DE4031336C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Wasserfahrzeug, insbesondere Unterwasserfahrzeug, mit einer Antriebseinheit zur Schuberzeugung, welche eine am Heck des Wasserfahrzeugs senkrecht angeordnete Antriebsflosse aufweist, die an einem quer zur Anströmrichtung verschwenkbaren Antriebshebel mittels wenigstens einem federelastischen Element drehelastisch unter Erzeugung eines Anstellwinkels relativ zur Anströmrichtung gelagert ist, wobei die Antriebseinheit durch Muskelkraft angetrieben wird und die Antriebsflosse zum Steuern des Wasserfahrzugs benutzt wird.

Ein Wasserfahrzeug der eingangs genannten Art ist aus der DE 27 43 323 A1 bekannt mit einem am Heck des Bootes angeordneten Schlagflügelpropeller, welcher mittels einer Torsionsfeder drehelastisch an einem oder mehreren Schwinghebeln gelagert ist und über ein Gestänge oder Hebel durch Muskelkraft für eine periodische Hin- und Herbewegung quer zur Strömung zur Erzeugung einer Schubkraft angetrieben wird. Nachteilig hierbei ist, daß die Steuerung des Wasserfahrzeuges durch Drehen der Antriebsflosse mittels des federelastischen Elementes erfolgt, wozu ein besonderer Antrieb erforderlich ist.

Des weiteren ist aus der DE-AS 15 06 731 ein Kleinunterseeboot bekannt, welches zum Antrieb und zur Steuerung einen Zwillingsantrieb mit auf Steuerbord- und Backbordseite befindlichen Zykloidpropellern aufweist. Der Antrieb der Zykloidpropeller erfolgt über einen batteriegetriebenen Elektromotor. Zusätzlich ist am Heck des Bootskörpers noch ein Steuerruder vorgesehen, das über Züge von einer im Besatzungsraum des Bootes angeordneten Steuereinheit aus steuerbar ist.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Steuerung eines Wasserfahrzeuges der eingangs genannten Art zu vereinfachen.

Zur Lösung der Aufgabe ist es nach der Erfindung vorgesehen, daß die Schwenkbewegung des Antriebshebels mittels Pedalantrieb erfolgt, wobei mit den Pedalen verbundene Zugmittel über Umlenkelemente am Antriebshebel unter Ausübung einer alternierenden seitlichen Zugkraft auf den Antriebshebel bei Betätigung der Pedale angreifen, und daß das mindestens eine federelastische Element dazu ausgebildet ist, die Antriebsflosse in einer mit der Längsachse des Antriebshebels fluchtenden Stellung zu halten, so daß die Antriebsflosse, betätigt durch die Pedale, wie ein übliches Steuerruder wirkt.

Das erfindungsgemäße Wasserfahrzeug wird also durch denselben Mechanismus gesteuert, der auch zum Antrieb genutzt wird. Soll während der Fahrt eine Kurskorrektur vorgenommen werden, wird der Antrieb für die Schwenkbewegung des Antriebshebels stillgesetzt und die Antriebsflosse über eine entsprechende Auslenkung des Antriebshebels als Ruder eingesetzt, um nach erfolgter Kurskorrektur den Antrieb mit ondulierender Schwenkbewegung der Antriebsflosse wieder zu betätigen. Der Antrieb selbst erfolgt dadurch, daß der Taucher oder Bootsführer durch Anziehen und Strecken seiner Beine die an dem Zugmittel angeordneten Pedale wechselweise nach unten drückt bzw. nach vorne zieht, so daß durch die Zugmittelenden abwechselnd eine Zugkraft nach der einen und anderen Seite auf den Antriebshebel zur Ausführung seiner Schwenkbewegungen aufgebracht wird. Dabei führt eine symmetrische Schwenkbewegung der Antriebsflosse zur Schuberzeugung in Vorausrichtung, während eine Verlagerung der Mittellage der Schwenkbewegung aus der Mitte-Längs- Achse des Bootes zur einen oder anderen Außenseite eine Steuerwirkung nach backbord oder steuerbord zur Folge hat. Der vorgeschlagene Antrieb läßt sich mit einfachen technischen Mitteln realisieren und erweist sich im Betrieb unter Wasser als äußerst robust.

