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Die
Erfindung betrifft ein mit Muskelkraft angetriebenes Wasserfahrzeug.
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Solche
Wasserfahrzeuge sind in verschiedenen Ausgestaltungen bekannt. Sie
werden meist zu Freizeit- oder Sportzwecken eingesetzt.
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Die
Erfindung schafft ein neuartiges Wasserfahrzeug, bei dem die menschliche
Muskelkraft in besonders wirkungsvoller Weise ausgenutzt wird. Die Grundidee
der Erfindung beruht darauf, sowohl die Muskelkraft der Beine als
auch die Muskelkraft des Oberkörpers
und der Arme dazu zu verwenden, das Wasserfahrzeug anzutreiben.
Zu diesem Zweck wird eine Mechanik verwendet, die in ihren Grundzügen aus
einem sogenannten Cross-Trainer bekannt ist. Dieser weist Fußplatten
auf, die in einer etwa elliptischen Bewegung, also einer Überlagerung
einer Horizontal- und einer Vertikalbewegung, vom Benutzer des Wasserfahrzeugs
gegenläufig
bewegt werden. Zusätzlich
sind Handgriffe vorgesehen, die in einer im wesentlichen horizontalen
gegenläufigen
Bewegung bewegt werden und mit den Fußplatten gekoppelt sind. Auf
diese Weise wird die Muskelkraft sowohl der Beine als auch der Arme
und des Oberkörpers
des Benutzers auf ein Schwungrad übertragen, dessen Drehbewegung
dann in eine lineare Bewegung umgewandelt wird. Die lineare Bewegung
kann zum Antrieb von zwei Flossen verwendet werden, die unterhalb
des Wasserfahrzeugs an diesem angebracht sind und gegenläufig angetrieben
werden. Die Flossen führen
eine Schwenkbewegung um eine im wesentlichen waagrecht liegende
Achse aus. Aufgrund des vergleichsweise kleinen Schwenkwinkels kann
die Bewegung der Flossen auch verallgemeinert als Auf- und Abbewegung
angesehen werden. Zur Steuerung des Wasserfahrzeugs können die Flossen
um im wesentlichen senkrecht verlaufende Schwenkachsen verstellt
werden, so daß die
von ihnen erzeugte Antriebskraft schräg zur Längsachse des Wasserfahrzeugs
wirken kann.
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Alternativ
könnte
zum Antrieb des Wasserfahrzeugs auch eine Schrauben verwendet werden, die
von der Antriebsmechanik des Cross-Trainers angetrieben wird.
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Das
erfindungsgemäße Wasserfahrzeug wird
nachfolgend anhand einer Ausführungsform
beschrieben, die in den beigefügten
Zeichnungen dargestellt ist. In diesen zeigen:
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1 eine
schematische Seitenansicht des Wasserfahrzeugs;
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2 eine
schematische Draufsicht auf das Wasserfahrzeug;
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3 schematisch
einen Querschnitt durch das Wasserfahrzeug entlang der Linie III-III
von 1;
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4 in
vergrößertem Maßstab den
Bereich IV von 1;
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5 in
vergrößertem Maßstab den
Bereich V von 2; und
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6 schematisch
in vergrößertem Maßstab den
Ausschnitt VI von 1.
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Das
Wasserfahrzeug weist einen Rumpf 10 auf, der in einen vorderen
Rumpfabschnitt 12 und einen hinteren Rumpfabschnitt 14 unterteilt
ist. Auf diese Weise kann das Wasserfahrzeug leichter transportiert
werden. Die beiden Rumpfabschnitte sind durch eine Steckverbindung
(s. 6) miteinander verbunden. Zu diesem Zweck ist
der vordere Rumpfabschnitt 12 mit drei Aufnahmen 16 versehen, und
der hintere Rumpfabschnitt 14 ist mit drei entsprechend
geformten und angeordneten Steckabschnitten 18 versehen.
Zwei der Aufnahmen bzw. Steckabschnitte sind seitlich oben an der
Bordwand der beiden Rumpfabschnitte angeordnet, während die
dritte Aufnahme bzw. der dritte Steckabschnitt sich unten im Rumpf über im wesentlichen
die gesamte Breite erstreckt. Auf diese Weise ergibt sich insgesamt
eine sehr stabile Verbindung zwischen den beiden Rumpfabschnitten.
