine Kombination von Kontrollen verwendet, um sicherzustellen, daß das Wasserfahrzeug nicht vollständig eintaucht. Beispielsweise können simultan eine ein schwimmfähiges Material enthaltende Plattform und ein vertikales Ruder, welches mit einem Kraftdeflektor verbunden ist, verwendet werden. Natürlich besteht ein bevorzugtes Mittel zur Verhinderung von unerwünschtem vollständigen Eintauchen in der Regulierung der Schwimmfähigkeit von einer oder mehreren Trägereinheiten. Typischerweise enthält eine Luftblase oder ein Hohlraum der Trägereinheit Luft, deren Menge zur Erreichung der gewünschten Schwimmfähigkeit reguliert werden kann.

Diese Kombination ermöglicht ein stärkeres Eintauchen der Trägereinheit(en), die das Boot stabilisiert. Dieses Merkmal gestattet die Verwendung eines kleineren Bootes (mit einer kleineren "flotation") im Vergleich zu den üblichen Designs mit offenen Schiffen oder Pontons.

G. Konvex geformte Gleitskier mit flachem Boden

Die Verwendung einer einzigen Trägereinheit ist manchmal bevorzugt, wenn beispielsweise ein vollständiges Eintauchen gewünscht ist, um den Propeller noch weiter unterhalb der Oberfläche zu positionieren, oder wenn die zusätzliche Reibung durch eine zweite Trägereinheit unerwünscht ist. Für diesen Fall ist einer oder vorzugsweise zwei Gleitskier über Stützen mit dem Boden der Plattform verbunden wie es in den Fig. 6 und 7 gezeigt ist. Wasserfahrzeuge, die gemäß der Erfindung zwei Trägereinheiten aufweisen, enthalten vorzugsweise mindestens einen Gleitski wie es in Fig. 3 gezeigt ist, insbesondere, wenn die Trägereinheiten 15 Fuß oder kürzer sind.

In beiden Fällen trägt ein Ski vorzugsweise mindestens 10% zur gesamten Schwimmfähigkeit bei. Ganz bevorzugt ist die Schwimmfähigkeit der Skier im Ruhezustand des Wasserfahrzeuges größer als bei Vorwärtsbewegungen.

Jeder Ski hat vorzugsweise eine gerundete Führungskante ("leading edge"). Eine konvexe Form wie sie für die Trägereinheit beschrieben ist, wird auch für die Skier bevorzugt. Vorzugsweise haben die Skier wie es in den Fig. 8a und 8b gezeigt ist, einen im allgemeinen flachen Boden, der somit für das Gleiten der Skier über die Wasseroberfläche während einer Bewegung geeignet ist. Die konvex geformten Schwimmer erlauben es daher den Skiern in einer Ruhephase im Wasser zu sitzen, während sie für eine größere Stabilität nur minimal mit Oberflächenwellen wechselwirken. Der im allgemeinen flache Boden kann auf dem Fachmann bekannte Weise modifiziert werden, indem beispielsweise ein vertikaler Flügel oder Grat hinzugefügt wird. Während einer Vorwärtsbewegung gleiten die Skier aufgrund ihrer abgerundeten Führungskante und des flach geformten Bodens über die Wasseroberfläche und sollten eine minimale Masse haben.

H. Vorverlagerung (Offset) eines einzelnen Ski mit zwei Trägereinheiten

Nach einer anderen Ausführungsform ist ein einzelner Gleitski wie oben beschrieben zwischen zwei Trägereinheiten angeordnet und vom vorderen Fahrzeugende wie in Fig. 3 gezeigt abgesetzt. Die Erfinder fanden, daß die Hinzufügung dieser Skier, insbesondere zur Vorderseite versetzt, zwei Vorteile hat. Zunächst erlauben die Skier eine größere Tragfähigkeit des Fahrzeuges verglichen mit einem Fahrzeug ohne Skier. Für diesen Vorteil ist es wichtig, daß das hintere Ende der Skier sich unter der Plattform erstreckt. Außerdem ermöglichen die Skier eine größere Stabilität und damit die Verwendung von längeren Stützen, ohne daß es zum Schaukeln des Fahrzeuges kommt.

