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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen in den Rumpf eines schwimmenden
Fahrzeugs oder eines Unterwasserfahrzeugs einfahrbaren Antrieb.
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Dieser
Antrieb ist insbesondere dazu bestimmt, im Bereich des Vorderstevens
des Bugs und/oder des Hecks eines Schiffes eingebaut zu werden.
Die Funktion dieser Antriebe besteht darin, entsprechend der Anordnung
der Achse der Schraube in bezug auf die Längsrichtung des Fahrzeugs einen Seiten-
oder Längsschub
zu liefern. Sie ermöglichen einen
bidirektionalen Antrieb, der die omnidirektionalen Bewegungen eines
Fahrzeugs, vor allem bei Manövern,
wind- und strömungsbedingter
Abweichkorrektur oder Restauslaufgeschwindigkeit möglich macht.
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Insbesondere
betrifft die vorliegende Erfindung einen einfahrbaren Antrieb für ein schwimmendes
Fahrzeug oder ein Unterwasserfahrzeug, umfassend eine Antriebseinheit,
die eine starre Struktur, welche einen Motor enthält oder
geeignet ist, einen Motor zu enthalten, der wenigstens eine innerhalb
einer Turbine befindliche Schraube mittels wenigstens einer umlaufenden
Welle zwischen dem Motor und der Schraube drehantreibt, sowie vorzugsweise
eine Platte zum Verschließen
des Rumpfes aufweist, die unter der genannten Turbine angeordnet
und mit dieser fest verbunden ist, wobei die Antriebseinheit mit Hilfe
von Bewegungsmitteln zwischen einer eingezogenen Ruhestellung A
innerhalb des Rumpfs und einer ausgefahrenen Antriebsposition B,
in welcher die Schraube unterhalb des Rumpfes eingetaucht ist, bewegt
werden kann.
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Die
Achse der Schraube verläuft
im allgemeinen senkrecht zur Achse des Motors, und der Motor wirkt
mit der Schraube über
eine Winkelgetriebevorrichtung zusammen, die eine erste umlaufende
Welle in der Verlängerung
einer in der Achse des Motors gelegenen Antriebswelle umfaßt, wobei
die erste umlaufende Welle eine zweite, zu der ersten umlaufenden
Welle senkrechte Welle, an der die Schraube angebracht ist, drehantreibt.
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Die
Winkelgetriebevorrichtung, die auch als „Sockel" bezeichnet wird, ist also im wesentlichen
in der Turbine enthalten.
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Bekannterweise
umfaßt
die Winkelgetriebevorrichtung ein Gehäuse, in dem sich zwei gegenüber jeweils
zwei senkrechten Rotationsachsen umlaufende Wellen, von denen eine
erste Welle direkt oder indirekt über den Motor drehangetrieben
wird und eine zweite Welle wenigstens eine Schraube drehantreibt,
sowie mechanische Elemente, wie Getriebe befinden, die Zahnräder, Kugellager
oder Gleitlager umfassen, welche die Übertragung der Rotation der
ersten Welle auf die zweite Welle ermöglichen.
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Gehäuse dieser
Art wurden in dem Patent
FR 2
798 184 auf den Namen der Anmelderin beschrieben.
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Die
erste umlaufende Welle, die an ihrem oberen Ende über einen
Motor drehangetrieben wird, kann in der Winkelgetriebevorrichtung
mit einer oder zwei senkrechten Wellen zusammenwirken, die jeweils
eine Schraube drehantreiben, deren Rotationsachsen in der gleichen
Richtung senkrecht zu der (den) umlaufenden ersten Achse(n) sind.
Wenn der Antrieb in bekannter Weise mit zwei Schrauben versehen
ist, so ist die erste Schraube ziehend, welche die zweite Schraube
auflädt,
die (an)treibend ist, und umgekehrt durch Umkehr der Drehung, wodurch
das Ganze mit einem symmetrischen Schub in beide Richtungen sehr
wirkungsvoll gemacht wird.
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Einfahrbare
Antriebe wurden in den Patenten
FR
2 652 559 und
FR 2 741
854 und
EP 863837 sowie
im Stand der Technik in der
WO
98/30440 beschrieben, welche die Merkmale des Oberbegriffs des
unabhängigen
Anspruchs einschließt.
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Die
einfahrbaren Antriebe umfassen eine Vorrichtung zum Einfahren und
Ausfahren der Schraube gegenüber
dem Rumpf.
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In
der
EP 863837 wurde eine
Bewegungsvorrichtung beschrieben, die eine geradlinige Auf- und
Abwärtsbewegung
der Antriebseinheit erzeugt, welche das Ein- und Ausfahren der Schraube
unter dem Rumpf in einen Trog in dem Rumpf ermöglicht. Eine „ein Drehmoment
oder eine Drehung verhindernde" Querplatte,
die mit dem Antrieb fest verbunden ist, befindet sich innerhalb
des Trogs und weist eine zu dem Trog komplementäre Form auf, welche die Drehung
des Antriebs gegenüber
dem Schiff während
des Antriebs verhindert, eine Drehung, die aus einer Drehmomentwirkung
hervorgehen kann, weshalb sie auch als „drehmomentverhindernde Platte" bezeichnet wird.
Die in der
EP 863837 beschriebene
Vorrichtung umfaßt
auch Mittel zum Verhindern der Blockierung oder des Verklemmens
des Antriebs bei den geradlinigen Auf- und Abwärtsbewegungen.
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Die
Vorrichtungen zum Bewegen der Antriebseinheit, die in der
EP 863837 beschrieben sind, weisen
einen wesentlichen Nachteil auf, nämlich den, daß der geradlinige
Verlauf der Antriebseinheit zu einem großen Platzbedarf in den Räumen des Rumpfes
führt.
