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Beschreibung zum Patentgesuch betreffend: "Vorrichtung zur Fortbewegung
einer Person im Wasser" Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, mittels
der es möglich ist, die Fortbewegung einer Person im Wasser zu realisieren, entweder
an der Oberfläche oder in irgendeiner gewünschten Wassertiefe.
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Bekanntlich erfordert die Aktivität im Wasser, sei es sportliche
Betätigung, wie Schwimmen oder Unterwasserjagd oder dergleichen, oder berufliche
Tätigkeit, wie die Bergung von Schiffen, die Unterwasserforschung oder dergleichen,
häufig eine Fortbewegung in unterschiedlichen Zonen, was zur Folge hat, daß ein
erhöhter Verbrauch an physischer Energie und auch an Sauerstoff eintritt, was beträchtlich
sowohl die physische zur Verfügung stehende Energie zur Ausführung dieser Tätigkeiten
wie auch die gegebenen Sauerstoffvorräte vermindern. Wenn nämlich ein Schwimmer,
beispielsweise die Absicht hat, sich bei Unterwasserbetätigung in unterschiedlichen
Zonen von einer Tiefe
in eine andere zu begeben, so erfordert dies
eine Bewegung unter Wasser, die ihrerseits einen gewissen Zeitbedarf hat und einen
Verbrauch der verfügbaren Sauerstoffreserve sowie eines Teils der physischen Energie,
über die der Schwimmer verfügt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen,
mit der die Fortbewegung einer Person im Wasser realisiert werden kann, wobei die
Bewegung im Wasser mit hinreichender Geschwindigkeit und ohdn wesentlichen Verbrauch
der physischen Energie des betreffenden Individuums erfolgen soll.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet dadurch, daß
sie Mittel für den Vortrieb aufweist, die geeignet sind, die Vorrichtung selbst
im Wasser zu bewegen, sowie eine Energiequelle für diese Vortriebsmittel, welche
Vort ziebsmittel am Körper der Person mittels Befestigungseinrichtungen befestigbar
sind.
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Zur näheren Erläuterung der vorliegenden Erfindung wird beispielshalber
eine Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung gemäß der
Erfindung entsprechend einer ersten Ausführungsform, Fig. 2 zeigt eine Vorderansicht
der Vorrichtung nach Fig. 1, Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer abweichenden
Ausführungsform der Vorrichtung in Verbindung mit einem Paar von Sauerstoffbehältern
des Typs, wie sie bestimmt sind für die Atmung eines Schwimmers im Wasser,
Fig.
4 zeigt eine Vorderansicht der Vorrichtung nach der Fig. 3, Fig. 5 zeigt einen Längsschnitt
der Vortriebs mittel der Vorrichtung gemäß der Erfindung, Fig. 6 zeigt eine perspektivische
Ansicht eines Teils des Endes dieser Vortriebsmittel für die Vorrichtung gemäß einer
geänderten Ausführungsform, Fig. 7 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch
eine weitere Ausführungsform der Vortriebsmittel, Fig. 8 zeigt schematisch einen
Schwimmer, der die Vorrichtung gemäß der Erfindung benutzt entsprechend einer ersten
Ausführungsform, Fig. 9 zeigt schematisch einen Schwimmer im Wasser, welcher die
Vorrichtung gemäß der Erfindung benutzt entsprechend einer zweiten Ausführungsform,
bei der die Sauerstoffbehälter nicht vorhanden sind, und Fig. 10 zeigt einen Schwimmer,
der die Vorrichtung gemäß Fig. 9 in einer abweichenden Art und Weise benutzt.
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In den Figuren 1 und 2 ist eine erste Ausführungsform der Vorrichtung
gemäß der Erfindung dargestellt, die im wesentlichen eine eigentliche Vortriebsgruppe,
insgesamt mit 1 eichnet, sowie eine Energiequelle für diese Gruppe umfaßt, ie insgesamt
mit 2 bezeichnet ist. In der Ausführungsform
nach den Figuren 1
und 2 getrennten zylindrischen Hülsen 2a, die seitlich an der Vortreibsgruppe angeordnet
sind. Die Vortriebsgruppe und die Hülsen sind miteinander derart verbunden, daß
sich von Anfang an ein einziger Komplex in komptakter Ausführung ergibt.