I. Anpassung der Schwimmfähigkeit der Skier für eine optimale Stabilität und zur Steuerung

Nach einer Ausführungsform wird die Schwimmfähigkeit der Trägereinheiten durch Hinein- oder Herauspumpen von Wasser oder Luft kontrolliert, so daß im Ruhezustand die Trägereinheit eine größere Masse aufweist als im Zustand der Bewegung. Eine Wasserpumpe ist zu diesem Zweck bevorzugt und kann sich beispielsweise innerhalb der Skier oder der Trägereinheit befinden, mit einem Schlauch, welcher die Pumpe mit einem Ballastreservoir innerhalb der Skier verbindet. Vorzugsweise beträgt das Volumen des Ballastreservoirs mindestens 10% des Volumens der Skier, wobei die zusätzliche Masse entweder in der Mitte oder entlang ihrer Länge verteilt wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird der optionale Ballast in den Skiern zur Steuerung verwendet. In diesem Fall ist der Ballast vorzugsweise in der vorderen Hälfte der Skier lokalisiert, und besonders bevorzugt nahe zur Vorderkante. Im Betrieb wird eine Linkskurve durch Hinzufügung von Gewicht auf die Vorderseite des linken Ski bewirkt, während sich das Wasserfahrzeug vorwärts bewegt. Eine Rechtsdrehung wird durch Hinzufügung von Gewicht zum rechten Ski bewirkt. Andere Kombinationen und Permutationen wie beispielsweise die Entfernung von Gewicht vom rechten Ski oder eine Gewichtsverschiebung vom vorderen zum hinteren Ende des rechten Skis für eine Linksdrehung sind für den Fachmann offensichtlich.

J. Elektrische Speicherbatterien

Eine weiteres bevorzugtes Merkmal ist der elektrische Antrieb, bei dem eine Energiespeichereinheit wie eine Blei-Säure-Batterie oder eine Brennstoffzelle innerhalb der Trägereinheit(en) zusammen mit einem Propeller am hinteren Ende der Trägereinheit benutzt wird. Solche Energiequellen liefern üblicherweise 1 Kilowattstunde pro 50 bis 100 Pfund Masse und begrenzen die für ein kleines Fahrzeug nutzbare Leistung. Beispielsweise kann ein 15 Fuß langes Wasserfahrzeug mit offenem Rumpf vernünftigerweise keine 300 Pfund an Batterien fassen, ohne in ernste Stabilitätsprobleme zu geraten (Gefahr des Sinkens).

Entsprechend sind solche kurzen Wasserfahrzeuge begrenzt auf entweder kleine Elektromotoren oder Anwendungen für kurze Entfernungen. Großes Volumen und Masse der Energiespeichereinheit, welche gemäß der Erfindung erhältlich sind, ermöglichen eine größere Motorengröße und/oder Einsatzbereich, während gleichzeitig der Schwerpunkt nach unten verschoben wird und der Wasserwiderstand kaum zunimmt.

K. Kombination mit photovoltaischen Vorrichtungen für lange Reisen

Eine Ausführungsform für die Verwendung auf dem offenen Meer besteht in einer einzelnen Trägereinheit mit seitlichen Stabilisatorflügeln und einer oder mehrere Stützen, die eine photovoltaische Anordnung für die Energieversorgung des Motors etc. über dem Wasser halten. Am meisten bevorzugt sind mindestens 6 Fuß lange Stützen, besonders bevorzugt mindestens 9 Fuß lange Stützen. Bevorzugt ist auch eine faltbare photovoltaische Anordnung zur Speicherung/Verstauung in einer nicht ausgestreckten Form während eines Sturmes.

L. Plazieren einer zentralen Unterstützung (Center Support) unter Wasser mit zwei parallelen Schwimmern an der Wasseroberfläche

Die Ausführungsform mit einer zentralen Unterstützungseinheit mit zwei parallelen Schwimmern wie Skier oder Pontons ist besonders nützlich für größere Wasserfahrzeuge wie beispielsweise Hausboote. Diese Ausführungsform vermindert das Problem eines im Vergleich zum Zentrum der Schwimmfähigkeit hoch gelegenen Schwerpunktes. Gemäß dieser Ausführung wird eine Niedrigenergiemasse in eine sich vorzugsweise verjüngende, aber optional gerade zentrale Trägereinheit plaziert, welche eine große negative Schwimmfähigkeit hat und vollständig eingetaucht ist. In einer Ausführungsform ist die zentrale Unterstützungseinheit vollständig eingetaucht und kann bei einem großen Wasserfahrzeug wie einem Hausboot eine kurze Entfernung wie beispielsweise 6 Zoll oder 1 Fuß oder mehr eingetaucht sein. Vorzugsweise beträgt die Masse der Trägereinheit mindestens soviel wie die Masse der Plattform. Die Abmessungen können somit leicht angepaßt werden, um den Schwerpunkt so einzustellen, daß er im oder unterhalb des Zentrums der Schwimmfähigkeit liegt.

