DE202017000697U1

DE202017000697U1 - Leaf spring drive for watercraft

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Publication number: DE202017000697U1
Application number: DE202017000697.9U
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Priority date: 2017-02-09
Filing date: 2017-02-09
Publication date: 2017-02-23
Anticipated expiration: 2027-02-10

Abstract

Blattfederantrieb für Wasserfahrzeuge in Katamaran-Bauweise, bestehend aus einer vertikal stehenden, zweiseitig biegsamen, in etwa rechteckig zugeschnittenen länglichen Platte aus federndem Material (2), die am Heck des Fahrzeuges einseitig am unteren Ende einer um 360 Grad drehbaren Vertikalachse hochklappbar angebracht ist, wobei die Achse am oberen Ende ein Winkelgetriebe aufweist, das über eine horizontale Achse von einem zweiseitigen Fußhebel mit Winkelgetriebe und einem zweiseitigen Handhebel mit Winkelgetriebe oszillierend oder drehend angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder aus einem oder mehreren Federblättern bestehen kann und durch Anzahl, Zuschnitt und Schlitze vom Kopfbereich bis zur Schwanzflosse eine von vorn nach hinten abnehmende Spannkraft aufweist, der Handhebel und der Fußhebel über die Winkelgetriebe und die Achse gegenläufig miteinander gekoppelt sind, der Handhebel bei Vorwärtsfahrt die Fahrtrichtung angibt und das Fahrzeug durch Drehen beider Hebel um 180 Grad rückwärts bewegt werden kann.Leaf spring drive for watercraft in catamaran construction, consisting of a vertically standing, two-sided flexible, approximately rectangular cut elongated plate of resilient material (2), which is mounted on the rear of the vehicle on one side at the lower end of a 360 degree rotatable vertical axis hinged, wherein the axis at the upper end has an angular gear, which is driven oscillating or rotating about a horizontal axis of a two-sided pedal with angle gear and a two-sided lever with angular gear, characterized in that the leaf spring may consist of one or more spring leaves and by number, blank and slots from the head area to the caudal fin have a front to rear decreasing tension force, the hand lever and foot pedal are coupled in opposite directions via the angular gears and the axle, the hand lever indicates the direction of travel when driving forwards and the vehicle is dr Both levers can be moved 180 degrees backwards.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft einen Blattfederantrieb für Wasserfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a leaf spring drive for watercraft according to the preamble of claim 1.

Stand der Technik/Mängel:State of the art / defects:

Muskel- und Motor-betriebene Wasserfahrzeuge erreichen mit den herkömmlichen Antriebs- und Lenkelementen wie Ruder, Paddel, Schaufelräder und Schiffspropeller nicht die Geschwindigkeit, Wendigkeit und Energieeffizienz von Fischen und Meeressäugern.

Unter WO 2008/087044 A1 ,
GB 472 617 A ,
US 6 964 589 B1 ,
DE 10 2004 004 236 A1 ,
DE 890 762 B ,
DE 2 440 369 A1 ,
US 4 892 493 A ,
DE 10 2009 003 987 B4 ,
DE 10 2011 103 404 B4 und
DE 20 2014 001 817 U1
sind Bootsantriebe bekannt, bei denen der Vortrieb oder Vortrieb und Lenkung mittels Flosse(n) erzeugt werden. Diese Flossenantriebe bilden im Wesentlichen die Schwanzflosse von Fischen oder Meeressäugern nach und nutzen diese an einem Hebelarm als Antriebs- bzw. Lenkwerkzeug. Das „Mirage Drive System” verwendet zum Antrieb eines Kajaks zwei Flossen, die den Brustflossen bzw. Flügeln der Pinguine nachempfunden sind. Die Lenkung erfolgt mittels Heckruder.Muscle- and motor-powered vessels do not reach the speed, maneuverability and energy efficiency of fish and marine mammals with conventional propulsion and steering elements such as oars, paddles, paddle wheels and marine propellers.

Under WO 2008/087044 A1 .
GB 472 617 A .
US Pat. No. 6,964,589 B1 .
DE 10 2004 004 236 A1 .
DE 890 762 B .
DE 2 440 369 A1 .
US 4,892,493 A .
DE 10 2009 003 987 B4 .
DE 10 2011 103 404 B4 and
DE 20 2014 001 817 U1
Boat drives are known in which the propulsion or propulsion and steering by fin (s) are generated. These fin drives essentially simulate the caudal fin of fish or marine mammals and use them on a lever arm as a drive or steering tool. The "Mirage Drive System" used to drive a kayak two fins, which are modeled on the pelvic fins or wings. Steering is done by means of a tail rudder.

