DE4105318A1

DE4105318A1 - Auxiliary propulsion drive for sailing yacht - uses electric motor coupled to battery recharged via IC engine, solar cells and wind or water powered turbine

Info

Publication number: DE4105318A1
Application number: DE4105318A
Authority: DE
Inventors: Markus Ficht
Original assignee: Ficht GmbH
Current assignee: Ficht GmbH
Priority date: 1991-02-20
Filing date: 1991-02-20
Publication date: 1992-08-27

Abstract

The propulsion drive uses an electric motor driving a propeller screw (18), which is supplied via a rechargeable battery. The latter is selectively charged via a generator (25) driven by an i.c. engine (24) and/or via solar cells (34) and/or via a wind-, or water-powered generator (18). The battery and the first of the latter generators (25) can be used to operate auxiliary devices within the yacht, e.g. navigation, lighting, heating or cooking devices. Pref. the i.c. engine (24) and the generator are combined, the battery divided into a number of battery modules. ADVANTAGE - Reduced battery size and weight.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hilfsvortriebseinrichtung für eine Segelyacht, mit einer von einem Elektromotor getriebenen Schraube und mit einer wiederaufladbaren Batterie als Energiequelle.The invention relates to an auxiliary jacking device for a sailing yacht, with one of an electric motor driven screw and with a rechargeable Battery as an energy source.

Bekanntlich erhalten Segelyachten ihren Vortrieb über am Segel angreifende Windkräfte und können hierbei ge wünschte Segelmanöver ausführen. Ohne Windkräfte lassen sich keine Rudermanöver ausführen, da hierfür "Fahrt" vorhanden sein muß. Dies ist insbesondere im Hafenbe reich untragbar, so daß für die Segelyacht auf Fahrt bringende Hilfsvortriebseinrichtungen vorzusehen sind.As is well known, sailing yachts get their propulsion through wind forces attacking the sail and can ge wish to perform sailing maneuvers. Leave without wind forces no rowing maneuvers are carried out, as this means "driving" must be present. This is particularly the case in Hafenbe rich intolerable, so that for the sailing yacht on the move auxiliary jacking equipment must be provided.

Bei großen Segelyachten bestehen solche Hilfsvortriebs einrichtungen in aller Regel aus einem Dieselmotor, der über eine Wellenleitung einen am Heck der Segelyacht angeordneten Propeller antreibt.Such auxiliary jacking exists on large sailing yachts facilities usually from a diesel engine that via a wave line at the stern of the sailing yacht arranged propeller drives.

Es sind auch Hilfsvortriebseinrichtungen bekannt, die einen sogenannten dieselelektrischen Antrieb aufweisen. Solche dieselelektrische Antriebe umfassen einen Schiffsdiesel, der einen elektrische Energie liefernden Generator antreibt um damit schiffspropellerantreibende Elektromotoren zu speisen, vgl. DE 19 32 929.Auxiliary jacking devices are also known which have a so-called diesel-electric drive. Such diesel-electric drives include one Marine diesel that provides an electrical energy Generator drives propeller propellers To feed electric motors, cf. DE 19 32 929.

Bei kleineren Yachten werden hierfür auch batteriege speiste Elektromotoren vorgesehen, die besonders um weltfreundlich sind, jedoch nur einen begrenzten Akti onsradius besitzen, da sie im Hafenbereich über normale Stromversorgungsnetze wieder aufgeladen werden müssen.For smaller yachts, batteries are also used for this fed electric motors, which are especially around are world-friendly, but only a limited share own radius as they are above normal in the port area Power supply networks need to be recharged.

Infolge gestiegener Ansprüche an den Komfort auch klei nerer Segelyachten besteht ein Bedarf nach Vergrößerung der Anzahl von Hilfsmaschinen auf solchen Yachten, wie Gebläse, Lüfter, Kühler, Filter, Trockner, Wasch- und Spülgeräte sowie der Entsorgung von Brauchwasser die nender Geräte.Due to increased demands on comfort, it was also small There is a need for enlargement of other sailing yachts the number of auxiliary machines on such yachts as Blowers, fans, coolers, filters, dryers, washing and Dishwashers and the disposal of industrial water devices.