Die beiden parallelen Schwimmer verleihen der Plattform Schwimmfähigkeit. In bevorzugten Ausführungsformen tragen die parallelen Schwimmer zu einer verbesserten Schwimmfähigkeit und damit Stabilität bei, indem sie der schweren zentralen Trägereinheit entgegenwirken. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält die zentrale Trägereinheit eine große Antriebseinheit und die vollständige Niedrigenergiequelle. Die Schwimmer laufen in diesem Fall vorzugsweise spitz mit einer konvexen Oberfläche zu, um einen niedrigen Wasserwiderstand zu ermöglichen. Beispielsweise kann ein Hausboot gemäß dieser Ausführungsform eine 25 Fuß lange zentrale Trägereinheit haben, welche an jedem Ende konisch spitz zuläuft, wie es in den Figuren gezeigt ist, und so positioniert ist, daß die Spitze jeder Trägereinheit ein Fuß unterhalb des Wassers ist und die Einheit in der Mitte einen Radius von 3.5 Fuß hat. Zweitausend Pfund an Blei-Säure-Batterien und ein 25 PS starker Motor sind in der Antriebseinheit plaziert. Die parallelen Schwimmer sind jeweils 7 Fuß von der Trägereinheit entfernt (Gesamtbreite 14 Fuß) und laufen wie die Trägereinheit mit einer konvexen Oberfläche spitz zu. Die Schwimmer sind 25 Fuß lang. Beide Schwimmer und die Trägereinheit halten die mit Räumen ausgestattete Plattform über eine Anzahl von 1 Fuß langen Stützen. Ein Hausboot mit dieser Konformation wird einer Bewegung mit einer moderaten Geschwindigkeit einen geringen Widerstand entgegen setzen. Am wichtigsten ist, daß der Schwerpunkt in Abhängigkeit von Höhe und Gewicht der Plattform mit Zimmern nahe oder sogar unterhalb des Zentrums der Schwimmfähigkeit ist. Daher ist ein erfindungsgemäßes Hausboot widerstandsfähiger gegenüber Wellen als ein Hausboot gleicher Abmessungen mit zwei Pontons.

Die folgenden Definitionen erleichtern das Verständnis der Erfindung und des Umfanges der Patentansprüche.

"Trägereinheit" (Support member) bedeutet eine längliche geschlossene Struktur, welche im Wasser ist und an seiner oberen Oberfläche eine konvexe Form aufweist. Die Trägereinheit ist zu mindestens 40% ihres Volumens, vorzugsweise zu mindestens 50%, besonders bevorzugt zu mindestens 75%, eingetaucht, und in Abhängigkeit von anderen Kontrollstrukturen, welche am Wasserfahrzeug existieren können, vorzugsweise zu mehr als 85% eingetaucht. Die Trägereinheit kann schwimmfähig sein und dazu beitragen, eine Plattform zu tragen. In jeder Ausführungsform ist eine Trägereinheit über eine oder mehrere Stützen (Streben) mit der Plattform verbunden und enthält eine Niedrigenergiequelle.

Konvex bedeutet nach außen gebogen, wie das Äußere einer Kugel, kann aber diskontinuierliche und flache Teile aufweisen, so lange diese Teile nicht eine konkave Oberfläche darstellen, welche auf sie fallendes Wasser halten kann.

Strebe oder Stütze bedeutet eine längliche Unterstützung, welche zwischen einer Trägereinheit und einer oberen Plattform existiert und diese miteinander verbindet. Eine Stütze (Strebe) hat einen mittleren Durchmesser, der weniger als 20% ihrer mittleren Länge beträgt. Die Länge jeder Stütze (Abstand zwischen Trägereinheit und Plattform) beträgt vorzugsweise mindestens 6 Zoll. In einigen Ausführungsformen sind die Stützen länger als 9 Zoll und in anderen Ausführungsformen länger als 1 Fuß. In weiteren Ausführungsformen sind die Stützen länger als 3 Fuß. Die Stützen halten die Plattform, so daß zumindest ein Teil der Wellenenergie ungehindert unter der Plattform passiert. Der Ausdruck "zumindest ein Teil der Wellenbewegung passiert ungehindert" bedeutet, daß zumindest 20%, vorzugsweise mehr als 40%, besonders bevorzugt mehr als die Hälfte, und ganz besonders bevorzugt mehr als 75% der Energie aus einer Welle senkrecht zur Trägereinheit (und mit einer gleichhohen oder geringeren Amplitude) ungehindert hindurchtritt.

