DE2848864A1 - Schiffsantrieb - Google Patents

Schiffsantrieb

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DE2848864A1 DE19782848864 DE2848864A DE2848864A1 DE 2848864 A1 DE2848864 A1 DE 2848864A1 DE 19782848864 DE19782848864 DE 19782848864 DE 2848864 A DE2848864 A DE 2848864A DE 2848864 A1 DE2848864 A1 DE 2848864A1
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Description

Die Erfindung betrifft einen Bewegungen des Schiffes infolge Seegangs nutzenden Schiffsantrieb, mit einem Träger, der mit dem Schiff verbunden ist und sich, wenn dieses auf dem Wasser schwimmt, vom Schiff nach abwärts in das Wasser erstreckt, und einem plattenartigen Schwingflügel, der das Vortriebsmittel bildet, dessen Plattenebene sich etwa parallel zur Fahrtrichtung des Schiffes erstreckt und dessen in diese Richtung weisender Teil mit dem unteren Ende des Trägers verbunden ist, dergestalt, daß der Schwingflügel aufgrund einer Relativbewegung zwischen demselben und dem ihn umgebenden Wasser aus seiner Neutralstellung auslenkbar ist, wenn das auf dem Wasser schwimmende Schiff durch Seegang Bewegungen ausführt.
Schiffsantriebe dieser Art sind bereits bekannt, vgl. US-PSen 2 021 815 und 2 367 765. Die Schwingflügel dieser bekannten Antriebe sind am Träger drehbar so angebracht, daß sie um eine Achse schwenkbar sind, die sich in quer zur Fahrtrichtung verlaufender Richtung erstreckt, wobei der Schwenk- oder Auslenkwinkel des Schwingflügels durch Anschläge begrenzt ist, die am Träger angeordnet sind.
Während der erwähnten Relativbewegung wird der Schwingflügel nach einer Seite oder nach der anderen Seite hin geschwenkt, d.h. ausgelenkt, und kommt an einem der Anschläge zur Anlage, so daß bei weiterer Relativbewegung eine Änderung der Strömungsrichtung des Wassers verursacht wird, das gegen den Schwingflügel anströmt. Dadurch wird das Wasser nach rückwärts in die der gewünschten Fahrtrichtung entgegengesetzte Richtung gelenkt, um eine Reaktionskraft zu erzeugen, die auf den Schwingflügel einwirkt und das Schiff in Fahrtrichtung antreibt.
Bei diesen bekannten Antrieben kann die Relativbewegung zwischen Schwingflügel und dem umgebenden Wasser nicht vollständig ausgenutzt werden. Wenn das Schiff von einem Wellental zu einem Wellenberg bewegt wird, wird der hintere Rand des Schwingflügels relativ zur Schwenkachse nach aufwärts bewegt, da die Schwenk-
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achse am vorderen Teil des Schwingflügels gelegen ist, wobei die relativ zur Schwenkachse erfolgende Aufwärtsbewegung stattfindet, bis der Schwingflügel an einem der Anschläge anläuft. Bei anschließender Bewegung des Schiffs vom Wellenberg zu einem neuen Wellental wird der hintere Rand des Schwingflügels relativ zur Schwenkachse nach abwärts bewegt, bis der Schwingflügel am anderen Anschlag anliegt, d.h. um einen Winkel, der dem oben erwähnten Auslenkwinkel entspricht.
Die Strecke, die das Schiff sich bewegen muß, um den Schwingflügel von der Anlage am einen Anschlag zur Anlage am anderen Anschlag zu bringen, stellt sozusagen einen ungenutzten Teil der verfügbaren Wellenenergie dar. Außerdem können sich die vom schwenkenden Schwingflügel beim Auftreffen auf die Anschläge erzeugten Stöße durch den Schiffsrumpf fortpflanzen und eine Belästigung für die an Bord befindlichen Personen bilden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb der in Rede stehenden Art zu schaffen, bei dem die zur Verfügung stehende Wellenenergie vergleichsweise besser ausgenutzt wird und der stoßfrei arbeitet.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe bei einem Schiffsantrieb der eingangs genannten Art durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 und 2 schematisiert gezeichnete Seitenansichten von Booten mit einem ersten und einem zweiten Ausführungsbeispiel des zu beschreibenden Antriebs und
Fig. 3 eine schematisiert gezeichnete Seitenansicht eines Bootes mit einem dritten Ausführungsbeispiel des Antriebs mit zugehörigem, in Blockdarstellung schematisiert gezeichnetem, hydropneumatischem Steuersystem.