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Die Vortriebsgruppe 1 kann irgendwelche Mittel umfassen, die geeignet
sind, eine Vortriebswirkung im Wasser zu erzeugen, derart, daß sich eine Fortbewegung
des Körpers ergibt, mit dem eine solche Gruppe verbunden wird.
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Eine solche Vortriebsgruppe kann beispielsweise einfach einen oder
mehrere Propeller umfassen, die von zumindesteinem Motor in Drehung versetzt werden,
oder irgendwelche anderen Mittel, die geeignet sind, einen Vortrieb des Fluids zu
erzeugen, beispielsweise einen Wasserstrahl mit gegebener Geschwindigkeit und gegebenem
Druck.
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Die Energiequelle 2 ist mit der beschriebenen Vortriebsgruppe derart
verbunden, daß sie die Energie für die Speisung des Betriebs der genannten Gruppe
liefert; zu diessem Zweck sind zwischen der Quelle und der Vortriebsgruppe Reduziereinrichtungen
vorgesehen, die geeignet sind, den Energiefluß von der Quelle zu der Vortriebsgruppe
zu regeln und gesteuert werden durch irgendein Betätigungsorgan, das zugänglich
ist für die Person, welche die Vorrichtunggnmäß der Erfindung benutzt.
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Die erwähnten Mittel zur Erzeugung eines Vortriebs können angetrieben
werden durch Motoren, die mittels irgendeines angetriebenen Fluids arbeiten, beispielsweise
eines Fluids unter Druck, wie Sauerstoff, oder mittels elektrischer Energie
oder
irgendeines andren Energietyps. Als Quelle für die Energie könnte dasselbe unter
Druck stehende Gas verwendet werden, das sich in den Behältern befindet, welche
der Atmung des Benutzers der Vorrichtung dienen. Insbesondere könnte die Druckenergie
dieses Gases verwendet werden, welches dann mittels eines Druckreduzier- und Kompensationssystems
für die Atmung verwendet werden könnte.
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Der Komplex, bestehend aus der Vortriebsgruppe 1 und der Quelle 2
ist mit Mitteln versehen zum Befestigen des Komplexes am Körper einer Person, derart,
daß der Komplex von der Schulter des Individuums abgestützt wird, wie dies in Fig.
9 dargestellt ist, oder auf dem Brustkorb der Person, wie dies in Fig. 10 gezeigt
ist. Diese Befestigungseinrichtungen umfassen beispielsweise Befestigungsbänder
oder -gurte 3 (Figuren 9 und 10), wie sie üblicherweise für die Befestigung der
Sauerstoffbehälter auf dem Rücken des Schwimmers verwendet werden.
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Es ist offensichtlich, daß der Vorrichtung nach den Figuren 1 und
2 irgendwelche weiteren Teile hinzugefügt werden können, die geeignet sind, zwischen
der Vorrichtung und dem Körper des Benutzers angeordnet zu werden, damit sich eine
anatomisch korrekte und bequeme Abstützoberfläche ergibt.
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Gemä einer bevorzugten Ausführungsform nach den Figuren 3 und 4 kann
der beschriebene Komplex, anstatt direkt auf den Schultern oder dem Brustkorb der
Person abgestützt zu werden, derart angepaßt werden, daß er oberhalb eines Paares
von Behältern 4 angeordnet werden kann, welche Behälter üblicherweise verwendet
werden für die Lieferung des Sauerstoffs
für einen Schwimmer. In
diesem Falle sind die Vortriebsgruppe 1 und die Energiequelle 2 innerhalb einer
Umhüllung 5 angeordnet, welche zweckmäßigerweise mit einem Paar im wesentlichen
zylindrischen Oberflächen 6 versehen ist, die angepaßt sind an die entsprechenden
Oberflächen der Behälter; dies Behälter ist an den Sauerstoffbehältern in irgendeiner
geeigneten Weise befestigt, beispielsweise mittels Gurten 7 (Fig. 3).
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Die Vortriebsgruppe gemäß der Erfindung, von der eine bevorzugte
Ausführungsform im Längsschnitt in Fig. 5 gezeigt ist, umfaßt im wesentlichen ein
Rohrelement 8, in dessen Innerem ein Elektromotor 9 angeordnet ist, der mittels
einer hierfür geeigneten Getriebeanordnung einen Propeller 10 antreibt, der seinerseits
im Innern dieses Rohrelements eine Wasserströmung erzeugt, welche im hinteren Teil
des besagten Rohrelements austritt.
