DE4411610A1 - Flossenantrieb für Wasserfahrzeuge - Google Patents
Flossenantrieb für WasserfahrzeugeInfo
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- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H1/00—Propulsive elements directly acting on water
- B63H1/30—Propulsive elements directly acting on water of non-rotary type
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Description
Die Erfindung betrifft einen Flossenantrieb für Wasserfahrzeuge, bei dem die Flosse
schwenkbar an einem am Heck des Wasserfahrzeugs gelagerten Flossenträger angelenkt
ist. Der Flossenantrieb ist insbesondere für den Vortrieb von Booten und Sportfahrzeu
gen vorgesehen, um robuste Antriebsalternativen gegenüber dem Propellerantrieb für
derartige Wasserfahrzeuge im Sport- und Fitneßprogramm bereitstellen zu können.
Der Flossenantrieb kann aber auch für größere Leistungsaufnahmen ausgebildet werden,
so daß auch ein Einsatz auf größeren Wasserfahrzeugen mit Motorenantrieb möglich ist.
Mit der DE-OS 28 49 027 wurde ein Universal-Flossenantrieb vorgeschlagen, bei dem
mittels einer horizontal oder vertikal sich im Wasser bewegenden Flosse das Wasserfahr
zeug angetrieben wird. Dazu ist an den Enden einer schwenkbaren Gabelkonstruktion
ein rohrförmiges Gehäuse drehbar gelagert, in dem durch einen Hebelarm ein drehender
Kraftantrieb in einen schwingenden Bewegungsantrieb umgesetzt und über einen weite
ren Hebel an die an dem Gehäuse gelagerte Flosse übertragen werden kann.
Die Flosse selbst erhält ihre Form und Stabilität aus einem Federstahl-Rundstab in etwa
entlang des Bogens eines Halbkreises, über den eine reißfeste Kunststoffolie (Polamid)
gespannt ist.
Nachteilig wirkt sich bei diesem Flossenantrieb der geringe Schwingbereich der Flosse
aus, da dieser durch die Länge der Flosse und den jeweiligen Ausschlagwinkel der Flosse
begrenzt ist.
Weiterhin ist mit der DE-OS 29 23 881 ein Wasserfahrzeug mit Schwenkflossenantrieb
bekannt geworden, für das eine, mittels einer Antriebseinrichtung seitwärts schwenkba
ren Vortriebsflosse vorgesehen ist, die sich von ihrer vertikalen Schwenkachse aus paral
lel zur Längsrichtung des Wasserfahrzeugs erstreckt, und die dadurch gekennzeichnet ist,
daß die Vortriebsflosse am Heck in der Verlängerung des Wasserfahrzeugs angeordnet
ist.
Die schwenkbare Vortriebsflosse ist mittels eines flexiblen Materials mit dem Heck des
Wasserfahrzeugs wasserdicht verbunden, wobei die vertikale Schwenkachse der Vor
triebsflosse innerhalb des Bootsumrisses des Wasserfahrzeugs angeordnet ist.
Dabei besteht der Kern der Vortriebsflosse aus einer Platte, welche in der Nähe der
Schwenkachse nahezu starr ist und mit zunehmenden Abstand von der Schwenkachse
biegsamer wird.
Da dieser Vorschlag nur mit fester senkrechter Schwenkachse vorgesehen ist und deshalb
die Flosse nur seitwärts um die feste Achse geschwenkt werden kann, konnte auch diese
Lösung keine Anregungen für die Neugestaltung von Flossenantrieben geben.
Um die Nachteile der bekannten Flossenantriebe zu beseitigen, stellt sich die Erfindung
die Aufgabe, einen Flossenantrieb für Wasserfahrzeuge zu schaffen, mit dem ein wesent
lich größerer Schub durch Erzielung eines höheren Wirkungsgrades übertragen werden
kann und der auch zur Übertragung von größeren Kräften aus Antriebsmaschinen geeig
net ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Anwendung der in den Patentansprüchen
angeführten Merkmale gelöst.
Obwohl bei einem Verschwenken der Flosse in horizontaler Richtung die
erfindungsgemäßen Merkmale ihre Wirkung ebenfalls entfalten würden, ist die Erfin
dung für ein Verschwenken der Flosse in vertikaler Richtung konzipiert, weil eine um
eine horizontale Achse schwenkende Flosse auch bei Tiefgangseinschränkungen in fla
chen Gewässern weit günstiger eingesetzt werden kann und die Lenkbarkeit des Fahr
zeugs durch vertikale Schwingungen der Flosse weniger beeinträchtigt wird.
Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht in der veränderbaren Profilform der
Flosse durch ihre flexible Ausführung.
Jeweils am Umkehrpunkt der Schwenkrichtung schlägt die flexible, jedoch während des
Schwenkens konstante Profilform in ihre entgegengesetzte Profilform um, derart, daß die
Druckseite und die Saugseite jeweils gegenseitig umgeformt werden, d. h., die Druckseite
wird zur Saugseite und die Saugseite wird zur Druckseite.
