DE10035454C2

DE10035454C2 - Verfahren zum Antrieb und Abbremsen eines schwimmfähigen Fahrzeugs

Info

Publication number: DE10035454C2
Application number: DE10035454A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Bastian
Original assignee: Individual
Current assignee: BASTIAN, HEINRICH HENRYK, DE
Priority date: 2000-07-19
Filing date: 2000-07-19
Publication date: 2003-02-13
Anticipated expiration: 2020-07-20
Also published as: DE10035454A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens zum Antrieb und Abbremsen eines schwimmfähigen Fahrzeugs, insbesondere Unterwasserfahrzeugs oder Schiffs, wobei der Antrieb und die Abbremsung durch eine beeinflussbare und veränderbare Wasserströmung innerhalb zumindest eines Rohrelements im Fahrzeug erfolgt.

Gattungsgemäße Fahrzeuge, insbesondere Schiffe werden vorwiegend mit einer Schiffsschraube angetrieben, wobei die Schiffsschraube mit den Propellerflügeln das Wasser mit Druck entgegen der Fahrtrichtung bewegt und somit ein Antrieb in Fahrtrichtung erzeugt wird. Das Wasser wird hierbei ständig verwirbelt und gedreht, wobei ein Teil des Wassers und damit der entstehende Wasserdruck auch seitlich verteilt wird. Demzufolge wird für den eigentlichen Antrieb des schwimmfähigen Fahrzeugs nur ein Teil der aufge wendeten Energie in den Vortrieb umgesetzt.

Ein weiteres Problem der schwimmfähigen Fahrzeuge besteht darin, dass der Bremsweg mit herkömmlichen Bremseinrichtungen sehr groß und wenig wirkungsvoll ist. Zudem erfordert das Abbremsen eines beispielsweise relativ großen und schweren Schiffs sehr viel Energie, weil der Schiffsantrieb mit Volllast gegen die Fahrtrichtung arbeiten muss. Hierbei entstehen gewaltige Wasserturbulenzen, die dazu führen, dass das Schiff vibriert und der Schiffs rumpf durch die auftretenden Kräfte beansprucht wird. Zudem benötigt das Schiff einen sehr langen Bremsweg. Hauptsächlich wird hierbei ein Schiff mit der rückwärts drehenden Schiffsschraube abgebremst. Dieser Vorgang verbraucht sehr viel Energie und ist daher nicht effektiv genug, um das Schiff innerhalb eines kurzen Bremsweges anhalten zu können. Darüber hinaus kann bei derartigen Manövern und schwerer See das Schiff aufgeschaukelt werden und ggf. kentern. Um dies zu verhindern, wird heute beispielsweise unter Einsatz großer Energie ständig Wasser in vorhandene Ausgleichsbe hälter hin und her gepumpt. Sowohl für den Antrieb als auch für die Abbrem sung des Schiffs sind daher große Energiemengen aufzubringen, die teilweise nur unzureichend genutzt werden oder aber nicht mit der Effizienz eingesetzt werden können, wie gewünscht.

Aus der DE 31 20 609 A1 ist beispielsweise ein Bugpropellerschiffsantrieb bekannt, wobei das Schiff über einen im Schiffsrumpf angeordneten Durch satzkanal verfügt, der im Heckbereich ein doppeltes Ruderblatt und im Bugbereich einen Bugpropeller aufweist. Der Antrieb des Bugpropellers erfolgt durch einen herkömmlichen Schiffsantrieb.

Aus der DE 31 20 670 A1 ist eine Antriebseinrichtung für ein Schiff bekannt, bei der eine oder mehrere im Bug des Schiffs befindliche Ansaugöffnungen und eine oder mehrere im Heck des Schiffs befindliche Austrittsöffnungen im Schiffskörper angeordnet sind, wobei der Schiffskörper einen in Längsrich tung durchziehenden Kanal aufweist, sodass das durch die Ansaugöffnungen eintretende Wasser mit Hilfe einer Turbinenpumpe unter Druck aus den Austrittsöffnungen austreten kann. Die notwendige Turbinenpumpe befindet sich hierbei ungefähr im mittleren Bereich des Schiffskörpers korrespondie rend zu dem durchziehenden Kanal und ist somit für den Antrieb des Schiffes geeignet.

Aus der DE 19 35 037 A1 ist ferner ein Motorboot mit einem Stabilisations rohr unterhalb der Wasserlinie bekannt, wobei das Stabilisationsrohr mittig oder mehrere symmetrisch zur Mittelachse des Bootsrumpf angeordnet sein können. Zur Erzeugung einer Strömung ist in dem Stabilisationsrohr oder den Stabilisationsrohren jeweils ein Propellerantrieb angeordnet, der mit einem herkömmlichen Schiffsmotor gekoppelt ist.

Aus der DE 21 28 765 A1 ist eine Einrichtung zum Bremsen und Hilfssteuern von Schiffen bei deren Bremsung bekannt, wobei im Schiffsrumpf ebenfalls ein Kanal angeordnet ist und der Wulstbug mit einem oder mehreren ausschwenkbaren, mit dem festen Teil des Wulstbugs verbundenen Elemen ten versehen ist, welche unabhängig voneinander gegenüber den Bordwän den um einen kleineren Winkels als 180 Grad ausschwenkbar sind.

Aus DE 39 25 387 A1 ist ein Antriebssystem bekannt, welches mit Muskel kraft betrieben wird, wobei die Rudergriffe unmittelbar mit einem Druckkolben in einem Drucksystem verbunden sind und bei Betätigung der Rudergriffe zu einer Komprimierung in einem Staurohr führen und das komprimierte Medium nach hinten durch Austrittsdüsen im Heckbereich austreten kann. Eine alternative Ausgestaltung sieht die Verwendung von Ruderplatten vor, die entweder um 90 Grad automatisch verschwenkbar sind oder über einzelne bewegliche Lamellen verfügen, die in Abhängigkeit von der Was serströmung bewegt werden können.

Die bekannten Schiffsantriebe verwenden entweder Muskelkraft oder herkömmliche Schiffsmotoren um Vortrieb zu erzielen oder aber besondere technische Einrichtungen, die eine Abbremsung des Schiffs verbessern. Die Kombination der bekannten Schiffsantriebe mit einer endsprechenden Abbremseinrichtung führt jedoch in Kombinationen nicht zu einem einsatzfä higen Antriebskonzept.

Der Erfindung liegt zur Vermeidung der o. g. Nachteile die Aufgabe zugrun de, ein Verfahren und eine Vorrichtung aufzuzeigen, welche den Antrieb und das Abbremsen eines schwimmfähigen Fahrzeugs mit einem höheren Wirkungsgrad ermöglicht.

Erfindungsgemäß ist zur Lösung der Verfahrensaufgabe vorgesehen, dass der Antrieb durch zumindest jeweils eine in Axialrichtung des Rohrelements bewegbare und/oder verschwenkbare Antriebsklappe in jedem Rohrelement erfolgt. Sowohl der Antrieb als auch die Abbremsung sollen bei dem neuen Antriebskonzept durch eine beeinflussbare und veränderbare Wasserströ mung verwirklicht werden, bei der auf den Einsatz von Propellerantrieben verzichtet werden kann. Zu diesem Zweck ist der Rumpf des schwimmfähi gen Fahrzeugs in der Weise aufgebaut, dass er unter der Wasserlinie in Längsrichtung (Fortbewegungsrichtung) mit einem oder mehreren Rohrele menten ausgestattet ist. Durch die Rohrelemente strömt somit Wasser, welches durch geeignete Hilfsmittel, wie beispielsweise Schließkappen, Antriebsklappen, Schotts und/oder Ventile, beeinflusst werden kann. Die betreffenden mechanischen Hilfsmittel sind zum Teil in den Rohrelementen integriert bzw. werden anstelle des herkömmlichen Antriebs im Fahrzeug integriert. Wesentlicher Bestandteil sind hierbei die Rohrelemente, welche ggf. zu mehreren parallel angeordnet sind und jeweils eigene mechanische Hilfsmittel aufweisen, welche ggf. durch eine entsprechende Steuerungs elektronik miteinander gekoppelt sein können.