Im Hinblick auf möglichst geringe Verschmutzung der Um welt sollten diese Hilfsmaschinen möglichst elektrisch betrieben werden können. Hierzu reicht jedoch die Kapa zität normaler Starterbatterien für Schiffsdiesel oder Batterien für die Speisung eines Elektromotors für eine Schiffsschraube nicht aus. Auch sind herkömmliche Die selmotoren insbesondere für kleinere Yachten von ihrem Gewicht her und den Anforderungen an die betriebssi chere Lagerung solcher Dieselmotoren nicht einsetzbar.With regard to the lowest possible pollution of the order these auxiliary machines should be as electric as possible can be operated. The Kapa is sufficient for this quantity of normal starter batteries for marine diesel or Batteries for feeding an electric motor for one Propeller not out. Also conventional ones are selmotoren especially for smaller yachts of yours Weight ago and the requirements for the operational safety Storage of such diesel engines cannot be used.

Ferner kann die Kapazität der von im Hafen unter Benut zung der normalen Stromversorgungsnetze wiederaufladba ren Batterie nicht auf ein gewünschtes Maß erweitert werden, da deren Gewicht und Platzbedarf für eine Se gelyacht sehr schnell zu groß wird.Furthermore, the capacity of the port in Benut normal power supply networks rechargeable battery is not expanded to the desired level because their weight and space requirements for a Se yacht becomes too big very quickly.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Hilfsvortriebseinrichtung für Segelyachten kleiner Bau größe zu schaffen, die sowohl als Versorgungseinheit für den Schiffsantrieb als auch als Versorgungseinheit für die Stromversorgung von Komfortverbrauchern, wie Navigations-, Beleuchtungs-, Wasseraufbereitungs-, Heißwasser-, Pump-, Klima-, Lüfter-, Entsalzungs- und ähnliche Geräte dient.The invention is therefore based on the object Auxiliary jacking device for small size sailing yachts to create size both as a supply unit for ship propulsion as well as a supply unit for the power supply of comfort consumers, such as Navigation, lighting, water treatment, Hot water, pump, air conditioning, fan, desalination and serves similar devices.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. This object is achieved by the characterizing features of claim 1 solved.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind der Ge nerator und der Verbrennungsmotor zu einer Energiever sorgungseinheit zusammengefaßt, während die Batterie aus baulich getrennten in Abhängigkeit der Betriebs spannung der Hilfsmaschinen gewählten Teilbatterien aufgebaut ist, die an unterschiedlichen Orten innerhalb des Schiffsrumpfes der Segelyacht unterbringbar sind. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Ver brennungsmotor flüssigkeitsgekühlt und dient mit seiner Abwärme als Wärmequelle für eine Warmwasseranlage.According to a further feature of the invention, the Ge nerator and the internal combustion engine to an energy ver care unit summarized while the battery from structurally separate depending on the operating voltage of the auxiliary machines selected sub-batteries is built up in different places within of the hull of the sailing yacht can be accommodated. According to a further feature of the invention, the Ver internal combustion engine liquid-cooled and serves with its Waste heat as a heat source for a hot water system.

Um eine ausreichende Solarleistung für die Energiever sorgung zu gewährleisten, sind die Solarzellen erfin dungsgemäß mindestens teilweise auf den Segeln der Se gelyacht angeordnet. Auf diese Weise können verhältnis mäßig große Fläche mit Solarzellen belegt werden.To ensure sufficient solar power for energy ver To ensure supply, the solar cells are invented according to the at least partially on the sails of the Se arranged yacht. In this way, relationship moderately large area can be covered with solar cells.

Vorteilhaft ist es ferner, wenn zwecks Erhöhung der Ma növrierfähigkeit Elektromotor und Propeller im Steuer ruder der Segelyacht angeordnet sind und der Elektromo tor als umpolbarer Elektromotor ausgebildet ist, so daß dieser auch als Generator für das Erzeugen elektrischer Energie nutzbar ist.It is also advantageous if, in order to increase the Ma maneuverability electric motor and propeller in the wheel rudder of the sailing yacht are arranged and the electromo Tor is designed as a reversible electric motor, so that this also as a generator for generating electrical Energy is usable.

