-
Die Erfindung betrifft einen Antrieb für ein Wasserfahrzeug sowie ein Wasserfahrzeug mit einem solchen Antrieb.
-
Wasserfahrzeuge, insbesondere Schiffe, weisen häufig einen Propellerantrieb auf. Dieser benötigt abhängig von seiner Ausgestaltung eine gewisse Mindestwassertiefe, um effizient zu arbeiten. Insbesondere sind solche Propellerantriebe bei Fahrt auf extrem flachem Wasser sehr ineffizient. Auch ein Waterjet-Antrieb benötigt eine gewisse Mindestwassertiefe. Aufgrund der globalen Erwärmung werden insbesondere für Europa zukünftig Trockenperioden mit sehr niedrigen Wasserständen in Binnengewässern vorausgesagt. Auf unregulierten Flussläufen sind solche niedrigen Wasserstände bereits bekannt. Ein Schaufelradantrieb ist zwar auch bei niedrigem Wasserstand anwendbar, jedoch aufgrund der spezifischen Schaufelbewegung, bei der Ein- und Austauchphasen im Verhältnis zur eingetauchten Bewegung der Schaufelblätter unter Wasser eine erhebliche Rolle spielen, intrinsisch ineffizient. Auf https://www.dst-org.de/blattkettenantrieb/ wird ein neuartiger Antrieb, dort Blattkettenantrieb genannt, beschrieben, der auch in flachem Wasser effizient arbeiten soll. Dabei ist insbesondere der Anteil der eingetauchten Bewegung von Schaufelblättern im Vergleich zu einem Schaufelrad sehr viel größer, sodass hydrodynamische Verluste, die bei den Ein- und Austauchvorgängen der einzelnen Schaufelblätter entstehen, relativ gesehen verringert sind. Es erweist sich jedoch als problematisch, dass die dort verwendete Blattkette eine sehr schwach gedämpfte Resonanzfrequenz aufweist, die genau im Arbeitsbereich des Antriebs liegt. Außerdem hat sich das Leermoment des Antriebs als sehr hoch erwiesen.
-
Bei einem als Unterwasserfahrzeug ausgebildeten Wasserfahrzeug, beispielsweise einem U-Boot, ergeben sich im Zusammenhang mit einem Propellerantrieb weitere Probleme: Mit dem Propellerantrieb alleine ist es nicht oder zumindest nicht auf einfache Weise möglich, neben dem Vortrieb auch Auf- und/oder Abtrieb zu erzeugen, vielmehr bedarf es eines zusätzlichen Tiefenruders. Problematisch ist auch der von dem Propellerantrieb ausgehende Schall, der insbesondere zu einer unerwünschten Ortung des Unterwasserfahrzeugs führen kann.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb für ein Wasserfahrzeug sowie ein Wasserfahrzeug mit einem solchen Antrieb zu schaffen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten.
-
Die Aufgabe wird gelöst, indem die vorliegende technische Lehre bereitgestellt wird, insbesondere die Lehre der unabhängigen Ansprüche sowie der in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung offenbarten Ausführungsformen.
-
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Antrieb für ein Wasserfahrzeug geschaffen wird, der wenigstens einen Linearantrieb aufweist, sowie wenigstens ein Vortriebselement, wobei das wenigstens eine Vortriebselement mit dem wenigstens einen Linearantrieb derart wirkverbunden ist, dass das Vortriebselement durch den Linearantrieb - insbesondere wiederholend, vorzugsweise periodisch - entlang einer gedachten Achse vor- und zurückverlagerbar ist. Mittels des Linearantriebs kann das Vortriebselement wiederholt linear durch das Wasser bewegt werden, um ein mit dem Antrieb ausgestattetes Wasserfahrzeug anzutreiben. Dies entspricht einer Paddelbewegung, die eine sehr effiziente Art darstellt, eine Fortbewegung auch im flachen Wasser - insbesondere auch weitestgehend unabhängig von der Wassertiefe - zu bewirken. Insbesondere bedarf es keiner großen Eintauchtiefe für das Vortriebselement. Eine solche Paddelbewegung kann beispielsweise der Bewegung eines Entenfußes entsprechen, wird jedoch bevorzugt nicht einfach der Natur nachgebildet, sondern mit dem Linearantrieb in bevorzugter Ausgestaltung auf eine einfachere, effizient und kostengünstig umsetzbare Bewegungsform zurückgeführt, wodurch ein besonders effizienter Antrieb erhalten wird, der insbesondere selbst bei sehr niedrigen Wasserständen einsetzbar ist.
-
Der hier vorgeschlagene Antrieb kann vorteilhaft auch bei einem Unterwasserfahrzeug eingesetzt werden: Insbesondere ermöglicht der hier vorgeschlagene Antrieb alternativ oder zusätzlich zur Erzeugung von Vortrieb auch die Erzeugung von Ab- und/oder Auftrieb, so dass auf ein Tiefenruder verzichtet oder dieses zumindest einfacher ausgestaltet werden kann. Weiterhin kann der hier vorgeschlagene Antrieb so ausgebildet und/oder angeordnet werden, dass Schalleintrag oder Schallemissionen in das Wasser vermieden, vermindert, oder zumindest derart gerichtet, insbesondere reflektiert werden, dass eine Ortung des Unterwasserfahrzeugs erschwert, vorzugsweise verhindert wird.
-
Unter einem Wasserfahrzeug wird hier insbesondere ein Fahrzeug verstanden, welches zur Fortbewegung auf Wasser oder in Wasser, insbesondere unter Wasser, bestimmt und geeignet ist. Insbesondere wird unter einem Wasserfahrzeug auch ein Unterwasserfahrzeug, insbesondere ein U-Boot, verstanden. Insbesondere wird unter einem Wasserfahrzeug ein Boot, ein Schiff, ein Amphibienfahrzeug, ein Floß, ein Wassermotorrad, eine Rettungsinsel, ein Tauchschlitten oder ein Wasserschlitten verstanden, wobei diese Aufzählung nicht einschränkend zu verstehen ist.
-
Dass das Vortriebselement durch den Linearantrieb entlang der gedachten Achse vor- und zurückverlagerbar ist, bedeutet insbesondere, dass das Vortriebselement mittels des Linearantriebs zu einer Bewegung veranlasst werden kann, die sich bezüglich einer Bewegungskoordinate zumindest auch auf der gedachten Achse oder parallel zu der gedachten Achse, jedenfalls auch entlang der durch die gedachte Achse definierten Richtung, erstreckt. Die Bewegung kann dabei ausschließlich entlang der gedachten Achse, insbesondere auf der gedachten Achse oder parallel zu der gedachten Achse, erfolgen; es ist aber auch möglich, dass die Bewegung als überlagerte Bewegung ausgeführt wird, so dass Bewegungsanteile entlang anderer Koordinaten, insbesondere Bewegungsanteile senkrecht zu der gedachten Achse, der Bewegung entlang der gedachten Achse überlagert sind. Auch ist es möglich, dass eine Vorbewegung einerseits und eine Zurückbewegung andererseits auf zueinander parallel versetzten Achsen, jeweils parallel zu der gedachten Achse, erfolgen.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist es möglich, dass das Vortriebselement durch den Linearantrieb auf einer - selben - gedachten Achse, insbesondere Linearachse, vor- und zurückverlagert wird.