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In
der
FR 2 652 559 wurde
eine trapezförmige
Vorrichtung mit verformender Rotation vorgeschlagen, die eine geradlinige
Ausfahr- und Einfahrbewegung der Antriebseinheit in einen Trog erzeugt, wodurch
es möglich
ist, den für
diesen Antrieb erforderlichen Gesamtplatzbedarf, insbesondere in
der Höhe,
zu reduzieren. Jedoch ermöglicht
diese trapezförmige
Vorrichtung mit asymmetrisch schwenkbaren Armen, die mit einem mit
der Turbine fest verbundenen Bügel
zusammenwirken, den Erhalt einer geradlinigen Bewegung der Achse
der Schraube beim Ausfahren oder Einfahren in den Trog, was ermöglicht,
eine sofortige Freigabe der Schraube durch das Ingangsetzen des
Mechanismus zu erhalten.
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Die
Vorrichtung zum Einfahren und Ausfahren des Antriebs, welche in
der
FR 2 652 559 beschrieben
ist, führt
zu einem – vor
allem in der Höhe – verringerten
Platzbedarf des Antriebs, da der Antrieb innerhalb des Rumpfes geneigt
angeordnet werden kann und aus dem Rumpf ausgefahren werden und
dabei geneigt bleiben kann.
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Es
sind auch Vorrichtungen zum Einfahren und Ausfahren einer Antriebseinheit
bekannt, bei der die Freigabe der Schraube nicht entsprechend einer geradlinigen,
vertikalen Bewegung der Achse der Schraube erfolgt, sondern entsprechend
einer kreisförmigen
Bewegung durch Verschwenken der Antriebseinheit um sich selbst gegenüber einer
festen, in der Höhe
innerhalb des Rumpfes befindlichen materiellen Rotationsachse. Bei
dieser Vorrichtung ist die Antriebseinheit wie ein Schwenkarm, an
dessen Ende die Schraube einer kreisförmigen Bewegung gegenüber der
Schwenkachse am anderen Ende des Arms unterworfen wird.
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Es
ist erforderlich, „den
Arm" teilweise aus dem
Rumpf auszufahren, um das vollständige
Ausfahren der Schraube zu ermöglichen,
was eine Öffnung
in dem Rumpf erfordert, die größer ist
als diejenige, die lediglich für
den Durchgang der Turbine notwendig ist. Diese große Öffnung führt zu übermäßigen Volumina
und Gewicht des zu verdrängenden oder
zu enthaltenden Wassers, welche die mechanische Zuverlässigkeit
des Antriebssystems in seiner Gesamtheit dadurch gefährden, daß außerdem das Gewicht
im vorderen Teil des Fahrzeugs nachteiligerweise erhöht wird.
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Das
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Antrieb mit einer
Vorrichtung zum Einfahren und Ausfahren der Schraube in bezug auf
den Rumpf zu liefern, welche die Vorteile der verschiedenen im Stand
der Technik beschriebenen Vorrichtungen vereint, ohne deren Nachteile
aufzuweisen.
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Insbesondere
liegt das Ziel der vorliegenden Erfindung darin, eine Vorrichtung
zum Ein- und Ausfahren für
den Antrieb zu liefern:
- – die mechanisch zuverlässig ist,
die insbesondere die Phänomene
des Blockierens oder Verklemmens während der Bewegung vermeidet,
und
- – die
eine schnelle Freigabe der Schraube aus dem Trog innerhalb des Rumpfes
ermöglicht
und dabei eine möglichst
kleine Öffnung
in dem Rumpf zuläßt.
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Insbesondere
besteht ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung darin, einen
Antrieb zu liefern, der eine Vorrichtung zum Ein- und Ausfahren der
Antriebseinheit umfaßt,
die eine Anzahl minimaler Bestandteile enthält, welche auf einfache Weise zusammenzufügen, an
dem schwimmenden Fahrzeug anzubringen und zu warten sind.
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Bis
heute dachte man, daß diese
zweifache Anforderung implizierte, eine geradlinige, vertikale Bewegung
der Achse der Schraube vorzusehen; jedoch führen die vorgeschlagenen Systeme
mit geradliniger, vertikaler Bewegung der Achse der Schraube im
Stand der Technik entweder zu einer Ausführungskomplexität hinsichtlich
der Mechanik, wie in der
FR 2
652 559 , oder zu einem erheblichen Platzbedarf innerhalb
des Volumens des Rumpfes, wie in der
EP
863837 , oder zu den Nachteilen, die durch die Abmessungen
bedingt sind, die vor allem im Bereich der Verläufe von beweglichen Teilen durch
den Kiel erzeugt werden.
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Aus
diesem Grund besteht ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung
darin, eine Vorrichtung zum Ein- und Ausfahren des Antriebs zu liefern,
die auch ermöglicht,
den für
diesen Antrieb erforderlichen Gesamtplatzbedarf, vor allem in der
Höhe, innerhalb
des Rumpfes zu verringern.
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Um
dies zu erreichen, liefert die vorliegende Erfindung einen einfahrbaren
Antrieb für
ein schwimmendes Fahrzeug oder ein Unterwasserfahrzeug, umfassend
eine Antriebseinheit, die eine starre Struktur aufweist, welche
mit einer zylinderförmigen Turbine
fest verbunden ist, wobei die starre Struktur einen Motor enthält oder
geeignet ist, einen Motor zu enthalten, wobei der umlaufende Motor
geeignet ist, wenigstens eine Schraube innerhalb der Turbine mittels
wenigstens einer umlaufenden Welle zwischen dem Motor und der Turbine
drehanzutreiben, sowie vorzugsweise eine Platte zum Verschließen des Rumpfes
aufweist, die unter der genannten Turbine angeordnet und mit dieser
fest verbunden ist, wobei die Antriebseinheit mit Hilfe von Bewegungsmitteln zwischen
einer eingezogenen Ruhestellung innerhalb des Rumpfs und einer ausgefahrenen
Antriebsposition, in welcher die Schraube unterhalb des Rumpfes
eingetaucht ist, bewegt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten
Bewegungsmittel ein Bewegen der Antriebseinheit zwischen der eingefahrenen
Position und der ausgefahrenen Position entsprechend einer gleichförmigen Kreisbewegung
der Antriebseinheit gegenüber
einer im wesentlichen im Bereich des Rumpfes oder unterhalb des
Rumpfes befindlichen immateriellen Rotationsachse ermöglichen.