Antriebseinheit ist ein Motor, welcher einen Propeller oder Impeller antreibt und mit einer Energiequelle wie einer Batterie, einem Gastank, einer Wasserstoffbrennzelle und/oder ähnlichen verbunden ist. Am meisten bevorzugt ist ein Elektomotor, kombiniert mit solarer elektrischer Energie und mit einem Batterie-Backup für Zeiten mit geringer Sonnenstrahlung. Andere Motoren wie mit Wasserstoff oder Diesel angetriebene Motoren können ebenfalls verwendet werden. Im Falle des Dieselmotors oder anderer Sauerstoff verbrauchender Motoren ist der Motor vorzugsweise innerhalb einer Trägereinheit und ein Schnorchel erstreckt sich bis über die Oberfläche, um den Motor mit Luft zu versorgen. Bevorzugt ist auch ein Wasserstoffmotor, welcher atmosphärischen Sauerstoff verwendet, um ihn mit Wasserstoff zu verbinden, der in einer Trägereinheit aufbewahrt wird, und Druckluft zur Verwendung während des Tauchens.

Vorzugsweise ist eine Antriebseinheit innerhalb des "trailing point" einer oder von mehreren tauchfähigen Einheiten angeordnet, so wie es in den Figuren gezeigt ist. Ganz besonders bevorzugt befindet sich an der vordersten Spitze einer jeden Einheit ein Propeller mit einem Durchmesser, welcher nicht größer ist als der Durchmesser des dicksten Teiles der Einheit.

Diese Orientierung passt besser zu Ort und Vektor der Störung des Wassers durch die Antriebseinheit, so daß die gesamte Störung des Wassers minimal ist.

Plattform ist eine horizontale Unterstützung(sfläche), welche oberhalb der eintauchfähigen Teile (d. h., ein oder mehrere Trägereinheiten) gehalten wird. Vorzugsweise befindet sich die Plattform genügend weit oberhalb der tauchfähigen Teile, so daß die meisten (mehr als die Hälfte) der Wellen unterhalb der Plattform im wesentlichen zwischen dem tauchfähigen Teil und der Plattform hindurchtreten. Die Plattform ist vorzugsweise flach und präsentiert in dieser Konfiguration einen geringen Luftwiderstand. Die Plattform ist Teil des Wasserfahrzeuges, in dem der Passagier fährt, wobei an ihr vorzugsweise Sitze befestigt sind. Die Länge der Plattform (in der gleichen Richtung wie die Längsrichtung der Trägereinheiten) beträgt vorzugsweise weniger als 85% der Länge seiner Trägereinheiten, insbesondere weniger als 75% und ganz besonders bevorzugt weniger als 60%. In der Erfahrung der Erfinder wird die optimale Länge teilweise durch die Länge der Stützen bestimmt, wobei zur Erhaltung der Stabilität eine längere Stütze eine kürzere Plattform erfordert. In einer Ausführungsform beträgt die Plattformlänge weniger als die Länge der Trägereinheit vermindert um das Zweifache der mittleren Stützenlänge.

Länglicher Schwimmer ("Elongated float") ist ein Ponton oder Gleitski mit einer konvexen Oberfläche, welche keine massive Energiequelle enthält und Flotation liefert.

Batterien bedeutet eine Niedrigenergiequelle, welche typischerweise eine elektrische Batterie ist wie eine Reihe von Blei-Säure-, Metallhydrid- oder anderen Zellen, welche zu einer oder mehreren getrennten Einheiten zusammengefaßt sind. Eine "Niedrigenergiequelle" ("low density power source") hat in diesem Zusammenhang typischerweise weniger als 1 kWh Energie pro 10 pounds in voll geladenem oder benutzbarem Zustand.

