WO2001025084A1 - Propulsion system for a watercraft - Google Patents

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WO2001025084A1
WO2001025084A1 PCT/DE1999/003213 DE9903213W WO0125084A1 WO 2001025084 A1 WO2001025084 A1 WO 2001025084A1 DE 9903213 W DE9903213 W DE 9903213W WO 0125084 A1 WO0125084 A1 WO 0125084A1
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WO
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piston
cylinder
drive according
passage
drive
Prior art date
Application number
PCT/DE1999/003213
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German (de)
French (fr)
Inventor
Heike Schnieders
Horst Schnieders
Anke KÖHLER
Klaus Köhler
Original Assignee
Heike Schnieders
Horst Schnieders
Koehler Anke
Koehler Klaus
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Publication date
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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
    • B63H1/32—Flaps, pistons, or the like, reciprocating in propulsive direction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H11/00—Marine propulsion by water jets
    • B63H11/02—Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water
    • B63H11/04—Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water by means of pumps
    • B63H11/06—Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water by means of pumps of reciprocating type

Definitions

  • the present invention relates to a drive for a watercraft, in particular for a ship, with a cylinder and a piston running in the cylinder, the cylinder being fixedly connected to the watercraft.
  • the present invention is therefore based on the object of designing and developing a drive for a watercraft, in particular for a ship, in such a way that operation which is as maintenance-free as possible is possible with the simplest construction and avoiding any emissions.
  • a drive of the generic type is characterized in that the piston has a passage which can be at least largely blocked in a flow direction and can be moved back and forth in a passage of the cylinder which is preferably also at least largely blocked in a flow direction, the passage of the piston depending on the stroke direction is blocked or opened and the passage of the cylinder is possibly at least largely blocked when the piston is open and at least largely opened when the piston is blocked.
  • a cylinder-piston arrangement is particularly suitable for realizing a structurally simple drive for a watercraft, namely when the piston moves in a flow direction has at least largely lockable passage, the piston moving back and forth in one passage of the cylinder.
  • the piston With the passage of the piston open, the piston can be moved within the passage with the least possible water displacement, depending on the effective cross section of the piston wall. If the passage in the piston is shut off in a flow direction, the piston is able to displace fluid when moving against the shut-off direction, since the piston then works with its entire cross section in the manner of a conventional piston. To this extent, the piston displaces fluid which is expelled from the passage of the cylinder by the movement of the piston.
  • the passage of the piston is blocked or opened depending on the stroke direction of the piston, the passage of the cylinder being at least largely blocked when the piston is open and at least largely opened when the piston is blocked. It is not absolutely necessary to block the passage of the cylinder when the piston is open, but it does favor the efficiency of the drive, since such a block prevents an unintentional impulse contrary to the actual direction of travel.
  • the passages are blocked both in the piston and in the cylinder by closing the passages, and blocking by means of valves is also conceivable. This will be discussed later.
  • the passage formed in the cylinder could have a round cross section in the context of a particularly simple construction.
  • the cylinder could be designed as a tube with a preferably round cross section, which results in a particularly simple construction of the cylinder.
  • the piston could also be designed as a tube, the wall of the piston being able to be tapered or reduced toward the inflow end. Such a configuration would favor the “return stroke” when the piston is open, insofar as this measure would result in only a slight displacement of the fluid against the direction of travel.
  • the piston is designed as a preferably thin-walled tube, which per se results in only a slight displacement of the fluid against the direction of travel, namely due to the small effective diameter of the piston resulting from the wall of the tube.
  • the passage extending through the piston could have a round cross-section, which results in particularly favorable flow conditions.
  • the piston consists of an electrically conductive material and is driven electromagnetically — quasi contactlessly.
  • the passage of the cylinder could be surrounded by two or more electrical coils which can be arranged in succession and can be activated alternately. These coils are fed with direct current, which results in a magnetic field.
  • the magnetic field induces current in the piston located in the area of the coil, through which a magnetic field opposing the external magnetic field is built up.
  • the piston is moved in one direction or the other out of the area of one coil into the area of the other coil.
  • the movement can be reversed by means of the second, third, fourth, etc. coil, which must be reversely polarized accordingly, so that a reciprocating movement of the piston within the passage formed in the cylinder can be realized on the basis of the arrangement selected here.
  • the coils could be arranged around the cylinder, side by side over the length of the cylinder. In this respect, the coils could extend essentially over the entire stroke of the piston with essentially the same coil lengths, the piston length being at least largely adapted to the length of a coil.
  • valves which can preferably be check valves.
  • the valves can be designed, for example, as plate or leaf valves, with no special measures for controlling the valves being necessary.
  • the passages of the cylinder and the piston could be closed by means of flaps.
  • the flaps are advantageously arranged at the ends of the cylinder and on the piston, so that the running of the piston within the cylinder is not disturbed.
  • the flaps could be designed in such a way that they open or close - quasi automatically - due to the water flow, namely according to the above description of the mode of operation of the drive claimed here.
  • the flaps are at least slightly subjected to force in the direction of the closed position, elastic means, for example springs, being provided for the application of force. So that the flaps do not open too far, a stop limiting the opening movement could be provided, so that a smooth closing of the flaps - starting from the stop - is possible with minimal effort.
  • the cylinder has a filter on the inflow side, which can be made removable. Accidental suction of any part is effectively avoided. Due to the removable design, the filter can be cleaned in a simple manner.
  • the cylinder could have a chopper, a screw or the like, preferably driven by the flow, on the inflow side. Such a measure makes it possible to use it in shallow, branched or herb-rich waters.
