DE571273C - Anordnung fuer Wasserfahrzeuge, die mittels hin und her gehender, schwenkbarer Flossen getrieben werden - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung für Wasserfahrzeuge, die mittels hin und her schwenkbarer Flossen getrieben werden.

Bei diesen Fahrzeugen, die in der Regel durch menschliche Kraft, z. B. Pedale, angetrieben werden, treten bezüglich der Erzielung einer befriedigenden geradlinigen oder gut steuerbaren Bewegung bei kleinem Kraftaufwand erhebliche Schwierigkeiten auf.

Die Erfindung hat nun eine neue Anordnung zum Gegenstand, die sich im Betrieb durch überraschend günstige Wirkung auszeichnet. Gemäß der Erfindung wird am Fahrzeug vor der Flosse eine Führungsfläche angeordnet, an der vorbei die Flosse nach beiden Seiten ausschwenkbar ist, so daß die Fortbewegungskräfte der Flossenbewegung an der Führungsfläche wirksam werden, in deren Längenmitte ungefähr der Druckmittelpunkt des aus Führungsfläche und Flosse bestehenden Systems liegt und die vertikale Drehachse des Flossengestänges angeordnet ist.

Durch diese Anordnung gemäß der Erfindung ist es möglich, bei geringem Kraftaufwand eine geradlinige oder nahezu geradlinige Vorwärtsbewegung des Fahrzeuges zu erzeugen und die in Richtung der Vorwärtsbewegung des Fahrzeuges wirkenden. Kräfte nutzbar zu machen.

Bei bekannten Anordnungen ist die Vorwärtsbewegung des Fahrzeuges nur dadurch möglich, daß zwei symmetrisch zur Fahrzeuglängsachse angeordnete, im Gegentakt arbeitende Flossen verwendet werden, bei denen sich die Querkomponenten der Flossenbewegung aufheben. Würde man bei solchen Fahrzeugen nur eine» Flosse verwenden, so ergibt sich eine Schlängelbewegung des Fahrzeuges. Diese Schlängelbewegung wird durch die Führungsfläche vermieden, an der die Kräfte der Flossenbewegung in der Richtung der Längsachse des Fahrzeuges wirksam werden. Trifft man die Anordnung so, daß +5 der Druckmittelpunkt des Fortbewegungssystems, bestehend aus Führungsfläche und Flosse, innerhalb der Führungsfläche, und zwar etwa in deren Mitte liegt, und wählt man den Drehpunkt des Flossengestänges in der Achse dieses Punktes, so werden die Momente, die die Abweichungen des Fahrzeuges von der gewollten Richtung erzeugen könnten, ebenfalls klein. Vorzugsweise setzt man die Flosse dicht an die Hinterkante der Führungsfläche. Man kann aber auch die ' Führungsfläche oder mehrere Führungsflächen beispielsweise nebeneinander einer oder mehreren Flossen zuordnen.

Die Erfindung bezieht sich weiter darauf, in das Schwenkgestänge der Flossenbewegung eine Speichervorrichtung zu schalten, die während der Schwenkbewegung der Flossen Bewegungsenergie speichert und in den Um-

kehrpunkten der Schwenkbewegung eine zusätzliche Drehung der Flossen im Sinne der vorangegangenen Schwenkung herbeiführt und sie in oder annähernd in den Schwenkradius ausrichtet.

Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist die als biegsame Lamelle ausgeführte Flosse an einem besonderen, vorzugsweise stromlinienförmigen Kopf befestigt, an dem der vom Antrieb, z. B. von Pedalen, gesteuerte, die Flosse bewegende Schwenkarm angreift.

Hierbei können dann als Speichervorrichtung vorwiegend in der Achsrichtung elastische Elemente, z. B. Spiralfedern oder Kolben und Zylinder, dienen, die zu beiden Seiten der Flossenlängsachse zwischen einem zum Schwenkkörper festen und einem zur Flosse festen Auflager sitzen und an den Umkehrpunkten der Schwenkbewegung eine zusätzliche Drehung der Flosse im Sinne der jeweils vorangegangenen Schwenkung herbeiführen.