Beispiele für Merkmalskombinationen

Unter Bezugnahme auf die Abbildungen werden repräsentative Ausführungsformen der Erfindung als anwendbar für eine Vielzahl von Wasserfahrzeugen, von persönlichen Wasserfahrzeugen von weniger als 20 Fuß Länge bis zu Hausbooten und seetüchtigen Wasserfahrzeugen, näher erklärt.

Fig. 1 zeigt Wasserfahrzeug 10 mit Trägereinheiten 20, welche eine Plattform 40 über vier Stützen 50 halten. Wie in dieser Draufsicht erkennbar, sind Antriebseinheiten 60 an den hinteren Enden der Trägereinheiten 20. Die vier auf vier Fuß große Plattform 40 wird durch 13 Zoll lange Stützen 50 über einem Paar von acht Fuß langen Trägereinheiten 20 gehalten, welche an jedem Ende spitz zulaufen und eine Dicke von zehn Zoll Durchmesser haben. Die Streben 50 sind ein Zoll dicke Aluminumstangen.

Fig. 2 zeigt Streben 50, die die Plattform 40 auf eine Distanz 70 halten und Trägereinheiten 20 mit einer Niedrigenergiemasse 30. Die Länge der Plattform ist gleich der Länge der Trägereinheiten 20 vermindert um den doppelten Abstand 70. Die Wellenlinie 55 deutet einen repräsentativen Wasserstand an. Fig. 3a zeigt Wasserfahrzeug 10 mit Gleitski 80 für eine erhöhte Stabilität. Fig. 3b zeigt eine Seitenansicht des Wasserfahrzeuges aus Fig. 3a, und zeigt, daß Ski 80 höher im Wasser liegt als die Trägereinheiten 20.

Fig. 4 und 5 zeigen repräsentative Mittel zur Verhinderung des Eintauchens der Plattform. Fig. 4 ist eine Seitenansicht, welche die vordere Stütze 120 mit zentral befestigter Deflektorkomponente 110 zeigt, die beim Kontakt mit Wasser nach hinten schwingt. Das Ende des entgegengesetzten Lagerzapfens 130 von Komponente 110 ist mechanisch über das Kabel 150 mit dem horizontalan Stift 140 verbunden. Der horizontale Stift 140 dreht sich um Stift 160. Wenn sich unter normalen Bedingungen das Wasserfahrzeug nach vorne bewegt, befinden sich Wasserniveau und Wellen unterhalb von Komponente 110. Wenn das Wasserfahrzeug absackt oder während einer Vorwärtsbewegung ins Wasser taucht, wirkt die Kraft der Wasserbewegung auf Komponente 110, die sich zurückdreht und Verbindung 150 auslöst, welche bewirkt, daß sich der horizontale Stift 140 um Stift 160 dreht. Im Ergebnis präsentiert der horizontale Stift 140 ankommendem Wasser einen unterschiedlichen Angriffswinkel, wodurch der Bug des Wasserfahrzeuges nach oben gezwungen wird und der Druck auf Komponente 110 verringert wird.

In Fig. 5a bzw. 5b ist der stationäre Kraftdeflektor 210 mit der vorderen Stütze 220 unter dem gezeigten Winkel verbunden. Während einer normalen Vorwärtsbewegung, angedeutet durch Pfeil 230, ist der Deflektor 210 außerhalb des Wassers. Wenn das Wasserfahrzeug jedoch absackt oder während einer Vorwärtsbewegung in das Wasser taucht, kollidiert Deflektor 210 mit der Wasseroberfläche und zieht den Bug des Wasserfahrzeuges nach oben.

Fig. 5a ist eine Seitenansicht und Fig. 5b eine Vorderansicht, welche die Breite des Deflektors 210 zeigt.

In Fig. 6 hat ein Wasserfahrzeug 310 eine einzige 15 Fuß lange Trägereinheit 320 und zwei in gleichem Abstand hierzu befindliche Schwimmer (in diesem Fall als Skier 330 gezeigt), welche eine 12 Fuß lange Plattform 340 halten. Die Plattform 340 wird durch 1 Fuß lange Stützen 345 und 18 Zoll lange Stützen 347 gehalten. Eine Niedrigenergieversorgung 350 und eine Antriebseinheit 360 sind innerhalb der Trägereinheit 320 angeordnet. Gleitskier 330 mit 15 Zoll weiten Böden befinden sich unterhalb der beiden Seiten der Plattform 340. Jede Skispitze ist konvex, aber die unteren beiden Zoll der Seiten jedes Skis (die normalerweise immer eingetaucht sind) sind vertikal. Die Energieversorgung 350 hat eine Masse, die in diesem Fall 25% der gesamten Masse des Wasserfahrzeuges beträgt und Blei-Säure-Batterien umfaßt. Obwohl an dieser Stelle nicht gezeigt, können die Schwimmer 330 Pontons sein.

