DE4212920A1

DE4212920A1 - Flossenantrieb mit Muskelkraft für Wasserfahrzeuge

Info

Publication number: DE4212920A1
Application number: DE19924212920
Authority: DE
Inventors: Erich Dr Ing Henker
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-04-15
Filing date: 1992-04-15
Publication date: 1993-10-21
Anticipated expiration: 2012-04-16
Also published as: DE4212920C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf den Antrieb muskelkraftbetriebener Boote und ähnlicher Wasserfahrzeuge durch elastische Flossen. Sie ist anwendbar als zweiter Antrieb bei Motorwasserfahrzeugen, ist verfügbar bei Störungen am Motor oder dient zur Überwindung von Gewässern, in denen der Motorbetrieb verboten ist. Er eignet sich für Surfboards (Brandungssurfboards und Windsurfboards), um ohne Brandung und ohne Wind beweglich zu sein. Die bevorzugte Anwendung bietet sich beim Katamaran an, wo wahlweise muskelbetriebene und/ oder segelbetriebene Bewegung möglich ist.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es sind mehrere Flossenantriebe aus der Klasse B 63 H bekannt, bei denen mittels muskelkraftbetriebener Flossen eine Vortriebs kraft erreicht wird. In Offenlegungsschrift DE 30 33 408 A1 wird ein Schwingflächen-Antrieb beschrieben, bei dem die Tragflächen zugleich als Antrieb dienen. Diese Schwingflächen bestehen aus scharnierartig verbundenen Teilen, die durch einen Antrieb in wellenförmige Bewegungen versetzt werden. In Offenlegungsschrift DE 31 21 328 A1 ist ein Wassersportgerät mit Flossenantrieb be schrieben. Der Antrieb erfolgt durch direkte Verbindung der Flos sen mit den Füßen. Die Füße und die Beine der Person sind im Wasser und vergrößern den Vortriebswiderstand. Die Offenlegungsschrift DE 34 04 473 A1 bezieht sich auf ein mit einer Flosse angetriebenes Surfboard. Die Betätigung der Flosse erfolgt von einem Standbrett aus über eine Schubstange. Der Anlenkpunkt der Schubstange liegt in der Nähe der Stirn der Flosse und in Bewegungsrichtung vor dem Anlenkpunkt der Flosse am Surfboard. In der Offenlegungsschrift DE 34 31 660 A1 sind mindestens 2 Flossen quer zur Fahrtrichtung, symmetrisch zur Bootskörperlängsachse an Flossenarmen, zwischen denen ein Anstellwinkel zwischen 15° und 75° vorliegt, angeordnet. Hinter dem Bootskörper befindet sich die Flosse im Europapatent 0 252 733 A1. Eine in sich unelastische Flosse ist mit elastischen Verbindungsstücken am Bootskörper befestigt.

Gegenüber allen genannten Erfindungen und auch gegenüber allen bekannten Räder- und Tretbooten sind noch Wirkungsgradverbesse rungen und das Einsetzen günstigerer Muskelgruppen möglich. Ein Nachteil bei allen Flossenantrieben ist gemeinsam, die Rückwirkung der vertikalen Flossenkräfte auf die Bootsbewegung wird nicht vermieden.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein muskelkraftbetriebener Bootsantrieb mit elastischen Flossen, bei dem die horizontalen Kräfte mit ho hem Wirkungsgrad in Bootsvortriebskraft umgesetzt, die Übertra gung der vertikalen Kräfte auf das Boot aber weitgehend vermieden werden. Weiterhin sollen Muskelgruppen wirken, die von Natur aus für größere Dauerleistungen geeignet sind.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst,

- daß sich zwischen Boot und Flossen ein einfacher Mechanismus in Form eines Koppelgetriebes befindet, der die von den Muskeln eingeleiteten Bewegungen an den Flossen in solche quer zur Gleit richtung des Bootes umwandelt,
- daß sich mindestens zwei Flossen am Boot befinden, die sich ver tikal in gegenläufiger Richtung bewegen.

