DE102019202427A1

DE102019202427A1 - WATER VEHICLE

Info

Publication number: DE102019202427A1
Application number: DE102019202427.0A
Authority: DE
Inventors: Gunnar Brink; Eduard Maydanik
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2019-02-22
Filing date: 2019-02-22
Publication date: 2020-08-27
Also published as: WO2020169810A1

Abstract

Ein Wasserfahrzeug umfasst eine Gondel sowie einen Schwimmkörper. Dieser erstreckt sich entlang der Wasserlinie in einer ersten und zweiten Dimension, wobei er zumindest in der ersten oder in der zweiten Dimension eine größere Ausdehnung hat als die Gondel. Die Gondel ist schwerer als der Schwimmkörper.A watercraft comprises a gondola and a floating body. This extends along the waterline in a first and second dimension, at least in the first or in the second dimension being larger than the gondola. The gondola is heavier than the float.

Description

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf ein Wasserfahrzeug, insbesondere auf ein Wasserfahrzeug mit Schwimmkörper und Gondel. Bevorzugte Ausführungsbeispiele beziehen sich auf ein robustes, unbemanntes, schwimmendes Fahrzeug (unmanned surface vehicle, USV) mit breiter Wasserlinienfläche mit mindestens zwei Ebenen.Embodiments of the present invention relate to a watercraft, in particular a watercraft with a floating body and a gondola. Preferred exemplary embodiments relate to a robust, unmanned, floating vehicle (unmanned surface vehicle, USV) with a wide waterline surface with at least two levels.

Zunehmend sind unbemannte Boote in der maritimen Technologie, in der Forschung, bei Vermessungsaufgaben, als Schleppfahrzeuge für geschleppte Sensorplattformen oder andere Objekte sowie als Transportschiffe oder bei militärischen Aufgaben im Einsatz. Weitere Anwendungsbeispiele für Oberflächenfahrzeuge ist die Verwendung als Schleppfahrzeug für Tauchroboter (autonom: AUV oder an Steuerkabel: ROV), als Fahrzeug zur Flachwasserpeilung (in Flüssen, Häfen oder Küstengebieten), um digitale Gewässerkarten zu erzeugen, bei der Minensuche oder im sogenannten „Damage Assessment“, z. B. bei havarierten Schiffen bzw. allgemein in menschenfeindlichen Umgebungen.Increasingly, unmanned boats are used in maritime technology, in research, for surveying tasks, as tow vehicles for towed sensor platforms or other objects, as well as transport ships or for military tasks. Further application examples for surface vehicles are the use as a tow vehicle for diving robots (autonomous: AUV or on control cables: ROV), as a vehicle for shallow water direction finding (in rivers, ports or coastal areas), to create digital water maps, for mine searches or in so-called "damage assessment" ", Z. B. in wrecked ships or generally in hostile environments.

Derartige Fahrzeuge sind im Regelfall so klein wie möglich ausgelegt, da hier der Bedarf an hoher Zuladung in Form von Personen entfallen ist. Infolgedessen sind diese Fahrzeuge sehr leicht und verfügen über wenig Tiefgang. Ein Problem, das damit einhergeht, ist die fehlende Robustheit gegenüber rauem Wetter.Such vehicles are generally designed to be as small as possible, since there is no need for a high payload in the form of people. As a result, these vehicles are very light and have little draft. One problem that goes along with this is the lack of robustness against harsh weather.

Konventionelle bemannte Boote fahren dann besonders stabil durch Wind und Wellen, wenn Menschen an Bord sind, die den Schwerpunkt des Bootes aktiv verändern können. Das gilt in besonderem Maß für Katamarane, die besonders auf langen Wellen mit einer steilen Front gefährdet sind, nach vorne oder zur Seite zu kippen und durch Wind und Wellen umgedreht zu werden, wenn nicht Menschen an Bord sind, die den Schwerpunkt des Bootes aktiv beeinflussen können.Conventional manned boats are particularly stable through wind and waves when there are people on board who can actively change the center of gravity of the boat. This applies in particular to catamarans, which are particularly at risk of tipping forwards or to the side and being turned around by wind and waves, especially on long waves with a steep front, unless there are people on board who are actively influencing the center of gravity of the boat can.

Eine besondere Herausforderung bei einem unbemannten Boot ist das Aussetzen und Bergen. Vor allem beim Bergevorgang muss das Boot, das in den Wellen bewegt auf ein Schiff, das sich mit anderer Frequenz und anderen Krängung (Krängung ist eine kurzzeitige oder zumindest kontrollierte Rollbewegung, die das Schiff in Schräglage bringt) bewegt, verbracht werden. Dabei muss das unbemannte Fahrzeug in der Regel entweder ohne Eingriff von Menschen an einem Kranseil ankoppeln oder auf einer Rampe an Bord oder an Land gezogen werden, was bei höherem Seegang in der Regel schwierig ist und lange dauert.A particular challenge with an unmanned boat is launching and recovery. Especially during the recovery process, the boat that moves in the waves has to be brought onto a ship that is moving with a different frequency and a different heeling (heeling is a short-term or at least controlled rolling movement that tilts the ship). The unmanned vehicle usually either has to be coupled to a crane rope without human intervention or pulled on board or ashore on a ramp, which is difficult and takes a long time in rough seas.

