DE8106981U1

DE8106981U1 - Schaufelrad mit antrieb zur fortbewegung von wasserfahrzeugen

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Publication number: DE8106981U1
Application number: DE19818106981
Authority: DE
Original assignee: Individual
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Priority date: 1981-03-12
Filing date: 1981-03-12
Publication date: 1981-08-27

Description

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Nejdet CeIiV, Stockholmer Allee 19, 10. Etage, 5000 Köln

Schaufelrad mit Antrieb zur Fortbewegung von Wasserfahrzeugen

Die Erfindung betrifft ein Schaufelrad mit Antrieb zur Fortbewegung von Wasserfahrzeugen.

Schaufelräder zum Antrieb von Wasserfahrzeugen sind an sich bekannt. Bislang werden diese Schaufelräder meistens rechts und links eines Dampfers angeordnet und von einem im Inneran des Schiffsrumpfes angeordneten Motor getrieben. Der Nachteil dieser Schaufelräder besteht darin, daß das Schaufelrad trommelartig ausgebildet ist und radial stehende Schaufeln hat, so daß bei Umdrehung des Schaufel- rades der Kraftverlust bei Eintauchen einer jeden Schaufel in das Wasser außerordentlich groß ist, so daß ein erheblicher Kraftverlust in bezug auf die Vorwärtsbewegung des Dampfers hervorgerufen wird. Auch beim Auftauchen jeder radial stehenden Schaufel entsteht ein Kräfteverlust. Schaufelraddampfer sind somit außerordentlich langsam in bezug auf ihre Fortbewegungsgeschwincigkeit.

Weiterhin sind Vorrichtungen zur Fortbewegung von Wasserfahrzeugen bekannt, cie als Propeller bezeichnet werden. Propeller erforcern hohe Drehzahlen und sine im Keckbereich ces Bootskörpers angeordnet. Die Propeller haben meist gekrümmte, nach hinten gebogene Propellerschaufeln,

die den Widerstand, den das Wasser bietet, zumindest mildern sollen. Die Drehzahl der Propeller ist begrenzt und immer abhängig von der Einströmgeschwindigkeit des Wassers in den Propellerbereidh. Außerdem besteht ein Nachteil der Prppelleranordnung darin, daß bei Rauhwasser der Propeller sich mal im Wasser und mal in der Luft dreht, was wiederum nicht zur 100%igen Kraftausnutzung führt. Außerdem besteht ein Nachteil darin, daß Wasserfahrzeuge mit herkömmlichem Propeller nicht in untiefen und Pflanzenreichen Gewässern fahren können, weil die Pflanzen sich um die Propeller wickeln und ihn blockieren können.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schaufelrad mit Antrieb zur Fortbewegung von Wasser-IS fahrzeugen zu schaffen, bei dem cie Kraftausnutzung fast 100%ig ist und mit dem die Möglichkeit gegeben ist, das Schaufelrad unabhängig vom Fahrzeugrumpf anzuordnen, so daß auch bei jeder extremen Wetterlage die aufgewendete Kraft optimal nutzbar ist.

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß zwischen zwei längs zur Fahrtrichtung stehenden, drehbeweglich gelagerten angetriebenen Tellern, von denen einer vorzugsweise als Getriebekasten ausgebildet ist, mindestens zwei vertikal und quer zur Fahrtrichtung stehende Schaufel blätter angeordnet sind, die auf verlängerten Wellen von gleichgroßen Zahnrädern, Kettenrädern od.dgl. fest mon tiert sind, die ihrerseits die Verbindung der Teller im Verhältnis zueinander geben und die im Peripheriebereich stehenden Zahn- bzw.Kettenräder von einem mittig angeordneten feststehenden gleichgroßen Sonnenrae eventuell unter Zwischenschaltung von jeweils einem Planetenrac angetrieben sind und der vom Wasserfahrzeug kommende Antrieb die Teller in ihrer Drehbewegung unc ca-nit cie Zahnracer bzw. Ketten-

räder bzw. eventuell zwischengeschaltete Planetenräder in ihrem Umlauf mitnimmt, wobei diese beim Umlauf um das feststehende Sonnenrad in Drehbewegung versetzbar sind, so daß die Schaufelblätter in vertikaler bzw« in etwa vertikaler Stellung bleibend mit umlaufen.