-
Das wenigstens eine Vortriebselement ist in bevorzugter Ausgestaltung als Vortriebsblatt ausgebildet. Dabei wird unter einem Vortriebsblatt insbesondere ein flächiges Vortriebselement verstanden, welches zumindest entlang einer Richtung eine sehr viel kleinere Erstreckung aufweist, insbesondere sehr viel dünner ist, als entlang der beiden senkrecht auf dieser Richtung stehenden Richtungen. Somit kann das Vortriebselement besonders leicht und effizient ausgebildet sein.
-
Das Vortriebselement ist insbesondere als Paddelblatt ausgebildet oder nach Art eines Paddelblatts gebildet. Insbesondere ist das Vortriebselement durch den Linearantrieb derart entlang der gedachten Achse verlagerbar, dass ein Normalenvektor des Vortriebselements sich in Richtung der gedachten Achse erstreckt oder höchstens einen kleinen Winkel mit der gedachten Achse von weniger als 90°, insbesondere sehr viel weniger als 90°, insbesondere nahe 0°, einschließt.
-
Die gedachte Achse erstreckt sich vorzugsweise parallel zu einer Längsachse eines Wasserfahrzeugs, welches den Antrieb aufweist, oder parallel zu einer Fahrtrichtung des Wasserfahrzeugs.
-
Der Linearantrieb ist insbesondere ein elektrischer, hydraulischer, pneumatischer oder auf andere geeignete Weise maschinell betriebener Antrieb. Es ist möglich, dass der Linearantrieb durch eine Brennkraftmaschine getrieben wird. Der mit dem Vortriebselement zu dessen Bewegung entlang der gedachten Achse wirkverbundene Linearantrieb wird im Folgenden auch als erster Linearantrieb bezeichnet.
-
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das wenigstens eine Vortriebselement mit einer Schubstange verbunden, vorzugsweise an der Schubstange befestigt ist, wobei sich die Schubstange bevorzugt in Richtung der gedachten Achse erstreckt. Dabei ist die Schubstange durch den Linearantrieb periodisch entlang der gedachten Achse verlagerbar. Dies stellt eine ebenso einfache wie effiziente Kopplung des Vortriebselements mit dem Linearantrieb dar.
-
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das wenigstens eine Vortriebselement relativ zu der Schubstange verlagerbar an der Schubstange befestigt ist. Insbesondere ist so vorzugsweise eine Wirkung einstellbar, vorzugsweise veränderbar, die das Vortriebselement auf das Wasser während der Vor- oder Zurückverlagerung des Vortriebselements entlang der gedachten Achse hat. Insbesondere ist bevorzugt eine Ausrichtung des Vortriebselements relativ zu der Schubstange veränderbar. Besonders bevorzugt ist ein Winkel des Vortriebselements, welches dieses mit der Schubstange einschließt, veränderbar. Auf diese Weise kann insbesondere der Strömungswiderstand, den das Vortriebselement bei seiner Verlagerung durch das Wasser erfährt, variiert werden, um wahlweise Vortrieb, Auftrieb, und/oder Abtrieb zu erzeugen, oder auch das Vortriebselement wirkungslos durch das Wasser zu bewegen, insbesondere um den bei einer Verlagerung in einer Richtung erzielten Effekt nicht bei der Zurückverlagerung entlang der entgegengesetzten Richtung wieder rückgängig zu machen.
-
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das wenigstens eine Vortriebselement um eine Drehachse drehbar an der Schubstange befestigt ist. Auf diese Weise ist es möglich, einen Eintauch- oder Anstellwinkel des Vortriebselements relativ zu einer Wasserfläche zu verändern, insbesondere periodisch während der Bewegung des Vortriebselements entlang der gedachten Achse zu variieren. Insbesondere ist es auf diese Weise möglich, das Vortriebselement während einer auch als Vortriebsbewegung bezeichneten Bewegung in einer ersten Richtung entlang der gedachten Achse senkrecht zu der als ruhend oder glatt gedachten Wasserfläche und senkrecht zu der Achse auszurichten, um Vortrieb zu erzeugen, wobei das Vortriebselement bei einer auch als Rückbewegung bezeichneten Bewegung in entgegengesetzter Richtung entlang der gedachten Achse parallel zu der Wasserfläche und/oder der Achse angeordnet werden kann, um den Strömungswiderstand des Vortriebselements zu minimieren. So kann auf einfache Weise Vortrieb in definierter Richtung erzeugt werden.
-
Durch geeignete Wahl des Anstellwinkels ist es insbesondere auch möglich, insbesondere zusätzlich zum Vortrieb, wahlweise Auf- oder Abtrieb zu erzeugen. In vorteilhafter Weise kann dann bei einem Unterwasserfahrzeug auf ein Tiefenruder verzichtet werden, oder das Tiefenruder kann zumindest einfacher oder kleiner ausgestaltet werden.
-
Die Drehachse steht vorzugsweise senkrecht auf der gedachten Achse.
-
Insbesondere erstreckt sich die Drehachse bevorzugt in Breitenrichtung des Wasserfahrzeugs, und/oder senkrecht zur Fortbewegungsrichtung des Wasserfahrzeugs.
-
In bevorzugter Ausgestaltung ist das Vortriebselement mittig um die Drehachse drehbar an der Schubstange befestigt, insbesondere in seinem Schwerpunkt oder auf Höhe seines Schwerpunkts.
-
Alternativ oder zusätzlich ist das wenigstens eine Vortriebselement bevorzugt an einem Montageende des Vortriebselements klappbar an der Schubstange befestigt. Es ist somit insbesondere um eine Klappachse klappbar, wobei die Klappachse bevorzugt senkrecht auf der gedachten Achse steht. Insbesondere erstreckt sich die Klappachse bevorzugt in Breitenrichtung des Wasserfahrzeugs und/oder senkrecht zur Fortbewegungsrichtung des Wasserfahrzeugs. In bevorzugter Ausgestaltung entspricht die Klappachse der zuvor definierten Drehachse. Die an dem Montageende klappbare Befestigung des Vortriebselements ermöglicht in besonders einfacher Weise ein selbsttätiges Einklappen des Vortriebselements während der Rückbewegung, wobei das Vortriebselement während der Vortriebsbewegung ausgeklappt sein kann, um Vortrieb zu erzeugen. Selbstverständlich ist aber auch ein aktives Klappen des Vortriebselements insbesondere mittels eines geeigneten Klappantriebs möglich. Vorzugsweise ist das Vortriebselement nur in eine auch als Einklapprichtung bezeichnete Richtung einklappbar, wobei eine Klappbewegung um die Klappachse in eine andere, der Einklapprichtung entgegengesetzte Klapprichtung gehemmt oder anderweitig verhindert ist. Auf diese Weise wird das Vortriebselement vorteilhaft während der Vortriebsbewegung abgestützt, kann aber während der Rückbewegung eingeklappt sein.