Gemäß Fig. 1 ist das obere Ende eines Trägers 2, der sich im Wasser nach abwärts erstreckt, mit der Außenfläche des Rumpfs eines Bootes 1 fest verbunden. Das untere Ende des Trägers 2 ist mit dem, bezogen auf die Fahrtrichtung, vorderen Ende eines plattenartigen Schwingflügels 3 fest verbunden, dessen Plattenebene in unbelasteter Neutralstellung beim Ausführungsbeispiel etwa parallel zur Ebene der Wasserlinie des Bootes verläuft.
Der Schwingflügel 3 ist aus einem flexiblen, elastischen Werkstoff in der Weise gefertigt, daß der Schwingflügel sich während der oben erwähnten Relativbewegung ausbiegt, wie es mit dick ausgezogenen, gestrichelten Linien angedeutet ist, während die Struktur des Trägers 2 starr ist.
Alternativ kann auch der Träger flexibel ausgebildet sein, so daß er sich ausbiegt, wie es mit dünn ausgezogenen, gestrichelten Linien angedeutet ist, um die Schwenkbewegung des Schwingflügels 3 aus der Neutralstellung heraus zu bewirken, wobei die-
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se flexible Ausbildung des Trägers 2 auch den Stoß beim Aufgrundlaufen des Bootes absorbiert, was bei derartigen Fällen
die Sicherheit erhöht.
Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des hier zu beschreibenden, die Stampfbewegung des Schiffes nutzenden Antriebs. Ein Schwingflügel 4 ist mit seinem, bezogen auf die Fahrtrichtung des Boots,vorderen Teil um eine horizontale Achse drehbar
mit einem Träger 5 verbunden.
Um den Schwingflügel in der neutralen Stellung zu halten, ist dieser mit zwei Armen 6 und 7 versehen, die sich vom Schwingflügel nach vorn aufwärts bzw. nach rückwärts aufwärts erstrekken und deren äußere Enden mit dem Träger 5 über eine Feder 8 bzw. 9 verbunden sind. Durch Wahl geeigneter Charakteristiken für die Federn können für die zwei Schwenkrichtungen unterschiedliche Amplituden erreicht werden, wenn das Boot durch Seegangswellen bewegt wird.
Fig. 3 zeigt einen die Stampfbewegung nutzenden Antrieb, der
dem Antrieb gemäß Fig. 2 ähnlich ist, wobei jedoch die Federn 8, 9 durch Hydraulikzylinder 11 bzw. 10 ersetzt sind. Die Kopfenden der Hydraulikzylinder 10, 11, die bis auf je eine Anschlußöffnung abgeschlossen sind, die mit Leitungen 12 bzw. verbunden sind, sind mit zugeordneten Armen 14 bzw. 15 gekuppelt , die den oben erwähnten Armen 6, 7 entsprechen. Jeder
Hydraulikzylinder 10, 11 ist mit einem Kolben versehen, der
mit einem Ende je einer zugeordneten Kolbenstange 16, 17 verbunden ist, deren anderes Ende am Träger 18 befestigt ist.
Jeder Hydraulikzylinder 10, 11 ist über die zugeordnete Leitung 12 bzw. 13 und je ein Ventil 19 bzw. 20 mit einem üblichen
hydropneumatischen Speicher 21, 22 verbunden, der mit einer
Trennwand versehen ist, die den Innenraum in zwei Kammern aufteilt. Die Hydraulikzylinder 10, 11, die Leitungen 12, 13 und die mit diesen verbundene Kammer des hydropneumatischen Spei-
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chers sind mit Hydraulikflüssigkeit, beispielsweise mit Öl, gefüllt. Die andere Kammer der hydropneumatischen Speicher ist mit Druckgas gefüllt und über je eine Leitung 23 bzw. 24 sowie je ein Ventil 25 bzw. 26 mit je einem Gasbehälter 27 bzw. 28 verbunden.
