WO1999058395A1 - Wasserfahrzeug mit einer umlaufenden auftriebskörperanordnung - Google Patents

Wasserfahrzeug mit einer umlaufenden auftriebskörperanordnung Download PDF

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WO1999058395A1
WO1999058395A1 PCT/EP1999/003290 EP9903290W WO9958395A1 WO 1999058395 A1 WO1999058395 A1 WO 1999058395A1 EP 9903290 W EP9903290 W EP 9903290W WO 9958395 A1 WO9958395 A1 WO 9958395A1
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buoyancy body
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watercraft according
water
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PCT/EP1999/003290
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Inventor
Reinhart Reinbach
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Reinhart Reinbach
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H1/00—Propulsive elements directly acting on water
    • B63H1/30—Propulsive elements directly acting on water of non-rotary type
    • B63H1/34—Propulsive elements directly acting on water of non-rotary type of endless-track type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B1/00—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils
    • B63B1/32—Other means for varying the inherent hydrodynamic characteristics of hulls
    • B63B1/34—Other means for varying the inherent hydrodynamic characteristics of hulls by reducing surface friction
    • B63B1/36—Other means for varying the inherent hydrodynamic characteristics of hulls by reducing surface friction using mechanical means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T70/00—Maritime or waterways transport
    • Y02T70/10—Measures concerning design or construction of watercraft hulls

Definitions

  • the invention relates to a watercraft according to the preamble of claim 1.
  • Trums of the caterpillar-like buoyancy body arrangement can be reduced to practically zero.
  • the buoyancy bodies are not kept particularly slim in all known or previously proposed designs.
  • the ratio of length to width is about the values of rigid single and multihull hulls.
  • the shape and circulation is never optimized in terms of hydro and / or aerodynamics. Therefore, known watercraft of this type may have a reduced water friction resistance, but a high form, wave and air resistance, which usually still significantly outperforms the rigid buoyancy body.
  • the aim of the invention is to create a watercraft of the type mentioned at the beginning, whose shape, wave and air resistance is significantly reduced while maintaining the frictional resistance minimized to zero.
  • the features of the characterizing part of claim 1 are provided.
  • the idea of the invention is therefore to be seen in the fact that the bulge-like configuration of the buoyancy body with a round or rectangular cross-section, which is advantageous in itself for a strong buoyancy, is dispensed with and instead a wedge-like or knife-like cross-sectional shape is chosen, which has the shape and wave resistance in the bow and stern area significantly reduced. Due to an increased draft, the volume of the buoyancy body arrangement can nevertheless be kept so large that the buoyancy required for carrying the ship's body is achieved without the lower run being completely submerged. Preferably, the lower run of the buoyancy assembly should be 80 to 90% of its volume immersed in the water when fully loaded.
  • An embodiment of the buoyancy body according to claim 9 is particularly advantageous.
  • a sufficiently torsion-resistant but nevertheless elastic material, in particular plastic, e.g. are available in the form of a suitable foam.
  • a particularly large diameter of the deflection wheels is attached in order to avoid excessive expansion of the radially outer regions of the buoyancy body arrangement and corresponding internal friction losses in the regions of curvature.
  • buoyancy body according to claim 11 it is also possible to assemble the buoyancy body according to claim 11 from many individual floats. If there is a distance between the individual floats, they can also be used to propel the ship.
  • the embodiment according to claim 12 is preferred, which ensures an outward-going buoyancy body arrangement even when using individual floating bodies.
  • coverings can be provided in the bow and / or stern area according to claim 13. This increases the shape, wave and air resistance of the watercraft only slightly, especially when the shape of the hollow cladding is adapted as precisely as possible to the knife-like or wedge-like shape of the buoyancy body.
  • the features of this embodiment can also be used with advantage without the features of claims 1 to 13.
  • the ship-fixed linings have a different, larger cross-section than the buoyancy body guided in them; but its radial expansion is less, which has the advantage of greater torsional rigidity and robustness and possibly a lower internal
  • the buoyancy body is also more suitable for holding extendable and retractable blades.
  • the shape, wave and air resistance reducing effect of the hydro or aerodynamically optimized fairings is basically retained.
  • the buoyancy body is shielded from frontal resistance and turbulence losses at the rear. It only has to overcome a relatively small frictional resistance in water at rest in relation to the ship on relatively small stretches in the bow and stern area, or it runs without water friction in the dry when proceeding according to claim 15.
  • the buoyancy body arrangement is driven in the manner as claimed in claim 16.
  • the drive power required for this is very low. But it is also possible that the buoyancy body at all is not driven, but is put into circulation by the movement of the ship, in that the deflection wheels and support rollers are freely rotating in corresponding bearings.