-
Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt vorgesehen, dass das wenigstens eine Vortriebselement in eine Faltrichtung faltbar an der Schubstange befestigt ist. Dies ermöglicht es in einfacher und sehr effizienter Weise, das Vortriebselement während der Rückbewegung einzufalten, wobei es während der Vortriebsbewegung ausgefaltet sein und so Vortrieb erzeugen kann. Entsprechend ist das Vortriebselement bevorzugt nur in eine definierte Faltrichtung faltbar, wobei ein Falten in eine andere, der Faltrichtung entgegengesetzte Richtung gehemmt oder anderweitig verhindert ist. Besonders bevorzugt ist das Vortriebselement mittig faltbar an der Schubstange befestigt, insbesondere auf Höhe seines Schwerpunkts oder in seinem Schwerpunkt. Besonders bevorzugt ist das Vortriebselement während der Rückbewegung hälftig einfaltbar.
-
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Antrieb einen zusätzlichen Linearantrieb aufweist, der eingerichtet ist, um das wenigstens eine Vortriebselement, vorzugsweise die Schubstange mit dem wenigstens einen Vortriebselement, quer zu der gedachten Achse zu verlagern. Dieser zusätzliche Linearantrieb wird auch als zweiter Linearantrieb bezeichnet. Mittels des zusätzlichen oder zweiten Linearantriebs ist es in vorteilhafter Weise möglich, das wenigstens eine Vortriebselement - insbesondere wiederholend, vorzugsweise periodisch - anzuheben und abzusenken, wobei es insbesondere während der Vortriebsbewegung in das Wasser eingetaucht oder tiefer in das Wasser eingetaucht sein kann, wobei es während der Rückbewegung aus dem Wasser ausgetaucht oder weniger tief in das Wasser eingetaucht sein kann. Auf diese Weise ist es möglich, den Strömungswiderstand des Vortriebselements während der Rückbewegung zumindest zu verringern oder ganz auf null zu reduzieren, sodass definiert Vortrieb in eine bestimmte Richtung erzeugt werden kann.
-
Mittels des zweiten Linearantriebs ist es in bevorzugter Ausgestaltung auch möglich, zusätzlich oder sogar alternativ zu Vortrieb - insbesondere abhängig von einem Anstellwinkel des wenigstens einen Vortriebselements während dessen Verlagerung - Abtrieb oder Auftrieb zu erzeugen. Insbesondere kann mittels des zweiten Linearantriebs in bevorzugter Ausgestaltung auch Auftrieb oder Abtrieb erzeugt werden, ohne zugleich Vortrieb zu erzeugen.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist es möglich, dass der Antrieb den ersten Linearantrieb und den zweiten Linearantrieb aufweist, wobei zugleich das Vortriebselement relativ zu der Schubstange fest, insbesondere nicht verlagerbar, insbesondere nicht drehbar, an der Schubstange befestigt ist. Insbesondere ist das Vortriebselement starr an der Schubstange befestigt. Diese Ausgestaltung stellt eine besonders einfache Variante des Antriebs dar, die besonders bevorzugt in Kombination mit der Ausgestaltung des Wasserfahrzeugs als auf dem Wasser fahrendes Wasserfahrzeug Verwendung findet beziehungsweise bei einem solchen Wasserfahrzeug eingesetzt wird. Der zweite Linearantrieb ersetzt dabei quasi die Verlagerbarkeit, insbesondere Schwenkbarkeit des Vortriebselements relativ zu der Schubstange mit Blick auf die Definition der Vortriebsrichtung, insbesondere indem das Vortriebselement wiederholend aus dem Wasser herausgehoben und in das Wasser eingetaucht wird.
-
Gemäß einer anderen Ausgestaltung weist der Antrieb bevorzugt den ersten Linearantrieb, den zweiten Linearantrieb und wenigstens ein Vortriebselement auf, das relativ zu der Schubstange verlagerbar, insbesondere dreh-, klapp- oder faltbar an der Schubstange befestigt ist. Diese Ausgestaltung erweist sich als besonders vorteilhaft in Kombination mit einem als Unterwasserfahrzeug ausgebildeten Wasserfahrzeug, insbesondere wird diese Ausgestaltung bevorzugt bei einem als Unterwasserfahrzeug ausgestalteten Wasserfahrzeug eingesetzt. Die verschiedenen Bewegungsmöglichkeiten erlauben dann eine vielfältige Wahl der Vortriebsrichtung in drei Dimensionen, insbesondere die Wahl zwischen Vortrieb, Auftrieb, Abtrieb, oder einer Kombination aus Vortrieb mit Auftrieb oder Vortrieb mit Abtrieb. Besonders bevorzugt ist in diesem Fall auch ein Verstellantrieb vorgesehen, mit dem das Vortriebselement aktiv relativ zu der Schubstange verlagert werden kann, wobei insbesondere der Anstellwinkel des Vortriebselements relativ zu der Schubstange oder Wasserfläche aktiv verändert werden kann.
-
Der zweite Linearantrieb ist insbesondere eingerichtet, um das Vortriebselement, insbesondere die Schubstange, senkrecht zu der gedachten Achse, insbesondere in Hochrichtung des Wasserfahrzeugs, zu verlagern.
-
Insbesondere ist der zweite Linearantrieb eingerichtet, um das Vortriebselement, insbesondere die Schubstange, periodisch quer, vorzugsweise senkrecht, zu der gedachten Achse zu verlagern.
-
Besonders bevorzugt weist der Antrieb eine Steuereinrichtung auf, die eingerichtet ist, um den ersten Linearantrieb und den zweiten Linearantrieb zu einer überlagerten Bewegung anzusteuern, wobei die Verlagerung entlang der gedachten Achse mit der Verlagerung quer zu der gedachten Achse periodisch überlagert wird. Alternativ ist es möglich, dass die Steuereinrichtung eingerichtet ist, um den ersten Linearantrieb und den zweiten Linearantrieb sequentiell anzusteuern, sodass stets eine Verlagerung mittels des zweiten Linearantriebs auf eine Verlagerung mittels des ersten Linearantriebs folgt, insbesondere auf folgende Weise: Einer Vortriebsbewegung des ersten Linearantriebs folgt eine Austauchbewegung des zweiten Linearantriebs; auf die Austauchbewegung des zweiten Linearantriebs folgt eine Rückbewegung des ersten Linearantriebs; auf die Rückbewegung des ersten Linearantriebs folgt eine Eintauchbewegung des zweiten Linearantriebs; auf die Eintauchbewegung des zweiten Linearantriebs folgt die Vortriebsbewegung des ersten Linearantriebs, und so fort.
