DE3308885A1

DE3308885A1 - Vorrichtung zum ausnutzen der wellenbewegung

Info

Publication number: DE3308885A1
Application number: DE3308885A
Authority: DE
Inventors: Odd Stephan Åsgårdstrand Irgens; Geir Tjoeme Sätevik
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-03-15
Filing date: 1983-03-12
Publication date: 1983-09-22
Also published as: DK92383A; SE8301357D0; GB2116638A; FI830807A0; GB8304248D0; FI830807L; NO820846L; DK92383D0; FR2523219A1; SE8301357L

Description

Die -Erfindung betrifft jeine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. s ' \

Die vorliegende Erfindung entstand mit dem Problem der zur Verfügungstellung elektrischer Leistung, beispielsweise zum Beleuchten, auf Booten bzw. Schiffen und ähnlichen Körpern, die in der See schwimmen, beispielsweise Bojen. Auf kleineren Booten und in Bojen ist es gewöhnlich erforderlich, Batterien zu benutzen. Auf einem Motorboot kann die Batterie geladen werden, wenn der Motor läuft. Die Batterie wird jedoch aufgrund ihrer Eigenentladung häufig schwach/ da ein Motorboot· nicht so häufig wie beispielsweise ein Automobil benutzt wird. Segelboote haben entweder kei- j nen Motor oder nur einen kleinen Hilfsmotor, so daß das PrObIBm steigt, die Batterie geladen zu halten. Im Falle beleuchteter Bojen ist man ausschließlich auf die Batterie angewiesen, und es ί gibt kein Mittel zum Aufladen derselben.

Es wurden viele Gegenmaßnahmen für diese Situation vorgeschlagen, einschließlich einer Ausnutzung der Wellenbewegung des Wassers zum Erzeugen von elektrischem Strom über einen Generator. In diesem Zusammenhang ist es bekannt, eine Vorrichtung zu benutzen, die einen Schwimmer, einen Generator und einen Bewegungsübertragung smechanismus zwischen dem Schwimmer sowie dem Generator aufweist. Für herkömmliche kleine Boote und Bojen reicht die normale Wellenbewegung nicht aus, um einen Generator direkt anzutreiben. Deshalb ist vorgeschlagen worden, die Energie zu speichern, die von den Bewegungen eines Schwimmers zur Verfügung gestellt wird, welcher von der Wellenbewegung beeinflußt wird, und diese Energie in geeigneten Intervallen freizugeben sowie zum Leisten von Arbeit auszunutzen, beispielsweise zum Antreiben eines Generators.

Die Aufgäbe der vorliegenden Erfindung besteht darin, von diesem Stand der Technik ausgehend eine Vorrichtung der im Oberbegriff genannten Art so auszubilden, daß sie kompakt sowie zuverlässig ist und einfach in einem Boot bzw. Schiff oder einer Boje bzw. Tonne angebracht werden kann.

In Booten bzw. Schiffen, die große offene Kammern haben, sammelt sich Wasser an, so daß solche Boote oder Schiffe ständig leergeschöpft oder geleert werden müssen. Deshalb besteht ein Bedarf für eine Lenzpumpe, die insbesondere dann arbeitet, wenn sich das Boot bzw. Schiff an seinem Anker- bzw. Liegeplatz befindet, um automatisch Regen- und Sprühwasser abzupumpen. Die Erfindung ist auch geeignet, um dieses Erfordernis in Verbindung mit einer Vorrichtung zum Vorsehen eines Aufladestromes zu erfüllen.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich eine Vorrichtung der im Oberbegriff genannten Art erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen von Anspruch 1 aufgeführten Merkmale aus. Demnach ist ein Schwimmer in eine Schwimmerkammer eingesetzt, die in ein Boot oder einen ähnlichen Schwimmkörper eingebaut ist. Die Schwimmerkammer hat ein zur See bzw. zum Wasser offenes Wassereinlaßrohr, und der Stromgenerator sowie der Bewegungsübertragungsmechanismus sind in einem Gehäuse angeordnet, das auch die Schwimmerkammer aufweist.