Die Anordnung der Speichervorrichtung as ermöglicht zusammen mit der übrigen Ausbildung des Antriebsorgans gemäß der Erfindung einen außerordentlich kräftigen und wirksamen Antrieb des Wasserfahrzeuges. Die Beobachtungen des Erfinders haben näm-Hch gezeigt, daß, sofern die Flosse frei um eine Achse des sie haltenden Schwenkorgans pendeln kann, gerade an den Punkten, wo die zur Fortbewegung erforderliche Kraftentfaltung im wesentlichen einsetzt, nämlich an den Umkehr- oder Totpunkten der eigentlichen Flossenschwenkung, ganz erhebliche Antriebsverluste eintreten, da die Flosse den Strömungskräften ohne weiteres nachgibt und keinerlei übertragung von Steuerkräften vom Fahrzeug auf die Strömung gestattet.

Diese Schwierigkeit wird durch die erfindungsgemäße Anordnung der Speichervorrichtung beseitigt. Hiernach wird mittels des Widerstandes, den die Strömung der Schwenkung von Kopf und Flosse entgegensetzt, eine Kraftquelle aufgeladen, beispielsweise eine Feder gespannt, die nach Aufhören dieses Widerstandes, d. h. dann, wenn die seitliche Schwenkbewegung des Antriebsorgans vollendet ist und die Rückwärtsbewegung erfolgen soll, die Flosse selbsttätig in die für die neue Schwenkbewegung richtige Lage zum Antriebsorgan steuert. Die Überwindung des Totpunktes und die Ausschaltung des Antriebsverlustes bei der Bewegung der Flosse erfolgt somit dadurch, daß sich die Speichervorrichtung entlädt, die Feder sich entspannt und damit eine erhebliche Antriebskraft auf die Flosse auch in den Totpunkten wirksam wird. Der entladene Speicher wird dann während der weiteren Schwenkbewegung der Flosse wieder aufgeladen, so daß das Spiel im nächsten Totpunkt sich wiederholt.

Als weiterer Vorteil dieser Anordnung, verbunden mit der Führungsfläche, ergibt sich insbesondere bei Fußantrieb der Flossen, daß die Steuerung mittels der Flossenbewegung erfolgen kann, so daß weitere Steuereinrichtungen entbehrlich werden. Zum Schwenken des Fahrzeuges genügt es, je nach der Schwenkrichtung, das eine Pedal in der Totpunktslage der Flosse stehenzulassen. Hält man das Pedal in einer Lage vor dem Totpunkt an, so ergibt sich eine Schwenkung des Fahrzeuges in größerem Bogen. Noch größere Bogen lassen sich fahren, wenn man die Pedale wechselnd so betätigt, daß das eine Pedal vorwiegend in der Nähe der Totpunktlage bleibt. Die Anwendung der Erfindung ist nicht auf Antrieb durch den Körper (Fußantrieb) "beschränkt; es ist auch möglich, die Flosse oder die Flossen mittels geeigneter Motoren anzutreiben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht.

In Fig. ι ist mit 11 der Boden eines beliebigen, vorzugsweise floßartigen Wasserfahrzeuges bezeichnet. An diesem Boden ist eine Antriebsvorrichtung befestigt, die in der erfindungsgemäßen Art ausgebildet ist und als eigentliches Antriebsorgan eine biegsame Flosse, Lamelle 12, aufweist. Die Lamelle 12, die aus elastischem Material, z. B. aus Bronze, besteht, ist bei dem veranschaulichten Beispiel als einfache Platte oder Bahn ausgebildet. Sie kann aber auch mit Rücksicht auf die erheblichen doppelseitigen Biegungsbeanspruchungen, denen sie während des Betriebes ausgesetzt ist, nach Art von Blattfedern aus mehreren Schichten 16, 17, 18, nach Fig. 3 und 4 gestaffelt werden.

Das Ende 14 (Fig. 2) der Lamelle 12 ist an oder in einem Kopf 15 befestigt, der vorzugsweise Stromlinienform aufweist. Am Kopf 15 können nach außen gekrümmte, den Anschlag der biegsamen Lamelle 12 zwischen sich begrenzende, vorzugsweise leistenförmige Elemente 19 (Fig. 5 und 6) angeordnet sein. Diese Elemente sind vorzugsweise als Leisten aus Stahl hergestellt und weisen eine solche Form auf, daß die biegsame Lamelle, sobald sie sich auf die Länge der Leisten an diese anlegt, eine „günstige Stromlinienform aufweist.

