DE29603711U1 - Antriebsmodul für Wasserfahrzeuge - Google Patents

Description

Antriebsmodul fur Wasserfahrzeuge

Die Zahl unkonventioneller schneller Schiffe im Geschwindigkeitsbereich 30 bis 50 kn hat sich in wenigen Jahren vervielfacht.

Aber äquivalent zur Erhöhung der kinetischen Energie durch Geschwindigkeitserhöhung bei Schiffen wurde der Sicherheitsstandard nicht erhöht. Ebenso wurde die Senkung des Kraftstoffverbrauchs und dadurch auch die Verminderung von Emissionen schädlicher Abgase fur den Menschen und die Umwelt zweitrangig behandelt. Herkömmliche Außenborder fur kleinere Wasserfahrzeuge können aus konstruktiven Gründen nicht mit Katalysatoren ausgestattet werden, wodurch auch eine drastische Verringerung von schädlichen Abgasemisionen um 90 % nicht möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Vortriebsorgan für Wasserfahrzeuge so auszubilden, daß die erwähnten Mängel beseitigt sind. Diese Aufgabe wird erfindundungsgemäß mit Hilfe eines Antriebsmoduls und synergetischem Effekt von mehreren Elementen und Fuktionen gelöst, und dazu gehören Gleitboden des Moduls mit guten Gleiteägenschaften, Schwenkbarkeit des Moduls, Anordnung der Rückwärtsklappe und entsprechende Anordnung des ganzen Systems, wodurch eine unvorhersehbare technische Wirkung entsteht, so daß das Wasserfahrzeug gemäß Erfindung über einen höheren Sicherheitsstandard und niedrigeren Kraftstoffverbrauch bzw. niedrigeren SchadstofFausstoß verfügt, als es bei konventionellen schnellen Schiffen der Fall ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind anhand von Ausfuhrungsbeispielen der Erfindung in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung unter Angabe weiterer Vorteile näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 Antriebsmodul für Wasserfahrzeuge gemäß Erfindung mit einem Verbrennungsmotor mit geregeltem Dreiwege-Katalysator und einer Wasserstrahlpumpe als Vortriebsorgan, im Längsschnitt;

Fig. 2 Antriebsmodul mit Verbrennungsmotor mit geregeltem Dreiwege-Katalysator und Oberflächenpropeller als Vortriebsorgan, im Längsschnitt;

Fig. 3 Antriebsmodul mit Hochleistungsdieselmotor und Oberflächenpropeller als Vortriebsorgan, im Längsschitt;

Fig. 4 Antriebsmodul mit Gasturbine und Oberflächenpropeller als Vortriebsorgan, im Längsschnitt;

Fig. 5 ein schnelles Wasserfahrzeug, ausgestattet mit einem oder mehreren Antriebsmodulen, bei langsamer Fahrt, in Seitenansicht;

Fig. 5a ein schnelles Wasserfahrzeug, ausgestattet mit einem oder mehreren Antriebsmodulen, bei schneller Fahrt, in Seitenansicht;

Fig. 6 als Notantriebsmodul für Tanker modifiziertes Antriebsmodul gemäß Erfindung, im Längsschnitt;

Fig. 7 Notantriebsmodul gemäß Erfindung, angebaut am Heck eines Tankers.

Antriebsmodul für Wasserfahrzeuge gemäß Erfindung setzt sich zusammen aus einem Integralgehäuse 1, in welchem ein Verbrennungsmotor 2 angeordnet ist, welcher über Zahnriemenübertragung 3 Impeller 4, eine Wasserstralpumpe 5 oder Oberflächenpropeller 6 antreibt. Effektives Bremsen, Manövrieren und Rückwärtsfahren erreicht man mit Rückwärtsklappe 7 oder 8.

Die Auspuffanlage gemäß Erfindung setzt sich zusammen aus dem Abgaskrümmer 9, Katalysatorgehäuse 10, Ausgangkrümmer 11 und Abgasleitung 15. Nach dem Durchlauf einer konventionellen Zweikreiskühlung kühlt äußeres Kühlwasser Abgaskrümmer 9 und Ausgangkrümmer 11, aber auch Katalysatorgehäuse 10, in welchem Katalysator 12 mit Lambdasonde 13 angeordnet ist. Dadurch, daß das Wasser den Katalysator nicht direkt umspült, kann sich kurze Zeit nach dem Motorstart eine optimale Temperatur von 800⁰C im Katalysator entwickeln, weil gleiche thermische Verhältnisse herrschen wie bei einem Pkw bzw. der Katalysator wird von der Umgebungsluft gekühlt und diese wird in diesem konkreten Fall durch Wasserummantelung gekühlt. Im Ausgangkrümer 11 strömt Wasser in Abgasschlauch 15 und dämmt dadurch noch zusätzlich Motorgeräusche.

