WO2011069623A2 - Wasserfahrzeug mit unterwasserschwimmkörper und überwassersteuerstand - Google Patents

Wasserfahrzeug mit unterwasserschwimmkörper und überwassersteuerstand Download PDF

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WO2011069623A2
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Hartmut Schädlich
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Schädlich, Jette
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    • B63B43/04—Improving safety of vessels, e.g. damage control, not otherwise provided for reducing risk of capsizing or sinking by improving stability
    • B63B43/06—Improving safety of vessels, e.g. damage control, not otherwise provided for reducing risk of capsizing or sinking by improving stability using ballast tanks

Definitions

  • the invention relates to water vehicles, especially water sports equipment such as surfers, kitesurfers, sailing dinghies, mast sailors and other sailing vessels, and all motorized watercraft.
  • the invention further relates to any surface vehicles having one or more hulls.
  • Vessels displace the amount of water corresponding to the total weight on board, including the weight of the crew. All these water vehicles have a so-called reserve swimming ability that keeps them at the water surface. By design, the controller of all these water vehicles is such that they can only be controlled about the vertical axis.
  • the invention has for its object to provide a watercraft in which the turbulence arising in the region of said boundary layer are significantly reduced or even completely eliminated.
  • submerged hull designed as a floating body solved, which is controllable by a control station disposed above water, and for adjusting the depth of immersion of the hull at least one arranged within the hull ballast is provided, the weight of which is variable.
  • submerged hull is always to be understood as meaning a hull or floating body which is always located completely underneath the water surface.
  • the immersion depth of the hull can relatively easily and without significant effort to any change in the weight of the vehicle, either by changing the number of people, or by recording / Charge of charge to be adjusted.
  • the watercraft according to the invention is not to be counted as "underwater vehicles.” However, the watercraft according to the invention approaches its speeds Thus, the watercraft of the invention is also excellent for water sports.
  • a structurally simple solution for the formation and absorption of the weight-variable ballast is achieved by providing at least one liquid-fillable chamber within the hull, the degree of filling of which can be determined via at least one inlet and one outlet opening.
  • each of a Venturi nozzle in the corresponding area of the outer wall of the vessel, the degree of filling of each chamber can be controlled individually, with all or even individual chambers can be emptied individually due to the suction effect of the Venturi nozzles.
  • an advantageous embodiment of the invention may be provided for watercraft with only a single fuselage that this is controllable over a total of 3 axes, namely a vertical axis, a horizontal axis and a longitudinal axis, wherein the actuation of the control means arranged for all axes of the above water Steering position takes place.
  • the vertical axis by means of the vertical axis, the direction of travel, on the horizontal axis of the inclination angle and over the longitudinal axis of the Krkung be controlled. In this way, a total of great maneuverability with below the water surface befindlichem hull and located above the water level drive and control station.
  • the vessel is equipped with two or more hulls, it is advantageous if the hull is controllable over a total of two axes, namely via a vertical axis and a horizontal axis, wherein the direction of movement over the vertical axis and the depth of insertion of the fuselage can be controlled via the horizontal axis.
  • the drive and the operation of the control means carried by the located above the water level drive and control station.
  • the controller Since the controller has a total of 3 axes has a large maneuverability, it is advantageous for the use of the vessel by novice drivers, if in the area of the keel a weight for stabilizing the position of the fuselage is provided.
  • Fig. 4 a front view of the control station; 5 shows a rear view of the control station;
  • the vessel not shown in its entirety, has a hull 1 designed as a float, which is preferably hydrodynamically shaped. Further, the watercraft is provided with a control station 2, which is firmly connected to the hull 1.
  • the assignment of the fuselage 1 and 2 helm is made so that the tread of the helm 2 even at the greatest depth of immersion of the hull 1 is still above the water level.
  • the helm 2 drive means not shown for the vessel are provided, which may be designed as a kitesurfer, sailing dinghy or mast sailor. It is of course also possible to provide a motor drive within the fuselage, and to control the drives via corresponding transmission means from the control station 2.
  • two wings 3 are arranged in a conventional manner with KrDeutschungsruder 3a (longitudinal axis) and an elevator 4 (horizontal axis) and a direction rudder 5 (vertical axis).
  • a plurality of chambers 6, which serve to receive a ballast are provided within the hull 1 designed as a floating body, which chambers can preferably be filled independently with the ballast forming water. Likewise, the chambers 6 can be completely or partially emptied to reduce the weight of the ballast.
  • the draft of the vessel by changing the degree of filling of the chambers 6 can be chosen so that the hull 1 is always in the submerged state, thus avoiding the otherwise created in the region of the boundary layer turbulence.
  • a supply line supplying all chambers 6 may be provided which has a number of branches corresponding to the number of chambers 6, wherein the free end of the supply line protruding into the water has a venturi nozzle 7, not shown.
  • the degree of filling of the chambers 6 can be minimized while driving with the Venturi nozzle 7 open, while the chambers 6 can be filled via the Venturi nozzle 7 when the Venturi nozzle 6 is only partially opened and the watercraft is at a standstill.
  • the vessel according to the invention can be equipped with either one or two hulls 1. When equipped with only one body this is over a total of 3 axes, namely on the vertical axis "V", the horizontal axis "H” and the longitudinal axis “L” controllable, wherein the actuation of the control means in the above the water level arranged control stand 2 ,
  • This means that the movements of the control means are generated by suitable motors or mechanically and transmitted by suitable transmission means on the different axes, namely on the vertical axis "V", the horizontal axis "H” and on the longitudinal axis "L".
  • the waves can be sensitive to the waves on the 3 control axes, so that the hull 1 slides like dolphins through the water and this is a three motion components set together three-dimensional total movement is achieved, wherein the movement about the vertical axis "V” movement in the direction in that the movement about the horizontal axis "H” affects the inclination and the movement about the longitudinal axis "L” influences the heeling.
  • the vessel according to the invention is equipped with two hulls 1, the movement component taking place about the longitudinal axis "L” is omitted, whereby the movement taking place about the vertical axis "V” determines the direction, the movement taking place about the horizontal axis "H”.
  • a weight 9 for stabilizing the position of the fuselage 1 is arranged in the area of the keel 8.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wasserfahrzeug, aufweisend mindestens einen, vorzugsweise hydrodynamisch gestalteten, getauchten Rumpf (1), der von einem über Wasser angeordneten Steuerstand (2) steuerbar ist, und zur Einstellung seiner Eintauchtiefe einen Ballast mit veränderbarem Gewicht aufweist, wobei zur Aufnahme des Ballastes innerhalb des Rumpfes (1 ) mindestens eine mit Flüssigkeit befüllbare Kammer (6) vorgesehen ist, deren Befüllungsgrad über mindestens eine Einlass- und Auslassöffnung bestimmbar ist.

