DE20112021U1

DE20112021U1 - Oberflächenpropelleranlage für Wasserfahrzeuge

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Publication number: DE20112021U1
Application number: DE20112021U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-07-19
Filing date: 2001-07-19
Publication date: 2002-07-04
Anticipated expiration: 2011-07-20

Description

GEBRAUCHSMUSTERANMELDUNG

Bezeichnung: Oberflächenpropelleranlage für Wasserfahrzeuge

Anmelder: Dipl.-Ing. Kristian Kusan

Theodor-Heuss-Str. 26 D-56564 Neuwied

Erfinder: gleich Anmelder

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Oberflächenpropelleranlage für Wasserfahrzeuge.

Eine möglichst hohe Geschwindigkeit bei Wasserfahrzeugen wird auch in der Zukunft immer mehr an Bedeutung gewinnen. Eine hohe Geschwindigkeit ist insbesondere für Sportboote, Yachten, schnelle Fähren und paramilitäre und militäre Wasserfahrzeuge die wichtigste Eigenschaft.

Das Problem, höhere Geschwindigkeiten als 35 kn mit dem Propeller zu erreichen, ist die sogenannte Kavitationsbarriere, weswegen man für diesen Geschwindigkeitsbereich Wasserstrahlantriebe oder Oberflächenpropeller verwendet, welche bei richtiger Auslegung auch bei höchsten Geschwindigkeiten kavitationsfrei arbeiten. Die richtige Wahl zwischen beiden Vortriebsorganen zu treffen, ist schwierig, weil beide mit Mängeln behaftet sind, welche ihre praktische Anwendung einschränken.

Dank Rückwärtsklappe und Strahllenkern verfügen Wasserstrahlantriebe über ausgezeichnete Manövriereigenschaften und sind vibrationsfrei, aber deren Herstellung und Einbau ist sehr kosten- und zeitaufwendig. Oberflächenpropeller haben einen einfachen Aufbau, aber schlechte Manövriereigenschaften und durch hochfrequentes Ein- und Austauchen der Propellerflügel einen hohen Vibrationspegel.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Vortriebsorgan für Wasserfahrzeuge so auszubilden, daß die erwähnten Mängel beseitigt sind.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß hinter dem Oberflächenpropeller eine Rückwärtsklappe mit nach vorne gekrümmten Strahlflächen und an der Rückwärtsklappe schwenkbare Strahllenker angeordnet sind. Auf diese Weise befindet sich im Hochgeschwindigkeitsbereich die Rückwärtsklappe mit Strahllenkern über der Wasseroberfläche und verursacht keine Widerstände. Wenn die Durchführung eines Not-Stoppmanövers oder Hafenmanövers notwendig ist, wird die Rückwärtsklappe samt den Strahilenkern mit Hilfe eines Hydraulikzylinders abgesenkt, so daß es zu einer lenkbaren Antriebsstrahlumkehr kommt. Auf diese Weise ist es möglich, Schub in jede Richtung von 0 bis 360° zu positionieren. Durch das Heben und Senken der Rückwärtsklappe kann die Fahrtgeschwindigkeit gedrosselt werden, wodurch man gute

Kursstabilität bei niedrigsten Geschwindigkeiten bei Voraus- wie auch bei Rückwärtsfahrt erreicht und die Durchführung von schwierigsten Hafenmanövern möglich ist. Eine Verminderung des Vibrationspegels bei Oberflächenpropellern ist durch Erhöhung der Propellerflügelzahl möglich, aber ein vibrationsfreier Lauf wie beim Wasserstrahlantrieb ist doch nicht möglich. Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Antriebsmaschine mit Getriebe und Propellerwelle in einem Integralgehäuse angeordnet ist, welches dann schwenkbar mit Hilfe von elastischen Lagern am Heck des Wasserfahrzeugs angebaut wird. Diese Anordnung hat mehrere Vorteile:

- Vibrationen verbreiten sich nicht auf den Rumpf;

- durch Schwenken des Integralgehäuses bzw. Antriebsmoduls kann Anpassung an jeder Geschwindigkeit erfolgen, weil je nach Bedarf ein Verdrängerrumpf oder der Rumpf eines Stufenbootes entsteht;

- durch die modulare Bauweise können die Bauzeiten verkürzt und die Baukosten vermindert werden;

- Wartung, Reparatur und Austausch von kompletten Antriebsmodulen ist einfacher und preiswerter.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind anhand von Ausführungsbeispielen der Erfindung in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung unter Angabe weiterer Vorteile näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 Oberflächenpropelleranlage gemäß Erfindung im Längsschnitt während Hochgeschwindigkeitsfahrt; ^