Ein solcher hybrider Hilfsantrieb weist eine Reihe von überraschenden Vorteilen auf. Durch die baugruppenar tige Aufteilung von Aggregaten zur Erzeugung der Hilfs energie und deren Speicherung sowie von Aggregaten zur Umsetzung der Hilfsenergie in Vortrieb für die Yacht und/oder Antrieb für Komfort-Verbraucher ist eine opti male Anpassung an den auf Yachten sehr beschränkten Nutzraum erreichbar, und zwar insbesondere an solchen Stellen, die für notwendige Servicearbeiten leicht zu gänglich sind. Infolge der baugruppenartigen Ausbildung der Aggregate ist ferner die Möglichkeit gegeben, alle Baugruppen als Bausatz, z. B. für eine Nachrüstung wohlfeil auf den Markt zu bringen und im Rumpf der Yacht ohne Beeinträchtigung der Längs- und Querstabili tät unterzubringen. Unter Anwendung moderner Bauweisen läßt sich das Aggregat zur Erzeugung der Hilfsenergie schadstoffarm ausbilden und lassen sich erstmals auch auf kleinen Yachten umweltfreundliche Entsorgungsgeräte installieren. Der Gebrauchswert von mit der erfindungs gemäßen Hilfsvortriebseinrichtung versehenen Segelyach ten wird also erheblich vergrößert.Such a hybrid auxiliary drive has a number of surprising advantages. Through the assembly distribution of aggregates to generate the auxiliary energy and its storage as well as aggregates for Implementation of auxiliary energy in propulsion for the yacht and / or drive for comfort consumers is an opti Male adaptation to the very limited on yachts Usable space accessible, especially on such Make that easy for necessary service work are common. As a result of the module-like training the aggregate is also given the option of all Assemblies as a kit, e.g. B. for retrofitting cheap to bring to the market and in the fuselage of Yacht without impairing the longitudinal and lateral stabilization to accommodate activity. Using modern construction methods can the unit for generating the auxiliary energy train low in pollutants and for the first time on small yachts environmentally friendly disposal devices to install. The utility value of with the fiction Sailing roof provided according to the auxiliary jacking device ten is thus significantly enlarged.

Besonders vorteilhaft ist die Anwendung der erfindungs gemäßen Einrichtung auf Segelyachten der Ka tamaran-Bauart, da hier eine besonders günstige Auftei lung der Baugruppe und deren Anordnung möglich ist.The application of the invention is particularly advantageous appropriate equipment on sailing yachts from Ka tamaran design, since this is a particularly inexpensive part development of the module and its arrangement is possible.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand zweier in der Zeichnung mehr oder minder schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele beschrieben.The invention is based on two in the Drawing more or less schematically shown Described embodiments.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine perspektivische teilweise geschnittene Darstellung einer mit der erfindungsgemäßen Hilfsvortriebseinrichtung ausgestatteten Se gelyacht,Gelyacht Fig. 1 is a perspective partial sectional view of an equipped with the inventive auxiliary propulsion device Se,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer Segel yacht nach der Katamaran-Bauart mit der er findungsgemäßen Hilfsvortriebseinrichtung und Fig. 2 is a perspective view of a sailing yacht of the catamaran type with the inventive auxiliary jacking device and

Fig. 3 ein Blockschaltbild der Hilfsvortriebseinrich tung gemäß der Erfindung. Fig. 3 is a block diagram of the auxiliary drive device according to the invention.

