DE102016009722A1

DE102016009722A1 - Electric oar or paddle for water sports

Info

Publication number: DE102016009722A1
Application number: DE102016009722.1A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-08-10
Filing date: 2016-08-10
Publication date: 2018-02-15

Abstract

Ein Ruder/Paddel für Wassersportzwecke wie Kanufahren, Rudern, Kajakfahren, Stand Up Paddeling etc. in dem statt einer Fläche zum Aufbau eines Wasserwiderstands ein elektrischer Antrieb vorgesehen ist, der gegen die Paddel/Ruderbewegung des Paddlers/Ruderers die zur Erzeugung des Vortriebs notwendige Wasserkraft erzeugt.A rudder / paddle for watersports such as canoeing, rowing, kayaking, stand up paddling etc. in which instead of a surface to build up a water resistance, an electric drive is provided against the paddle / rudder movement of the paddler / rower to produce the propulsion water power generated.

Description

Muskelkraftgetriebene Wassersportgeräte sind in großer Zahl etabliert und werden intensiv genutzt. Bei den meisten dieser Geräte wird von einem oder mehreren Fahrern eine Widerstandfläche, die an einem Stil angebracht ist zyklisch ins Wasser getaucht und dann entgegen der Fahrtrichtung durchs Wasser bewegt. Der so entstehende Wasserwiderstand bewirkt eine entgegen-gerichtete Kraft, die auf den Fahrer und damit auf das Boot oder das Brett wirkt und so das Fahrzeug nach vorne treibt.Muscle-powered water sports equipment is well established and used extensively. In most of these devices, one or more drivers cyclically dip a resistance surface attached to a style into the water and then move it counter to the direction of travel through the water. The resulting water resistance causes an opposing force, which acts on the driver and thus on the boat or the board and so drives the vehicle forward.

Diese Kraft ist proportional zum Quadrat der Relativgeschwindigkeit zwischen Paddel/Ruderfläche und dem umgebenden Wasser, so dass im ersten Teil eines Ruderzyklus, wo diese Relativgeschwindigkeit gering ist, nur eine geringe Kraft aufgebaut wird und erst mit zunehmender Geschwindigkeit die volle Reaktionskraft entsteht.This force is proportional to the square of the relative speed between paddle / rudder surface and the surrounding water, so that in the first part of a rowing cycle, where this relative speed is low, only a small force is built up and only with increasing speed, the full reaction force.

Mit zunehmender Fahrt des Fahrzeuges wird beim ersten Eintauchen des Paddels sogar eine negative Geschwindigkeit bzw. negative Kraft wirken, solange bis die Rückwärtsbewegung des Ruderblatts schneller ist als die Vorwärtsbewegung des Fahrzeuges.With increasing travel of the vehicle even a negative speed or negative force will act on the first immersion of the paddle until the reverse movement of the rudder blade is faster than the forward movement of the vehicle.

Aufgrund anatomischer Gegebenheiten ist die Bewegung des Ruders/Paddels nicht linear sondern elliptisch in drei Ebenen und in seiner Geometrie nur in engen Grenzen variabel, so dass mit zunehmender Fahrt die Effizienz der Ruderbewegung abnimmt. Die Phase, in der der Ruderer die volle Kraft aufs Ruder bringen kann, wird mit steigender Geschwindigkeit immer weiter reduziert und die nutzlose Beschleunigungsphase zur Kompensation der Fahrgeschwindigkeit wird immer weiter verlängert.Due to anatomical conditions, the movement of the rudder / paddle is not linear but elliptical in three planes and in its geometry only within narrow limits variable, so that with increasing speed, the efficiency of the rudder movement decreases. The phase in which the oarsman can bring the full force to the helm, with increasing speed is reduced further and the useless acceleration phase to compensate for the driving speed is extended more and more.

In vielen Sportarten haben sich Systeme etabliert, mit denen durch elektrische Unterstützung die Fahrleistungen verbessert werden, wie z. B. bei den sog. Pedelecs, also Fahrrädern mit elektrischer Motorunterstützung. Voraussetzung für diesen Erfolg ist eine Steuerung, die sicherstellt, dass die unterstützende Motorkraft nicht frei gewählt werden kann, sondern immer automatisch proportional zur aufgebrachten Muskelkraft abrufbar ist. Somit bleibt das Fahrzeug ein Sportgerät.In many sports systems have been established, which are improved by electrical support performance, such. B. in the so-called. Pedelecs, ie bicycles with electric motor support. A prerequisite for this success is a control system that ensures that the supporting engine power can not be freely selected, but is always automatically retrievable in proportion to the applied muscle power. Thus, the vehicle remains a sports device.