Die genannten Flossenantriebe bilden die effektiven Bewegungsmuster von Fischen und Meeressäugern nur zum Teil nach und haben keine wesentliche Verbesserung zu den herkömmlichen Antriebsarten erbracht.The aforementioned fin drives only partially reproduce the effective patterns of movement of fish and marine mammals and have not provided any significant improvement over the conventional types of propulsion.

Technisches ProblemTechnical problem

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebs- und Lenkeinheit zu entwickeln, mit der bei muskel- oder motorbetriebenen Wasserfahrzeugen hinsichtlich Vortrieb, Wendigkeit, Rückwärtsfahrt und Energieeffizienz eine deutliche Verbesserung gegenüber den bekannten Lösungen erreicht wird.The invention has for its object to develop a drive and steering unit, with the muscle or motorized watercraft in terms of propulsion, maneuverability, reversing and energy efficiency, a significant improvement over the known solutions is achieved.

Für die Optimierung des Antriebes von starren Wasserfahrzeugen bietet die Natur kein direkt verwertbares Vorbild. Die Bewegungsmuster der unzähligen Fischarten und der Meeressäuger sind unterschiedlich und können nur teilweise als Lösungsansatz herangezogen werden.For the optimization of the propulsion of rigid vessels, nature offers no directly usable model. The movement patterns of the countless fish species and the marine mammals are different and can only be partially used as a solution.

Lösungsolution

Die Erfindung baut darauf auf, dass bei den Fischarten mit länglicher Rumpfform Vortrieb und Lenkung durch die wechselseitige Biegung des gesamten Fischkörpers entstehen, die im Kopfbereich beginnt und sich bis zur Schwanzflosse als letztem Glied fortsetzt.The invention builds on the fact that in the fish species with elongated hull form propulsion and steering caused by the mutual bending of the entire fish body, which begins in the head and continues to the caudal fin as the last term.

Der technisch nur mit hohem Aufwand nachzubildende Bewegungsapparat dieser Fische wird erfindungsgemäß durch eine vertikale, um 360 Grad drehbare Achse und eine daran befestigte, großflächige, in etwa rechteckige Zweiwege-Blattfeder – nachfolgend Blattfederantrieb genannt – ersetzt, die in Größe und Spannkraft auf jedes Wasserfahrzeug zugeschnitten werden kann. Durch Anzahl, Zuschnitt, Material, Stärke, Abstufung der Federblätter sowie Einschnitte erhält der Blattfederantrieb die erforderliche, von vorn nach hinten abnehmende Spannkraft.The technically reproducible only with great effort musculoskeletal system of this invention is inventively by a vertical axis rotatable by 360 degrees and an attached, large, approximately rectangular two-way leaf spring - hereinafter called leaf spring drive - replaced, tailored in size and clamping force on each vessel can be. By number, cut, material, strength, gradation of spring leaves and cuts the leaf spring drive receives the required, decreasing from front to back clamping force.

Form, Größe und seitliche Spannkraft der Blattfeder orientieren sich am Körperbau eines Fisches, der in etwa dem Gewicht des anzutreibenden Wasserfahrzeuges entspricht bzw. entsprechen würde. Zusätzlich sind der Verwendungszweck und der Bugwiderstand des Fahrzeuges zu berücksichtigen. Bei ausreichender Größe der Blattfeder und angemessenem Krafteinsatz beschreibt der Blattfederantrieb im Wasser eine verlustarme Wellenlinie mit nur geringen Verwirbelungen.Shape, size and lateral tension of the leaf spring are based on the physique of a fish, which would correspond or correspond approximately to the weight of the watercraft to be driven. In addition, the intended use and the nose resistance of the vehicle must be taken into account. With sufficient size of the leaf spring and appropriate use of force describes the leaf spring drive in the water a low-loss wavy line with little turbulence.