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Insbesondere
umfassen die Bewegungsmittel Führungselemente,
die geeignet sind, mit der Antriebseinheit zusammenzuwirken, um
die Bewegung der Antriebseinheit zwischen der eingefahrenen Position
(A) und der ausgefahrenen Position (B) entsprechend einer gleichförmigen Kreisbewegung
der Antriebseinheit gegenüber
der im wesentlichen im Bereich des Rumpfes oder unterhalb des Rumpfes befindlichen
immateriellen Rotationsachse zu ermöglichen, wobei die gleichförmige Kreisbewegung
durch die Form der Führungselemente
bestimmt wird.
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Unter „gleichförmiger Kreisbewegung
der Antriebseinheit" wird
verstanden, daß alle
Punkte der Antriebseinheit sich gleichzeitig und mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit
kreisförmig
in bezug auf eine gleiche Rotationsachse bewegen, so daß die Antriebseinheit
keinerlei wesentliche Relativbewegung gegenüber der kreisförmigen Hauptverschiebebewegung
ihres Schwerpunktes oder jedes anderen Punktes erfährt. Insbesondere
verschwenkt die Antriebseinheit nicht um sich selbst, da sie kein
festes Element, vor allem keine materielle Rotationsachse aufweist.
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Die
Positionierung der Rotationsachse der Antriebseinheit im Bereich
des Rumpfes oder außerhalb
des Rumpfes ermöglicht
ein augenblickliches Freigeben – gegenüber der Öffnung des
Rumpfes – der
Verschlußplatte
und der Antriebseinheit, die mit ihr über die Turbine fest verbunden
ist, durch eine kreisförmige
Bewegung und gestattet gleichzeitig eine möglichst kleine Öffnung in
dem Rumpf.
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Die
Dematerialisierung der Rotationsachse zeigt dann ihre optimale Wirksamkeit,
wenn sich die Rotationsachse idealerweise an der Außenhaut
des Rumpfes oder unterhalb des Rumpfes befindet, so daß kein Punkt
der Verschlußplatte
während
des Ausfahrens der Antriebseinheit zum Rumpfinneren einspringt.
Aufgrund des Funktionsspiels der Verschlußplatte gegenüber ihrer
Aufnahme in der Öffnung
des Rumpfes, insbesondere gegenüber
einem eventuellen Umfangsfalz der Öffnung des Rumpfes, kann in
der Praxis jedoch eine Positionierung der Rotationsachse leicht
oberhalb des Bereichs des Rumpfes toleriert werden.
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Unter „Bereich
des Rumpfes" wird
der Bereich der durchgehenden Oberfläche des Rumpfes verstanden,
der in direktem Kontakt mit dem Wasser ist, wenn das Fahrzeug auf
der Wasseroberfläche schwimmt,
und nicht der Bereich der eventuellen Vertiefungen oder Aufnahmen,
die der Rumpf bilden kann und die nicht mit dem Wasser in Kontakt
sind, wenn das Fahrzeug auf der Wasseroberfläche schwimmt.
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Unter „im wesentlichen
im Bereich des Rumpfes" wird
hier demnach verstanden, daß das Rotationszentrum
leicht oberhalb des inneren Bereichs des Rumpfes liegen kann, insbesondere
eine Höhe,
die nicht mehr als 50% des Durchmessers der zylinderförmigen Turbine
entspricht, und insbesondere – in
der Praxis – einige
cm oberhalb des Rumpfes, d.h. einige cm innerhalb des Volumens des
Rumpfes, weiterhin insbesondere bis zu 10 cm oberhalb des inneren
Bereichs des Rumpfes.
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Des
weiteren ist die Antriebseinheit aufgrund der Tatsache, daß die Rotationsachse
immateriell ist, nicht fest mit ihrer Rotationsachse verbunden.
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Unter
einem mechanischen Gesichtspunkt gewährleistet einerseits das Nichtvorhandensein
von Elementen, welche die Rotationsachse der beweglichen Antriebseinheit
materialisieren, und andererseits die Erzeugung der kreisförmigen Bewegung
mit Hilfe von Führungselementen,
d.h. unter Abwesenheit jedwedes Verbindungsarms, insbesondere von die
Verbindung sicherstellenden Schwenkarmen, zwischen der Rotationsachse
und der Antriebseinheit, die Zuverlässigkeit sowie die Einfachheit
des Betriebs und der Ausführung
der Vorrichtung zum Bewegen des Antriebs. Sie ermöglicht auch
die Einfachheit der Verwendung und des Einsetzens des Antriebs während seiner
Montage an dem Fahrzeug sowie eine ideale Positionierung des Antriebs
in dem Rumpf.
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Das
Ausfahren der Antriebseinheit durch Rotation ermöglicht, diese innerhalb des
Volumens des Rumpfes geneigt anzuordnen, wenn sie sich in der eingefahrenen
und ausgefahrenen Position befindet, so daß insgesamt der für diesen
Antrieb innerhalb des Rumpfes erforderliche Platzbedarf, insbesondere
in der Höhe,
im Vergleich zu einem herkömmlichen einfahrbaren
Antrieb mit Ausfahren durch geradlinige, vertikale Bewegung um drei-
bis viermal geringer sein kann. Unter „geneigter Position" ist hier zu verstehen,
daß die
Längsachse
der starren Struktur senkrecht zur Querachse der Turbine geneigt
ist und/oder daß die
axiale Symmetrieebene, welche die umlaufende(n) Welle(n) enthält, geneigt
ist.
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Es
ist zu verstehen, daß die
genannte Verschlußplatte
die Öffnung
in dem Rumpf verschließt, wenn
sich die Antriebseinheit in der eingefahrenen Position befindet.
Man versteht auch, daß die
Form der Klappe diejenige des Rumpfes nachbildet, wodurch die Gesetze
der Hydrodynamik vollkommen geachtet werden, um die Quellen für eventuelle
Störturbulenzen
zu beseitigen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Antriebs
umfassen die Führungselemente
wenigstens ein erstes bewegliches und mit der Antriebseinheit fest
verbundenes Führungselement,
das dieselbe gleichförmige
Kreisbewegung wie die Antriebseinheit erfährt und das geeignet ist, mit
wenigstens einem zweiten festen und mit dem Rumpf fest verbundenen
Führungselement zusammenzuwirken,
wobei die ersten und zweiten Führungselemente
untereinander durch Relativbewegung des ersten Führungselements gegenüber dem
zweiten Führungselement
zusammenwirken, um die Bewegung der Antriebseinheit zwischen der eingefahrenen
Position (A) und der ausgefahrenen Position (B) zu ermöglichen.
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Unter „mit dem
Rumpf fest verbunden" ist hier
zu verstehen, daß wenn
die Antriebseinheit innerhalb des Rumpfes des Fahrzeugs montiert
ist, insbesondere unter Einschluß in einen Kasten, der die Antriebseinheit
trägt und
auf die obere Umrandung eines Trogs aufsetzt, welcher selbst an
das Innere des Rumpfes angepaßt
ist und an seiner Grundfläche die
genannte Öffnung
des Rumpfes einrahmt, die genannten zweiten Führungselemente mit den Wänden des
Kastens und ggf. mit den Wänden
des Trogs, d.h. des Rumpfes des Fahrzeugs an sich fest verbunden sind.
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Diese
Ausführungsform
ermöglicht,
daß die Führungselemente
auch eine Funktion zum Tragen der Antriebseinheit und/oder eine
Verbindungsfunktion zwischen der Antriebseinheit und dem Rumpf sicherstellen.
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Das
zweite Führungselement
kann gestützt werden,
vor allem durch ein mit dem Rumpf fest verbundenes Gestell. Die
Verbindung zwischen der Antriebseinheit und dem ersten beweglichen
Führungselement
untersagt jedwede wesentliche Relativbewegung der Antriebseinheit
gegenüber
dem ersten Führungselement
und ermöglicht
die Homogenität der
Kreisbewegung der Antriebseinheit. Die Kreisbahn der Bewegung der
Antriebseinheit wird durch die jeweilige Form des ersten und des
zweiten Führungselements
bestimmt, was diese Bewegung mechanisch zuverlässig und leicht ausführbar macht.
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In
einer weiterhin besonderen Ausführungsform
ist das erste bewegliche Führungselement
von einem einen Schieber bildenden und mit der Antriebseinheit fest
verbundenen Einsteckteil gebildet und ist das zweite Führungselement
von einem eine Gleitschiene bildenden Aufnahmeteil gebildet, wobei die
genannte Gleitschiene einen Kreisbogen bildet, der die Kreisbewegung
des ersten Führungselements
innerhalb des zweiten Führungselements
ermöglicht.
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In
einer umgekehrten Ausführungsvariante ist
das erste bewegliche, mit der Antriebseinheit fest verbundene Führungselement
von einem eine Gleitschiene bildenden Aufnahmeteil und ist das zweite Führungselement
von einem einen Schieber bildenden Einsteckteil gebildet, wobei
die genannte Gleitschiene einen Kreisbogen bildet, der die Kreisbewegung
des zweiten Führungselements
innerhalb des ersten Führungselements
ermöglicht.
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Es
ist zu verstehen, daß das
erste und das zweite Führungselement,
die von dem Einsteckteil bzw. dem Aufnahmeteil gebildet sind, ergänzende Teile
bilden, die untereinander zusammenwirken, um die Führung zu
gewährleisten.
Die genannte Gleitschiene kann von Führungsschienen, bogenförmigen Ausschnitten
oder Perforierungen gebildet sein, und der (die) Schieber kann (können) von
fingerförmigen Elementen,
aber nach einer Ausführungsvariante auch
von Rollen gebildet sein. Die Form der Gleitschiene definiert die
Bahn der Kreisbewegung, und das einen Schieber bildende Einsteckteil
bildet ein geführtes
Element. So gibt es unter den ersten und zweiten Führungselementen
tatsächlich
geführte Elemente
(vorhergehend als Einsteckteil bezeichnet) und führende Elemente (oben als Aufnahmeteil
bezeichnet).
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Weiterhin
vorteilhafterweise, und wie oben erwähnt, ist die Antriebseinheit
teilweise in einen Kasten eingeschlossen und mit diesem fest verbunden,
wobei der Kasten auf die obere Umrandung eines Trogs aufsetzt, wobei
der Trog selbst an das Innere des Rumpfes angepaßt ist und an seiner Grundfläche die
genannte Öffnung
des Rumpfes einrahmt. Insbesondere weisen Kasten und Trog Seitenwände auf,
die im wesentlichen einen quaderförmigen Raum definieren.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform,
und um den Platzbedarf innerhalb des Raums des Rumpfes zu verringern,
ist die Antriebseinheit derart geneigt, daß eine Ebene, welche die die
umlaufende Welle enthaltende Längsachse
der starren Struktur umfaßt,
in der eingefahrenen Position (A) um einen Winkel α gegenüber der
Verbindungsebene des Kastens und des Trogs mit einem Wert zwischen
10 und 60°,
vorzugsweise zwischen 10 und 30°,
und in der ausgefahrenen Position (B) um einen Winkel β gegenüber der
gleichen Verbindungsebene mit einem Wert zwischen 45 und 100°, vorzugsweise
zwischen 60 und 90° geneigt
ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
umfassen die genannten Führungselemente
eine Vielzahl der ersten und zweiten Führungselemente, die seitlich
auf jeder Seite der Antriebseinheit auf beiden Seiten einer vertikalen
Ebene angeordnet sind, welche die Längsachse der starren Struktur
umfaßt.
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Die
Führungselemente
können
eine Vielzahl von auf jeder Seite der Antriebseinheit angeordneten Schiebern
umfassen, die mit einer Vielzahl von auf jeder Seite der Antriebseinheit
angeordneten Gleitschienen zusammenwirken, wobei diese mit dem Rumpf
fest verbunden sind.
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Unter „Vielzahl" des ersten und des
zweiten Führungselements
wird verstanden, daß die
Führungselemente
wenigstens zwei erste Führungselemente
und wenigstens zwei zweite Führungselemente
umfassen, mit wenigstens einem ersten Führungselement oder wenigstens
einem zweiten Führungselement
auf jeder Seite der Antriebseinheit.
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Weiterhin
insbesondere ist (oder sind) das (oder die) zweite(n) Führungselement(e)
in eine Platte (oder Platten), die an einer Seitenwand des Kastens
oder an gegenüberliegenden
Seitenwänden
des Kastens fest angebracht ist (oder sind), eingeschlossen oder
dieser (diesen) zugeordnet.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
umfassen die ersten Führungselemente
wenigstens drei Einsteckteile, vorzugsweise drei Schieber, die im Dreieck
symmetrisch auf jeder Seite der Antriebseinheit angeordnet sind,
so daß sie
jeweils mit wenigstens zwei Gleitschienen bildenden Aufnahmeteilen zusammenwirken,
die konzentrische und homothetische Kreisbögen bilden, welche symmetrisch
auf jeder Seite der Antriebseinheit angeordnet sind, wobei wenigstens
zwei Einsteckteile, vorzugsweise Schieber geeignet sind, in einer
ersten Gleitschiene mit größerem Radius
zu gleiten und wenigstens ein drittes Einsteckteil, vorzugsweise
ein dritter Schieber geeignet ist, in wenigstens einer zweiten Gleitschiene
mit kleinerem Radius zu gleiten.
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Unter „homothetisch" wird hier verstanden, daß die zwei
Kreisbögen
einem gleichen Winkelsektor einbeschrieben sind.
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Diese
Ausführungsform
liefert eine sehr effiziente Führung
der Antriebseinheit, die Steifigkeit und mechanische Zuverlässigkeit
während
des Ingangsetzens der Einheit verleiht und gleichzeitig sehr einfach
in der Ausführung
ist.
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Diese
Ausführungsform
gewährleistet
auch eine sehr hohe mechanische Stabilität, um der Drehmomentwirkung,
welche durch den Antrieb erzeugt wird, wenn der Antrieb sich in
der aktiven Antriebsphase befindet, entgegenzuwirken, was ermöglicht, sich
von den üblicherweise
an einfahrbaren Antrieben vorzufindenden Ermüdungsbeanspruchungen zu befreien
und eine zufriedenstellende, sogar exakte Koinzidenz bzw. Deckungsgleichheit
zwischen der Verschlußklappe
und der Öffnung
im Kiel aufrechtzuerhalten und um folglich dem Rumpf des Schiffes
seine gesamte hydrodynamische Leistungsfähigkeit zu bewahren.
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Vorteilhafterweise
wirken die Führungselemente
mit Antriebsmitteln zusammen, die ermöglichen, die genannte Kreisbewegung
der Antriebseinheit gegenüber
dem Rumpf zu erzeugen.
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Weiterhin
insbesondere wird das erste oder das zweite Führungselement gegenüber dem
zweiten bzw. dem ersten Führungselement
entsprechend einer Kreisbewegung durch einen Motor drehangetrieben,
der gegebenenfalls mit dem ersten bzw. dem zweiten Führungselement über Verbindungselemente
zusammenwirkt, so daß ermöglicht wird,
die Antriebseinheit in der eingefahrenen Position (A) oder gegebenenfalls
in der ausgefahrenen Position (B) zu blockieren.
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Man
versteht, daß einen
Einsteckteil bildende Elemente, ob es sich dabei nun um die ersten oder
zweiten Führungselemente
handelt, vorteilhafterweise dadurch drehangetrieben werden können, daß man sie
mittels der genannten Verbindungselemente mit Motorisierungsmitteln
zusammenwirken läßt.
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Schließlich kann
in einer besonderen Ausführungsform
die starre Struktur, welche den Motor umfaßt, vor allem aus einer quaderförmigen Struktur bestehen,
welche die dichte Verbindung zwischen einerseits einer Haube, welche
den Motor abdeckt, und andererseits der Turbine sicherstellt, wobei
die ersten Führungselemente
an gegenüberliegenden
Seitenflächen
der quaderförmigen
Struktur angebracht sind.
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Weitere
Merkmale sowie Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand
der detaillierten Beschreibung einer Ausführungsform, welche unter Bezugnahme
auf die nachfolgenden Figuren erfolgt, hervorgehen, in diesen zeigen:
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die 1A und 1B eine
perspektivische Ansicht des Innenraums des Rumpfes mit einem in das
Innere eines Kastens und eines Trogs integrierten Antrieb, wobei
sich die Antriebseinheit (ohne Schraube) in der eingefahrenen Position
innerhalb des Rumpfes (1A) und in der ausgefahrenen
Position außerhalb
des Rumpfes (1B) befindet.
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Die 2A und 2B sind
den 1A bzw. 1B entsprechende
Ansichten, in denen der die Antriebseinheit tragende Kasten entfernt
wurde, um lediglich den oberhalb der Öffnung in dem Rumpf befindlichen
Trog, mir der Antriebseinheit (ohne Schraube) in der eingefahrenen
Position (2A) und der ausgefahrenen Position
(2B) zu zeigen.
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3 ist
eine Ansicht, welche die verschiedenen Bestandteile des Antriebs
im Bereich des Rumpfes und der Antriebseinheit zeigen.
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Die 4A, 4B und 4C zeigen
eine schematische Längsschnittansicht
in bezug auf die Achse des Schiffes eines erfindungsgemäßen Antriebs
in der eingefahrenen Position (4A), in
der Zwischenstellung (4B) und in der ausgefahrenen
Position (4C).
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Die 5A, 5B und 5C zeigen
die Antriebseinheit in Längsansicht
jeweils in den Positionen der 4A, 4B und 4C.
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6 ist
eine Längsschnittansicht
eines Antriebs mit der Antriebseinheit, die in einen Kasten und einen
Trog im Bereich des Rumpfes eines Schiffs integriert ist.
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7 eine
Querschnittansicht entlang der Linie A-A der 6.
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Die 8A und 8B zeigen
eine Ausführungsvariante
eines erfindungsgemäßen Schiebers.
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Eine
erfindungsgemäße Antriebseinheit 1 umfaßt eine
geschlossene und dichte starre Struktur 2, 21 , die mit einer röhrenförmigen Turbine 4 fest
verbunden ist.
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Die
starre Struktur 2, 21 enthält einen
(nicht dargestellten) Motor und eine (nicht dargestellte) umlaufende
Welle, die wenigstens eine Schraube 3 drehantreibt, wobei
die Schraube 3 in der röhrenförmigen Turbine 4 enthalten
ist.
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Die
starre Struktur 2, 21 ist
von einer quaderförmigen
Struktur 2 gebildet, die aus einem Gehäuse mit 4 massiven
Seiten besteht, die einen Quader definieren und von denen eine offene
Seite auf dichte Weise fest mit der röhrenförmigen Hülle der Turbine 4 verbunden
ist und von denen die andere offene Seite die dichte Verbindung mit
einer quaderförmigen, den
Motor der Antriebseinheit abdeckenden Haube 21 und
der Turbine 4 sicherstellt.
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Die
quaderförmige
Struktur 2 definiert eine Säule, die eine Längssymmetrieachse
LL' aufweist, welche
im wesentlichen der Achse der umlaufenden Hauptwelle entspricht,
die direkt über
den Motor innerhalb der Struktur 2, 21 angetrieben
wird und die an ihrem anderen Ende mit einer Winkelgetriebevorrichtung
innerhalb der Turbine 4, wie nachfolgend beschrieben, verbunden
ist. Die die Turbine 4 bildende röhrenförmige Struktur weist eine Querachse
ZZ' auf, die senkrecht
zur Längsachse
LL' der quaderförmigen Struktur 2 verläuft.
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Die
Turbine 4 weist in ihrer Mitte ein(en) Sockel oder Gehäuse 31 auf, das eine Winkelgetriebevorrichtung
enthält,
welche die Verbindung zwischen der umlaufenden Hauptwelle des Gehäuses 2 entlang
der Richtung ZZ',
welche mit dem Motor in der Haube 21 verbunden
ist, und einer oder zwei umlaufenden Wellen in der Querrichtung
ZZ', die mit einer oder
zwei in der Turbine 4 enthaltenen Schraube(n) 3 verbunden
sind, sicherstellt. Eine erste Schraube kann ziehend sein, welche
eine zweite Schraube auflädt,
die (an)treibend ist, oder umgekehrt, wenn die Richtung der Drehung
umgekehrt wird. Dieses Zweischraubensystem macht den Antrieb mit
einem symmetrischen Schub in die zwei entgegengesetzten Richtungen,
die der Richtung ZZ' quer
zur Längsrichtung
LL' der Antriebseinheit
und der Längsrichtung XX' des Schiffes entsprechen,
sehr wirkungsvoll.
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Die
Antriebseinheit 1 ist innerhalb eines im wesentlichen quaderförmigen Kastens 121 angebracht, der durch dichte Verbindung
entlang einer Verbindungsebene 123 mit
einem im wesentlichen quaderförmigen
Trog 122 zusammenwirkt, welcher innerhalb
des Rumpfes ausgebildet ist und in dem ein Ausschnitt 8 im
Rumpf 7 vorgesehen ist. Die Antriebseinheit 1 wird
von dem oberen Kasten 121 getragen,
dessen unterer Rand 124 der Seitenwände am oberen
Rand 125 der Seitenwände des
Trogs 122 dicht befestigt ist.
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Die
Antriebseinheit 1 ist mit dem Kasten 121 fest
verbunden, aber entsprechend einer gleichförmigen Kreisbewegung gegenüber diesem
beweglich, wie dies nachfolgend erläutert wird.
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Unter
der Turbine 4 wirkt eine Verschlußplatte 6, welche
die Form des Rumpfes nachbildet, mit einem Falz 81 (4B)
am Umfang der Öffnung 8 im Rumpf 7 derart
zusammen, daß in
der eingefahrenen Position (2A und 4A)
die Platte 6 den übrigen
Rumpf 7 vollständig
fortsetzt. Die Verschlußplatte 6 ist über Tragelemente 61 mit der Turbine 4 verbunden.
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Die
erfindungsgemäße Antriebseinheit 1 ist mit
Hilfe einer Drehvorrichtung einfahr- oder einklappbar, die nachfolgend erläutert wird
und die eine Kreisbewegung zum Ausfahren aus dem Trog und dem Rumpf
oder zum Einfahren in den Trog um eine im Bereich des Rumpfes 7 befindliche
immaterielle Rotationsachse 11 (4A bis 4C)
erzeugt.
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Wenn
die Antriebseinheit 1 in das Innere des Trogs 121 eingefahren ist, wird die Öffnung 8 des Rumpfes
durch die mit der röhrenförmigen Düse der Turbine 4 fest
verbundene Klappe 6 automatisch verschlossen und bildet
die Außenform
der Klappe diejenige des Rumpfes 7 nach, wodurch die Gesetze
der Hydrodynamik durch vollständiges
Weglassen jedweder Quelle für
Störturbulenzen
eingehalten werden.
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Die
Vorrichtung zum Drehen zwischen einer eingefahrenen Position A innerhalb
des Rumpfes und einer ausgefahrenen Antriebsposition B, in der die
Schraube aus dem Trog ausgefahren ist und aus dem Rumpf 7 unter
diesem herausragt, umfaßt:
- – Führungseinsteckelemente 91 , 92 , 93 , die an gegenüberliegenden Seiten in der
Querrichtung ZZ' der
starren quaderförmigen
Struktur 2, welche die Verbindung zwischen der Turbine 4 und
der Haube 21 sicherstellt, angeordnet
sind. Genauer gesagt werden Schieber 91 , 92 , 93 von
einer dreieckigen Platte 16 getragen, die auf beiden Seiten
des quaderförmigen
Gehäuses 2 angebracht
ist. Diese Schieber 91 , 92 , 93 sind
im Dreieck an den Platten 16 angeordnet und wirken mit
Gleitschienen zusammen, die von kreisförmigen Ausnehmungen 101 , 102 gebildet
sind, welche in den den Platten 16 gegenüber angeordneten
Tragplatten 15 vorgesehen sind.
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Die
zwei Paare von Gleitschienen 101 , 102 sind symmetrisch auf jeder Seite der
Antriebseinheit angeordnet und wirken mit den Schiebern 91 –93 zusammen, die von den zwei Platten 16 getragen
werden, die ebenfalls jeweils auf jeder Seite der starren quaderförmigen Struktur 2 angeordnet
sind.
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Die
zwei Gleitschienen 101 , 102 bilden folglich Aufnahmeteile, die
mit den Einsteckteilen 91 , 92 , 93 zusammenwirken.
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Genauer
gesagt definieren die Gleitschienen 101 , 102 konzentrische und homothetische Kreisbögen mit
gleichem Winkelsektor, d.h. sie sind einem gleichen Kreisabschnitt
einbeschrieben. Noch genauer gesagt ist ein erster Schieber 91 geeignet, in einer ersten Gleitschiene 102 zu laufen, und laufen die zwei anderen
Schieber 92 , 93 in
einer zweiten Gleitschiene 101 ,
die einen Bogen definiert, der oberhalb der ersten Gleitschiene 102 gelegen ist und der einen zur ersten
Gleitschiene konzentrischen Kreisbogen, jedoch mit größerem Radius
und entlang eines gleichen (homothetischen) Winkelsektors definiert.
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Die
Platten 15, in denen die kreisförmigen Gleitschienen 101 und 102 definiert
sind, sind durch zweite Platten 151 an
gegenüberliegenden
Seitenrändern
des Kastens 122 befestigt. Die
Positionierung der Platten 15 und 151 in
dem Kasten 121 ist derart realisiert,
daß die
kreisförmigen
Gleitschienen 101 und 102 ein kreisförmiges Symmetriezentrum aufweisen
(das dem Rotationszentrum der Schieber 91 , 92 , 93 innerhalb
der Gleitschienen 101 und 102 entspricht), das im Bereich des Rumpfes 11 liegt
(siehe 4A und 4B).
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Die
Schieber 91 , 92 , 93 sind von zylindrischen Fingern gebildet,
welche von Ringen 94 umgriffen sind
(siehe 3), die das Gleiten in den die Gleitschienen 101 und 102 bildenden
kreisförmigen
Ausnehmungen erleichtern.
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In
einer in den 8A, 8B dargestellten Ausführungsvariante
umfassen die Führungselemente
einen einzigen Schieber 9, dessen Kreisform der Form der
von einer kreisförmigen
Ausnehmung 10 gebildeten Gleitschiene entspricht. Es ist
verständlich,
daß bei
dieser Ausführungsform
der 8 in Betracht gezogen werden kann,
daß die
Platten 151 , welche die Ausnehmungen 10 umfassen,
mit der starren quaderförmigen
Struktur 2, die die Haube 21 mit
der Turbine 4 verbindet, fest verbunden sind und daß die dreieckigen
Platten 16, die den Schieber 9 tragen, an den
Seitenwänden
innerhalb des Kastens 121 fest
angebracht sind.
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Es
ist verständlich,
daß die
Anordnung der mit der Vielzahl von Gleitschienen 101 und 102 zusammenwirkenden Vielzahl der Schieber 91 , 92 , 93 in der ersten Ausführungsvariante und die Form
des mit einer einzigen Gleitschiene 10 zusammenwirkenden einzigen
Schiebers 9 (8) in der zweiten
Ausführungsvariante
in beiden Fällen
ermöglichen,
eine gleichförmige
Kreisbewegung der Antriebseinheit zu erzielen, die durch die Form
der genannten Führungselemente 91 , 92 , 93 einerseits und 101 , 102 andererseits bestimmt wird. Unter „gleichförmiger Kreisbewegung" wird hier verstanden,
daß die
Antriebseinheit keine Relativdrehbewegung gegenüber der kreisförmigen Hauptdrehbewegung
um das immaterielle Rotationszentrum 11 hat, die durch
die Form der Führungselemente 9, 91 –93 und 10, 101 –102 bestimmt wird, die als Kreissymmetriezentrum
das genannte immaterielle Rotationszentrum 11 der Antriebseinheit 1 aufweisen.
Mit anderen Worten gesagt bewegt sich die Antriebseinheit 1 in
ihrer Kreisbewegung gleichmäßig. Diese
gleichmäßige Kreisbewegung
ermöglicht
dann, wenn die Antriebseinheit von der eingefahrenen Position innerhalb
des Rumpfes (A, 4A) in die ausgefahrene Position
außerhalb des
Rumpfes (B, 4C) übergeht, daß die Verschlußplatte 6 die Öffnung 8 unverzüglich freigibt
und dabei nur die Turbine 4 und die Schraube 3 hindurchläßt, was
erklärt,
daß die Öffnung 8 eine
relativ geringe Abmessung aufweisen kann.
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Die
Kreisbewegung der Antriebseinheit linden Gleitschienen 101 , 102 oder 10 wird
durch eine Bewegungsvorrichtung bewirkt, die folgendes umfaßt:
- – einen
Motor 13 vom Typ Getriebemotor, der mit Rollen 131 , 132 zusammenwirkt,
wobei diese nebeneinander entlang einer gleichen Rotationsachse
entlang der senkrecht zur Längsrichtung
LL' der Antriebseinheit 1 verlaufenden
Querrichtung ZZ' angeordnet
sind.
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Die
genannten Rollen 131 , 132 nehmen Gurte 141 , 142 auf. Ein erster Gurt 141 , der als Ablaufgurt bezeichnet wird,
ist an einem Ende an einer genannten Rolle 131 und
am anderen Ende an der oberen Haube 21 befestigt.
Zwei zweite Gurte 142 , die als
Hebegurte bezeichnet werden, gewährleisten
die Verbindung zwischen den Rollen 132 ,
an denen sie an einem ersten Ende befestigt sind, und der Turbine 4,
an der sie an ihrem zweiten Ende befestigt sind.
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Der
Vorgang des Ausfahrens oder Einfahrens der Antriebseinheit wird
außerhalb
des Kastens über
ein (nicht dargestelltes) hydraulisches, elektrisches oder Druckluft-System gesteuert,
das auf den Motor 13 wirkt. Durch das Ingangsetzen des
Motors 13 werden die Rollen 131 , 132 drehangetrieben, so daß gleichzeitig
das Abrollen oder Aufrollen der Ablaufgurte 141 und
umgekehrt das Aufrollen bzw. Abrollen der Hebegurte 142 sichergestellt wird, wodurch das Herunterfahren
der Turbine 4 und folglich das Ausfahren der Antriebseinheit
in die ausgefahrene Position B bzw. das Anheben der Turbine 4 und
folglich das Ausfahren in die Position B bzw. das Einfahren in die
Position A der Antriebseinheit in den Rumpf 7 bewirkt wird.
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Die
Unumkehrbarkeit des Motors 13 gewährleistet die Blockierung des
Antriebs entweder in der eingefahrenen Position A oder in der ausgefahrenen Position
B am Ende des Ab- oder Aufrollens der Gurte 141 , 142 .
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Man
wird feststellen, daß die
Steifigkeit, die der erfindungsgemäßen Antriebseinheit einerseits durch
die starre Struktur 2 und andererseits durch die Führung der
Antriebseinheit 1, die mit den in den festen Aufnahmeelementen 101 , 102 schwenkbaren
Einsteckelementen 91 –93 fest verbunden ist, verliehen wird,
sicherstellt, daß keine
Verformung vorliegt, die üblicherweise
durch die während
der aktiven Antriebsphase erzeugte Drehmomentwirkung bedingt ist, und
somit ermöglicht,
sich von den üblicherweise
an einfahrbaren Antrieben vorzufindenden Ermüdungsbeanspruchungen zu befreien.
Sie ermöglicht
auch, die exakte Koinzidenz bzw. Deckungsgleichheit zwischen der
Verschlußklappe 6 und
ihrer Aufnahme 8–81 im Kiel 7 aufrechtzuerhalten
und folglich dem Rumpf 7 des Schiffes seine gesamte hydrodynamische
Leistungsfähigkeit
zu bewahren.
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Der
nicht dargestellte Motor der Antriebseinheit, welcher in der Kappe 21 enthalten ist, kann ein Elektromotor,
ein Druckluftmotor oder ein Hydraulikmotor sein. Aufgrund ihres
Aufbaus wird diese Antriebseinheit 1 während ihrer Ausfahr- oder Einfahrbewegungen
in den Trog nicht blockieren oder sich festfressen.
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Schließlich ermöglicht die
kreisförmige
Verschiebebewegung der Antriebseinheit, deren Platzbedarf innerhalb
des Rumpfes zu verringern, in dem Maße wie sie ermöglicht,
diese in der eingefahrenen Position A in dem Rumpf in einer Neigung
mit einem Winkel α zwischen
10 und 60°,
vorzugsweise zwischen 10 und 30°,
gegenüber
der Verbindungsebene 123 (XOZ)
zwischen dem Kasten 121 und dem
Trog 122 , und in der ausgefahrenen
Position B in einer Neigung mit einem Winkel β zwischen 45 und 100°, vorzugsweise
zwischen 60 und 90°,
gegenüber
der gleichen, im wesentlichen parallel zum Rumpf verlaufenden Verbindungsebene
(XOZ) anzuordnen.
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Das
Prinzip der Montage der Antriebseinheit innerhalb des Rumpfes, die
an dem Kasten 121 fest angebracht
ist, erleichtert deren Anbringung im Inneren des Rumpfes.
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In
den 4A, 4C ist eine im Bereich des Rumpfes
befindliche Rotationsachse 11 dargestellt, diese kann jedoch
auch unterhalb des Rumpfes gelegen sein, in dem Maße wie die
Positionierung die sofortige Freigabe der Verschlußplatte 6 gegenüber dem
Rand 81 der Öffnung 8 des Rumpfes 7 gestattet.
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In
den 1 bis 8 ist
die Antriebseinheit derart innerhalb des Rumpfes angeordnet dargestellt, daß die Schraube
eine querverlaufende, zur Längsrichtung
XX' des Schiffes
senkrechte Rotationsachse ZZ' aufweist;
jedoch kann die Antriebseinheit selbstverständlich auf andere Weise innerhalb
des Rumpfes angeordnet sein, vor allem mit einer Turbine mit zur
Längsrichtung
des Schiffes paralleler Achse, um einen Längsantrieb eher als einen Querantrieb
zu erzeugen.