Der Antrieb des schwimmfähigen Fahrzeugs wird dadurch vorgenommen, dass zumindest jeweils eine in Axialrichtung des Rohrelements bewegbare und/oder verschwenkbare Antriebsklappe vorhanden ist, die durch geeignete Antriebsmotoren bewegt werden. Die Antriebsklappen können hierbei innerhalb des Rohrelements quer zur oder in Fahrtrichtung verschwenkt werden, sodass die Wassermassen aufgestaut und/oder durch eine Bewe gung der Antriebsklappe innerhalb des Rohrelements zu einer Bewegung der Wassermasse im Rohrelement führen, wobei beispielsweise bei einem Ausstoß der Wassermassen aus dem heckseitigen Ende des Rohrelements zugleich die in Fahrtrichtung liegende Seite der Antriebsklappe einen Unterdruck aufweisen, der die davor befindliche Wassermasse in die gleiche Richtung mitzieht, sodass eine zusätzliche Wasserbewegung vorliegt, die zu der bewegten Wassermasse im Rohrelement hinzukommt und somit bedingt durch die Bewegung des Fahrzeugs einen Antrieb erzeugt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bewegung der Antriebsklappen periodisch erfolgt, wobei vorzugsweise zumindest zwei Antriebsklappen innerhalb eines Rohrelements axial zwischen jeweils zwei Endpositionen verfahrbar angeordnet sind und wobei eine den Querschnitt des Rohrelements zumindest teilweise verschließende erste Antriebsklappe axial gegen die Fahrtrichtung bewegt wird und eine Strömung erzeugt, während die zweite Antriebsklappe parallel zur Strömungsrichtung ausgerich tet und in Fahrtrichtung in die jeweilige Endposition gefahren wird, dass nach Beendigung der ersten Hubbewegung beide Antriebsklappen verschwenkt werden und die Strömungserzeugung für die zweite Hubbewegung von der zweiten Antriebsklappe übernommen wird, während die erste Antriebsklappe in die andere in Fahrtrichtung liegende Endposition gefahren wird und wobei zur weiteren Strömungserzeugung die Antriebsklappen wechselweise eingesetzt werden. Besonders vorteilhaft ist der Einsatz zweier Antriebsklap pen, welche wechselweise zur Strömungserzeugung verwendet werden, wobei jeweils die nicht gerade im Einsatz befindliche Antriebsklappe in Fahrtrichtung verschwenkt wird, während die zweite Antriebsklappe durch die mechanische Bewegung innerhalb des Rohrelements zu einem Vortrieb in Fahrtrichtung führt.

Eine Bewegung der Antriebsklappen kann hierbei in vorteilhafter Weise durch einen Pneumatik- oder Hydraulikmotor vorgenommen werden, wobei die Pneumatik- oder Hydraulikmotoren von einem Behälter mit der entspre chenden Steuerungsregelung gespeist werden und der Druckbehälter im Weiteren durch einen Hauptantriebsmotor mit Druckmittel, beispielsweise Druckluft, versorgt wird. Die zentrale Steuerungseinheit kann in Abhängigkeit der Fahrtrichtung somit die Stellung der Antriebsklappen und die Bewegung durch die Pneumatik- oder Hydraulikmotoren vornehmen. Der besondere Vorteil dieser Ausführung eines Fahrzeugantriebs, insbesondere Schiffsan triebs, liegt darin, dass keine schädlichen Wasserwirbel entstehen und darüber hinaus die erzeugte Wasserströmung nahezu vollständig, abgesehen von austretenden Reibungskräften, dem Vortrieb des Schiffs zugute kommt. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann hierbei vorgesehen sein, dass mehrere Rohrelemente im Schiffsrumpf angeordnet sind und jedes Rohrelemente mit einer derartigen Antriebsmechanik ausgestattet ist. Die jeweiligen Antriebsklappen können zentral durch ein und dieselbe Steuerungseinheit beeinflusst werden, sodass die verschiedenen Antriebs klappen zum Teil in einem gleichförmigen Takt oder ggf. im Gegentakt arbeiten, um eine entsprechende Richtungsstabilität des Schiffs zu bewirken. Anstelle zweier Antriebsklappen können ggf. auch mehrere Antriebsklappen in einem Rohrelement angeordnet sein, die lediglich über die vorhandene Steuerungseinheit beeinflusst werden, sodass zwar keine unmittelbare, aber eine mittelbare Kopplung vorliegt.

Die Vorteile eines solchen Schiffsantriebs liegen im Weiteren darin, dass die notwendigen Antriebsaggregate kompakt und platzsparend sowie ge wichtseinsparend im Schiffsrumpf angeordnet werden können. Des Weiteren wird die Wassermasse in eine bevorzugte gewollte Richtung bewegt ohne das Wasser aufzuwirbeln und zu verdrehen, sodass die aufgewendete Auftriebsenergie wirkungsvoll als Antrieb ausgenutzt wird. Das Eigengewicht der verwendeten Antriebskomponenten belastet das Gewicht des Schiffes hierbei unwesentlich, weil es sich teilweise um einen Teil der Schiffkonstruk tion handelt und zum anderen die Antriebsaggregate bei weitem nicht das Gewicht einer herkömmlichen Schiffsschraube mit Antriebskanal und Antriebswellen erreichen. Hierdurch ist eine Verringerung des Eigengewichts des Schiffs möglich, sodass im Weiteren auch Antriebsenergie eingespart werden kann. Ein Vorteil besteht ferner darin, dass ein Teil der Wassermen ge nicht von dem Schiffsrumpf bei Fahrt verdrängt werden muss, weil ein Teil des Wassers durch die Rohrelemente fließt und das durch die Rohrelemente fließende Wasser zu keiner Gewichtserhöhung führt, gleichgültig wie groß der Tiefgang ist, den das Schiff durch Zuladung von Transportgut aufweist.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass durch die eingesetzten Antriebskomponenten ebenfalls eine Abbremsung des Fahrzeugs vorgenommen werden kann, wobei die Abbremsung des Fahrzeugs durch eine im Rohrelement aufgenommene Wassermenge erfolgt. In Abhängigkeit der verwendeten Antriebskonzepte stehen hierbei unterschiedliche Möglichkeiten zum Abbremsen zur Verfügung. Bei herkömmlichen Antrieben ist in der Regel das Rohrelement geschlossen, sodass dieses zunächst geflutet werden muss, während bei dem erfindungs gemäßen Antriebskonzept das Rohrelement geöffnet ist und durch die Antriebsklappen ein Antrieb erfolgt. Demzufolge ist zur Einleitung des Abbremsvorgangs erforderlich, dass das in Fahrtrichtung liegende Schott während der Fahrt zur Wasseraufnahme geöffnet wird. Durch die kinetische Energie des relativ zum Fahrzeug sich bewegenden Wassers wird im Weiteren die Abbremsung vorgenommen, wobei das in Fahrtrichtung liegende Schott geschlossen wird und ein Unterdruck hinter dem Schott entsteht, der in Richtung zum Rohrende hin abnimmt. Durch den entstehen den Unterdruck wird das in dem Rohrelement befindliche Wasser einge schlossen und zur Abbremsung des Fahrzeugs auf Grund der vorhandenen kinetischen Energie eingesetzt, wobei das Fahrzeug um das Gewicht des eingeschlossenen Wassers gleichzeitig erhöht wird. Nach Aufbrauchen der kinetischen Wasserenergie wird durch Öffnen der hinteren Schotts das Wasser aus dem Rohrelement herausgedrückt, wobei gleichzeitig eine Querstellung des Doppelruders einen Vortrieb verhindert. Weitere Abbrems vorgänge können anschließend durch Schließen des in Fahrtrichtung liegenden Schotts in gleicher Weise eingeleitet werden.