Weitere Randbedingung ist, dass Stöße und Kollisionen gut abgefangen werden sollen, z. B. um das eigene Schiff oder auch fremde Schiffe, Ufer- oder Hafenanlagen nicht bei der Kollision zu beschädigen.Another boundary condition is that shocks and collisions should be well absorbed, e.g. B. in order not to damage your own ship or foreign ships, bank or port facilities in the collision.

Nachfolgend werden einige Stand-der-Technik-Ansätze erläutert. Die meisten USV haben Formen wie konventionelle bemannte Boote (Ein-Rumpfboote oder klassische Katamarane, Trimarane oder SWATH).Some prior art approaches are explained below. Most UPSs are shaped like conventional manned boats (single-hull or classic catamarans, trimarans or SWATH).

Bei Segelbooten verwendet man traditionell teilweise Ballastkiele, das heißt, schwere, aus Gusseisen oder Blei bestehende Kielflossen, die für Gewichtsstabilität sorgen.Ballast keels are traditionally used in sailing boats, that is, heavy keel fins made of cast iron or lead that ensure weight stability.

US3034468A aus dem Jahr 1959 beschreibt ein gezogenes für die Unterwasserfahrt geeignetes Fahrzeug, das von einem an der Oberfläche fahrenden Schiff geschleppt wird. Eine Vielfalt von Schleppkörpern, z. B. als gezogenes Sonararray wurde seitdem entwickelt oder ist im Einsatz. US3034468A from 1959 describes a towed vehicle suitable for underwater travel, which is towed by a ship traveling on the surface. A variety of towed bodies, e.g. B. as a trailed sonar array has since been developed or is in use.

http://www,asvglobal.com/asv-global-terrasond-annouce-first-ever-usv-supported-cableroute-survey beschreibt ein entsprechendes System aus einem unbemannten Boot und einem Schleppkörper. Dabei ist allerdings das USV schwer und groß und der Schleppkörper klein.http: //www,asvglobal.com/asv-global-terrasond-annouce-first-ever-usv-supported-cableroute-survey describes a corresponding system consisting of an unmanned boat and a tug. However, the UPS is heavy and large and the towed body small.

Die EP 2 982 595 A2 zeigt in 10 einen abnehmbaren Elektromotor, der als eigenes Modul unter einem bemannten Kayak befestigt ist. CN102923262A offenbart ein USV mit small waterplane, also einem kleinen, schmalen Schwimmkörper und einem großen untergetauchten Teil. US7789723B2 offenbart ein USV als Katamaran mit Payload Bay im Rumpf, das Ballasttanks hat und so unter Wasser und an der Oberfläche betrieben werden kann. US20070203623A1 beschreibt ein Einrumpf-USV, das aus einer wasserdichten Sektion in der Mitte und wasserdurchfluteten Teilen vor und nach der wasserdichten Sektion besteht. Keiner der Ansätze liefert eine Lösung, die ein Umkippen des Fahrzeugs bei widrigem Wellengang oder Wind und Beschädigungen bei Kollisionen mit hoher Sicherheit vermeidet. Deshalb besteht der Bedarf nach einem verbesserten Ansatz.The EP 2 982 595 A2 shows in 10 a removable electric motor that is attached as a separate module under a manned kayak. CN102923262A discloses a UPS with a small waterplane, i.e. a small, narrow floating body and a large submerged part. US7789723B2 discloses a UPS as a catamaran with payload bay in the hull, which has ballast tanks and can thus be operated underwater and on the surface. US20070203623A1 describes a monohull UPS consisting of a watertight section in the middle and water-flooded parts before and after the watertight section. None of the approaches provide a solution that reliably prevents the vehicle from tipping over in adverse waves or wind and damage in the event of a collision. Therefore, there is a need for an improved approach.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Konzept für ein Wasserfahrzeug, insbesondere ein unbemanntes Oberflächenfahrzeug zu schaffen, das sich durch Robustheit gegenüber rauem Wetter auszeichnet.The object of the present invention is to create a concept for a watercraft, in particular an unmanned surface vehicle, which is characterized by its robustness against rough weather.

Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst.The object is achieved by the independent patent claims.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen ein Wasserfahrzeug, insbesondere ein Oberflächenfahrzeug bzw. unbemanntes Oberflächenfahrzeug mit einer Gondel und einem Schwimmkörper. Die Gondel umfasst einen Antrieb, wie z. B. einen Motor mit externer Schraube oder einen Jet-Antrieb. Der Schwimmkörper erstreckt sich entlang der Wasserlinie in einer ersten und zweiten Dimension (erste und zweite zueinander senkrechte Dimension). Die Ausdehnung des Schwimmkörpers ist zumindest in einer dieser zwei Dimensionen größer als die der Gondel, vorzugsweise aber auch in beiden Dimensionen. Die Gondel ist signifikant schwerer als der Schwimmkörper. Embodiments of the present invention provide a watercraft, in particular a surface vehicle or unmanned surface vehicle with a gondola and a floating body. The gondola includes a drive such. B. a motor with an external screw or a jet drive. The floating body extends along the waterline in a first and second dimension (first and second mutually perpendicular dimension). The expansion of the floating body is greater than that of the gondola in at least one of these two dimensions, but preferably also in both dimensions. The gondola is significantly heavier than the float.

