DE102018009055A1

DE102018009055A1 - Wasserfahrzeug mit fester, tragender und aufrollbarer Rumpfschale

Info

Publication number: DE102018009055A1
Application number: DE102018009055.9A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-11-21
Filing date: 2018-11-15
Publication date: 2019-05-23
Also published as: DE202018006628U1

Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Wasserfahrzeug mit geringer Masse und aus einer festen Rumpfschale zu entwickeln, welches für den Transport und die Lagerung an Land schnell, kompakt und einfach verpackbar ist.Die Erfindung betrifft ein Wasserfahrzeug aus mindestens einer Rumpfschale, die ein tragendes form- sowie knickstabiles Element des Wasserfahrzeugs bildet, welches in Bootslängsrichtung aufgerollt werden kann um eine platzsparende Lagerung sowie die einfache Transportfähigkeit der Bootes zu erreichen. Wesentliche Merkmale sind dabei, dass die ohne Einschnitte, Faltungen oder Aussparungen ausgeführte Rumpfschale in zwei Raumrichtungen gekrümmt sein kann, und das die notwendigen mechanischen Eigenschaften durch die Anpassung der anisotropen Materialeigenschaften an die hydrodynamisch sinnvolle Formgebung der Rumpfschale realisiert werden. Dies ermöglicht es ein Boot zu bauen, dessen Fahreigenschaften einem Festrumpfboot gleichen, eine geringe Masse besitzt und auf einfache weise verpackt, verstaut sowie transportiert werden kann.Gemäß der Erfindung lässt sich beispielsweise ein Kanadier aus einer aufrollbaren Rumpfschale und einer aus Segmenten zusammengesteckten Längsversteifung mit einer Querverstrebung zusammensetzen. Dieser zeichnet sich durch eine geringe Masse, wenig Einzelteile, kurze Auf- und Abbauzeiten sowie ein geringes Packmaß aus.

Description

Es sind verschiedene Arten von Booten mit festen und in Längsrichtung aufrollbaren Rumpfschalen bekannt, die zugleich ein tragendes Element des Bootes bilden.
Dazu zählen Rumpfschalen, die aus einer ebenen Platte oder Folie bestehen (z.B. DE000002943589A1 , AT000000099250B , AT000000099251B , US2969557A , DE202013008654U1 ) und durch aufwölben und biegen einen Bootsrumpf bilden. Hierbei sind Einschnitte oder Faltungen in der ebenen Haut notwendig um die Bootsform zu erhalten.
Ebenso sind Boote mit einer in zwei Raumrichtungen gekrümmten Rumpfschale aus isotropem Material bekannt, bei denen die Rumpfschale bereits die Form des Bootes beziehungsweise Bootsrumpfes besitzt ( RU000002283258C2 , W0002006016836A1 ) und die Flexibilität der Bootshaut ein Aufrollen in Längsrichtung ermöglicht. Hierbei sind Aussparungen, Einschnitte oder Faltungen in der Rumpfschale vorgesehen. Die Bereiche mit starker Krümmung oder scharfen Kanten werden ausgespart oder durch Faltungen flach gelegt, um die Aufrollbarkeit der Rumpfschale zu erreichen. Die genannten Konstruktionen werden in den weniger gekrümmten oder stärker belasteten Bereichen, wie dem Sitzplatz eines Kajaks, mit zusätzlichen versteifenden Elementen ausgestattet.
Eine weitere Ausführungsart betrifft Bootsformen, deren Rumpfschalen in zwei Raumrichtungen sphärisch gekrümmt sind und keine Einschnitte oder Aussparungen in der Rumpfschale aufweisen ( DE715963 ). Die vorgeschlagene Vorgehensweise ist, die Form der Rumpfschale so auszuwählen, dass die Aufrollbarkeit gewährleistet ist. Dabei ist die Rumpfform aus der Oberfläche von Rotationskörpern entnommen. Die Aufrollbarkeit der Rumpfschalen wird hierbei durch die einheitliche Basis des Rotationskörpers als Ausgangsgeometrie sicher gestellt. Die realisierbaren Bootsformen sind dabei durch flach auslaufende Bootsenden und durch u-förmige Spantformen charakterisiert.
Auch aufrollbare elastische Bootsgerüste mit separater Bootshaut wurden bereits vorgeschlagen ( DE000000715742A ).
Besteht die Rumpfschale der Boote aus einer ebenen Platte als Ausgangsmaterial, muss der Entwurf der Bootsform die eingeschränkten Gestaltungsmöglichkeiten berücksichtigen. Weil die Formgebung durch Faltungen, Knicke oder Aussparungen und Einschnitte in Verbindung mit elastischen Biegungen des Materials erzielt wird, müssen in der Rumpfschale ungünstige Formen wie gerade Knicklinien, Ecken an Kreuzungspunkten von Faltungen oder Dichtungselemente von Einschnitten oder Aussparungen untergebracht werden. Diese liegen häufig auch an hydrodynamisch ungünstigen Stellen. Die bekannten Konstruktionen bestehen aus ebenen Flächen oder aus Flächen, beziehungsweise Flächenbereichen, die nur in eine Raumrichtung gekrümmt sind. Die Knick- und Faltkanten sind stets gerade Linien auf der Rumpfform. Die Einschränkung der umsetzbaren Bootsformen ist ein Nachteil dieser Methode. Grundsätzlich stellen insbesonders Einschnitte und Aussparungen im Bootsrumpf im praktischen Betrieb eine erhebliche Problematik bezüglich der Dichtheit dar. Darüber hinaus beeinträchtigen sie, insbesondere bei dynamischen Beanspruchungen, zum Beispiel durch Wellen, auch die Dauerfestigkeit der Konstruktion. Darüber hinaus verkomplizieren Einschnitte die Konstruktion und den Aufwand für den Auf- und Abbau sowie die Pflege der Boote. Durch Faltungen eines für eine tragende Rumpfschale ausreichend steifen Materials entstehen plastische Verformungen und somit hohe Beanspruchungen des Materials, welche besonders an Kreuzungspunkten der Faltlinien zu Schädigungen des Materials führen können und daher potentielle Versagensbereiche bilden.
Der Nachteil der in DE715963 vorgeschlagenen Konstruktion aufrollbarer tragender Rumpfschalen ohne Einschnitte, Aussparungen oder Faltungen liegt in der starken Abhängigkeit der Bootsform von der Konstruktionsweise. Nach dem beschriebenen Ansatz wird die Aufrollbarkeit der Rumpfschale über die Auswahl der Rumpfform sichergestellt, welche aus Ausschnitten von Rotationskörperoberflächen bestehen muss. Demnach muss bei der Konstruktion eines Bootes, versucht werden die gewünschte Form der Rumpfschale mit den verfügbaren Formelementen aus den Rotationskörperoberflächen anzunähern. So ist nach diesem Prinzip eine Vielzahl von Rumpfformen nicht oder nicht optimal umsetzbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Wasserfahrzeug mit geringer Masse und aus einer festen Rumpfschale zu entwickeln, welches für den Transport und die Lagerung an Land schnell, kompakt und einfach verpackbar ist.
Die Erfindung betrifft ein zum Zweck des Transportes und der Lagerung auf dem Land kompakt verpackbares Wasserfahrzeug. Sie liefert ein schnellen und einfachen Aufbau sowie ein robustes und nach den Anforderungen der Anwendung hydrodynamisch sinnvoll gestaltetes Wasserfahrzeug mit möglichst geringer Masse.