Fig. 2 Oberflächenpropelleranlage während eines Bremsvorgangs und Rückwärtsfahrt;

Fig. 3 Oberflächenpropelleranlage während Verdrängerfahrt;

Fig. 4 Oberflächenpropelleranlage gemäß Fig. 3 in der Draufsicht;

Fig. 5 Oberflächenpropelleranlage mit Gasturbine im Längsschnitt;

Fig. 6 Steuerungshydraulik gemäß Erfindung für Oberflächenpropelleranlage;

Fig. 7 auf einen Katamaran wirkende Schübe durch Oberflächenpropelleranlagen;

Fig. 8 notwendige Antriebsleistung für schnelle Schiffe mit Oberflächenpropelleranlage und Rumpfform gemäß Erfindung im Vergleich zu konventionellen Oberflächenpropelleranlagen und Rumpfformen;

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Fig. 9 eine schnelle Katamaranfähre mit je einer Oberflächenpropelleranlage pro

Rumpf bei langsamer Fahrt in der Seitenansicht;
Fig. 10 eine schnelle Katamaranfähre mit je einer Oberflächenpropelleranlage pro

Rumpf bei schneller Fahrt in der Seitenansicht;
Fig. 11 eine Segelyacht und eine schnelle Motoryacht in einem bei langsamer Fahrt unter Motor;

Fig. 12 eine Segelyacht und eine schnelle Motoryacht in einem bei Rückwärtsfahrt;
Fig. 13 eine Segelyacht und eine schnelle Motoryacht in einem beim Segeln;
Fig. 14 eine Segelyacht und eine schnelle Motoryacht in einem bei schneller Fahrt

unter Motor;
Fig. 15 ein schnelles seegängiges Service-Wasserfahrzeug mit Oberflächenpropeller-

anlagen gemäß Erfindung in der Vorderansicht;
Fig. 16 Wasserfahrzeug gemäß Fig. 15 in der Seitenansicht;
Fig. 17 eine schnelle Yacht in Katamaranbauweise, ausgestattet mit je einem Antriebsmodul pro Rumpf.

Die Oberflächenpropelleranlage gemäß Erfindung setzt sich aus einem Integralgehäuse 17, in welchem die Antriebsmaschine 14 mit Getriebe 15 und Propellerwelle 16 angeordnet ist, zusammen. Außerhalb des Integralgehäuses 17 befindet sich der Oberflächenpropeller 9. Die Rückwärtsklappe 1 ist am Integralgehäuse 17 schwenkbar gelagert und wird mit Hilfe eines Hydraulikzylinders 11 positioniert. Die an der Rückwärtsklappe 1 schwenkbar gelagerten Strahllenker 4 u. 5 werden mit Hilfe eines Hydraulikzyliners 12 positioniert. Das Integralgehäuse 17 mit Rückwärtsklappe 1 und Oberflächenpropeller 9 bildet das Antriebsmodul 8, welches durch einen Hydraulikzylinder 25 positioniert wird.

Als Steuerung dient eine hydraulische Steuerung mit Bowdenzügen als Rückmelder, wodurch eine hohe Sicherheit gegen Ausfall der Steuerungsanlage gewährleistet ist. Die Steuerungsgeräte 21, 26 u. 30, am Steuerpult auf der Kommandobrücke angeordnet, können auch elektronisch gesteuert werden. Aber im Fall, daß die elektronische Steuerung versagt, kann man binnen einer Sekunde auf die hydraulische Steuerung umschalten, was für über 80 kn schnelle Wasserfahrzeuge lebenswichtig ist. Es ist zu bedenken, daß die Ursache für viele Unfälle auf den Wasserstraßen ein Versagen der elektronischen Steuerung ist. Es wird in Zukunft zu einer progressiven

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Erhöhung der Verkehrsdichte auf Wasserstraßen kommen, so daß Steuerungen mit hohem Sicherheitsstandard unentbehrlich sind.

22, 24, 27, 29, 31, 33 sind Bowdenzüge.

23, 28, 32 sind mechanisch betätigte Dreiwegeventile.
16,17,18 sind Steuerungszylinder

Mit einem Joystick ist es möglich, bei Katamaranen mit Oberflächenpropelleranlagen gemäß Erfindung nicht nur ausgezeichnet zu manövrieren, sondern auch ohne Bugstrahlruder zu traversieren.