Entsprechend Ausführungsbeispielen ist der Schwimmkörper sowohl breiter (erste Dimension) als auch länger (zweite Dimension) als die Gondel, so dass eine senkrechte Projektion einer Kontur des Schwimmkörpers, die Kontur der Gondel vollständig einschließt. Hierzu ist die Gondel beispielsweise zentral/mittig oder allgemein zwischen den Außenlinien des Schwimmkörpers positioniert.According to exemplary embodiments, the floating body is both wider (first dimension) and longer (second dimension) than the gondola, so that a vertical projection of a contour of the floating body completely encloses the contour of the gondola. For this purpose, the gondola is positioned, for example, centrally / centrally or generally between the outer lines of the floating body.

Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein robustes Wasserfahrzeug-Design dadurch geschaffen werden kann, indem ein breiter Schwimmkörper mit einer vergleichsweise schweren Gondel kombiniert wird. Hierbei ist der breite Schwimmkörper in der Ebene der Wasserlinienfläche positioniert, während die Gondel sich unterhalb der Wasserlinie befindet. Durch diese Form in Kombination mit dem niedrigen Schwerpunkt wird ein stabil zu navigierendes Wasserfahrzeug geschaffen, das immer wieder in seine Ursprungsform zurückkehrt. Somit ist das Wasserfahrzeug vorteilhafterweise sehr robust gegenüber rauem Wetter und äußeren Einflüssen. Diese Form ist auch allgemein sehr energieeffizient, so dass mit einer Tankladung eine hohe Reichweite und/oder eine schnelle Geschwindigkeit erreicht werden kann.Embodiments of the present invention are based on the knowledge that a robust watercraft design can be created by combining a wide floating body with a comparatively heavy gondola. The wide floating body is positioned in the plane of the waterline surface, while the gondola is below the waterline. This shape in combination with the low center of gravity creates a stable navigable watercraft that always returns to its original shape. The watercraft is thus advantageously very robust against rough weather and external influences. This form is also generally very energy-efficient, so that a long range and / or high speed can be achieved with one tank load.

Entsprechend Ausführungsbeispielen wird der tiefe Schwerpunkt dadurch erreicht, dass Elemente wie Motor, Motor in Kombination mit Propeller und/oder ein Wasserstrahlantrieb in der Gondel angeordnet ist. Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen sind auch weitere Elemente, wie Akku, Batterie und/oder allgemein die Stromversorgung in der Gondel angeordnet. Hierdurch kann entsprechend Ausführungsbeispielen erreicht werden, dass die Gondel mindestens 50%, mindestens 100% oder sogar mindestens 200% schwerer ist als der Schwimmkörper.According to exemplary embodiments, the low center of gravity is achieved in that elements such as motor, motor in combination with a propeller and / or a water jet drive are arranged in the nacelle. Corresponding to further exemplary embodiments, further elements such as accumulator, battery and / or generally the power supply are arranged in the gondola. In this way, according to exemplary embodiments, it can be achieved that the gondola is at least 50%, at least 100% or even at least 200% heavier than the floating body.

Bezüglich der Dimensionierung des Schwimmkörpers sei angemerkt, dass dieser in der ersten und/oder zweiten Dimension eine um mindestens 50%, um mindestens 100% oder um mindestens 200% größere Ausdehnung hat als die Gondel. Der Schwimmkörper an sich weist auch eine dritte Dimension (Höhendimension) auf. Diese ist vorzugsweise flach ausgelegt. Das heißt also, dass die Ausdehnung in der ersten Dimension und/oder in der zweiten Dimension um mindestens 500% oder mindestens 1000% größer ist als eine Ausdehnung in der dritten Dimension. Durch die flache Ausprägung hat der Schwimmkörper also beispielsweise eine Art Surfbrettform. Diese reduziert den Schwerpunkt erheblich. Entsprechend bevorzugten Ausführungsbeispielen ist der Schwimmkörper aus einem elastischen Material geformt oder hat zumindest einen elastischen Rand. Dieser elastische Rand umschließt den Schwimmkörper partiell oder vorzugsweise vollständig. Der elastische Rand bzw. das elastische Material bietet den Vorteil, dass selbst starke Stöße keinen Schaden bei der Technik, d. h. am Eigenfahrzeug oder auch an anderen Booten oder Bootsanlegern verursachen. Auch werden Schäden gegenüber Menschen vermieden. Entsprechend Ausführungsbeispielen kann der Schwimmkörper dazu ausgebildet sein, eine resultierende Auftriebskraft zu variieren. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass Luft abgelassen wird oder Balasttanks zum Einsatz kommen. Das Variieren hat den Vorteil, dass der Schwimmkörper abtauchen kann, um so beispielsweise ein Abwettern zu ermöglichen. An dieser Stelle sei auch angemerkt, dass der Schwimmkörper entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen mehrteilig ausgeführt sei kann, z. B. mit einer Katamaranform oder einem Seitenschwimmer.With regard to the dimensioning of the floating body, it should be noted that in the first and / or second dimension it is at least 50%, at least 100% or at least 200% larger than the gondola. The float itself also has a third dimension (height dimension). This is preferably laid out flat. This means that the expansion in the first dimension and / or in the second dimension is at least 500% or at least 1000% greater than an expansion in the third dimension. Due to the flat shape, the float has a kind of surfboard shape, for example. This significantly reduces the center of gravity. According to preferred exemplary embodiments, the floating body is formed from an elastic material or has at least one elastic edge. This elastic edge encloses the floating body partially or preferably completely. The elastic edge or the elastic material offers the advantage that even strong impacts do not damage the technology, i. H. cause on your own vehicle or on other boats or jetties. Damage to people is also avoided. According to exemplary embodiments, the floating body can be designed to vary a resulting buoyancy force. This can be achieved, for example, by venting air or using ballast tanks. Varying it has the advantage that the float can submerge, for example to enable it to be weathered. At this point it should also be noted that the floating body can be made in several parts according to further exemplary embodiments, e.g. B. with a catamaran shape or a side float.