  • the drive can comprise two or more cylinder-piston arrangements working in parallel, an anti-cyclical function of both arrangements being advantageous.
  • the pistons of the two or more arrangements run in opposite directions, the direction of ejection being the same.
  • the impulses emanating from the drive are "smoothed". This ensures a uniformly operating drive.
  • FIG. 1 in a schematic basic illustration, partially in section, a first exemplary embodiment of a drive according to the invention, the piston being located there near the end of the delivery stroke,
  • Fig. 2 shows the object of Fig. 1, where the piston is almost there
  • Fig. 3 in a schematic diagram, partially in section, a second embodiment of a drive according to the invention, wherein special design measures are provided on the inlet side of the cylinder.
  • the figures show two exemplary embodiments of a drive according to the invention for a watercraft, the watercraft not being shown here for the sake of simplicity.
  • the drive comprises a cylinder 1 and a piston 2 running in the cylinder 1, the cylinder 1 being firmly connected to the watercraft, not shown. This connection is symbolically indicated by reference number 3.
  • the piston 2 has a passage 4 which can be at least largely shut off in a flow direction and can be moved back and forth in a passage 5 of the cylinder 1 which can also be shut off at least largely in a flow direction.
  • the passage 4 of the piston 2 is blocked or opened depending on the stroke direction of the piston 2, the passage 5 of the cylinder 1 being at least largely blocked when the passage 4 of the piston 2 is open and at least largely opened when the passage 4 of the piston 2 is blocked. This mode of operation can be seen in FIGS. 1 and 2 together.
  • Both the passage 5 formed in the cylinder 1 and the passage 4 formed in the piston 2 have a round cross section in the exemplary embodiments shown in FIGS. 1 to 3. Specifically, both the cylinder 1 and the piston 2 are designed as a tube.
  • the piston 2 is driven electromagnetically in all of the exemplary embodiments shown here and, for this purpose, consists of an electrically conductive material.
  • Two coils 7 are arranged around the tubular cylinder 1, so that the piston 2 is moved out of the region of one of the two coils when the coils 7 are subjected to a corresponding electrical load. With corresponding polarity of the coils 7 and alternating activation of the coils, a reciprocating movement of the piston 2 is possible.
  • FIGS. 1 and 2 further show that the cylinder 1 or its passage 5 is equipped with a filter 9 on the inflow side. This effectively prevents accidental suction of particles of any kind.
  • the piston can be driven by means of other electrical and / or electromagnetic measures.
  • the flaps 6 are equipped with a stop 12 which limits the opening movement of the flaps 6, so that the spring force is sufficient to automatically close the flaps 6.
  • the cylinder 1 has a spiral chopper 13 on the inflow side and a filter 9 connected to it.
  • the spiral chopper 13 enables use in shallow waters overgrown with seaweed or the like. Otherwise, the embodiment of the drive according to the invention shown in Figure 3 works in an identical manner.

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Abstract

A propulsion system for a watercraft, particularly a ship, comprises a cylinder (1), securely fixed to the watercraft, and a piston (2) running in said cylinder (1). Said system is of simple construction and prevents any emissions, being configured in such a way that the piston (2) comprises a passage (4) that can, at least largely, be closed in one flow direction and can move back and forth in a passage (5) in the cylinder (1) which preferably can, at least largely, equally be closed in one flow direction, whereby the passage (4) of the piston (2) is closed or open depending upon the direction of the stroke and the passage (5) of the cylinder (1), is optionally at least largely closed when the passage (4) of the piston (2) is open and when the passage (4) of the piston (2) is closed, is, at least largely open.

Description

„Antrieb für ein Wasserfahrzeug" "Propulsion for a watercraft"
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antrieb für ein Wasserfahrzeug, insbesondere für ein Schiff, mit einem Zylinder und einem in dem Zylinder laufenden Kolben, wobei der Zylinder fest mit dem Wasserfahrzeug verbunden ist.The present invention relates to a drive for a watercraft, in particular for a ship, with a cylinder and a piston running in the cylinder, the cylinder being fixedly connected to the watercraft.
Antriebe für Wasserfahrzeuge sind in den unterschiedlichsten Ausführungsformen aus der Praxis bekannt. So gibt es neben herkömmlichen Schrauben- und Schaufelradantrieben unter anderem auch Jet-Antriebe, bei denen Wasser anströmseitig angesaugt und abströmseitig ausgestoßen wird. Sämtliche bekannten Antriebe sind in der Konstruktion aufwendig und weisen üblicherweise rotierende auteile auf, die eine besondere Lagerung und Schmierung erfordern. Umfaßt der Antrieb einen Verbrennungsmotor, so findet obendrein ein ganz erheblicher Ausstoß an Schadstoffen statt. Eine nicht unbeachtliche Geräuschemission kommt in nachteiliger Weise hinzu.Drives for watercraft are known in practice in a wide variety of embodiments. In addition to conventional screw and paddle wheel drives, there are also jet drives in which water is drawn in on the upstream side and expelled on the downstream side. All known drives are complex to construct and usually have rotating parts that require special storage and lubrication. If the drive includes an internal combustion engine, there is also a very considerable emission of pollutants. A not inconsiderable noise emission is disadvantageous.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb für ein Wasserfahrzeug, insbesondere für ein Schiff, derart auszugestalten und weiterzubilden, dass bei einfachster Konstruktion und unter Vermeidung jedweder Emissionen ein möglichst wartungsfreier Betrieb möglich ist.The present invention is therefore based on the object of designing and developing a drive for a watercraft, in particular for a ship, in such a way that operation which is as maintenance-free as possible is possible with the simplest construction and avoiding any emissions.