Das Antriebsmodul kann man deswegen verhältnismäßig preiswert herstellen, weil serienmäßige Automotoren mit elektronischer Kraftstoffeinspritzung und dazugehörigen Katalysatoren verwendet werden; so daß sich aufwendige Anpassungen zwischen Motor und Katalysator, welche

manche Bootsmotorenhersteller jetzt durchführen, erübrigen.

Die Befestigung des Antriebsmoduls am Heckspiegel des Wasserfahrzeugs erfolgt durch Konsole 16 und Schwenklager 17 und wirddurch Hydraulikzylinder 18 getrimmt. Das Antriebsmodul ist mit Wasserstrahlpumpe nicht nur gegenüber dem Außenborder vorteilhaft, sondern auch gegenüber festeingebauten Wasserstrahlantrieben, bei welchen Eindringen von Luft insbesondere bei schneller Fahrt und Wellengang in das Einlaufrohr droht, was zur Schubminderung und zum Überdrehen des Motors fuhrt. Dagegen kann das Antriebsmodul mit Wasserstrahlpumpe durch Schwenken an jede Geschwindigkeit und Wellenkonfiguration angepaßt werden. Auch Verwendung bei Wasserfahrzeugen mit vollkommen flachem Boden ist möglich, da durch Einschwenken die Saugfähigkeit der Wasserstrahlpumpe ohne Luftansaugen möglich ist. Ein weiterer Vorteil ist die fast totale Abschirmung der Wohnräume gegen Vibrationen, Geräusche und Gerüche.

Antriebsmodul mit geregeltem Dreiwege-Katalysator und Oberflächenpropeller für Geschwindigkeiten ab 30 kn gemäß Erfindung ist herkömmlichen Oberflächenpropelleranlagen weit überlegen; aus folgenden Gründen:

- Die Leistungsübertragung geschieht nicht über empfindliche Kardangelenke mit niedriger Lebensdauer, wie es bei herkömmlichen Oberflächenpropelleranlagen der Fall ist, sondern über Zahnriemenübertragung bei Anlagen bis 500 kW oder Zahradgetriebe bei höheren Leistungen, mit hoher Lebensdauer. Deswegen eignen sich die Antriebsmodule auch für Berufsfahrzeuge mit mehr als 3000 Fahrstunden jährlich.

- Der Boden 20 des Integralgehäuses bildet mit dem Gleitboden 21 des Bootes ein sogenanntes Stufenboot, welches im hohen Geschwindigkeitsbereich niedrigeren Wasserwiderstand leistet, als ein stufenloses Boot.

- Bei langsamer Fahrt wird das Antriebsmodul nach oben geschwenkt, so daß auch während Verdrängerfahrt Wasserwiderstand und Wellenschwallbildung niedrig sind. Durch Schwenkmöglichkeit des Antriebsmoduls kann vermieden werden, daß der Antriebsmotor überlastet wird. Die Rückwärtsklappe ermöglicht dem Antriebsmodul mit Oberflächenpropeller hohe Kollisionsund Ausweichsicherheit, Bremseffiziens und exzellente Manövrierfähigkeit.

Als Antriebsmaschine von Antriebsmodulen für große und schnelle Wasserfahrzeuge können hochdrehende und leichte Dieselmotoren und Gasturbinen jeder Größe verwendet werden. Die Leistungsübertragung erfolgt durch V-Getriebe oder mehrstufiges Zahnradgetriebe.

Antriebsmodulgemäß Erfindung eignet sich für alle Rumpfformen wie Einrumpfschiffe, Katamarane, Trimarane, Seitenrumpf-Luftkissenfahrzeuge und insbesondere für Rumpfformen gemäß Erfindung mit Tragflächen 24, welche hinter Querstufe 23 angeordnet sind. Beim Befahren von flachen Gewässern sind Tragflächen 24 hinter Querstufe 23 angeordnet und können durch Grundberührung oder Treibgut nicht beschädigt werden. Beim Befahren von tiefen Gewässern werden Tragflächen 24, welche mit Hebeln 25 fest verbunden sind, um Drehachse 26 geschwenkt und ausgefahren, und durch entstandenen Auftrieb wird das Wasserfahrzeug aus dem Wasser gehoben. Synchron zum Schwenken der Tragflächen 24 wird auch das Antriebsmodul geschwenkt, so daß das Gewicht des ganzen Wasserfahrzeugs durch Tragflächen 24 und dynamischen Auftrieb des Bodens des Antriebsmoduls getragen wird, wodurch der Widerstand des Wasserfahrzeugs extrem niedrig und der Propulsionswirkungsgrad des Oberflächenpropellers extrem hoch ist.

Fig. 6 zeigt modifiziertes Antriebsmodul gemäß Erfindung als Notantriebsmodul für Tanker und andere Schiffe mit gefahrlicher Ladung. Eingehende Analysen haben ergeben, daß es zu Tankerkatastrophen in der Vergangenheit durch Ausfall der Antriebsmaschine oder Ruderanlage, Kollision, Strandung, schlechte Manövriereigenschaften und Brand gekommen ist.