Das Wesen der Erfindung zeigt der Aufbau an einem auf Bild 1 dar gestellten Katamaran im Schnitt. Der Mechanismus besteht vorzugs weise aus zwei Gestellen 1, an denen über vier elastischen Bändern 2, die in Bewegungsrichtung biegsam und quer dazu biegesteif ausge bildet sind, ein Rahmen 3 aufgehangen ist. Durch die Darstellung im Schnitt sind auf Bild 1 nur ein Gestell 1 und zwei elastische Bän der 2 sichtbar. Die Gestelle sind mit dem Bootskörper verbunden. Es sind auch Ausführungen möglich, bei denen sich am Boot die Anlenk punkte für die vier elastischen Bänder befinden und der oder die Bootskörper das Gestell gleich mit beinhalten. Am Rahmen greifen oberhalb der Wasseroberfläche die Muskelkräfte an und im Wasser werden die Flossen geführt. Zu diesem Zweck reichen vorn und hinten je zwei Stege 4 ins Wasser, an denen die Flossen 5 angelenkt sind. Die Flossen sind in sich elastisch. Ihre Biegesteifigkeit nimmt von der Stirn 6 vorn nach hinten ab. Die Flossen können sich um eine in der Nähe der Stirn liegende Achse gegenüber dem Rahmen mit den Stegen um einen begrenzten Winkel verdrehen. Die Winkelbegrenzung kann sowohl nur durch einen festen Anschlag als auch elastisch über Federn und auch kombiniert - Federn und Anschlag - erfolgen.

Die Beweglichkeit des Rahmens gegenüber dem Gestell ist durch die im Winkel angeordneten elastischen Bänder, die als Einblattfedern ausgebildet sein können, gegeben. Der Winkel ist abhängig von der Gestellhöhe so zu wählen, daß sich die Geraden in Verlängerung der Bänder 4 zwischen den Flossenanlenkpunkten, im Punkt A, schnei den. Unter dieser Bedingung pendelt auch der Rahmen um den Punkt A, womit die annähernd vertikale Bewegung der Flossenanlenkpunkte ge währleistet ist. Da sich die Person mit ihrem Schwerpunkt oberhalb der Trittfläche 7 befindet, ergeben sich folgende Merkmale:

1. Es wird die Rückstellwirkung der elastischen Bänder benötigt, um den Rahmen in Mittelstellung stabil zu halten.
2. Bei Einleitung von vertikalen Kräften über die Füße in die Tritt platte 7 und von horizontalen Randkräften über den Schwengel 8 schlägt der Rahmen um den Punkt A aus ohne jegliche Reibungs verluste. Es wird zwar ein geringer Teil der Kräfte in die ela stischen Bänder eingeleitet, aber die geben sie nach Bewegungs umkehr wieder ab. Die Hysterese ist gering, wenn es sich um Ein blattfedern aus Stahl handelt.
3. Theoretisch genügt von einer Schwerpunktlage über den Punkt A ausgehend eine wechselseitige Schwerpunktverlagerung nach vorn und hinten, um den Antrieb in Bewegung zu setzen. Das entspricht dem Antrieb beim Schaukeln auf einer hängenden Schaukel. Diese Antriebsform führt zu einer pendelnden Vorwärtsbewegung. Um höhere Geschwindigkeiten zu erreichen, ist die Krafteinleitung ohne wechselseitige Schwerpunktverlagerung günstiger (Schwer punkt immer nach vorn).
4. Die Koppelung des Antriebsmechanismus mit dem Bootskörper er folgt beim Antrieb von der Trittfläche und vom Schwengel aus nur über die elastischen Bänder 2. Da die aus deren Rückstell kräften resultierenden Momente klein sind, ergibt sich kaum eine pendelnde Rückwirkung auf die Bootsbewegung, sondern es wirkt nur der horizontale Vortrieb durch die Flossen. Die vertikalen Kraftkomponenten gleichen sich zwischen den Flossen aus.
5. Wird der Mechanismus im Boot sitzend betätigt, dann wird auch diese Entkoppelung nicht wirksam und die Momente wirken sich auf die Bootsbewegung aus. Da die sitzend eingeleiteten Kräfte deutlich kleiner sind, ist auch diese Antriebsform möglich.