Der Vortrieb ergibt sich im Wesentlichen aus dem regelbaren, wechselseitigen ca. 90-Grad-Drehimpuls, der mit Muskel- oder Motorkraft auf die Drehachse am Kopfbereich der Blattfeder ausgeübt wird und sich bis zur Schwanzflosse fortsetzt. Jeder Drehimpuls bewirkt durch den Gegendruck des Wassers eine Krümmung und Spannung der Blattfeder. Die Rückstellkraft der Blattfeder drückt gegen das Wasser und bewirkt so den Vorschub. Gleichzeitig wirkt der Blattfederantrieb durch entsprechende Veränderung der Ausgangsstellung als wirksames, aktives Ruder, das den Vortrieb jederzeit, auch aus dem Stand, in die gewünschte Richtung einschließlich rückwärts lenkt.The propulsion results essentially from the controllable, mutual about 90-degree angular momentum, which is exerted with muscle or motor force on the axis of rotation at the head of the leaf spring and continues to the caudal fin. Each angular momentum causes by the back pressure of the water a curvature and tension of the leaf spring. The restoring force of the leaf spring presses against the water and thus causes the feed. At the same time, the leaf spring drive by appropriate change of the starting position acts as an effective, active rudder, which steers the propulsion at any time, even from a stand in the desired direction, including backwards.

Der Blattfederantrieb wird zweckmäßig am Fahrzeugheck angebracht und arbeitet bei Vorwärtsfahrt schiebend, bei Rückwärtsfahrt ziehend.The leaf spring drive is appropriate attached to the rear of the vehicle and works pushing forward when driving forward, pulling in reverse.

Im Schwenkbereich des Antriebes unter dem Bootsrumpf ist auf ausreichende Wassertiefe zu achten. Zum Ein- und Aussetzen des Bootes ist die Blattfeder an der Achse nach oben klappbar gelagert. Der effektive Bewegungsablauf vieler Fischarten kann mit dem erfindungsgemäßen Blattfederantrieb weitgehend nachgeahmt und für Antrieb und Lenkung von starren Wasserfahrzeugen nutzbar gemacht werden.In the swivel range of the drive under the boat hull is to ensure sufficient water depth. For loading and unloading of the boat, the leaf spring is mounted on the axis hinged upwards. The effective movement of many fish species can be largely mimicked with the leaf spring drive according to the invention and used for drive and steering of rigid vessels.

Ausführungsbeispiel embodiment

Die Erfindung verwendet im Hauptanspruch ein muskelbetriebenes, einsitziges Boot in Katamaran-Bauweise (1) (1, 2) mit Heckantrieb, ausgestattet mit einem doppelseitigen Fußhebel (4) und einem doppelseitigen Handhebel (6), die durch Winkelgetriebe (3, 6, 10) und horizontale Achsen (5, 9) gegenläufig miteinander und mit der Drehachse des Blattfederantriebes (11) am Heck des Fahrzeuges gekoppelt sind. Die Fußrasten am Fußhebel sind beweglich gelagert, so dass die Füße bei Schrägstellung des Fußhebels nicht abrutschen. Bei Vorwärtsfahrt zeigt die Stellung des Handhebels – ähnlich dem Fahrradlenker – die Fahrtrichtung an. Der Sitz mit Rückenlehne (8) erlaubt einen optimalen Krafteinsatz der Arm- und Beinmuskulatur mit ergonomisch günstigen Bewegungsabläufen. Zur Rückwärtsfahrt werden mit dem Handhebel alle Achsen um 180 Grad gedreht; der Schwenkbereich der Blattfeder liegt unter dem Bootsrumpf.The invention uses in the main claim a muscle-powered, single-seat catamaran boat ( 1 ) ( 1 . 2 ) with rear-wheel drive, equipped with a double-sided pedal ( 4 ) and a double-sided hand lever ( 6 ), which by angular gear ( 3 . 6 . 10 ) and horizontal axes ( 5 . 9 ) in opposite directions with each other and with the axis of rotation of the leaf spring drive ( 11 ) are coupled at the rear of the vehicle. The footrests on the foot lever are movably mounted so that the feet do not slip off when the foot lever is tilted. When driving forward, the position of the hand lever - similar to the bicycle handlebar - indicates the direction of travel. The seat with backrest ( 8th ) allows optimal use of strength of the arm and leg muscles with ergonomic movements. To reverse, all axes are rotated by 180 degrees with the hand lever; the swivel range of the leaf spring lies under the boat hull.