Damit ist erzielt, daß die Schaufelblätter durch das Planetengetriebe mitgenommen werden und im Verhältnis z',ir Wasseroberfläche ständig gleichbleibend stehen, während ihr Lager gleichmäßig umläuft um das Sonnenrad herum und ihre Antriebszahnräder oder Kettenräder diese Drehbewegung kompensiert, so daß die Schaufelblätter in das Wasser eintauchen, vorgedruckt werden und aus dem Wasser auftauchen, und zwar jeweils in einer Stellung, in der kein unnötiger Kräfteverlust entsteht*

Der Antrieb kann durch Motorkraft oder MuskelVraft erfolgen, und zwar vorzugsweise über ein Kegelradgetriebe.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß die Drehzahl des Schaufelrades nach Belieben erhöht oder abgesenkt werden kann, weil ca? Wasser nicht in das Schaufelrad einströmen muß. Die einzelnen Schaufelblätter stützen sich am Widerstand des Wassers ab und verdrängen dieses aber nur minimal, so daß die Turbulenz bei Bewegung des Schaufelrades relativ gering ist. Dadurch kann die Drehzahl beliebig gewählt werden.

Außerdem kann die Drehzahl verändert werden durch Veränderung des gewählten Durchmessers der Teller, so daß die Möglichkeit gegeben ist, große Boote oder Schiffe anzutreiben oder auch vieine Boote mit Muskelkraft zu treiben. Pie Kraftausnutzung ist jeweils optical.

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Außercern besteht die Möglichkeit bei Erhöhung der Drehzahl und entsprechender Anlenkung des Bootes an das Schaufelrad, das Boot sich anheben zu lassen, so daß die Reibung auf dem Wasser erniedrigt wird und sich das Boot sogar vom Wasser abhebt. Mit Hilfe der Schwimmer kann man bei vom Bootsrumpf getrennten Schaufelrad erzielen, daß die Schaufelblätter ständig gleich tief immer in das Wasser eintauchen. So ist bei jeder Situation die gleiche Eintauchtiefe vorhanden und damit die Wir-( 10 kungsweise des Schaufelrades konstant. Das bedeutet, daß bei Rauhwasser und Wellen eine konstante Fahrweise und Kraftausnutzung gegeben ist. Außerdem besteht ein wesentlicher Vorteil darin, daß die vertikal oder in etwa vertikal eintauchenden und wieder auftauchenden Schaufelblätter, die glatt ausgebildet sind, und zwar plattenartig, sich nicht an Pflanzen festhaken können, so daß die Möglichkeit gegeben ist, auch mit Schlingpflanzen verseuchte Gewässer zu befahren, was bei herkömmlichen Propellerarten nicht möglich ist.

Selbstverständlich besteht die Möglichkeit, das Tellergetriebe der Schaufelräder anstartt mit Zahnrädern unc ( Kettenrädern auch mit Zahnriemengetriebe zu versehen, je nach Wunsch und vorhandenen Möglichkeiten.

In den Zeichnungen sind Ausflihrungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Teilansicht des Schaufelrades mit Zahnradgetriebe, durchgezogener Mittelachse und Schwimmer, teilweise geschnitten,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie Il - II der Fig. 1,

Fig. 3 eine Teilansicht auf ein Schaufelrad mit Kettenradgetriebe und halbdurchgezogener Mittelachse, teilweise geschnitten,

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV - IV der Fig. 3,

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Vorrichtung mit Kettengetriebe mit halbdurchgezogener Mittelachse,

Fig. 6 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispieles ' mit den wichtigsten Teilen,

Fig. 7 eine Vorrichtung, abgehoben vom Wasser als Flugboo.t,

Fig. 8 eine perspektivische Darstellung eines Wasserfahrrades ,

Fig. 9 eine Einzelheit* ■

In der Fig. 1 ist das Schaufelrad 1 in Vorderansicht gezeigt, wobei es zwei Teller 10 und 11 aufweist, wovon einer der Teller als Getriebekasten ausgebildet ist, im vorliegenden Fall der· Teller 10. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 unc 2 ist der Getriebekasten halb offen ausgebildet. Es besteht aber auch die Möglichkeit, ihn allseitig zu schließen und nur die Achsen oder Wellen durchzuführen. Zwischen den beiden längs zur Fahrtrichtung stehenden, drehbeweglich gelagerten angetriebenen Tellern, von denen einer vorzugsweise als Getriebekasten ausgebildet ist, sind mindestens zwei vertikal und quer zur Fahrtrichtung stehende Schaufelblätter 12 angeordnet. It¹V der Zeichnung sind drei Schaufelblätter gezeigt, die jeweils gleichmäßig im Peripheriebereich an Wellen 112 gelagert sind. Der Begriff "vertikal" ist nicht einschränkend zu verstehen, es können relativ geringe Winkel zur Vertikalen gewählt werden. Vorteilhaft ist die genaue vertikale Lage.