Fig. 7 zeigt eine einzige Trägereinheit 410, welche eine Energieversorgung 420 enthält, und einen einzigen Gleitski 430, welche die Plattform 440 stützen. Stützen 450 verbinden Einheit 410 mit Plattform 440 und sind länger als die Stützen 460, welche die Gleitskier 430 mit Plattform 440 verbinden. Im Ergebnis ist die Trägereinheit 410 im wesentlichem in Wasser eingetaucht und befindet sich niedriger als Gleitski 430, welcher sich im Wasser höher bewegt und während einer Vorwärtsbewegung des Wasserfahrzeuges über die Wasseroberfläche gleitet. Die Trägereinheit 410 enthält auch eine Antriebseinheit 470, welche bei einer Vorwärtsbewegung einen (nicht gezeigten) Propeller im entgegengesetzten Uhrzeigersinn (von hinten betrachtet) rotiert.

Die Fig. 8a und 8b zeigen eine Ausführungsform von Gleitski 510, welche eine geringere Reibung mit der Wasseroberfläche aufweist. Fig. 8a ist eine Seitenansicht, welche eine typische Kurve am vorderen Ende des Skis zeigt, die dem Ski das Gleiten über die Oberfläche erlaubt. Stützen 520 sind an der Oberseite des Ski angebracht. Fig. 8b ist ein Querschnitt, welcher eine repräsentative konvexe Gestalt zeigt, die eine geringe Wechselwirkung mit Wellen aufweist. In der gezeigten Ausführungsform ist der Boden des Ski flach. In bevorzugten Ausführungsformen für die Verwendung in Hausbooten weicht die Form des länglichen Schwimmers von dieser Skigestalt ab und hat bei einem im allgemeinen spitz zulaufenden oder gerade geformten Rumpf einen runderen Boden.

Zu den Ausführungsformen der Erfindung gehört auch ein Tauchfahrzeug ("scuba craft"). Hierbei ist bevorzugt, daß das in Fig. 1 gezeigte Wasserfahrzeug in beiden Trägereinheiten schwere Energieversorgungseinheiten ("energy supplies") aufweist und die Plattform eine an allen vier Seiten mit einem Dach abgeschlossene Kammer hat. Die Kammer enthält am Boden für den leichten Zugang eines Tauchers eine große Öffnung, welche immer atmosphärischem Druck zugänglich ist. Die Einstellung der Luftmenge in den Trägereinheiten kontrolliert die Schwimmfähigkeit. In dieser Ausführungsform kann das Fahrzeug die Plattform im wesentlichen oberhalb von Wellenaktivität halten (d. h., die mittlere Wellenhöhe ist unterhalb der Plattform), aber gewünschtenfalls die Plattform und Kammer vollständig untertauchen. Diese Kombination erlaubt es einem oder mehreren Tauchern, zu einer Tauchstelle zu fahren und das Wasserfahrzeug auf der Suche nach besonderen Merkmalen der Tauchstelle nach unten mitzunehmen. Die Taucher können die Plattform über die große Öffnung in ihrem Boden betreten oder verlassen.

Andere Kombinationen der oben beschriebenen erfinderischen Merkmale können natürlich vom Fachmann auf der Grundlage dieser Beschreibung leicht bestimmt werden und sind daher in den Geist und den Umfang der beanspruchten Erfindung einbezogen. Die hierin zitierten Literaturstellen stellen dem Fachmann bekannten Stand der Technik dar und sind mit ihrem vollständigen Inhalt Teil dieser Beschreibung.