Die voranstehende Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Danach ist ein Antrieb der gattungsbildenden Art dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben einen in eine Strömungsrichtung zumindest weitgehend absperrbaren Durchgang aufweist und in einem vorzugsweise ebenfalls in eine Strömungsrichtung zumindest weitgehend absperrbaren Durchgang des Zylinders hin und her bewegbar ist, wobei der Durchgang des Kolbens in Abhängigkeit von der Hubrichtung gesperrt oder geöffnet ist und wobei der Durchgang des Zylinders bei geöffnetem Durchgang des Kolbens ggf. zumindest weitgehend gesperrt und bei gesperrtem Durchgang des Kolbens zumindest weitgehend geöffnet ist.The above object is achieved by the features of claim 1. According to this, a drive of the generic type is characterized in that the piston has a passage which can be at least largely blocked in a flow direction and can be moved back and forth in a passage of the cylinder which is preferably also at least largely blocked in a flow direction, the passage of the piston depending on the stroke direction is blocked or opened and the passage of the cylinder is possibly at least largely blocked when the piston is open and at least largely opened when the piston is blocked.
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass sich zur Realisierung eines konstruktiv einfachen Antriebs für ein Wasserfahrzeug eine Zylinder-Kolben-Anordnung ganz besonders eignet, nämlich dann, wenn der Kolben einen in eine Strömungsrichtung zumindest weitgehend absperrbaren Durchgang aufweist, wobei sich der Kolben in einem Durchgang des Zylinders hin und her bewegt. Bei geöffnetem Durchgang des Kolbens läßt sich der Kolben innerhalb des Durchgangs bei geringstmöglicher Wasserverdrängung bewegen, und zwar in Abhängigkeit von dem wirksamen Querschnitt der Kolbenwandung. Wird der Durchgang im Kolben in eine Strömungsrichtung abgesperrt, so ist der Kolben in der Lage, bei einer Bewegung entgegen der Absperrrichtung Fluidum zu verdrängen, da der Kolben dann nämlich mit seinem gesamten Querschnitt im Sinne eines herkömmlichen Kolbens arbeitet. Insoweit verdrängt der Kolben Fluidum, welches aus dem Durchgang des Zylinders - durch die Bewegung des Kolbens - ausgestoßen wird. Beim Rückführen des Kolbens wird der im Kolben ausgebildete Durchgang wieder frei gegeben, so dass er sich innerhalb des im Zylinder ausgebildeten Durchgangs bei geringstmöglicher Verdrängung des Fluidums zurückbewegen kann. Danach beginnt der Verdrängungsvorgang nach voranstehend erläutertem Ablauf erneut, nämlich nach erfolgter Richtungsumkehr der Kolbenbewegung.According to the invention, it has been recognized that a cylinder-piston arrangement is particularly suitable for realizing a structurally simple drive for a watercraft, namely when the piston moves in a flow direction has at least largely lockable passage, the piston moving back and forth in one passage of the cylinder. With the passage of the piston open, the piston can be moved within the passage with the least possible water displacement, depending on the effective cross section of the piston wall. If the passage in the piston is shut off in a flow direction, the piston is able to displace fluid when moving against the shut-off direction, since the piston then works with its entire cross section in the manner of a conventional piston. To this extent, the piston displaces fluid which is expelled from the passage of the cylinder by the movement of the piston. When the piston is returned, the passage formed in the piston is released again, so that it can move back within the passage formed in the cylinder with the least possible displacement of the fluid. After that, the displacement process begins again according to the procedure described above, namely after the direction of the piston movement has been reversed.
Mit anderen Worten ist der Durchgang des Kolbens in Abhängigkeit von der Hubrichtung des Kolbens gesperrt oder geöffnet, wobei der Durchgang des Zylinders bei geöffnetem Durchgang des Kolbens zumindest weitgehend gesperrt sein kann und bei gesperrtem Durchgang des Kolbens zumindest weitgehend geöffnet ist. Eine Sperrung des Durchgangs des Zylinders bei geöffnetem Durchgang des Kolbens ist nicht zwingend erforderlich, begünstigt jedoch den Wirkungsgrad des Antriebs, da nämlich eine solche Sperrung einen unbeabsichtigten Impuls entgegen der eigentlichen Fahrtrichtung vermeidet.In other words, the passage of the piston is blocked or opened depending on the stroke direction of the piston, the passage of the cylinder being at least largely blocked when the piston is open and at least largely opened when the piston is blocked. It is not absolutely necessary to block the passage of the cylinder when the piston is open, but it does favor the efficiency of the drive, since such a block prevents an unintentional impulse contrary to the actual direction of travel.
In vorteilhafter Weise erfolgt die Sperrung der Durchgänge sowohl im Kolben als auch im Zylinder durch Schließen der Durchgänge, wobei auch eine Absperrung mittels Ventilen denkbar ist. Darauf wird später noch eingegangen werden.In an advantageous manner, the passages are blocked both in the piston and in the cylinder by closing the passages, and blocking by means of valves is also conceivable. This will be discussed later.