  • the buoyancy body according to the invention can also be used alone or in addition to generate the ship's propulsion.
  • the blades are extended and retracted appropriately according to claim 18.
  • At least two buoyancy body arrangements should be provided on the two sides of the hull according to claim 19. This only leads to a directly proportional increase in the end face corresponding to the number of buoyancy element arrangements and does not affect the hydro / aerodynamic advantages of the invention.
  • the wave resistance is further reduced by shielding the floating bodies running inside.
  • buoyancy body arrangements according to the invention can also be used to generate the propulsion of the watercraft, it is preferred that they are driven according to claim 16 or not at all and that a special drive is provided for propelling the ship according to claim 20, which acts, for example, via one or more propellers.
  • Figure 1 is a schematic side view of a watercraft according to the invention in order to facilitate the drawing
  • Figure 2 is a schematic enlarged section along line II-II in
  • FIG. 1 two possible developments of the invention being shown,
  • Figure 3 is a schematic plan view of a preferred embodiment of a watercraft according to the invention.
  • Figure 4 is a schematic partial side view of the front part of another embodiment of a buoyancy assembly of a watercraft according to the invention.
  • the lower run of the buoyancy body 11 is deflected somewhat downwards by lower support rollers 17, 18 with transverse shafts 29, 30, so that below the part-circular deflection areas 11 '"or 11" "before the transition to a horizontal part 11 'oblique straight immersion and exhaustion regions 11 "" or H "" "are formed on the buoyancy body arrangement 11.
  • the buoyancy of the buoyancy body arrangement 11 is determined such that, when the watercraft is inserted into the water 12, the horizontal part 11 'as well as the immersion area 11 "" and the immersion area H “" “of the lower run of the buoyancy body arrangement are only partially submerged under the water surface 13 it is achieved that the immersion or immersion areas 11 "'" or H “” "penetrate the water surface 13 at a relatively acute angle ⁇ of, for example, 25 °.
  • the cross section of the buoyancy body arrangement 11 according to FIG. 2 is wedge-shaped, tapering radially outward.
  • the wedge angle ⁇ is relatively small and is e.g. only 20 °.
  • the buoyancy body arrangement 11 preferably consists of an elastic material which, on the one hand, is strong enough to maintain the cross-sectional shape according to FIG. 2 even at sea, but on the other hand has sufficient elasticity so that the material is in the deflection regions 11 '"and 11""and also in the transition from areas 11, 11 """in can deform the horizontal part 11 'sufficiently elastically and with little resistance, in particular it can stretch.
  • the front shaft 27 is driven by a drive motor 25 via a gear 26 at such a speed that the horizontal part 11 ′ of the lower run of the buoyancy element arrangement 11, according to FIG. 1, preferably in the direction 19 (ie to the rear) moves at a speed that is opposite or equal to the watercraft speed v.
  • the relative speed and thus the water friction resistance between the horizontal part 11 'of the lower run and the surrounding water is practically zero.
  • the watercraft is driven by a main machine 24 schematically indicated in FIG. 3, which drives a propeller 21 in the usual way.
  • reinforcement inserts in plate form extending perpendicular to the direction of movement of the buoyancy body arrangement 11 are provided according to FIGS. 1 and 3 at uniform intervals.
  • coverings 22 can be provided according to FIGS. 1 and 2 in this region, which form the buoyancy body arrangement 11 surrounded as closely as possible and have a shape similar to this, so that the advantages caused by the knife-like or wedge-like shape of the buoyancy body arrangement are maintained even when an additional covering 22 is present.
  • the cladding 22 is — as indicated in FIG. 2 — fixedly attached to the hull 14 by suitable supporting elements 31.
  • the buoyancy body can also have a more compact, rectangular, round or oval cross-section and can run at a greater distance in the bow and / or stern distribution part, which is also hydro / aerodynamically optimized here and which can be flooded or water-free by partitioning.
  • blades 23 can be fixedly arranged on the buoyancy element arrangement 11 at certain intervals, which extend at least substantially perpendicular to the direction of movement of the buoyancy element arrangement 11 and serve to make the circumferential buoyancy element arrangement also essential for the ship propulsion system with respect to propeller propulsion share in higher efficiency. To achieve a favorable form resistance, it is preferred, however, if these fixedly attached blades 23 are not present.
  • FIG. 4 shows that the buoyancy assembly 11 can also consist of individual block-like individual floats 11a, which are arranged at certain intervals on a flexible endless belt 11b, which is placed around the deflection wheels 15, 16 and the support rollers 17, 18.
