DE102014016002A1

DE102014016002A1 - Luftkissenfahrzeug mit elektrischem Gummikettenantrieb

Info

Publication number: DE102014016002A1
Application number: DE102014016002.5A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-10-28
Filing date: 2014-10-28
Publication date: 2016-04-28

Abstract

Ein Luftkissenfahrzeug, für Umwelt-Exploration und militärische Anwendung weist einen geräuscharmen Hybridantrieb für den Auftrieb auf, der zudem einen senkrecht und in Längsrichtung verfahrbaren Doppel-Kettenantrieb für Wasser und Gelände bedient.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Luftkissenfahrzeuge sind als nautische und amphibische Einheiten bekannt. Sie benötigen im Schwebezustand wenig Energie für den Vortrieb, aber ein – meist zusätzliches – Auftriebs-System.
Dieses ist meist mit Auftriebs-Propellern ausgeführt und mit Verbrennungsmotoren direkt angetrieben, weil hier das Eigengewicht eine erhebliche Rolle für Performance und Energieverbrauch darstellt.
PROBLEMSTELLUNG
Die Antriebe von Luftkissenfahrzeugen sind aus Gewichtsgründen meist als Verbrennungsmotoren ausgelegt, die im Ansaug-Luftstrom gekühlt werden. Die Geräte sind daher wegen ihres Lärms berüchtigt; daneben behindern hohe Energie- und Wartungskosten ihre Verbreitung.
Ferner ist ihre Manövrierfähigkeit bei reinem Luftschraubenantrieb beschränkt und insbesondere die hohe Abtrift bei Seitenwind problematisch.
Bei der Nutzung im Terrain hindert der relativ kleine Abstand zum Boden den Vortrieb, insbesondere bei steinigem Gelände und an Steigungen, wo die Übertragung der Vortriebskraft durch Luftschrauben oft nicht ausreicht.
Zudem ist ein konventionelles Luftkissenfahrzeug selten ganz ausgetrimmt, so dass bei notwendigerweise geringem Abstand zwischen Schürze und Untergrund diese vorne, hinten oder seitlich auf dem Untergrund schleift.
Im Wasser ist das kaum ein Problem, aber z. B. bei der Fahrt auf Beton oder steinigem Untergrund ist der Abrieb des Schürzenmaterials erheblich und zwingt zu gewichtigen Verstärkungen und führt zu hohem Verschleiß.
In Bodensenken oder auf Hügelkuppen fällt das Luftkissens leicht aus, oder es bleibt an Unebenheiten hängen, so dass konventionelle Luftkissen-Fahrzeuge bei Landfahrt häufig manövrierunfähig liegen bleiben.
Im Wasser sind sie regelmäßig nur dann gut zu steuern, wenn zusätzlich konventionelle Antriebe, wie Außenbordmotoren zusätzlich eingesetzt werden. Die klassische Art der Steuerung (nämlich mit Seiten-Leitwerken wie beim Flugzeug) funktioniert dagegen nur bei schnellem Vortrieb.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Es ist daher Aufgabe vorliegender Erfindung, ein Luftkissenfahrzeug zu schaffen, das – insbesondere für den Einsatz im Militärwesen und für den Umweltschutz – sehr leise agieren kann, im Wasser und auf unterschiedlichen Terrains hoch manövrierfähig ist und auch im Gelände gute Performance aufweist.
LÖSUNG – INVENTIVE STEP
Der erfinderischen Lösung des Problems liegt der Ansatz zu Grunde, Auftrieb und Vortrieb zu entkoppeln, aber gemeinsam mit einem gekapselten turbo-elektrischen Hybridantrieb zu betreiben.
Der Vortrieb und die Steuerung erfolgt dabei durch einen Gummiketten-Antrieb, der sich bei Snowmobilen und auch in Wasserfahrzeugen bewährt hat.
Dieser ist in der Vertikalen verstellbar, um unterschiedlichen Antrieb im Wasser und auf Land zu bewerkstelligen, aber auch in Längsrichtung verschiebbar. Die Lenkung erfolgt jeweils durch unterschiedliche Geschwindigkeiten der zwei beabstandeten Gummiketten.
Damit ist es bei Ausfall des Luftauftriebes möglich, durch Verschiebung des Antriebs in Höhen- und Längsrichtung das gesamte Gerät so zu trimmen, dass es sich an Land, nur auf dem Kettenantrieb stehend, bewegen lässt.
Der Luftauftrieb wird vorzugsweise durch zwei Axiallüfter mit integrierten Elektromotoren bewirkt, die vom Generator eines Verbrennungsmotors gespeist werden.
Um für militärische Zwecke oder für eine störungsarme Umweltbeobachtung geräuscharm agieren zu können, ist es möglich, die Elektromotoren für das Luftkissen, wie auch für den Kettenantrieb kurzfristig auch aus mitgeführten, und vom Generator geladenem Batteriesatz zu betreiben, bzw. den Batteriesatz als Puffer zwischenzuschalten.