Der im Zylinder ausgebildete Durchgang könnte im Rahmen einer besonders einfachen Konstruktion einen runden Querschnitt aufweisen. In weiter vorteilhafter Weise könnte der Zylinder als Rohr mit vorzugsweise rundem Querschnitt ausgeführt sein, wodurch sich eine ganz besonders einfache Konstruktion des Zylinders ergibt. Analog der Ausgestaltung des Zylinders könnte ebenfalls der Kolben als Rohr ausführt sein, wobei die Wandung des Kolbens zum einströmseitigen Ende hin verjüngt bzw. reduziert sein kann. Eine solche Ausgestaltung würde den „Rückhub" bei geöffnetem Durchgang des Kolbens insoweit begünstigen, als aufgrund dieser Maßnahme eine nur geringe Verdrängung des Fluidums entgegen der Fahrtrichtung stattfinden würde.The passage formed in the cylinder could have a round cross section in the context of a particularly simple construction. In a further advantageous manner, the cylinder could be designed as a tube with a preferably round cross section, which results in a particularly simple construction of the cylinder. Analogous to the design of the cylinder, the piston could also be designed as a tube, the wall of the piston being able to be tapered or reduced toward the inflow end. Such a configuration would favor the “return stroke” when the piston is open, insofar as this measure would result in only a slight displacement of the fluid against the direction of travel.
Ebenso ist es denkbar, dass der Kolben als vorzugsweise dünnwandiges Rohr ausgeführt ist, wodurch sich per se eine nur geringe Verdrängung des Fluidums entgegen der Fahrtrichtung ergibt, nämlich aufgrund des sich aus der Wandung des Rohrs ergebenden geringen wirksamen Durchmessers des Kolbens.It is also conceivable that the piston is designed as a preferably thin-walled tube, which per se results in only a slight displacement of the fluid against the direction of travel, namely due to the small effective diameter of the piston resulting from the wall of the tube.
Ebenfalls analog der Ausgestaltung des im Zylinder ausgebildeten Durchgangs könnte der sich durch den Kolben hindurch erstreckende Durchgang einen runden Querschnitt aufweisen, wodurch sich ganz besonders günstige Strömungsverhältnisse ergeben.Similarly to the design of the passage formed in the cylinder, the passage extending through the piston could have a round cross-section, which results in particularly favorable flow conditions.
Im Hinblick auf die zu realisierende Antriebsart ist es von ganz besonderem Vorteil, wenn der Kolben aus einem elektrisch leitenden Material besteht und elektromagnetisch - quasi kontaktios - angetrieben wird. Dazu könnte der Durchgang des Zylinders von zwei oder mehreren nacheinander angeordneten, abwechselnd aktivierbaren elektrischen Spulen umgeben sein. Diese Spulen werden mit Gleichstrom gespeist, wodurch sich ein Magnetfeld ergibt. Das Magnetfeld induziert in den sich im Bereich der Spule befindlichen Kolben Strom, durch den sich ein dem äußeren Magnetfeld entgegengerichtetes Magnetfeld aufbaut. Entsprechend der Polung der Spule wird der Kolben in die eine oder andere Richtung aus dem Bereich der einen Spule heraus in den Bereich der anderen Spule hineinbewegt. Mittels der zweiten, dritten, vierten, usw. Spule, die entsprechend umgekehrt gepolt sein muss, läßt sich die Bewegung umkehren, so dass sich aufgrund der hier gewählten Anordnung eine Hin- und Herbewegung des Kolbens innerhalb des im Zylinder ausgebildeten Durchgangs realisieren läßt.With regard to the type of drive to be implemented, it is of particular advantage if the piston consists of an electrically conductive material and is driven electromagnetically — quasi contactlessly. For this purpose, the passage of the cylinder could be surrounded by two or more electrical coils which can be arranged in succession and can be activated alternately. These coils are fed with direct current, which results in a magnetic field. The magnetic field induces current in the piston located in the area of the coil, through which a magnetic field opposing the external magnetic field is built up. Depending on the polarity of the coil, the piston is moved in one direction or the other out of the area of one coil into the area of the other coil. The movement can be reversed by means of the second, third, fourth, etc. coil, which must be reversely polarized accordingly, so that a reciprocating movement of the piston within the passage formed in the cylinder can be realized on the basis of the arrangement selected here.
Hinsichtlich einer konkreten Anordnung der Spulen ist es von Vorteil, wenn diese in die Zylinderwandung integriert sind. Im Rahmen einer besonders einfachen Kon- struktion könnten die Spulen um den Zylinder herum angeordnet sein, und zwar über die Länge des Zylinders hinweg nebeneinander. Insoweit könnten sich die Spulen im wesentlichen über den gesamten Hub des Kolbens hinweg mit im wesentlichen gleichen Spulenlängen erstrecken, wobei die Kolbenlänge an die Länge einer Spule zumindest weitgehend angepasst ist.With regard to a specific arrangement of the coils, it is advantageous if they are integrated in the cylinder wall. As part of a particularly simple con structure, the coils could be arranged around the cylinder, side by side over the length of the cylinder. In this respect, the coils could extend essentially over the entire stroke of the piston with essentially the same coil lengths, the piston length being at least largely adapted to the length of a coil.
Zuvor ist bereits erwähnt worden, dass die Sperrung der Durchgänge durch Schließen der Durchgänge erfolgt, wobei dazu beliebige Schließ-/Sperrmechanismen vorgesehen sein können. Ebenso ist es jedoch auch denkbar, dass die Durchgänge des Zylinders und des Kolbens mittels Ventilen in eine Strömungsrichtung schließbar sind, wobei es sich dabei vorzugsweise um Rückschlagventile handeln kann. Die Ventile können beispielsweise als Teller- oder Blattventile ausgeführt sein, wobei keine besonderen Maßnahmen zur Steuerung der Ventile erforderlich sind.It has already been mentioned previously that the passages are blocked by closing the passages, and any closing / blocking mechanisms can be provided for this purpose. However, it is also conceivable that the passages of the cylinder and the piston can be closed in one direction of flow by means of valves, which can preferably be check valves. The valves can be designed, for example, as plate or leaf valves, with no special measures for controlling the valves being necessary.