Die Vorrichtung ist dafür bestimmt,■ständig bzw. dauerhaft in dem Boot oder Schiff angebracht zu werden. Das letztere nimmt im Inneren einer Schwimmerkammer Wasser auf, und es werden das durch die^Bootsbewegungen in bezug auf das Wasser begründete Ansteigen und Abfallen des Wassers ausgenutzt. Der Generator ist mit einer elektrischen Batterie verbunden, so daß er als Batterielader arbeitet, der ständig in dem Boot bzw. Schiff installiert ist. Die meisten Boots- oder Schiffskörper haben eine etwas abgeschrägte Konfiguration an der zum Einbauen der neuen Vorrichtung sinnvollsten Stelle. Erfindungsgemäß ist das Wassereinlaßrohr deshalb als Teil eines wiegenförmigen Grundelements ausgebildet, das in dem Boot bzw. Schiff angebracht werden kann und das Gehäuse in einer solchen Weise aufnimmt und hält, daß dieses in seiner Position um die Wiegenachse einstellbar ist. Auf diese Weise kann man die Neigung des Schiffskörpers kompensieren und hierdurch eine vertikale Anbringung der Schwimmerkammer sowie des Schwimmers erreichen.

Vorzugsweise ist das Einlaßrohr an dem Grundelement mit Gewinde versehen und für einen Eingriff mit einer Mutter geeignet. Dieses

ergibt ein einfaches Befestigungsmittel für die Vorrichtung in dem Rumpf des Bootes bzw. Schiffs. Das Einlaßrohr verläuft durch eine öffnung in dem Bootskörper, und die Vorrichtung wird positionsmäßig festgelegt, indem die Mutter außerhalb des Bootskörpers auf das Einlaßrohr geschraubt wird.

Der Generator ist vorzugsweise mit einer Antriebswelle verbunden, die aus dem Gehäuse herausführt. Hierdurch kann eine Kurbel benutzt werden, um in einem Not- bzw. Bedarfsfall den Generator zum Erzeugen von Strom anzutreiben. Der Generator kann dann auch über ein geeignetes Kupplungsmittel mit einem Aufbau verbunden werden/ der von dem Wasserstrom angetrieben wird, wenn sich das Boot durch das Wasser bewegt, beispielsweise einer Turbine, einem Turbinenblock (log), usw./ so daß der Generator auf diese Weise während des Segeins angetrieben werden kann.

Vorzugsweise ist der Energiespeicher, der einen Teil des Bewegungsübertragungsmechanismus bildet, in Form eines Spiralfedermittels ausgebildet, das durch die Bewegungen des Schwimmers aufgewickelt oder gespannt wird und' bei einem gewissen Federspannungsgrad freigegeben wird.

,Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch vorteilhaft eine schwimmergetriebene Pumpe zum Ablassen von Schlag- oder Spritzwasser bzw. für Lenzzwecke aufweisen, wie auch eine Ejektor- bzw. Strahlpumpe.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 - eine erfindungsgemäße Vorrichtung im Querschnitt,

Figur 2 - die Vorrichtung aus Figur 1 in einer teilweise geschnittenen Stirnansicht/

Figur 3 - die Vorrichtung in einer teilweise geschnittenen Ansicht von oben,'¹·

Figur 4 - einen Teil einer modifizierten Äusführungsform der Vorrichtung aus Figur 1 mit einem zugeordneten schwimmergetriebenen Pumpsystem für Entleerungs- bzw. Lenzzwecke,

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Figur 5 - eine Bojen-Ausführungsform der Erfindung und Figur 6 - eine modifizierte Ausführungsform der Erfindung.

Eine in den Figuren 1 und 2 dargestellte Vorrichtung besteht aus einem Gehäuse 1 mit einem Boden 2 und einem Deckel 3. Der Boden 2 des Gehäuses ruht in einem wiegen- bzw. gabelförmigen Grundelement 4. Dieses ist mit einem Rohrstutzen 5 versehen, der sich von einer öffnung 6 in dem Grundelement auswärts erstreckt. Der Rohrstutzen 5 hat ein Außengewinde, und eine Mutter 7 ist auf ,das Ende aufgeschraubt. Der Boden 2 des Gehäuses hat eine Durchgangsöffnung 8/ die mit der öffnung 6 in dem Grundelement 4 ausgerichtet ist.

Das Gehäuse 1, sein Deckel 3, die Bodenplatte 2 und das Grundelement 4 sind durch Gewinde- bzw. Schraubbolzen 9 fest zusammengehalten (siehe Figur 3). Die Schraubbolzen erstrecken sich durch das Gehäuse und haben Köpfe (nicht dargestellt), die an Kontaktoberflächen in dem Grundelement 4 anliegen. Wie es in Figur 2 dargestellt ist, ist das Grundelement 4 mit einem Wiegen- bzw. Gabel- oder Pendelbett 10 ausgebildet, und der Gehäuse-Boden 2 weist eine ähnlich geformte Oberfläche 11 auf. Auf diese Weise kann sich das Grundelement 4 um die Wiegenachse 12 drehen bzw. verschwenken, und das Gehäuse kann somit in bezug auf das Grundelement 4 auf einen erforderlichen Winkel eingestellt werden. Auf diese Weise kann man die Neigung der Seite 13 des Bootskörpers kompensieren, der in der Zeichnung gestrichelt dargestellt ist, so daß die Schwimmerkammer und der zugeordnete Schwimmer in der erwünschten vertikalen Position eingestellt werden können. Wie es aus Figur 2 ersichtlich ist, beträgt der Einstellwinkel etwa - 10°, wobei dieser Winkel aber auch größer gemacht werden kann., beispielsweise - 20°, was von der Form des Bootskörpers oder der Tonne bzw. Boje abhängt, in der die Vorrichtung installiert ist.

