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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren
zum Reinigen des Rumpfes eines Wasserfahrzeugs.
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Es
ist übliche
Praxis sowohl für
Motorschiffe wie Segelschiffe, zumindest zwei Mal im Jahr gereinigt
zu werden, und wenn Leistung und Kraftstoffwirtschaftlichkeit von
Belang sind, können
diese signifikant verbessert werden. Schmutzabweisende bzw. Verrottungsverhinderungsanstriche
werden jedoch zunehmend teurer und auf Grund weltweiter Umweltschutzvorschriften
sind Anstriche weniger effektiv, die für die kommerzielle Industrie
und die Vergnügungsindustrie
zur Verfügung
stehen.
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Das
Patent Nr.
US 4.236477 offenbart
eine Wasserfahrzeugreinigungsvorrichtung, die eine Rahmenstruktur
mit verschiebbarer Reinigungseinrichtung aufweist, die der Rumpfform
eines Wasserfahrzeugs folgt, das sich durch diese hindurch bewegt.
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In Übereinstimmung
mit einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum
Reinigen des Rumpfes eines Wasserfahrzeugs bereit gestellt, aufweisend
eine untertauchbare Rahmenstruktur, eine bewegliche Reinigungseinrichtung,
die durch die Rahmenstruktur getragen ist, und eine Verschiebungseinrichtung
zum Bewegen der Reinigungseinrichtung zum Reinigen des Wasserfahrzeugrumpfes, dadurch
gekennzeichnet, dass die Verschiebungseinrichtung mit der Reinigungseinrichtung
verbunden und zum Bewegen der Reinigungseinrichtung allgemein in
Aufwärts-
und Abwärtsrichtung
in Bezug auf den Rumpf während
der Reinigung des Rumpfes betätigbar
ist.
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Bevorzugt
ist die Reinigungseinrichtung mit der Rahmenstruktur durch eine
Schwenkeinrichtung verbunden, um die Reini gungseinrichtung in die
Lage zu versetzen, sich um eine im Wesentlichen horizontale Achse
allgemein in Aufwärts-
und Abwärtsrichtung
in Bezug auf den Rumpf zu drehen.
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Bevorzugt
umfasst die Reinigungseinrichtung eine drehbar angebrachte Bürsteneinrichtung, die
im Gebrauch dazu veranlasst wird, sich zu drehen.
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Der
Aufbau umfasst bevorzugt eine Fühleinrichtung,
die betätigbar
ist, um ein Maß des
Widerstands gegenüber
der Drehung der Bürsteneinrichtung
zu überwachen.
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Bevorzugt
umfasst der Aufbau eine Steuereinrichtung, die betätigbar ist,
um den Grad der allgemein aufwärts
und abwärts
gerichteten Verschiebung der Bürsteneinrichtung
zu steuern.
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Der
Aufbau umfasst bevorzugt eine Lateralverschiebungseinrichtung, die
betätigbar
ist, um eine allgemein laterale bzw. seitliche Verschiebung der Reinigungseinrichtung
in Bezug auf den Rumpf zu ermöglichen.
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Bevorzugt
ist die Schwenkeinrichtung dahingehend betätigbar, die Reinigungseinrichtung
um eine untergetauchte Achse zu verschwenken.
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Der
Aufbau umfasst bevorzugt ein Paar von Armen, und die Reinigungseinrichtung
ist an den Armen angebracht. Die Reinigungseinrichtung ist bevorzugt
in Richtung auf ein Ende von jedem Arm angeordnet. Bevorzugt ist
jeder Arm allgemein aufwärts und
abwärts
in Bezug auf den Rumpf schwenkbar. Bevorzugt ist jeder Arm allgemein
lateral in Bezug auf den Rumpf verschwenkbar.
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In Übereinstimmung
mit einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Reinigen des
Rumpfes eines Wasserfahrzeugs unter Verwendung einer Vorrichtung
bereit gestellt, die eine untertauchbare Rahmenstruktur, eine bewegliche
Reinigungseinrichtung, die durch die Rahmenstruktur getragen ist,
und eine Verschiebungseinrichtung zum Bewegen der Reinigungseinrichtung
zur Reinigung des Wasserfahrzeugrumpfes umfasst, wobei das Verfahren
eine Betätigung
der Verschiebungseinrichtung umfasst, um die Reinigungseinrichtung
allgemein in Aufwärts-
und Abwärtsrichtung
in Bezug auf den Rumpf während
der Reinigung des Rumpfes zu bewegen.