Bei schnellen Katamaranen mit Oberflächenpropelleranlagen gemäß Erfindung besteht die Möglichkeit mit Hilfe von Tragflächenprofilen 20 zwischen den Katamaranrümpfen den Widerstand im Hochgeschwindigkeitsbereich zu vermindern. Bei Einrumpf-Wasserfahrzeugen können die Tragflächenprofile 35 hinter den Querstufen angeordnet werden. In beiden Fällen können beim Befahren von flachen Gewässern die Tragflächenprofile eingezogen werden.

Mit der Oberflächenpropelleranlage gemäß Erfindung ist es möglich, den Wunsch von vielen Skippern zu erfüllen und eine Segelyacht und schnelle Motoryacht in einem zu bauen. In diesem Fall kann der modifizierte Kiel 36 als Tragflächenflügel verwendet werden, wodurch sich der Widerstand im Hochgeschwindigkeitsbereich stark vermindert. Während des Segeins wird ein Ruder 37 herausgefahren und das Antriebsmodul nach oben geschwenkt, so daß der Oberflächenpropeller keine parasitären Widerstände verursacht.

Durch den Bau von Windkraftanlagen in großflächigen Meeresgebieten und in verschiedenen Wassertiefen ist ein Bedarf an Service-Wasserfahrzeugen entstanden, um in der Lage zu sein, in Zukunft Tausende von im Meer aufgebauten Windkraftanlagen zu inspizieren, zu warten und zu reparieren. Schnelle Fahrt bei Seegang kann man optimal durch Verwendung von wellendurchstoßenden Katamaranrümpfen und Oberflächenpropelleranlagen gemäß Erfindung erreichen.

Bei Geschwindigkeiten über 70 kn kann der Katamaranaufbau so geformt werden, daß der Luftwiderstand minimal und der Luftauftrieb maximal ist.

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Claims

1. Oberflächenpropelleranlage für Wasserfahrzeuge mit optimaler Tauchtiefe des Oberflächenpropellers im Hochgeschwindigkeitsbereich von 0,4 D dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Oberflächenpropeller (9) eine Rückwärtsklappe (1) angeordnet ist, welche sich aus zwei symmetrisch nach vorne gekrümmten Strahllenkern (2, 3) und symmetrisch an der Peripherie des Antriebsstrahls an der Rückwärtsklappe angeordneten Strahllenkern (4, 5) zusammensetzt, wobei die Rückwärtsklappe mit Hilfe von Hebeln (6, 7) am Heck des Wasserfahrzeugs oder am Heck des Integralgehäuses (17), welches mit Hilfe von elastischen Lagern (19) über eine Konsole (18) mit dem Heck des Waserfahrzeugs verbunden ist, angeordnet ist.

2. Oberflächenpropelleranlage nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Schwenken der Rückwärtsklappe (1) um Drehlager (10) durch einen Hydraulikzylinder (11) und das Schwenken der Strahllenker (4, 5) durch einen mit der Rückwärtsklappe (1) verbundenen Hydraulikzylinder (12) mit Hilfe eines Hebels (13) erfolgt.

3. Oberflächenpropelleranlage nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmaschine (14) mit Getriebe (15) und Oberflächenpropellerwelle (16) im Integralgehäuse (17) angeordnet ist, welches mit Hilfe einer mit dem Wasserfahrzeugrumpf verbundenen Konsole (18) und elastischer Lager (19) schwenkbar gelagert ist, wobei das Positionieren durch einen Hydraulikzylinder (20) erfolgt.

4. Oberflächenpropeller nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Einhebel-Steuerungsgerät (20) über einen vorzugsweise kugelgelagerten Bowdenzug (22), ein mechanisch betätigtes Dreiwegeventil (23) und einen Bowdenzug (24), welcher als Rückmelder fungiert, das Antriebsmodul (8) mit einem Hydraulikzylinder (25) positioniert wird.

5. Oberflächenpropeller nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Lenkrad (26) oder Joystick über einen Bowdenzug (27), ein mechanisch betätigtes Dreiwegeventil (28) und einen Bowdenzug (29), welcher als Rückmelder fungiert, die Strahllenker (4, 5) mit einem Hydraulikzylinder (12) positioniert werden.

6. Oberflächenpropeller nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Einhebel-Steuerungsgerät (30) über einen Bowdenzug (31), ein mechanisch betätigtes Dreiwegeventil (32) und einen Bowdenzug (33), welcher als Rückmelder fungiert, die Rückwärtsklappe (1) mit einem Hydraulikzylinder (11) positioniert wird.

7. Oberflächenpropeller nach Anspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (34) des Integralgehäuses (17) so ausgebildet ist, daß dieser in oberster Schwenklage mit dem Wasserfahrzeugrumpf eine Verdrängerrumpfform und in unterster Schwenklage die Rumpfform eines Stufenbootes bildet.