DE202018004767U1

DE202018004767U1 - Antriebssystem für Schwimmkörper mittels Zugseilumlenksystem, Kite/Schirm System und Unterwassersegel

Info

Publication number: DE202018004767U1
Application number: DE202018004767.8U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-10-13
Filing date: 2018-10-13
Publication date: 2018-10-30
Anticipated expiration: 2028-10-14

Abstract

Schwimmfähige Einheit bestehend aus einem stromlinienförmigen Schwimmkörper (1) (mit eigenem Antrieb (2)) zwecks Aufbringen einer Zugkraft über das Zugseil (5) auf einen weiteren sich im Wasser befindlichen Körper (z.B. Containerschiff, Kreuzfahrtschiff, Wassersportler mit Wake-Board...) mittels eines Zugseilumlenksystems (6)dadurch gekennzeichnet,dassdie Zugkraft aus einem Kite/Schirm System (3) entsteht und die schwimmfähige Einheit mittels eines Unterwassersegels (4) auf einer beliebigen Position beinahe stabil gehalten werden kann.

Description

Einige Frachtschiffe sind bereits mit einem Kite-System ausgerüstet, das zu einer Reduzierung des für das Antriebssystem nötigen Ölverbrauches führt. Problem ist hier, dass dieses System nur für den Vor-Wind-Kurs effizient funktioniert.
Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Kite/Schirm System zu entwickeln, das seine Wirkung bei jeder Windrichtung erzielt.
Dieses Problem wird mit den im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.
Die Grundidee ist, ein Zugseilumlenksystems zu benutzen, um die volle Kraft des Kite/Schirm System zu nutzen. Durch ein Unterwassersegel wird eine beinahe stationäre Positionierung des Zugseilumlenksystems erreicht. Eines oder auch mehrerer solcher Systeme erreichen eine kontinuierliche Bewegung des Schiffes. Das Prinzip der Bewegung ist in 2 dargestellt.
Neu angedachte Containerfrachtsegelsysteme und auch Kreuzfahrtsegelschiffe haben das Problem der Krängung (resultierend durch Winddruck gegen Deckaufbau und Segel). Dadurch können Container an Bord verrutschen oder der Komfort der Kreuzfahrtgäste nimmt Schaden. 3 zeigt eine Lösung dieses Problems durch luvseitige Positionierung des Zugseiles.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der 1 bis 5 erläutert. Es zeigen:

1 alle Komponenten des Systems
2 die nötigen Manöver, um eine Fortbewegung des zu bewegenden Schiffes zu erreichen (Draufsicht/Seitenansicht):
- 2.1 stromlinienförmigen Schwimmkörper bewegt sich zu vorgegebenen Position
- 2.2 Unterwassersegel und Kite/Schirm System werden entfaltet
- 2.3 Kite/Schirm System bewirkt Zugkraft
- 2.4 Unterwassersegel und Kite/Schirm System werden eingeholt
- 2.5 stromlinienförmigen Schwimmkörper bewegt sich zu der nächsten "vorgegebenen Position
3 Luvseitige Positionierung des Zugseiles, um einer Krängung des Schiffes auf einem Am-Wind-Kurs entgegenzuwirken.
- 3.1 Draufsicht
- 3.2 Seitenansicht
- 3.3 Darstellung der Kräfte und Drehmomente bezogen auf Darstellung in 3.2. Die Kraft des Zugseiles Fz lässt sich in zwei Kräfte aufteilen, die jeweils mit einem entsprechenden Hebelarm dem Drehmoment resultierend aus der Kraft im Druckpunkt des Segels Fs und dessen Hebelarm entgegenwirken. Eine starke Krängung und damit eine Rotation um den Drehpunkt D wird vermieden.
4 Segler von vorn auf Vor-Wind-Kurs Durch die stark seitlich ausgerichteten Schwimmkörper zeigt sich hier, dass sich die wirksame Segelfläche auch am Vor-Wind-Kurs gegenüber herkömmlichen Kite-Systemen extrem vergrößert, da der Wind, der auf den Kite trifft, nicht von der Segelfläche des Schiffes abgeschirmt wird.
5 Schematische Darstellung des Faltens/Entfaltens einer möglichen Ausführungsform des Unterwassersegels
- 5.1 Der stromlinienförmigen Schwimmkörper bewegt sich mit eigenem Antrieb zu der nächsten vorgegebenen Position (Bewegung B1). Auf die Zugseile werden keine Kräfte aufgebracht, da in dieser Phase das Schiff nicht von dem stromlinienförmigen Schwimmkörper gezogen wird und das Kite/Schirm System nicht entfaltet ist. Das Unterwassersegel liegt an dem stromlinienförmigen Schwimmkörper an und bietet dem Wasser möglichst geringen Widerstand. Anschaulich könnte man dieses System mit einem Regenschirm vergleichen, den man entlang der Längsachse durch das Wasser zieht.
- 5.2 Der stromlinienförmigen Schwimmkörper hat seine vorgegebene Position erreicht. Auf die Zugseile werden jetzt Kräfte aufgebracht (Fzug), da in dieser Phase das Kite/Schirm System entfaltet ist. Der stromlinienförmige Schwimmkörper bewegt sich jetzt mit geringer Geschwindigkeit in Richtung der Zugseile (Bewegung B2). Das Unterwassersegel wird dadurch entfaltet (Bewegung B3). Anschaulich könnte man dieses System mit einem Regenschirm vergleichen, den man entlang der Längsachse jetzt in entgegengesetzter Richtung durch das Wasser zieht. Der Schirm würde sich jetzt auch ohne das integrierte Federsystem entfalten, allein durch den Widerstand im Wasser, der durch die Bewegung erzeugt wird.
- 5.3 Der stromlinienförmigen Schwimmkörper verlässt jetzt wieder seine Position durch eigenen Antrieb (Bewegung B4). Auf die Zugseile werden keine Kräfte aufgebracht. Das Unterwassersegel wird durch die Bewegung im Wasser wieder gefaltet, so dass es eng an dem stromlinienförmigen Schwimmkörper anliegt (Bewegung B5). Anschaulich könnte man dieses System mit einem Regenschirm vergleichen, den man entlang der Längsachse durch das Wasser zieht. Der Schirm würde sich wieder zusammenfalten, allein durch den Widerstand im Wasser, der durch die Bewegung erzeugt wird.