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Bevorzugt
umfasst das Verfahren das Verschwenken der Reinigungseinrichtung
allgemein aufwärts
und abwärts
in Bezug auf den Rumpf.
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Das
Verfahren umfasst bevorzugt das Hervorrufen einer relativen Translationsbewegung
des Rumpfes in Bezug auf die Schwenkachse der Reinigungseinrichtung.
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Das
Verfahren umfasst bevorzugt das Veranlassen der Reinigungseinrichtung,
sich zu drehen.
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Bevorzugt
umfasst das Verfahren das Steuern der Bewegung der Reinigungseinrichtung
in Reaktion auf ein Maß des
Drehwiderstands der Reinigungseinrichtung. Die Bewegung, die derart
gesteuert werden kann, kann eine aufwärts und abwärts gerichtete Bewegung sein.
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Die
Erfindung wird nunmehr durch ein Beispiel unter Bezug auf die anliegenden
Zeichnungen erläutert;
in diesen zeigen:
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1 eine Draufsicht eines
Aufbaus in Übereinstimmung
mit der Erfindung;
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2 einen Seitenaufriss des
in 1 gezeigten Aufbaus;
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3 einen Vorderaufriss des
in 1 und 2 gezeigten Aufbaus; und
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4 ein Blockdiagramm der
Steueranordnung des in 1, 2 und 3 gezeigten Aufbaus.
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Unter
Bezug auf die Figuren umfasst ein Wasserfahrzeugreinigungsaufbau 1 ein
Paar von schwenkbaren Armen 3 und 4, die jeweils
an ihren freien Enden mit einer drehbar angebrachten Bürste 5 bzw. 6 versehen
sind. Die Arme sind um eine Achse A-A auf einer Achse 15 drehbar,
die auf einer Basisrahmenstruktur 18 angebracht ist, wobei
die Arme um die Achse A-A mittels eines aufrechten Hydraulikkolbens 17a und
einer Verbindungsstange 17b schwenkbar sind, die mit dem
Kolben 17a verbunden ist.
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Insbesondere
unter Bezug auf 1 umfasst
jeder der Arme 3 und 4 einen zentralen Abschnitt 27, 26 und
zwei einwärts
gerichtete Abschnitte 7 und 11 bzw. 8 und 12.
Die benachbarten, einwärts
gerichteten Armabschnitte 11 und 12 sind mit dem
distalen Ende der jeweiligen zentralen Abschnitte 27 und 26 verbunden,
die in Richtung auf die Achse 15 zu liegen kommen. Die
Armabschnitte 7 und 8 sind an den gegenüberliegenden
distalen Enden der zentralen Abschnitte 27 bzw. 26 angeordnet.
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Auf
jedem der Armabschnitte 7 und 8 ist auf kardanischen
Bügeln 9 und 10 eine
Bürste 5 und 6 angebracht.
Die kardanischen Bügel
stellen für
die jeweilige Bürste
in sämtlichen
Ebenen eine freie Aufhängung
bereit. (Es wird bemerkt, dass die Bürsten aus Klarheitsgründen in
unterschiedlichen Orien tierungen in den unterschiedlichen Figuren
gezeigt sind.) Jede Bürste 5 bzw. 6 umfasst
auf einer vorderen flachen kreisförmigen Fläche 30 und auf einer verjüngten Außenseite 31 Borsten.
Die Bürsten
sind mit einer (in 1 bis 3 nicht gezeigten) Hydraulikantriebseinrichtung
versehen, die dahingehend betätigbar
ist, die Bürsten
zu drehen. Flexible Leitungen (nicht gezeigt), die das Betätigungshydraulikfluid
führen,
sind innerhalb der Arme 3 und 4 vorgesehen. Jeder
Arm 3 und 4 ist schwenkbar angebracht für eine allgemein
laterale Bewegung um Schwenkachsen 21 und 20 in
Bögen C
und D.
