DE2547048A1

DE2547048A1 - Elektrischer verlustarmer hilfsantrieb fuer segeljachten mit windkraftladevorrichtungen der antriebsbatterien

Info

Publication number: DE2547048A1
Application number: DE19752547048
Authority: DE
Inventors: Wilfried Von Der Ohe
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-10-21
Filing date: 1975-10-21
Publication date: 1977-04-28

Description

B e s c h r e i b u n g
Elektrischer, verlustarmer Hilfsantrieb für Segeljachten mit Windkraftladevorrichtungen der Antriebsbatterien Es ist günstig, Segeljachten mit einem zweiten windunabhängigem Hilfsantrieb auszurüsten, der bei Windstille, in Gefahrennomenten oder beim Verholen des Schiffes im Hafen eingesetzt wird. Im allgemeinen konnten hier Expioslonsitiotoren zum Einsatz.
Da die Forderung nach Umweltfreundlichkeit, insbesondere auf dem Freizeitsektor, inner mehr an Bedeutung erlangt und folglich schon auf zahlreichen Binnenseen der Betrieb von Explosionsmotoren verboten vzurde, ist der Einsatz von Elektromotoren, deren Betrieb extrem umweltfreundlich ist, für den HiLfsantrieb von Segelschiffen naheliegend.
Auch andere, für den vorliegenden Anwendungsfall wichtige Forderungen erfüllt der Elektroantrieb hervorragend.
Er ist im Gefahrenmoment sofort mit seiner vollen Schubkraft einsatzbereit bei besonders einfacher Bedienbarkeit.
Er ist, selbst auch für ungeübte Personen, extrem leicht vom Vorwärtsbetrieb auf den Rückwärtsbetrieb umzuschalten, was beim Manövrieren im Hafen sehr wichtig ist.
Da die Betriebsdauer des flektroantriebes durch die Größe der mitgeführten Batterien begrenzt wird, ist ein verlustarmer Betrieb hier von entscheidender Bedeutung.
Die Erfindung zeigt eine Antriebsanordnung, die besonders geringe Reibungsverluste aufweist. Diese geringen Antriebsverluste sind neben noch anderen Merkmalen mit entscheidend für eine zweite wichtige Aufgabe des Elektroantriebes, mit der sich die Erfindung beschäftigt. Dies sind die Lademöglichkeiten der Antriebsbatterien durch Windkraft.
Die Erfindung zeigt, wie ein elektrischer Antrieb beschaffen sein muß, der beim Segeln im Inversbetrieb die Batterien wieder aufladen kann.
Da die an der Schiffsschraube beim Segeln zur Verfügung stehende mechanische Leistung in ihrer Größe begrenzt ist, ist ein möglichst verlustarmer Energietransport von der Schraube zum Generatur von entscheidender Bedeutung für den Ladevorgang.
Um ein Getriebe mit Reibungsverlusten zu umgehen, ist es günstig, die Schraube und den Generator auf eine durchgehende Welle zu setzen, die im spitzen Winkel zur Jasserlinle liegt.
Diese Lösungen weisen bei bekannten Ausführungen ein druckwasserdichtes Schiffswellenlager auf. Dies zwangsläufig mit Reibungsverlusten behaftete Lager ist bei der vorliegenden Erfindung durch das Anheben des motorseitigen Scniffswellenendes über die Wasserlinie vermieden (Fig. 1). Das Eindringen von Seewasser in den Rumpf wird erfindungsgemäß durch einen rundum geschlossenen Schiffswellentunnel 1, durch den die Schiffswelle 2 geführt ist und der mit seinem oberen Rand über die XS[asserlinie 3 hinausreicht, verhindert. Der untere Rand des Tunnels ist wasserdicht mit dem Rumpf 4 des Schiffes verbunden.
Um die für den Ladebetrieb zur Verfügung stehende Energie weiter zu steigern und um die für die Ladung erforderliche Drehzahl des Generators 5 zu erreichen, ist es günstig, eine großflügelige Schiffsschraube 6 mit geringer Steigung und eventuell auch ohne die übliche Schrägstellung der Flügel nach hinten zu verwenden. Da eine solche Schraube zwangsläufig einen großen Strömungswiderstand hat, bremst sie die Fahrt des Schiffes beim Segeln spürbar ab, was dem Segler bei wenig Wind unangenehm sein kann.