STAND DER TECHNIK
Es gibt es eine Vielzahl von Vorschlägen zum Antrieb und zur Steuerung von Luftkissen-Fahrzeugen; traditionell mit aerodynamischen Seitenrudern oder Steuerklappen, die jedoch bei geringer Bewegung des Fahrzeugs wirkungslos sind, oder durch Verschwenken der Antriebseinheit, was mechanisch aufwendig ist und meist die Antriebseffizienz verringert, bzw. nur eine verzögerte Steuerungswirkung bedeutet, oder in neueren Konstruktionen mit Steuerschaufeln oder Leitblechen im Antriebs-Luftstrom ( WO 1990002677 A1 bzw. DE 38306 89 A1 , sowie CA 213834 97 A1 und DE 10 2008 1003 630 A1 ), die technisch gut realisierbar sind, aber beide Nachteile in sich tragen.
Daher wird meist mit getrenntem Luftantrieb für Vortrieb und Steuerung gearbeitet, wie in CA 21383 95 A1 , DE 10 2009 050 413 B3 , falls nicht bei reinen Wasserfahrzeugen traditionelle Steuerruder oder gar Bremsklappen im Wasser ( WO 199 302 5421 A1 und DE 42198 27 A1 ), Verwendung finden.
Auch die Trennung von Energierzeugung und elektrischem Antrieb bei Luftkissen-Fahrzeugen ist bekannt ( CA 234 72 57 C ), nicht jedoch eine echte Hybridisierung, die auch einen geräuscharmen Batteriebetrieb ermöglichen würde.
Ein Antrieb von Luftkissenfahrzeugen mit Gummiketten ist aus CA 206 26 32 bekannt. Dort ist jedoch weder eine Kapselung und Hybridisierung des Antriebs, noch eine Höhen- oder Längsverstellung der Kettenantriebe oder Trimmung durch Schwenken vorgesehen. Zudem läuft der Kettenantrieb jeweils außen und nicht im Wellen-beruhigten Bereich des pneumatischen Auftriebssystems. Dies schränkt die Einsatzfähigkeit des Systems bei Seegang erheblich ein. Auch ist eine Bewegung nur auf den Gummiketten nicht möglich, sondern es sind stets Auftriebskörper, oder auf Schnee skiartige Gleitelemente, erforderlich.
BESCHREIBUNG ANHAND DER ZEICHNUNGEN Fig. 1 UND Fig. 2:
1 Zeigt das Luftkissenfahrzeug in der Aufsicht. Im hinteren Teil zwischen den Rümpfen 10 und 11 ist die Antriebsmaschine 1 mit dem Stromgenerator 2 und die Übertragung auf die Axialverdichter 3 und 4, die mit internem Elektromotor 5 und 6 das Luftkissen zwischen den Rümpfen 10 und 11 und den Schürzen (hier nicht dargestellt) bewirken.
2 zeigt die Rümpfe 10 und 11 (in der Zeichnung sich überdeckend) mit den Gummiketten 7 und 8, und Ihrem elektromotorischen Antrieb 14 und 15, die von den Hydraulikzylindern 12 und 13 nach Bedarf abgesenkt werden. Diese sind auf einer Grundplatte 9 montiert, die ihrerseits zum Trimmausgleich in Fahrtrichtung verschiebbar ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 1990002677 A1 [0017]
DE 3830689 A1 [0017]
CA 21383497 A1 [0017]
DE 1020081003630 A1 [0017]
CA 2138395 A1 [0018]
DE 102009050413 B3 [0018]
WO 1993025421 A1 [0018]
DE 4219827 A1 [0018]
CA 2347257 C [0019]
CA 2062632 [0020]

Claims

Luftkissenfahrzeug mit elektrischem Gummikettenantrieb und gekapseltem Verbrennungsmotor zur Stromerzeugung, dadurch gekennzeichnet, dass der Gummikettenantrieb in Höhe und Neigung verstellbar ist.
Luftkissenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gummikettenantrieb so weit absenkbar und trimmbar ist, dass das Fahrzeug alleine darauf balancierend an Land manövrierfähig ist.
Luftkissenfahrzeug nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gummikettenantrieb zum Trimm in Längsrichtung verschiebbar ist.
Luftkissenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gummikettenantrieb für Wasserfahrt im wellenberuhigten Bereich des pneumatischen Auftriebssystems angeordnet ist.
Luftkissenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebssystem hybrid ausgelegt ist und der Antrieb daher kurzfristig auch geräuscharm mit Batterien erfolgen kann.
Luftkissenfahrzeug nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftkissen von Radialturbinen mit integriertem Elektromotor erzeugt wird.
Luftkissenfahrzeug nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromotoren wahlweise oder ergänzend vom Generator und einem Batteriesatz versorgt sind.
Luftkissenfahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Batteriesatz als Pufferglied stets zugeschaltet sein kann.