DE7508341U - Vorrichtung zur Stromerzeugung für Segelboote - Google Patents

Description

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DR.-ING. VON KREISLER' DrUiNG. SCHÖN WALD DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES DIPL-CHEM. ALEK VON KREISLER

DIPL-CHEM. CAROLA KEILLER D^KK5ü«l»iWH£i9 DIPL-[NG, SELTING

Dr.-Ing. Eishold

KÖLN T, DEICHMANNHAUS

Köln, den 14. März 1975 \ Sg/in \

Werner Birkenbeul, 5249 Hamm/Sieg, Lessingstr. 1

Vorrichtung zur Stromerzeugung für Segelboote.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Stromerzeugung für Segelboote /nit einem von strömendem Wasser antreibbaren Flügelrad, einer Kraftübertragungswelle und einem von dem Flügelrad getriebenen Generator.

Die Sicherheitsvorschriften für Segelboote erfordern bei Nachtfahrten eine gewisse Beleuchtung. Die Segelboote müssen daher mit Akkumulatoren ausgestattet sein, die den nötigen Strom liefern. Diese Akkumulatoren müssen tagsüber wieder aufgeladen werden. Das Aufladen kann mit einem Verbrennungsmotor erfolgen, was jedoch voraussetzt, daß dieser Motor tagsüber für mehrere Stunden in Betrieb genommen wird.

Um den für die Wiederaufladung des Akkumulators erforderlichen Strom bereitzustellen, ist es bereits bekannt, bei größeren Segelbooten, die mit einem Propeller ausgestattet sind, die Propeller-

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welle von dem Motor abzukuppeln und über einen Keilriementrieb mit einem Generator in Form einer Drehstrom-Lichtmaschine zu verbinden (Zeitschrift "Die Yacht" Nr. 19. 19. Sept. 1971, S. 104-116). Wenn der Motor nicht in Betrieb ist, kann dxe Fahrströmung des Segelbootes ausgenutzt werden, um den Propeller nach Art eines Turbinenlaufrades anzutreiben. Der Propeller treibt dann die Welle, die über ein Umsteuergetriebe und den Keilriementrieb mit dem Generator verbunden ist. Auf diese Weise wird während des Segeins Strom erzeugt, der zur Wiederaufladung des Akkumulators verwendet wird. Dieses Prinzip der Doppelausnutzung der Propellerwelle eignet sich allenfalls für sehr große Boote. Es scheint auch nur mit einem Verstellpropeller realisierbar zu sein, weil der für die Stromerzeugung günstigste Anstellwinkel der Flügel sich wesentlich von demjenigen Anstellwinkel unterscheidet, der bei Propellern üblich ist. Die Umschaltung ist außerdem wegen der benötigten Vorrichtung zur Umsteuerung ziemlich aufwendig. Schließlich ist zu beachten, daß die Kraftantriebswelle entsprechend der Motorleistung ausgelegt werden muß, die ungleich größer ist als die relativ geringe Leistung,die für den Betrieb des Generators zur Verfügung steht. Bei der zuletzt genannten Betriebsart müssen daher mit wenig Antriebsenergie erhebliche Massen in Gang gesetzt werden. Hinzu kommt, daß die Antriebswelle eines Schiffes natürlich gegenüber dem Wellengehäuse abgedichtet sein muß, schon allein um das Auslaufen von öl aus den ölgeschmierten Lagern zu vermeiden. Dies setzt zusätzliche Dichtungen voraus, die ein Bremsmoment auf die Welle ausüb"..

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Aufgab-³ der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die geringe Verluste aufweist, nicht an das Vorhandensein eines Motors auf dem Segelboot gebunden ist und die den von der Fahrenergie abzuzweigenden C Anteil möglichst verlustarm in elektrische Ernergie umwandelt. Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Kraftübertragungswelle in einem separat an dem Segelboot montierbaren Wellengehäuse untergebracht und gelagert ist, an dessen ■j_Q Ende sich ein das Flügelrad tragender abgewinkelter Fuß befindet.

Nach der Erfindung ist die Stromerzeugungsvorrichtung vollkommen unabhängig davon, ob auf dem Segelboot ein Zusatzmotor vorhanden ist oder nicht. Sie

■je stellt ein separates Bauteil dar, das mit dem Wellengehäuse in das Wasser hineinragt, so daß der Fuß und das drehbar an ihm gelagerte Flügelrad in das Wasser eintauchen. Das Flügelrad, die Kraftübertragungswelle und sämtliche Getriebeteile können entsprechend der zu übertragenden geringen Leistung relativ schwach ausgebildet werden und im übrigen die in ihrer Turbinenfunktion entsprechend günstigste Gestaltung erhalten.