Die die Hydraulikzylinder 10, 11 mit den hydropneumatischen Speichern 21, 22 verbindenden Leitungen 12, 13 sind über Zweigleitungen mit dem Ausgang einer Hydropumpe 31 verbunden, deren Eingang mit einem Vorratsbehälter 32 für Hydraulikflüssigkeit über eine Leitung 29 verbunden ist. Die Hydropumpe 31 führt Druckflüssigkeit zu jeder der beiden Leitungen 12 und 13 zu.
Die Funktion der Antriebe wird nachstehend erläutert, wobei zunächst auf das in Fig. 1 gezeigte Beispiel eingegangen wird.
Wenn das Boot 1 von einem Wellental zu einem Wellenberg bewegt wird, dann biegt sich der Schwingflügel 3 aufgrund seiner Flexibilität und sein hinterer Rand bewegt sich relativ zum Befestigungspunkt am Träger 2 nach aufwärts. Dies bewirkt, daß das Wasser unmittelbar oberhalb des Schwingflügels 3 nach hinten gepreßt wird, wodurch wiederum eine nach vorwärts gerichtete Reaktionskraft auf das Boot 1 ausgeübt wird.
Wenn das Boot 1 den Wellenberg erreicht und seine nach aufwärts gerichtete Bewegung endigt, bleibt jedoch der Schwingflügel 3 nicht in seiner ausgelenkten Stellung, sondern schwingt aufgrund seiner Elastizität nach abwärts in seine Neutralstellung, wobei er eine fortschreitend abnehmende Reaktionskraft erzeugt, bis diese Neutralstellung erreicht ist.
Wenn das Boot anschließend zu einem neuen Wellental bewegt wird, biegt sich der Schwingflügel unverzüglich und sein hin-
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terer Rand bewegt sich relativ zum Befestigungspunkt nach abwärts, wobei wiederum eine nach vorwärts gerichtete Reaktionskraft auf das Boot ausgeübt wird.
Der in Fig. 2 gezeigte Antrieb unterscheidet sich von dem Antrieb gemäß Fig. 1 dadurch, daß der Schwingflügel 4 starr ist und nach einem Auslenken aus der Neutralstellung in diese Stellung mittels der Federn 8, 9 zurückgebracht wird. Um zu verhindern, daß der Schwingflügel der nach oben gerichteten Bewegung zu großen Widerstand entgegensetzt und das Boot dadurch unter Wasser gezogen werden könnte, kann man die Charakteristik der Federn entsprechend auswählen.
Während der in Fig. 3 gezeigte Antrieb in ähnlicher Weise in Tätigkeit ist, wie es in Bezug auf die Fig. 1 und 2 beschrieben worden ist, sind die Ventile 19, 20 geöffnet, während die Ventile 25, 26 geschlossen sind und die Hydropumpe 31 nicht arbeitet. Wenn am Schwingflügel 30 eine Kraft wirkt, die diesen gegen den Uhrzeigersinn aus seiner Neutralstellung herausbewegt, wird aufgrund der Bewegung des in den Hydraulikzylinder 10 hineinbewegten Kolbens öl aus dem Hydraulikzylinder 10 herausgepreßt und über die Leitung 12 in den hydropneumatischen Speicher 21 gedrückt, wobei fortschreitend das Druckgas in diesem Speicher zusammengedrückt und dadurch sein Druck zunehmend vergrößert wird.
Gleichzeitig wird Öl über die Leitung 13 aus dem anderen hydropneumatischen Speicher 22 heraus in den Hydraulikzylinder 11 hineingesogen, wodurch der Gasdruck im Speicher 22 verringert wird, bis an der Schwenkachse des Schwingflügeis Momentengleichgewicht erreicht ist. Wenn die Kraft nicht länger am Schwingflügel wirkt, wird dieser aufgrund des Momenten-Ungleichgewichts bezüglich seiner Achse in die Neutralstellung zurückgebracht.