Die prinzipielle Wirkungsweise erfolgt in der Art, dass sich das Schiff zu nächst im Wasser vorwärtsbewegt und das Rohrelement einen Teil des Wassers aufnimmt, welches sich gegenüber dem Rohrelement bzw. dem Schiffsrumpf bewegt und somit eine kinetische Energie aufweist. Durch das Schließen der vorderen Öffnung des Rohrelements mit einer Schließklappe und ggf. einem Schott wird der Bremsvorgang eingeleitet, wobei sich das Wasser zur gleichen Zeit gegenüber dem Schiffrumpf fortbewegt. Hierdurch entsteht ein Unterdruck bedingt durch die kinetische Energie der Wasser masse des im Rohrelements befindlichen Wassers, sodass das Schiff in Fahrtrichtung abgebremst wird. Im Weiteren wird die Wassermenge im Rohrelement eingeschlossen und der Schiffsrumpf um den Betrag der Wassermasse im Rohrelement schwerer, sodass entsprechend dem Ver hältnis von Schiffsgewicht und aufgenommener Wassermenge eine Herab setzung der Geschwindigkeit eintritt. Diese Geschwindigkeitsänderung in relativ kurzer Zeit ist jedoch auf Grund der Materialfestigkeit und den Folgen für das Schiff und die Besatzung sowie evtl. Passagieren nicht sinnvoll, daher wird das Abbremsen mittels Steuerung weiterer Ventile und Schotts in einer zumutbaren Zeit ausgeführt, um die Belastung in Grenzen zu halten. Aus dem vorgenannten Grund ist deshalb eine Steuerung der Wassermas sen im Rohrelement mit Wasser oder Luft vorgesehen, die das Abbremsen so regelt, dass der Bremsvorgang in einem erträglichen Rahmen erfolgt. Hierbei sind drei Varianten eines weichen Abbremsens denkbar.

Fall 1

Bei einem herkömmlichen Schiffsantrieb mit Schiffsschraube kann das Rohrelement zunächst geleert sein und zur Einleitung des Bremsvorgangs wird die in Fahrtrichtung befindliche Schließklappe und das Schott geöffnet, sodass eine Flutung des Rohrelements stattfindet. Auf Grund der Vorwärts bewegung des Schiffsrumpfs im Wasser wird das Rohr mit durchfließendem Wasser gefüllt und der Bremsvorgang kann durch Schließen der Schließ klappe und des Schotts in Fahrtrichtung eingeleitet werden. Die bewegte Wassermenge im Rohrelement hat gegenüber dem Schiffrumpf eine kineti sche Energie, beim Schließen der Schließklappe an der inneren Antriebs klappenfläche ein Unterdruck entsteht der proportional zum Ende des Rohrelements abnimmt. Mit diesem Unterdruck kann ein mit Luft gefüllter Unterdruckbehälter, der sich im Fahrzeug befindet, entleert werden. Dabei wird ein weicher Bremsvorgang erzeugt und zwar solange bis die kinetische Energie aufgebraucht ist oder der Bremsvorgang gewollt unterbrochen wird.

Fall 2

Beim Schließen eines hinteren Schotts wird die bewegte Wassermasse im Rohrelement aufgestaut, so dass ein Druck im Innenraum entsteht, der dazu ausgenutzt werden kann, um einen Wasser-Überdruck-Behälter mit Wasser über ein entsprechendes Ventil zu befüllen, wobei gleichzeitig die Luft im Behälter komprimiert wird. Die unter Druck stehende Wassersäule stellt einen Energiespeicher dar, der zu einem späteren Zeitpunkt als zusätzlichen Antrieb ggf. genutzt werden kann. Der Abbremsvorgang wird solange andauern, bis die kinetische Energie des Wassers aufgebraucht ist oder der Vorgang durch Öffnen eines der Schotte unterbrochen wird. Die Bremsperio de wäre in diesem Fall beendet.

Fall 3

Beim gleichzeitigen Schließen der in Fahrtrichtung liegenden vorderen Schließklappe und des hinteren Schotts ist die Wassermasse durch das Volumen des Rohrelements begrenzt und es entsteht ein Überdruck zum Ende des Rohrelements hin sowie ein Unterdruck in der Nähe der vorderen Schließklappe mit der Wirkung, wie sie in den beiden vorgenannten Fällen aufgezeigt wurde, sodass ebenfalls eine weiche Abbremsung vogenommen werden kann. Nach Verschließen der vorderen Öffnung durch die Schließ klappe und des hinteren Schotts werden die Ventile für den Lufteinlass oder die Wasserventile nach Bedarf geöffnet, um den Druck der aufgenommenen Wassermenge zu regeln, um beispielsweise kritische Werte zu vermeiden. Dies kann beispielsweise durch Drucksensoren gemessen und elektronisch geregelt werden. Je schneller ein Schiffsrumpf angetrieben wird, desto mehr Bremsenergie des Wassers steht hierbei zur Verfügung.

Der Bremsvorgang benötigt nur Energie, die zum Steuern der Vorgänge wie Antrieb der Hydraulikpumpen und der Stromversorgung für die Regelelektro nik benötigt wird. Für das eigentliche Abbremsen des Schiffs wird keine Energie benötigt. Somit liegt ein wichtiger und besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung darin, dass eine enorme Energieeinsparung vorge nommen werden kann. Zugleich kann das Volumen des Wassers, das sich im Rohrelement befindet, als Stabilisierungsmasse verwendet werden, welche in allen Ebenen wirksam ist und ein Aufschaukeln des Schiffs bei hohem Seegang vermindert. Zum Aufnehmen des Wassers, um beispiels weise Ballast zu erhalten, wird ein vorderes oder hinteres Schott des Rohr elements bei einem herkömmlichen Antrieb geschlossen.

Wenn die ruhende Wassermasse im Rohrelement bei bewegtem Fahrzeug durch Öffnen der vorderen Schließklappe durch neues Wasser herausge schoben wird, entsteht ein Schub nach vorn, welcher durch den Gewichtsver lust des Fahrzeugs bedingt ist. Im Fall einer weiteren Bremsperiode, muss daher das Doppelruder so gestellt werden, dass kein Schub nach vorn entsteht. Dies wird beispielsweise dadurch erzielt, dass die beiden Ruder nach links und rechts ausgestellt werden. Das verwendete Doppelruder bremst hierbei das Schiff zusätzlich ab, ohne jedoch eine Energierückgewin nung zu erzielen und das Schiff von seinem Kurs abzubringen. Durch unterschiedliche Stellung des Doppelruders besteht im Weiteren die Mög lichkeit, dass das Schiff nach rechts oder links ausgelenkt wird, wobei das Doppelruder für die enormen auftretenden Kräfte ausgelegt sein muss.

Bei einer normalen Fahrt und ruhiger See werden die vorderen und hinteren Schließklappen sowie vorderen und hinteren Schotts geschlossen gehalten, um Reibung innerhalb des Rohrelements zu vermeiden und um keinen zusätzlichen Ballast mitzuschleppen. Dies gilt selbstverständlich nur bei einem herkömmlichen Antrieb. Bei einem Abbremsen des Schiffs werden sofort das Rohrelement durch Öffnen der vorderen Schließklappen und Schotts geflutet. Die Regelung der Schließklappen, Schotts und Ventile erfolgt durch eine vorgesehene Steuereinheit, welche gleichzeitig durch entsprechende Druckmessgeräte die entstehenden zulässigen Drücke überwacht und den Lufteinlass bzw. Wassereinlass regelt. Für die benötigte Leerung des Rohrelements kann mit dem Rest der Wassermenge von beispielsweise 5-10% das Rohrelement durch Einlassen von Luft durch weitere Ventile geleert werden, wobei das vordere und hintere Schott geschlossen gehalten wird. Eine kleine Menge Restwasser muss dann ggf. ausgepumpt oder mit Luftüberdruck entfernt werden.

Durch mehrmaliges Wiederholen des Bremsvorgangs wird die Geschwindig keit des Fahrzeugs entsprechend reduziert und kann bis zum Stillstand führen. Der verwendete Wasser-Luftdruck-Behälter kann hierbei ein mehrfa ches Volumen des Rohrelements aufweisen, er sollte jedoch mindestens das gleiche Volumen besitzen. Hiermit wird erreicht, dass Fahrzeug einen relativ kurzen Bremsweg im Wasser hat und die Bremsenergie nur von der Masse der bewegten Wassermenge entnommen wird, wodurch Energie eingespart und die Unfallsicherheit auf den Wasserstraßen erhöht wird. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zum Antrieb und zur Abbremsung jeweils die Antriebsklappen eingesetzt werden oder dass zusätzliche Klappen, Schotts und/oder Ventile verwendet werden.