Bei dieser Ausführungsform des Unterwassersegels werden keine zusätzlichen Motoren für das Falten/Entfalten benötigt, die Kräfte hierfür werden allein durch den eigenen Antrieb und der Zugkraft auf das Zugseil aufgebracht.
Bezugszeichenliste

(1): stromlinienförmigen Schwimmkörper eigener Antrieb
(3): Kite/Schirm System
(4): Unterwassersegel
(5): Zugseil (hierbei kann es sich auch um ein System aus mehreren einzelnen Zugseilen handeln, die im Zugseilumlenksystem zusammengeführt sind)
(6): Zugseilumlenksystems (optional mit Zugkraftbremse)

Claims

Schwimmfähige Einheit bestehend aus einem stromlinienförmigen Schwimmkörper (1) (mit eigenem Antrieb (2)) zwecks Aufbringen einer Zugkraft über das Zugseil (5) auf einen weiteren sich im Wasser befindlichen Körper (z.B. Containerschiff, Kreuzfahrtschiff, Wassersportler mit Wake-Board...) mittels eines Zugseilumlenksystems (6) dadurch gekennzeichnet, dass die Zugkraft aus einem Kite/Schirm System (3) entsteht und die schwimmfähige Einheit mittels eines Unterwassersegels (4) auf einer beliebigen Position beinahe stabil gehalten werden kann.
Schwimmfähige Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kite/Schirm System (3) so aus dem Wind genommen werden kann (z.B. gefaltet), dass es dem Wind keinen Widerstand mehr entgegensetzt.
Schwimmfähige Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kite/Schirm System (3) so im Wind gesetzt werden kann (z.B. entfaltet), dass es dem Wind maximalen Widerstand wider der Windrichtung entgegensetzen kann.
Schwimmfähige Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterwassersegels (4) so aus dem Wasser genommen werden kann (z.B. gefaltet), dass es dem Wasser keinen Widerstand mehr entgegensetzt.
Schwimmfähige Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterwassersegels (4) so im Wasser gesetzt werden kann (z.B. entfaltet), dass es dem Wasser maximalen Widerstand wider der Zugrichtung des Zugseils (5) entgegensetzen kann.
Schwimmfähige Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der stromlinienförmigen Schwimmkörper (1) mit eigenem Antrieb (2) eine vorgegebene Position mit minimalen Antriebsaufwand erreichen kann, indem er das Kite/Schirm System (3) aus dem Wind und das Unterwassersegels (4) aus dem Wasser nimmt (siehe Ansprüche 2 und 4). Dabei könnte er beides z.B. gefaltet innerhalb seiner Hülle transportieren.
Schwimmfähige Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der stromlinienförmigen Schwimmkörper (1) an einer vorgegebenen Position das Kite/Schirm System (3) und das Unterwassersegels (4) entfaltet (siehe Ansprüche 3 und 5).
Schwimmfähige Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkung des Zugseiles durch luvseitige Positionierung dazu genutzt werden kann, der Krängung des weiteren sich im Wasser befindlichen Körpers (z.B. Frachtsegelschiff) durch Erzeugen eines Gegendrehmoments entgegenzuwirken (siehe auch 3).
Schwimmfähige Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch zusätzliche Sensorik in eben dieser eine Böe oder Welle erfasst werden kann, der Zeitpunkt des Auftreffen auf das weiteren sich im Wasser befindlichen Körpers (z.B. Frachtsegelschiff) errechnet werden kann, und durch eine Anpassung der Zugkraft durch z.B. eine Zugkraftbremse diese unerwünschte Auswirkung in Form z.B. einer zusätzlichen Krängung verringert werden kann.