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Durch öffnen eines oder beider der Ventile 25, 26 in den Leitungen 23 bzw. 24, die die hydropneumatisehen Speicher 21 und 22 mit den Gasbehältern 27 bzw. 28 verbinden, kann das verfügbare Gasvolumen erhöht werden und dadurch die
Federcharakteristik des Systems beeinflußt werden.
Durch Schließen der Ventile 19, 20 kann der Schwingflügel 30 in jeder gewünschten Stellung verriegelt werden, und man kann mittels der Hydropumpe 31 den Schwingflügel 30 bewegen und dann verriegeln, beispielsweise um die durch Seegang verursachte Stampfbewegung des Boots zum Bremsen
desselben auszunutzen. Mittels der Hydropumpe 31, die von einem Motor 34 über eine Welle 33 antreibbar ist, kann man auch den Schwingflügel kontinuierlich von einer Extremstellung in die andere bewegen, wobei der Schwingflügel dann als hydromechanisch betriebene Vortriebsvorrichtung wirkt.
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Claims (10)

Patentansprüche
1. Bewegungen des Schiffes infolge Seegangs nutzender Schiffsantrieb, mit einem Träger, der mit.dem Schiff verbunden ist und sich, wenn dieses auf dem Wasser schwimmt, vom Schiff nach abwärts in das Wasser erstreckt, und einem plattenartigen Schwingflügel, der das Vortriebsmittel bildet, dessen Plattenebene sich etwa parallel zur Fahrtrichtung des Schiffes erstreckt und dessen in diese Richtung weisender Teil mit dem unteren Ende des Trägers verbunden ist, dergestalt, daß der Schwingflügel aufgrund einer Relativbewegung zwischen demselben und dem ihn umgebenden Wasser aus seiner Neutralstellung auslenkbar ist, wenn das auf dem Wasser schwimmende Schiff durch Seegang Bewegungen ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingflügel (3, 4, 30) gegen an ihm angreifende Rückstellkräfte aus seiner Neutralstellung auslenkbar und durch die Rückstellkräfte in die Neutralstellung wieder rückführbar ist, wenn die Rückstellkräfte die Wirkung des Auslenkmoments übersteigen.
2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingflügel (3) am Träger (2) fest angebracht und aus elastischem Werkstoff gefertigt ist.
3. Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (2) aus elastischem Werkstoff gefertigt ist.
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Telefonische Auskünfte und Aufträge sind nur nach schriftlicher Bestätigung verbindlich
ORfGINAL INSPECTED
4. Antrieb nach Anspruch 1 mit einem am Träger drehbar gelagerten Schwingflügel/ dadurch gekennzeichnet, daß er zum Erzeugen der Rückstellkräfte einen zwischen dem Träger (5, 18) und dem Schwingflügel (4, 30) wirkenden Kraftantrieb (8, 9; 10, 11) aufweist, durch den der Schwingflügel (4, 30) mit einer denselben in die Neutralstellung drängenden und aus der ausgelenkten Stellung in die Neutralstellung rückführenden Kraft beaufschlagbar ist.
5. Antrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Kraftantrieb Federn (8, 9) vorgesehen sind.
6. Antrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Kraftantrieb Hydraulikzylinder (10, 11) vorgesehen sind, die über Leitungen (12, 13) mit hydropneumatischen Speichern (21, 22) verbunden sind.
7. Antrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder der Leitungen (12, 13) ein Ventil (19, 20) zum wahlweisen Unterbrechen der Verbindung zwischen den Hydraulikzylindern (10, 11) und den hydropneumatischen Speichern (21, 22) angeordnet ist.
8. Antrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikzylinder (10, 11) mit einer Druckquelle (31) für unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit verbunden sind.
9. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die bei beiden Auslenkrichtungen des Schwingflügels (3, 4, 30) wirkenden Rückstellkräfte für gleiche Schwenkwinkel beidseits im wesentlichen gleich groß sind.
10. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellkräfte für gleiche Schwenkwinkel bei verschiedenen Auslenkrichtungen des Schwingflügels (3, 4, 30) unterschiedlich groß sind.
- 3/Beschreibung-
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