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Flossenantrieb für Wasserfahrzeuge, bei dem eine Hauptflosse hin-
und hergeschwenkt wird Es hat nicht an Versuchen gefehlt, den in der Natur bei der
Fortbewegung von Fischen fast ausschließlich vorkommenden Schwanzflossenantrieb
nachzuahmen und für die Fortbewegung von Wasserfahrzeugen zu verwenden. Diese Flossenantriebe
bestehen im allgemeinen aus einer um die Längskante schwenkbaren Platte, die mechanisch
angetrieben wird. Die Beobachtung lehrt aber, daß die Schwanzbewegung des Fisches
nicht eine hin- und hergehende Bewegung ist, sondern eine schlängelnde, indem der
hintere Teil des Fischkörpers eine andere Bewegung ausführt als das Ende des Schwanzes.
Beide Bewegungen sind gegeneinander gerichtet. Es ist aber in der materiellen Technik
nicht möglich, diese Bewegung des lebenden, mit Nerven verseticnen Organismus vollständig
nachzuahmen, wie es eine bekannte Erfindung vorsieht. Hierbei besteht das Hinterteil
des Schiffes aus einer großen Anzahl von hintereinandergeschalteten, gegeneinander
beweglichen Gliedern derart, daß durch eine hin- und hergehende Bewegung des dem
Fischschwanz nachgebildeten Bootskörpers die Bewegung des Fisches nachgeahmt werden
soll. Aber abgesehen von den zu erwartenden betrieblichen Schwierigkeiten würde
eine solche Form der Fortbewegung infolge der großen Reibungswiderstände der gegeneinander
arbeitenden Teile in praktischer Hinsicht unvollkommen und unwirtschaftlich sein.
Deshalb ist in der vorliegenden Erfindung von einer so großen Vielzahl von bewegten
Gliedern abgesehen worden.
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Bei einer anderen Erfindung wird nur eine aus biegsamen Lamellen bestehende,
den Vortrieb erzeugende Flosse verwendet, deren Bewegung durch Federkraft
verstärkt
und durch den Ausschlag begrenzende leistenförmige Elemente begrenzt wird. Um die
bei der hin-und hergehenden Bewegung auftretenden, durch Fußhebelantrieb hervorgerufenen
Querkräfte, die eine Schlingerbewegung des Bootes hervorrufen, unwirksam zu machen,
ist eine feststehende Führungsplatte vor der bewegten Flosse angeordnet. Bei der
vorliegenden Erfindung ist von der Anwendung von biegsamen, durch Federkraft in
Schwung versetzten Flossen Abstand genommen worden, weil sie größere Kräfte und
Antrieb durch Maschinen nicht zulassen und infolge der Reibungswiderstände an den
Lamellen und des Strömungswiderstandes der Vorrichtung zu unwirtschaftlich werden.
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Nach der Erfindung ist hinter eine Hauptflosse, die in bekannter Weise
aus einer Platte oder besser aus einem profilierten Ruder besteht und die um die
vordere Kante hin- und hergeschwenkt werden kann, eine im allgemeinen feststehende
Hilfsflosse angeordnet. Es hat sich nämlich gezeigt, daß schon eine weitere Platte
(Hilfsflosse) genügt, um eine kräftige Vortriebswirkung zu erhalten. Diese zweite
Platte wird nicht hin- und herbewegt, gehört aber mit der ersten zu einer Einheit;
sie ist kein Steuerruder, wenn sie in besonderen Fällen auch zum Steuern herangezogen
werden kann. Eine solche Vorrichtung ist frei von Reibung verursachenden Gelenken,
Lamellen und Federn; die Zahl der bewegten Teile ist so klein wie nur möglich.
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An der austretenden Kante der Hauptflosse entstehen im Betriebe starke
Wirbel, mit denen etwa die Hälfte der gesamten Energie verlorengeht: Die hintergeschaltete
Hilfsflosse gewinnt den größten Teil dieser Wirbelenergie zurück. Daher übertrifft
ein solcher Flossenantrieb alle bisher bekannten Schiffsantriebe an Wirkungsgrad.