Nach einer ersten besonderen Ausführungsform der Erfindung sind das Zugmittel mit Pedalen und der Antriebshebel in einer Ebene angeordnet, wodurch eine Selbststabilisierung des Bootes erreicht ist.

Zur Vermeidung von etwaigen Kippbewegungen des Bootes kann es sich nach einem wiederum anderen Vorschlag der Erfindung empfehlen, daß der Bootskörper mit Führungen für die wechselweise nach vorn und nach hinten zu bewegenden Pedale versehen ist.

Das Zugmittel kann als Seil ausgebildet sein.

Nach einer Ausführungsform kann der Antriebshebel in seiner Länge verstellbar, bspw. in Art eines Stecksystems mit zwei ineinanderschiebbaren Teilstücken, ausgebildet sein. Beispielsweise können die beiden Teilstücke des Antriebshebels mit korrespondierenden Lochungen versehen sein, durch welche Splinte o. dgl. Befestigungsteile lösbar einsetzbar sind. Darüber hinaus ermöglicht das Stecksystem einen einfachen Transport des Bootes, indem die Befestigungsmittel aus den Lochungen herausgezogen und das mit der Antriebsflosse verbundene Teilstück des Antriebshebels aus dem vorderen, an der Schwenkachse angelenkten zweiten Teilstück herausgezogen wird.

Auch empfiehlt es sich nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, daß der Antriebshebel eine, vorzugsweise mit Endlagenbegrenzern versehene, Schwenkführung am Bootskörper aufweist. Dadurch, daß der Antriebshebel während seiner Schwenkbewegungen in einer vorteilhafterweise am Heck des Bootes angeordneten Schwenkführung läuft, werden mögliche Kippmomente auf die Schwenkachse des Antriebshebels, hervorgerufen durch den Auftrieb der Antriebsflosse, ausgeschlossen und damit Reibverluste minimiert. Die bevorzugt vorgesehenen Endlagenbegrenzer an der Schwenkführung, welche symmetrisch zur Mitte-Längs-Achse des Bootes angeordnet sein sollten, gewährleisten bei voller Ausnutzung des Schwenkwinkels eine definierte Vorausfahrt.

Schließlich ist gemäß einer Ausführungsform oberhalb und unterhalb des Antriebshebels jeweils ein, vorzugsweise als Drehstabfeder ausgebildetes, federelastisches Element vorgesehen, welches sich mit seinem einen Ende an dem Antriebshebel abstützt und mit seinem äußeren Ende unter Aufbau einer einstellbaren, entgegengesetzt gerichteten Vorspannung an der Antriebsflosse angreift.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Unterwasserfahrzeuges mit Antriebsflosse,

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Unterwasserfahrzeug gemäß Fig. 1, teilweise geschnitten,

Fig. 3 schematisch den Bewegungsablauf der Antriebsflosse während der Schwenkbewegung,

Fig. 4 einen Schnitt des Unterwasserfahrzeuges gemäß Fig. 2 längs der Linie C-C,

Fig. 5 einen Schnitt des Unterwasserfahrzeuges gemäß Fig. 2 längs der Linie B-B und

Fig. 6 einen Schnitt durch die Lagerung der Flosse gemäß Fig. 5 in der Linie A-A.

Das Unterwasserfahrzeug 1 gemäß den Fig. 1 und 2 weist einen Bootskörper 3 und eine Antriebseinheit 2 zur Erzeugung des Vortriebes auf. Der Bootskörper 3 bildet eine Auflage 17, auf welcher der Bootsführer oder Taucher während Tauchfahrt aufliegt. Zur Veringerung des Strömungswiderstandes ist der Bootskörper 3 etwa tropfenförmig ausgestaltet mit einem kuppelförmig ausgebildeten Bugabschnitt 20, welcher zumindest in seinem vorderen Bereich aus transparentem Material besteht. An den Bugabschnitt 20 schließen Seitenabschnitte 21 an, welche im Bereich der Auflage 17 unter Freigabe einer Einstiegsöffnung nach oben gezogen sind und zum Heck des Unterwasserfahrzeuges 1 hin auslaufen.