Erfindungsgemäß ist deshalb das in sich starre System Schraube Welle - Motor schwenkbar angeordnet. Die Schraube wird durch das Schwenken in den Rumpf versenkt, so daß sie der Fahrt des Schiffes keinen Strömungswiderstand mehr entgegensetzt. Der Drehpunkt 7 des Systems liegt vorzugsweise am Motorgehäuse. Da die Welle von dem Wellentunnel umgeben ist, muß dieser,um den nach hinten größer werdenden Hub der Welle zuzulassen, sich trichterförmig nach hinten erweitern.
Zum Schutze und zu ihrer Führung ist die Tielle mit einem Wellongehäuse, z. B. einem Rohr, ungeben, das am motorseitigen Ende fest mit dem Motorgehäuse verbunden ist und am schraubenseitigen Ende ein Gleitlager zuführung der Melle aufweist.
Um zu verhindern, daß bei spontanen Wasserlinienschwankungen Seewasser über den oberen Rand des -7irellentunnels in das Schiff gelangt, ist eine flexible I-:anschette 9 vorhanden, die einerseits den Wellentunnelrand 10 und andererseits den oberen Teil des Wellengehäuses 11 wasserdicht umschließt.
Einbauen läßt sich das Antriebssystem bei Segeljachten besonders günstig unter dem Cockpitfußboden 12, da dieser immer über der çasserlinie liegt. Die oberen Teile des rotors können dabei in den Hohlraum des üblichen Sühlrandes 13 zwischen dem Oockpitfußboden und dem Niedergang hineinragen.
Der Motor läßt sich auf einfache weise über Schwingmetallklötze 7 am Cockpitfußboden aufhängen, die über ihre Elastizität auch gleich das Gelenk für die Schwenkbewegung darstellen können.
Die Schiffsschraube liegt antriebstechnisch günstig unter der Backkiste 14, die bei vielen Segeljachten üblich ist.
Sie kann dann auch in die Backkiste versenkt werden, was den weiteren Vorteil hat, daß sie bei geöffneter Backkiste von oben bequem zu erreichen ist.
Entlang der Trennwand 15 zwischen der Backkiste und dem Cockpitfußraum läßt sich ein Betätigungsgriff 16 zum Hochholen der Schraube vom Ende des Schiffswellengehäuses in das Cockpit führen. Der Griff rastet in beiden Positionen der Schraube ein, so daß das Wellengehäuse in die untere und obere Rundung des schlitzartig ovalen tßellentunnels gedrückt wird.
Die Rasterung kann aus einem Stift bestehen, der rechtwinklig aus dem senkrechten Teil des Betätigungsgriffes heraussteht und in 2 Löcher einrastet, die an der Trennwand 14 im Abstand des Wellenhubes übereinander vorgesehen sind. Durch ein Nachhintendrücken des Griffes wird die Rastung ausgerastet.
Um unerwünschte Wirbel über der Schraubenöffnung 17 im Rumpf, die den Tqirkungsgrad des Systemes verringern, zu vermeiden, ist es günstig, die Öffnung nach dem Rindurchtreten der Schraube automatisch wieder zu schließen.
Hier nennt die Erfindung 2 Lösungswege.
Es besteht die Aufgabe, die Schraubenöffnung in beiden Positionen der Schraube zu schließen. Dies wird erfindungsgemäß durch 2 900-Winkelstücke 18 Fig. 2 b, die an den mittschiffs laufenden Seiten der quadratischen Schraubenöffnung 17 um 90° drehbar angeordnet sind. Die Schnittpunkte 19 der Winkel 18 bilden dabei Drehachsen. Die beiden Winkel drehen sich gegensinnig. Die Schenkel der inkel bilden die Verschlußklappen.
Ist die Schraube in ihrer Ruheposition in der Backkiste, so stehen die oberen Schenkel 20 Fig. 2 c der Winkel senkrecht nach oben und die Schraubenöffnung ist von den unteren Schenkeln verschlossen. Viird die Schraube nach unten gelassen, so drehen sich mit der Abwärtsbewegung der Schraube die T;Jinkelstücke bis die unteren Schenkel 18 senkrecht nach unten stehen Fig. 2 a und der Durchbruch von den oberen Schenkeln verschlossen ist.
Die während der Arbeitsstellung aus dem Rumpf nerausragenden Verschlußklappen 18 können im ,"7asser schwebende Fremdkörper auffangen, was unerwünscht ist. Darum ist es günstig, wenn sie nach vorn spitze Winkel 22-Fig 2 bilden, an denen die Fremdkörper abgleiten und von denen ein Schenkel am Rumpf anliegt.