Das Getriebe mit seinen drei Wellen 11.2, dessen Drehmoment mit dem als Getriebekasten ausgebildeten Teller 10 gleich ist, stützt sich auf Schwimmern 2 ab, die jeweils auf einer feststehenden Mittelachse 20 gelagert sind.

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Die Befestigung der Mittelachse 20 wire später beschrieben.

Um diese Mittelachse 20 crehen sich beide Teller 10 und 11, so daß im Inneren des Tellers 10 das Mittenzahnrac 110 als Sonnenrad dient, um daß sich Planetenräder 210 bewegen, öt3 als Zwischenräder dienen, um Zahnräder 310 anzutreiben, d.ie ebenfalls mit umbewegt werden in Pfeilrichfcung A (Fig'; 2). Die Zahnräder 310 nehmen über ihre Wellen 112 die Schaufelblätter 12 mit, die somit während des gesamten. Umlaufes in Pfeilrichtung A ständig nach unten gestellt sind, weil, das Sonnenrad 110, das als Mittelrad dient, in Größe und Zähnezahl gleich ist mit den Zahnrädern 310. Die Planetenräder 210 können von dieser Größe abweichen. Die Länge a der Schaufelblätter 12 muß bei durchgezogener Mittenachse 20 kleiner sein als der Abstand der Wellen 312 von der Mittenachse 20 beträgt. Damit ist ein Überlaufen der Mittenachse 20 von den Schaufelblättern gewährleistet. Wird die Mittenachse nicht durchgezogen, kann das Maß a für die Länge der Schaufelblätter 12 größergewählt werden und entspricht einem Maß, cas kleiner ist als der Abstand zwischen zwei Wellen 112.

Die Schaufelblätter 12 sind flacheben plattenartig ausgebildet und bestehen vorzugsweise aus Stahl, Kunststoff oc. dgl.

Beide Teller 10 und 11 sind im Durchmesser gleich gewählt, Die Eindringtiefe der Schaufelblätter 12 in das Wasser wird bestimmt durch die Stellung der Schwimmer 2, die in ihrer Höhe im Verhältnis zur Mittenachse 20 einstellbar sind. Die Schwimmer können eine beliebige Form haben und sind vorzugsweise luftgefüllt. Sie sind über Klemmlager 120 an der Mittenachse 20 befestigt und sind auf dieser längsverstellbar und an beliebiger Stelle auch arretierbar. Damit können sie weiter zusammengeschoben und weiter auseinandergeschoben werden.

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In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt mit einem Getriebekasten und Zahnrädern, die als Planetengetriebe ausgebildet sind und auch derart arbeiten, wobei sie alle auf einer Ebene liegen. Fig. 2 zeigt einen BlicV in den

Getriebekasten.
In FigOj^ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt mit Kettentrieb. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es nicht möglich, daß die -Kettenräder auf einer Ebene liegen. Die Mittenwelle 20 'ist geteilt ausgebildet, so daß rie Schaufelblätter 12 größer sein können als beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2. Das Grundprinzip ist aber das gleiche. Die Mittenachse -20 ist feststehend, genauso wie alle drei mittig angeordneten Kettenräder 110a, 110b und 110c. Von diesen Mittenrädern 110a bis 110b, die ähnlich einem Sonnenrad arbeiten, gehen die Kettentriebe zu den außenliegenden Kettenrädern 310a, 310b und 310c. Angetrieben werden wieder beide Teller 10 und 11. Das Antriebsmittel selbst ist bei diesen Figuren nicht dargestellt.

In Fig. 5 ist der Antrieb zu sehen. Das Boot 3 ist nur «,chematisch dargestellt und es kann eine beliebige Formgebung haben. Im Heckbereich ist ein Motor 4 angeordnet, der über eine Abtriebswelle 40, ein Keqelradgelenk 41, eine Antriebswelle 42, ein Kegelradpaar 43, 143 treibt. Von diesem Kegelradpaar ist das Kegelrad 143 fest mit dem Teller 10 verbunden. Dieses Kegelrad 143 läuft mit dem Teller 10 auf der Mittenachse 20 um, die bei diesem Ausführungsbeispiel nicht durchgezogen ist, sondern geteilt ausgebildet ist, um den Schaufelblättern 12, ceren Befestigungshülsen 212 in der Zeichnung zu sehen sind, eine größere Bewegungsfreiheit zu geben.

Das Schaufelrad benötigt ein Kegelradi^elenk 41 mit Kegelrädern 41a,41b,41c, um die vertikale Schwenkbewegung der ■ Antriebswelle 42 zu ermöglichen. Es liegt dicht am Bootskörper und gibt die gelenkige Verbindung zwischen Antrieb und Schaufelradanordnung. Das mittlere Kegelrad 41b ist drehbar, aber ortsfest am Bootskörper festgelegt.

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Die Mittenachse 20 wird ihrerseits gehalten von einem heb- und senVbaren Gestänge 5, das beweglich an einem Träger 50 am Boot 3 gelagert ist. Um die Mittenachse 20 stabil zu lagern, trägt das Gestänge 5 am Ende jeweils Lagerköpfe 51, 52. Durch diese Lagerköpfe ist gewährleistet, daß Zwar die Höhe der Mittenachse 20 und damit des gesamten Schaufelrades 1 einstellbar und verstellbar ist, daß sich aber das Mittenrac 110 als Sonnenrad oder die Mittenräder als Kettenräder 110a, HOb, HOc nicht mitcrehen.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 6 ist eine Vorrichtung gezeigt, bei der gewährleistet ist, daß jede Bewegung des Bootsheckes auf die Mittenachse 20 übertragen wird, aber gleichzeitig soll dafür gesorgt werden, daß die Schaufelblätter 12 immer parallel zum Bootsheck 30 stehen.

Zu diesem Zweck ist die Mittenachse 20 mit einem Hebelgestänge 6 verbunden, wobei das Hebelgestänge 6 am Boot über einen Z-förmigen Winkelhebel verbunden ist. Dieser Z-förmige Winkelhebel 60 ist an einem Ende durch Bohrungen 160 (Fig. 9) am Boot absolut festgelegt und sein nach oben gekröpftes Ende 260 trägt in einer Gelenkverbindung 360 das Hebelgestänge 6, und zwar eine Schubstange 61. Diese Schubstange 61 ist über einen Hebel 62 mit der Mittenachse 20 fest verbunden.

Auf cer Antriebswelle 42 ist noch ein Halter 44 angeordnet, (er rie Aufgabe hat, rafür zu sorgen, rie Schwimmer ; festzuhalten, ramit sich fiese jecer Situation anpassen ν ö η η e η .

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In Fig. 7 ist dargestellt, daß das Fahrzeug bewegt werden kann ähnlich einem Flugboot.. Dazu ist es mög lich, das Boot mit Flügeln 33 zu versehen, die beliebig geformt sein Vönnen, beispielsweise ähnlich einem Segelflugzeug.

Bei einer bestimmten Geschwindigkeit verliert das Boot seinen Kontakt mit dem Wasser, soweit die Übertragungswelle, nämlich'die Antriebswelle 42 es erlaubt. Die Haltestange 45 hat dafür zu sorgen, daß der maximale Winkel nicht überschritten wird. Sie kann sich bewegen, bis sie an einen Anschlag 46 gelangt. Während sich das Boot über dem Wasser befindet, übernimmt das Hebelgestänge 6 die Aufgabe, dafür zu sorgen, daß die Schubkraft immer parallel im Verhältnis zum Wasser bleibt, indem das Hebelgestänge 6 die Schaufelblätter 12 immer parallel zum Bootsheck 30 bleiben läßt, gleichgültig in welche Position sich das Boot stellt. Das Kegelgelenk 41 ermöglicht die Aufrechterhaltung der Antriebsbewegung für das Schaufelrad.

In Fig. 8 ist ein Ausführungsbeispiel als Wasserfahrrad dargestellt. Dieses Wasserfahrrad ist katamaranähnlich ausgebildet mit zwei Blähkörpern 7, einem Podest 70, auf dem das Fahrrad mit Tretkurbel 72 od.dgl. angeordnet ist. Der Kettentrieb 172 überträgt die Drehbewegung der Tretkurbel 72 auf ein weiteres Kettenrad 272 und eine drehbare Welle 73 und von dort wird das Drehmoment weiter übertragen durch einen zweiten Kettentrieb 74 auf ein Kettenrad 174, wobei das Kettenrad 174 die Teller 10 und 11 mitnimmt in ähnlicher Weise, wie das Kegelrad 143 die Teller 10 und 11 dreht. Die Mittenachse ist auch hier fest angeordnet und der innere Aufbau der Teller IC und 11 entspricht entweder dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 oder dem Ausführunqsbeispiel der Fig. 3. Die Drehkraft überträgt sich somit

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auf das Kettenrad 174, wobei die Schaufelblätter 12 angetrieben werden, wie eingangs beschrieben. Statt einer Tretkurbel 72 kann eine Anordnung mit Hebelkurbel vorgesehen sein, die den Kettentrieb 74 bewegt. Auch andere Drehantriebe, die mechanisch oder manuell bedient werden, sind einsetzbar.