Entsprechend Ausführungsbeispielen ist die Gondel gegenüber dem Schwimmkörper schwenkbar, um so vorteilhafterweise eine Manövrierung/Lenkung zu erreichen. Im Allgemeinen sei angemerkt, dass die Verbindung zwischen Gondel und Schwimmkörper unterschiedlich ausgeführt sein kann. Diese kann beispielsweise fest/starr sein oder auch elastisch ausgelegt sein. Auch wäre eine gedämpfte Verbindung oder eine Verbindung mittels Ketten oder Seilen denkbar.According to exemplary embodiments, the gondola can be pivoted with respect to the floating body in order to advantageously achieve maneuvering / steering. In general, it should be noted that the connection between the gondola and the floating body can be designed differently. This can for example be fixed / rigid or also designed to be elastic. A damped connection or a connection using chains or ropes would also be conceivable.

Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen definiert.Further developments are defined in the subclaims.

Ausführungsbeispiele werden anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Wasserfahrzeugs gemäß einem Basisausführungsbeispiel; und
2 eine schematische Darstellung eines Wasserfahrzeugs gemäß einem erweiterten Ausführungsbeispiel.

Embodiments are explained with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 a schematic representation of a watercraft according to a basic embodiment; and
2 a schematic representation of a watercraft according to an expanded embodiment.

Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert werden, sei darauf hingewiesen, dass gleichwirkende Elemente und Strukturen mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, so dass die Beschreibung derer aufeinander anwendbar ist.Before exemplary embodiments of the present invention are explained below with reference to the accompanying drawings, it should be noted that identically acting elements and Structures are provided with the same reference symbols, so that the description of these can be applied to one another.

1 zeigt ein Wasserfahrzeug 10 mit einem Schwimmkörper 12 und einer Gondel 14. Die Gondel 14 ist mit dem Schwimmkörper 12 verbunden (vgl. Verbindung 16). 1 shows a watercraft 10 with a float 12 and a gondola 14th . The gondola 14th is with the float 12 connected (see connection 16 ).

Nachfolgende Erläuterung geht davon aus, dass der Schwimmkörper 12 auf der Wasserlinie 18 schwimmt. Hierbei liegt beispielsweise die gesamte Fläche des Schwimmkörpers 12 auf. Unter der Wasserlinie 18 ist die Gondel 14, d. h. also in einer zu der Ebene des Schwimmkörpers 12 zweiten Ebene positioniert. Der Schwimmkörper 12 erstreckt sich in zwei laterale Richtungen x und y entlang der Wasserfläche 18 sowie in eine dritte Dimension z, nämlich die Höhendimension. x, y, z stehen jeweils senkrecht aufeinander.The following explanation assumes that the float 12 on the waterline 18th swims. Here, for example, the entire surface of the float is located 12 on. Below the waterline 18th is the gondola 14th , ie in one to the plane of the floating body 12 second level positioned. The float 12 extends in two lateral directions x and y along the water surface 18th as well as in a third dimension z, namely the height dimension. x, y, z are perpendicular to each other.

Die Längenausdehnung x und/oder die Breitenausdehnung y ist entsprechend bevorzugten Ausführungsbeispielen signifikant größer, d. h. beispielsweise mindestens doppelt so groß oder mindestens fünfmal so groß wie die Höhenausdehnung z. Des Weiteren ist die Längenausdehnung x und/oder die Breitenausdehnung y signifikant größer als die jeweilige Ausdehnung der Gondel 14. Entsprechend bevorzugten Ausführungsbeispielen hängt die Gondel 14 im Wesentlichen zentral unterhalb (d. h. unter der Wasserlinie 18) des Schwimmkörpers 12. Bei einer senkrechten Projektion entlang der z-Achse würde entsprechend einer bevorzugten Variante die Kontur des Schwimmkörpers 12 die Kontur der Gondel 14 vollkommen einschließen.According to preferred exemplary embodiments, the length dimension x and / or the width dimension y is significantly greater, ie, for example, at least twice as large or at least five times as large as the height dimension z. Furthermore, the length dimension x and / or the width dimension y is significantly greater than the respective dimension of the gondola 14th . According to preferred embodiments, the gondola is suspended 14th essentially centrally below (i.e. below the waterline 18th ) of the float 12 . In the case of a vertical projection along the z-axis, the contour of the floating body would, in accordance with a preferred variant 12 the contour of the gondola 14th completely enclose.