Vor dem Kopf 15 ist am Fahrzeugboden 11 eine Führungsfläche 20 ortsfest angeordnet, deren Wirkung oben beschrieben ist.

Der Kopf 15 ist nun um eine durch ihn verlaufende, in oder in der Nähe der Druckmittelpunktachse liegende Achse 23 drehbar an einem Schwenkarm 24 befestigt, der seinerseits um die im Fahrzeugboden 11

ruhende Achse 25 schwenkbar ist. Zur Schwenkung des Armes 24 um die Achse 25 dient bei dem veranschaulichten Beispiel eine mit dem Arm 24 fest verbundene Scheibe, ein Kettenrad o. dgl. 28, das durch ein Seil, eine Kette o. dgl. 30 in wechselnder Richtung gedreht wird.

Diese Drehung und damit die Steuerung der Flossenbewegung kann beispielsweise durch Pedale 35, 36 (Fig. Ί und 7) erfolgen, die mittels winldig an ihnen sitzender Hebel 33> 34 über Seil- und Kettenzüge die mit dem Schwenkarm 24 feste Scheibe 28 in wechselndem Drehsinn bewegen. Vorzugsweise .wird zwischen Pedale 35, 36 und Scheibe 28 eine gegebenenfalls einstellbare Übersetzung geschaltet, etwa in der Form eines um einen Drehpunkt 44 beweglichen Doppelhebels 45, an dem einerseits die Enden des die Scheibe 28 umschlingenden Seiles oder der Kette 30 0. dgl. angreifen, andererseits die Enden der von den Pedalen kommenden Stangen 48, 49. Durch Verschiebung der Angriffspunkte der Züge auf dem Hebel 45 läßt sich die Übersetzung beliebig einstellen.

Durch entsprechende Betätigung der Pedale 35; 30, deren Bewegung durch einen Anschlag 50 (Fig. 7) begrenzt wird, wird nun der Schwenkarm 24 wechselnd hin und her gedreht, wodurch die den Antrieb des Fahrzeuges bewirkende schlängelnde Bewegung der Lamelle 12 erzeugt wird.

Zur Erhaltung der von der Lamelle 12 erzeugten Antriebskraft in den Totpunkten oder Umkehrpunkten der Flossenbewegung ist nun in das Getriebe der Flossenbewegung eine Speichervorrichtung geschaltet, die während der Schwenkbewegung der Flossen Bewegungsenergie speichert und in den Umkehrpunkten der Schwenkbewegung eine zusätzliche Drehung der Flossen im Sinne der vorangegangenen Schwenkung herbeiführt.

Bei dem veranschaulichten Beispiel dienen als Speichervorrichtung vorwiegend in der Achsrichtung elastische Federn 55, 56, die zu beiden Seiten der Flossenlängsachse zwischen einerseits zum Schwenkarm 24, andererseits zur Flosse 12 bzw. ihrem Kopf 15 festen Auflagen, Traversen 53, 54) sitzen.

Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist in den Fig. 8 bis 10 in schematischer Weise veranschaulicht. Fig. 8 zeigt den Arm 24 während seiner von der Ruhelage ausgehenden, nach außen gerichteten Schwenkbewegung. Hierbei dreht sich infolge des Wasserwiderstandes der Kopf 15 der Lamelle 12 um die Achse 23 in der veranschaulichten Weise, so daß die Feder 56 der Speichervorrichtung zusammengedrückt wird, also Kraft auflädt.