Erfindungsgemäß ist zur Anwendung des aufgezeigten Verfahrens eine Vorrichtung vorgesehen, welche sich dadurch auszeichnet, dass das Fahr zeug ein oder mehrere im Fahrzeugkörper angeordnete Rohrelemente aufweist, welche durch Bypassrohrelemente miteinander verbunden und durch Klappen oder Schotts trennbar sind. Wesentlicher Bestandteil des Fahrzeugantriebs bzw. der Bremsvorrichtung ist das im Fahrzeug befindliche Rohrelement, welches ggf. aus mehreren nebeneinander oder parallel verlaufenden Rohren bestehen kann. Das Rohrelement wird hierbei durch Klappen oder Schotte gegenüber den Wassermassen geschlossen und über die notwendige Steuerungseinheit erfolgt ein Öffnen und ein Schließen, wie bereits zuvor beschrieben, um einerseits einen Antrieb und andererseits eine Abbremsung zu bewirken. Die Antriebsklappen sind hierbei zumindest in einem Rohrelement vorhanden und werden in bevorzugter Ausführungsform durch einen Seilzug oder ggf. eine starre Kopplung mit einem Pneumatik- oder Hydraulikmotor angetrieben. Sinnvoll ist es hierbei die Antriebsklappen über die Pneumatik- oder Hydraulikmotoren ziehen zu lassen, weil ansonsten beim Drücken der Antriebsklappen sehr stabile Druckarme oder Teleskope erforderlich sind. Mit der Steuerung kann hierbei erreicht werden, dass bei zunehmender Geschwindigkeit des Wassers im Rohrelement auch der Antriebstakt proportional vergrößert wird. Z. B. bei einem Antriebshub von einem Meter und einem Rohrelement mit einem Durchmesser von 1,5 m beträgt das Antriebsvolumen (Wasserhub mit einer Antriebsklappe) 1,76 m³. Das bedeutet 1,76 t Wasser werden in einer relativ kurzen Zeit aus dem Rohrelement als Antrieb herausgeschoben. Diese Antriebsart bewirkt, dass die Wassermasse in eine bevorzugt gewollte Richtung bewegt wird, ohne dass Wasser aufgewirbelt und gedreht wird. Somit wird die eingegebene Antriebsenergie wirkungsvoll zum Schiffsantrieb ausgenutzt. Das Eigenge wicht des Rohrelements belastet das Gewicht des Schiffsrumpfes kaum, da es ein Teil der Schiffkonstruktion darstellt. Zum Antrieb des Schiffs können hierbei mehrere Rohrelemente vorgesehen sein, wobei in jedem Rohrele ment entsprechende Antriebsklappen vorgesehen sein können. Das Rohr element kann hierbei einen eckigen oder runden, vorzugsweise kreisförmi gen Querschnitt aufweisen, wobei die Antriebsklappen an den Querschnitt des Rohrelements derart angepasst sind, das keine vollständige Abdichtung vorliegt. Das gesamte Rohrelementvolumen sollte zum Schiffsgewicht ein Verhältnis von 1/10-1/3 des Schiffsgewichts aufweisen, um einen effektiven Antrieb und eine effektive Abbremsung zu ermöglichen.

Zur Durchführung des Bremsvorgangs ist erfindungsgemäß der Einsatz eines Doppelruders am Ende eines jeden Rohrelements vorgesehen, welches beim Abbremsvorgang nach links und rechts ausgelenkt wird, um während der Abbremsung keinen zusätzlichen Vortrieb zu erzeugen. Die im Schiffsrumpf vorgesehenen Rohrelemente können hierbei durch vordere und hintere Klappen, insbesondere Schließklappen, geschlossen werden. Darüber hinaus befinden sich hinter den Schließklappen einzelne Schotts, welche einerseits als zusätzliche Absicherung vorgesehen sind und andererseits eine Teilentlastung der Schließklappen durch die entstehenden Drücke vornehmen. Zusätzlich zu den Rohrelementen ist in dem Schiffskörper ein Wasser-Luftdruckbehälter sowie ein Unterdruckbehälter und eine Steue rungseinheit für die Klappen, Antriebsklappen und Schotts vorgesehen, um ein Teil der Wassermenge als Energiespeicher zu verwenden und um die Steuerung der notwendigen Antriebs- und Abbremskomponenten zu ermögli chen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben aus den weiteren Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im Weiteren anhand der gezeigten Figuren näher erläu tert.

Es zeigt

Fig. 1 eine schematische, teilweise geschnittene Darstellung eines Schiffskörpers mit einem erfindungsgemäßen Schiffantrieb,

Fig. 2 in einer perspektivischen Ansicht die Einzeldarstellung eines Schiffsantriebs mit einer Antriebsklappe gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen weiteren erfindungsgemäßen Schiffs antrieb mit zwei Antriebsklappen gemäß Fig. 1,

Fig. 4 in einer perspektivischen Ansicht eine weitere alternative Aus gestaltung eines Schiffsantriebs,

Fig. 5 eine Draufsicht auf einen weiteren Schiffsantrieb,

Fig. 6 eine schematische, teilweise geschnittene Seitenansicht eines Schiffskörpers mit einer weiteren erfindungsgemäßen Antriebs form,

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht des Schiffsantriebs gemäß Fig. 6,

Fig. 8 in perspektivischer Ansicht eine andere Form der Antriebsklap pe gemäß Fig. 7,

Fig. 9 mehrere geschnittene Ansichten eines Schiffsrumpfs und die Anordnung der Rohrelemente,

Fig. 10 eine schematische, teilweise geschnittene Seitenansicht eines Schiffskörpers mit dem erfindungsgemäßen Schiffsantrieb so wie den weiteren notwendigen Antriebs- und Abbrems komponenten,

Fig. 11 eine Draufsicht auf einen Schiffskörper mit Anordnung der Rohrelemente und Doppelruder,

Fig. 12 eine weitere, teilweise geschnittene Seitenansicht eine Schiffs körpers mit Schiffsantrieb und weiteren Aggregaten,

Fig. 13 eine Draufsicht auf die Anordnung der Rohrelemente im Schiffs rumpf,

Fig. 14 eine Draufsicht auf die Rohrelemente mit teilweise geschlosse nen bzw. geöffneten Verschlussklappen,

Fig. 15 eine weitere Ansicht gemäß Fig. 14 mit anderer Verschluss klappenstellung und

Fig. 16 zeigt in mehreren Ansichten verschiedene Rudereinstellungen.

Fig. 1 zeigt einen Schiffskörper 1 in teilweise geschnittener Seitenansicht mit einem erfindungsgemäßen Antrieb 2. Der Antrieb 2 besteht aus einem Hauptmotor 3, einem Druckbehälter 4 sowie mehreren Pneumatik- Hydraulikmotoren 5, welche zur Bewegung der Antriebsklappen 6 innerhalb des Rohrelements 7 vorgesehen sind. Das Rohrelement 7 befindet sich im unteren Bereich des Schiffskörpers 1 und weist eine vordere Öffnung 8 sowie eine hintere Öffnung 9 auf, welche fluchtend zu dem Ruder 10 angeordnet ist. Die Anordnung der einzelnen Antriebskomponenten 3-7 ist in dieser Zeichnung nur schematisch dargestellt und mit der tatsächlichen Anordnung innerhalb des Schiffskörpers 1 nicht identisch. Der Hauptmotor 3 versorgt den Druckbehälter 4 über eine entsprechende Zuleitung mit beispielsweise Druckluft, sodass die Pneumatik-Hydraulik-Motoren 5 über entsprechende Steuerorgane und Zuleitungen 12 mit Druck beaufschlagbar sind und somit eine Bewegung der Antriebsklappen 6 übernehmen. Die Antriebsklappen 6 sind dem Querschnitt des Rohrelements 7 angepasst, jedoch müssen diese nicht abdichtend den Rohrquerschnitt verschließen. Das gezeigte Ausfüh rungsbeispiel besteht aus zwei miteinander über die Steuerungselektronik gekoppelten Antriebsklappen 6. Es ist jedoch denkbar, dass mit einem Pneumatik-Hydraulik-Motoren 5 in jedem Rohrelement 7 nur jeweils eine Antriebsklappe 6 bewegt wird. Die Anordnung und Funktionsweise der Antriebsklappen wird im Weiteren zu Fig. 2 und 3 näher erläutert.