Wie aus dem Vorhergehenden hervorgeht, ist der Gedanke der Erfiri'dung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So sind Variationen denkbar und möglich.

Claims

Schutzansprüch

1. Schaufelrad mit Antrieb zur Fortbewegung von Wasserfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei längs zur Fahrtrichtung stehenden, drehbeweglich gelagerten angetriebenen Tellern (10,11), von denen einer vorzugsweise als Getriebekasten ausgebildet ist, mindestens zwei vertikal und quer zur Fahrtrichtung stehende Schaufelblätter (12) angeordnet sind, die auf verlängerten Wellen (112) von gleichgroßen Zahnrädern, Kettenrädern (310,310a, b,c) od.dgl. fest montiert sind, die ihrerseits die Verbindung der Teller (10,11) im Verhältnis zueinander geben und die im Peripheriebereich stehenden Zahn- bzw.Kettenräder (310,310a-c) von einem mittig angeordneten feststehenden gleichgroßen Sonnenrac;(110,110a-c) eventuell unter Zwischenschaltung von jeweils einem Planetenrad (210) angetrieben sine und der vom Wasserfahrzeug, Boot (3) od. dgl. kommende Antrieb die Teiler (10,11) in ihrer Drehbewegung und damit die Zahnräder bzw. Kettenräder (310,310a-c) bzw. eventuell zwlschengeschal^ete Planetenräder (210) in ihrem Umlauf mitnimmt, wobei diese beim Umlauf um das feststehende Sonnenrad in Drehbewegung versetzbar sind, so daß die Schaufelblätter (12) in vertikaler bzw. in etwa vertikaler Stellung bleibend mit umlaufen.

2. Schaufelrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaufelrad (1) durch Schwimmer (2) oberhalb der Wasserfläche gehalten ist.

3. Schaufelrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwimmer (2) beidseitig des Schaufelrades
angeordnet sind und höhenverstellbar angeordnet sine.

4. Schaufelrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaufelrad (1) curch ein Gestänge (5) hinter dem Wasserfahrzeug bzw. Boot (3) gehalten ist, wobei die Kraftquelle des Antriebes auf dem Wasserfahrzeug bzw. dem Boot (3) angeordnet ist und vorzugsweise

unter Zwischenschaltung eines Kegelradgelenkes (41) über eine Antriebswelle (42) auf ein Kegelradpaar (43,143) erfolgt, wovon ein Kegelrad (143) fest mit einem der
Teller (10,11) verbunden ist.

5. Schaufelrad nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestänge (5) eine feststehende Welle (20) trägt, auf dem frei drehbar das Antriebskegelrad (143) angeordnet ist sowie mindestens einer der Teller (10,11), wobei die feststehende Mittenachse (20) das oder die Sonnenräder (110,110a-c) trägt.

6. Schaufelrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Schaufelblätter (12) über Befestigungshülseri (212) an den Wellen (112) befestigt sind, die drehbar angetrieben in beiden Tellern (10,11) gelagert sind.

7. Schaufelrad nach Anspruch 1 und einem der nachfolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestänge (5) um eine horizontale Achse schwenkbar an einen Träger (50) des Bootes (3) bzw. ces Wasserfahrzeuges gelagert ist, wobei der Träger (50) an der Rückwand (30) des Bootes bzw. des Wasserfahrzeuges befestigt ist.

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B. Schaufelrad nach Anspruch 1 und einem der nachfolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen ^em Boot(3) bzw« dem Wasserfahrzeug im Bereich seiner Rückwand (30) ein Kniehebel, Z-Höbel bzw. ein Z-förmiger Winkelhebel (60) angeordnet ist, bei dem ein Ende am Boot befestigt ist, während das andere Ende gelenkig eine Schubstange (61) trägt, die ihrerseits mit einem Hebel (62) verbunden ist, der die Mittenachse (20) angreift zur Bewegungsübertragung der Schwenkbewegung der Rückwand (30) des Bootes auf die Stellung der Teller (10,11) bzw. der Schaufelblätter (12).

9. Schaufelrad nach Anspruch' 1 und einem der nachfolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Teller (10,11) durch den Motor (4) angetrieben sind, der auf dem Wasserfahrzeug bzw. dem Boot (3) angeordnet ist.

10. Schaufelrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teller (10,11) von einer Tretkurbel (72) od.dgl. angetrieben sind, vorzugsweise über Kettentriebe (174,74).

11. Schaufelrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Drehgelenk für die Antriebswelle (42) ein Kegelradgelenk (41) angeordnet ist, bestehend aus drei Kegelrädern (41a,41b,41c), wovon das mittlere drehbar, aber ortsfest am Bootskörper festgelegt ist.