Erfindungsgemäß besteht das Wasserfahrzeug aus einer festen Rumpfschale (1), welche ein tragendes Teil der Bootskonstruktion bildet. Die Rumpfschale (1) besitzt eine ausreichend hohe Steifigkeit und Festigkeit, um die hydrodynamischen und hydrostatischen Lasten zu tragen. Die Steifigkeit der Rumpfschale ist ausreichend hoch, dass zusätzliche tragende Elemente in der Fläche der Rumpfschale (1), wie Beispielsweise Spanten, Kiel oder Senten, für den sicheren Betrieb auf dem Wasser nicht erforderlich sind. Dies verringert nicht nur das Gewicht, es vereinfacht auch den Auf- und Abbau des Bootes. Zum Zweck der Lagerung und des Transportes an Land wird die Rumpfschale (1) in der Bootslängsrichtung aufgerollt. Um sowohl die notwendige Steifigkeit als auch eine ausreichende Elastizität für das Aufrollen der Rumpfschale (1) zu ermöglichen, werden erfindungsgemäß anisotrope Materialeigenschaften genutzt. So kann die Elastizität in der Rollrichtung groß sein, wobei gleichzeitig die Steifigkeit quer zur Rollrichtung hinreichend hoch ist, um die Betriebslasten zu tragen. Während des Aufrollens der sphärisch gekrümmten Rumpfschale (1) kommt es je nach der lokalen Oberflächenform zu unterschiedlich starken Umformungen/Belastungen der Rumpfschale (1). Darüber hinaus sind verschiedene Bereiche im Betrieb als Wasserfahrzeug auch verschiedenen Lasten ausgesetzt. Daher ist es gemäß der Erfindung erforderlich, die mechanischen Materialeigenschaften an die gewünschte Form der Rumpfschale (1) und die Belastung lokal anzupassen, um die notwendigen Materialeigenschaften in allen Bereichen der Rumpfschale (1) zu gewährleisten. Durch die vorliegende Erfindung ist es möglich, bei dem Entwurf und der Konstruktion von dem gewünschten Design der Rumpfschale auszugehen und dann die Materialeigenschaften an die entworfenen Form der Rumpfschale (1) spezifisch anzupassen. So sind in der Form der Rumpfschale Kombinationen aus ebenen Bereichen, einfach gekrümmten Bereichen, sowie aus Bereichen mit zwei unterschiedlichen Hauptkrümmungen umsetzbar. Dabei werden keine Einschnitte, Aussparungen oder Faltungen in der Rumpfschale (1) benötigt.
Eine so in der Form des Bootsrumpfes hergestellte Rumpfschale (1) ist mit geringem Kraftaufwand in Längsrichtung aufrollbar, die dabei entstehenden Materialverformungen sind elastisch.
Erfindungsgemäß werden für das Rumpfmaterial, Materialien mit anisotropen Eigenschaften wie faserverstärkte Materialien, Verbundmaterialien aus Holzfurnieren oder dergleichen eingesetzt. Zudem sind, je nach der gewünschten Bootsform und den Belastungen, auch Materialverbünde aus verschiedenen Grundmaterialien notwendig. Ebenso ist das gezielte Einbringen von mechanischen Eigenspannungen ein geeigneter Weg die notwendigen mechanischen Materialeigenschaften in gewünschter Weise bereit zu stellen.
Durch eine geeignete Ausrichtung der Anisotropie des Materials ist es möglich, eine Rumpfschale (1) mit zwei formstabilen Zuständen zu konstruieren, dabei besitzt die Rumpfschale (1) in aufgerolltem Zustand ein Minimum an mechanischen Spannungen und verbleibt ohne äußere Einflüsse in der gerollten Form.