Zur mechanischen Verbindung der beiden Rumpfabschnitte sind mehrere
Riegelstangen 22 vorgesehen, die in Öffnungen im vorderen Rumpfabschnitt 12 hindurchgesteckt
werden und in Öffnungen
in den Steckabschnitten 18 am hinteren Rumpfabschnitt 14 eingreifen.
Zwei der Riegelstangen sind dabei seitlich außen im Bereich der Bordwand
angeordnet, während
zwei weitere (kürzere)
Riegelstangen im Bodenbereich angeordnet sind. Dichtungen zwischen
dem vorderen Rumpfabschnitt 12 und dem hinteren Rumpfabschnitt 14 sind
nicht notwendig, da der Boden der beiden Rumpfabschnitte oberhalb
der Wasserlinie des Wasserfahrzeugs liegt.
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Der
vordere Rumpfabschnitt 12 kann als Sonnendeck verwendet
werden. Unterhalb des Bodens ist Stauraum 24 vorgesehen,
der durch abhebbare Bodenbretter 26 zugänglich ist. Auf dem hinteren
Rumpfabschnitt 14 ist eine Badeplattform 28 vorgesehen.
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Der
Antriebsmechanismus des Wasserfahrzeugs erinnert in seinen Grundzügen an einen Cross-Trainer.
Es sind Fußplatten 30 vorgesehen, die
an sich in der Längsrichtung
des Rumpfs erstreckenden Fußstangen 32 angebracht
sind. Jede Fußstange 32 ist
an ihrem vorderen Ende schwenkbar am unteren Ende eines Handhebels 34 angebracht, der
um einen Schwenkpunkt 36 schwenken kann. Der Schwenkpunkt 36 ist
durch eine Lagergabel 37 seitlich an der Bordwand des hinteren
Rumpfabschnittes 14 angebracht. Am oberen Ende des Handhebels 34 ist
ein Griff 38 angebracht, der mit einem Steuerhebel 40 versehen
ist.
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Das
hintere Ende jeder Fußstange 32 ist drehbar
an einem Schwungrad 42 angebracht. Jedes Schwungrad 42 ist
mit einer Verzahnung 44 versehen, in die jeweils ein Synchronisierungszahnrad 46 eingreift,
die beide auf einer gemeinsamen Synchronisierungswelle 48 drehfest
angeordnet sind. Die beiden Schwungräder 42 können sich
somit nur gemeinsam und mit derselben Winkelgeschwindigkeit drehen.
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Jedes
Schwungrad 42 ist mit einer Kurbelwelle 50 verbunden,
an deren Hubzapfen jeweils ein Schwinghebel 52 angreift.
Dieser ist etwa mittig seitlich an der Bordwand auf einer Lagerachse 54 schwenkbar
gelagert. An seinem der entsprechenden Kurbelwelle zugeordneten
Ende ist jeder Schwinghebel 52 mit einer Schiebeführung 56 versehen,
welche die Änderung
des Abstands zwischen Hubzapfen der Kurbelwelle 50 und
Lagerachse 54 bei der Drehung der Kurbelwelle ausgleicht.
Jeder Schwinghebel 52 führt
also bei einer Drehung der Schwungräder 42 eine Schwenkbewegung
(s. Pfeil P in 4) um die Lagerachse 54 aus.
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Die
vertikale Komponente der Schwenkbewegung der Schwinghebel 52 am
zur Kurbelwelle 50 entgegengesetzten Ende wird auf eine
Antriebsstange 56 übertragen,
die sich durch eine Gleitführung 58 durch
den Boden des hinteren Rumpfabschnittes 14 hindurch bis
unterhalb des Rumpfes des Wasserfahrzeugs erstreckt. Die Gleitführung 58 ist
im Rumpf bis oberhalb der Wasserlinie des Wasserfahrzeugs hochgezogen,
so daß auf
aufwendige Dichtungen verzichtet werden kann und trotzdem kein Wasser
in den Rumpf eindringen kann.