-
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Antrieb wenigstens einen Verstellantrieb aufweist, der eingerichtet ist, um das wenigstens eine Vortriebselement relativ zu der Schubstange zu verlagern, insbesondere um die Ausrichtung des wenigstens einen Vortriebselements, insbesondere einen Winkel desselben, relativ zu der Schubstange zu verändern. Somit ist es möglich, die Ausrichtung des Vortriebselements relativ zu der Schubstange aktiv zu beeinflussen.
-
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Verstellantrieb wenigstens einen Motor aufweist, der eingerichtet ist, um das wenigstens eine Vortriebselement um die Drehachse zu drehen, um die Klappachse zu klappen, oder zu falten. Auf diese Art kann das Vortriebselement in einfacher Weise aktiv gedreht, geklappt oder gefaltet werden. In bevorzugter Ausgestaltung ist der wenigstens eine Motor als Elektromotor ausgebildet. Insbesondere ist der Motor eingerichtet zur Erzeugung einer Rotationsbewegung.
-
Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt vorgesehen, dass der Verstellantrieb eine Verstellstange aufweist, die mit dem wenigstens einen an der Schubstange angelenkten Vortriebselement derart exzentrisch wirkverbunden ist, dass das wenigstens eine Vortriebselement mittels der Verstellstange in seiner Ausrichtung relativ zu der Schubstange verändert werden kann. Die Verstellstange selbst ist in bevorzugter Ausgestaltung mittels eines Verstellstangenantriebs verlagerbar, vorzugsweise linear verlagerbar. Der Verstellstangenantrieb kann insbesondere als Linearmotor oder in anderer geeigneter Weise, beispielsweise auch als Exzenterantrieb, ausgebildet sein.
-
Die Verstellstange erstreckt sich bevorzugt parallel zu der Schubstange.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Verstellstange über ein Hebelelement mit dem Vortriebselement wirkverbunden, wobei das Hebelelement bevorzugt einerseits gelenkig mit der Verstellstange und andererseits gelenkig mit dem Vortriebselement verbunden ist. Auf diese Weise ist es insbesondere möglich, das Vortriebselement vollständig parallel zu der Schubstange auszurichten, auch wenn die Verstellstange parallel versetzt zu der Schubstange angeordnet ist. Somit kann der Strömungswiderstand des Vortriebselements im Wasser effektiv minimiert werden.
-
Mittels des Verstellantriebs ist vorzugsweise der Winkel, den das Vortriebselement mit der Schubstange einschließt, und insbesondere der Anstellwinkel des Vortriebselements relativ zu der Wasserfläche, frei wählbar, vorzugsweise beliebig einstellbar. So kann mittels des Verstellantriebs definiert werden, ob während einer Verlagerung des Vortriebselements entlang der gedachten Achse oder quer zu der gedachten Achse der Strömungswiderstand verringert oder minimiert werden soll, ob ausschließlich Vortrieb, oder ausschließlich Auf- oder Abtrieb, oder Vortrieb kombiniert mit Auf- oder Abtrieb, erzeugt werden soll.
-
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Antrieb eine Mehrzahl von Vortriebselementen aufweist, die vorzugsweise gemeinsam von dem wenigstens einen ersten Linearantrieb verlagerbar sind. Vorzugsweise ist eine Mehrzahl von Vortriebselementen mit einer selben, gemeinsamen Schubstange verbunden, insbesondere an der Schubstange befestigt, insbesondere entlang der Erstreckung der Schubstange voneinander beabstandet. Vorzugsweise weisen die Vortriebselemente paarweise gleiche Abstände zueinander auf, sind also in regelmäßigen Abständen hintereinander an der Schubstange angeordnet. Auf diese Weise kann ein besonders effizienter Antrieb bereitgestellt werden.
-
Weist der Antrieb eine Mehrzahl von Vortriebselementen auf, bewirkt dies in vorteilhafter Weise einen Krafteintrag in das den Antrieb aufweisende Wasserfahrzeug nicht nur an einer Stelle, wie dies bei einem Propeller der Fall ist, sondern eine Verteilung der Antriebs-Reaktionskräfte über einen größeren Bereich des Wasserfahrzeugs, besonders vorteilhaft über das gesamte Wasserfahrzeug verteilt, insbesondere über die gesamte Länge des Wasserfahrzeugs. Somit kann in vorteilhafter Weise eine punktuelle Belastung der tragenden Struktur des Wasserfahrzeugs vermieden werden; vielmehr wird der Kräfteeintrag über die Struktur verteilt und diese somit entlastet. Das Wasserfahrzeug kann dadurch letztlich leichter bauen oder zumindest kann die tragende Struktur des Wasserfahrzeugs bezüglich ihrer Massen- und Festigkeitsverteilung homogener ausgelegt werden.
-
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Verstellantrieb für jedes Vortriebselement der Mehrzahl von Vortriebselementen einen separaten Motor aufweist, um das jeweilige Vortriebselement relativ zu der Schubstange zu verlagern, insbesondere um die Drehachse zu drehen, um die Klappachse zu klappen, oder zu falten. Die Motoren sind vorzugsweise separat oder gemeinsam, insbesondere gleichzeitig, ansteuerbar. Vorzugsweise sind die Motoren als Elektromotoren ausgebildet.
-
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das wenigstens eine Vortriebselement an wenigstens einem freien Ende des Vortriebselements eine Steuerfinne aufweist, die eingerichtet ist, um das Vortriebselement durch Wasserkraft in Abhängigkeit von seiner Bewegungsrichtung entlang der gedachten Achse relativ zu der Schubstange zu verlagern, insbesondere zu drehen, zu falten oder zu klappen. Die Steuerfinne ist vorzugsweise als Vorsprung ausgebildet, dessen Ausrichtung von einer Ausrichtung des Vortriebselements am Fuß des Vorsprungs, wo die Steuerfinne in das Vortriebselement übergeht, abweicht. Die Steuerfinne steht also insbesondere in einem Winkel zu dem restlichen Vortriebselement, der bevorzugt einerseits von 0° und andererseits von 90° verschieden ist. Die Steuerfinne kann somit eine wasserkraftgetriebene Dreh-, Klapp- oder Faltbewegung des Vortriebselements induzieren oder zumindest unterstützen. Ist ein faltbares Vortriebselement mittig an der Schubstange befestigt, weist es bevorzugt beidseitig, an seinen beiden freien Enden jeweils eine Steuerfinne auf, sodass das Vortriebselement sehr effizient im Zuge des Wechsels von der Rückbewegung zu der Vortriebsbewegung aufgefaltet werden kann.