Alternativ zu der Vorkehrung von Ventilen könnten die Durchgänge des Zylinders und des Kolbens mittels Klappen schließbar sein. Die Klappen sind in vorteilhafter Weise jeweils endseitig am Zylinder und am Kolben angeordnet, so dass der Lauf des Kolbens innerhalb des Zylinders nicht gestört ist. Die Klappen könnten dabei derart ausgeführt sein, dass sie aufgrund der Wasserströmung - quasi automatisch - öffnen oder schließen, nämlich gemäß der voranstehenden Beschreibung der Funktionsweise des hier beanspruchten Antriebs.As an alternative to the provision of valves, the passages of the cylinder and the piston could be closed by means of flaps. The flaps are advantageously arranged at the ends of the cylinder and on the piston, so that the running of the piston within the cylinder is not disturbed. The flaps could be designed in such a way that they open or close - quasi automatically - due to the water flow, namely according to the above description of the mode of operation of the drive claimed here.
In weiter vorteilhafter Weise sind die Klappen zumindest geringfügig in Richtung der geschlossenen Stellung kraftbeaufschlagt, wobei zur Kraftbeaufschlagung elastische Mittel, so beispielsweise Federn, vorgesehen sind. Damit die Klappen nicht zu weit öffnen, könnte ein die Öffnungsbewegung begrenzender Anschlag vorgesehen sein, so dass ein reibungsloses Schließen der Klappen - von dem Anschlag ausgehend - mit geringstem Kraftaufwand möglich ist.In a further advantageous manner, the flaps are at least slightly subjected to force in the direction of the closed position, elastic means, for example springs, being provided for the application of force. So that the flaps do not open too far, a stop limiting the opening movement could be provided, so that a smooth closing of the flaps - starting from the stop - is possible with minimal effort.
Aus Sicherheitsgründen, unter anderem aber auch zur Vermeidung des Ansaugens beliebiger Teile und Partikel, weist der Zylinder einströmseitig einen Filter auf, der abnehmbar ausgeführt sein kann. Unbeabsichtigtes Ansaugen jedweder Teile ist damit wirksam vermieden. Aufgrund der abnehmbaren Ausgestaltung ist eine Reinigung des Filters auf einfache Weise möglich. Des Weiteren könnte der Zylinder einströmseitig einen vorzugsweise durch die Strömung angetriebenen Häcksler, eine Schraube oder dergleichen aufweisen. Aufgrund einer solchen Maßnahme ist der Einsatz in flachen, veraigten, bzw. krautreichen Gewässern möglich.For safety reasons, but also to avoid the suction of any parts and particles, the cylinder has a filter on the inflow side, which can be made removable. Accidental suction of any part is effectively avoided. Due to the removable design, the filter can be cleaned in a simple manner. Furthermore, the cylinder could have a chopper, a screw or the like, preferably driven by the flow, on the inflow side. Such a measure makes it possible to use it in shallow, branched or herb-rich waters.
Schließlich sei angemerkt, dass der Antrieb zwei oder mehrere parallel arbeitende Zylinder-Kolben-Anordnungen umfassen kann, wobei eine antizyklische Funktion beider Anordnungen von Vorteil ist. Mit anderen Worten wäre es dabei von Vorteil, wenn die Kolben der beiden oder mehreren Anordnungen entgegengesetzt laufen, wobei die Ausstoßrichtung die gleiche ist. Insoweit findet eine „Glättung" der vom Antrieb ausgehenden Impulse statt. Ein gleichmäßig arbeitender Antrieb ist dadurch gewährleistet.Finally, it should be noted that the drive can comprise two or more cylinder-piston arrangements working in parallel, an anti-cyclical function of both arrangements being advantageous. In other words, it would be advantageous if the pistons of the two or more arrangements run in opposite directions, the direction of ejection being the same. In this respect, the impulses emanating from the drive are "smoothed". This ensures a uniformly operating drive.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung zweier Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen werden auch im allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigtThere are now various possibilities for advantageously designing and developing the teaching of the present invention. For this purpose, on the one hand, reference is made to the claims subordinate to claim 1, and on the other hand to the following explanation of two exemplary embodiments of the invention with reference to the drawings. In connection with the explanation of the preferred exemplary embodiments of the invention with reference to the drawings, generally preferred configurations and developments of the teaching are also explained. In the drawing shows
Fig. 1 in einer schematischen Prinzipdarstellung, teilweise geschnitten, ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Antriebs, wobei sich dort der Kolben nahe dem Ende des Förderhubs befindet,1 in a schematic basic illustration, partially in section, a first exemplary embodiment of a drive according to the invention, the piston being located there near the end of the delivery stroke,
Fig. 2 den Gegenstand aus Fig. 1 , wobei sich dort der Kolben nahezu amFig. 2 shows the object of Fig. 1, where the piston is almost there
Ende des quasi lastfreien Rückhubs befindet undEnd of the quasi no-load return stroke and
Fig. 3 in einer schematischen Prinzipdarstellung, teilweise geschnitten, ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Antriebs, wobei einlaßseitig am Zylinder besondere konstruktive Maßnahmen vorgesehen sind. WO 01/25084 . g . PCT/DE99/03213Fig. 3 in a schematic diagram, partially in section, a second embodiment of a drive according to the invention, wherein special design measures are provided on the inlet side of the cylinder. WO 01/25084. g. PCT / DE99 / 03213
Die Figuren zeigen zwei Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Antriebs für ein Wasserfahrzeug, wobei das Wasserfahrzeug der Einfachheit halber hier nicht dargestellt ist. Der Antrieb umfasst einen Zylinder 1 und einen in dem Zylinder 1 laufenden Kolben 2, wobei der Zylinder 1 fest mit dem nicht gezeigten Wasserfahrzeug verbunden ist. Diese Verbindung ist symbolisch durch das Bezugszeichen 3 angedeutet.The figures show two exemplary embodiments of a drive according to the invention for a watercraft, the watercraft not being shown here for the sake of simplicity. The drive comprises a cylinder 1 and a piston 2 running in the cylinder 1, the cylinder 1 being firmly connected to the watercraft, not shown. This connection is symbolically indicated by reference number 3.
