DE102018002823A1

DE102018002823A1 - System zur Veränderung der Eigenwelle eines Bootes mittels des Magnus-Effekts

Info

Publication number: DE102018002823A1
Application number: DE102018002823.3A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-04-07
Filing date: 2018-04-07
Publication date: 2019-10-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zur Veränderung der Eigenwelle eines Bootes, wobei durch einen rotierenden Zylinder am Heck und/oder Bug des Schiffes die Eigenwelle mittels des Magnus-Effekts modifiziert wird, um Antriebsenergie zu sparen. Dies ermöglicht es für verschiedene Geschwindigkeiten den optimalen Energieeinsparungseffekt zu erzielen. Weitere Effekte die positiv auf den Antriebsenergieverbrauch wirken sollen ebenfalls genutzt werden.

Description

Das Patent KR20130128110A beschreibt ein System aus Hydrofoils zur Reduzierung der Heckwelle eines Bootes. Etwas griffiger und in der Position z.T. sinnvoller gewählt ist ein ähnliches System in WO2018038611A1 beschrieben. Hier werden mit einem durchgehenden Hydrofoil hinter dem Heck eines Bootes vier Effekte erreichet:
Zuerst wirkt bei einem Hydrofoil der derart am Heck eines Schiffes eingesetzt wird eine Kraft die einen Komponente in Fahrtrichtung des Schiffes hat. Daneben wird der Wellenwiderstand der Heckwelle reduziert, da die Heckwelle bei einer gegebenen Geschwindigkeit ausgelöscht wird. Zum dritten wird dem Trimm des Bootes bei höherer Geschwindigkeit entgegengewirkt (Schiffe fahren auf ihre eigene Bugwelle auf). Zum vierten wird bei äußerem Wellengang dem Stampfen entgegengewirkt. Da auch dieses Stampfen Energie kostet, wird auch hier Antriebsenergie gespart.
Ziel des hier vorgestellten Systems ist es diese vier Effekte jener Hydrofoils durch Nutzung eines rotierenden Zylinders anstatt der Hydrofoils, also mittels des Magnus-Effekts, zu erreichen (vgl. Flettnerrotor-Prinzips, siehe US 1 674 169 A ). Hierdurch kann durch die Rotation des Zylinders besser auf die Fahrtgeschwindigkeit des Bootes eingegangen werden und damit für jede Geschwindigkeit (ab einer gewissen Grundgeschwindigkeit) die optimale Einstellung gefunden werden, um maximal viel Antriebsenergie einzusparen. Damit wird um den Bereich der Reisegeschwindigkeit herum eine bessere, ggf. sogar an den Meereswellengang angepasste Reduzierung der Heckwelle erreicht und somit Antriebsenergie gespart.
Der Einsatz eines rotierenden Zylinders bietet im Gegensatz zu dem Einsatz eines Flügels folgende Vorteile:

- Durch elektronische Veränderung der Rotationsgeschwindigkeit kann dem Stampfen des Schiffes optimal begegnet werden. Dies führt zu Einsparungen von Antriebsenergie.
- Aufgrund der Viskositätsunterschiede zwischen Luft und Wasser kann der Zylinderdurchmesser deutlich geringer ausfallen. Im Vergleich zwischen Segel und Flettnerrotor ist das Verhältnis des Durchmessers von Hydrorotor zu Hydrofoil entsprechend anders. Dies führt zu Einsparungen aufgrund von geringerer Oberfläche beim Hydrorotor. Gerade im Bereich niedriger Reisegeschwindigkeiten ist dies ein besonderer Vorteil, weil hierdurch das Verhältnis von Reibungswiderstand zu Wellenwiderstand verbessert wird und so mehr Antriebsenergie eingespart werden kann. Um einen Vorstellung bzgl. der verkleinerten Radien zwischen einem Flugfähigen Zylinder mit Magnus-Effekt und einem Hydrorotor (Unterwasserzylinder mit Magnus-Effekt) zu erhalten führe man sich den Propeller eines Kleinflugzeuges und den Propeller eines Außenbordmotors vor Augen.
- Das System ist kürzer als ein entsprechender Hydrofoil und daher z.B. bei Hafenmanövern sicherer zu nutzen. Zudem ist es robuster, da keine dünnen Wing-Enden den ersten Aufprallbereich bilden.

Das System kann derart beweglich montiert sein, also z.B. elektronisch oder mittels Hydraulik aus dem Wasser entfernt werden, um bei geringen Geschwindigkeiten keinen Mehraufwand durch Reibung zu verursachen, oder im Hafen weniger Probleme zu bereiten. Alternativ kann das System auch unter das Heck gefahren werden, falls es nicht schon dort angebracht ist.
In der gängigen (Patent-)Literatur zum Thema Minimierung der Bugwellen gibt es ebenfalls Ansätze zur Hydrofoil-gestützten Minimierung derselben ( US2015344106A1 , DE-Patentanmeldung AKZ 10 2017 007 809.2 ). Auch an dieser Stelle ist es denkbar Hydrofoils durch rotierende Zylinder (Flettnerrotoren) zu ersetzen, um die Bugwellen zu minimieren und damit Antriebsenergie einzusparen.
System zur Veränderung der Eigenwelle eines Bootes mittels des Magnus-Effekts
Die Möglichkeit den Zylinderkörper auch in Kegelform, bzw. variabler Form, auszugestalten, um der Wellenform die man minimieren möchte, gerecht zu werden, besteht (Der Einfachheit halber wird dennoch in diesem Dokument stets von einem Zylinder gesprochen).
Die Oberfläche des Zylinders kann geeignet modifiziert werden, um Mikroturbulenzen zu erzeugen, die wiederum im Einsatz des Systems zu einer besseren, weil eher laminaren, Umströmung des Zylinders führen (vgl. das Prinzip des Golfballs). Dies hat zudem den Effekt, dass, weil die Mikroturbulenzen eine höhere Reibung auf der Oberfläche erzeugen, ein Selbstreinigungseffekt zu erzielen ist, während gleichzeitig weniger Gesamtwiderstand im Einsatz zu verzeichnen ist. Dem vermeintlichen Nachteil einer höheren Wartungsanfälligkeit ist also zu widersprechen.
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

KR 20130128110 A [0001]
WO 2018038611 A1 [0001]
US 1674169 A [0003]
US 2015344106 A1 [0006]
DE 102017007809 [0006]

Claims

Ein System das im Wasser nahe dem Heckbereich eines Schiffes installiert ist und das einen oder mehrere rotierende Zylinder benutzt, um Antriebsenergie zu sparen indem es die Heckwelle des Schiffes modifiziert.
Ein System nach Anspruch 1 wobei variable Durchmesser an den Zylindern genutzt werden können, um dem Anspruch der optimierten Energieeinsparung gerecht zu werden.
Ein System das im Bugbereich eines Schiffes installiert ist und das einen oder mehrere rotierende Zylinder benutzt, um Antriebsenergie zu sparen, indem es die Bugwelle des Schiffes modifiziert.
Ein System nach Anspruch 3 wobei variable Durchmesser an den Zylindern genutzt werden können, um dem Anspruch der optimierten Energieeinsparung gerecht zu werden.
Ein System nach Anspruch 1 und/oder 3 bei dem die Oberfläche des/der rotierenden Zylinder/s modifiziert wurde, um die Eigenschaften des Zylinders bei geringerem Zylinderdurchmesser zu erhalten.
Ein System nach Anspruch 1 und/oder 3 bei dem die Rotationsgeschwindigkeit des/der rotierenden Zylinder/s entsprechend der Fahrt des Bootes durch das Wasser geregelt werden kann.