  • elastic sleeves 1 lc can be arranged between the individual floating bodies 1 1 a made of solid material, the outer shape of which is also knife-like or wedge-like due to suitable attachment to the knife-like or wedge-like individual floating bodies 1 1 a is.
  • the elasticity of the elastic sleeves 11c must be such that, on the one hand, they ensure a smooth transition between adjacent individual floating bodies 11a on the linear debris, and on the other hand are so flexible that they can take part in the changes in distance, in particular radially outward, between the individual floating bodies 11a.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wasserfahrzeug mit wenigstens einer, bevorzugt mehreren nach Art der Raupenketten eines Raupenkettenfahrzeuges umlaufenden Endlos-Auftriebskörperanordnungen (11), welche mit ihrem unteren Trum (11', 11''''', 11'''''') so weit in das Wasser (12) eintaucht, daß der für das Tragen des Schiffskörpers (14) einschließlich der an und in ihm angeordneten Aggregate (11, 15, 16, 17, 18, 20, 21 bis 31) erforderliche Auftrieb erzeugt und der gewünschte Reserveauftrieb gewährleistet wird. Erfindungsgemäß ist hierbei vorgesehen, daß der Auftriebskörper einen sich nach unten keil- oder messerartig verjüngenden Querschnitt aufweist und/oder am Bug und Heck durch hydro- und aerodynamisch optimal geformte, schiffsfeste Verkleidungen abgeschirmt wird sowie in seinem eingetauchten, horizontalen Trum eine gegenüber herkömmlichen Schiffskörpern außerordentlich schlanke Form besitzt, wobei das Verhältnis der Länge des eingetauchten horizontalen Trums zur Breite der Auftriebskörperanordnung bevorzugt zwischen 10 : 1 und 40 : 1 liegt und auch größer sein kann.

Description

Wasserfahrzeug mit einer umlaufenden Auftriebskörperanordnung
Die Erfindung betrifft ein Wasserfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Es ist bereits bekannt, daß derartige Wasserfahrzeuge den Vorteil haben können, daß die am Schiffskörper sonst auftretende Wasserreibung sich längs des entgegen der Fahrtrichtung des Schiffes bewegten unteren
Trums der raupenkettenartigen Auftriebskörperanordnung bis praktisch auf Null reduzieren läßt. Um den erforderlichen Auftrieb zu erzeugen, sind die Auftriebskorper in allen bekannten oder bisher vorgeschlagenen Ausführungen nicht besonders schlank gehalten. Das Verhältnis von Länge zu Breite liegt etwa bei den Werten von starren Ein- und Mehrrumpfschiffskörpern. Die Form und Umlaufführung ist niemals hydro- und/ oder aerodynamisch optimiert. Deshalb haben bekannte Wasserfahrzeuge dieser Art zwar eventuell einen verminderten Wasserreibungswiderstand, aber einen hohen Form-, Wellen- und Luftwiderstand, der den starrer Auftriebskorper meist noch erheblich übertrifft.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein Wasserfahrzeug der eingangs genannten Gattung zu schaffen, dessen Form-, Wellen- und Luftwiderstand unter Beibehaltung des gegen Null minimierten Reibungswiderstan- des deutlich herabgesetzt ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1 vorgesehen. Der Erfindungsgedanke ist also darin zu sehen, daß auf die für einen starken Auftrieb an sich vorteilhafte wulstartige Ausbildung des Auftriebskörpers mit rundem oder rechteckigen Querschnitt verzichtet und stattdessen eine keil- oder messerartige Querschnittsform gewählt wird, die im Bug- und Heckbereich den Form- und Wellenwiderstand wesentlich reduziert. Durch einen erhöhten Tiefgang kann gleichwohl das Volumen der Auftriebskörperanordnung so groß gehalten werden, daß der für das Tragen des Schiffskörpers erforderliche Auftrieb erzielt wird, ohne daß das untere Trum vollständig untertaucht. Bevorzugt soll das untere Trum der Auftriebskörperanordnung bei voller zulässiger Beladung zu 80 bis 90 % seines Volumens in das Wasser eintauchen. Hinzu kommt eine in Fahrtrichtung des Schiffes gesehen möglichst lange Ausbildung der Auftriebskörperanordnung, weil sich dies günstig auf den Form-, Wellen- und Luftwiderstand des Wasserfahrzeuges auswirkt und den Fortfall der Was- serreibung am eingetauchten längslaufenden Trum der Auftriebskörperanordnung überhaupt erst praktisch nutzbar macht.
