DE102005002456A1

DE102005002456A1 - Wasserfahrzeug mit verbesserter Motorkühlung

Info

Publication number: DE102005002456A1
Application number: DE200510002456
Authority: DE
Inventors: Gunther Hauck
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-01-18
Filing date: 2005-01-18
Publication date: 2006-07-27

Abstract

Ein Wasserfahrzeug ist mit einem ein Leitungssystem 5 aufweisenden Kühlkreislauf 3 zur Kühlung des Fahrzeugmotors 4 oder der Motorabgase ausgerüstet. Das Wasserfahrzeug weist dabei an der Unterseite 6 des Fahrzeugrumpfs 1 einen zumindest im Wesentlichen aus Metall bestehenden Kiel 2 auf. In diesen sind Hohlräume 7 eingegossen und integriert, die als Kühlschlangen 8 ausgebildet und in einem die Kühlwirkung begünstigenden Abstand zur Außenhaut 12 des Kiels 2 angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Wasserfahrzeug mit einem ein Leitungssystem aufweisenden Kühlkreislauf zur Kühlung des Fahrzeugmotors und/oder der Motorabgase, wobei das Wasserfahrzeug an der Unterseite des Fahrzeugrumpfs einen zumindest im Wesentlichen aus Metall bestehenden Kiel aufweist.

Eine Vielzahl von Wasserfahrzeugen ist mit einem Motor ausgerüstet. Dabei ist sowohl an Motor- als auch an Segelboote und -schiffe mit einem Hilfsmotor für den Bedarfsfall gedacht. In beiden Fällen stellt die Kühlung des Motors bzw. der Abgase gleichermaßen ein Problem dar. Zur Kühlung des Motors wird dabei in der Regel ein Zwei-Kreis-Kühlsystem eingesetzt. Ein innerer, geschlossener Kühlkreislauf wird mit sauberem Wasser betrieben und kühlt den Motor. Das Wasser des inneren Kreislaufs wird mit einem Wärmetauscher gekühlt, zur Kühlung wird dabei in der Regel in einem zweiten Kühlkreislauf Seewasser verwendet. Um Probleme beim Pumpen des Seewassers auszuschließen, ist eine Kielkühlung entwickelt worden. Ein Wärmetauscher als separates Bauteil wird dabei in den Bootsrumpf derart integriert, dass es zu einer einseitigen Kühlung durch das Seewasser kommt. In der Regel wird der Wärmetauscher in der Nähe des Kiels positioniert, alternativ werden Kühlvorrichtungen auf der Innenseite des Bootsrumpfs montiert. Die separate Ausbildung des Wärmetauschers als spezielles Aggregat ist dabei natürlich von Nachteil, nicht nur, da es sich um eine zusätzliche empfindliche technische Einrichtung handelt, sondern auch wegen der unnötigen Erhöhung des Gewichts des Bootes.

Dabei stellt sich der vorliegenden Erfindung die Aufgabe, eine Motorkühlung für Wasserfahrzeuge zu schalten, die besonders effektiv ist und mit wenigen Bauteilen auskommt.

Diese Aufgabe wird durch in den Kiel eingegossene und in den Kühlkreislauf integrierte Kühlschlangen gelöst.

Dabei wird der Kiel in vorteilhafter Weise in die Motor- bzw. Abgaskühlung integriert. Dieser ist während der Fahrt gut mit Seewasser umströmt und weist außerdem eine ausreichende Größe auf, um die Kühlung des Motors auch zu gewährleisten, wenn dieser hohen Belastungen ausgesetzt ist. Durch die in den Kiel eingegossenen und in den Kühlkreislauf integrierten Hohlräume in Form der Kühlschlangen übernimmt der Kiel neben der Funktion des Ballastes und der Aufnahme von Lateralkräften auch die Funktion des Wärmetauschers, indem das in dem inneren Kreislauf umherströmende Wasser zum Kühlen des Motors bzw. der Abgase beim Durchströmen des Kiels bzw. der Kühlschlangen von außen gekühlt wird.

Der Kiel sollte sich in der Nähe des Motors befinden, so dass eine besonders gute Kühlwirkung erreicht werden kann und dass nur kurze Rohrleitungen mit wenig Energieverlust erforderlich sind. Aus diesem Grund wird vorgeschlagen, dass die Kühlschlangen in einem die Kühlwirkung durch das Gewässer begünstigenden Abstand zur Außenhaut des Kiels angeordnet sind. Wegen der guten Eignung des im wesentlichen aus Metall hergestellten Kiels, als Wärmetauscher zu fungieren, ist ein hoher Grad an Effektivität gesichert.

Dies gilt umso mehr, wenn der Kiel mehrere, vorzugsweise zwei nebeneinander angeordnete Kühlschlangen aufweist. Die Kühlschlangen können dabei dann deutlich geringer dimensioniert werden, weil ein entsprechender Umlauf gesichert ist. Damit geht einher, dass sie weiter im äußeren Bereich des Kiels positioniert werden können. Nachdem die Kühlschlangen beim Herstellen des Kiels bereits in diesen eingegossen werden, ergibt sich nach Anschluss an den Boots- oder Schiffsrumpf ein geschlossenes Leitungssystem, bestehend aus einem Leitungsabschnitt, der dem Bootsrumpf und einem weiteren Leitungsabschnitt, der dem Kiel zugeordnet ist und die beim Anschluss des Kiels an den Bootsrumpf auf einfache Weise miteinander verbunden werden können.

Eine bevorzugte Variante der Erfindung sieht vor, dass der Kiel aus Gusseisen oder aus Blei hergestellt ist. Die Kühlschlangen können bei der Herstellung in Form von Stahlrohren einfach in den Kiel integriert werden, dazu werden sie mit Sand gefüllt und mit Schlichte bedeckt und vor dem Gießen in der Form positioniert. Bei der Verwendung von Gusseisen wird der Prozess bevorzugt bei geringen Eisentemperaturen durchgeführt.

Um eine gute Wärmeleitfähigkeit zur Unterstützung der Funktion als Wärmetauscher zu gewährleisten, ist vorgesehen, dass das Gusseisen einen hohen Kohlenstoffanteil, vorzugsweise einen Kohlenstoffanteil von über 3,8% aufweist.

Es wurde bereits darauf hingewiesen, dass ein zentraler Vorteil der Erfindung darin besteht, dass das Kühlsystem auf besonders vorteilhafte Weise in das Wasserfahrzeug integriert werden kann, indem nur wenige Bauteile eingesetzt werden. Ein weiteres Beispiel hierfür besteht darin, dass in die Kühlschlangen Bolzen integriert sind, welche zur Befestigung des Kiels am Fahrzeugrumpf dienen. Da es ohnehin notwendig ist, den Kiel mit Befestigungsmitteln an dem Fahrzeugrumpf zu fixieren, kann die Zahl der Bauteile damit noch weiter reduziert werden. Die Kühlschlangen dienen gleichzeitig zur Aufnahme der Bolzen, so dass es nicht notwendig ist, hierfür gesonderte Bohrungen vorzusehen.

Eine vorteilhafte Ausführungsform hiervon sieht vor, dass die Kühlschlangen als Kielbolzen ausgebildet sind. In diesem Fall dienen die Schlangen auch gleich als Bolzen und werden entsprechend direkt am Fahrzeugrumpf befestigt. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung können sogar noch die Befestigungsmittel als solche eingespart werden.

Neben der Kühlung des Motors selbst kann es notwendig sein, auch die in die Umgebung gelangenden Abgase noch abzukühlen, um zu verhindern, dass es zu einer Überhitzung des Fahrzeugrumpfes an irgendeiner Stelle kommt, zumal die Brandgefahr gerade im Inneren des Rumpfes und die damit verbundenen Folgen bei einem Boot oder Schiff natürlich besonders groß ist. Daher ist vorgesehen, dass der Kreislauf zur Kühlung des Fahrzeugmotors und/oder der Kühlkreislauf zur Kühlung der Motorabgase unabhängig voneinander funktionsfähig sind. Über entsprechende Schalter kann damit wahlweise eine Motor- oder eine Abgaskühlung erfolgen, sofern dies erwünscht ist.

Dies wird zweckmäßigerweise bewerkstelligt, indem zur unabhängigen Schaltung eine Bypassverbindung vorgesehen ist, die es ermöglicht, den Kühlkreislauf in zwei separate Teilkreisläufe zur Kühlung von Motor bzw. der Abgase einzusetzen. Diese Bypassverbindung ist so ausgebildet, dass sie ggf. in beide Richtungen durchströmt werden kann, um für beide Teilkreisläufe einsetzbar zu sein.

In Hinblick auf die Kühlung der Abgase ist daran gedacht, dass der Krümmer zur Ableitung der Abgase in den Kühlkreislauf integriert ist, d. h. das Wasser wird zu einem möglichst frühen Zeitpunkt, in dem es noch nicht durch die Motorhitze beeinflusst ist oder gar unabhängig davon, im Bereich des Krümmers an der Abgasleitung vorbeigeführt, um dort für eine Kühlung der Abgase zu sorgen.

Dies geschieht auf besonders vorteilhafte Weise, wenn der Krümmer zur Ableitung der Abgase einen doppelwandigen Wellschlauch aufweist. Doppelwandig, um das Kühlwasser hier durchführen zu können und damit die innerhalb des Wellschlauchs abgeführten Abgase indirekt zu kühlen. Dies ist nicht nur in Hinblick auf eine mögliche Brandgefahr von Relevanz, sondern gerade in Zusammenhang mit Motor- oder Segelyachten sollte es vermieden werden, dass sich im Bereich der Außenhaut zu heiße Stellen bilden, an denen sich die Passagiere Verbrennungen zuziehen könnten, wenn sie mit der Wandung in Berührung geraten.

Die Erfindung betrifft außerdem einen Kiel für ein Wasserfahrzeug mit einem ein Leitungssystem aufweisenden Kühlkreislauf zur Kühlung des Fahrzeugmotors und/oder der Motorabgase, wobei das Wasserfahrzeug an der Unterseite des Fahrzeugrumpfs einen zumindest im Wesentlichen aus Metall bestehenden Kiel aufweist. Der Kiel zeichnet sich durch in diesen eingegossene und in den Kühlkreislauf integrierte Kühlschlangen aus. Dabei ist insbesondere auch an nachrüstbare Kiel gedacht.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass ein Wasserfahrzeug mit einem ein Leitungssystem aufweisenden Kühlkreislauf zur Kühlung des Fahrzeugsmotors und/oder der Motorabgase geschaffen ist, bei dem der Kiel neben seiner Funktion als Ballast und zur Aufnahme von Lateralkräften die eines Wärmetauschers übernimmt. Dabei wird sich der Vorteil zu Eigen gemacht, dass der Kiel ohnehin und auch noch an der vergleichsweise kühlsten Stelle durch das Wasser geführt wird, die mit dem Wasserfahrzeug in Berührung kommt. Über das den Kiel umgebende Seewasser wird das in dem Boot in dem inneren Kühlkreislauf geführte Kühlwasser praktisch auf natürliche Weise stets gekühlt und umläuft das Leitungssystem zwischen Kiel einerseits und Fahrzeugrumpf, insbesondere Motor und/oder Abgasauslass andererseits. Dies geschieht mit einem minimalen Aufwand an Energie und zugleich praktisch ohne zusätzliche Bauteile, denn der Kiel wird bereits bei der Herstellung im Gussverfahren mit den entsprechenden Hohlräumen, die das spätere Leitungssystem darstellen, versehen. Der Kiel wird dann einfach an den Fahrzeugrumpf angeschlossen, wobei sich dann das Leitungssystem ergibt. Damit erweist sich der erfindungsgemäße Kiel auch als besonders gut nachrüstbar.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt ist. Es zeigen:
1 ein Segelboot in Seitenansicht,
2 einen Kiel in Draufsicht,
3 einen Krümmer und
4 eine schematische Darstellung der Kühlung.
1 zeigt ein Wasserfahrzeug 18 in Form eines Segelboots 19 in grob vereinfachter und verzerrter Form. Der Fahrzeugrumpf 1 weist in seinem Innenraum einen Motor 4 auf, der über einen Kühlkreislauf 3 mit Wasser gekühlt wird. Hierzu ist ein inneres Leitungssystem 5 angedeutet, in welchem über die Pumpe 21 der Umlauf des Wassers bewerkstelligt wird. An der Oberseite 22 des Fahrzeugrumpfes befinden sich die Segel 20, 23, die am Mast 24 befestigt sind. An der Unterseite 6 des Fahrzeugrumpfs 1 befindet sich der Kiel 2. In diesen sind Hohlräume 7 in der Form von Kühlschlangen 8 als Abschnitt 11 des Kühlkreislaufs 3 angeordnet. Damit ist der Kiel 2 im Wesentlichen einteilig hergestellt und kann als kompaktes Bauteil über hier nicht dargestellte Bolzen am Fahrzeugrumpf 1 befestigt werden.
2 zeigt den Kiel 2 in Draufsicht mit hier zwei Kühlschlangen 8 und 9, die in der Nähe der Außenhaut 12 angeordnet sind, um eine besonders gute Kühlwirkung bzw. einen besonders guten Wärmetausch zu gewährleisten. Es versteht sich, dass auch eine größere Anzahl von Kühlschlangen verwirklicht sein kann.
3 zeigt einen Krümmer 14 und damit einen wesentlichen Bestandteil des Kühlkreislaufs in Hinblick auf die Kühlung der Abgase. Diese werden zusätzlich in diesem sensiblen Bereich gekühlt, bevor sie aus dem Auslass 25 in Pfeilrichtung 16 austreten. Der Krümmer 14 ist dabei als Wellschlauch 15 ausgebildet, in dessen Wandungen 26, 27 das Kühlwasser geführt wird, so dass die im Innenraum 28 des Krümmers 14 strömenden Abgase vor dem Austritt in die Atmosphäre abgekühlt werden.
4 zeigt das Schema eines Kühlkreislaufs 3 mit der Pumpe 21, bestehend aus den Teilkreisläufen 3' und 3'', die im Bedarfsfall separat geschaltet werden können. Erstgenannter dient dabei zur Kühlung des Motors 4, letztgenannter zur Kühlung der Abgase, die schließlich aus dem Auslass 35 in die Umgebung gelangen, nachdem zuvor der gegebenenfalls isolierte Abschnitt 30 und der Auspuff 31 passiert wurde. Eine Bypassverbindung 13 soll den Zweck erfüllen, je nach Einsatzfall die beiden Kühlkreisläufe 3' und 3'' auch unabhängig von einander betreiben zu können. Mit dem Pfeil 17 ist angedeutet, dass die Bypassverbindung 13 in beide Richtungen betrieben werden kann. Bei Betrieb der Bypassverbindung 13 befindet sich entweder der Teilkreislauf 3^` oder der Teilkreislauf 3'' außer Funktion. Mit 29 ist das Thermostat bezeichnet.
Alle genannten Merkmale, auch die der Zeichnung allein zu entnehmenden, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen.

Claims

Wasserfahrzeug mit einem ein Leitungssystem (5) aufweisenden Kühlkreislauf (3) zur Kühlung des Fahrzeugmotors (4) und/oder der Motorabgase, wobei das Wasserfahrzeug an der Unterseite (6) des Fahrzeugrumpfs (1) einen zumindest im Wesentlichen aus Metall bestehenden Kiel (2) aufweist, gekennzeichnet durch in den Kiel (2) eingegossene und in den Kühlkreislauf (3) integrierte Kühlschlangen (8).
Wasserfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlschlangen (8) in einem die Kühlwirkung durch das Gewässer begünstigenden Abstand zur Außenhaut (12) des Kiels (2) angeordnet sind.
Wasserfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kiel (2) mehrere, vorzugsweise zwei nebeneinander angeordnete Kühlschlangen (8, 9) aufweist.
Wasserfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kiel (2) aus Gusseisen oder aus Blei hergestellt ist.
Wasserfahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gusseisen einen hohen Kohlenstoffanteil, vorzugsweise einen Kohlenstoffanteil von über 3,8% aufweist.
Wasserfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in die Kühlschlangen (8) Bolzen integriert sind, weiche zur Befestigung des Kiels (2) am Fahrzeugrumpf (1) dienen.
Wasserfahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlschlangen (8) als Kielbolzen ausgebildet sind.
Wasserfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkreislauf (3') zur Kühlung des Fahrzeugmotors (4) und/oder der Kühlkreislauf (3'') zur Kühlung der Motorabgase unabhängig voneinander funktionsfähig sind.
Wasserfahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur unabhängigen Schaltung eine Bypassverbindung (13) vorgesehen ist.
Wasserfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Krümmer (14) zur Ableitung der Abgase in den Kühlkreislauf (3) integriert ist.
Wasserfahrzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Krümmer (14) zur Ableitung der Abgase einen doppelwandigen Wellschlauch (15) aufweist.
Kiel (2) für ein Wasserfahrzeug mit einem ein Leitungssystem (5) aufweisenden Kühlkreislauf (3) zur Kühlung des Fahrzeugmotors (4) und/oder der Motorabgase, wobei das Wasserfahrzeug an der Unterseite (6) des Fahrzeugrumpfs (1) einen zumindest im Wesentlichen aus Metall bestehenden Kiel (2) aufweist, gekennzeichnet durch in den Kiel (2) eingegossene und in den Kühlkreislauf (3) integrierte Kühlschlangen (8).