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Zu diesem Zweck ist der Elektromotor 9 im Innern eines Gehäuses 13
montiert, dessen Längsachse im wesentlichen zusammenfällt mit der Längsachse des
Rohrelements 8 und das an den Endteilen mit Elementen in Form von Spitzen 14, 15
versehen ist, deren Oberflächen mit denen des Gehäuses ein an den Enden spitz zulaufendes
Zylinderelement definieren. Die Spitze 15 ist an dem Rohrelement 8 mittels einer
Mehrahl von Flügeln 16 befestigt, die ebenfalls eine Strömungsgünstige Form aufweisen.
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Der Propeller 10 ragt aus dem vorderen Ende des spitzen Elementes
heraus und ist direkt verkeilt mit der Getriebewelle 17, die abgestützt von einem
Paar von Lagern 18, eingebettet in das erwähnte Spitzenelement und direkt verbunden
mit dem Elektromotor 9.
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Die Form des Rohrelements 8 der Spitzenelemente 14, 15 und der Flügel
16 sind so gewählt, daß sich stromabwärts des Propellers 10 eine Wasserströmung
mit minimalem Widerstand ergibt und daß in übereinstimmung mit dem Einlaufende 19
des besagten Elements ein Wasserstrahl erhalten wird, der bestimmte Kennwerte besitzt
(Druck und Geschwindigkeit), so daß eine Vortriebwirkung erzeugt wird.
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Es ist offensichtlich, daß das Profil, die Form und die Struktur
dieser gerade erwähnten Teile (Rohrelement8, Spitzenelemente 14, 15, Flügel 16,
Propeller 10) in irgendeiner Weise ausgebildet und bemessen sein können, derart,
daß sich die besten Strömungsbedingungen ergeben, damit der höchste Vortrieb bei
gegebener Leistung und bei gegebener Charakteristik des Motors 9 erziit wird.
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In Fig. 7 ist eine andere Ausführungsform der Vortriebsmittel dargestellt.
In diesem Falle befindet sich der Propeller 10, abgestützt von dem Gehäuse 13, im
hinteren Teil des Rohrelements 8 stromabwärts der Fluidsträmung, welche das letztere
durchsetzt. Zweckmäßigeweise sind der Ausströmöffnung 19 Bentrierflügel 16a für
die Strömung zugeordnet.
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Zwar kann normalerweise die Antriebsrichtung des Benutzers der Vorrichtung
mittels direkter Einwirkung des Benutzers durch Bewegung der Hände und/oder der
Scheimmflossen bewirkt werden, doch können dem Ausströmende 19 des Rohrelements
8 Mittel zugeordnet sein, geeignet für die Orientierung der Strömung, die aus diesem
Ende in einer gegebenen Richtung austritt; diese Mittel können beispieslsweise ein
Paar von Steuerflächen 20 und 21 (Fig. 6) umfassen, die geeignet sind, die Strömung
gemäß orthogonalen
Richtungen zu orientieren. Die Steuerflächen
20 sind im wesentlichen drehbar um eine mit a-a bezeichnete Achse, während 21 drehbar
ist um eine zu der erwähnten Achse senkrechten Achse b-b. Die Steuerfläche 20 besitzt
eine Ausnehmung im wesentlichen dreieckiger Form, um die Drehung der Steuerfläche
21 um die Achse b-b zu ermöglichen. Diese Steuerflächen können auch mit einer Gegenbewegung
benutzt werden, entweder in einer Horizontalfläche oder in einer Vertikalfläche
entgegen einer Unterwasserstrdmung oder um einer hydrostatischen Wirkung entgegenzuwirken,
beispielsweise einer Tendenz, aufzuschwimmen.