Weiter ist es vorteilhaft, wenn das eingetauchte horizontale Trum der Auftriebskörperanordnung eine gegenüber herkömmlichen Schiffskörpern außerordentliche schlanke Form aufweist. Bevorzugte Ausführungsformen entnimmt man dem Anspruch 2.
Weitere vorteilhafte praktische Ausführungsformen sind in den Ansprüchen 3 und 4 definiert.
Die Lösung der Erfindungsaufgabe wird weiter durch die Merkmale des Anspruches 5 gefördert. Indem ein spitzer Eintauchwinkel insbesondere in den Bereichen des Anspruches 6 gewählt wird, wird der Fahrtwiderstand des Wasserfahrzeuges weiter reduziert, insbesondere durch weiteres Zuspitzen der Ein- und Austrittswinkel der Wasserlinien am Auftriebskorper.
Eine für die Lösung der Erfindungsaufgabe vorteilhafte Führung des Auf- triebskörpers entnimmt man den Ansprüchen 7 und 8.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausbildung des Auftriebskörpers gemäß Anspruch 9. Hier muß ein ausreichend verwindungssteifes, aber gleichwohl elastisches Material, insbesondere Kunststoff, z.B. in Form eines geeigne- ten Schaumstoffes zur Verfügung stehen. Bei dieser Ausführungsform ist ein besonders großer Durchmesser der Umlenkräder angebracht, um in den Krümmungsbereichen zu starke Dehnungen der radial äußeren Bereiche der Auftriebskörperanordnung und entsprechende innere Reibungsverluste zu vermeiden.
Um den durch die messer- oder keilartige Ausführungsform sehr schmalen Auftriebskorper zu verstärken, sollte nach Anspruch 10 vorgegangen werden.
Es ist aber auch möglich, den Auftriebskorper gemäß Anspruch 11 aus vielen Einzelschwimmkörpern zusammenzusetzen. Sofern sich zwischen den Einzelschwimmkörpern ein Abstand befindet, können diese mit zum Schiffsantrieb herangezogen werden.
Bevorzugt ist jedoch die Ausführungsform nach Anspruch 12, die eine nach außen durchgehende Auftriebskörperanordnung auch unter Verwendung von Einzelschwimmkörpern gewährleistet. Insbesondere um den Auftriebskorper gegen Beschädigungen beispielsweise durch im Wasser schwimmende Gegenstände oder Eisschollen zu vermeiden, können im Bug- und/ oder Heckbereich Verkleidungen gemäß Anspruch 13 vorgesehen sein. Dadurch erhöht sich der Form-, Wellen- und Luftwiderstand des Wasserfahrzeugs nur geringfügig, und zwar vor allen Dingen dann, wenn die hohlen Verkleidungen in ihrer Formgebung der messer- oder keilartigen Form des Auftriebskörpers möglichst genau angepaßt sind.
Gemäß Anspruch 14 können die Merkmale dieser Ausführungsform auch ohne die Merkmale der Ansprüche 1 bis 13 mit Vorteil verwendet werden. In diesem Fall haben die schiffsfesten Verkleidungen zwar einen anderen, größeren Querschnitt als der in ihnen geführte Auftriebskorper; dafür ist dessen radiale Ausdehnung geringer, was den Vorteil einer größeren Ver- windungssteife und Robustheit und eventuell einer geringeren inneren
Reibung hat. Der Auftriebskorper eignet sich auf diese Weise auch besser zur Aufnahme von aus- und einfahrbaren Schaufeln. Der form-, wellen- und luftwiderstandsvermindernde Effekt der hydro- oder aerodynamisch optimierten Verkleidungen bleibt grundsätzlich erhalten. Der Auftriebs- körper wird hier von frontalem Widerstand und Verwirbelungsverlusten am Heck abgeschirmt. Er hat nur auf relativ kleinen Strecken im Bug- und Heckbereich einen relativ kleinen Reibungswiderstand in relativ zum Schiff ruhendem Wasser zu überwinden bzw. er läuft ohne Wasserreibung im Trockenen, wenn nach Anspruch 15 vorgegangen wird.
Bevorzugt erfolgt der Antrieb der Auftriebskörperanordnung so, wie man das Anspruch 16 entnimmt. Die hierfür erforderliche Antriebsleistung ist sehr gering. Es ist aber auch möglich, daß der Auftriebskorper überhaupt nicht angetrieben, sondern durch die Schiffsbewegung in Umlauf gesetzt wird, indem die Umlenkräder und Stützrollen freidrehend in entsprechenden Lagern gelagert sind.
In an sich bekannter Weise kann auch der erfindungsgemäße Auftriebs- körper gemäß Anspruch 17 allein oder zusätzlich zur Erzeugung des Schiffsantriebs herangezogen werden.