In Bezug auf die Höhe ist die Gondel 14 mindestens einige Zentimeter (mindestens 3 oder 10 cm), bevorzugt aber einem größeren Abstand (z. B. im Bereich von mindestens 30 cm, mindestens 50 cm oder mindestens 100 cm) von dem Schwimmkörper 12 beabstandet. Die genaue Größe hängt von den Gesamtdimensionen ab, wobei beispielsweise der Abstand zwischen Gondel 14 und Schwimmkörper 12 mindestens 5% der Länge x des Schwimmkörpers 12, bevorzugt aber mindestens 20% der Länge x des Schwimmkörpers 12 betragen kann. Diese Abstandspositionierung dient dazu, den Schwerpunkt des Wasserfahrzeugs 10 möglichst tief unter die Wasseroberfläche 18 zu verlagern. Ein weiteres Mittel, um den Schwerpunkt zu verlagern ist, dass die Gondel 14 schwerer dimensioniert ist als der Schwimmkörper 12. Beispielsweise kann die Gondel 14 mindestens 50% oder sogar mindestens 100 oder 200% sein. Dies wird entsprechend Ausführungsbeispielen dadurch erreicht, dass Komponenten wie Antrieb (Motor, Propeller, Jet-Strahlantrieb) und Zusatzkomponenten wie Akku (allgemeine Energieversorgung) in der Gondel 14 angeordnet sind.In terms of height is the gondola 14th at least a few centimeters (at least 3 or 10 cm), but preferably a greater distance (for example in the range of at least 30 cm, at least 50 cm or at least 100 cm) from the float 12 spaced. The exact size depends on the overall dimensions, for example the distance between the gondola 14th and floats 12 at least 5% of the length x of the float 12 , but preferably at least 20% of the length x of the float 12 can be. This distance positioning serves to establish the center of gravity of the watercraft 10 as deep as possible under the water surface 18th to relocate. Another means to shift the focus is that of the gondola 14th is heavier than the float 12 . For example, the gondola 14th at least 50% or even at least 100 or 200%. According to exemplary embodiments, this is achieved in that components such as drive (motor, propeller, jet jet propulsion) and additional components such as battery (general energy supply) are in the nacelle 14th are arranged.

Die zweigeteilte Ausführung (12 bis 14) in zwei verschiedenen Ebenen hat auch für das Bergen Vorteile. Beim Bergen kann ein Bergesystem aus einer Rampe mit mindestens zwei Schienen oder Trägern verwendet werden, auf denen der Auftriebskörper aufliegt. Die Gondel befindet sich unterhalb der Träger. Führungsschienen können das Einfädeln der Gondel in das Rampensystem unterstützen.The two-part version ( 12 to 14th ) in two different levels also has advantages for recovery. When recovering, a recovery system consisting of a ramp with at least two rails or supports on which the float rests can be used. The gondola is located below the girders. Guide rails can support the threading of the gondola into the ramp system.

Entsprechend bevorzugten Ausführungsbeispielen weist der Schwimmkörper 12 eine Surfbrettform auf, d. h. er ist in x-Richtung länger als in Breitenrichtung y und in z-Richtung signifikant flacher als eine der Dimensionen x oder y. Entsprechend weiteren bevorzugten Ausführungsbeispielen weist die Gondel eine Torpedoform auf. Diese beiden Formen sind aus hydrodynamischer Sicht sehr günstig und ermöglichen so einen effizienten Betrieb.According to preferred embodiments, the floating body 12 a surfboard shape, ie it is longer in the x direction than in the width direction y and significantly flatter in the z direction than one of the dimensions x or y. According to further preferred exemplary embodiments, the nacelle has a torpedo shape. These two forms are very favorable from a hydrodynamic point of view and thus enable efficient operation.