Abhängig von den Anforderungen und der speziellen Art des Wasserfahrzeugs kann es notwendig sein, entlang des oberen Randes der Rumpfschale (1) eine Versteifung (2) und/oder Querverbindungen (3) anzubringen. Eine Versteifung (2) ist entweder fest mit dem oberen Rand der Rumpfschale (1) verbunden und besteht aus einem schlauchartigen Element, dass durch Innendruck fest und biegesteif wird oder einem festen rohrartigen Element, welches zum aufrollen der Rumpfschale (1) flachgelegt werden kann. Oder die Versteifung (2) wird als lösbares Gerüst form- und/oder kraftschlüssig mit der Rumpfschale (1) verbunden. Eine abnehmbare Versteifung (2) kann als ein über die gesamte Bootslänge durchgehendes verpackbares, beispielsweise aufrollbares, Element oder als ein zusammenlegbares Gestänge ausgeführt sein. Wesentlich ist, dass die am oberen Rand der Rumpfschale (1) befindliche, Versteifung (2), für den Gebrauch als Wasserfahrzeug, einen biegesteifen Rand der Rumpfschale (1) bildet.
Ein so aufgebautes Wasserfahrzeug bietet, durch die wenigen Bauteile und die selbsttragende Rumpfschale (1), viele Möglichkeiten für die Anpassungen an eine spezifische Nutzung. Durch das Einsetzen von separaten Modulen mit zusätzlichen Funktionen kann dies auf einfache Weise erreicht werden. Hierbei kann beispielsweise die Aufgabe der oben genannten Querverbindung (3) durch ein oder mehrere Module mit übernommen werden, welche dann beispielsweise die Funktion eines Sitzes, Mastfußes, Ruderplatzes oder dergleichen bilden.
Ein so aufgebautes Boot kann sowohl mit als auch ohne Deck sowie mit verschiedenen Antriebsformen ausgerüstet werden. Die Konstruktion eignet sich insbesondere für schlanke Bootsformen wie Kanus, Sportruderboote und ähnliche, da hier das Längen-Breiten-Verhältnis eine besonders deutliche Verbesserung des Packmaßes bewirkt.
Als Beispiel einer Ausführung ist in 1 der Bootstyp „Kanadier“ dargestellt. Das Boot besteht aus der Rumpfschale (1), den Versteifungen (2), der Querverbindung (3), die hier exemplarisch als Tragejoch ausgeführt ist und einer weiteren beispielhaften Querverbindung, die als Sitz ausgeführt ist (4). Die Versteifung (2) ist abnehmbar mit der Rumpfschale (1) formschlüssig verbunden und wird im Ausführungsbeispiel, wie in 2 gezeigt, mit einer Nut versehen über den Rand der Rumpfschale (1) gesteckt und punktuell an dieser befestigt, beispielsweise durch Gurtbänder mit Druckknöpfen (5). Nach dem Abnehmen der Quer- und Längsversteifung kann die Rumpfschale zu einer Rolle wie in 3 zusammen gerollt werden. Die 4, 5 und 6 zeigen eine Auswahl der möglichen Formenvielfalt in der Rumpfschale (1) am Beispiel. Die Figuren zeigen Höhenlinien von senkrecht zueinander stehenden Schnittflächen. Dabei zeigt 4 die Spanten des Bootes in der vertikalen Schnittebene quer zur Fahrtrichtung. 5 zeigt den vertikalen Schnitt längs zur Fahrtrichtung und 6 einen horizontalen Schnitt. Im oberen Bereich der Bootsenden und im mittigen Bodenbereich sind sehr ebene Oberflächenformen zu sehen. Wohingegen die übrigen Bereiche in allen Schnittebenen Krümmungen unterschiedlicher Stärke aufweisen. Weiter zeigt dieses Ausführungsbeispiel scharf geschnittene Bootsenden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 000002943589 A1 [0002]
AT 000000099250 B [0002]
AT 000000099251 B [0002]
US 2969557 A [0002]
DE 202013008654 U1 [0002]
RU 000002283258 C2 [0003]
WO 002006016836 A1 [0003]
DE 715963 [0004, 0007]
DE 000000715742 A [0005]

Claims