Die vorliegende Erfindung löst einerseits die oben beschriebene Problematik der Ruder-/Paddeleffizienz und wirkt andererseits in beliebig regelbarer Weise wie die Hilfsmotoren der Pedelecs.On the one hand, the present invention solves the problems described above of rudder / paddle efficiency and, on the other hand, acts in an arbitrarily controllable manner, such as the auxiliary motors of the pedelecs.

Das wird dadurch erreicht, dass das Paddel/Ruder statt einer Fläche einen elektrischen Antrieb aufweist. Sobald das Ruder/Paddel eintaucht, wird bei richtiger Abstimmung damit sofort eine beliebig einstellbare Kraft erzeugt, gegen die der Ruderer/Paddler das Ruder/Paddel nach hinten ziehen muss. Der sportliche Anspruch wird damit erhöht, da die Kräfte viel höher sein können, je nach Einstellung und weiterhin wirkt dieser Effekt bei ansteigender Fahrt wie eine Getriebeanpassung in einem motorischen Antrieb – ein Abnehmen der Gegenkraft findet nicht statt, eine Reduktion des nutzbaren Bereiches der Ruderphase ebenfalls nicht.This is achieved by the paddle / rudder having an electric drive instead of a surface. As soon as the rudder / paddle is immersed, it will generate an arbitrary adjustable force, which the rower / paddler has to pull the rudder / paddle backwards. The sporty claim is thus increased because the forces can be much higher, depending on the setting and continue this effect acts as the drive increases as a gearbox adaptation in a motor drive - a decrease in drag does not take place, a reduction in the usable range of the rudder phase also Not.

Zwar wird das Fahrzeug durch diesen Antrieb schneller, jedoch kann der Fahrer seinen Kraft- bzw. Leistungseinsatz bzw. -anteil dabei beliebig wählen, ohne dabei an eine Grenze der möglichen Krafteinleitung zu stoßen.Although the vehicle is faster by this drive, but the driver can choose his power or power input or proportion here arbitrarily, without encountering a limit to the possible application of force.

In einer bevorzugten Variante ist der Wasserpropeller so ausgeführt, dass die Propellerflächen einen relativ großen Anteil der Schraubenkreisfläche darstellen, so dass bei Ausfall des Antriebs der Propeller einen großem Wasserwiderstand erzeugt und so das erfindungsgemäße Paddel/Ruder immer noch teilweise wie ein konventionelles Ruder wirkt. Zusätzlich ist auch eine Ausgestaltung so möglich, dass normale Ruderflächen erhalten bleiben und der Elektroantrieb in diese Ruderflächen integriert wird. Die Effizienz der elektrischen Krafterzeugung wird damit zwar reduziert, jedoch ist eine bessere Effizienz der rein strömungsmechanisch erzeugten Kräfte damit möglich.In a preferred variant of the water propeller is designed so that the propeller surfaces represent a relatively large proportion of the screw circular area, so that in case of failure of the drive, the propeller generates a large water resistance and so the paddle / rudder invention still acts partially as a conventional rudder. In addition, an embodiment is possible so that normal rudder surfaces are maintained and the electric drive is integrated into these rudder surfaces. Although the efficiency of the electric power generation is thus reduced, a better efficiency of purely fluid mechanical forces is thus possible.

In einer weiteren Ausführung ist der Propeller als Mantelpropeller oder als Jetantrieb ausgeführt, um eine Verletzung an dem laufenden Rotor für die Insassen des Fahrzeuges oder auch für Schwimmer oder Taucher im umgebenden Wasser auszuschließen.In a further embodiment, the propeller is designed as a jacket propeller or as a jet propulsion system to prevent injury to the running rotor for the occupants of the vehicle or even for swimmers or divers in the surrounding water.

In einer anderen Variante ist der Antrieb im Stil des Ruders/Paddels angebracht und über ein Winkelgetriebe mit einem Ring verbunden, der die Propellerblätter verbindet. Damit kann der Antrieb inkl. Batterien im Stil untergebracht werden und der Teil, der unter Wasser liegt, bleibt dem Propeller vorbehalten.In another variant, the drive is mounted in the style of the rudder / paddle and connected via a bevel gear with a ring that connects the propeller blades. Thus, the drive including batteries can be accommodated in style and the part that is under water, the propeller reserved.