Eine durch Umrißlinien dargestellte, teilweise aufge schnittene Segelyacht 10 mit einem Vordersteven 11 und einem Heck 12 weist am Boden ein Kiel 13 und am Heck ein Ruder 15 mit einem im Ruder integrierten Elektromo tor 16 auf, der auf einem Wellenstumpf einen Schiffs propeller 18 trägt. Ferner ist ein Kajütenaufbau 19 vorgesehen. Der Elektromotor mit dem zugeordneten Schiffspropeller bilden die Vortriebsbaugruppe der Hilfsvortriebseinrichtung, die zum Einsatz gelangt, wenn der Segelyacht über das hier nur dargestellte Hauptsegel 20 am Mast 21 kein Vortrieb vermittelt wer den kann. Der Elektromotor ist umpolbar, so daß er bei Fahrt der Segelyacht als wassergetriebener Generator wirkt und elektrische Energie an die noch zu beschrei bende Energieversorgungsbaugruppe abgeben kann.A shown by outline, partially cut sailing yacht 10 with a front stem 11 and a stern 12 has a keel 13 at the bottom and a rudder 15 at the stern with a built-in rudder gate 16 which carries a ship's propeller 18 on a stub shaft. A cabin structure 19 is also provided. The electric motor with the associated ship's propeller form the propulsion assembly of the auxiliary propulsion means passes for use when the sailing yacht, which is just shown here main sail 20 on the mast 21 no propulsion mediated who can the. The electric motor can be reversed so that it acts as a water-driven generator when the sailing yacht is traveling and can deliver electrical energy to the power supply module to be described.

Der Heckraum der Segelyacht 10 ist über eine wasser dichte Klappe 23 von außen zugängig und weist einen Verbrennungsmotor 24 auf, an den ein elektrischer Gene rator 25 angeflanscht ist. Der Verbrennungsmotor und der Generator bilden ebenfalls eine Baugruppe, wie sie beispielsweise in der DE 40 20 176 beschrieben ist. Über eine Ruderpinne 26, die an einer den Heckraum ab schließenden Schottwand 27 in an sich bekannter Weise gelagert ist, kann das Ruder 15 und der damit inte grierte Elektromotor 16 mit seinem Schiffspropeller 18 in die jeweils gewünschte Steuerlage bewegt und gehal ten werden.The stern of the sailing yacht 10 is accessible from the outside via a watertight flap 23 and has an internal combustion engine 24 to which an electrical generator 25 is flanged. The internal combustion engine and the generator also form an assembly as described, for example, in DE 40 20 176. Via a tiller 26 , which is mounted on a bulkhead from 27 closing bulkhead in a conventional manner, the rudder 15 and the integrated electric motor 16 with its ship's propeller 18 can be moved and held in the desired tax position.

Ferner sind mehrere Batterieeinheiten zu Batteriebau gruppen 30 und 31 am Boden des Schiffsrumpfes der Yacht unterhalb der Bodenbretter 32 fest angeordnet und über nicht dargestellte Luken leicht zugängig. Die Batte riebaugruppen 30 und 31 bilden den im Blockschaltbild nach Fig. 3 dargestellten Batteriesatz BS.Furthermore, several battery units for battery assembly groups 30 and 31 are firmly arranged on the bottom of the hull of the yacht below the floor boards 32 and easily accessible via hatches, not shown. The battery drive assemblies 30 and 31 form the battery pack BS shown in the block diagram of FIG. 3.

Ferner sind ein Windgenerator 33 und Solarzellen 34 der Segelyacht 10 an geeigneten Stellen zugeordnet; z. B. ist der Windgenerator drehbeweglich auf einem Mast 35 gelagert, während die Solarzellen 34 auf dem Hauptsegel 20 bahnenweise verlegt und dort fixiert sind, wie in Fig. 1 angedeutet.Furthermore, a wind generator 33 and solar cells 34 are assigned to the sailing yacht 10 at suitable locations; e.g. B. the wind generator is rotatably mounted on a mast 35 , while the solar cells 34 are laid on the main sail 20 in strips and fixed there, as indicated in Fig. 1.

Der Verbrennungsmotor 24 mit dem angeflanschten elek trischen Generator 25, der Windgenerator 33, der Elek tromotor 16 in seinem Schaltzustand als Generator und die Solarzellen 34 bilden die energieerzeugende Bau gruppe, während - wie bereits erwähnt - der Elektromo tor 16 in seinem Schaltzustand als Elektromotor mit seinem Schiffspropeller 18 die den Hilfsvortrieb lie fernde Baugruppe darstellen; beide Baugruppen sind mit dem Batteriesatz BS schaltungsmäßig verbunden, wie dies Fig. 3 schematisch zeigt.The internal combustion engine 24 with the flanged elec tric generator 25 , the wind generator 33 , the elec tromotor 16 in its switching state as a generator and the solar cells 34 form the energy-generating construction group, while - as already mentioned - the electric motor 16 in its switching state with an electric motor his ship's propeller 18 represent the auxiliary propulsion assembly; both modules are connected in terms of circuitry to the battery pack BS, as is shown schematically in FIG .