Fig. 2 zeigt beispielsweise einen Antriebsblock, bestehend aus einer Antriebsklappe 6 und einem Pneumatik-Hydraulik-Motor 5, wobei die An triebsklappe 6 in Axialrichtung innerhalb des Rohrelements 7 durch den Pneumatik-Hydraulik-Motor 5 bewegbar ist. Die Antriebsklappe 6 wird hierbei jeweils zwischen zwei Endpositionen innerhalb des Rohrelements 7 verfah ren und in der jeweiligen Endpositionen verschwenkt, wobei die Antriebs klappe 6 in einer Führung 13 aufgenommen ist. Während die eine Position der Antriebsklappe 6 in durchgezogener Linie dargestellt ist, wurde die zweite Position in gestrichelter Ausführung eingezeichnet.

Fig. 3 zeigt zwei Antriebsklappen 6, welche unabhängig voneinander durch jeweils zwei Pneumatik-Hydraulik-Motoren 5 innerhalb des Rohrelements 7 bewegbar sind. Eine Steuerung der Pneumatik-Hydraulik-Motoren 5 sowie ein Verschwenken der Antriebsklappen 6 wird hierbei durch die im Schiffs körper befindliche Steuereinheit vorgenommen. Die Antriebsklappen 6 werden hierbei jeweils abwechselnd zum Antrieb des Schiffsrumpfs einge setzt, wobei die wirksame Antriebsklappe 6 quer zur Strömungsrichtung ausgerichtet und entgegen der Fahrtrichtung durch die Pneumatik-Hydraulik- Motoren 5 bewegt wird, während gleichzeitig die inaktive Antriebsklappe 6 in Strömungsrichtung ausgerichtet in die jeweils andere Endposition, d. h. in Fahrtrichtung verfahren wird. Mit Erreichen der jeweiligen Endpositionen werden die beiden Antriebsklappen 6 verschwenkt, im gezeigten Ausfüh rungsbeispiel um jeweils 90°, sodass die bisherige aktive Antriebsklappe inaktiv wird und die bisher am Antrieb unbeteiligte Antriebsklappe 6 aktiviert wird. Die Bewegungsrichtung der aktiven bzw. inaktiven Antriebsklappe 6 erfolgt entgegen oder in Fahrtrichtung wie zuvor geschildert. Somit können die beiden Antriebsklappen 6 jeweils wechselweise zur Strömungserzeugung innerhalb des Rohrelements 7 eingesetzt werden und ermöglichen durch den rückwärtigen Ausstoß des im Rohrelement 7 vorhandenen Wassers einen Vortrieb des Schiffskörpers. Die Verbindung zwischen den Pneumatik- Hydraulik-Motoren 5 und den Antriebsklappen 6 erfolgt hierbei durch geeig nete mechanische Gelenke und Verbindungen, welche nach den erforderli chen Stabilitätskriterien ausgelegt sind.

Fig. 4 und 5 zeigen jeweils eine weitere Ausführungsform der Antriebsklap pen 14, welche unter Beibehaltung der weiteren Antriebskomponenten innerhalb des Rohrelements 7 angeordnet sind. Fig. 4 zeigt die Darstellung einer Antriebsklappe 14 mit einem Pneumatik-Hydraulik-Motor 5 in den jeweiligen Endpositionen, wobei eine der Positionen in gestrichelter Darstel lung eingezeichnet wurde. Fig. 5 zeigt hingegen zwei Antriebsklappen 14, welche durch zwei Pneumatik-Hydraulik-Motor 5 angetrieben werden und um eine Mittelachse 15 klappbar angeordnet sind. Die Funktionsweise der Antriebsklappe 14 entspricht ansonsten weitesgehend der aus Fig. 2 und 3 bekannten Antriebsklappen mit wechselseitigen Einsatz zum Antrieb des Schiffskörpers.

Fig. 6 zeigt in einer schematischen und teilweise geschnittenen Ansicht einen Schiffskörper 1, welcher mit einer alternativen Ausführungsform eines Antriebs 20 ausgestattet ist. Der wesentliche Unterschied besteht hierbei darin, dass eine Antriebsklappe 21 durch einen Pneumatik-Hydraulik-Motor 5 über einen doppelten Seilzug 22 bewegt wird. Der Pneumatik-Hydraulik- Motor 5 wird hierbei über eine Zuleitung 12 von einem Druckbehälter 4 beaufschlagt, welcher wiederum mit Druckmittel von einem Hauptmotor 3 versorgt wird. Das erste gezeigte Ausführungsbeispiel geht im Weiteren von einem rechteckförmigen Querschnitt des Rohrelements 23 aus, in dem sich eine Antriebsklappe 21 befindet. Die Antriebsklappe 21 ist jeweils in ihren Eckpunkten mit einem Seil 24 verbunden, welches zu beiden Seiten der Antriebsklappe 21 angeordnet und jeweils paarweise zusammengeführt ist. Die Zusammenführung der Seile 24 erfolgt hierbei von den jeweils horizontal liegenden Befestigungspunkten aus. Die zusammengeführten Seile 25 werden im Weiteren über Umlenkrollen 26 mit einem über den Pneumatik- Hydraulik-Motor 5 bewegbaren Steuerarm 27 verbunden.

Fig. 8 zeigt die Anordnung der Seile 24 an einer runden Antriebsklappe 28, welche in einem nicht dargestellten runden Rohrelement aufgenommen wird.

Fig. 9.1 zeigt den Querschnitt eines Schiffskörpers 3, welcher mit vier parallel verlaufenden kreisrunden Rohrelementen 31 ausgestattet ist. Die Rohrelemente 31 sind in Bodennähe des Schiffskörpers 30 eingebaut und weisen endseitig jeweils eine Schließklappe 32 auf Fig. 9.2 zeigt schema tisch einen Schiffskörper 33, welcher mit dreieckförmigen Rohrelementen 34 entlang des Bodens 35 und der Bordwand 36 ausgestattet ist. Fig. 9.3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Schiffskörpers 37, der mit einem doppelten Schiffsboden ausgestattet ist und ein trapezförmiges Rohrelement 38 aufweist. Fig. 9.4 zeigt ebenfalls einen Schiffskörper 39, der doppelwan dig ausgebildet ist, wobei in der doppelten Wandung 40 entlang des Bodens 41 und der Bordwand 42 nebeneinander liegende Rohrelemente 43 ange ordnet sind. Die Fig. 9.1-9.4 zeigen insofern eine unterschiedliche Anordnung der Rohrelemente, welche im Weiteren jeweils mit Antriebsklap pen zumindest teilweise ausgestattet sein können. Die Rohrelemente können darüber hinaus auch zur Abbremsung des Schiffskörpers eingesetzt werden, wie im nachfolgenden zu Fig. 10 beschrieben.