Da der Widerstand der gleitenden Reibung am unteren Trum der Auf- triebskörperanordnung anders als der innere, weitgehend rollende Reibungswiderstand der Vorrichtung mit dem Quadrat der Schiffsgeschwindigkeit wächst, gleicht sich die Umlaufgeschwindigkeit der Auftriebskorper mit wachsender Schiffsgeschwindigkeit dieser mehr und mehr an.
Das Aus- und Einfahren der Schaufeln geht zweckmäßig nach Anspruch 18 vor sich.
Um ausreichenden Auftrieb und Krängungsstabilität zu erzielen, sollen gemäß Anspruch 19 wenigstens zwei Auftriebskörperanordnungen an den beiden Seiten des Schiffskörpers vorgesehen sein. Dies führt nur zu einer direkt proportionalen Stirnflächenvergrößerung entsprechend der Anzahl der Auftriebskörperanordnungen und läßt die hydro- /aerodynamisch bedingten Vorteile der Erfindung unberührt. Der Wellenwiderstand wird durch Abschirmung der innen laufenden Auftriebskorper weiter vermin- dert.
Wenn auch die erfindungsgemäßen Auftriebskörperanordnungen zum Erzeugen des Vortriebs des Wasserfahrzeuges herangezogen werden können, ist es doch bevorzugt, daß sie allenfalls gemäß Anspruch 16 oder gar nicht angetrieben werden und für den Vortrieb des Schiffes gemäß Anspruch 20 ein besonderer Antrieb vorgesehen ist, der z.B. über eine oder mehrere Schiffsschrauben wirkt.
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:
Figur 1 eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Wasserfahrzeuges in zur Erleichterung der zeichnerischen
Darstellung stark verkürzter Form,
Figur 2 einen schematischen vergrößerten Schnitt nach Linie II-II in
Figur 1 , wobei zwei mögliche Weiterbildungen der Erfindung mit dargestellt sind,
Figur 3 eine schematische Draufsicht einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wasserfahrzeuges und
Figur 4 eine schematische Teilseitenansicht des vorderen Teils einer weiteren Ausführungsform einer Auftriebskörperanordnung eines Wasserfahrzeuges gemäß der Erfindung.
Nach Figur 1 und 3 sind im vorderen und hinteren Bereich eines Schiffs- körpers 14 auf quer verlaufenden Wellen 27 bzw. 28 seitlich aus dem
Schiffskörper 14 herausragende Umlenkräder 15 bzw. 16 mit relativ großem Durchmesser gelagert, um die eine als endloses, längliches elastisches Gebilde ausgebildete Auftriebskörperanordnung 11 herumgelegt ist. Auf diese Weise entstehen vordere und hintere Umlenkbereiche 11'" bzw. 11"" sowie ein oberes geradliniges Trum 11" der Auftriebskörperanordnung.
Das untere Trum des Auftriebskörpers 11 ist durch untere Stützrollen 17, 18 mit quer verlaufenden Wellen 29, 30 etwas nach unten ausgelenkt, so daß unten im Anschluß an die teilkreisförmigen Umlenkbereiche 11'" bzw. 11"" vor dem Übergang in einen horizontalen Teil 11' schräg verlaufende gerade Ein- bzw. Austauchbereiche 11"'" bzw. H""" an der Auftriebskör- peranordnung 11 gebildet werden.
Der Auftrieb der Auftriebskörperanordnung 11 ist so bestimmt, daß bei in das Wasser 12 eingesetztem Wasserfahrzeug der horizontale Teil 11' sowie der Eintauchbereich 11""' und der Austauchbereich H""" des unteren Trums der Auftriebskörperanordnung nur teilweise unter die Wasseroberfläche 13 eintauchen. Dadurch wird erreicht, daß die Eintauch- bzw. Austauchbereiche 11"'" bzw. H""" unter einem relativ spitzen Winkel α von beispielsweise 25° die Wasseroberfläche 13 durchstoßen.
Erfindungsgemäß ist der Querschnitt der Auftriebskörperanordnung 11 gemäß Figur 2 sich radial nach außen verjüngend keilförmig ausgebildet. Der Keilwinkel ß ist relativ klein und beträgt z.B. nur 20°.
Bevorzugt besteht die Auftriebskörperanordnung 11 aus einem elasti- sehen Material, welches einerseits fest genug ist, die Querschnittsform nach Figur 2 auch im Seegang aufrechtzuerhalten, andererseits aber genügend Elastizität hat, damit das Material sich in den Umlenkbereichen 11'" bzw. 11"" und auch beim Übergang von den Bereichen 11 , 11""" in den horizontalen Teil 11' ausreichend elastisch und widerstandsarm ver- formen, insbesondere dehnen kann.