Claims

1. Wasserfahrzeug, umfassend

a) zwei längliche, teilweise eingetauchte Trägereinheiten mit konvexen oberen Flächen und an diesen oberen Oberflächen befestigten Stützen;
b) eine Antriebseinheit und eine Niedrigenergiequelle innerhalb jeder Trägereinheit; und
c) eine an den Enden der Streben befestigte Plattform, welche sich oberhalb der Trägereinheiten befindet, wobei die Plattform um mindestens die mittlere Strebenlänge kürzer als die Trägereinheiten ist,

wobei die Trägereinheiten zueinander parallel angeordnet sind, die Streben die Plattform über den Trägereinheiten positionieren, um zumindest einem Teil der Wellenbewegung einen ungehinderten Durchgang zwischen den Trägereinheiten und der Plattform zu ermöglichen, und die Niedrigenergiequelle mindestens 10% des Gewichtes des Wasserfahrzeuges umfaßt.

2. Wasserfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Niedrigenergiequelle mindestens 25% des Gewichtes des Wasserfahrzeuges ausmacht.

3. Wasserfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägereinheiten zu mindestens 50% untergetaucht sind.

4. Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Länge von weniger als 25 Fuß hat.

5. Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattform um mindestens die doppelte mittlere Länge der Streben kürzer ist als die Trägereinheiten.

6. Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin Ballastkontrolleinheiten in den Trägereinheiten umfaßt, welche eine Luftmenge ausstoßen können, die einem Auftrieb von mehr als dem äquivalenten Gewicht der Plattform entspricht, wodurch die Plattform eintauchen kann.

7. Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Trägereinheit über mindestens zwei Streben mit der Plattform verbunden ist, wobei jede der Streben einen mittleren Durchmesser hat, der kleiner ist als der 5. Teil des Abstandes zwischen der niedrigeren befestigten Trägereinheit und der oberen befestigten Plattform.

8. Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens einen mechanischen Kraftdeflektor auf einer Strebe oder der Plattform aufweist, um das Eintauchen der Plattform während der Vorwärtsbewegung des Wasserfahrzeuges zu verhindern, wobei der Deflektor eine Oberfläche umfaßt, welche in der vorderen Hälfte des Wasserfahrzeuges über der Wasserlinie angebracht ist und den vorderen Teil des Wasserfahrzeuges nach oben zwingt, wenn der Deflektor auf die Wasseroberfläche trifft.

9. Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Gleitski hat, der parallel zu und zwischen zwei Trägereinheiten angeordnet ist und über Streben unterhalb der Plattform gehalten wird, wobei der Gleitski einen Auftrieb hat, der mindestens 5% des Gewichtes des Wasserfahrzeuges beträgt.

10. Wasserfahrzeug, umfassend

a) eine längliche, eingetauchte Trägereinheit mit einer konvexen oberen Oberfläche;
b) eine Antriebseinheit und eine Niedrigenergiequelle innerhalb der Trägereinheit;
c) mindestens einen Gleitski ("floating ski") in paralleler Anordnung zur Trägereinheit; und
d) eine Plattform,

wobei die Trägereinheit und der mindestens eine Gleitski zueinander parallel angeordnet sind, die Trägereinheit niedriger liegt als der Ski und beide die Plattform mittels Streben über der Wasseroberfläche halten, um zumindest einem Teil der Wellenbewegung den ungehinderten Durchgang zwischen der Wasseroberfläche und der Plattform zu ermöglichen, und worin die Niedrigenergiequelle mindestens 10% des Gewichts des Wasserfahrzeuges ausmacht.

11. Wasserfahrzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß es zwei Skier enthält, wobei jeder Ski eine konvexe Oberfläche und eine Auftriebskraft zwischen 1 und 30% des gesamten Gewichtes des Wasserfahrzeuges aufweist.

12. Wasserfahrzeug nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftriebskraft von zumindest der Trägereinheit und einem Ski über die Bewegung von Wasser oder Luft in die Trägereinheit oder den Ski kontrolliert wird.

13. Elektrisch angetriebenes Wasserfahrzeug mit einem Schwerpunkt im oder unterhalb seines Auftriebszentrums, umfassend zwei seitlich angeordnete längliche Schwimmer mit konvexen Oberflächen, ein zentral angeordnetes, längliches, untergetauchtes Batteriefach unterhalb der Schwimmer und eine Plattform, welche durch Streben über den Schwimmern und dem Batteriefach gehalten wird.

14. Wasserfahrzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse des zentralen, untergetauchten Batteriefaches mindestens 40% der gesamten Masse des Wasserfahrzeuges beträgt.

15. Wasserfahrzeug nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß jede Strebe einen mittleren Durchmesser hat, der weniger als 20% ihrer mittleren Länge beträgt.