Bezug nehmend auf 2 wird nachfolgend eine bevorzugte Variante erläutert. 2 zeigt das Wasserfahrzeug 10' mit dem Schwimmkörper 12' sowie der Gondel 14'. Die Gondel 14' ist über einen Steg 16' mit dem Schwimmkörper 12' verbunden. Der Schwimmkörper 12' befindet sich auf der Wasseroberfläche 18. Der Schwimmkörper 12'/Auftriebskörper hat eine ähnliche Form wie ein Surfbrett oder eine Luftmatraze und ist in mindestens einer Richtung x oder y breiter bzw. länger als die getauchte Gondel 14'. Der Auftriebskörper 12' sorgt für den Auftrieb, was beispielsweise dadurch erreicht werden kann, dass er im Wesentlichen aus einem Schaum besteht oder aufblasbar ist. Allgemein hat ein Auftriebskörper eine Dichte kleiner als Wasser, um so schwimmfähig zu sein. Durch die Form ist er robust gegen Strömungen, Wind und Wellen und bietet dadurch Schutz vor Kollisionen, so dass nur er über den Rand der Gondel 14' hinausragt und somit als einziger in Berührung mit Gegenständen im Wasser bzw. am Land kommen kann. Vorzugsweise ist er elastisch ausgeführt, um so Beschädigungen an sich oder an Kollisionsobjekten zu vermeiden. Entsprechend Ausführungsbeispielen kann der Auftriebskörper 12' mit Finnen ausgestattet sein, wie hier exemplarisch anhand der Finne 12f' illustriert ist. Auch das Verbindungselement 16' kann eine Finnenform aufweisen. Diese Finnen 12f' und/oder 16' unterstützen ein gerades Fahrverhalten im Wasser.Referring to 2 a preferred variant is explained below. 2 shows the watercraft 10 ' with the float 12 ' as well as the gondola 14 ' . The gondola 14 ' is over a jetty 16 ' with the float 12 ' connected. The float 12 ' is on the surface of the water 18th . The float 12 ' / Buoyancy body has a shape similar to a surfboard or an air mattress and is wider or longer than the submerged gondola in at least one direction x or y 14 ' . The float 12 ' provides the buoyancy, which can be achieved, for example, in that it essentially consists of a foam or is inflatable. In general, a float has a density less than water in order to be buoyant. Its shape makes it robust against currents, wind and waves and thus offers protection against collisions, so that only it over the edge of the gondola 14 ' protrudes and is therefore the only one who can come into contact with objects in the water or on land. It is preferably made elastic in order to avoid damage to itself or to collision objects. According to embodiments, the float 12 ' be equipped with fins, as shown here using the example of the fin 12f ' is illustrated. Also the connecting element 16 ' may have a fin shape. These Finns 12f ' and or 16 ' support straight driving behavior in the water.

Bezüglich der Form des Auftriebskörpers 12' sei angemerkt, dass hier unterschiedliche Ansätze verfolgt werden können. Die Form des Auftriebskörpers 12' kann entweder so gewählt werden, dass er die Wellen mit wenig Wasserwiderstand durchschneidet oder in seiner Form eine breiten Aufstandsfläche bietet (bereit ist), um stabil im Wasser zu liegen. Eine Kombination ist beispielsweise durch mehrere Rümpfe, die gemeinsam den Auftriebskörper 12' formen, gegeben. Hierbei hat sich die Katamaranform als besonders vorteilhaft erwiesen. Alternativ wäre es auch denkbar, dass ein schmaler Hauptrumpf und ein oder mehrere Ausleger verwendet werden.Regarding the shape of the float 12 ' it should be noted that different approaches can be followed here. The shape of the float 12 ' can either be chosen so that it cuts through the waves with little water resistance or its shape offers a wide contact area (ready) to be stable in the water. A combination is, for example, through several hulls that share the float 12 ' shape, given. The catamaran shape has proven to be particularly advantageous here. Alternatively it would also be conceivable that a narrow main hull and one or more booms are used.

Bezüglich der Gondel sei angemerkt, dass diese, insbesondere im Verhältnis zu dem Auftriebskörper 12' schwer ist, um den Schwerpunkt unter die Wasserlinie 18 zu verlagern. Deshalb sind beispielsweise Komponenten des Wasserfahrzeugs 10', die wesentlich zum Gesamtgewicht beitragen, in der Gondel 14' angeordnet. Hierzu zählen die Energieversorgung (Batterie, Brennstoffzelle und/oder Stromgenerator). Die weiteren Antriebskomponenten sind auch Teil der Gondel 14'. Vorzugsweise innenliegend kann der Motor/Elektromotor vorgesehen sein, wobei auch ein Außenborder denkbar wäre. Der Motor kann als Direktantrieb ausgeführt sein oder ein abgedichtetes oder alternativ ein ölgefülltes Getriebe aufweisen. Im Regelfall ist der Motor mit einem Propeller 14p' gekoppelt, wobei auch mehrere Propeller denkbar wären. Entsprechend einer alternativen Variante wäre ein Wasserstrahlantrieb (engl.: Waterjet) denkbar. Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen sind Lenkungskomponenten ebenfalls in der Gondel 14' angeordnet. So kann der Antrieb (vgl. Propeller 14p') oder auch die gesamte Gondel 14' (gegenüber dem Auftriebskörper 12') drehbar/schwenkbar ausgeführt sein, um so gesteuert zu werden (Schlagwort: Thruster). Alternativ kann selbstverständlich auch der Propeller 14p fest sein und durch Seiten oder gegebenenfalls auch durch Höhenruder ergänzt werden (nicht dargestellt). Insofern kann entsprechend den Ausführungsbeispielen die Gondel 14' ein oder mehrere Seiten und/oder Höhenruder aufweisen.With regard to the gondola, it should be noted that this, especially in relation to the buoyancy body 12 ' is hard to get the center of gravity below the waterline 18th to relocate. Therefore, for example, components of the watercraft 10 ' , which contribute significantly to the total weight, in the gondola 14 ' arranged. This includes the energy supply (battery, fuel cell and / or power generator). The other drive components are also part of the nacelle 14 ' . The motor / electric motor can preferably be provided internally, an outboard motor also being conceivable. The motor can be designed as a direct drive or have a sealed or alternatively an oil-filled gear. Usually the engine is with a propeller 14p ' coupled, whereby several propellers would also be conceivable. According to an alternative variant, a water jet drive would be conceivable. According to further embodiments, steering components are also in the nacelle 14 ' arranged. So the drive (see propeller 14p ' ) or the entire gondola 14 ' (opposite the float 12 ' ) be designed to be rotatable / pivotable in order to be controlled (keyword: thruster). Alternatively, of course, the propeller 14p be fixed and supplemented by sides or possibly also by elevators (not shown). In this respect, the gondola can according to the exemplary embodiments 14 ' have one or more rudders and / or elevators.