-
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Antrieb ein Steuergerät aufweist, das eingerichtet ist, um den wenigstens einen Linearantrieb und den Verstellantrieb so anzusteuern, dass ein Anstellwinkel des wenigstens einen Vortriebselements relativ zu einer Wasserlinie im Zuge eines Wechsels einer Bewegungsrichtung des wenigstens einen Vortriebselements entlang der gedachten Achse, insbesondere vor, nach und/oder während des Wechsels der Bewegungsrichtung, geändert wird. Auf diese Weise kann der Anstellwinkel - wie bereits ausgeführt - beliebig eingestellt werden.
-
In bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Steuergerät eingerichtet ist, um das Vortriebselement in einer letzten Bewegungsphase entlang der gedachten Achse relativ zu der Schubstange zu verlagern, so dass der Anstellwinkel geändert wird. Auf diese Weise kann ein besonders flüssiger, ruhiger und ruckarmer Bewegungsablauf und insbesondere auch eine solche Bewegung des Wasserfahrzeugs erzeugt werden.
-
Die Aufgabe wird schließlich auch gelöst, indem ein Wasserfahrzeug geschaffen wird, welches einen erfindungsgemäßen Antrieb oder einen Antrieb gemäß einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele aufweist. In Zusammenhang mit dem Wasserfahrzeug ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Antrieb erläutert wurden.
-
Das Wasserfahrzeug ist bevorzugt als Boot oder Schiff ausgebildet. Insbesondere kann das Wasserfahrzeug als Schubschiff, insbesondere eingerichtet zum Bilden eines Schubverbands mit wenigstens einer Schute oder einem Leichter, ausgebildet sein. In bevorzugter Ausgestaltung ist das Wasserfahrzeug als Unterwasserfahrzeug, insbesondere als U-Boot, ausgebildet.
-
Das Wasserfahrzeug weist insbesondere eine Längsachse auf, die sich entlang einer bestimmungsgemäßen Fahrtrichtung des Wasserfahrzeugs erstreckt. Insbesondere ist es möglich, dass die Längsachse sich entlang einer längsten Erstreckung des Wasserfahrzeugs erstreckt. Eine Breitenrichtung des Wasserfahrzeugs erstreckt sich bevorzugt senkrecht zu der Längsachse und parallel zu einer gedachten, ebenen Wasserfläche eines Gewässers, auf welchem das Wasserfahrzeug bestimmungsgemäß angeordnet wird. Eine Hochrichtung des Wasserfahrzeugs erstreckt sich senkrecht zu der Längsachse und senkrecht zu der Breitenrichtung und steht dabei insbesondere senkrecht auf einer Ebene, die durch die Längsachse einerseits und die Breitenrichtung andererseits aufgespannt wird.
-
Die gedachte Achse des Antriebs erstreckt sich bevorzugt parallel zu der Längsachse des Wasserfahrzeugs oder schließt höchstens einen kleinen Winkel, insbesondere nahe 0°, insbesondere sehr viel kleiner als 90°, mit der Längsachse des Wasserfahrzeugs ein. Weist der Antrieb einen zusätzlichen, zweiten Linearantrieb auf, ist dieser bevorzugt eingerichtet, das wenigstens eine Vortriebselement in Hochrichtung des Wasserfahrzeugs zu verlagern. Die wenigstens eine Dreh- oder Klappachse erstreckt sich bevorzugt in Breitenrichtung des Wasserfahrzeugs oder weist höchstens einen kleinen Winkel zur Breitenrichtung, insbesondere einen Winkel von nahe 0°, insbesondere sehr viel weniger als 90°, zur Breitenrichtung des Wasserfahrzeugs auf.
-
Der zweite Linearantrieb ist insbesondere eingerichtet, um das wenigstens eine Vortriebselement wiederholt, bevorzugt periodisch, aus dem Wasser ein- und in das Wasser auszutauchen.
-
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Wasserfahrzeug mindestens zwei erfindungsgemäße Antriebe oder zwei Antriebe gemäß einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele aufweist, wobei die Antriebe beidseitig des Wasserfahrzeugs angeordnet sind. Insbesondere ist bevorzugt an jeder Seite des Wasserfahrzeugs jeweils ein Antrieb der zwei Antriebe angeordnet. Die beiden Antriebe sind vorzugsweise separat voneinander ansteuerbar. Durch separates Ansteuern der beiden Antriebe kann in besonders einfacher und sehr effizienter Weise eine Lenkung des Wasserfahrzeugs bewirkt werden. Dabei ist das Wasserfahrzeug besonders präzise manövrierbar und sehr wendig, wobei es insbesondere auf der Stelle gewendet werden kann, wenn die beiden Antriebe mit einander entgegengesetzten Vortriebsbewegungen angesteuert werden. Dies entspricht insbesondere dem Wenden eines Kettenfahrzeugs an Ort und Stelle durch Ansteuern der beiden Laufketten in verschiedene Laufrichtungen. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, die Antriebe gemeinsam, insbesondere synchron, mit derselben Vortriebsbewegung anzusteuern, um einen leistungsstarken Gesamtantrieb für eine Fahrt in einer bestimmten Richtung, sei es vorwärts oder rückwärts, und/oder aufwärts oder abwärts, insbesondere eine Geradeausfahrt, des Wasserfahrzeugs bereitzustellen.
-
Es ist also insbesondere möglich, dass das Wasserfahrzeug genau zwei Antriebe, jeweils einen an jeder Seite des Wasserfahrzeugs - aufweist.
-
Es ist aber auch möglich, dass das Wasserfahrzeug mehr als zwei Antriebe aufweist, besonders bevorzugt an jeder Seite mehr als zwei Antriebe. Dabei ist in besonders bevorzugter Ausgestaltung vorgesehen, dass die verschiedenen Antriebe, insbesondere die verschiedenen Antriebe auf einer selben Seite des Wasserfahrzeugs, zueinander zeitversetzt, insbesondere phasenverschoben, ansteuerbar sind, derart, dass jeweils mindestens ein Antrieb, insbesondere mindestens ein Antrieb pro Seite, Antriebsarbeit leistet, während mindestens ein anderer Antrieb, insbesondere mindestens ein anderer Antrieb pro Seite, in einer antriebsarbeitsfreien Phase, insbesondere einer Zurückbewegung, begriffen ist. Auf diese Weise kann vorteilhaft unterbrechungsfreier Schub bereitgestellt werden, indem bevorzugt immer mindestens ein Antrieb, insbesondere mindestens ein Antrieb pro Seite, Antriebsarbeit leistet, das heißt Schub erzeugt.