Zweckmässigerweise ragt das obere Ende der Kraft-₂c Übertragungswelle in ein an dem Wellengehäuse angebrachtes Gehäuse hinein, in weichem der Generator untergebracht ist. Das Gehäuse sowie das Wellengehäuse und der an seinem unteren Ende befindliche Fuß stellen ein starres Bauteil dar, das als Ganzes -XQ an dem Boot befestigt werden kann. An dem Weilengehäuse kann eine verstellbare Halterung zur Be-

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festigung an dem Boot angebracht sein. Diese Halterung ist beispielsweise als Außenbor^- haiterung ausgebildet, oder sie besteht aus einem Plansch o.dgl. der an dem Bootsrumpf befestigt wird. In dem zuletzt genannten Fall

muß am Bootsrumpf eine öffnung vorgesehen sein, durch die hindurch das Wellengehäuse in das Wasser ragt. Diese öffnung wird durch den am Wellengehäuse vorgesehenen Flansch abdichtend verschlossen. Der Generator befindet sich dann im Innern des Bootes.

Zweckmassigerweise ist an dem Fuß eine Durchtritts-

.i öffnung vorgesehen, die das Eindringen von Wasser

in den Fuß und das Innere des Wellengehäuse ermög-

licht. Da bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowohl die Kraftübertragungswelle als auch die Wellenlager relativ leichtgewichtig geblaut werden können, ist in den meisten Fällen eine Wasserschmierung ausreichend. Um eine Burch-Strömung des

Fußes zu erreichen, befindet sich eine Austrittsöffnung für das Wasser am hinteren Ende des Fußes. Als Lager können Kunststoff-Gleitlager verwendet werden. Die Wasserschmierung hat neben dem Vorteil der Wartungsfreiheit den weiteren Vorteil daß eine

Abdichtung,ζ «B. gegen öl, nicht erforderlich ist.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist \ das Flügelrad an dem in Fahrtrichtung weisenden

Ende des Fußes angebracht. Die Strömung, die das

Flügelrad erreicht, ist somit nicht durch d&s zu dem Fuß führenden Wellengehäuse gestört und damit

weitgehend wirbelfrei. Die genannte Anbringungs

i i

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art des Flügelrades gewährleistet daher die best- | mögliche Ausnutzung der Strömungsernergie, an einer Stelle laminarer Strömung. Die Flügel des Flügelrades sind zweekmässigerweise in Fahrtrichtung leicht |

ausgehöhlt. Dies unterscheidet sie von den Propeller- |

flügeln der üblichen Antriebspropeller, die an ihren g

rückwärtigen Enden schaufeiförmig ausgehöht sind. i;

Um die Strömung möglichst wenig zu stören und einen !

möglichst geringen Strömungswiderstand zu erhalten, .. kann der in das Wasser hineinragende Teil des Wellen- '

gehäuses einen stromlinienförmigen Querschnitt auf- ",

weisen. |

Im Folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele der |

Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren näher %

erläutert. ij

Figur 1 zeigt eine Seitenansicht einer an einem _j:

Bootsheck angebrachten Vorrichtung nach der Er- !

findung, teilweise geschnitten, \

Figur 2 zeigt eine Draufsicht der Vorrichtung nach

Figur 1 und ;;

Figur 3 zeigt eine zweite Ausfübrungsform der er- ^

findungsgemäßen Vorrichtung, die durch die Bootswand £

hindurch montiert wird. I

Das Heck des Segelbootes ist in Fig. 1 mit 10 be- i

zeichnet und schematisch dargestellt. Am Spiegel 11 i ist mit Streben 1J> eine Halteplatte 12 befestigt, wie sie normalerweise zur Anbringung von Außenbordmotoren verwendet wird. An der Halteplatte 12 wird

• ■ · I · ■ ·» β» . »tilt

/10

% die erfindungsgemäße Vorrichtung l4 zur Stromerzeugung befestigt.

Die Vorrichtung besteht aus einem in das Wasser eintauchenden Flügelrad I5 mit z.B. zwei oder vier Flügeln, die unter einem geeigneten Anstellwinkel schräg gestellt sind, und deren Forderflächen konkav, d.h. nach innen, gewölbt sind. Das Flügelrad 15 ist auf einer (nicht dargestellten) drehbar gelagerten Welle befestigt, die in dem Fuß 16 untergebracht ist. Der Fuß 16 ist mit horizontaler Achse angeordnet und mit einem rechtwinklig abstehenden Anschlußstutc^n I7 mit dem Wellengehäuse 18 verbunden. Die in dem Fuß 16 verlaufende Welle ist mit der in dem Wellengehäuse 18 verlaufenden Kraftüber-

ju tragungswelle über ein in dem Fuß 16 befindliches Kegelradgetriebe o.dgl. verbunden.

Am oberen Ende der Kraftübertragungswelle I9 ist eine Keilriemenscheibe 20 befestigt, die über einen Keilriemen die auf die Welle des Generators 22 aufgekeilte Keilriemenscheibe 21 antreibt. Der Generator 22 befindet sich, ebenso wie die Riemenscheiben 20 und 21, im Inneren eines geschlossenen Gehäuses 23, das an das obere Ende des Wellengehäuses 18 angeflanscht ist. An dem Gehäuse 23 befinden sich Instrumente, Kontrolleuchten und Schalter 24. Außerdem ist ein wasserdicht in das Gehäuse 23 eingeführtes Anschlußkabel 25 vorgesehen, dessen anderes Ende auf dem Boot an den aufzuladenden Akkumulator angeschlossen wird.

Zur Befestigung dei Vorrichtung Ik an der Platte 12

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ist eine Halterung aus einer das Wellengehäuse 18 umspannenden Schelle 26 und zwei an der Platte 12 zu verschraubende Schraubzwingen 27 vorgesehen. Die Schelle 26 besitzt zwei abstehende Bleche, von denen jedes an einer der Schraubzwingen 27 angelenkt ist. Der Winkel zwischen den Schraubzwingen 27 und der Schelle 26 kann durch Drehen um die Gelenkachse 28 herum verändert und in Rastpositionen festgelegt werden. Durch teilweises Lösen der Klemmschrauben der Schelle 26 kann das in diesem Bereich zylindrische ·. Wellengehäuse 18 gedreht werden, so daß die Achse des Fußes 16 in die jeweils gewünschte Richtung zeigt.

Unterhalb des zylindrischen Bereichs ist das Wellengehäuse 18, in demjenigen Teil, der unter die Wasser-Mnie 29 ragt, im Querschnitt stromlinienförmig ausgebildet, um den Strömungswiderstand der Vorrichtung möglichst gering zu halten. Am vorderen und am hinteren Ende des Fußes 16 befinden sich zweckmäßigerweise öffnungen, so daß das für die Schmierung benötigte Wasser in den Fuß 16 und das Weliengehäuse eindringen und am rückwärtigen Ende des Fußes wieder austraten kann. Die öffnungen können mit einem Sieb oder Filter verschlossen sein.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist am Boden des mit einem Kiel 3I versehenen Bootsrumpfes JC eine Öffnung angebracht, durch die das Wellengehäuse 3I von außen her in das Bootsinnere ragt. Dem unteren Ende des im wesentlichen vertikal ausgerichteten Wellengehäuses j51 ist ein horizontal angeordneter Fuß 32 angeformt, an dessen vorderem Ende das drehbare Flügelrad 33 angebracht ist. Das Wellengehäuse 31 ist mit einem Flansch 34 versehen, der sich von außen, unter Zwischenlegung einer Dichtung, gegen

|i die Bootswand legt und mit dieser verschraubt sein

kann. Im Bootsinnern befindet sich das mit dem Wellen gehäuse jjl verbundene Gehäuse 35, in das die Kraftantriebswelle 36 hineinragt. Die Übertragung von der Kraftantriebswelle 36 auf den Generator 37 erfolgt auch hier über einen Keilriementrieb.

Claims (8)

i » I * * t * * * Il » t Ansprüche :

1.) Vorrichtung zur Stromerzeugung für Segelboote, mit einem von strömendem Wasser antreibbaren Flügelrad, einer Krai'tübertragungswelle und einem von dem Flügelrad getriebenen Generator-, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftübertragungswelle (19, 36) in einem separat an dem Segelboot montierbaren Wellengehäuse (l8, 3I) untergebracht und gelagert ist, an dessen Ende sich ein das Flügelrad (15> 33) tragender abgewinkelter Fuß (l6_f 32) befindet.

2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η-zeichn et, daß das obere Ende der Kraftübertragungswelle 519, 36) in ein an dem Wellengehäuse (18, 31) angebrachtes geschlossenes Gehäuse (23, 35) hineinragt, in welcaem der Generator (22, 37) montiert ist.

3.) Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Wellengehäuse (18, 31) eine Halterung £6, 27; 34) zur Befestigung an dem Segelboot angebracht ist.

4.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3j dadurch gekennze ichn e t, daß an dem Fuß (16, 32) eine Durchtrittsöffnung vorgesehen ist, die das Eindringen von Wasser in den Fuß und das Innere des Wellengehäuses (1δ, 3I) ermöglicht.

5.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis Λ, dadurch gekennzeichn et, daß die Flügel des Flügelrades (15, 33) in Fahrtrichtung leicht ausgehöhlt sind.

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6.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Flügelrad (15, 33) an dem in Fahrtrichtung weisenden Ende des Fußes (16, 32) angebracht ist.

7.) Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daP die Halterung (26, 27) als Außenbordhalterung ausgebildet ist.

8.) Vorrichtung nach einem der verhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichn et, daß der in das Wasser hineinragende Teil des Wellengehäuses (18, 31) einen stromlinienförmigen Querschnitt aufweist.