Gemäß Figur 3 wird die vordere Welle 27 von einem Antriebsmotor 25 über ein Getriebe 26 mit einer solchen Geschwindigkeit angetrieben, daß der horizontale Teil 11' des unteren Trums der Auftriebskörperanordnung 11 sich nach Figur 1 in der Richtung 19 (d.h. nach hinten), bevorzugt mit einer Geschwindigkeit bewegt, die der Wasserfahrzeug-Geschwindigkeit v entgegengesetzt gleich oder höher ist. Auf diese Weise ist die Relativge- schwindigkeit und damit der Wasserreibungswiderstand zwischen dem horizontalen Teil 1 1' des unteren Trums und dem umgebenden Wasser praktisch gleich Null.
Der Antrieb des Wasserfahrzeugs erfolgt durch eine in Figur 3 schema- tisch angedeutete Hauptmaschine 24, die in üblicher Weise eine Schiffsschraube 21 antreibt.
Um die Auftriebskörperanordnung 11 insbesondere gegen seitliche Kräfte zu verstärken, sind nach den Figuren 1 und 3 in gleichmäßigen Abstän- den sich senkrecht zur Bewegungsrichtung der Auftriebskörperanordnung 11 erstreckende Verstärkungseinlagen in Plattenform vorgesehen.
Um die messer- bzw. keilartig nach vorn und unten vorstehende Auftriebskörperanordnung 11 im Bugbereich unterhalb der Wasseroberfläche 13 u.a. gegen im Wasser schwimmende Gegenstände, z.B. Eisschollen zu schützen, können nach den Figuren 1 und 2 in diesem Bereich Verkleidungen 22 vorgesehen werden, die die Auftriebskörperanordnung 11 mit möglichst engem Abstand umgeben und eine dieser ähnliche Form haben, so daß die durch die messer- oder keilartige Form der Auftriebskörperanordnung bedingten Vorteile auch beim Vorliegen einer zusätzlichen Verkleidung 22 aufrechterhalten bleiben. Die Verkleidung 22 ist - wie in Figur 2 angedeutet - durch geeignete Tragelemente 31 fest am Schiffskörper 14 befestigt.
Bei dieser Ausführungsform kann der Auftriebskorper auch einen kompakteren, rechteckigen, runden oder ovalen Querschnitt aufweisen und mit mehr Abstand in dem auch hier hydro- /aerodynamisch optimierten Bug- und/ oder Heckverteilungsteil laufen, das geflutet oder auch durch Abschottung wasserfrei gestaltet sein kann.
Wie in den Figuren 1 und 2 angedeutet, können an der Auftriebskörperanordnung 11 in bestimmten Abständen Schaufeln 23 fest angeordnet werden, die sich zumindest im wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung der Auftriebskörperanordnung 11 erstrecken und dazu dienen, die umlaufende Auftriebskörperanordnung auch für den Schiffsantrieb mit gegenüber Schiffsschraubenantrieb wesentlich höherem Wirkungsgrad mitzunutzen. Zur Erzielung eines günstigen Formwiderstandes ist es je- doch bevorzugt, wenn diese fest angebrachten Schaufeln 23 nicht vorhanden sind.
Dagegen läßt sich ein Vor- oder Rücktrieb mit besonders hohem Wirkungsgrad erreichen, wenn die Schaufeln am unteren horizontalen Trum des Auftriebskörpers bevorzugt seitlich und senkrecht zur Bewegungsrichtung vorne aus- und hinten wieder eingefahren werden. Figur 4 zeigt, daß die Auftriebskörperanordnung 11 auch aus einzelnen blockartigen Einzelschwimmkörpern 11a bestehen kann, die in bestimmten Abständen an einem flexiblen Endlosband 11b angeordnet sind, das um die Umlenkräder 15, 16 sowie die Stützrollen 17, 18 herumgelegt ist.
Sofern ein nach außen einheitliches Endlosgebilde erzielt werden soll, können nach Figur 4 zwischen den aus festem Material bestehenden Einzelschwimmkörpern 1 1a elastische Hüllen 1 lc fest angeordnet werden, deren Außenform aufgrund geeigneter Befestigung an den messer- oder keilartigen Einzelschwimmkörpern 1 la ebenfalls messer- oder keilartig ist. Die Elastizität der elastischen Hülsen 11c muß so sein, daß sie einerseits auf den geradlinigen Trümern einen glatten Übergang zwischen benachbarten Einzelschwimmkörpern 11a gewährleisten, andererseits so dehnfähig seien, daß sie die in den Umlenkbereichen insbesondere radial außen zwischen den Einzelschwimmkörpern 11a stattfindenden Abstandsänderungen mitmachen können.