Dieser Umformvorgang der Profilform der Flosse am Umkehrpunkt der Schwenkrich
tung wird einerseits durch das Beharrungsvermögen des flexiblen Flossenkörpers und an
dererseits durch die Anlenkung eines mit der Hinterkante der Flosse verbundenen
Zugstabes oder Zugseiles an einem an dem Flossenträger befestigten Hebelarmende be
wirkt. Durch das Spannen der Hinterkante der Flosse mittels des Zugstabes oder des
Zugseiles über den Hebelarmanlenkpunkt wird erreicht, daß sich während des Schwen
kens in Abhängigkeit von der Schwenkgeschwindigkeit ein konstanter Auslenkungswinkel
α der Flosse einstellt, wobei der Zugstab oder das Zugseil immer außerhalb des Flossen
querschnitts angeordnet ist und nur am Umlenkpunkt während der Schwenkrichtungs
änderung dieser/s entweder durch einen Längsschlitz in der Flosse hindurchgeführt wird
oder bei seitlicher Anordnung von zwei Zugstäben/-seilen diese neben der Flosse
vorbeigeführt werden.
Ist die in Bewegung befindliche Flosse am Umschwenkpunkt angekommen und die Kraf
tangriffsrichtung am Flossenträger plötzlich umgekehrt, wird der Flossenträger und mit
ihm auch die Vorderkante der Flosse unmittelbar dem Kraftantrieb folgen, während der
Flossenkörper auf Grund seiner Massenträgheit am Umschwenkpunkt zunächst verhar
ren will und er wird der neuen Bewegungsrichtung folgen, sobald durch den auf der
neuen Druckseite auftretenden Wasserdruck die Umformung der Profilform der Flosse
abgeschlossen ist und eine Zugkraft auf den Zugstab ausgeübt wird.
Danach kann dann wieder eine Schubkraft von der neuen Druckseite auf den
Flossenträger und damit auf das Wasserfahrzeug abgegeben werden.
Sowohl die Länge a des Hebelarms als auch die Länge des Zugstabes/-seiles bestimmen
die Krümmung und den Auslenkungswinkel α der Flosse.
Durch die ggf. veränderbare Winkelstellung der Flosse zur Hebelarmachse, d. h. durch
eine Anpassung des Auslenkungswinkels α, wird eine Optimierung des Vorschubes er
reicht. Dazu können Einrichtungen am Hebelarm dienen, mit denen die Länge der
Zugstäbe/-seile und u. U. die Länge a des Hebelarms verstellt werden können.
Bei einem als zweiseitigen Hebel ausgebildeten Flossenträger liegt der Kraftantrieb, vor
zugsweise durch menschliche Muskelkraft, im Inneren des Wasserfahrzeugs, z. B. eines
Bootes. Vorteilhafterweise wird dabei das Schwenklager des Flossenträgers zusätzlich in
einem begrenzten Bereich auch seitlich um eine senkrechte Achse verschwenkbar ausge
bildet, so daß mit dem Flossenantrieb auch Steuerfunktionen des Bootes ausgeführt wer
den können.
Ist der Flossenträger am Heck oder im Inneren des Wasserfahrzeugs als ein in senkrech
ter Richtung auf- und abwärts bewegter Schaft ausgebildet, an dessen unterem Ende die
Flosse angelenkt ist, so läßt sich in diesem Anordnung des Flossenträgers seine Lagerung
am Heck oder im Inneren für ein Verdrehen um mindestens bis zu 180°, jeweils um 90°
nach Bb. oder Stb., gestalten. Um mit dem Flossenantrieb auch einen nach rückwärts ge
richteten Schub zu erreichen, wird die drehbare Lagerung des Flossenträgers in weiterer
Ausbildung so ausgeführt, daß der Flossenträger in seinen beiden Halslagern um nahezu
360° verdreht werden kann.
Durch einen am oberen Schaftende des Flossenträgers einwirkenden Kraftantrieb, ent
weder menschliche Muskelkraft oder ein Getriebemotor, wird durch die jeweilige
Schräganstellung der Flosse unter dem Auslenkungswinkel α ein Horizontalschub er
zielt.
Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der
zugehörigen Zeichnung zeigen;
Fig. 1 Den Flossenantrieb mit einer am Ende eines als Schwenkhebel ausgebilde
ten Flossenträgers angelenkten Flosse;
Fig. 2 Unterschiedliche Stellungen der Flosse am Flossenträger nach Fig. 1;
Fig. 3 Die Anlenkung der Flosse an einem senkrecht mittschiffs im Wasserfährzeug
oder am Heck des Wasserfahrzeugs gelagerten Flossenträgers.
An einem Hebelarm 2 des Flossenträgers 1 ist im Abstand a vom Endpunkt des Hebel
arms 2 die Flosse 3 mit ihrer an der vorderen Kante angeordneten Schwenkachse 4 quer
zur Vortriebsrichtung gelagert.
Von dem Endpunkt des Hebellarms 2 ist bis zur hinteren Flossenkante 5 ein Zugstab 6
oder ein Zugseil 6 gespannt, dessen Länge gleich oder kleiner als die Differenz aus der
Mittellinie der Flosse 3 und dem Hebelarm mit der Länge a ist.