Mit diesen Merkmalen sind die Voraussetzungen sowohl für den gu ten Wirkungsgrad im Antriebsmechanismus als auch für das ruhige Gleiten des Bootes über das Wasser gegeben.

Der Vortrieb ist nicht nur von der durch die Betätigungskraft bestimmten Arbeit abhängig. Geht man von einem bestimmten Hub aus, so lassen sich für jede Geschwindigkeit der Winkelausschlag der Flossen und deren Steifigkeit optimieren. Beides läßt sich dem Leistungsvermögen der Betätigungsperson anpassen. Die Anpassung ist durch Stellglieder aber auch durch den Austausch der Flossen möglich.

Ausführungsbeispiele

Bild 1 zeigt den muskelkraftbetriebenen Flossenantrieb an einem Katamaran im Längsschnitt. Alle für den Antrieb wesentlichen Teile wurden schon im Abschnitt "Wesen der Erfindung" beschrieben. Die beiden Bootskörper müssen miteinander verbunden sein, wozu zwei Bänke gewählt wurden. Von den Bänken aus können zwei gegenübersit zende Personen den Antrieb abwechselnd mit den Füßen über die Trittfläche 7 und/oder auch mittels Zugvorrichtung mit den Händen über den Schwengel 8 betätigen.

Bild 2 stellt den Katamaran aus Bild 1 in der Draufsicht dar.

Bild 3 beinhaltet eine Darstellung der Einzelheit der elastischen Bänder 2 im Boot tief unten. In diesem Fall muß der Rahmen nach oben über die Bootskante geführt werden. So lassen sich zwei Bän der in einem Stück ausführen und mittig am Rahmen 3 befestigen. Bei Ausführung als nur ein Bootskörper muß für diesen eine ent sprechende Breite gewählt werden, um die Kippsicherheit für die Betätigungsperson zu gewährleisten.

Bild 4 stellt die Anordnung des muskelkraftbetriebenen Bootsan triebes beim Surfboard dar. Anbau ist bei Bedarf möglich.

Bild 5 zeigt einen möglichen Anbau als zweiter Antrieb bei Motor- oder Segelbooten. Liegt kein Bedarf vor, so kann er hochgestellt oder auch zusammengeklappt werden.

Auf Bild 6 ist der auf Bild 5 im einsatzbereiten Zustand darge stellte Flossenantrieb um 180° nach oben vorn gekippt dargestellt. Die hintere Flosse wurde gegenüber dem Steg nochmals um 180° ge dreht, damit sie vom Boot aus nicht stört.

Claims

1. Flossenantrieb für ein vorzugsweise mit Muskelkraft angetriebe nes Wasserfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, daß die Flossen an einem Rahmen angelenkt sind, der mittels eines einfachen Koppelgetriebes gegenüber dem Bootskörper beweglich ist.

2. Flossenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pol des Koppelgetriebes, Punkt A, annähernd zwischen den Flossen liegt und das Koppelgetriebe durch am Rahmen unmittelbar und am Boot mittelbar oder unmittelbar befestigten biegeelastischen Bändern gebildet wird.

3. Flossenantrieb nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise 2 Flossen an den am Rahmen befindlichen und in das Wasser hineinragenden Stegen um eine horizontale Achse drehbar befestigt sind.

4. Flossenantrieb nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Flossenkörper selbst in der Nähe seiner Stirn die Achse bildet und der Drehwinkel dieser Achse durch Anschläge und/ oder durch Federn begrenzt wird.

5. Flossenantrieb nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Rahmen eine Trittfläche zur Betätigung mit den Füßen und/oder ein Schwengel zur Betätigung mit den Händen vorhanden sind.