Fig. 10 zeigt in einer schematischen, teilweise geschnittenen Seitenansicht einen Schiffskörper 50 und Fig. 11 zeigt den Schiffskörper 50 in einer geschnittenen Draufsicht auf die Anordnung der Rohrelemente 51. Die Rohrelemente 51 sind jeweils parallel nebeneinanderliegend im unteren Bereich des Schiffskörpers 50 angeordnet, wobei die vorderen Öffnungen 52 durch jeweils eine Verschlussklappe 53 verschließbar sind. Am Heck des Schiffskörpers 50 sind fluchtend zu den Rohrelementen 51 jeweils Doppelru der 54 angeordnet. Die Rohrelemente 51 können darüber hinaus durch Schotts 55, 56 endseitig verschlossen werden. Aus der Seitenansicht des Schiffskörpers 50 ist im Weiteren die schematische Anordnung der weiteren Antriebskomponenten ersichtlich. Die Doppelruder 54 werden beispielsweise über einen Rudermotor 57 angetrieben. Ein Motor 58, 59 ist jeweils zum Antrieb der Schotts 55 sowie Verschlussklappen 53 vorgesehen. Beide Motoren 58, 59 werden durch eine Steuereinheit 60 gesteuert. Im weiteren ist ein Unterdruckbehälter 61 sowie ein Wasser-Luftdruckbehälter 62 vorgese hen, welche durch ein Luftventil 63 und ein Ventil 64 mit dem jeweiligen Rohrelement 51 verbindbar sind. Ein Wasserventil 65 dient im Weiteren zum Ablassen des Wassers aus dem jeweiligen Rohrelement 51. Fig. 10 und 11 zeigen hierbei jeweils nur die Antriebskomponenten, welche zur Abbremsung des Schiffskörpers 50 benötigt werden. Alternativ besteht die Möglichkeit, in den kreisrunden Rohrelementen 51 einen Antrieb gemäß den Fig. 1-6 oder 8 vorzusehen. In diesem Fall werden die Schotts 55, 56 sowie die Verschlussklappe 53 selbstverständlich geöffnet, sodass das Wasser durch die Rohrelemente 51 hindurchströmen kann.

Die Abbremsung des Schiffskörpers 50 erfolgt durch eine in dem Rohrele ment 51 aufgenommene Wassermenge, welche darüber hinaus ggf. in dem Wasser-Luftdruck-Behälter 62 ebenfalls aufgenommen werden kann, wenn das Ventil 64 geöffnet ist. Der Wasser-Luftdruck-Behälter 62 dient hierbei gleichzeitig als Speicherbehälter und kann zum Antrieb des Schiffskörpers 50 aus der Ruhelage verwendet werden, indem das aufgenommene Wasser über das Ventil 64 unter Druck herausgedrückt wird, wobei das jeweils in Fahrrichtung liegende Schott 55, 56 geschlossen wird. Hierdurch strömt das Wasser entgegen der Fahrtrichtung aus dem Rohrelement 51, sodass ein Vortrieb erzeugt wird.

In Abhängigkeit der verwendeten Antriebskonzepte stehen hierbei unter schiedliche Möglichkeiten zum Abbremsen zur Verfügung. Bei herkömmli chen Antrieben ist in der Regel das Rohrelement 51 geschlossen, sodass dieses zunächst geflutet werden muss, während bei dem erfindungsgemä ßen Antriebskonzept das Rohrelement 51 geöffnet ist und durch die An triebsklappen ein Antrieb erfolgt. Demzufolge ist zur Einleitung des Abbrems vorgangs erforderlich, dass das in Fahrtrichtung liegende Schott 55, 56 während der Fahrt zur Wasseraufnahme geöffnet wird. Durch die kinetische Energie des relativ zum Fahrzeug sich bewegenden Wassers wird im Weiteren die Abbremsung vorgenommen, wobei das in Fahrtrichtung liegende Schott 55, 56 geschlossen wird und ein Unterdruck hinter dem Schott 55, 56 entsteht, der in Richtung zum Rohrende hin abnimmt. Durch den entstehenden Unterdruck wird das in dem Rohrelement 51 befindliche Wasser eingeschlossen und zur Abbremsung des Fahrzeugs auf Grund der vorhandenen kinetischen Energie eingesetzt, wobei das Fahrzeug um das Gewicht des eingeschlossenen Wassers gleichzeitig erhöht wird. Nach Aufbrauchen der kinetischen Wasserenergie wird durch Öffnen der hinteren Schotts 55, 56 das Wasser aus dem Rohrelement 51 herausgedrückt, wobei gleichzeitig eine Querstellung des Doppelruders 54 einen Vortrieb verhindert. Weitere Abbremsvorgänge können anschließend durch Schließen des in Fahrtrichtung liegenden Schotts 55, 56 in gleicher Weise eingeleitet werden.

Diese Geschwindigkeitsänderung in relativ kurzer Zeit ist jedoch auf Grund der Materialfestigkeit und den auftretenden Trägheitsmomenten ggf. zu reduzieren, daher wird das Abbremsen mittels Steuerung weiterer Ventile 63, 64 und Schotts mit einer zumutbaren Verzögerung ausgeführt, um die Belastung in Grenzen zu halten. Aus dem vorgenannten Grund ist deshalb eine Steuerung der Wassermassen im Rohrelement 51 mit Wasser oder Luft vorgesehen, die das Abbremsen so regelt, dass der Bremsvorgang in einem erträglichen und möglichen Rahmen erfolgt. Hierbei sind mehrere Varianten eines weichen Abbremsens denkbar.

Fall 1

Bei einem herkömmlichen Schiffsantrieb mit Schiffsschraube kann das Rohrelement 51 zunächst geleert sein und zur Einleitung des Bremsvor gangs wird die in Fahrtrichtung befindliche Schließklappe 56 und das Schott 55 geöffnet, sodass eine Flutung des Rohrelements 51 stattfindet. Auf Grund der Vorwärtsbewegung des Schiffsrumpfs 50 im Wasser wird das Rohrele ment 51 mit durchfließendem Wasser gefüllt und der Bremsvorgang kann durch Schließen der Schließklappe 55 und des Schotts in Fahrtrichtung eingeleitet werden. Die bewegte Wassermenge im Rohrelement 51 hat gegenüber dem Schiffsrumpf eine kinetische Energie. Beim Schließen der Schließklappe 53 entsteht an der inneren Antriebsklappenfläche ein Unter druck der proportional zum Ende des Rohrelements 51 abnimmt. Mit diesem Unterdruck kann ein mit Luft gefüllter Unterdruckbehälter 61, der sich im Schiff befindet, entleert werden. Dabei wird ein weicher Bremsvorgang erzeugt und zwar solange bis die kinetische Energie aufgebraucht ist oder der Bremsvorgang gewollt unterbrochen wird.

Fall 2

Beim Schließen eines hinteren Schotts 56 wird die bewegte Wassermasse im Rohrelement 51 aufgestaut, so dass ein Druck im Innenraum entsteht, der dazu ausgenutzt werden kann, um einen Wasser-Überdruck-Behälter 62 mit Wasser über ein entsprechendes Ventil 64 zu befüllen, wobei gleichzeitig die Luft im Behälter 62 komprimiert wird. Die unter Druck stehende Wassersäule stellt einen Energiespeicher dar, der zu einem späteren Zeitpunkt als zusätzlichen Antrieb ggf. genutzt werden kann. Der Abbremsvorgang wird solange andauern, bis die kinetische Energie des Wassers aufgebraucht ist oder der Vorgang durch Öffnen eines der Schotte 55, 56 unterbrochen wird. Die Bremsperiode wäre in diesem Fall beendet.

Fall 3

Beim gleichzeitigen Schließen der in Fahrtrichtung liegenden vorderen Schließklappe 53 und des hinteren Schotts i56 st die Wassermasse durch das Volumen des Rohrelements 51 begrenzt und es entsteht ein Überdruck zum Ende des Rohrelements 51 hin sowie ein Unterdruck in der Nähe der vorderen Schließklappe 53 mit der Wirkung, wie sie in den beiden vorge nannten Fällen aufgezeigt wurde, sodass ebenfalls eine weiche Abbremsung vorgenommen werden kann. Nach Verschließen der vorderen Öffnung 52 durch die Schließklappe 53 und des hinteren Schotts 56 werden die Ventile 63 für den Lufteinlass oder die Wasserventile 65 nach Bedarf geöffnet, um den Druck der aufgenommenen Wassermenge zu regeln, um beispielsweise kritische Werte zu vermeiden. Dies kann beispielsweise durch Drucksenso ren gemessen und elektronisch geregelt werden. Je schneller ein Schiffs rumpf angetrieben wird, desto mehr Bremsenergie des Wassers steht hierbei zur Verfügung.