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Die Energiequelle 2 der Vorrichtung umfaßt zwekcmäßigerweise eine
bestimmte Anzahl von elektrischen wiederaufladbaren Batterien, um den Strom für
den Elektromotor 9 zu liefern. Zwischen diesen Batterien und dem Motor ist ein Unterbrecherschalter
angeordnet, der in irgendeiner geeigneten Weise, beispielsweise manuell, durch den
Benutzer der VorrichtungEetätigbar ist. Man kann auch ein Potentiometer vorsehen,
über welches der Strom fließt, und das den Strom zum Motor abzustufen gestattet,
entweder um eine allmähliche Beschleunigung zu erzielen, oder um nicht die hohe
Stromspitze beim Anlauf des Motors aufnehmen zu müssen, was auf die Dauer die Kapazität
der Batterie beeinträchtigen würde.
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Die erwähnten Batterien sind vorzugsweisesolche, die für den Unterwasserbetrieb
geeignet sind und mit Mitteln versehen sind für die eventuelle Absorption von Gas,
das sich
bildet während des Betriebes der Batterien. Es kann sich
um Trockenbatterien handeln, die kein Gas entwickeln oder nur eine vernachlässigbare
Menge. Eine besonders geeignete Batterie für die Verwendung für die Vorrichtung
gemäß der Erfindung ist eine an sich bekannte Nickel-Kadmium-Batterie.
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Die Behälter 2a bzw. 5 der Ausführungsformen nach Figuren 1 und 2
bzw. 3 und 4 können mit Einichtungen versehen sein, die geeignet sind für die Befestigung
des Ballastes, wie nachfolgend noch näher beschreiben.
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Ferner ist zweckmäßigerweise am Einlaufende des Wassers in das Rohrelement
8 ein Gitter 25 geeigneter Form angeordnet, um den Durchtritt von Fremdkörpern zu
verhindern.
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Ferner kann bei dem Getriebe zwischen Motor 9 und Propeller 10 eine
Reibungskupplung vorgesehen sein, die geeignet ist, die Drehung des Motors auch
dann zu ermöglichen, wenn der Propeller an der Drehung gehindert ist, um so die
Übertragung exzessiver Kräfte zu verhindern und somit Beschädigungen des Propellers
oder von Teilen des Getriebes zu verhindern.
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Die Funktion der beschriebenen Vorrichtung ist wie folgt: Die Vorrichtung
in der Ausführungsform nach Figuren 1 und 2 kann direkt am Körper des Benutzers
befestigt werden, auf seinen Schultern, wie in Fig. 9 dargestellt, oder am Brustkorb,
wie in Fig. 10 gezeigt. In beiden Fällen verwendet man für die Befestigung Bänder
oder Gurte 3, mit denen
die Vorrichtung zusehen ist. Im Falle der
Vorrichtung nach Figuren 3 und 4 ist diese mittels der Gurte 7 mit den Behältern
4 verbunden, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, welche Behälter ihrerseits am Körper
des Benutzers mitmitels weiterer Gurte 3 befestigt werden können, wie dies aus Fig.
8 hervorgeht; in diesem Falle wird man die Vorrichtung zweckmäßigerweise auf dem
Rücken des Benutzers abstützen.
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Nach dem beschriebenen Befestigungsvorgang hat der Benutzer die Extremitäten
(Arme und Beine) vollständig frei, so daß er die erforderlichen Bewegungen durchführen
kann, damit er im Wasser irgendeinen Sport oder eine Arbeit ausführen kann. Darüber
hinaus ist infolge der vollständigen Anpassung der Vorrichtung an den Körper des
Benutzers oder durch die guten Strömungseigenschaften der Vorrichtung der hydrodynamische
Widerstand oder, mehr allgemein ausgedrückt, der Widerstand gegen Bewegungen eines
Schwimmers, der mit der Vorrichtung nach der Erfindung ausgestattet ist, nicht wesentlich
unterschiedlch gegenüber demjenigen eines nicht mit der Vorrichtung nach der Erfindung
ausgestatteten Schwimmers.
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Der Benutzer wird beim Untertauchen mittels entsprechend bemessenem
Ballast, der an der Vorrichtung, wie oben erwähnt, befestigt wird, eine gewüßnschte
allgemeine Auftriebsbedingung erzielen. Man muß nämlich berücksichtigen, daß die
normalerweise verwendeten Ausrüstungen durch das Tauchen oder Schwimmen, zum Beispiel
die Anzüge, die Tendenz haben, die Auftriebsbedingungen des Schwimmers zu vergrößern,
welche
demgemäß in geeigneter Weise mittels Zusatzballast korrigiert werden müssen; bei
Benutzung der Vorrichtung gemäß der Erfindung können die optimalen Auftriebsbedingungen
des Schwimmers in einfacher Weise durch Belastung der Vorrichtung selbst korrigiert
werden.