Durch doppelwandige Rümpfe von Tankern hätten erwähnte Tankerkatastrophen nicht verhindert werden können, wofür es zahlreiche Beweise gibt.

Der im Februar 1996 vor der walesischen Küste gestrandete Tanker „Sea Empress" wurde durch Felsenspitzen mindestens sieben Meter tief durchbohrt und aufgeschlitzt, so daß auch ein doppelwandiger Tanker bei dieser typischen Strandung durch beide Wände durchbohrt worden wäre und eine biologische Katastrophe auslösen würde. Deswegen lassen sich Tankerkatastrophen in Zukunft durch das Notantriebsmodul gemäß Erfindung, welches an jedem größeren Tanker am Heck oder Bug montiert sein sollte, drastisch verringern. Ein solches Notaggregat könnte in wenigen Minuten ca. 20 bis 50 Tonnen Schub entwickeln und dadurch, beispielsweise durch Ausfall der Maschine oder Ruderanlage, den Tanker in eine günstige Position zu Wind und Strömung bringen und fern von den Klippen halten. Fast alle Tankerkatastrophen könnten verhindert werden, wenn beispielsweise bei Ausfall der Antriebsmaschine ein entsprechend starker Schlepper in der Nähe wäre, was überhaupt nicht realistisch wäre. Es wäre aber realistisch, daß jeder Tanker über ein eigenes Notantriebsmodul verfugt, wodurch die Rentabilität des Tankers weitgehend erhöht wird; durch niedrigere Versicherungsprämien, Verzicht auf Schlepperhilfen und dadurch, daß das Notantriebsmodul nach Abschaffung des Tankers auch an einen anderen Tanker angebaut werden kann.

Notantriebsmodul fur Tanker 26 setzt sich zusammen aus Integralgehäuse 27 und Gasturbine 28, welche über Untersetzungsgetriebe 29 das Laufrad der Wasserstrahlpumpe 31 antreibt. Nach Verlassen der Düse 32 übt der Antriebsstrahl, gesteuert durch Strahllenker 33 und Rückwärtsklappe 34, auf den Tanker Schub in jede notwendige Richtung aus, so daß der Tanker bei Ausfall der Antriebsmaschine oder Ruderanlage weiter steuerbar und fahrbereit ist.

Im Falle eines Brandes wird Leitschaufel 35 in den Antriebsstrahl geschwenkt und große Wassermassen werden über Rohrleitung 36 auf den in Brand geratenen Tanker befördert. Mit Hilfe der Wippen 37 und 38 und Hydraulikzylinder 39 kann das Notantriebsmodul an jeden Tiefgang angepaßt werden.

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Claims (1)

1. Anmelder: Dipl.-Ing. Kristian Kusan

   Ekerenstraße 12
   D-56626 Andernach

   Bezeichnung: Antriebsmodul für Wasserfahrzeuge

   Schutzansprüche

   Antriebsmodul für Wasserfahrzeuge, gekennzeichnet durch folgende Merkmale

   a) Antriebsmodul für Wasserfahrzeuge gemäß Erfindung setzt sich zusammen aus einem Integralgehäuse (1), in weichem ein Verbrennungsmotor oder eine Gasturbine angeordnet ist, der/die über Zahnriemenübertragung oder Zahnradgetriebe Impeller (4), Wasserstrahlpumpe (5) oder Oberflächenpropeller (6) antreibt.

   b) Antriebsmodul ist an Konsole schwenkbar gelagert, welche mit dem Heck des Wasserfahrzeugs fest verbunden ist.

   c) Beim Antriebsmodul mit Oberflächenpropeller (6) ist hinter dem Oberflächenpropeller (6) Rückwärtsklappe (8), welche Rückwärtsfahrt bewirkt, angeordnet.

   d) Geregelter Dreiwege-Katalysator (11), zusammen mit Lamdasonde 13, des Verbrennungsmotors vom Antriebsmodul ist im wassergekühlten Gehäuse (10), ohne dieses zu berühren, angeordnet und im ebenso wassergekühlten Abgaskrümmer (9) und Ausgangkrümmer (11) gelagert.

   e) Die mit dem Schwenken des Antriebsmoduls schwenkbar gelagerte Tragfläche (24) ist mit Hilfe des Hebels (25) und Schwenkachse (26) hinter der Querstufe (23) des Wasserfahrzeugs angeordnet.

   f) Notantriebsmodul (26) gemäß Erfindung ist mit Hilfe von Wippen (37) u. (38) am Heckspiegel des Tankers gelagert und wird hydraulisch gehoben und gesenkt.

   g) Zwischen Düse (32) und Lenker (33) des Notantriebsmoduls ist Rohrleitung (36) mit schwenkbaren Leitschaufeln (35) angeordnet.