Der besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, dass für den Bremsvorgang nur Energie notwendig ist, die zum Steuern der Vorgänge wie Antrieb der Hydraulikpumpen und Stromversorgung der Regelelektronik benötigt wird. Für die nochmalige Einleitung des Bremsvorgangs bei voller Fahrt muss das Wasser im Rohrelement 51 durch Öffnen der vorderen Verschlussklappe 53 und der beiden Schotts 55, 56 herausgedrückt werden. Hierbei würde ggf. ein Schub (Antrieb) nach vorn entstehen, weil die aufgenommene Wasser menge sich nach hinten aus dem Schiffskörper 50 entleert. Um dies zu verhindern, wird bei der Wiederholung des Bremsvorgangs das Doppelruder 54 gegeneinander gestellt, sodass das Wasser seitlich rechts und links austritt und sich die Wasserkräfte nach außen aufheben und kein Schub entsteht. Das verwendete Doppelruder 54 bremst hierbei das Schiff zusätzlich ab, ohne jedoch eine Energiegewinnung zu erzielen und das Schiff von seinem Kurs abzubringen. Mehrmaliges Wiederholen des Bremsvorgangs führt dazu, dass die Geschwindigkeit des Schiffskörpers 50 entsprechend reduziert und schließlich zum Stillstand gebracht werden kann. Der verwen dete Wasser-Luftdruckbehälter 62 kann hierbei ein mehrfaches Volumen des Rohrelements aufweisen, es sollte jedoch mindestens das gleiche Volumen besitzen. Hiermit wird erreicht, dass ein Schiffskörper 50 einen relativ kurzen Bremsweg im Wasser hat und die Bremsenergie nur von der Masse der bewegten Wassermenge entnommen wird.

Fig. 12 zeigt in einer schematischen Seitenansicht einen Schiffskörper 70 und Fig. 13 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf den Schiffskörper 70 mit einem mittig gelagerten Rohrelement 71, an welchem im Weiteren vier Bypassrohrelemente 72 angeschlossen sind, die durch jeweils zwei Schotts 73, 74 mit dem Rohrelement 71 verbunden oder getrennt werden können. In jedem Bypassrohrelement 72 ist ein einzelner Antrieb 75 vorgesehen, welcher aus einem Pneumatik-Hydraulik-Motor 76 sowie eine Antriebsklappe 77 besteht. Die Antriebe 75, welche sich jeweils in einem Bypassrohrelement 72 befinden, können wechselweise zum Antrieb des Schiffskörpers 70 eingesetzt werden, wobei beispielsweise jeweils zwei Antriebsklappen 77 eine Strömung erzeugen und diese beiden Antriebsklappen 77 jeweils zu einer Seite des Rohrelements 71 angeordnet sind. Hierbei besteht im Weiteren die Möglichkeit, dass zwei Antriebsklappen 77 auf gleicher Höhe zur Strömungserzeugung eingesetzt werden, oder dass alternativ die diagonal liegenden Antriebsklappen 77 zur Strömungserzeugung gleichzeitig eingesetzt werden.

Um unerwünschte Gegenströmungen zu vermeiden, besteht im Weiteren die Möglichkeit, die Bypassrohrelemente 72 durch Schotts 78, 79 von dem Rohrelement 71 abdichtend zu trennen. Eine Trennung der Bypassrohrele mente 72 vom Rohrelement 71 ist in jedem Fall dann notwendig, wenn die vorhandenen Antriebseinheiten 75 nicht benötigt werden und eine Abbrem sung des Schiffskörpers 70 vorgenommen werden soll. Der in Fig. 12 gezeigte Schiffskörper 70 weist darüber hinaus auf seinem Deck drei Windgeneratoren 81 auf, welche zur Spannungs- und Druckerzeugung dienen und die Bordelektronik einerseits versorgen können und andererseits für den Betrieb der Pneumatik-Hydraulik-Motoren 5 eingesetzt werden können. Die Fahrtrichtung des Schiffskörpers 70 wird im Weiteren durch ein Doppelruder 80 vorgegeben. Das Rohrelement 71 kann ferner durch Schließventile 82 geschlossen werden, sodass die Strömung innerhalb des Rohrelements 71 und der Bypassrohrelemente 72 zusätzlich beeinflusst werden kann.

Die Fig. 14 und 15 zeigen jeweils in einer geschnittenen Teilansicht den Schiffskörper 70 mit dem Rohrelement 71 sowie mit den Bypassrohrelemen ten 72 und den Antriebsklappen 77 und Schließventilen 82 in jeweils einer geöffneten bzw. geschlossenen Position. Die Schließventile 82 werden beispielsweise abwechselt benötigt, um einen Strömungskreislauf zwischen zwei Antrieben zu verhindern.

Fig. 16.1 zeigt im Weiteren eine an einem vorderen Rohrelement 90 befestigte Bugsteuerung 91, bestehend aus einem schwenkbeweglich um eine Drehachse 92 beweglichen Ruderblatt 93, wobei die Drehachse 92 in einer Ruderblatthalterung 94 aufgenommen ist. An dem Hauptruderblatt 93 ist im Weiteren ein Zusatzruderblatt 95 verschwenkbar angelenkt, welches eine Verbesserung der Schiffssteuerung ermöglicht. Die Fig. 16.2-16.7 zeigen im Weiteren verschiedene Positionen des Hauptruderblatts 93 und des Zusatzruderblatts 95 für verschiedene Steuerungsvarianten. Fig. 16.1 zeigt die Ruderblattstellung für Geradeausfahrt, während Fig. 16.3 und 16.4 die Ruderblattstellung für links und rechts Steuerung zeigt. Fig. 16.5 zeigt die Stellung des Hauptruderblatts 93 und Zusatzruderblatts 95 für eine starke Rechtssteuerung bzw. Linkssteuerung, während hingegen Fig. 16.7 die Ruderblattstellungen für eine schwache Linkssteuerung anzeigt. Durch das verschwenkbare angelenkte Zusatzruderblatt 95 kann somit der Steuerungs grad des Schiffskörpers zusätzlich beeinflusst werden.