-
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens ein Antrieb an einer Unterseite des Wasserfahrzeugs angeordnet ist. Dabei kann von dem Antrieb ausgehender Schall in vorteilhafter Weise von einem Rumpf des Wasserfahrzeugs nach unten reflektiert werden, so dass eine Ortung des Wasserfahrzeugs zumindest erschwert ist. Dies erweist sich als besonders vorteilhaft, wenn das Wasserfahrzeug als Unterwasserfahrzeug ausgebildet ist.
-
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Wasserfahrzeug an jeder Seite mindestens einen Antrieb, sowie an seiner Unterseite mindestens einen Antrieb aufweist. Dabei verwirklichen sich in besonderer Weise die bereits zuvor erläuterten Vorteile in Kombination miteinander.
-
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Wasserfahrzeugs mit einem ersten Ausführungsbeispiel eines Antriebs für das Wasserfahrzeug;
- 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Wasserfahrzeugs mit einem zweiten Ausführungsbeispiel eines Antriebs für das Wasserfahrzeug;
- 3 eine Detaildarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines Antriebs für ein Wasserfahrzeug;
- 4 eine Detaildarstellung eines vierten Ausführungsbeispiels eines Antriebs für ein Wasserfahrzeug;
- 5 eine Detaildarstellung eines fünften Ausführungsbeispiels eines Antriebs für ein Wasserfahrzeug;
- 6 eine Detaildarstellung eines sechsten Ausführungsbeispiels eines Antriebs für ein Wasserfahrzeug, und
- 7 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Wasserfahrzeugs.
-
1 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Wasserfahrzeugs 1 mit einem ersten Ausführungsbeispiel eines Antriebs 3. Das Wasserfahrzeug 1 ist hier als Schiff ausgebildet und auf einem Gewässer 5 angeordnet, dessen Wasserlinie 7 hier schematisch dargestellt ist.
-
Der Antrieb 3 weist einen Linearantrieb 9 auf, der auch als erster Linearantrieb 9 bezeichnet wird, sowie wenigstens ein hier als Vortriebsblatt ausgebildetes Vortriebselement 11, hier eine Mehrzahl von Vortriebselementen 11, wobei der übersichtlicheren Darstellung wegen nur eines der Vortriebselemente 11 mit dem entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet ist. Das Vortriebselement 11 ist mit dem Linearantrieb 9 derart wirkverbunden, dass es durch den Linearantrieb 9 insbesondere periodisch entlang einer gedachten Achse A vor- und zurückverlagerbar ist. Die gedachte Achse A erstreckt sich hier insbesondere parallel zu einer in der Figur horizontalen Längsachse des Wasserfahrzeugs 1 sowie außerdem parallel zu einer als ruhend gedachten Wasserfläche des Gewässers 5. Der Antrieb 3 ermöglicht in vorteilhafter Weise einen effizienten Vortrieb für das Wasserfahrzeug 1 auch in sehr flachem Wasser, also bei niedrigem Wasserstand des Gewässers 5.
-
Die Vortriebselemente 11 sind insbesondere als Paddelblätter ausgebildet.
-
Die Vortriebselemente 11 sind gemeinsam durch den ersten Linearantrieb 9 verlagerbar.
-
Die Vortriebselemente 11 sind hier mit einer Schubstange 13 verbunden, insbesondere an der Schubstange 13 befestigt, wobei sich die Schubstange 13 in Richtung der gedachten Achse A erstreckt. Die Schubstange 13 ist durch den Linearantrieb 9 entlang der gedachten Achse A vor- und zurückverlagerbar. Insbesondere sind die Vortriebselemente 11 alle gemeinsam an derselben Schubstange 13 befestigt, insbesondere in gleichen Abständen zueinander.
-
Die Vortriebselemente 11 sind insbesondere relativ zu der Schubstange 13 verlagerbar an derselben befestigt.
-
Bei dem hier dargestellten, ersten Ausführungsbeispiel des Antriebs 3 sind die Vortriebselemente 11 jeweils um eine Drehachse D drehbar an der Schubstange 13 befestigt, wobei die Drehachse D senkrecht auf der gedachten Achse A und hier zugleich auch senkrecht auf der Bildebene von 1 steht. Insbesondere erstrecken sich die jeweiligen Drehachsen D, von denen der besseren Übersichtlichkeit wegen nur eine mit dem Bezugszeichen D bezeichnet ist, jeweils in Breitenrichtung des Wasserfahrzeugs 1. Die Vortriebselemente 11 sind insbesondere jeweils mittig um ihre jeweilige Drehachse D drehbar an der Schubstange 13 angelenkt.
-
Der Antrieb 3 weist bevorzugt einen Verstellantrieb 14 auf, der eingerichtet ist, um das wenigstens eine Vortriebselement 11 relativ zu der Schubstange 13 zu verlagern.
-
Der Verstellantrieb 14 weist bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel einen Motor 15 auf, der eingerichtet ist, um wenigstens ein ihm zugeordnetes Vortriebselement 11 um die Drehachse D zu drehen. Insbesondere ist hier jedem Vortriebselement 11 der Vortriebselementel 1 ein eigener Motor 15 zugeordnet, um das jeweilige Vortriebselement 11 um seine jeweilige Drehachse D zu drehen. Der besseren Übersichtlichkeit wegen ist hier nur einer der Motoren 15 mit dem entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet. Die Motoren 15 sind bevorzugt als rotatorische Elektromotoren ausgebildet.
-
Der Antrieb 3 weist außerdem ein Steuergerät 16 auf, das eingerichtet ist, um den wenigstens einen Linearantrieb 9 und den Verstellantrieb 14 so anzusteuern, dass ein Anstellwinkel α des wenigstens einen Vortriebselements 11 relativ zu der Wasserlinie 7 im Zuge eines Wechsels einer Bewegungsrichtung des wenigstens einen Vortriebselements 11 entlang der gedachten Achse A, insbesondere vor, nach und/oder während des Wechsels der Bewegungsrichtung, geändert wird.
-
Durch Vorgabe des Anstellwinkels α kann insbesondere auch eingestellt werden, ob der Antrieb 3 ausschließlich Vortrieb, zusätzlich zu Vortrieb auch Auftrieb oder Abtrieb, oder gegebenenfalls, insbesondere in Zusammenhang mit einem im Folgenden noch erläuterten zweiten Linearantrieb 17, nur Auf- oder Abtrieb erzeugt, oder ob ein Strömungswiderstand des Vortriebselements 11 minimal ist.
-
Das Wasserfahrzeug 1 weist bevorzugt zwei solcher Antriebe 3 auf, die beidseitig an dem Wasserfahrzeug 1 angeordnet und bevorzugt separat ansteuerbar sind.