Erfindungsgemäß weist der Kolben 2 einen in eine Strömungsrichtung zumindest weitgehend absperrbaren Durchgang 4 auf und ist in einem ebenfalls in eine Strömungsrichtung zumindest weitgehend absperrbaren Durchgang 5 des Zylinders 1 hin und her bewegbar. Der Durchgang 4 des Kolbens 2 ist in Abhängigkeit von der Hubrichtung des Kolbens 2 gesperrt oder geöffnet, wobei der Durchgang 5 des Zylinders 1 bei geöffnetem Durchgang 4 des Kolbens 2 zumindest weitgehend gesperrt und bei gesperrtem Durchgang 4 des Kolbens 2 zumindest weitgehend geöffnet ist. Diese Funktionsweise läßt sich den Figuren 1 und 2 gemeinsam entnehmen.According to the invention, the piston 2 has a passage 4 which can be at least largely shut off in a flow direction and can be moved back and forth in a passage 5 of the cylinder 1 which can also be shut off at least largely in a flow direction. The passage 4 of the piston 2 is blocked or opened depending on the stroke direction of the piston 2, the passage 5 of the cylinder 1 being at least largely blocked when the passage 4 of the piston 2 is open and at least largely opened when the passage 4 of the piston 2 is blocked. This mode of operation can be seen in FIGS. 1 and 2 together.
Die Sperrung der Durchgänge 4, 5 erfolgt durch Schließen mittels Klappen 6.The passages 4, 5 are blocked by closing them by means of flaps 6.
Sowohl der im Zylinder 1 ausgebildete Durchgang 5 als auch der im Kolben 2 ausgebildete Durchgang 4 weist bei den in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispielen einen runden Querschnitt auf. Im Konkreten ist sowohl der Zylinder 1 als auch der Kolben 2 als Rohr ausgeführt.Both the passage 5 formed in the cylinder 1 and the passage 4 formed in the piston 2 have a round cross section in the exemplary embodiments shown in FIGS. 1 to 3. Specifically, both the cylinder 1 and the piston 2 are designed as a tube.
Der Kolben 2 ist bei sämtlichen hier gezeigten Ausführungsbeispielen elektromagnetisch angetrieben und besteht dazu aus einem elektrisch leitenden Material. Um den rohrförmigen Zylinder 1 herum sind zwei Spulen 7 angeordnet, so dass der Kolben 2 bei entsprechender elektrischer Beaufschlagung der Spulen 7 aus dem Bereich der jeweils einer der beiden Spulen heraus bewegt wird. Bei entsprechender Polung der Spulen 7 und abwechselnder Aktivierung der Spulen ist eine Hin- und Herbewegung des Kolbens 2 möglich.The piston 2 is driven electromagnetically in all of the exemplary embodiments shown here and, for this purpose, consists of an electrically conductive material. Two coils 7 are arranged around the tubular cylinder 1, so that the piston 2 is moved out of the region of one of the two coils when the coils 7 are subjected to a corresponding electrical load. With corresponding polarity of the coils 7 and alternating activation of the coils, a reciprocating movement of the piston 2 is possible.
Die Stromanschlüsse 8 der beiden Spulen 7 sind in den Figuren 1 bis 3 ebenfalls lediglich angedeutet. WO 01/25084 . 7 . PCTJDE99/03213The current connections 8 of the two coils 7 are also only indicated in FIGS. 1 to 3. WO 01/25084. 7. PCTJDE99 / 03213
Die Figuren 1 und 2 zeigen des Weiteren, dass der Zylinder 1 bzw. dessen Durchgang 5 einströmseitig mit einem Filter 9 ausgestattet ist. Das unbeabsichtigte Ansaugen von Partikeln jedweder Art ist dadurch wirksam vermieden.FIGS. 1 and 2 further show that the cylinder 1 or its passage 5 is equipped with a filter 9 on the inflow side. This effectively prevents accidental suction of particles of any kind.
In den Figuren 1 und 2 ist des Weiteren die Fahrtrichtung mit dem Pfeil 10 gekennzeichnet. Bei der in Figur 1 gewählten Darstellung sind die Klappen 6 des Kolbens 2 geschlossen und die Klappen 6 des Zylinders 1 geöffnet. Dies entspricht einer Momentaufnahme nahezu am hinteren Totpunkt des Kolbens 2, bis zu dessen Lage der Kolben 2 Fluidum aus dem Durchgang 5 des Zylinders 1 heraus verdrängt. Dazu sind die Klappen 6 des Zylinders 1 geöffnet, und zwar zwangsweise durch die Strömung des Fluidums.In Figures 1 and 2, the direction of travel is also indicated by arrow 10. In the illustration selected in FIG. 1, the flaps 6 of the piston 2 are closed and the flaps 6 of the cylinder 1 are open. This corresponds to a snapshot almost at the rear dead center of the piston 2, up to the position of which the piston 2 displaces fluid out of the passage 5 of the cylinder 1. For this purpose, the flaps 6 of the cylinder 1 are opened, forcibly by the flow of the fluid.
Hat der Kolben 2 seinen hinteren Totpunkt erreicht, wird die den Kolben 2 dann umgebende - rechte - Spule aktiviert, so dass der Kolben 2 aus diesem Bereich nach links herausgedrückt wird. Ebenso ist es auch denkbar, dass eine Anziehung aufgrund der auf der linken Seite angeordneten Spule stattfindet, nämlich durch eine entsprechende Polung der beiden Spulen. Aufgrund der Bewegung des Kolbens 2 in die entgegengesetzte Richtung (nach links) öffnen sich die Klappen 6 des Kolbens 2, so dass das Fluidum nahezu ungehindert durch den Durchgang 4 des Kolbens 2 hindurch strömen kann. Der durch den rohrförmigen Kolben 2 hervorgerufene Strömungswiderstand ist recht gering. Gleichzeitig werden die Klappen 6 des Zylinders 1 geschlossen, und zwar bei dem hier gewählten Ausführungsbeispiel durch dort vorgesehene Federn 11 , die nämlich die Klappen 6 in die geschlossene Position zwingen. Dadurch ist wirksam vermieden, dass sich die Antriebsrichtung umkehrt. Der voranstehend geschilderte Vorgang wiederholt sich entsprechend der voranstehenden Beschreibung, so dass ein quasi kontinuierlicher Antrieb realisiert ist.When the piston 2 has reached its rear dead center, the coil on the right, which surrounds the piston 2, is activated, so that the piston 2 is pushed out of this area to the left. It is also conceivable that an attraction takes place due to the coil arranged on the left-hand side, namely by a corresponding polarity of the two coils. Due to the movement of the piston 2 in the opposite direction (to the left), the flaps 6 of the piston 2 open, so that the fluid can flow through the passage 4 of the piston 2 almost unhindered. The flow resistance caused by the tubular piston 2 is quite low. At the same time, the flaps 6 of the cylinder 1 are closed, in the exemplary embodiment chosen here by springs 11 provided there, which force the flaps 6 into the closed position. This effectively prevents the drive direction from being reversed. The process described above is repeated in accordance with the description above, so that a quasi-continuous drive is realized.
Des Weiteren sei hier angemerkt, dass der Kolben mittels sonstiger elektrischer und/oder elektromagnetischer Maßnahmen angetrieben werden kann. Des Weiteren sei an dieser Stelle angemerkt, dass die Klappen 6 mit einem Anschlag 12 ausgestattet sind, der die Öffnungsbewegung der Klappen 6 begrenzt, so dass die Federkraft zum automatischen Schließen der Klappen 6 ausreicht. Bei dem in in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Zylinder 1 einströmsei- tig einen Spiralhäcksler 13 auf sowie einen sich daran anschließenden Filter 9. Der Spiralhäcksler 13 ermöglicht den Einsatz in flachen, mit Seegras oder dergleichen bewachsenen Gewässern. Ansonsten arbeitet das in Figur 3 gezeigte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Antriebs in identischer Weise.Furthermore, it should be noted here that the piston can be driven by means of other electrical and / or electromagnetic measures. Furthermore, it should be noted at this point that the flaps 6 are equipped with a stop 12 which limits the opening movement of the flaps 6, so that the spring force is sufficient to automatically close the flaps 6. In the exemplary embodiment shown in FIG. 3, the cylinder 1 has a spiral chopper 13 on the inflow side and a filter 9 connected to it. The spiral chopper 13 enables use in shallow waters overgrown with seaweed or the like. Otherwise, the embodiment of the drive according to the invention shown in Figure 3 works in an identical manner.
Abschließend sei ganz besonders darauf hingewiesen, dass die voranstehend erörterten Ausführungsbeispiele zur Erläuterung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die beiden Ausführungsbeispiele einschränken. Finally, it should be particularly pointed out that the exemplary embodiments discussed above serve to explain the claimed teaching, but do not restrict it to the two exemplary embodiments.

Claims

WO 01/25084 . g . PCT/DE99/03213P a t e n t a n s p r ü c h e WO 01/25084. g. PCT / DE99 / 03213P claims
1. Antrieb für ein Wasserfahrzeug, insbesondere für ein Schiff, mit einem Zylinder (1 ) und einem in dem Zylinder (1) laufenden Kolben (2), wobei der Zylinder (1) fest mit dem Wasserfahrzeug verbunden ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Kolben (2) einen in eine Strömungsrichtung zumindest weitgehend absperrbaren Durchgang (4) aufweist und in einem vorzugsweise ebenfalls in eine Strömungsrichtung zumindest weitgehend absperrbaren Durchgang (5) des Zylinders (1) hin und her bewegbar ist, wobei der Durchgang (4) des Kolbens (2) in Abhängigkeit von der Hubrichtung gesperrt oder geöffnet ist und wobei der Durchgang (5) des Zylinders (1) bei geöffnetem Durchgang (4) des Kolbens (2) ggf. zumindest weitgehend gesperrt und bei gesperrtem Durchgang (4) des Kolbens (2) zumindest weitgehend geöffnet ist.1. Drive for a watercraft, in particular for a ship, with a cylinder (1) and a piston (2) running in the cylinder (1), the cylinder (1) being fixedly connected to the watercraft, characterized in that the piston (2) has a passage (4) which can be at least largely blocked in a flow direction and can be moved back and forth in a passage (5) of the cylinder (1) which is preferably also at least largely blocked in a flow direction, the passage (4) of the piston ( 2) is blocked or opened depending on the stroke direction and the passage (5) of the cylinder (1) with the passage (4) of the piston (2) possibly being at least largely blocked and with the passage (4) of the piston (2 ) is at least largely open.
2. Antrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrung der Durchgänge durch Schließen der Durchgänge (4, 5) erfolgt.2. Drive according to claim 1, characterized in that the passage is blocked by closing the passages (4, 5).
3. Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der im Zylinder (1 ) ausgebildete Durchgang (5) einen runden Querschnitt aufweist.3. Drive according to claim 1 or 2, characterized in that the passage (5) formed in the cylinder (1) has a round cross section.
4. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (1 ) als Rohr mit vorzugsweise rundem Querschnitt ausgeführt ist.4. Drive according to one of claims 1 to 3, characterized in that the cylinder (1) is designed as a tube with a preferably round cross section.
5. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (2) als Rohr ausgeführt ist.5. Drive according to one of claims 1 to 4, characterized in that the piston (2) is designed as a tube.
6. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung des Kolbens (2) zum einströmseitigen Ende hin verjüngt ist.6. Drive according to one of claims 1 to 5, characterized in that the wall of the piston (2) is tapered towards the inflow end.
7. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (2) als vorzugsweise dünnwandiges Rohr ausgebildet ist.7. Drive according to one of claims 1 to 5, characterized in that the piston (2) is designed as a preferably thin-walled tube.
8. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der sich durch den Kolben (2) hindurch erstreckende Durchgang (4) einen runden Querschnitt aufweist.8. Drive according to one of claims 1 to 7, characterized in that the passage (4) extending through the piston (2) has a round cross section.
9. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (2) aus einem elektrisch leitenden Material besteht und elektromagnetisch angetrieben ist.9. Drive according to one of claims 1 to 8, characterized in that the piston (2) consists of an electrically conductive material and is electromagnetically driven.
10. Antrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchgang (5) des Zylinders (1 ) von zwei oder mehreren nacheinander angeordneten, abwechselnd aktivierbaren elektrischen Spulen (7) umgeben ist.10. Drive according to claim 9, characterized in that the passage (5) of the cylinder (1) is surrounded by two or more successively arranged, alternately activatable electrical coils (7).
11. Antrieb nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen (7) in die Zylinderwandung integriert sind.11. Drive according to claim 10, characterized in that the coils (7) are integrated in the cylinder wall.
12. Antrieb nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen (7) um den Zylinder (1) herum angeordnet sind.12. Drive according to claim 10, characterized in that the coils (7) are arranged around the cylinder (1).
13. Antrieb nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Spulen (7) im wesentlichen über den gesamten Hub des Kolbens (2) hinweg mit im wesentlichen gleichen Spulenlängen erstrecken.13. Drive according to one of claims 10 to 12, characterized in that the coils (7) extend substantially over the entire stroke of the piston (2) with substantially the same coil lengths.
14. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgänge (4, 5) des Zylinders (1 ) und des Kolbens (2) mittels Ventilen, vorzugsweise mittels Rückschlagventilen, in eine Strömungsrichtung schließbar sind.14. Drive according to one of claims 1 to 13, characterized in that the passages (4, 5) of the cylinder (1) and the piston (2) can be closed in a flow direction by means of valves, preferably by means of check valves.
15. Antrieb nach Anspruch 14, dadurch gelkennzeichnet, dass die Ventile als Teller- oder Blattventile ausgeführt sind.15. Drive according to claim 14, characterized in that the valves are designed as plate or leaf valves.
16. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgänge (4, 5) des Zylinders (1 ) und des Kolbens (2) mittels Klappen (6) schließbar sind.16. Drive according to one of claims 1 to 13, characterized in that the passages (4, 5) of the cylinder (1) and the piston (2) can be closed by means of flaps (6).
17. Antrieb nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappen (6) jeweils endseitig am Zylinder (1 ) und am Kolben (2) angeordnet sind. 17. Drive according to claim 16, characterized in that the flaps (6) are each arranged on the end of the cylinder (1) and on the piston (2).
18. Antrieb nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappen (6) aufgrund der Wasserströmung - quasi automatisch - öffnen oder schließen.18. Drive according to claim 16 or 17, characterized in that the flaps (6) due to the water flow - quasi automatically - open or close.
19. Antrieb nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappen (6) zumindest geringfügig in Richtung der geschlossenen Stellung kraftbeaufschlagt sind.19. Drive according to one of claims 16 to 18, characterized in that the flaps (6) are at least slightly acted upon in the direction of the closed position.
20. Antrieb nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftbeaufschlagung mittels elastischer Mittel erfolgt.20. Drive according to claim 19, characterized in that the force is applied by means of elastic means.
21. Antrieb nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Mittel als Feder (11) ausgeführt sind.21. Drive according to claim 20, characterized in that the elastic means are designed as a spring (11).
22. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (1 ) einströmseitig einen Filter (9) aufweist.22. Drive according to one of claims 1 to 21, characterized in that the cylinder (1) has a filter (9) on the inflow side.
23. Antrieb nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (9) abnehmbar ausgeführt ist.23. Drive according to claim 22, characterized in that the filter (9) is designed to be removable.
24. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (1) einströmseitig einen vorzugsweise durch die Strömung angetriebenen Häcksler (13) oder eine Schraube oder dgl. aufweist.24. Drive according to one of claims 1 to 23, characterized in that the cylinder (1) on the inflow side has a chopper (13), preferably driven by the flow, or a screw or the like.
25. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb zwei oder mehrere antizyklisch arbeitende Zylinder-Kolben-Anordnungen umfaßt. 25. Drive according to one of claims 1 to 24, characterized in that the drive comprises two or more counter-cyclically operating cylinder-piston arrangements.
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