Bezugszeichenliste

1

Schiffskörper

2

Antrieb

3

Hauptmotor

4

Druckbehälter

5

Pneumatik-Hydraulik-Motor

6

Antriebsklappe

7

Rohrelement

8

Öffnung

9

Öffnung

10

Ruder

11

Zuleitung

12

Zuleitung

13

Führung

14

Antriebsklappe

20

Antrieb

21

Antriebsklappe

22

Seilzug

23

Rohrelement

24

Seil

25

Seil

26

Umlenkrolle

27

Steuerarm

30

Schiffskörper

31

Rohrelement

32

Schließklappe

33

Schiffskörper

34

Rohrelement

35

Boden

36

Bordwand

37

Schiffskörper

38

Rohrelement

39

Schiffskörper

40

Wand

41

Boden

42

Bordwand

43

Rohrelement

50

Schiffskörper

51

Rohrelement

52

Öffnung

53

Verschlussklappe

54

Doppelruder

55

Schott

56

Schott

57

Rudermotor

58

Motor

59

Motor

60

Steuereinheit

61

Unterdruckbehälter

62

Wasser-Luftdruck-Behälter

63

Luftventil

64

Ventil

65

Wasserventil

70

Schiffskörper

71

Rohrelement

72

Bypassrohrelement

73

Schott

74

Schott

75

Antrieb

76

Pneumatik-Hydraulik-Motor

77

Antriebsklappe

78

Schott

79

Schott

80

Doppelruder

81

Windgenerator

82

Schließventil

90

Rohrelement

91

Bugsteuerung

92

Drehachse

93

Hauptruderblatt

94

Ruderblatthalterung

95

Zusatzruderblatt

Claims

1. Verfahren zum Antrieb und Abbremsen eines schwimmfähigen Fahr zeugs (1, 30, 33, 39, 50, 70), insbesondere Unterwasserfahrzeugs oder Schiffs, wobei der Antrieb und die Abbremsung durch eine beein flussbare und veränderbare Wasserströmung innerhalb zumindest ei nes Rohrelements (7, 23, 31, 34, 38, 43, 51, 71, 90) im Fahrzeug er folgt, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb durch zumindest jeweils eine in Axialrichtung des Rohrelements (7, 23, 31, 34, 38, 43, 51, 71, 90) bewegbare und/oder verschwenkbare Antriebsklappe (6, 14, 21, 77) in jedem Rohrelement (7, 23, 31, 34, 38, 43, 51, 71, 90) erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserströmung durch mechanische Hilfsmittel, wie bei spielsweise Schließklappen (35, 53, 82), Antriebsklappen (6, 14, 21, 77), Schotts (55, 56, 73, 74, 78, 79) und/oder Ventile (63, 64, 65) be einflusst wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung der Antriebsklappen (6, 14, 21, 77) periodisch erfolgt, wobei vorzugsweise zumindest zwei Antriebsklappen (6, 14, 21, 77) innerhalb eines Rohrelements (7, 3, 31, 34, 38, 43, 51, 71, 90) axial zwischen jeweils zwei Endpositionen verfahrbar angeordnet sind und wobei eine den Querschnitt des Rohrelements (7, 23, 31, 34, 38, 43, 51, 71, 90) zumindest teilweise verschließende erste Antriebs klappe (6, 14, 21, 77) axial gegen die Fahrtrichtung bewegt wird und eine Strömung erzeugt, während die zweite Antriebsklappe (6, 14, 21, 77) parallel zur Strömungsrichtung ausgerichtet und in Fahrtrichtung in die jeweilige Endposition gefahren wird, dass nach Beendigung der ersten Hubbewegung beide Antriebsklappen (6, 14, 21, 77) ver schwenkt werden und die Strömungserzeugung für die zweite Hubbe wegung von der zweiten Antriebsklappe (6, 14, 21, 77) übernommen wird, während die erste Antriebsklappe (6, 14, 21, 77) in die andere in Fahrtrichtung liegende Endposition gefahren wird und zur weiteren Strömungserzeugung die Antriebsklappen (6, 14, 21, 77) wechselwei se eingesetzt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung der Antriebsklappen (6, 14, 21, 77) jeweils durch einen Pneumatik- oder Hydraulikmotor (5, 76) vorgenommen wird, wobei die Pneumatik- oder Hydraulikmotoren (5, 76) von einem Druckbehälter (4) gespeist werden, der von einem Hauptantriebsmotor (3) mit Druckmittel versorgt wird und die Steuerung von einer Zentra len Steuerungseinheit (60) vorgenommen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abbremsung des Fahrzeugs durch eine im Rohrelement (7, 23, 31, 34, 38, 43, 51, 71, 90) aufgenommene Wassermenge erfolgt, wobei das in Fahrtrichtung liegende Schott (55, 56, 73, 74, 78, 79) und das Rohrelement (7, 23, 31, 34, 38, 43, 51, 71, 90) während der Fahrt geöffnet ist oder zur Wasseraufnahme geöffnet wird, dass die kineti sche Energie des relativ zum Fahrzeug (1, 30, 33, 39, 50, 70) bewegten Wassers zur Abbremsung eingesetzt wird, in dem das in Fahrtrich tung liegende Schott (55, 56, 73, 74, 78, 79) geschlossen wird und ein Unterdruck hinter dem Schott (55, 56, 73, 74, 78, 79) entsteht, sodass die im Rohrelement (7, 23, 31, 34, 38, 43, 51, 71, 90) befindliche Wassermasse eingeschlossen ist und zur Abbremsung des Fahrzeugs (1, 30, 33, 39, 50, 70) führt, wobei das Fahrzeug (1, 30, 33, 39, 50, 70) um das Gewicht der eingeschlossenen Wassermenge gleichzeitig er höht wird, dass nach Aufbrauchen der kinetischen Wasserenergie durch Öffnen der Schotts (55, 56, 73, 74, 78, 79) das Wasser aus dem Rohrelement (7, 23, 31, 34, 38, 43, 51, 71, 90) herausgedrückt wird, wobei gleichzeitig durch eine Querstellung des Doppelruders (54, 80) ein Vortrieb verhindert wird und im Anschluss ein oder mehrere erneu te Abbremsvorgänge mit der relativ zum Fahrzeug (1, 30, 33, 39, 50, 70) bewegten Wassermasse erfolgen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Wasserströmung beim Abbremsvorgang in einen Druckbehälter (61, 62) umgeleitet und aufgenommen wird, um die gespeicherte Wassermenge für den Antrieb zu einem späteren Zeitpunkt zu verwenden, wobei die gespeicherte Wassermenge ent gegen der Fahrtrichtung durch das Rohrelement (7, 23, 31, 34, 38, 43, 51, 71, 90) herausgedrückt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch den in dem Rohrelement (7, 23, 31, 34, 38, 43, 51, 71, 90) ent stehenden Unterdruck während der Abbremsung ein luftgefüllter Un terdruckbehälter (61) entleert wird, und/oder dass der durch Druck sensoren erfasste Druck im Innern des Rohrelements (7, 23, 31, 34, 38, 43, 51, 71, 90) durch Wasserventile (65) geregelt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Antrieb und zur Abbremsung jeweils die Antriebsklappen (6, 14, 21, 77) eingesetzt werden oder dass zusätzliche Klappen, Schotts (55, 56, 73, 74, 78, 79) und/oder Ventile (63, 64, 65) verwendet wer den.

9. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, zum Antrieb und Abbremsen eines schwimmfähigen Fahr zeugs (1, 30, 33, 39, 50, 70) insbesondere Unterwasserfahrzeugs o der Schiffs, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (1, 30, 33, 39, 50, 70) ein oder mehrere im Fahr zeugkörper angeordnete Rohrelemente (7, 23, 31, 34, 38, 43, 51, 71, 90) aufweist, welche durch Bypassrohrelemente (72) miteinander ver bunden und durch Klappen oder Schotts (55, 56, 73, 74, 78, 79) trennbar sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Rohrelement (7, 23, 31, 34, 38, 43, 51, 71, 90) wenigstens eine Antriebsklappe (6, 14, 21, 77) vorhanden ist, wo bei die Antriebsklappen (6, 14, 21, 77) durch einen Seilzug (22) oder starre Kopplungen mit einem Pneumatik- oder Hydraulikmotor (5, 76) verbunden sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrelemente (7, 23, 31, 34, 38, 43, 51, 71, 90) einen ecki gen oder runden, vorzugsweise kreisförmigen, Querschnitt aufweisen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Rohrelementvolumen zum Schiffsgewicht 1/10 bis 1/3 des Schiffsgewichts beträgt.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsklappen (6, 14, 21, 77) an den Querschnitt des Rohr elements (7, 23, 31, 34, 38, 43, 51, 71, 90) derart angepasst sind, dass keine vollständige Abdichtung vorliegt.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende eines jeden Rohrelements (7, 23, 31, 34, 38, 43, 51, 71, 90) ein Doppelruder (54, 80) angeordnet ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrelemente (7, 23, 31, 34, 38, 43, 51, 71, 90) durch vorde re und hintere Klappen verschließbar sind.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schiffskörper zusätzlich zu den Rohrelementen ein Was ser-Luftdruckbehälter (62) sowie ein Unterdruckbehälter (61) und eine Steuereinheit (60) für die Klappen, Antriebsklappen (6, 14, 21, 77) und Schotts (55, 56, 73, 74, 78, 79) vorgesehen ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schiffskörper (1, 30, 33, 39, 50, 70) ein Druckbehälter (1, 62) für die Bewegung der Pneumatik- oder Hydraulikmotoren (5, 76) vorgesehen ist, der von einem Hauptantriebsmotor (3) mit Druck beaufschlagbar ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsklappen (6, 14, 21, 77) horizontal oder vertikal um ihre Drehachse verschwenkbar oder zusammenklappbar ausgebildet sind.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsklappen (6, 14, 21, 77) durch die Pneumatik- oder Hydraulikmotoren (5, 76) in Axialrichtung des Rohrelements (7, 23, 31, 34, 38, 43, 51, 71, 90) verfahrbar sind.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest vor einem Rohrelement (7, 23, 31, 34, 38, 43, 51, 71, 90) eine Bugsteuerung (91) angeordnet ist, welche aus einem Haupt ruderblatt (93) sowie einem von dem Hauptruderblatt (93) verschwenkbaren Zusatzruderblatt (95) besteht.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsklappen (6, 14, 21, 77) über mindestens einen dop pelten Seilzug (22) mit dem Pneumatik- oder Hydraulikmotor (5, 76) verbunden und die Seilzüge (22) über Umlenkrollen (26) geführt sind.