Erst durch diese Anordnung der Platten ist gegenüber den bekannten Anordnungen eine
hohe Schlagzahl und die Übertragung größerer Leistungen durch Maschinen möglich.
Dieser Antrieb ist für alle vorkommenden Antriebe von Wasserfahrzeugen geeignet,
z. B. Spielzeuge, Sportboote, Schiffe und Hilfsfahrzeuge aller Art und Größe. Dieser
Antrieb zeichnet sich auch dadurch aus, daß er eine außerordentliche Mannigfaltigkeit
der Anbringung zuläßt.
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Ebenso wie die Form der Fischflosse bei den verschiedenen Fischarten
verschieden ist, so wird auch bei dem Flossenantrieb von Fahrzeugen die Form der
Flossen den Verhältnissen entsprechend verschieden und zweckmäßig ausgebildet werden,
d. h. sie werden im allgemeinen eine rechteckige Form haben, können aber in besonderen
Fällen eine quadratische, halbkreisförmige, elliptische, dreiecksförmige, sichelförmige
oder ähnliche Form annehmen, und zwar für beide Flossen gleich oder wechselseitig
ungleich. Der vordere Teil der, Hauptflosse kann auch ähnlich dem Oertzruder feststehend
ausgebildet werden. Diese Flosse wird in ihrer Tiefe (in Stromrichtung) geringere
Abmessungen besitzen als die bekannten Steuerruder. Auch die Hilfsflosse kann aus
mehreren Teilen bestehen, die sich gegeneinander bewegen können. Dies hat einerseits
den Zweck, die Vortriebswirkung zu erhöhen, indem durch besondere Mechanismen diese
Teile in einer bestimmten Phasenverschiebung hin-und herbewegt werden, aber auch
andererseits den Zweck, um bei Rückwärtsfahrt die Hilfsflosse als treibende Platte
arbeiten zu lassen, wobei dann die Hauptflosse in der Mittellage festgestellt werden
muß und dadurch die Funktion der Hilfsflosse übernimmt. Auf andere Art kann nur
umgesteuert werden, indem das ganze System um die Drehachse der Hauptflosse geschwenkt
wird.
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Die Schwenkbewegung der Hilfsflosse kann auch selbsttätig durchgeführt
werden, etwa durch eine kleine Leitflosse. Auch wird es in besonderen Fällen möglich
werden, in gleicher Weise die Hauptflosse durch eine Leitflosse bewegen zu lassen.
An der Hilfsflosse werden auch Einrichtungen vorzusehen sein, um deren Tiefe (in
Fahrtrichtung) verstellen zu können. Auf diese Weise kann sie verschiedenen Geschwindigkeiten
und Belastungen des Fahrzeuges angepaßt werden, wie überhaupt die Schlagzahl der
Hauptflosse sowie der Abstand der beiden Flossen mit der Geschwindigkeit aufeinander
abgestimmt werden müssen. In Fällen, in denen der Widerstand des Fahrzeuges sich
infolge der Änderung der Belastung oder des Trossenzuges od. dgl. ändert, kann die
Hauptflosse sowohl in der Tiefe (in Stromrichtung) als auch in der Länge (in Richtung
der Drehachse) durch einfache Vorrichtungen verstellt werden, um die Schlagzahl
der Hauptflosse der Geschwindigkeit anzupassen.
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Um das Umströmen des Wassers um die Enden der Flossen zu vermeiden,
werden in bekannter Weise Endscheiben vorgesehen. Diese können aber auch an dem
Schiffskörper angebracht werden und die Antriebsvorrichtungen der Flossen aufnehmen.
Die Antriebsvorrichtungen können auch ganz in dem Innern der Flossen untergebracht
werden.
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Die Hauptflosse schwingt im allgemeinen um eine Achse, die in der
Mittellinie des Profils an dem vorderen Ende liegt. Um eine Vereinfachung der Antriebsvorrichtung
zu bekommen, kann auch ein Drehpunkt gewählt werden, der außerhalb der Profilmittellinie,
etwa seitlich neben dem Profil oder auch auf der Mittellinie des Profils, aber in
der Nähe des Druckmittelpunktes oder in diesem liegt.
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Zum Antrieb der Flossen können alle bekannten Einrichtungen dienen,
wie z. B. Federkraft, Muskelkraft, die bekannten Dampf-, Gas-, Luft-, t51- und E-Maschinen,
auch hydraulische oder pneumatische Kraftübertragungen sowie pulsierende Gas- und
Luftströme und elektrische, mechanische, hydraulische, magnetische Schwingungsvorgänge
od. dgl. Außerdem können alle Maschinenteile zur Übertragung der Kräfte angewendet
werden, wie z. B. Hebel, Doppel- und Winkelhebel, Nocken, Kurbelschleife, Kurbeltrieb,
Servomotor, Exzenter, Pulsometer od. dgl. Es kann auch die Anordnung so getroffen
werden, daß die gesamte Antriebsvorrichtung in das Innere der Flosse hineingebaut
wird, woraus sich eine beträchtliche Raumersparnis im Schiff ergibt. Die Antriebsmaschinen
bzw. -mechanismen machen sich den großen Vorteil, daß Flossenantriebe besonders
geeignet sind, eine hohe Schlagzahl zu verwenden, voll zu Nutze. Auch müssen die
Maschinen in der Frequenz und in dem Ausschlag der Flosse anpassungs- und regelfähig
sein.
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Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt, und zwar
zeigt Abb. i eine Hauptflosse a mit
dahinter angeordneter Hilfsflosse
b. Abb 2 bis 5 zeigen verschiedene Anordnungen des Flossenantriebes am Schiff.
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Entsprechend dem Vorkommen in der Natur wird der Flossenantrieb zweckmäßig
am Heck des Fahrzeuges mit senkrechten Schwenkachsen angeordnet (Abb. 2,
A). In sehr vielen Fällen wird mit Vorteil eine Anordnung der Flossen
getroffen, bei der die Vorrichtung an den Seiten des Fahrzeuges, ebenfalls unter
dem Wasserspiegel, befestigt wird (Fall B in den Abb. 2 und 4). Auch kann der Antrieb
unter dem Schiffsboden nach den Fällen Cl, C2 und C3 angebracht werden, je nach
den vorliegenden Bedingungen. Wenn aber beim Arbeiten der Flossen störende Erschütterungen
auftreten sollten, wird es zum Ausgleich der Kräfte zweckmäßig sein, zwei gleiche
Vorrichtungen nebeneinander mit beliebig veränderter Phase arbeitend anzuordnen
(Fall D). Zur Verstärkung der Wirkungen können mehrere Gruppen nebeneinander oder
hintereinander einzeln oder paarweise vorgesehen werden.
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Unter Beachtung der genannten Gesichtspunkte können die Antriebe auch
einzeln oder in Gruppen in waagerechter Lage und um eine waagerechte Achse drehbar
seitlich oder hinter oder unter dem Fahrzeug angebracht werden (Fall E, F,
G1, G2, G3, H). Indem in lotrechter wie in waagerechter Lage der Flossen
die Antriebe beider Schiffsseiten in entgegengesetzter Richtung arbeiten, kann eine
gute Steuerfähigkeit des Fahrzeuges und ein Drehen auf der Stelle erreicht werden.
Alle Flossen können im Stillstand beigeklappt, hochgezogen oder in das Innere des
Fahrzeuges hineingezogen werden. Damit die Flossen bei Grundberührung oder beim
Anlegen nicht beschädigt werden, können sie ebenfalls hochgezogen werden, oder das
Schiff erhält besondere Nischen, in denen die Flossen untergebracht sind, und zwar
auch im Betriebe.