In dem Gehäuse 1 befindet sich eine Schwimmerkammer 14. Diese wird von einem Zylinder 15 und einem, zugeordneten Kopf glied 16 gebildet, das im Inneren des^ Gehäuses angeordnet ist. Der Zylinder 15 kann beispielsweise an der Bodenplatte 2 angeklebt sein,

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um hierdurch an dieser Stelle eine abgedichtete Verbindung zu erhalten / oder es kann eine Dichtung benutzt werden, wenn eine abnehmbare bzw. lösbare Ausführungsform erwünscht ist. Die Schwimmerkammer 14 ist zu der Durchgangsöffnung 8 in der Bodenplatte 2 und somit auch zu der Öffnung 6 in dem Grundelement 4 offen. Ein Schwimmer 17 ist in der Schwimmerkammer 14 angeordnet. In dem Kopfglied 16 der Schwimmerkammer ist eine Schwimmerkugel 19 vorgesehen/ die als ein Notabsperrventil dient und eine Luftöffnung 20 in dem Deckel 3 dann schließt, wenn das Boot aus irgendeinem' Grunde zu sinken droht oder zu niedrig im Wasser liegt. Wenn der Wasserpegel bis zu der Luftöffnung 20 ansteigt, verschließt die Kugel 19 die Öffnung, so daß durch diese kein Wasser in das Boot selbst eintreten kann.

In dem Gehäuse 1 und neben der Schwimmerkammer 14 ist ein Stromgenerator 21 angeordnet. Dieser ist in den Figuren nur schematisch dargestellt und ruht auf einem Gummiblock 22. Die Antriebswelle des Generators ist bei 23 dargestellt und mit einem Zahnrad 24 verbunden. Dieses befindet sich in Eingriff mit einem Zahnrad 25, das auf einer Welle 26 mittels eines Schließbolzens bzw. eines Bolzens mit Kopf und Splintloch fest angebracht ist. Die Welle 26 verläuft durch den Gehäuse-Deckel 3 nach außen und -endet in einem Kopf 28. Der letztere ist vorzugsweise als ein Verbindungsmittel für eine Kurbel oder eine flexible Welle ausgebildet, die zu einer Turbinenvorrichtung oder einem Turbinenblock führt, so daß der Generator 21 durch Ausnutzen des Wasserstroms angetrieben werden kann, wenn sich das Boot bzw. Schiff, in dem die Vorrichtung angebracht ist, unterwegs befindet.

Ein Federgehäuse 29 ist mittels eines Schließbolzens 30 bzw. eines Bolzens mit Kopf und Splintloch (cotter pin) an der Welle 26 fest angebracht. Mittels eines Lagers 31 sind das Federgehäuse 29 und hierdurch die Welle. 26 in dem Deckel 3 angebracht.

Durch das gesamte Gehäuse ί erstreckt sicft ein Arm 32. Mittels eines Lagers "33 ist die Welle 26 drehbar an dem Arm 32 angebracht, und zwar über ein an dem Afm befestigtes Zwischenglied 34.