Ein besondere Vorteil des Elektroantriebes liegt in seiner schnellen Einsatzbereitschaft. Darum muß auch die Schraube schnell in ihrer Position und der Durchbruch verschlossen sein.
Aus diesen Gründen sieht die Erfindung einen gemeinsamen Betätigungsgriff 16 für das Absenken der Schraube und das Schließen der Klappen vor.
Erfindungsgemäß besteht eine mechanische Verkoppelung zwischen den Enden der oberen Klappen 20 und dem Betätigungsgriff 16.
Die Enden der beiden oberen Klappen bilden dabei 2 Gelenke 27 mit jeweils einem daran anschließenden weiteren Schenkel 24, die die gleiche Länge aufweisen wie die Verschlußklappen selbst und deren Enden wiederum über Gelenke 25 durch eine Traverse 26 verbunden sind. Die Traverse ist in der Mitte mit dem nach oben geführten Betätigungsgriff 16 verbunden.
In der Arbeitsstellung der Schraube stehen die unteren Klappen senkrecht nach unten, während die oberen Klappen die Schiffsschraubenöffnung verschließen. Dabei liegen die Laschen, die die Verbindung zum Betätigungsgriff bilden, parallel auf den oberen Verschlußklappen auf und auch die Traverse liegt parallel über beide Verschlußklappen Fig. 2 a.
Wird nun die Schraube über dem Betätigungsgriff nach oben in ihre Ruheposition gezogen, so zieht die Traverse an den bis dahin zusammengeklappten Schenkeln, bis die Schenkel mit den oberen Klappen einen gestreckten Winkel bilden.
Die Winkelstücke führen dabei eine 90°-Drehung aus, -während die Schraube durch die Schraubenöffnung gezogen wird.
In der Arbeitsstellung der Schraube stehen die unteren Verschlußklappen aus dem Rumpf heraus. Dies kann als nachteilig angesehen werden. Darum nennt die Erfindung eine zweite hXöglichkeit, die Schraubenöffnung zu verschließen.
Es wird dabei nur eine Verschlußluke, die die gesamte Schraubenöffnung bedeckt und die seitlich geführt ist, von hinten über die Schraubenöffnung geschoben. Für die Steuerung wird die Bewegung des Betätigungsgriffes nach hinten ausgenutzt, die der Betätigungsgriff ausführt, wenn der Segler ihn aus seiner Arretierung löst.
Die Horizontalbewegung des Griffes wird über Koppelglieder 28 und 29 auf die horizontal verschiebbare JJuke übertragen.
Da der beim Ausrasten entstehende Horizontalhub für die volle Bukenverschiebung nicht ausreicht, werden die Koppelglieder 28 und 29 zur Hubvergrößerung herangezogen.
Zum Zwecke-der Klappensteuerung wird der Horizontalhub des Betätigungsgriffes über ein Koppelglied 28 auf einen vertikal aufgehängten, schwenkbaren Hebel 29 übertragen, der an seinem unteren Ende den vergrößerten Hub an die verschiebbare I;ukv überträgt. Eine Feder 30 zwischen dem Hebel und der Bordwand sorgt für ein gutes Einrasten der Arretierung und für eine definierte Lage der Luke.
Aus Gründen einer guten Lagestabilität sind Segeljachten bekanntlich mit einem Ballastkiel (oft mitBleieinlagen) ausgerüstet, der einen hohen Anteil des Gesamtgewichtes (bis zu 50 fJ0) darstellt. Bei einem Elektroantrieb mit hoher Betriebsdauer ist das Gewicht der Antriebsbatterien mit ihren praktisch unvermeidbaren Bleiplatten nicht unerheblich.
Es ist darum wichtig, die Batterien so anzuordnen, daß sie zur Lagestabilität beitragen. Einen idealen SuEbe---rahrungsort für die Bleibatterien stellt der obere breite Kielansatz dar, wenn er hohl ausgeführt ist. Die Batterien können darin hintereinander angeordnet sein und über eine abgedeckte Öffnung im Fußboden der Segeljacht versorgt werden.
Da Segeljachten im allgemeinen mit großen Ruhepausen (an Werktagen) im Hafen benutzt werden, bietet sich eine zweite xvindabhängige uflademöglichkeit an. Sie besteht aus einem windelektrischen Generator, der vorzugsweise an den oberen Teilen der Segeljacht leicht auswechselbar angebracht ist.
Erfindungsgemäß wird das segelseitige Ende des Großfalls einerseits mit seinem Schäkel um das Achterstag gelegt und andererseits über eine Verlängerung nach unten mit dem oberen Befestigungspunkt eines windelektrischen Generators befestigt.