Hat nun der Arm 24 seine äußerste Lage, also seinen Umkehrpunkt, erreicht (Fig. 9), so entspannt sich mit dem Aufhören des Wasserwiderstandes die Feder 56· wieder, wobei eine sehr erhebliche lebendige Kraft im Kopf 15 und der Lamelle 12 erzeugt wird, durch die der Totpunkt in der Schwenkbewegung überwunden und eine zusätzliche Drehung der Flosse 12 im Sinne der eben beendeten Schwenkbewegung herbeigeführt wird, wobei erhebliche Steuerkräfte vom Fahrzeug auf die Strömung übertragen werden. Schwingt nun der Haltearm 24 umgekehrt zurück und in die entgegengesetzte Seitenlage, so wird, wie Fig. 10 zeigt, der Kopf 15 sich zunächst infolge des Wasser-Widerstandes wieder um seine Achse 23 drehen und dabei die Feder 55 aufladen, die ihrerseits bei Erreichung der äußersten · Schwenklage in der geschilderten Weise Kraft abgibt.

Die Anordnung der Speichervorrichtung hat eine erhebliche Steigerung des Wirkungsgrades im Antrieb des Fahrzeuges zur Folge, da sie einerseits die Kraftverluste beseitigt, die eintreten würden, wenn Flosse und Kopf den Strömungskräften ohne weiteres nachgeben würden, und andererseits gerade an den Stellen, wo die Entwicklung der Antriebskraft im wesentlichen einsetzt, nämlich beim größten seitlichen Ausschlag des Schwenkarmes, erhebliche Steuerkräfte erzeugt werden.

Zugleich ergibt sich aus der Anordnung des Federaggregates auch der Vorteil, daß besondere, die Eigenschwenkungen des Kopfes 15 um die Achse 23 begrenzende Anschläge entbehrlich werden.

Die Ausbildung der Speichervorrichtung ist nicht auf das veranschaulichte Beispiel beschränkt. So könnten an Stelle der Federn too auch andere Elemente, z. B. Zylinder und Kolben, verwendet werden.

Das mit der erfindungsgemäßen Anordnung ausgestattete Wasserfahrzeug ist für Zwecke verschiedenster Art geeignet, z. B. als Sportfahrzeug, als schwimmende Insel, Rettungsboot usw. Infolge seines absolut ruhigen und geräuschlosen Ganges eignet es sich im besonderen Maß auch zum Jagen von Wasserwild, Angeln usw.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   ι . Anordnung für Wasserfahrzeuge, die mittels hin und her gehender, schwenkbarer Flossen getrieben werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Flosse an einer Führungsfläche vorbei nach beiden Seiten ausschwenkbar ist, so daß die Fortbewegungskräfte der Flossenbewegung an der Führungsfläche wirksam werden, in deren Längenmitte ungefähr der Druckmittel-

   punkt des aus Führungsfläche und Flosse bestehenden Systems liegt und die vertikale Drehachse des Flossengestänges angeordnet ist.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Flossengestänge ein um die Druckmittelpunktachse schwenkbarer Arm dient, an dem ein vorzugsweise stromlinienförmiger, die' ίο Flosse tragender Kopf drehbar sitzt.
3. 3. Anordnung für Wasserfahrzeuge nach Anspruch ι oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in das Schwenkgestänge der Flossenbewegung eine Speichervorrichtung geschaltet ist, die die Flosse in den Umkehrpunkten der Flossenbewegung in oder annähernd in den Schwenkradius ausrichtet.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichervorrichtung aus vorwiegend in der Achsrichtung elastischen Elementen, z. B. Spiralfedern, besteht, die zu beiden Seiten der Flossenlängsachse zwischen einem zum Schwenkorgan festen und einem zur Flosse festen Auflager sitzen und an den Umkehrpunkten der Schwenkarmbewegung eine zusätzliche Drehung der Flossen im Sinne der jeweils vorangegangenen Schwenkung herbeiführen.
5. 5. Anordnung nach Anspruch^ dadurch gekennzeichnet, daß zwischen "Pedale und Scheibe einer Antriebsvorrichtung oder die sie verbindenden Züge als gegebenenfalls einstellbare Übersetzung ein Doppelhebel geschaltet ist, an dem einerseits die Enden des die Scheibe umschlingenden Seiles, der Kette o. dgl. angreifen, andererseits die Enden der von den Pedalen kommenden Züge.
6. 6. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Kopf der Flosse nach außen gekrümmte, den Ausschlag der biegsamen Lamelle zwischen sich begrenzende, vorzugsweise leistenförmige Elemente angeordnet sind.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen