Personen-Antriebssystem im Wasser
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Antrieb einer Person im Wasser in seiner Gesamtheit ebenso wie die das System bildenden Bestandteile.
Derartige Antriebsmechanismen sind in einer Vielzahl unterschiedlicher Ausges- taltungen bekannt und werden u.a. als Wasserschlitten bezeichnet. Hierunter sind Vorrichtungen zu verstehen, die eine Antriebshilfe für einen Schwimmer bzw. Taucher sowohl an der Wasseroberfläche als auch unter Wasser bieten.
So ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 195 118 50 ein Unterwasser-Motorschlitten bekannt, auf dessen Rumpf sich eine Person hält und der von einem Strömungskanal durchsetzt ist, in dem eine elektrisch angetriebene Propellerschraube angeordnet ist. Dieser Gegenstand zeichnet sich nachteilig durch eine voluminöse Abmessung aus, die die Bewegungsfreiheit bzw. den Bewegungsspielraum eines Schwimmers bzw. eines Tauchers erheblich einschränkt. Zudem sind die Arme und Hände des Tauchers bei Benutzung dieses Unterwasser-Motorschlittens nicht frei, da sich dieser an auf diesen angeordneten Griffen während der Fortbewegung festhalten muß.
Eine ähnliche Vorrichtung ist beispielsweise aus der Druckschrift US 3,716,013 bekannt, bei der ein Schwimmer auf einem Schlitten, die Arme frei beweglich, liegt und mittels zweier Propeller-Antriebsmechanismen angetrieben wird. Diese Vorrichtung eignet sich nur für den Einsatz an der Wasseroberfläche und ist nicht für Tauchvorgänge vorgesehen.
Im Gegensatz hierzu sind aus den Druckschriften US 3,430,602, US 3,090,345, US 3,136,279, US 3,014,448 und CH 582 598 Vorrichtungen bekannt, die auf dem Rücken eines Tauchers, meist in Kombination mit den sonstigen Tauchgeräten, befestigt werden, und die über unterschiedliche Antriebsmechanismen, bei- spielsweise Propeller- oder Düsenantriebe mittels Gasen, einen Antrieb des Tauchers ermöglichen, wobei dieser seine Gliedmaßen vollständig frei bewegen kann. Die aus diesen Druckschriften bekannten Geräte sind jedoch in ihrer konstruktiven Ausgestaltung mehr oder weniger voluminös und schwergewichtig. Darüber hinaus ist durch die spezielle Anordnung auf dem Rücken ein Einsatz als An- triebsvorrichtung an der Wasseroberfläche für einen Schwimmer vollständig ausgeschlossen.
Eine weitere Variante eines derartigen Antriebsgerätes für den Einsatz im Wasser läßt sich z.B. dem französischen Patent FR 1,223,276 entnehmen, bei dem ein Propeller- Antriebsmechanismus im Bereich der Beine rückseitig angeordnet ist und über die Füße angesteuert werden kann. Auch diese Vorrichtung ist äußerst sperrig und schwer und gestattet zudem keinen Einsatz an der Wasseroberfläche.
Ausgehend von den vorhergehend im Zusammenhang mit dem Stand der Technik geschilderten Nachteilen liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Antriebsmechanismus sowie dessen Bestandteile derart weiterzubilden und zu verbessern, daß ein Einsatz sowohl an der Wasseroberfläche als auch unter Wasser ermöglicht ist, der die Schwimm- bzw. Tauchbewegungen des Benutzers in keinster Weise einschränkt und zudem leicht zu handhaben ist. Darüber hinaus soll stets eine individuelle Anpassung an unterschiedliche Benutzeranatomien gewährleistet sein.
Gelöst werden diese Aufgaben durch ein System nach Anspruch 1 sowie durch eine Steuereinrichtung nach Anspruch 6, eine Antriebsvorrichtung nach Anspruch 9, eine Taucherbrille nach Anspruch 16 und eine Schwimmflosse nach Anspruch
19. Vorteilhafte Ausgestaltungen hierzu ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.
Demzufolge betrifft die Erfindung ein System zum Antrieb einer Person an der Wasseroberfläche oder unter Wasser, welches im wesentlichen aus den nachfolgen erläuterten vier Bestandteilen besteht.