Die Antriebseinheit 2 ist mit einer am Heck des Unterwasserfahrzeuges 1 angeordneten Antriebsflosse 5 versehen, welche bei der hier gewählten Ausführungsform um eine senkrechte Achse 4 beidseitig des Unterwasserfahrzeuges 1 nach außen verschwenkbar ist. Während der Schwenkbewegungen sind der Antriebsflosse 5 Auslenkbewegungen um eine ebenfalls vertikale, durch das Flossenprofil gehenden Achse aufgezwungen. Hierdurch ergibt sich stets ein Anstellwinkel α, α′ zur resultierenden Anströmrichtung am Flossenprofil und somit die Schuberzeugung. In Fig. 3 ist dieser Bewegungsablauf mit einer Schwenkbewegung der Antriebsflosse 5 unter Auslenkung des Flossenprofils um den Anstellwinkel α von steuerbord nach backbord (durchgezogene Linie) und die entsprechende Rückschwenkbewegung mit einem Anstellwinkel α′=-α schematisch dargestellt.

Zum Ausführen der Schwenkbewegungen der Antriebsflosse 5 ist ein Antriebshebel 6 mit rechteckigem Profilquerschnitt vorgesehen, welcher gemäß Fig. 4 an einer am Bootskörper 3 angeordneten vertikalen Schwenkachse angelenkt ist und an dessem freien, gegenüber dem Heck des Unterwasserfahrzeuges 1 vorstehenden Ende die Antriebsflosse 5 gehalten ist.

Die Betätigung des Antriebshebels 6 erfolgt bei dem hier gewählten Ausführungsbeispiel durch Pedalantrieb. Dabei ist ein als Seil ausgebildetes Zugmittel 10 vorgesehen, welches ein auf der Mitte-Längs-Achse des Unterwasserfahrzeuges 1 zum Bug hin angeordnetes Umlenkelement 12 umschlingt und in zwei Zugmittelsträngen 14 und 15 zu zwei im Heckbereich jeweils seitlich außen angeordneten weiteren Umlenkelementen 11 verläuft, um mit den Enden der Zugmittelstränge 14 und 15 jeweils seitlich an dem Antriebshebel 6 angelenkt zu sein. Gemäß Fig. 2 sind bugseitig vor der Schwenkachse 4 nochmals zwei Umlenkelemente 11 vorgesehen, welche von jeweils außen gegen den zugeordneten Zugmittelstrang 14 bzw. 15 drücken und einen parallelen Abschnitt der beiden Zugmittelstränge 14, 15 festlegen. In diesem Abschnitt ist an jedem Zugmittelstrang 14, 15 ein Pedal 13 angeordnet. Durch Anheben und Niederdrücken der Pedale 13 vom Bootsführer wird dann über die Seilstränge 14, 15 auf den Antriebshebel 6 wechselweise eine jeweils nach seitlich außen gerichtete Zugkraft ausgeübt, wodurch die Antriebsflosse 5 in Schwenkbewegungen versetzt wird. Fig. 2 zeigt in durchgezogener Linienführung die Pedalstellung in Ausgangslage, d. h. bei unbelastetem Flossenprofil, und mit gestrichelter Linienführung die Pedalstellung, in welcher die Antriebsflosse 5 in ihre steuerbordseitige Endlage verschwenkt ist. In hierzu entgegengesetzter Stellung der beiden Pedale 13 ergibt sich eine entsprechende Verschwenkung der Antriebsflosse 5 zu ihrer backbordseitigen Endlage hin.

Zur Stabilisierung des Unterwasserfahrzeuges 1 während der Pedalbetätigung 13 sind das Zugmittel 10 mit Pedale 13 und der Antriebshebel 6 in einer Ebene angeordnet. Zusätzlich laufen die Pedale 13 in Führungen 16 am Bootskörper 3. Auch für den Antriebshebel 6 sind, wie insbesondere aus Fig. 5 zu ersehen, am Heck des Unterwasserfahrzeuges 1 Schwenkführungen 9 vorgesehen, um einem infolge des Auftriebes der Antriebsflosse 5 über den Antriebshebel 6 auf die Schwenkachse 4 ausgeübten Kippmoment entgegenzuwirken. Dabei ist die Schwenkführung 9 als U- Schiene 31 ausgeführt, in welcher eine an einem Halteteil 32 des Antriebshebels 6 gelagerte Laufrolle 30 aus Kunststoff läuft.

Der Antriebshebel 6 sollte möglichst in seiner Länge verstellbar sein, um so den Schwenkwinkel der Antriebsflosse 5 entsprechend einstellen zu können. Hierfür kann der Antriebshebel 6 zwei ineinanderschiebbare Teilstücke mit U-förmigem Querschnitt aufweisen, welche mit korrespondierenden durchgehenden Lochungen zum Einsetzen von Splinten o. dgl. versehen sind. Darüber hinaus ermöglicht dieses Stecksystem, durch Lösen der Splinte und vollständiges Herausziehen des hinteren Teilstückes des Antriebshebels 6 ein Abnehmen der Antriebsflosse 5 vom Unterwasserfahrzeug 1, so daß Unterwasserfahrzeug 1 und Antriebsflosse 5 in einfacher Weise getrennt voneinander transportiert werden können.

Für die ihrer Schwenkbewegung überlagerten Auslenkbewegung ist die Antriebsflosse 5 drehbar am freien Ende des Antriebshebels 5 gelagert und wirkt dabei mit einem sich am Antriebshebel 6 abstützenden federelastischen Element 7 derart zusammen, daß bei belastetem Flossenprofil während der Schwenkbewegungen ein Drehmoment zur Erzeugung des Anstellwinkels α, α′ auf die Antriebsflosse 5 ausgeübt wird. Ist dagegen das Flossenprofil unbelastet, hält das federelastische Element 7 die Antriebsflosse 5 mit ihrer Profilsehne 8 in einer mit der Längsachse des Antriebshebels 6 fluchtenden Stellung, so daß dann die Antriebsflosse 5 als Steuerruder eingesetzt werden kann.

Als drehbeanspruchtes federelastisches Elemente 7 ist bei dem hier gewählten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 und 6 eine oberhalb und unterhalb des Antriebshebels 6 in eine Aussparung der Antriebsflosse 5 eingreifende Drehstabfeder vorgesehen. Die Drehstabfedern 7 sind an ihrem einen Ende fest an dem Antriebshebel 6 und mit dem jeweils anderen Ende an der Antriebsflosse 5 verbunden. Die hier gewählte Ausführung mit zwei Drehstabfedern 7 ist dafür vorgesehen, um durch Vorspannung der beiden Drehstabfedern 7 in entgegengesetzter Richtung eine exakte Ausrichtung der Profilsehne 8 der Antriebsflosse 5 mit dem Antriebshebel 6 im Hinblick auf die Ruderwirkung der Antriebsflosse 5 bei unbelastetem Flossenprofil zu erreichen. Darüberhinaus bietet die hier gewählte Anordnung von zwei Drehstabfedern 7 die Möglichkeit, das während der Schwenkbewegungen auf die Antriebsflosse 5 ausgeübte Drehmoment und damit den die Schubkraft bestimmenden Anstellwinkel α, α′ verändern zu können, wobei bei unbelastetem Profil die Ausrichtung von Profilsehne 8 und Antriebshebel 6 erhalten bleibt.

Wie aus Fig. 5 und 6 zu entnehmen, ist die Drehstabfeder 7 koaxial in einer fest mit dem Antriebshebel 6 verbundenen Hülse 23 aufgenommen, wobei die Abstützung der Drehstabfeder 7 am Antriebshebel 6 mittels einer an dem einen Ende der Drehstabfeder 7 vorgesehenen Kerbverzahnung 22 und einer entsprechenden Gegenverzahnung an der Hülse 23 erfolgt. Auch das gegenüberliegende Ende der Drehstabfeder 7 weist eine Kerbverzahnung 22 auf, welche in eine mit einer entsprechenden Gegenverzahnung versehene Vorspannscheibe 24 eingreift. Die Vorspannscheibe 24 ist über einen Fixierstift 25 drehfest mit einem Montageteil 26 der Antriebsflosse 5 verbunden. Durch Herausziehen der Fixierstifte 25 aus dem jeweiligen Montageteil 26 und Verdrehen der Vorspannscheibe 24 in entgegengesetzter Richtung läßt sich die Vorspannung der Drehstabfedern 7 und damit das bei belastetem Flossenprofil auf die Antriebsflosse 5 ausgeübte Drehmoment verändern.

Zur Trocknung der Hohlräume in den Lagern und damit zur Vermeidung einer Spaltkorrosion bei aus dem Wasser gehievtem Unterwasserfahrzeug 1 sind die Lager mit Wasserdurchlaßöffnungen 27 versehen, wie dies insbesondere aus Fig. 4 für die Anlenkung des Antriebshebels 6 an der Schwenkachse 4 zu ersehen ist. Zusätzlich ist bei der Lagerung der Antriebsflosse 5 an dem Antriebshebel 6 ein ebenfalls mit Wasserdurchlaßöffnungen 27 versehenes Gehäuse 28 vorgesehen, welches mittels Lager 29 auf der mit dem Antriebshebel 6 verbundenen Hülse 23 gleitet.

Weiterhin weist das Unterwasserfahrzeug 1 zwei mit etwas Abstand zum Bug angeordnete seitliche Steuerflossen 18 auf, welche an den Enden von sich in den Bootskörper 3 erstreckenden und unabhängig voneinander verschwenkbaren Griffstangen 19 angeordnet sind. Hierdurch läßt sich eine einfach zu handhabende Höhen- und Längsachsen-Steuerung vornehmen. Bei gleichsinnigem Ausschlag wird eine Steuerwirkung um die Querachse und bei gegensinnigem Ausschlag der beiden Steuerflossen 18 eine Steuerwirkung um die Bootslängsachse erreicht.

Um den Bootsführer bzw. Taucher während der Fahrt auf der Auflage 17 zu stabilisieren, sollte die Auflage 17 mit (nicht dargestellten) Schulterstützen und/oder einem Gurtgeschirr versehen sein, wodurch zugleich auch eine bessere Umsetzung seiner Muskelkraft in Antriebsenergie erreicht ist. Auch empfiehlt es sich die Auflage zumindest in ihrem vorderen Bereich aufklappbar auszubilden, so daß der Bauch des Unterwasserfahrzeuges als Stauraum, bspw. für Reserve-Preßluftflaschen, Arbeitsmaterial, Schwimmflossen sowie Auftriebs- oder Ballastkörper zum Austarrieren des Unterwasserfahrzeuges 1, genutzt werden kann.

Claims (7)

1. Wasserfahrzeug, insbesondere Unterwasserfahrzeug (1), mit einer Antriebseinheit (2) zur Schuberzeugung, welche eine am Heck des Wasserfahrzeuges (1) senkrecht angeordnete Antriebsflosse (5) aufweist, die an einem quer zur Anströmrichtung verschwenkbaren Antriebshebel (6) mittels wenigstens einem federelastischen Element (7) drehelastisch unter Erzeugung eines Anstellwinkels relativ zur Anströmrichtung gelagert ist, wobei die Antriebseinheit (2) durch Muskelkraft angetrieben wird und die Antriebsflosse (5) zum Steuern des Wasserfahrzeuges (1) benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkbewegung des Antriebshebels (6) mittels Pedalantrieb erfolgt, wobei mit den Pedalen (13) verbundene Zugmittel (10) über Umlenkelemente (11, 12) am Antriebshebel (6) unter Ausübung einer alternierenden seitlichen Zugkraft auf den Antriebshebel (6) bei Betätigung der Pedale (13) angreifen, und daß das mindestens eine federelastische Element (7) dazu ausgebildet ist, die Antriebsflosse (5) in einer mit der Längsachse des Antriebshebels (6) fluchtenden Stellung zu halten, so daß die Antriebsflosse (5), betätigt durch die Pedale (13), wie ein übliches Steuerruder wirkt.

2. Wasserfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugmittel (10) mit Pedalen (13) und der Antriebshebel (6) in einer Ebene angeordnet sind.

3. Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bootskörper (3) mit Führungen (16) für die wechselweise nach vorn und nach hinten zu bewegenden Pedale (13) versehen ist.

4. Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugmittel (10) als Seil ausgebildet ist.

5. Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebshebel (6) in seiner Länge verstellbar, bspw. in Art eines Stecksystems mit zwei ineinanderschiebbaren Teilstücken, ausgebildet ist.

6. Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebshebel (6) eine, vorzugsweise mit Endlagenbegrenzern versehene, Schwenkführung aufweist.

7. Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb und unterhalb des Antriebshebels (6) jeweils ein, vorzugsweise als Drehstabfeder ausgebildetes, federelastisches Element (7) vorgesehen ist, welches sich mit seinem einen Ende an dem Antriebshebel (6) abstützt und mit seinem äußeren Ende unter Aufbau einer einstellbaren, entgegengesetzt gerichteten Vorspannung an der Antriebsflosse (5) angreift.