Dort sind ferner die erforderlichen Spannungsregler SR zwischen den einzelnen Generatoren und dem Batteriesatz sowie ein Fahrtenregler FR für den Hilfsantrieb vorge sehen, die bekannter Bauart sind. Schließlich sind in Fig. 3 auch die sogenannten Komfortverbraucher KV1 bis KVn, z. B. Navigations-, Beleuchtungs-, Wasseraufberei tungs-, Heißwasser-, Pump-, Klima-, Lüfter-, Entsal zungs-, Entsorgungs- und ähnliche Geräte blockschaltmä ßig dargestellt.There are also the required voltage regulator SR between the individual generators and the battery pack and a speed regulator FR for the auxiliary drive, which are of known construction. Finally, the so-called comfort loads are KV1 in Fig. 3 to KVn, z. B. navigation, lighting, water treatment, hot water, pump, air conditioning, fan, desalination, disposal and similar devices are shown in block circuitry.

Der Verbrennungsmotor 24 ist als wassergekühlter Ver brennungsmotor ausgebildet, dessen Kühlkreislauf ein Wärmetauscher 28 wirkungsmäßig zugeschaltet ist, so daß Brauchwasser auch über die Abwärme des Verbrennungsmo tors aufgeheizt werden kann, um die elektrische Ener gieversorgung der Hilfsvortriebseinrichtung zu entla sten.The internal combustion engine 24 is designed as a water-cooled Ver internal combustion engine, the cooling circuit of which a heat exchanger 28 is activated effectively, so that process water can also be heated via the waste heat of the internal combustion engine in order to discharge the electrical energy supply to the auxiliary jacking device.

Ein zweites Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 2. Die Se gelyacht 50 nach Fig. 2 besitzt zwei Rumpfkörper 51 und 52, zwischen denen der Kajütenaufbau 54 angeordnet ist. Eine solche Bauweise wird im allgemeinen als Kata maran-Bauweise bezeichnet. Jedem Rumpfkörper ist am Heck ein Ruder 55 bzw. 56 zugeordnet, in denen jeweils ein Elektromotor 58 bzw. 59 integriert ist. Die Ruder 55 und 56 werden in an sich bekannter Weise über eine gemeinsame, hier nicht dargestellte Ruderpinne betä tigt. Auch diese Elektromotoren tragen auf ihren Wel lenstümpfen Schiffspropeller 18 und sind umschaltbar ausgebildet, so daß sie bei Fahrt als wassergetriebene Elektrogeneratoren dienen. Auch hier sind die aus ein zelnen Batterieeinheiten gebildeten Batteriebaugruppen 30 und 31 symmetrisch, und zwar in den Rumpfkörpern 51 und 52 über hier nicht dargestellte Luken zugängig an geordnet. Auch hier ist ein Mast 21 vorgesehen, der das Hauptsegel 20 mit Solarzellen 34 bestückt trägt. Der Verbrennungsmotor 24 mit seinem angeflanschten Genera tor 25 ist bei diesem Ausführungsbeispiel am Heck der Segelyacht zwischen den beiden Rumpfkörpern 51 und 52 in einem leicht zugängigen, wasserdichten Gehäuse 57 angeordnet, wie dies Fig. 2 zeigt. Schließlich ist auch dort ein Windgenerator 33 drehbeweglich auf einem Mast 35 befestigt, der der zusätzlichen Stromversorgung dient.A second exemplary embodiment is shown in FIG. 2. The sea yacht 50 according to FIG. 2 has two hull bodies 51 and 52 , between which the cabin structure 54 is arranged. Such a construction is generally referred to as the Catalan construction. A rudder 55 or 56 is associated with each fuselage body, in each of which an electric motor 58 or 59 is integrated. The oars 55 and 56 are actuated in a manner known per se via a common tiller, not shown here. These electric motors also wear on their shaft stumps ship propeller 18 and are designed to be switchable so that they serve as water-driven electric generators when driving. Here, too, the battery assemblies 30 and 31 formed from an individual battery unit are symmetrical, specifically in the fuselage bodies 51 and 52 , which are accessible via hatches (not shown here). Here too, a mast 21 is provided, which carries the main sail 20 equipped with solar cells 34 . The internal combustion engine 24 with its flanged generator 25 is arranged in this embodiment at the stern of the sailing yacht between the two hull bodies 51 and 52 in an easily accessible, watertight housing 57 , as shown in FIG. 2. Finally, there too, a wind generator 33 is rotatably attached to a mast 35 , which is used for the additional power supply.