Wasserfahrzeug, bestehend aus mindestens einer festen Rumpfschale (1) für den Transport von Personen und/oder Gütern auf dem Wasser, dadurch gekennzeichnet, dass die feste Rumpfschale (1) in der Form des Wasserfahrzeugs hergestellt wird und in Bootslängsrichtung für eine platzsparende Lagerung und/oder den Transport an Land aufrollbar und als Rumpfschale (1) ausreichend stabil und formstabil ist, um die auftretenden hydrostatischen und hydrodynamischen Lasten zu tragen, wobei für die Umsetzung der Rumpfform aus dem hydrodynamischen Entwurf keine Einschnitte, Aussparungen oder Faltungen in der Rumpfschale (1) notwendig sind, ohne dass für die Formgestaltung der Oberflächenkrümmung der Rumpfschale (1) Einschränkungen entstehen, hierbei werden die beiden gegensätzlichen mechanischen Materialeigenschaften der Rumpfschale (1), einerseits Steifigkeit beziehungsweise Festigkeit für den Betrieb auf dem Wasser und andererseits Elastizität, für das Aufrollen, durch zwei Merkmale erreicht, erstens lokal an die Rumpfform angepasste mechanische Materialeigenschaften und zweitens die Nutzung anisotroper Materialien mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften in verschiedene Raumrichtungen, womit der Rumpfschale (1) in Rollrichtung eine größere Elastizität verliehen wird als in Querrichtung, die so gestaltete Rumpfschale (1) bildet ein tragendes oder selbsttragendes Element des Wasserfahrzeugs und ist besonders leicht, steif und verpackbar.
Wasserfahrzeug nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Rumpfschale (1) aus Verbünden von einem oder mehreren Materialien besteht und die anisotropen mechanischen Materialeigenschaften der Rumpfschale (1) durch faserverstärkte Materialien und/oder faserverstärkte Verbünde und/oder Verbundmaterialien aus Holzfurnieren erzielt werden.
Wasserfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Rumpfschale (1) im Bereich des oberen Randes mit einer rohrartigen oder schlauchartigen Versteifung (2) ausgestattet ist, welche fest mit der Rumpfschale (1) verbunden ist und zum aufrollen der Rumpfschale (1) flachgelegt oder gedrückt wird und im ausgerollten Zustand der Rumpfschale (1) in einer knick- und biegesteifen Konfiguration fixiert ist.
Wasserfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die aufrollbare Rumpfschale (1) mit einer abnehmbaren, im Bereich des oberen Randes mit der Rumpfschale (1) kraft- und/oder formschlüssig befestigten Versteifung (2), die aus einem Element bestehend einzeln verpackbar oder aus einzelnen Elementen montierbar oder zusammenlegbar ist, und welche verbunden mit dem Rand der Rumpfschale (1) knick- und biegesteif ist.
Wasserfahrzeug nach Anspruch 3 oder 4 dadurch gekennzeichnet, dass durch mindestens eine Querverbindung (3) zwischen den Versteifung (2) auf beiden Seiten der Rumpfschale (1) ein stabiles Wasserfahrzeug entsteht.
Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Rumpfschale (1) auch in aufgerolltem Zustand formstabil ist und sich daher nicht ohne äußere Einwirkung wieder entrollt.
Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass sie für den Sport- oder Freizeitzweck Verwendung finden.
Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7 in der Form eines Kanus (Kanadier oder Kajak) oder Sportruderbootes.
Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass durch das Einsetzen eines oder mehrerer lösbar mit der Rumpfschale (1) verbundener Funktionsmodule eine zusätzliche Funktion erzielt wird.
Wasserfahrzeug nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsmodule unterschiedlich ausgeprägt sind, und dadurch die individuelle Anpassung auf die Benutzerbedürfnisse in der Form als Sitzplatz, Ruderplatz, Steuerplatz, Mastfuß, Transportmodul oder die Befestigung anderer Anbauteile ermöglichen.