Figurenbeschreibungfigure description

1 Einsitziges Boot in Katamaran-Bauweise

– (1) Schwimmkörper
– (2) Plattform
– (3) Winkelgetriebe
– (4) Fußhebel mit beweglichen Fußrasten
– (5) Achse zwischen Fuß- und Handhebel
– (6) Doppelwinkelgetriebe
– (7) Handhebel mit Griffen
– (8) Sitz mit Rückenlehne
– (9) Achse zwischen Handhebel und Blattfederachse
– (10) Winkelgetriebe
– (11) Blattfeder mit vertikaler Achse

1 Single-seat catamaran boat

- ( 1 ) Float
- ( 2 ) Platform
- ( 3 ) Angular gear
- ( 4 ) Foot pedal with movable footpegs
- ( 5 ) Axle between foot and hand lever
- ( 6 ) Double angle gearbox
- ( 7 ) Hand lever with handles
- ( 8th ) Seat with backrest
- ( 9 ) Axle between hand lever and leaf spring axis
- ( 10 ) Angular gear
- ( 11 ) Leaf spring with vertical axis

2 Blattfederantrieb – Seitenansicht – 2 Leaf spring drive - side view -

3 Blattfederantrieb – 2 alternative Draufsichten – 3 Leaf spring drive - 2 alternative top views -

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Der erfindungsgemäße Antrieb verbessert bei muskelbetriebenen Wasserfahrzeugen durch wechselseitige Drehimpulse auf eine großflächige, langsam schlagende Blattfeder den Wirkungsgrad der Kraftübertragung von Armen und Beinen aus bequemer Sitzposition in Fahrtrichtung über fest angebrachte Hebel. Der Schwenkbereich des Antriebes von 360 Grad ermöglicht uneingeschränkte Lenk- und Wendemanöver einschließlich Rückwärtsfahrt. Die Vorteile gelten ebenso für Elektromotor-betriebene Wasserfahrzeuge mit intelligenter Motorsteuerung.The drive of the invention improves in muscle-powered watercraft by alternating angular momentum on a large, slow-blowing leaf spring the efficiency of power transmission of arms and legs from comfortable sitting position in the direction of travel via permanently mounted lever. The swivel range of the drive of 360 degrees allows unrestricted steering and turning maneuvers including reversing. The benefits also apply to electric motor-powered watercraft with intelligent engine management.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2008/087044 A1 [0002]
GB 472617 A [0002]
US 6964589 B1 [0002]
DE 102004004236 A1 [0002]
DE 890762 B [0002]
DE 2440369 A1 [0002]
US 4892493 A [0002]
DE 102009003987 B4 [0002]
DE 102011103404 B4 [0002]
DE 202014001817 U1 [0002]

Claims

Leaf spring drive for watercraft in catamaran construction, consisting of a vertically standing, two-sided flexible, approximately rectangular cut oblong plate made of resilient material ( 2 ), which is mounted on the rear of the vehicle on one side unilaterally at the lower end of a 360 degree rotatable vertical axis, the axis having at the upper end an angle gear oscillating over a horizontal axis of a two-sided pedal with angle gear and a two-sided hand lever with bevel gear or is rotationally driven, characterized in that the leaf spring may consist of one or more spring leaves and by number, blank and slots from the head area to the caudal fin has a decreasing from front to back clamping force, the hand lever and the pedal on the angular gear and the axis in opposite directions coupled together, the hand lever indicating the direction of travel when driving forward and the vehicle can be moved by turning both levers 180 degrees backwards.

Leaf spring drive according to claim 1, characterized in that in two- and multi-seat, muscle-powered watercraft, the drive levers are coupled together and give all parties their power to the common leaf spring drive.

Leaf spring drive according to claim 1 and 2, characterized in that instead of the angular gear and horizontal axes, a drive chain with chainrings or a toothed belt with pulleys is used.

Leaf spring drive according to claims 1 to 3, characterized in that drive lever, axles and seat (s) are mounted on a loose platform and the drive can be used on various floats.

Leaf spring drive according to one of the preceding claims, characterized in that the drive and steering function of the leaf spring axis of rotation is operated or assisted by engine power with intelligent control technology.

Leaf spring drive according to one of the preceding claims, characterized in that the control of the leaf spring axis takes place hydraulically or pneumatically.

Leaf spring drive according to one of the preceding claims, characterized in that the axis of the leaf spring is mounted on the bow of the vehicle and the pivoting range of the leaf spring is when driving forward under the vehicle body.

Leaf spring drive according to claim 7, characterized in that in addition to the rear wheel drive a bow drive is used.

Leaf spring drive according to one of the preceding claims, characterized in that instead of the catamaran construction one or more hull vessels, rafts or other hull shapes are used.