-
Es ist auch möglich, dass das Wasserfahrzeug 1 mehr als zwei solcher Antriebe 3 aufweist, insbesondere auf jeder Seite des Wasserfahrzeugs 1 mehr als zwei solcher Antriebe 3. In diesem Fall ist insbesondere eine zeitversetzte oder phasenverschobene Ansteuerung der Antriebe 3 derart möglich, dass stets mindestens ein Antrieb 3, insbesondere mindestens ein Antrieb 3 pro Seite des Wasserfahrzeugs 1, Schub erzeugt, während mindestens ein anderer Antrieb 3, insbesondere mindestens ein anderer Antrieb 3 pro Seite des Wasserfahrzeugs 1, keinen Schub erzeugt, insbesondere in einer Rückverlagerung begriffen ist. Auf diese Weise kann unterbrechungsfreier Schub für das Wasserfahrzeug 1 bereitgestellt werden.
-
In 1 sind bei a) bis c) verschiedene Bewegungsphasen der Antriebsbewegung des Antriebs 3 dargestellt.
-
Bei a) ist eine Vortriebsbewegung dargestellt, bei welcher die Verteilerelemente 11 gemeinsam mit der Schubstange 13 durch den Linearantrieb 9 in Richtung eines ersten Pfeils P1, das heißt in 1 nach rechts, bewegt werden. Dabei sind die Vortriebselemente 11 im Wesentlichen senkrecht zu der Wasserlinie 7 und zu der Achse A orientiert, sodass Vortrieb für das Wasserfahrzeug 1 erzeugt wird, das sich daraufhin in Richtung eines zweiten Pfeils P2, das heißt in 1 nach links, relativ zu dem Gewässer 5 bewegt.
-
Bei b) ist dargestellt, dass vorzugsweise in einer letzten Bewegungsphase der Vortriebsbewegung die Vortriebselemente 11 durch die Motoren 15 um ihre Drehachsen D gedreht werden, wodurch ihr Anstellwinkel relativ zu der Wasserlinie 7 oder zu der als ruhend gedachten Wasserfläche des Gewässers 5 verändert wird. Insbesondere werden die Vortriebselemente 11 bevorzugt um 90° eingedreht, sodass sie dann schließlich parallel zu der Schubstange 13 und der Wasserfläche ausgerichtet sind.
-
Bei c) ist schließlich eine Rückbewegung dargestellt, wobei die Schubstange 13 mit den Vortriebselementen 11 durch den Linearantrieb 9 in zu P1 entgegengesetzter Richtung eines dritten Pfeils P3, das heißt in 1 nach links, verlagert wird. Da die Vortriebselemente 11 dabei eingedreht sind, ist ihr Strömungswiderstand minimal, und die Vortriebsbewegung des Wasserfahrzeugs 1 wird höchstens vernachlässigbar gehemmt.
-
Vorzugsweise in einer letzten Phase der Rückbewegung werden die Vortriebselemente 11 wiederum durch die Motoren 15 um ihre Drehachsen D gedreht, insbesondere wiederum um 90°, insbesondere gleichsinnig oder gegensinnig zu der ersten in Zusammenhang mit der Darstellung bei b) erläuterten Bewegung, sodass sie letztlich wiederum die bei a) dargestellte Position erreichen. Der hier bei a) bis c) dargestellte Bewegungszyklus wird dann wiederholt, insbesondere periodisch fortgesetzt, um das Wasserfahrzeug 1 anzutreiben.
-
Selbstverständlich kann dieser Bewegungszyklus in abgewandelter Weise durchgeführt werden, um das Wasserfahrzeug 1 abzubremsen oder in entgegengesetzter Richtung, nach rückwärts, anzutreiben, insbesondere indem die Vortriebselemente 11 während der Rückbewegung um 90° zu der als ruhend gedachten Wasserfläche ausgestellt werden, wobei die zuvor erläuterte Rückbewegung dann Rücktrieb erzeugt, wobei sie während der zuvor erläuterten Vortriebsbewegung, die dann nicht als solche Vortriebsbewegung fungiert, eingedreht sind.
-
Weist das Wasserfahrzeug 1 insbesondere beidseitig zwei Antriebe 3 auf, können diese separat angesteuert werden, um das Wasserfahrzeug 1 zu manövrieren. Insbesondere können sie gegensinnig angesteuert werden, um das Wasserfahrzeug 1 auf der Stelle zu wenden.
-
2 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Schiffs 1 mit einem zweiten Ausführungsbeispiel eines Antriebs 3.
-
Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, sodass jeweils auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.
-
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 2 weist der Antrieb 3 einen zusätzlichen, zweiten Linearantrieb 17 auf, der eingerichtet ist, um das wenigstens eine Vortriebselement 11, hier die Mehrzahl von Vortriebselementen 11, insbesondere die Schubstange 13, quer zu der gedachten Achse A, hier insbesondere senkrecht zu der gedachten Achse A, insbesondere in Hochrichtung des Wasserfahrzeugs 1, das heißt in der Bildebene von 2 in vertikaler Richtung, zu verlagern.
-
Bei a) ist dabei die Schubstange 13 mit den Vortriebselementen 11 in einer unteren, eingetauchten Position dargestellt, wobei die Schubstange 13 mit den Vortriebselementen 11 bei b) in einer oberen, aus dem Gewässer 5 - hier insbesondere über die Wasserlinie 7 - ausgetauchten Position dargestellt ist.
-
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird vorzugsweise die Vortriebsbewegung in der unteren, eingetauchten Position der Vortriebselemente 11 durchgeführt, und die Rückbewegung wird in der oberen, ausgetauchten Position der Vortriebselemente 11 durchgeführt. Dies ist hier wiederum durch den ersten Pfeil P1 und entsprechend den dritten Pfeil P3 dargestellt; entsprechend erfolgt die Bewegung des Wasserfahrzeugs 1 entlang des zweiten Pfeils P2. Selbstverständlich erfolgt eine Rückwärtsbewegung des Wasserfahrzeugs 1 in abgewandelter, jedoch analoger Weise, nämlich durch Verlagern der Vortriebselemente 11 vom Heck des Wasserfahrzeugs 1 in Richtung des Bugs in der unteren, eingetauchten Position, und umgekehrt vom Bug in Richtung des Hecks in der oberen, ausgetauchten Position.
-
3 zeigt eine schematische Detaildarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels des Antriebs 3. Dabei sind hier die Vortriebselemente 11 jeweils - insbesondere mittig - in eine Faltrichtung F faltbar an der Schubstange 13 befestigt. Bei a) ist dabei die Vortriebsbewegung der Schubstange 13 mit den Vortriebselementen 11 in Richtung des ersten Pfeils P1 dargestellt, wobei die Vortriebselemente 11 - insbesondere aufgrund der Wasserkräfte - aufgefaltet sind, und wobei die Vortriebsbewegung des Wasserfahrzeugs 1 in Richtung des zweiten Pfeils P2 bewirkt wird; bei b) ist die Rückbewegung der Schubstange 13 mit den Vortriebselementen 11 in Richtung des dritten Pfeils P3 dargestellt, wobei hier die Vortriebselemente 11 - bevorzugt wiederum durch Wasserkräfte - eingefaltet sind, wodurch ihr Strömungswiderstand verringert ist.