Bezüglich der Abdichtung der Gondel sei angemerkt, dass die Gondel 14' ganz oder teilweise wasserdurchflutet, komplett ölgefüllt, aber auch ganz oder teilweise mit Luft gefüllt und wasserdicht abgedichtet sein kann. Je nach Ausführung der Gondel 14' sind dann auch Motorspulen, Spulen der Servomotoren und Fahrzeugelektronik entweder in Kunststoff eingegossen (sogenannte druckneutrale Systeme) oder mittels Dichtungen gegenüber der Umgebung gedichtet.Regarding the sealing of the gondola, it should be noted that the gondola 14 ' completely or partially flooded with water, completely oil-filled, but also completely or partially filled with air and sealed watertight. Depending on the design of the gondola 14 ' Motor coils, servo motor coils and vehicle electronics are then either cast in plastic (so-called pressure-neutral systems) or sealed against the environment by means of seals.

Entsprechend Ausführungsbeispielen kann neben dem Antrieb und Steuerungskomponenten (Steuerrechner) auch Sensorik in der Gondel 14' angeordnet sein. Hierbei wäre es beispielsweise denkbar, dass die Gondel 14' ein Inertial-Navigationssystem und/oder ein Doppler Velocity Log umfasst. Auch weitere Sensoren zur Umgebungserfassung (chemische Sensoren und Temperatursensoren oder andere Sensoren) oder zur Unterstützung der Navigation (wie Sonar oder Unterwasserkameras) können innerhalb der Gondel 14' angeordnet sein bzw. durch diese umfasst werden.According to exemplary embodiments, in addition to the drive and control components (control computer), sensors can also be installed in the nacelle 14 ' be arranged. It would be conceivable, for example, that the gondola 14 ' an inertial navigation system and / or a Doppler Velocity Log. Additional sensors for recording the surroundings (chemical sensors and temperature sensors or other sensors) or for supporting navigation (such as sonar or underwater cameras) can also be installed inside the nacelle 14 ' be arranged or encompassed by them.

Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen können an dem bzw. oberhalb des Auftriebskörpers 12' auch weitere Komponenten angeordnet sein. Denkbar wären z. B. Warnleuchten oder Warnsender (z. B. AIS) oder auch Navigationskomponenten, wie eine GPS-Antenne, Sende- und Empfangsantenne. In der Praxis hat sich ein sogenannter „Sensor Tower“ bewährt, bei welchem die mehreren Komponenten oberhalb der Wasserlinie 18 anortenbar sind. Der Mast könnte z.B. an der Position 12f' angeordnet sein.According to further exemplary embodiments, on or above the float 12 ' further components can also be arranged. Conceivable would be z. B. warning lights or warning transmitters (z. B. AIS) or navigation components, such as a GPS antenna, transmitting and receiving antenna. In practice, a so-called "sensor tower" has proven itself, in which the several components are above the waterline 18th are locatable. The mast could for example be at the position 12f ' be arranged.

Wenn man von einem Verbrennungsmotor ausgeht, wäre hier auch ein Schnorchel für den Verbrennungsmotor oder den Generator vorzusehen. Zusätzlich können auch weitere Sensoren, wie z. B. Kameras oder Laserscanner in diesem Bereich angebracht werden..Assuming an internal combustion engine, a snorkel for the internal combustion engine or the generator would also have to be provided here. In addition, other sensors, such as. B. cameras or laser scanners can be installed in this area.

Wie oben bereits angedeutet, kann entsprechend Ausführungsbeispielen der Auftriebskörper 12' in seiner Auftriebskraft variiert werden. Dies ist entweder durch die Verwendung von Ballasttanks oder auch durch die Verwendung von separat aufblasberen Lufttanks denkbar. Entsprechend einem Ausführungsbeispiel kann auch ein Schnorchel für die Luftansaugung oberhalb des Auftriebskörpers 12' vorgesehen sein.As already indicated above, according to embodiments of the float 12 ' can be varied in its buoyancy. This is conceivable either through the use of ballast tanks or through the use of separately inflatable air tanks. According to one embodiment, a snorkel for air intake can also be provided above the buoyancy body 12 ' be provided.

Entsprechend Ausführungsbeispielen wäre es denkbar, dass Seilwinden oder andere Aktoren auf dem Auftriebskörper 12' (entweder oberhalb oder unterhalb) angebracht sind.According to exemplary embodiments, it would be conceivable that cable winches or other actuators on the buoyancy body 12 ' (either above or below) are attached.