Aufgrund der radial nach außen scharfen Ausbildung der ein Endlosgebilde darstellenden Auftriebskörperanordnung 11 und der schrägen Ein- und Austrittswinkel erfolgt eine hydrodynamische Optimierung, die insbesondere in der substantiellen Herabsetzung des Form-, Wellen- und Luftwiderstandes besteht. Hierfür ist zusätzlich eine möglichst große Länge der geradlinigen unteren Trümer des Auftriebskörpers von entscheidendem Vorteil. Bezugszeichenliste
Auftriebskörperanordnung ' horizontaler Teil des unteren Trums " oberes Trum '" vorderer Umlenkbereich "" hinterer Umlenkbereich mtl Eintauchbereich des unteren Trums
' Austauchbereich des unteren Trums
Wasser
Wasseroberfläche
Schiffskörper
Umlenkrad
Umlenkrad
Stützrolle
Stützrolle
Bewegungsrichtung
Verstärkungseinlage
Schiffsschraube
Verkleidung
Schaufel
Hauptmaschine
Antriebsmotor
Getriebe
Welle
Welle
Welle Welle Tragelement Schiffsgeschwindigkeit

Claims

Patentansprüche
1. Wasserfahrzeug mit wenigstens einer bevorzugt mindestens zwei nach Art der Raupenkette eines Raupenkettenfahrzeuges umlaufenden Endlos-Auftriebskörperanordnung(en) (11), welche mit ihrem unteren Trum (I T, 11 , 11 ) so weit in das Wasser (12) eintaucht, daß der für das Tragen des Schiffskörpers (14) einschließlich der an und in ihm angeordneten Aggregate (11, 15, 16, 17, 18, 20 bis 31) erforderliche volle Auftrieb erzeugt wird und ihr nicht eingetauchter Teil den gewünschten Reserveauftrieb gewährleistet, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftriebskörperanordnung (11) einen sich nach außen keil- oder messerartig verjüngenden Querschnitt aufweist.
2. Wasserfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Länge des eingetauchten, horizontalen Trums zur größten Breite der Auftriebskörperanordnung (11) größer ist als 5 : 1, bevorzugt 15 : 1 bis 40 : 1 und darüber.
3. Wasserfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Keilwinkel (ß) 10° bis 40°, insbesondere 15° bis 30° und bevorzugt etwa 20° beträgt.
4. Wasserfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanken des Querschnitts konkav oder konvex gekrümmt sind.
5. Wasserfahrzeug mit wenigstens einer nach Art der Raupenkette eines Raupenkettenfahrzeuges umlaufenden Endlos- Auftriebskörperanordnung (11), welche mit ihrem unteren Trum (11') so weit in das Wasser (12) eintaucht, daß der für das Tragen des Schiffskörpers (14) einschließlich der an und in ihm angeordneten Aggregate (11, 15, 16, 17, 18, 20 bis 31) erforderliche Auftrieb erzeugt wird und ein Reserveauftrieb zur Verfügung steht, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftriebskörperanordnung (11) die Wasseroberfläche (13) vorne und/ oder hinten unter einem spitzen Winkel (α) durchstößt, der deutlich kleiner als 90° ist.
6. Wasserfahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (α) 10° bis 40°, insbesondere 20° bis 30° und bevorzugt etwa 25° beträgt.
7. Wasserfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftriebskörperanordnung (11) um zwei in Schiffslängsrichtung im Abstand angeordnete Umlenkräder (15, 16) mit quer zur Schiffslängsrichtung verlaufenden Wellen (27, 28) und vorzugsweise relativ großem Durchmesser geführt ist.
8. Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Trum (11', 11 , 11 ) durch weitere Umlenk- und
Stützrollen (17, 18) so geführt ist, daß ein noch spitzerer Eintauchwinkel (α) der Auftriebskörperanordnung (11) gebildet wird und ein weitgehend geradliniger Verlauf des unteren Trums (11') zwischen den vorderen und hinteren Umlenk- und Stützrollen (17,
18) gewährleistet ist.
9. Wasserfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftriebskörperanordnung (11) als elastisches Endlosgebilde mit dem keil- oder messerartigen Querschnitt ausgebildet ist.
10. Wasserfahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftriebskörperanordnung (11) in vorzugsweise gleichmäßigen Abständen senkrecht zur Bewegungsrichtung verlaufende Verstärkungseinlagen (20) enthält.
11. Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftriebskörperanordnung (11) aus einer Vielzahl von in Bewegungsrichtung bevorzugt eng beabstandeten Einzelschwimmkörpern (Ha) mit dem keil- oder messerartigen Querschnitt besteht, die an einem in Längsrichtung unelastischen Endlosband (1 1b) befestigt sind, welches um die Umlenkräder (15, 16) herumgelegt ist, wobei die Einzelschwimmkörper (11a) bevorzugt Hohl- oder ausgeschäumte Körper aus festem Material oder elastische Körper sind.
12. Wasserfahrzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelschwimmkörper (11a) durch eine entsprechend ihrem Querschnitt geformte elastische, glatte und wassserdichte Hülle (He) oder untereinander durch entsprechende Häute derart verbunden sind, daß ein nach außen einheitlicher und weitgehend glatter Auftriebskorper (11) vorliegt.
13. Wasserfahrzeug mit wenigstens einer bevorzugt mindestens zwei nach Art der Raupenkette eines Raupenkettenfahrzeuges umlaufenden Endlos-Auftriebskörperanordnung(en) (11), welche mit ihrem unteren Trum (11*, 11'"", 11 ) so weit in das Wasser (12) eintaucht, daß der für das Tragen des Schiffskörpers (14) einschließlich der an und in ihm angeordneten Aggregate (11, 15, 16, 17, 18, 20 bis 31) erforderliche volle Auftrieb erzeugt wird und ihr nicht eingetauchter Teil den gewünschten Reserveauftrieb gewährleistet, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bug- und /oder Heckbereich unmittelbar vor bzw. hinter dem geradlinig verlaufenden Teil (11') des unteren Trums der Auftriebskörperanordnung (11) schiffsfeste, vorne luft- und insbesondere wellen- und wasserdruckwiderstandsarme, hinten wirbelvermeidende, schlanke Verkleidungen (22) vorgesehen sind, die einen dem Querschnitt der Auftriebskorper (11) ähnlichen, jedoch etwas größeren Querschnitt aufweisen und die Auftriebskörperanordnung (11) mit einem vorzugsweise möglichst geringen Abstand von ihrer Innenfläche aufnehmen.
14. Wasserfahrzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Auftriebskorper (11) auch andere Querschnitte als nach den Ansprüchen 1 bis 4, nämlich vorzugsweise rechtwinklige oder runde Querschnitte hat und unter anderen Winkeln und in anderer Weise als nach den Ansprüchen 5 bis 8 innerhalb der schiffsfesten Verkleidungen (22) zum oder vom geradlinigen unteren Teil (11') des unteren Trums geführt ist.
15. Wasserfahrzeug nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Bug- und/ oder Heckverkleidung (22) fest und/ oder elastisch abgeschottet wird, so daß sich der Auftriebskorper (11) innerhalb der Verkleidungen (22) im Trockenen bewegt.
16. Wasserfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftriebskörperanordnung (11) so angetrieben wird, daß der horizontale Teil (1 1') des unteren Trums sich relativ zum Schiffskör- per (14) gerade mit der umgekehrten Schiffsgeschwindigkeit oder schneller bewegt und auf diese Weise zwischen dem horizontalen Teil (11') des unteren Trums und dem umgebenden Wasser keine Relativgeschwindigkeit vorliegt oder dieses Trum sich schneller nach hinten bewegt als das umgebende Wasser.
17. Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß an der Auftriebskörperanordnung (11) in Bewegungsrichtung (19) in regelmäßigen Abständen feste oder ein- und ausfahrbare Schaufeln (23) angeordnet sind, die im Bereich des in Fahrtrichtung sich erstreckenden horizontalen Teils (11') des unteren Trums zu- mindest im wesentlichen senkrecht zur Fahrtrichtung verlaufen und die allein oder zusammen mit anderen Antriebsvorrichtungen den Vor- oder Rücktrieb des Wasserfahrzeugs bewirken.
18. Wasserfahrzeug nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Aus- und Einfahren der Schaufeln (23) vorzugsweise seitlich quer aus den Auftriebskörpern (11) heraus am vorderen Ende von dessen unteren horizontalen Trum bzw. wieder hinein am hinteren Ende des unteren horizontalen Trums erfolgt.
19. Wasserfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei oder mehr Auftriebskörperanordnungen (11) parallel zueinander am Schiffskörper (14) vorgesehen sind.
20. Wasserfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schiffskörper (14) für den Vor- und Rücktrieb eine weitere Antriebsvorrichtung, z.B. ein oder mehrere Schiffsschrauben (21) aufweist.
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