In einer bevorzugten Ausführung ist ein Regler im Antrieb vorgesehen, der den Propeller nur dann aktiviert, wenn er unter Wasser ist bzw. wenn vorgewählte Drehmomente bzw. Kräfte auf den Propeller wirken. Mit dieser Lösung bleibt der Antrieb nahezu lautlos und frei von Spritzwasser in der Phase der Ruderbewegung, die außerhalb der Wassers stattfindet. Je nach Abstimmung der Parameter kann damit ein sehr gleichmäßiger Kraftverlauf über dem Ruder/Paddelbewegungszyklus erreicht werden.In a preferred embodiment, a regulator is provided in the drive, which only activates the propeller when it is under water or when preselected torques or forces act on the propeller. With this solution, the drive remains virtually silent and free of splash in the phase of the rudder movement, which takes place outside the water. Depending on the tuning of the parameters, a very uniform force curve over the rudder / paddle movement cycle can thus be achieved.

Bei Erschöpfung des Fahrers durch unerwartete Gegenströmungen oder ablandigem Wind kann das erfindungsgemäße Ruder/Paddel auch als Notaggregat genutzt werden. In diesem Fall muss der Fahrer das Paddel/Ruder nur ins Wasser getaucht festhalten und den Motor aktivieren. Die Haltekraft ohne Relativbewegung benötigt keine Leistung und damit keine aktive Arbeit vom Fahrer. Mit der Ausrichtung des erfindungsgemäßem Ruders/Paddels kann das Fahrzeug dabei sehr einfach gesteuert werden.When the driver is exhausted due to unexpected countercurrents or offshore wind, the rudder / paddle according to the invention can also be used as an emergency unit. In this case, the driver only has to hold the paddle / rudder submerged in the water and activate the engine. The holding force without relative movement requires no power and thus no active work by the driver. With the orientation of the inventive rudder / paddle, the vehicle can be controlled very easily.

Beschreibung der Skizzen:Description of the sketches:

1 zeigt das erfindungsgemäße Ruder/Paddel 100 mit dem Stil 101 und dem obenliegenden Knauf 102 in der Ausführung als Mantelpropeller mit dem Mantel 103 und der Nabe 104 und dem Ring 106, der die Propellerblattspitzen verbindet und der mit einem nicht dargestellten Winkelgetriebe mit dem Antrieb im Stil 101 verbunden ist. 1 shows the rudder / paddle according to the invention 100 with the style 101 and the overhead knob 102 in the version as a jacket propeller with the jacket 103 and the hub 104 and the ring 106 , which connects the propeller blade tips and with an unillustrated bevel gear with the drive in style 101 connected is.

2 zeigt das erfindungsgemäße Ruder/Paddel in einer Frontansicht. 2 shows the rudder / paddle according to the invention in a front view.

3 zeigt das erfindungsgemäße Ruder/Paddel in einer perspektivischen Ansicht. 3 shows the rudder / paddle according to the invention in a perspective view.

4 zeigt das erfindungsgemäße Ruder/Paddel in einer vergrößerten Detailansicht frontal. 4 shows the rudder / paddle invention frontally in an enlarged detail view.

5 zeigt das erfindungsgemäße Ruder/Paddel in einer vergrößerten Detailansicht perspektivisch. 5 shows the rudder / paddle according to the invention in an enlarged detail perspective view.

Claims

Rudder / paddle or other device for the muscular drive of watercraft, characterized in that instead of a pure resistance body to build up the counterforce in the water, an active water drive is held or guided by muscle power in the water.

Rudder / paddle according to claim 1, characterized in that the drive is an electric drive.

Rudder / paddle according to one or more of the preceding claims, characterized in that the drive is a water propeller with a sheathing.

Rudder / paddle according to one or more of the preceding claims, characterized in that the drive is a waterjet drive.

Rudder / paddle according to one or more of the preceding claims, characterized in that the drive of the drive motor in the style of the rudder / paddle is mounted and via a transmission such. B. an angle gear drives the water propeller.

Rudder / paddle according to one or more of the preceding claims, characterized in that the drive is controlled so that it is activated only when water contact and is deactivated in the air in the return phase of the rudder movement.

Rudder / paddle according to one or more of the preceding claims, characterized in that the drive power is controlled as a function of the speed and / or of the opposing force of the rower.

Rudder / paddle according to one or more of the preceding claims, characterized in that the drive is controlled to constant counterforce.

Rudder / paddle according to one or more of the preceding claims, characterized in that the drive is controlled to maximum power.

Rudder / paddle according to one or more of the preceding claims, characterized in that the drive is controlled to a preselectable power distribution between electric drive and muscle power.

Rudder / paddle according to one or more of the preceding claims, characterized in that the drive is integrated in a conventional rudder blade.

Rudder / paddle according to one or more of the preceding claims, characterized in that the drive propeller is designed with sheets of large width so that they account for at least 50% alternatively 70% of the screw circle.