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Der
Aufbau 1 umfasst außerdem
eine Armhalterungseinrichtung, die ein oberes Glied 19a und ein
unteres Glied 19b umfasst. Die Glieder 19a und 19b erstrecken
sich allgemein längs
zum Aufbau 1. Hydraulikzylinderaufbauten 13 und 14 sind
vorgesehen, die schwenkbar mit einem Ende an den Armabschnitten 11 und 12 und
mit dem gegenüberliegenden
Ende an einer Stütze 35 angebracht
sind, wobei die Stütze 35 zwischen
den freien Enden der Glieder 19a und 19b fest
angebracht ist. Die Glieder 19a und 19b sind an
der Achse 15 festgelegt und die Schwenkachse für diese
Achse ist auf zwei hochstehenden Stützen 36 und 37 vorgesehen,
die an der Basisrahmenstruktur 18 angebracht sind.
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Ein
Betätigungsarm 22 ist
mit einem Ende an der Achse 15 und mit seinem anderen Ende
am unteren Ende der Verbindungsstange 17b angebracht. Der
Kolben 17a und die Verbindungsstange 17b sind durch
eine aufrechte Rahmenstruktur 16 umschlossen, die zwei
gegenüberliegende
aufrechte Elemente 25 und mehrere horizontale Brücken 24 umfasst,
von denen jede an beiden aufrechten Elementen angebracht ist und
die Steifheit der aufrechten Rahmenstruktur 16 gewährleistet.
Geneigte Streben 23 und 25 sind an einem jeweiligen
aufrechten Element 25 und an der Basisrahmenstruktur 18 angebracht.
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Die
Arbeitsweise des Aufbaus 1 wird nunmehr unter anderem in
Bezug auf 4 erläutert. Wie
in 4 gezeigt, umfasst
die Vorrichtung eine Steuerkonsole 52, die mit Hydraulikantrieben 51, 54 und 55 versehen
ist, die den aufrechten Kolben 17a, die Bürsten 5 und 6 und
die Zylinder 13 und 14 betätigen. Außerdem umfasst die Vorrichtung
einen Positionsfühler 53 und
einen Druckfühler 57.
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Der
Aufbau ist in einem geeigneten Wasserbereich untergetaucht. Der
Aufbau 1 ist an einer Vermurung (nicht gezeigt) angebracht
und die Basisrahmenstruktur 18 ruht auf dem Meeresgrund
oder, falls der Wasserbereich große Tiefe zeigt, kann der Aufbau 1 an
der Vermurung so festgelegt sein, dass die Basisrahmenstruktur 11 über dem
Meeresgrund zu liegen kommt. Ein Wasserfahrzeug, beispielsweise eine
(nicht gezeigte) Jacht, wird daraufhin in Richtung auf den Aufbau
derart manövriert,
dass das Wasserfahrzeug über
den Armen 3 und 4 zu liegen kommt. Eine Winschanordnung 50 wird
daraufhin an einer Vorderstevenleine und einer Bugleine des Wasserfahrzeugs
so angebracht, dass dieses quer zur Achse A-A gefördert bzw.
bewegt werden kann. Die Winschanordnung 50 ist dahingehend
betätigbar, das
Wasserfahrzeug entweder in Vorwärts-
oder Rückwärtsrichtung
zu bewegen.
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Der
Hydraulikkolben 17a wird daraufhin durch eine zugeordnete
Hydraulikantriebseinrichtung 51 derart betätigt, dass
die Arme 3 und 4 um die horizontale Achse A-A
in Richtung zur Wasseroberfläche
verschwenkt werden. Bei Erreichen der Wasseroberfläche wird
ein Signal zu einer Speichereinrichtung in der Steuerkonsole 52 durch
den Nutzer so übertragen,
dass die vertikale Position der Verbindungsstange 17b gespeichert
wird, die den sich auf Wasserlinie befindlichen Armen entspricht.
Eine Positionsfühleinrichtung 53 wird
daraufhin so betätigt, dass
die vertikale Position der Zugstange 17b überwacht
wird. Unter Verwendung der Steuerkonsole 52 aktiviert ein
Nutzer daraufhin die Hydraulikbürstenantriebseinrichtung 54 derart,
dass die Bürsten 5 und 6 gedreht
werden. Eine Hydraulikantriebseinrichtung 55, die den Hydraulikzylindereinrichtungen 13 und 14 zugeordnet
ist, wird daraufhin derart aktiviert, dass die Arme 3 und 4 in
Richtung zum Rumpf des Wasserfahrzeugs gedrängt werden. Eine Fühleinrichtung 57 nimmt
ihren Betrieb auf, um den Gegendruck des Hydraulikfluids zu überwachen,
der verwendet wird, um die Bürsten
zu betätigen.