Auch bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbei spiel sind zwei Baugruppen vorhanden, nämlich die der Energieerzeugung und die der Energieumsetzung, welche über den Batteriesatz miteinander korrespondieren.Also in the embodiment described above There are two components, namely the Energy production and energy conversion, which correspond with each other via the battery pack.

Alle Vorteile, die dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 zu eigen sind, sind auch bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 vorhanden, wie dies das Blockschaltbild gemäß Fig. 3 verdeutlicht.All of the advantages which are inherent in the exemplary embodiment according to FIG. 1 are also present in the exemplary embodiment according to FIG. 2, as is illustrated by the block diagram according to FIG. 3.

Claims

1. Auxiliary propulsion device for a sailing yacht, with a screw driven by an electric motor and with a rechargeable battery as the energy source, characterized in that the generation of the auxiliary energy and the generation of the auxiliary propulsion serving devices ( 24 , 25 , 33 , 34 ; 16 , 58 , 59 ; 16 , 18 ; 58 , 59 , 18 ) at least two subassemblies which are connected to one another via a battery set (BS), the arrangement being such that the battery is optionally one of one Internal combustion engine ( 24 ) driven generator ( 25 ) and / or solar cells ( 34 ) and / or fed by a wind or water generator ( 18 , 58 , 59 , 33 ), and that generator ( 25 ) and battery (BS) in such a way are trained and arranged that additional electricity consumers as so-called comfort devices (KV1 to KVn), such as navigation devices, lighting devices, hot water treatment devices, pumps, electrical Her de, electric washing machines, desalination devices, air conditioning and similar devices are to be operated.

2. Auxiliary jacking device according to claim 1, characterized in that the generator ( 25 ) and the internal combustion engine ( 24 ) are combined to form a structural unit, while the battery (BS) is constructed from structurally separate sub-batteries ( 30 , 31 ).

3. Auxiliary propulsion device according to claims 1 and 2, characterized in that the electric motor ( 18 ) and the propeller ( 18 ) connected thereto are arranged in the rudder ( 15 , 55 , 56 ).

4. Auxiliary jacking device according to claims 1 to 3, characterized in that the combustion engine ( 24 ) is liquid-cooled and with its waste heat serves as a heat source (heat exchanger 38 ) for a custom water system.

5. Auxiliary jacking device according to claims 1 to 4, characterized in that the assembly serving the energy supply are associated with solar cells ( 34 ) which are at least partially arranged on one of the sails ( 20 ) of the sailing yacht.

6. Auxiliary jacking device according to claim 1, characterized in that the production of auxiliary energy and the production of auxiliary jacking serve the assemblies on a sailing yacht designed as a catamaran, the auxiliary jacking he generating assembly two the hulls ( 51 , 52 ) or the rudder blades ( 55 , 56 ) of the individual hulls associated with electric motors ( 58 , 59 ).

7. Auxiliary jacking device according to claims 1 or 6, characterized in that the electric motors for use as water-powered electrical energy generating generators as switchable electric motors are trained.

8. Auxiliary jacking device according to claims 1 to 7, characterized in that the modules for the generation of auxiliary energy and for generation of the auxiliary jacking trained as a tradable kit det.