-
4 zeigt eine schematische Detaildarstellung eines vierten Ausführungsbeispiels des Antriebs 3. Dieses vierte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem dritten Ausführungsbeispiel gemäß 3, wobei hier jedoch zusätzlich das dargestellte Vortriebselement 11 noch an einem freien Ende, hier insbesondere an seinen beiden freien Enden 19, jeweils eine Steuerfinne 21 aufweist, die eingerichtet ist, um das Vortriebselement 11 durch Wasserkraft in Abhängigkeit von seiner Bewegungsrichtung entlang der gedachten Achse A zu falten. Insbesondere unterstützt die Steuerfinne 21 hier beim Wechsel von der Rückbewegung zu der Vortriebsbewegung das Auffalten oder Ausfalten des Vortriebselements 11.
-
5 zeigt eine schematische Detaildarstellung eines fünften Ausführungsbeispiels des Antriebs 3, integriert in ein drittes Ausführungsbeispiel des Wasserfahrzeugs 1. Die Vortriebsbewegung einerseits und die Rückbewegung andererseits sind in 5 umgekehrt zu den vorhergehenden Darstellungen ausgerichtet, was an der umgekehrten Ausrichtung der Pfeile P1, P2 und P3 erkennbar ist.
-
Dabei ist hier das einzige exemplarisch dargestellte Vortriebselement 11 um eine Klappachse K, die in ihrer Ausgestaltung und Orientierung der zuvor erläuterten Drehachse D entspricht, an einem Montageende 23 klappbar - siehe den Doppelpfeil K' - an der Schubstange 13 befestigt. Das Vortriebselement 11 ist dabei nur in eine Richtung klappbar, wobei eine Klappbewegung um die Klappachse K in die entgegengesetzte Klapprichtung gehemmt ist, hier durch einen Anschlag 25. Dieser stützt insbesondere das Vortriebselement 11 gegen die angreifenden Wasserkräfte während der Vortriebsbewegung ab. Es ist möglich, dass die Klappbewegung des Vortriebselements 11 aktiv, insbesondere durch einen Motor, bewirkt wird. Bevorzugt wird allerdings die Klappbewegung durch die angreifenden Wasserkräfte bewirkt.
-
Insoweit ist bei a) wiederum die Vortriebsbewegung mit ausgeklapptem Vortriebselement 11 dargestellt, wobei auf die in Zusammenhang mit den vorangehenden Darstellungen erläuterten Pfeile P1, P2 verwiesen wird. Wie ausgeführt, werden die an dem Vortriebselement 11 angreifenden Wasserkräfte dabei durch den Anschlag 25 abgestützt.
-
In entsprechender Weise ist bei b) wiederum die Rückbewegung dargestellt, wobei ebenfalls auf die in Zusammenhang mit den vorhergehenden Darstellungen erläuterten Pfeile P2, P3 verweisen wird. Während der Rückbewegung bewirken die angreifenden Wasserkräfte ein Einklappen des Vortriebselements 11 um die Klappachse K, sodass dessen Strömungswiderstand verringert ist.
-
Auch bei dem fünften Ausführungsbeispiel weist das Vortriebselement 11 an seinem freien Ende 19 eine Steuerfinne 21 auf, die eingerichtet ist, um das Vortriebselement 11 durch Wasserkraft in Abhängigkeit von seiner Bewegungsrichtung entlang der gedachten Achse A zu klappen.
-
Insbesondere unterstützt dabei die Steuerfinne 21 die Einklappbewegung des Vortriebselements 11 beim Wechsel von der Vortriebsbewegung zur Rückbewegung.
-
In 5 ist außerdem noch eine optional vorgesehene Führung 27 für die Schubstange 13 dargestellt. Außerdem ist eine Außenhaut 29 des Wasserfahrzeugs 1 dargestellt, in welcher eine doppelte Dichtung 31 zur Durchführung der Schubstange 13 vorgesehen ist, mit einer Bilge 33 innerhalb der doppelten Dichtung 31.
-
6 zeigt eine schematische Detaildarstellung eines sechsten Ausführungsbeispiels des Antriebs 3. Hierbei weist der Verstellantrieb 14 eine Verstellstange 35 auf, die mit den Vortriebselementen 11 exzentrisch zu deren Anlenkpunkt an der Schubstange 13 wirkverbunden ist. Wie ein Vergleich der Teilfiguren a) und b) von 6 zeigt, kann der Anstellwinkel α der Vortriebselemente 11 durch insbesondere lineare Verlagerung der Verstellstange 35 relativ und parallel zu der Schubstange 13 variiert werden.
-
In bevorzugter Ausgestaltung ist die Verstellstange 35 über Hebelelemente 37 mit den Verstellelementen 11 verbunden, wobei die Hebelelemente 37 insbesondere einerseits an der Verstellstange 35 und andererseits an den Vortriebselementen 11 gelenkig, insbesondere schwenkbar angelenkt sind. Auf diese Weise ist es möglich, wie bei b) dargestellt, die Vortriebselemente 11 parallel zu der Schubstange 13 anzuordnen, auch wenn die Verstellstange 35 parallel versetzt zu der Schubstange 13 angeordnet ist.
-
7 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Wasserfahrzeugs 1. Das Wasserfahrzeug 1 ist hier als Unterwasserfahrzeug, insbesondere als U-Boot ausgebildet.
-
In bevorzugter Ausgestaltung ist hier der Antrieb 3 an einer Unterseite 39 des U-Boots angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass durch den Antrieb 3 erzeugter oder emittierter Schall durch die Unterseite 39 des Wasserfahrzeugs 1 nach unten reflektiert werden kann, wodurch eine Ortung des Wasserfahrzeugs 1 zumindest erschwert ist.
-
Auch das als Unterwasserfahrzeug ausgebildete Wasserfahrzeug 1 kann aber zusätzlich oder alternativ zu dem in 7 dargestellten Antrieb 3 auch seitlich, insbesondere beidseitig des Wasserfahrzeugs 1, mindestens einen Antrieb 3 aufweisen.
-
Durch geeignete Wahl des Anstellwinkels α der Vortriebselemente 11 des Antriebs 3 kann insbesondere - zusätzlich oder alternativ zu Vortrieb - Auftrieb oder Abtrieb durch den Antrieb 3 für das Wasserfahrzeug 1 erzeugt werden. Dies erweist sich als besonders vorteilhaft in Zusammenhang mit einem als Unterwasserfahrzeug ausgebildeten Wasserfahrzeug 1, wobei in bevorzugter Ausgestaltung auf ein Tiefenruder verzichtet werden kann, oder wobei das Tiefenruder kleiner oder einfacher ausgestaltet werden kann.