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Wenn der Benutzer die Vorrichtung gemäß der Erfindung in Betrieb
setzen will, genügt es, auf die Steuermittel einzuwirken, mit denen jene versehen
ist, beispielsweise den vorerwähnten elektrischen Schalter, welcher manuell betätigt
werden kann, indem eine dauernde Einwirkung auf diesen Schalter seitens des Benutzers
während der gesamten Betriebsperiode des Motors erfolgt, oder nur eine intermittierende
in Über einst immung mit Beginn oder Ende der genannten Periode. Auf diese Weise
wird aus der Batterie 2 elektrische Energie zum Motor 9 geliefert, und der Propeller
10 in Umdrehung versetzt. Es ergibt sich demgemäß im Innern des Rohrlements 8 eine
Wasserströmung, stromabwärts des Propellers selbst, die in Übereinstimmung mit dem
Ausströmungsende 19 des erwähnten Elements einen Strahl erzeugt, welcher eine Geschwindigkeit
und einen gegebenen Druck besitzt, geeignet zur Erzeugung einer gewünschten Vortriebskraft.
Diese wird über die Gurte 3 auf den Benutzer der Vorrichtung übertragen, der durch
die Wirkung dieser Kraft vorwärtsbewegt wird. Falls die Vortriebsgruppe mit Mitteln
versehen, um die Richtung der austretenden Strömung aus dem Ausströmungsende 19
zu verändern, beispielsweise die Steuerflächen 20 und 21, ist es mittels Betätigung
einer oder beider Steuerflächen möglich, die Strömung in einer bevorzugten Richtung
zu lenken und dadurch
die Bewegungsrichtung des Benutzers der
Vorrichtung zu verändern, oder eine Betätigung für einen der vorerwähnten Zwecke
zu erzeugen. Die Modalitäten der Benutzung der Vorrichtung nach Fig. 8 ermöglichen
offensichtlich infolge gleichzeitigem Vorhandensein der Sauerstoff-behälter 4 eine
Unterwasseraktivität in beträchtlicher Tiefe und für einen viel längeren Zeitraum,
während die Art der Benutzung gemäß Fig. 9, bei der die erwähnten Sauerstoffbehälter
nicht vorgesehen sind, nur eine Aktivität ohne Zusatzbeatmung ermöglicht. Die Art
und Weise der Verwendung gemäß Fig. 10 ist jedoch besonders geeignet, um eine Fortbewegung
eines Benutzers zu ermöglichen, der sich im wesentlichen an der Oberfläche des Wassers
befindet. Es ist nämlich klar, daß in diesem Falle, obwohl der Körper des Schwimmers
nur teilweise im Wasser eintaucht, die Vorrichtung gemäß der Erfindung jedoch vollständig
eingetaucht sein wird und demgemäß in der Lage sein wird, auf den Körper des Benutzers
eine Vortriebswirkung auszuüben. Wenn der Benutzer über einen Schnorchel verfügt,
so kann er offensichtlich in geringer Tiefe unmittelbar unter dem Wasserspiegel
schwimmen.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann außerdem gegebenenfalls
mit anderen Mitteln versehen werden, um weitere Verwendungsmöglichkeiten zu bieten
als sie oben angegeben wurden. Dabei kann es sich zum Beispiel um das Vorsehen einer
Steckdose handeln, mittels der die EneXrgiequelle an andere Geräte anschließbar
ist, welche von der Energie betätigbar sind; beispielsweise, falls die Energiequelle
aus einer Batterie besteht, Lampen, Scheinwerfer und dergleichen. Zu diesem Zweck
kann die Steckdose für die Energie einfach an irgendeinem Teil der Vorrichtung angebracht
werden oder an vorher gelegten Leitungen, an welche die anderen Vorrichtungen angeschlossen
werden können.
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An irgendeinem Teil der Vorrichtung gemäß der Erfindung können dann
Lampen und Scheinwerfer angeschlossen sein, indem man sie beispielsweise direkt
an dem Gehäuse in irgendeiner bequemen Weise einbaut.
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- Patentansprüche -