Entlang der Mittellinie bzw. der neutralen Faser der Flosse 3 sind das Vorderteil und das
Hinterteil der Flosse 3 durch Federflächenblätter 7 miteinander verbunden.
Beidseits gegen die Federflächenblätter 7 sind jeweils die Hälfte einer
tragflächenförmigen Profilform aus flexiblen Material, z. B. Gummi, geklebt oder ander
weitig miteinander verbunden.
Wird von dem Flossenträger 1 auf die Flosse 3 eine Kraft ausgeübt, stellt sich je nach
Kraftrichtung des Flossenträgers 1 die Flosse 3 mit ihrem Auslenkungswinkel α ein,
womit schließlich aus der senkrecht gerichteten Kraft des Flossenträgers 1, sowohl
abwärts als auch aufwärts, jeweils die horizontale Komponente für den Schub gewonnen
wird.
Bezugszeichenliste
Pos. 1 Flossenträger
Pos. 2 Hebelarm
Pos. 3 Flosse
Pos. 4 Schwenkachse der Flosse
Pos. 5 Hintere Flossenkante
Pos. 6 Zugstab/Zugseil
Pos. 7 Federflächenblatt
Pos. 2 Hebelarm
Pos. 3 Flosse
Pos. 4 Schwenkachse der Flosse
Pos. 5 Hintere Flossenkante
Pos. 6 Zugstab/Zugseil
Pos. 7 Federflächenblatt
Claims (9)
1. Flossenantrieb für Wasserfahrzeuge mit einer an einem Flossenträger angelenkten
schwenkbaren Flosse, dadurch gekennzeichnet, daß die mit ihrem Anlenk
punkt zwischen zwei Ausschlagpunkten hin und her bewegbare Flosse (3) in ihrem
Längsschnitt tragflügelförmig gestaltet ist und die tragflügelförmige Profilform der Flosse
(3) in bezug auf ihre Druckseite und ihre Saugseite wechselweise gegenseitig umkehrbar
flexibel ausgebildet ist und daß die Flosse (3) jeweils entgegen der Bewegungsrichtung
gekrümmt ist, so daß die Druckseite der Profilform der Flosse (3) immer in Bewegungs
richtung der Flosse (3) auf den Wasserdruck gerichtet ist.
2. Flossenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vor
derteil und das Hinterteil der Flosse (3) aus festem Werkstoff, z. B. Stahl, und vorzugswei
se als Hohlkörper gefertigt und beide durch an ihnen befestigte Federflächenblätter (7)
miteinander verbunden sind und zwischen dem Vorderteil und dem Hinterteil der Flosse
(3) beidseits der Federblätter (7) der Flossenkörper durch einen flexiblen Werkstoff, z. B.
Gummi, gebildet ist.
3. Flossenantrieb nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an
dem Flossenträger (1) ein Hebelarm (2) mit einer Länge a befestigt oder der
Flossenträger (1) selbst um den Abstand a über den Schwenkpunkt der Flosse (3) hin
aus verlängert ist und zwischen dem Endpunkt dieses Hebels (2) und der hinteren Flos
senkante (5) ein Zugstab (6) oder ein Zugseil (6) gespannt ist.
4. Flossenantrieb nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß
statt eines mittig angeordneten Zugstabes (6) oder -seiles (6) seitlich der Flosse (3) je ein
Zugstab/-seil (6) zwischen den Enden der hinteren Flossenkante (5) und seitlich der Flos
se (3) an dem Flossenträger (1) befestigten Halterungen mit der Hebelarmlänge a ge
spannt ist.
5. Flossenantrieb nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Länge a des Hebels (2) bzw. der Halterungen und/oder die Länge des Zugstabes (6)
bzw. des Zugseiles (6) einstellbar sind.
6. Flossenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein im
Heck des Wasserfahrzeugs gelagerter Flossenträger (1) als zweiseitiger Hebel ausgebildet
ist, an dessen der dem Wasser zugewandten Seite die Flosse (3) angelenkt ist und an des
sen in das Wasserfahrzeug hineinreichenden Seite der Anschluß für den Kraftantrieb vor
gesehen ist.
7. Flossenantrieb nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der
Flossenträger (1) gabelförmig ausgebildet ist und die Flosse (3) im Gabelbereich
schwenkbar gelagert ist.
8. Flossenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Flossenträger (1) mittschiffs im Inneren des Wasserfahrzeugs oder am Heck des Wasser
fahrzeugs in senkrechter Bewegungsrichtung verschieblich gelagert ist, wobei die Flosse
(3) am unteren Ende des Flossenträgers (1) schwenkbar angelenkt ist und, daß der
Flossenträger (1) am oberen Ende mit einem Antriebsmechanismus für seine Auf- und
Abwärtsbewegung verbunden ist.
9. Flossenantrieb nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeich
net, daß der Flossenträger (1) um eine senkrechte Achse schwenkbar bzw. verdrehbar
ist.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19944411610 DE4411610A1 (de) | 1994-04-02 | 1994-04-02 | Flossenantrieb für Wasserfahrzeuge |
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Family Applications (1)
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