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Unterhalb
des Rumpfes, genauer gesagt unterhalb des hinteren Rumpfabschnittes 14,
sind zwei Antriebsflossen 60 angeordnet, die aus einem
Flossenblatt 62 und einem Antriebshebel 64 bestehen. Der
Antriebshebel 64 ist mit dem unteren Ende der Antriebsstange 56 gelenkig
verbunden und setzt sich zum Flossenblatt 62 hin als Befestigungsabschnitt 66 fort.
Das Flossenblatt 62 ist am Befestigungsabschnitt 66 so
angebracht, daß es
zum Antriebshebel 64 hin nahezu starr ist, während es
nach hinten flexibel ausläuft.
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Der
Antriebshebel 64 ist im Bereich seines Übergangs zum Befestigungsabschnitt 66 schwenkbar
an einem Widerlager 68 angebracht, das wiederum am Boden
des hinteren Rumpfabschnittes 14 angebracht ist. Das Widerlager 68 ist
dabei in einer Richtung senkrecht zum Boden des Rumpfes fest am Rumpf
angebracht, kann aber um die Mittelachse der Antriebsstange herum
verschwenkt werden. Zu diesem Zweck sind zwei kreissegmentartige
Führungen 70 am
hinteren Rumpfabschnitt vorgesehen, die sich ebenfalls bis oberhalb
der Wasserlinie erstrecken.
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Aufgrund
der Verbindung der Antriebsstange 56 mit dem Antriebshebel 64 der
Flosse 60 führt
die Flosse, wenn die Antriebsstange eine hin- und hergehende Bewegung
in vertikaler Richtung ausführt, eine
Schwenkbewegung um die Verbindungsachse zwischen Widerlager 68 und
Antriebshebel 64 aus. Im hinteren, flexiblen Bereich der
Flosse stellt sich diese Schwenkbewegung im wesentlichen als auf- und
abgehende Bewegung dar.
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Zur
Steuerung des Wasserfahrzeugs werden die Steuerhebel 40 verwendet.
Die Steuerhebel 40 sind mit Kabeln. verbunden, die durch
die Handhebel 34, die Lagergabel 37 und Kabelkanäle 72, 74 zu
einem schematisch dargestellten Steuergetriebe 78 führen. Dort
wird die Betätigung
der Steuerhebel 40 in eine Stellbewegung quer zur Längsachse
des Wasserfahrzeugs umgesetzt, die in Kopplungspunkten 80 auf
die Widerlager 68 übertragen
wird, die in den Führungen 70 verschiebbar
geführt
sind. Auf diese Weise können
die Flossen 60 synchron um die Mittelachse der Antriebsstangen 56 nach
rechts bzw. nach links verschwenkt werden. Entsprechend ändert sich
die Richtung der von den Flossen hervorgerufenen Antriebskraft,
so daß das
Wasserfahrzeug die gewünschte
Drehung nach Steuerbord oder Backbord ausführt. Die Steuerung erfolgt
also ähnlich
wie die Steuerung von Außenbordmotoren,
die nach links bzw. rechts geschwenkt werden können.
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Alternativ
zu den Kabeln könnte
zur Steuerung des Wasserfahrzeugs auch ein Hydrauliksystem verwendet
werden, das ein Steuerbewegung von den Handhebeln 34 überträgt.
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Zwischen
dem eigentlichen Antriebsmechanismus und der Badeplattform 28 ist
der hintere Rumpfabschnitt 14 mit zwei Glas- oder transparenten Kunststoffeinsätzen 82 versehen,
die es ermöglichen,
die Flossen 60 von oben zu betrachten.
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Das
Wasserfahrzeug zeichnet sich insgesamt durch einen sehr geringen
Wasserwiderstand aus. Die Rumpfform erinnert an eine moderne Segelyacht
mit schlank zulaufendem Bug, flachem Unterwasserschiff und breit
auslaufendem Heck. Es ist kein Ruder erforderlich. Auch dies trägt zum geringen Wasserwiderstand
bei. Die gestreckte Form des Rumpfes führt zu einer vergleichsweise
großen
Wasserlinie, aus der wiederum eine vergleichsweise hohe Rumpfgeschwindigkeit
resultiert.