Eine Antriebsvorrichtung ist an der Person befestigbar. Hierbei ist es gemäß der Erfindung von Vorteil, wenn die Antriebsvorrichtung im Bauch-, Hüft- und Ober- schenkelbereich, sich dort anliegend, angeordnet ist, so daß nahezu der gesamte Oberkörper und die Beine des Benutzers für eine freie Bewegung im Wasser vollständig freiliegen.
In einer Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Befestigung an dem Körper mit- tels eines Gurtsystems, welche eine individuelle Einstellung hinsichtlich unterschiedlicher Schwerpunktlagen gestattet, so daß eine Antriebsvorrichtung von mehreren Benutzern mit unterschiedlichen Anatomien und Massen benutzt werden kann.
Zu diesem Zweck ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung das Gurtsystem, das vorzugsweise das Gesäß des Benutzers umgreift, an der Antriebsvorrichtung über einen in Längsrichtung bewegbaren Gleitmechanismus mittels Schienen geführt, so daß ein Abgleichen der Schwerpunktverhältnisse ermöglicht ist, indem die Antriebsvorrichtung in Längsrichtung des Körpers des Schwimmers bzw. Tauchers entsprechend justiert wird.
Für eine bessere Lagestabilität ist es gemäß der Erfindung von Vorteil, wenn die dem Körper zugewandte Fläche der Antriebsvorrichtung im wesentlichen ergo- nomisch geformt ist, d.h. daß sich die Oberflächenkontur dem Hüft-, Bauch- und Oberschenkelbereich im wesentlichen annähert.
Für den Antrieb lassen sich innerhalb der .Antriebsvorrichtung sämtliche, an sich bekannte Antriebseinheiten zum Einsatz bringen, wie beispielsweise von einem Elektromotor angetriebene Propeller, Impeller oder dergleichen sowie sämtlich bekannte Düsenantriebe über eine Verdichtung des Wassers oder mittels Gasen. Der hierzu notwendige Energiespeicher ist ebenfalls in der Antriebsvorrichtung integriert. Einsetzbar sind sämtliche Formen von Akkus bzw. Batterien. Denkbar ist auch die Verwendung einer entsprechend ausgestalteten Brennstoffzelle.
Gemäß der Erfindung ist in der Antriebsvorrichtung ein Tarierungssystem zur individuellen Steuerung der Tauchtiefe integriert. Dabei kann die Antriebsvorrichtung selbst austariert werden, so dass diese in einer vorgegebenen Wassertiefe verweilt.
In seiner einfachsten Ausgestaltung weist die Antriebsvorrichtung hierzu eine mit Wasser und auch optional mit Luft befüUbare Kammer auf, die beispielsweise über an sich bekannte selbstabdichtende Pumpmechanismen be- und entlüftet wird. So lassen sich auf einfache Art und Weise über die individuelle Ansteue- rung unterschiedlicher Gewichts- bzw. Volumenverhältnisse von Wasser zu Luft in der Kammer u.a. auch im Zusammenhang mit dem Gewicht des Benutzers un- terschiedliche Gleichgewichtszustände zwischen Auftrieb und Schwerkraft einstellen, so daß die Antriebsvorrichtung selbst oder zusammen mit dem Benutzer in einer bestimmten Tauchtiefe verweilen kann. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Antriebsvorrichtung zusätzlich einen in der Kammer angeordneten, mit Luft befullbaren separaten Behälter auf.
Gemäß der Erfindung weist die Antriebsvorrichtung zusätzlich eine für den Notfall schlagartig aufblasbare Luftkammer auf, die den Auftrieb unterstützt.