Das zuvor erwähnte Zahnrad 25 ist mit einem Schalt- bzw. Auslöseglied 35 verbunden, das normalerweise das Zahnrad 25 gegen das an dem Arm 32 angeschlossene Zwischenglied 34 blockiert. Das Auslöseglied 35 wird so lange nicht freigegeben, bis die Spiralfeder 36 in dem Federgehäuse 29 eine gewisse Spannung bzw. einen gewissen Aufwickelgrad erreicht hat. Ein Ende der Spiralfeder ist an dem Federgehäuse 29 befestigt, und das innere Ende der Spiralfeder ist an einer Federnabe 37 festgelegt. Die letztere ist über einen Rückanschlag oder ein Sperrklinkenmittel 38 zum Verhindern einer Rückwärtsbewegung mit einem Zahnrad 39 betriebsmäßig verbunden. Dieses befindet sich'in Eingriff mit einem Zahnrad 40, das in Figur 1 lediglich gestrichelt dargestellt ist. Wie es aus Figur 3 ersichtlich ist, ist das Zahnrad 40 mit einem Mechanismus 41 verbunden, der seinerseits mit einem Arm 42 verbunden ist und der zwei hin- und hergehende Sperrklinkenmittel hat. Der Arm 42 endet in einer Gabel 43. An jeder Zinke der Gabel ist eine sich frei drehende Rolle 44, 45 vorgesehen, und die Rollen ruhen auf der Oberseite des Schwimmers 17, wie es in Figur 1 dargestellt ist. Wenn der Arm 42 beim Ansteigen des Schwimmers in der Schwimmerkammer 14 angehoben wird, was auftritt, wenn Wasser in die Schwimmerkammer 14 eintritt und der Wasserspiegel ansteigt, veranlaßt der Arm 42 über den Mechanismus 41, der zwei hin- und hergehende Klinkenmittel aufweist, ein Drehen des Zahnrades 4 0 in einer Richtung. Wenn der Arm 42 abfällt, was erfolgt, wenn der Schwimmer 17 zurückgeht, arbeitet eines der^ hin- und hergehenden Klinkenmittel in dem Mechanismus 41 in der Weise, daß das Zahnrad 40 dazu veranlaßt wird, nicht dieser Bewegung zu folgen und es von einer solchen Bewegung abzuhalten. Mit anderen Worten dreht sich das Zahnrad 40 nur in einer Richtung und nur dann, wenn der Arm 42 ansteigt, also wenn der Schwimmer 17 im Inneren der Kammer 14 ansteigt. Die einseitige Drehbewegung des Zahnrades 40 wird auf das Zahnrad 39 übertragen, das über das Sperrklinkenmittel 38 die Federnabe 37 dreht und die Feder 36 spannt. Hierbei ist das Federgehäuse 29 stillstehend, da es an der Welle 26 fixiert ist, die ihrerseits mit dem Zahnrad 25 fest verbunden ist, und dieses Zahnrad 25 wird Surch den oben erwähnten Schalt- bzw. Auslösemechanismus 35 an einer Bewegung gehindert. Nachdem sich der Arm 42 einige Male aufwärts und abwärts

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bewegt hat, ist die Feder 36 schließlich so fest aufgewickelt, daß die Federkraft die Blockierkraft des Auslösemechanismus 35 überwindet. Das Federgehäuse 29 wird dann in eine kräftige Drehbewegung versetzt, die über die Welle 26 auf das Zahnrad 2 5 und von hier zu dem Zahnrad 24 sowie dem Generator 21 übertragen wird. Das Sperrklinkenmittel 38 verhindert einen Bruch der Feder. Wenn der Generator 21 in eine kräftige Drehbewegung versetzt worden ist/ führt die Schwungradmasse zu einer Weiterbewegung während einer bestimmten Zeitperiode nach der Spannungsentlastung der Feder 36, und das Sperrklinkenmittel 38 sorgt hierbei für eine Freilaufverbindung.

Danach wird die Feder 36 aufgrund der Bewegungen des Schwimmers 17 erneut gespannt, bis sie wieder so fest aufgewickelt ist, daß ihre Kraft den Schalt- bzw. Auslösemechanismus überwindet und die Federkraft zum Betreiben des Generators 21 freigegeben wird.

Figur 4 zeigt eine Ausführungsform der Vorrichtung in Verbindung mit einer automatischen Lenzpumpe. In Figur 4 werden zum Bezeichnen gleicher oder ähnlicher Komponenten entsprechende Bezugszeichen benutzt.

3jn Unterschied zu der in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform ist der Schwimmer 17 in Figur 4 mit einer Bohrung

50 versehen. In das Kopfglied 16 der Schwimmerkammer ist ein Rohr

51 eingesetzt, das sich auch durch den Gehäuse-Deckel 3 erstreckt und an der Oberseite in einen in dem Deckel 3 ausgebildeten Kanal

52 öffnet. Das Rohr 51 erstreckt sich abwärts in die Bohrung 50 des Schwimmers 17, wo es sich öffnet.. An der Unterseite ist das Rohr 51 mit zwei kürzeren Rohren 53 und 54 verbunden. Diese sind oben offen und unten mit entsprechenden Kugelventilen 55 und 56 versehen.