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Wenn
die Bürsten
in Kontakt mit Schmutz bzw. Verrottungsprodukten auf dem Rumpf gelangen,
nimmt der Widerstand der Bürsten
zu und der erfühlte
Gegendruck des Hydraulikfluids der Bürsten nimmt hierdurch zu. Die
Steuerkonsole 52 stellt die Hydraulikzylinderaufbauten 13 und 14 so
ein, dass die Bürsten
in Richtung auf den Rumpf und von diesem derart wegbewegt werden,
dass ein gespeicherter vorbestimmter Wert des Gegendrucks des Hydraulikantriebsfluids
der Bürsten
erzielt wird. Dieser vorbestimmte Gegendruckwert ist derart, dass
ein geeigneter Druck an die Verrottungsprodukte bzw. den Schmutz
und den Rumpf durch die Bürsten
so angelegt wird, dass die Verrottungsprodukte bzw. der Schmutz
so entfernt wird, dass minimaler Rumpfanstrich abgetragen wird.
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Sobald
der vorbestimmte Druckwert erreicht worden ist, beginnt der Reinigungsvorgang
und hierbei veranlasst der Hydraulikkolben 17a die Arme 3 und 4 dazu,
um die Achse A-A abwärts
zu verschwenken. Der an die Verrottungsprodukte bzw. den Schmutz
auf dem Rumpf angelegte Druck wird beibehalten, wenn die Arme um
die Schwenkachse 21 und 20 verschwenken, um dem
gekrümmten Rumpfprofil
zu folgen. Die Schwenkachsen 21 und 20 erlauben
eine Verschiebung der Arme 3 und 4, die üblicherweise
lateral zur Längsachse
des Rumpfs des Wasserfahrzeugs verläuft. Dies ist besonders vorteilhaft,
weil keine Notwendigkeit besteht, ein Wasserfahrzeug gegenüber den
Armen 3 und 4 anfänglich auszurichten; vielmehr
richten sich die Arme in Bezug auf die Position des Wasserfahrzeugs
aus. Die Länge
der Arme 3 und 4 ist außerdem derart, dass lediglich
eine relativ kleine Kraft erforderlich ist, die Arme um die Schwenkachsen 20 und 21 zu
verschwenken, und dadurch, dass die Bürsten an den kardanischen Bügeln 9 und 10 angebracht
sind, erlaubt der Aufbau eine beliebige Seitwärtsbewegung des Wasserfahrzeugs,
hervorgerufen durch Wellenbewegung, wodurch die Gefahr einer Beschädigung reduziert
wird, die an dem Wasserfahrzeug infolge einer derartigen Bewegung
während
des Reinigungsprozesses hervorgerufen werden kann.
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Wenn
die Arme über
den Bogen B abwärts verschwenken,
gelangen die sich drehenden Bürsten gegebenenfalls
unter den Rumpf bzw. in eine Position unterhalb von diesen. Sobald
die Bürsten
in Drehkontakt miteinander gelangen, verlaufen die Dreherfassungsvorgänge der
Bürsten
derart, dass der erfühlte
Gegendruck der Hydraulikbürstenantriebseinrichtung
abnimmt. In Reaktion auf diesen Gegendruckabfall steuert die Steuereinrichtung
die Hydraulikzylinderaufbauten 13 und 14, um die
Arme 3 und 4 voneinander weg und allgemein nach
außen
weg vom Rumpf zu drängen.