Um entsprechend stömungsgünstige Eigenschaften zu erzielen, ist gemäß der Er- findung die dem Köφer abgewandte Fläche der Antriebsvorrichtung vorzugsweise stromlinienförmig ausgebildet, wobei sich je nach Höhe und Breite der An-
triebsvorrichtung unterschiedlich bekannte strömungsgünstige Formen zur Anwendung bringen lassen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht das System aus einer von der Antriebsvorrichtung separat ausgebildeten Steuereinrichtung, die ebenfalls an der Person befestigbar ist. Hierbei handelt es sich erfindungsgemäß um einen Regler, der in einer Manschette integriert ist, die über die Hand des Benutzers gelegt wird derart, daß er mit zumindest einem Finger den Reglermechanismus betätigen kann.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinrichtung mit der Motorsteuerung der Antriebsvorrichtung über eine bidirektionale Funkverbindung gekoppelt. Hierzu weisen die jeweiligen Vorrichtungen entsprechende Sende- bzw. Empfängereinrichtungen auf. Vorzugsweise wird in einem Frequenzbe- reich von 433 oder 868 MHz gearbeitet, was sich unter Wasser als am effizientesten erweist. Denkbar ist jedoch auch der Einsatz im Ultraschallbereich. Um hierbei ein Beeinflussung durch andere Fernbedienungen zu vermeiden, kann eine individuelle 32Bit-Adressierung und Antikollisionserkennung verwendet werden. Die bidirektionale Verbindung zwischen Funksender und Funkempfänger kann zudem sogar als Diebstahlsicherung herangezogen werden, so dass nur mit der zugehörigen Manschette die jeweilige Antriebsvorrichtung in betrieb genommen werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinrich- tung mit einem Controller-Chip oder Tauchcomputer verbunden, der ebenfalls in der Manschette integriert ist. Mit diesem ist es möglich antriebs-, gerate- und /oder tauchspezifische Parameter zu steuern, zu messen und darzustellen. Derartige Parameter sind beispielsweise die Antriebsgeschwindigkeit, die Tauchtiefe, die Akkukapazität, aber auch Tauchdaten wie z.B. der Flaschendruck, Dekompressi- onszeiten und -stufen, Tauchzeit usw.. Dieses System kann u.U. auch mit einem Kompass, Echolot oder einem GPS-System gekoppelt sein.
Zusätzlich ist über diese bidirektionale Funkverbindung auch eine Ansteuerung des in der Antriebsvorrichtung integrierten Tarierungssystems mit entsprechend ausgebildeten Ventil- bzw. Pumpmechanismen möglich. Neben der allgemeinen Steuerung der Tauchtiefe kann so beispielsweise durch eine im Tauchcomputer festgelegte Auftauchautomatik die Rettung aus einer Notfallsituation unterstützt werden.
In einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die an- triebs-, gerate- und/oder tauchspezifischen Parameter, die von dem Controller- Chip ermittelt werden, innerhalb der Tauchbrille eingeblendet bzw. dargestellt. In einer mehrschichtig aufgebauten Sichtfläche der Taucherbrille können hier beispielsweise in an sich bekannter Weise organische polymere Leuchtdioden zum Einsatz kommen. Darin besteht der Vorteil, daß der Benutzer stets den aktuellen Zustand „vor Augen" hat, und nicht geneigt ist, den Blick auf ein an dem Tauchcomputer an der Hand angeordnetes Display zu versäumen. Zu diesem Zweck steht die Anzeigevorrichtung in der Taucherbrille gemäß der Erfindung mit dem Tauchcomputer der Steuereinrichtung ebenfalls in einer bidirektionalen Funkverbindung.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Taucherbrille ist in diese eine Kommunikationseinrichtung in der Form einer Sprech- und/oder Höreimichtung integriert, so daß der Benutzer mit anderen Benutzern im Wasser kommunizieren kann. Denkbar ist jedoch auch der begleitende Einsatz zum Hören von Musik.
Gemäß der Erfindung besteht der letzte Bestandteil des erfindungsgemäßen Systems in einer speziellen Ausgestaltung zumindest einer Schwimmflosse. Diese weist zumindest einen senkrecht zu der Flossenfläche und sich längs in der Schwimmrichtung erstreckenden Kiel auf, der so über eine einfache Querbewe- gung zur Schwimmrichtung eine Quersteuerung während des Antriebs des gesamten Köφers durch den Benutzer gestattet.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich im folgenden aus der Beschreibung von in den Zeichnungen dargestellten Ausfuhrungsbeispielen. Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung sämtlicher Bestandteile des erfindungsgemäßen Systems;
Fig. 2 schematisch die Anbringung der erfindungsgemäßen An- triebsvorrichtung an einem Benutzer; und
Fig. 3 schematisch den Aufbau der Antriebsvorrichtung.
In Fig. 1 ist das gesamte System in den Einzelheiten wiedergegeben.