Bezüglich der Verbindung zwischen der Gondel 14' und dem breiten Auftriebskörper 12' sei angemerkt, dass die Verbindung 16', wie hier dargestellt, fest ausgeführt sein kann. Alternativ wäre es auch denkbar, dass die Verbindung aus mindestens zwei Seilen oder Ketten besteht oder vibrationsdämpfend, z. B. über Gummischläuche, realisiert ist. Letzteres verhindert, dass Fahrgeräusche von der Wasseroberfläche, dem Wind oder anderen Umgebungsgeräuschen die Sonaraufnahme oder andere Messungen stören.Regarding the connection between the gondola 14 ' and the wide float 12 ' note that the connection 16 ' , as shown here, can be fixed. Alternatively, it would also be conceivable that the connection consists of at least two ropes or chains or vibration-dampening, e.g. B. is realized via rubber hoses. The latter prevents driving noises from the water surface, the wind or other ambient noises from interfering with the sonar recording or other measurements.

Insofern ist es entsprechend einem bevorzugten Ausführungsbeispiel so, dass die Verbindung 16' vibrationsarm ausgeführt ist, wenn ein Sonar oder ein ähnlicher vibrationsempfindlicher Sensor in die Gondel integriert ist. Um weiter die Vibrationen zu verhindern, können Antriebskomponenten, wie z. B. Motor oder Propeller in den Auftriebskörper 12' integriert werden. Um in diesem Fall dennoch die Schwerpunkt niedrig zu halten, wäre es denkbar, dass dennoch Antriebskomponenten, wie z. B. der Akku/die Stromversorgung weiterhin in der Gondel 14' angeordnet sind.To this extent, according to a preferred exemplary embodiment, the connection 16 ' Low-vibration design if a sonar or similar vibration-sensitive sensor is integrated in the nacelle. To further prevent the vibrations, drive components such. B. Motor or propeller in the float 12 ' to get integrated. In order to keep the center of gravity low in this case, it would be conceivable that drive components such. B. the battery / power supply remains in the gondola 14 ' are arranged.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

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US 20070203623 A1 [0011]

Claims

Watercraft (10, 10 ') with the following features: a gondola (14, 14 '); and a floating body (12, 12 ') which extends along the waterline (18) in a first and second dimension (x, y), wherein it has a greater extent at least in the first or in the second dimension (x, y) than the gondola (14, 14 '), wherein the gondola (14, 14 ') is heavier than the floating body (12, 12').

Watercraft (10, 10 ') according to Claim 1 the nacelle (14, 14 ') being in operation below the waterline (18); and / or wherein the floating body (12, 12 ') is on the waterline (18) during operation.

Watercraft (10, 10 ') according to one of the preceding claims, wherein the extent of the floating body (12, 12') is greater both in the first dimension (x) and in the second dimension (y).

Watercraft (10, 10 ') according to Claim 3 , the gondola (14, 14 ') being positioned opposite the floating body (12, 12') in such a way that in a vertical projection (z) a contour of the floating body (12, 12 ') corresponds to the contour of the gondola (14, 14') ) includes.

Watercraft (10, 10 ') according to one of the preceding claims, wherein the floating body (12, 12') in the first and / or second dimension (x, y) is by at least 50%, by at least 100%, or by at least 200 % larger than the gondola (14, 14 ').

Watercraft (10, 10 ') according to one of the preceding claims, wherein the gondola (14, 14') has a battery, a rechargeable battery and / or an energy supply.

Watercraft (10, 10 ') according to one of the preceding claims, wherein the gondola (14, 14') has a drive (14p ').

Watercraft (10, 10 ') according to one of the preceding claims, wherein the gondola (14, 14') has a motor in combination with a propeller (14p ') and / or a water jet drive (14p').

Watercraft (10, 10 ') according to one of the preceding claims, wherein the gondola (14, 14') can be pivoted relative to the floating body (12, 12 ').

Watercraft (10, 10 ') according to one of the preceding claims, wherein the gondola (14, 14') is connected to the floating body (12, 12 ') via a fixed connection, an elastic connection, a damped connection, or a cable connection.

Watercraft (10, 10 ') according to one of the preceding claims, wherein the expansion of the floating body (12, 12') in the first dimension (x) and / or in the second dimension (y) is greater than an expansion in a third dimension ; and / or wherein the expansion in the first dimension (x) and / or in the second dimension (y) is at least 500% or at least 1000% greater than an expansion in a third dimension.

Watercraft (10, 10 ') according to one of the preceding claims, wherein the gondola (14, 14') is at least 50%, at least 100% or at least 200% heavier than the floating body (12, 12 ').

Watercraft (10, 10 ') according to one of the preceding claims, wherein the floating body (12, 12') is an elastic material and / or an elastic edge and / or an elastic edge which encloses the entire floating body (12, 12 '), having.

Watercraft (10, 10 ') according to one of the preceding claims, wherein the floating body (12, 12') is designed to vary a resulting buoyancy force.

Watercraft (10, 10 ') according to one of the preceding claims, wherein the floating body (12, 12') consists of a foam or elastic foam or is inflatable.

Watercraft (10, 10 ') according to one of the preceding claims, wherein the floating body (12, 12') is formed in several parts.