Beim Spannen des Großfalls rutscht der Schenkel am Achterstag hoch, bis der Generator eine möglichst hohe, aber noch rundum freie Position zwischen dem Mast und dem Achterstag einnimmt.
Um ein Pendeln des Generators, das beim Schaukeln des Schiffes bei einer Einpunktaufhängung entsteht, zu veremeiden, ist erfindungsgemäß ein zweiter nach unten aus dem Drehkreis des Windrades heraus verlängerter Befestigungspunkt über einen Wirbelschäkel, der eine ungehinderte windrichtungsabhänOige Drehung des Generators zuläßt, vorgesehen.
Der untere Befestigungspunkt ist über drei Kleinen mit Karabinerhaken an den Enden nach 3 Punkten abgespannt.
Die beiden vorderen Punkte sind eine Steuerbord- und eine Backbordwant. Die dritte Leine führt in den Bereich des unteren Befestigungspunktes des Achterstages. Die Karabinerhaken, die nach vorn um die Wand gelegt werden, ermöglichen das Nachobengleiten der Befestigungspunkte beim Hochziehen des Generators.
L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche 1. lektrischer, verlustarmer Hilfsantrieb für Segeljachten mit tiJindkraftladevorrichtungen der Antriebsbatterien, bei dem die Kraftübertragung vom Motor zur Schiffsschraube in bekannter Weise durch eine im spitzen Winkel zur Wasserlinie im Schiffsrumpf angeordnete Schiffswelle geschieht, dadurch gekennzeichnet, daß a) durch ein Schwenken der Schiffswelle um einen Drehpunkt im oberen Bereich der Welle die Schiffsschraube (6 Fig. 1) aus einer Arbeitsposition unterhalb des Rumpf es ('S) in eine Ruheposition nach oben, z. B. in den Rumpf des Schiffes hochgeholt werden kann und daß b) zur Vermeidung eines zwangsläufig mit Reibungsverlusten behafteten druckwasserdichten Lagers die Schiffswelle über die Wasserlinie (3) hinaus durch einen rundum geschlossenen, wasserdichten Wellentunnel (1) geführt ist, dessen oberes motorseitiges Ende (10) über der Wasserlinie (3) liegt und dessen unteres schraubenseitiges Ende wasserdicht mit dem Rumpf des Schiffes verbunden ist.
2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiffswelle von einem .!Jellengehäuse (8), z. B. einem Rohr, umgeben ist, das an seinem schraubenseitigen Ende ein Führungslager für die Schiffswelle aufweist und am motorseitigen Ende fest mit dem Motorgehäuse (5) verbunden ist.
3. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die otorbefestigung (7) drehbar ist und den Drehpunkt der schwenkbaren Welle darstellt.
4. Antrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der -Iotor elastisch, z. B. über Schwingmetall (7) am Cockpitfußboden (12) aufgehängt ist und der Hohlraum, der durch den üblichen Sühlrand (13) zwischen dem Gockpitboden und dem Niedergang gebildet ist, von den oberen zeilen des Motors räumlich ausgenutzt ist.
5. Antrieb nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine flexible Manschette einerseits das motorseitige Ende des Wellentunnels wasserdicht umschließt und andererseits das motorseitige Ende des mellengehäuses oder Teile des Motorgehäuses so umschließt, daß auch bei Schwankungen der Wasserlinie kein Seewasser über den Rand des Wellentunnels in den Rumpf eindringen kann.
6. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiffswelle (2) umgeben von dem Wellengehäuse (8) je nach gewünschter Position in den oberen oder den unteren Bogen des am schraubenseitigen Ende schlitzartig oval ausgeführten Wellentunnels gedrückt wird.
7. Antrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß am schraubenseitigen Ende des Bellengehäuses (8) ein Betätigungsgriff (16) angebracht ist, der nach oben in das Cockpit (15) geführt ist, über den der Segler die Schraube in die gewünschte Position bringen kann.
8. Antrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsgriff (16) eine Arretiervorrichtung für die beiden positionen aufweist.
9. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Rumpf erforderliche Öffnung (17), durch die hindurch die Schraube in die gewünschte Position gebracht wird, z. B. quadratisch ist und durch symetrische -.57rinkelstücke (18 Fig 2 b), die um 900 drehbar mit Drehachsen (19) entlang der Scheitellinie der Winkel und den mittschiffs laufenden Seitenlinien der quadratischen Öffnung in beiden Positionen der Schraube verschließbar ist.
10. Antrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß diejenigen Klappen (18 Fig. 2 a), die in der Arbeitsstellung der Schiffsschraube aus dem Rumpf herausragen, nach vorn einen spitzen Winkel bilden1 von dem ein Schenkel am Rumpf anliegt, so daß im Wasser schwebende Fremdkörper an ihnen abgleiten.
11. Antrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die drehbaren Ginkelstücke gebildeten Verschlußklappen (18 und 20) durch den Wechsel der Schiffsschraubenposition mechanisch gekoppelt betätigt werden.
12. Antrieb nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Koppelung der Verschlußklappen einerseits an dem oberen Verschlußklappenpaar (20), das in beiden Positionen innerhalb des Rumpf es bleibt, und andererseits an dem Betätigungsgriff (16) zum Verstellen der Schraubenposition eingreift.
13. Antrieb nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der mechanischen Koppelung an den Endpunkten des oberen Klappennaares (23) der Drehpunkt von 2 weiteren Schenkeln (24) liegt, die ebenso lang wie die Verschlußklappen selbst sind und deren Enden wiederum über Gelenke (25) durch eine Traverse (26) miteinander verbunden sind, die in ihrer Mitte mit dem Betätigungsgriff (16) zur Verstellung der Schraubenposition verbunden ist.
14. Antrieb nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, da13 der Betätigungsgriff in der Xuheposition der Schraube auch die Traverse (26) nach oben zieht in der Folge die Schenkel (24) mit den oberen Verschlußklappen (20) einen gestreckten Winkel bilden und die unteren Verschluß klappen (21) den Rumpf verschließen, während beim Wechsel in die Arbeitsposition der Schraube die Traverse (26) nach unten gedrückt wird in der Folge die Traverse die Schenkel und die oberen Klappenpaare eine Parallelstellung (Fig. 2a) einnehmen, die Schraube durch den~Rumpf hindurchgetreten ist und die unteren Elappenpaare (18) senkrecht nach unten stehen.
15. Antrieb nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die im Rumpf erforderliche Öffnung (17), durch die hindurch die Schraube in die gewünschte Position gebracht wird, von einer seitlich geführten Schiebeluke (27 Fig 3), die von hinten über den Durchbruch geschoben wird, verschließbar ist und die Buke durch den Betätigungsgriff (16) zur Verstellung der Schraubenposition verschoben wird.
16. Antrieb nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Eorizontalbewegung des Betätigungsgriffes (16) zum Lösen seiner Arretierung zur Bewegung der SchiebeZuse ausgenutzt ist.
17. Antrieb nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die horizontale Bewegung des Griffes über ein Koppelglied (28) auf einen vertikal aufgehängten Hebel (29), der durch den an seinem unteren Ende vergrößerten Rub die Schiebeluke betätigt.
18. Antrieb nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem vertikel aufgehängten Hebel und der Bordwand eine Feder (32) wirkt, die für ein gutes Einrasten der Arretierung sorgt und die Schiebeluke verschlossen hält.
19. Antrieb mit Iadevorrichtungen der Antriebsbatterien nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiffsschraube zur Verbesserung ihres Wirkungsgrades bei Rückwärtsantrieb des Schiffes und beim Ladebetrieb durch Segeln einen achsialsymetrischen Aufbau aufweist.
20. Antrieb mit Ladevorrichtungen der Antriebsbatterien nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsbatterien in Hohlräumen des Ballastkieles von vorn nach hinten hintereinander untergebracht sind und durch abdeckbare Öffnungen im Fußboden des Schiffes erreichbar sind.
21. Antrieb mit Ladevorrichtungen der Antriebsbatterien nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem z. B. im Hafen festgemachten Schiff zur Ladung der Antriebsbatterien vom Großfall ein windelektrischer Generator hochgezogen wird, in dem das segelseitige Ende des Großfalls z. B. durch seinen Schäkel um das Achterstag gelegt ist und über eine Verlängerung nach lunten mit dem oberen Befestigungspunkt des windelektrischen Generators befestigt ist.
22. Antrieb mit Ladevorrichtungen der Antriebsbatterien nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem Drehkreis des z. B.

verwendeten Windrades verlängerte untere Befestigungspunkt einerseits z. B. über einen ;Jirbelschäkel und 2 daran befestigte Beinen mit z. 3. 2 Karabinerhaken an ihren freien Enden zu den Wanten hin abgespannt ist und der Wirbelschäkel andererseits über eine Beine im Bereich des unteren Befestigungspunktes des Achterstages verspannt ist.