Dieses besteht gemäß der Erfindung aus einer Antriebseinheit 1, einer Steuereinrichtung 2, einer Taucherbrille 3 und zumindest einer Schwimmflosse 4.
Wie in Fig. 2 zu erkennen ist, wird die Antriebsvorrichtung 1 im Bereich der Hüfte eines Benutzers 5 angebracht. Über ein Gurtsystem 6, das im wesentlichen das Gesäß des Benutzers 5 umgreift, wird die Antriebsvorrichtung 1 befestigt.
Das Gurtsystem 6 selbst ist an beiden Seiten der Antriebsvorrichtung 1 in einer Schiene 7 in Längsrichtung, d.h. in Schwimmrichtung, gleitend geführt. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die relative Lage der Antriebsvorrichtung 1 gegenüber einem Benutzer für unterschiedliche Köφerabmessungen und Schweφunkt- lagen in Längsrichtung versetzt und so justiert werden kann, so daß stets gewährleistet ist, daß der Oberköφer samt Arme und die Beine frei beweglich sind.
Das Gurtsystem 6 weist zumindest einen Schnellverschluß 8 auf, mit dem dieses auf einfache Weise zu arretieren ist.
In der Fig. 3 ist der schematische Aufbau der Antriebsvorrichtung 1 ohne einen Benutzer dargestellt.
Die Antriebsvorrichtung 1 besteht aus einer Antriebseinheit bzw. einem Antriebsaggregat 9, beispielsweise einen über einen Elektromotor angetriebenen Propeller. Das Antriebsaggregat 9 wird wiederum von einem Akku 10 mit entsprechender Energie versorgt.
Im vorderen Bereich der Antriebsvorrichtung 1 weist diese zumindest eine Kammer 11 auf, die über Schlitze 12 mit Wasser gefüllt werden kann. Über einen anderen, nicht gezeigten, Einlaßmechanismus kann diese Kammer auch mit Luft versorgt werden. Über ein entsprechendes Verhältnis zwischen der in der Kammer 11 enthaltenen Luft und des enthaltenen Wassers läßt sich in Abhängigkeit des Köφergewichts des Benutzers 5 ein entsprechendes Gleichgewichtsverhältnis zwischen Auftrieb und Schwerkraft einstellen, so daß das erfindungsgemäße System in einer bestimmten festzulegenden Tauchtiefe betrieben werden kann.
Die Motorsteuerung der Antriebsvorrichtung 1 erfolgt über die Steuereinrichtung 2, die in einer Manschette 13, die die Hand des Benutzers 5 umgreift, integriert ist. Diese Steuereinrichtung 2 kann gegebenenfalls einen Tauchcomputer 14 beinhalten und weist eine nicht dargestellte Sende- und Empfängereinrichtung auf, mit der eine bidirektionale Funkverbindung zwischen der Antriebsvorrichtung 1 und der Steuereinrichtung 2 im Wasser aufrechterhalten wird.
Die Steuereinrichtung 2 weist des weiteren einen Regler bzw. Schalter 15 auf, der auf einfachste Art und Weise mit dem Daumen bewegbar ist.
Über eine ebenfalls bidirektionale Funkverbindung steht die Steuereinrichtung 2 mit der Taucherbrille 3 in Verbindung.
Gemäß der Erfindung ist diese Taucherbrille 3 mit einer Anzeigevorrichtung 16 zur Einblendung tauch-, gerate- und antriebsrelevanter Parameter versehen, wie dies schematisch in Fig. 1 dargestellt ist.
Das erfmdungsgemäße System besteht schließlich noch aus zumindest einer Schwimmflosse 4. Diese weist über ihre Flossenfläche 17 zumindest einen sich in Schwimmrichtung längs erstreckenden Kiel 18 auf, der durch den Benutzer 5 eine Richtungssteuerung quer zur Antriebsrichtung auf einfache Weise gestattet.
Bezugszeichenliste:
1 Antriebsvorrichtung
2 Steuereinrichtung
3 Taucherbrille
4 Schwimmflosse
5 Benutzer
6 Gurtsystem
7 Schienen
8 Schnellverschluss
9 Antriebsaggregat
10 Energiespeicher, Akku
11 Kammer
12 Einlassschlitze
13 Manschette
14 Tauchcomputer
15 Schalter, Regler
16 Anzeigeeinrichtung
17 Flossenfläche
18 Kiel