Die Steuereinrichtung veranlasst daraufhin die Winscheinrichtung
dazu, aktiviert zu werden, um das Wasserfahrzeug um eine vorbestimmte
Distanz zu bewegen, typischerweise um die halbe Breite der Bürsten senkrecht
zu der Achse A-A. Während
die Bürsten
weiterhin voneinander beab standet sind, werden die Arme daraufhin
in Aufwärtsrichtung
des Rumpfes um einen vorbestimmten Winkel durch die Achse 15 und
daraufhin in Richtung auf den Rumpf verschwenkt, um mit sämtlichen,
sich darauf befindlichem Schmutz bzw. sämtliche, sich darauf verbindenden
Verrottungsprodukten in Kontakt zu gelangen. Dieser Schritt zum
Verschwenken der Bürsten
in Auswärts-,
Aufwärts-
und daraufhin Einwärtsrichtung
gewährleistet,
dass dann, wenn das Wasserfahrzeug sich während der Zeit lateral bewegt
hat, in der sich die Bürsten
im Drehkontakt unter dem Rumpf befinden, die Bürsten das verschobene Wasserfahrzeug
zu "lokalisieren" vermögen. Sobald
der vorbestimmte Gegendruckwert der Hydraulikbürstenantriebseinrichtung erzielt
ist, werden die Bürsten
allgemein in Aufwärtsrichtung
des Rumpfes verschwenkt.
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Sobald
die Verbindungsstange 17b die vorbestimmte Position entsprechend
dieser Winkelposition der Arme 3 und 4 erreicht,
in der sich die Bürsten auf
Wasserniveau befinden, werden die Arme 3 und 4 lateral
auswärts
weg von dem Rumpf gedrängt,
so dass sich die Bürsten
nicht länger
in Kontakt mit diesem befinden. Das Wasserfahrzeug wird daraufhin um
die vorbestimmte Distanz durch die Winscheinrichtung in Vorwärtsrichtung
bewegt. Die Arme werden daraufhin lateral einwärts zum Rumpf derart gedrängt, dass
die Bürsten
in Kontakt mit dem Schmutz bzw. den Verrottungsprodukten mit dem
erforderlichen Druck gelangen. Die Bürsten werden daraufhin veranlasst,
allgemein rumpfabwärts
zu verschwenken. Der Reinigungsprozess dauert in dieser Weise an,
bis die gesamte Länge
des Rumpfes den Bürsten ausgesetzt
war, zu welchem Zeitpunkt die Winscheinrichtung das Wasserfahrzeug
aus den bogenförmigen
Pfaden der Bürsten
weg bewegt hat.
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In
der gezeigten Ausführungsform
ist die Reinigungswirkung der Rotationsbürsten besser als Wischaktion
denn als Schrubbaktion zu beschreiben. Dies ist deshalb der Fall,
weil die Borsten jeder Bürste
gegen den Schmutz bzw. die Verrottungsprodukte auf dem Rumpf gerollt
werden im Gegensatz zur Verwendung der Bürstenspitzen (zu Gunsten einer Schrubbwirkung).
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Es
wird bemerkt, dass der Aufbau 1 so ausgelegt ist, dass
der Aufbau in Bezug auf ein im Wesentlichen stationäres Wasserfahrzeug
gefördert bzw.
bewegt wird.
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Da
bei der dargestellten Ausführungsform der
Vorrichtung ein Wasserfahrzeug gereinigt werden kann, während es
schwimmt, entfällt
der hohe Kostenaufwand, der damit verbunden ist, wenn das Wasserfahrzeug
hochgebockt wird. Außerdem
kann die zur Reinigung des Wasserfahrzeugs benötigte Zeit unter Verwendung
des erfindungsgemäßen Aufbaus verkürzt werden
im Vergleich zu derjenigen Zeit, die erforderlich ist, wenn das
Wasserfahrzeug zur Reinigung durch herkömmliche Verfahren aus dem Wasser
gezogen wird. Da die Verwendung der Ausführungsform die Verwendung von
Verrottungsverhinderungsanstrichen unnötig macht, kann die in die
Wasserumgebung eingeleitete Verschmutzung durch Substanzen deutlich
verringert werden.
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Ferner
wird bemerkt, dass, während
die Reinigungseinrichtung des Aufbaus Bürsten umfasst, die Reinigungseinrichtung
unter Druck stehendes Wasser oder Luft umfassen kann. Außerdem können die
Bürsten
pneumatisch oder durch einen Rotationsmotor angetrieben werden.
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Während des
Betriebs des Aufbaus wird die Steuereinrichtung dahingehend betrieben,
die Hydraulikzylinderaufbauten 13 und 14 und/oder
den Hydraulikkolben 17a zu deaktivieren, wenn ein vorbestimmter
Druck in den Aufbauten 13 oder 14 bzw. dem Kolben 17a überschritten
wird.