DE102009003987A1

DE102009003987A1 - Flossenantrieb und aktive Flossenlenkung für Wasserfahrzeuge

Info

Publication number: DE102009003987A1
Application number: DE200910003987
Authority: DE
Inventors: Bruno Schroeder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-01-07
Filing date: 2009-01-07
Publication date: 2010-07-15
Anticipated expiration: 2029-01-08
Also published as: DE102009003987B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kombination aus Flossenantrieb und aktiver Flossenlenkung vornehmlich für muskelbetriebene, zwei- oder mehrrumpfige Wasserfahrzeuge. Durch diese Antriebs- und Lenkvorrichtung erreichen Wasserfahrzeuge gegenüber Paddel-, Ruder- und Tretbooten einen schnelleren Vortrieb, höhere Wendigkeit und höhere Kentersicherheit, wodurch sich die Einsatzmöglichkeiten und der Nutzwert erheblich erhöhen. Modulbauweise und robuste, wartungsarme Technik sichern den schnellen Aufbau, Abbau und Transport sowie die Einsatzbereitschaft auf natürlichen Gewässern.

Description

Problembeschreibung:
Muskelkraftbetriebene Wasserfahrzeuge erreichen in der Regel keine mit Landfahrzeugen vergleichbaren Geschwindigkeiten, lassen sich nicht vergleichbar zielgenau lenken und sind wegen ihrer meistens einrumpfigen Bauweise kippgefährdet. Sie verlangen zum sicheren Betrieb ein hohes Maß an Übung und sind damit für Laien kaum nutzbar. Die Kraftübertragung erfordert vielfach ergonomisch ungünstige und ineffektive Bewegungsabläufe.
Die reichlich vorhandenen Wasserwege und Wasserflächen werden daher nur wenig mit muskelbetriebenen Fahrzeugen als Verkehrs- und Transportwege sowie als Sport- und Freizeitflächen genutzt.
Stand der Technik:
Muskelkraftbetriebene Wasserfahrzeuge werden mittels Ruder oder Paddel fortbewegt und gesteuert. In Tretbooten werden Schaufelräder für den Vortrieb und Ruder zur Lenkung eingesetzt. In flachen Gewässern werden Kähne mittels Holzstangen fortbewegt und gelenkt.
Das „Mirage Drive System” betreibt ein Kajak mit fahrradähnlichen Pedalen und sich unter dem Bootskörper gegeneinander bewegenden Flossen; die Lenkung erfolgt mittels Heckruder.
Auch sonstige bekannte fahrradähnliche Antriebe auf zwei- oder mehrrumpfigen Fahrzeugen mit Kraftübertragung auf Schaufelräder, Propeller oder Flossen bringen partielle Verbesserungen, erhöhen aber nicht die Alltagstauglichkeit.
Aufgabenstellung:
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein muskelkraftbetriebenes Wasserfahrzeug zu entwickeln, das sich in Vortrieb und Wendigkeit den Fischen und Meeressäugetieren angleicht und folgende Merkmale aufweist:

– Einsatzmöglichkeit als Nutz-, Spiel- oder Freizeitfahrzeug bis zum Hochleistungssportgerät.
– Ergonomisch günstige, intuitive Bewegungsabläufe aus bequemer, angelehnter Sitzposition und hohe Kentersicherheit.
– Modulbauweise sowie robuste, wartungsarme Technik.
– Nur Schwimmkörper und Flossen befinden sich im Wasser.
– Leichter Auf- und Abbau und Transport.
– Ein- oder Mehrpersonenbetrieb möglich.
– Regulierung von Krafteinsatz und Vortrieb.
– Besegelung oder Motorantrieb möglich.
– Nachrüstung geeigneter Einrumpfboote möglich.

Lösung:
Die Erfindung bildet die bei Fischen und Meeressäugern vorliegende Kombination aus Antrieb und aktiver Lenkung mittels Flossen nach, verzichtet jedoch auf die Nachbildung der Rumpfelastizität.
Die Erfindung verwendet im Hauptanspruch eine von zwei Schwimmkörpern getragene Plattform, an deren hinterem Ende zwei horizontal schwenkbare Arme mit Flossen aus elastischem Material angebracht sind.
Die Kraftübertragung von den Armen und Beinen auf die Flossen erfolgt über eine unten näher beschriebene Antriebsmechanik.
Das Fahrzeug (1) besteht aus folgenden Bauteilen:

a) Schwimmkörper Die Antriebs- und Lenkkombination ist grundsätzlich auf allen Schwimmkörpern einsetzbar. Größe und Bauart der Schwimmkörper richten sich nach dem Verwendungszweck des Fahrzeuges. Besonders geeignet sind zwei als Gleiter ausgelegte, surfbrettartige Rümpfe. Bei einrumpfiger Bauweise mit herkömmlichem Bootsrumpf wird die Antriebs- und Lenkvorrichtung möglichst auf dem Tiefpunkt des Rumpfes angebracht. Das Zug- und Schubgestänge ist entsprechend nach oben zu kröpfen.
b) Tragdeck/Plattform Bei doppelrumpfiger Ausführung werden die Schwimmkörper durch Querholme und ein Tragdeck verbunden, die die Drehlager für das Antriebs- und Lenkgestänge, den Fahrersitz und die Drehlager für die Flossenarme aufnehmen.
c) Antriebs- und Lenkvorrichtung Vortrieb und Lenkung erfolgen mit zwei zweiseitigen Hebeln, die jeweils mittig auf einer vertikalen Achse drehbar gelagert sind. Der vordere, niedrig angebrachte Hebel wird mit den Füßen bewegt. Der hintere Hebel ist an seinem Drehpunkt auf einer senkrechten Säule gelagert und wird mit den Händen bewegt. Die ergonomisch günstige Position der Füße und Hände, des Beckens und der Schultern zu den Drehpunkten der Hebel ergeben einen wirkungsvollen, totpunktfreien Arbeitsweg ohne Leerarbeit. Jeder Hebel ist durch eine außen angebrachte Zug- und Schubstange beweglich mit dem Hebelarm einer Flosse verbunden. Welcher Hebel mit welcher Flosse verbunden wird, ist unerheblich. Da die Lenkung aber vornehmlich mit dem handbetriebenen, hinteren Hebel erfolgen wird, ist es zweckmäßig, die rechte (steuerbordseitige) Flosse mit diesem Hebel zu verbinden. Der frei wählbare Radius der unabhängig voneinander arbeitenden Hebel bestimmt jeweils den Radius des Flossenausschlages. Durch Einsatz der Bein- und Armmuskeln als größte Muskelgruppen des Menschen aus bequemer, angelehnter Sitzposition mit Blick in Fahrtrichtung kann unterbrechungsfrei und zielgerichtet Vortrieb erzeugt werden. Die Griffe und Fußrasten an den Hebeln bieten sicheren Halt bei ständiger Betriebsbereitschaft.
d) Flossenarme und Flossen Die am Heck des Fahrzeuges auf einer Vertikalachse gelagerten Flossenarme weisen an ihrem Drehpunkt einen im 90-Grad-Winkel zur Fahrzeugmitte gerichteten Hebelarm auf, der mittels einer Zug- und Schubstange beweglich mit einem der Hebelarme der Antriebsmechanik verbunden ist. Die Flossenarme weisen an ihrem hinteren Ende vertikale Drehlager auf, an deren Achsen die nach hinten gerichteten Flossen und die nach vorn gerichteten Halter mit Spannfedern- oder -gummis angebracht sind. Die in Längsrichtung ausgeführten Zug- und Schubbewegungen werden so in wechselseitige Flossenarmschläge umgelenkt. Bei gegenläufiger Betätigung der zweiseitigen Hebel ergeben sich Spreiz- und Schließbewegungen der Flossen, die den Vortrieb bewirken. Die eingesetzte Kraft wird ausschließlich in gelenkten Vortrieb umgesetzt. Es entstehen keine unerwünschten, seitlich auf das Fahrzeug wirkenden Kräfte. Durch die Anpassung des Anstellwinkels der Flossen an den Krafteinsatz und das elastische Flossenmaterial beschreiben die Flossen im Wasser eine verlustarme Wellenlinie.

Parallele Bewegungen der Hebel lenken das Fahrzeug wirkungsvoll und zielsicher.
Die Flossen arbeiten unabhängig voneinander und können nach Bedarf für Vortriebs- bzw. Lenkzwecke eingesetzt werden.
Der Übergang von Antriebs- in Lenkfunktion und umgekehrt ist fließend. Für den Betrieb durch zwei oder mehr Personen werden die erforderlichen Antriebs- und Lenkvorrichtungen miteinander gekoppelt, so dass alle Beteiligten ihre Kraft gemeinsam auf die Flossen geben.
Der Anstellwinkel der Flossen ist durch ihre bewegliche Lagerung in den Flossenträgern mittels Feder- oder Gummispannung vom Fahrersitz aus regulierbar.
Krafteinsatz und Vortrieb können so aufeinander abgestimmt werden.
Knickgelenke hinter dem Drehpunkt der Flossenarme erleichtern durch Hochklappen der Flossen das Ein- und Aussetzen des Fahrzeuges und er möglichen durch Höhenverstellung den Betrieb in seichten Gewässern.
Bei Hindernissen im Wasser (Steine, Bodenwellen udgl.) weichen die Flossen selbständig nach oben aus und sind vor Beschädigung geschützt.
Kraftraubende Fehlschläge, wie beim Rudern oder Paddeln möglich, sind ausgeschlossen. Der beim Rudern oder Paddeln unvermeidliche Rückholvorgang entfällt. In Arbeitspausen werden die Flossen in Fahrrichtung gestellt und das Fahrzeug nutzt den vorhandenen Schwung ungebremst aus.
Durch Festhalten der Flossen in Spreizstellung kann z. B. in Notsituationen eine starke Bremswirkung ausgeübt werden.
Größe, Form, Material und Elastizität der Flossen und die Spannvorrichtung sind nach dem Einsatzzweck des Fahrzeuges auszurichten.

Claims

Flossenantrieb und aktive Lenkung für Wasserfahrzeuge (1), gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) Basis ist eine von zwei miteinander verbundenen Schwimmkörpern getragene Plattform. b) Die Schwimmkörper können offen, geschlossen oder ausgeschäumt sein bzw. aus geschäumtem Material bestehen. c) Die Übertragung der Muskelkraft von Armen und Beinen auf die Flossen erfolgt über zwei auf der Plattform drehbar gelagerte zweiseitige Hebel, die jeweils mittels einer Zug- und Schubstange mit dem Hebelarm einer Flosse verbunden sind. d) Vortrieb und Lenkung erfolgen mit derselben Mechanik ohne Umgreifen und ohne Umstellungen. e) Weitere beteiligte Personen geben ihre Kraft über zusätzliche Griffe und Pedalen auf dieselben Antriebselemente. f) Der Anstellwinkel der Flossen ist durch Feder- bzw. Gummispannung regulierbar.
Flossenantrieb und Lenkung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass der Antrieb der Flossen durch Motorkraft unterstützt oder übernommen wird.
Flossenantrieb und Lenkung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass er durch eine Segelvorrichtung ergänzt ist.
Flossenantrieb und Lenkung nach den Ansprüchen 1–3, jedoch in einrumpfiger Ausführung bzw. als Nachrüstsatz.
Flossenantrieb und Lenkung nach den Ansprüchen 1–3, jedoch mit mehr als zwei Schwimmkörpern.