Der in dem Deckel 3 ausgebildete Kanal 52 befindet sich gemäß der zeichnerischen Darstellung in Strömungsverbindung mit einem in dem Gehäuse -1 ausgebildeten Kanal—57, der sich durch das Gehäuse erstreckt und in eine Leitung 58 öffnet, die zu der Stelle führt, wo sich das Schlagwasser (bilge water) angesammelt hat. -In dem

Wenn sich der Schwimmer 17 in der Schwimmerkammer 14 aufwärts und abwärts bewegt, kann das Schlagwasser durch die Leitung 58/ die Kanäle 57, 52 und das Rohr 51 abgepumpt werden. Die Richtung des Wasserstroms ist durch Pfeile dargestellt. Beim Abwärtsbewegen des Schwimmers wird das Wasser angesaugt, während es beim Ansteigen herausgedrückt wird.

Um die Boots- bzw. Schiffsgeschwindigkeit durch das Wasser zum Herauspumpen des im Inneren des Bootes befindlichen Wassers auszunutzen, kann beispielsweise eine Düse über dem Kugelventil 59 mit dem Kanal 57 verbunden sein, wobei sich ein Rückschlagventil in der zu der Düse führenden Leitung befindet. Ein Pumpaufbau dieser Art arbeitet dann entweder in der oben beschriebenen Weise oder als Ausstrahl- bzw. Düsenpumpe (ejector pump), ohne daß hierbei Einstellungen des Pumpsystems erforderlich sind.

Figur 5 zeigt eine Boje, bei der die Schwimmerkammer direkt in der Boje ausgebildet ist. Die Schwimmerkammer ist gestrichelt dargestellt und am Boden der Boje offen. Mit anderen Worten arbeitet diese Ausführung so, wie es in Verbindung mit der in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform beschrieben wurde.

Figur 6 zeigt eine modifizierte Wiege 60 mit einem Kugelsegment 61 und einem hierzu passenden, in dem Boot angebrachten Sockel .bzw. Lager 62. Das Gehäuse ist auch durch ein Arm- bzw. Bügelmittel abgestützt.

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Claims

1.) ODD STEPHAN IRGENS, Ltfkkeveien 15, 31-5 Asgardstrand,

Norwegen
2.) GEIR SÄTEVIK, Ormelet, 3145 Tjtfine, Norwegen

Vorrichtung zum Ausnutzen der Wellenbewegung

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Ausnutzen der Wellenbewegung mit einem Schwimmer, einem Stromgenerator und einem Bewegungsübertragunsmechanismus zwischen dem Schwimmer sowie dem Generator, wobei der Beweguhgsübertragungsmechanismus einen Energiespeicher, Mittel zum Aufladen desselben unter Ausnutzung der von den Schwimmerbewegungen abgeleiteten Energie und Mittel zum Freigeben der in dem Speicher gespeicherten Energie sowie zum Ausnutzen derselben zum Betreiben des Generators aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer (17) in eine Schwimmerkammer (14) eingesetzt ist, die in ein Boot bzw. Schiff, eine Boje oder dergleichen eingebaut ist, wobei die Schwimmerkammer ein zu dem Wasser offenes Wassereinlaßrohr (5) hat, und daß der Generator (21) sowie der Bewegungsübertragungsmechanismus (26-45) in einem Gehäuse (1) angeordnet sind, das auch die Schwimmerkammer aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wassereinlaßrohr (5) als Teil eines wiegenförmigen Grundelements (4j 60) ausgebildet ist, das in dem Boot bzw. Schiff oder dergleichen angebracht werden kann und ein Bett (10) bildet, welches das Gehäuse (1) in einer solchen Weise hält, daß seine Position um die Wiegenachse einstellbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das

, ■ Wassereinlaßrohr (5) des Grundelements (4) mit Gewinde versehen ist und mit einer Mutter (7) in Eingriff treten kann.

4.. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (21) mit einer aus dem Ge-

häuse (1) herausgeführten Antriebswelle verbunden ist.

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5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (21) mit einem Kopplungsmittel zum Anschließen eines Gliedes versehen ist, das von dem Wasserstrom angetrieben wird, welcher von den Boots- bzw.
Schiffsbewegungen durch das Wasser erzeugt wird, beispielsweise einer Turbine, einem Turbinenblock (log) oder dergleichen.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiespeicher ein Spiralfedermittel (36) ist._

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekenn-" zeichnet durch eine schwimmergetriebene Pumpe für Schlag- bzw, Lenzwasser.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die schwimmergetriebene Pumpe mit einer Ejektor- bzw. Düsenpumpe kombiniert ist, die arbeitet, wenn sich das Boot bzw..Schiff mit Geschwindigkeit im Wasser bewegt.