Description

Wasserfahrzeug mit Unterwasserschwimmkörper
und
Überwassersteuerstand
Die Erfindung betrifft Wasser-Fahrzeuge, insbesondere Wassersportgeräte wie beispielsweise Surfsegler, Kitesurfer, Segeljollen, Mastsegler und sonstige Segelfahrzeuge, sowie alle motorgetriebene Wasserfahrzeuge. Die Erfindung betrifft ferner alle Überwasserfahrzeuge mit einem oder mehreren Rümpfen.
Wasserfahrzeuge verdrängen jeweils diejenige Menge an Wasser, die dem gesamten an Bord befindlichen Gewicht, einschließlich des Gewichtes der Besatzung entspricht. All diese Wasser-Fahrzeuge haben eine sogenannte Reserveschwimmfähigkeit die sie an der Wasseroberfläche hält. Konstruktionsbedingt ist die Steuereinrichtung all dieser Wasser-Fahrzeuge so beschaffen, dass diese nur um die vertikale Achse gesteuert werden können.
Bei all diesen Wasser-Fahrzeugen tritt insbesondere im Übergangsbereich vom Wasser zur Luft der sogenannten„Grenzschicht"- an den Längswänden des Rumpfes eine starke Wirbelbildung auf, die zu erheblichen Reibungsverlusten führt. Zudem haben insbesondere „Einrumpfkonstruktionen ein ungünstiges Längen / Breitenverhältnis, weshalb sie bei„Verdrängerfahrt" nur relativ geringe Geschwindigkeiten erzielen können.
Dieser Situation der Wirbelbildung wird im Wassersportbereich in so weit begegnet, als versucht wird, dieser Wirbelbildung durch Gleiten auszuweichen. Diese Versuche, die Gleiteigenschaften von Wasserfahrzeugen zu verbessern, brachten seither trotz eines relativ großen Aufwandes nur bescheidene Ergebnisse.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wasserfahrzeug zu schaffen, bei dem die im Bereich der genannten Grenzschicht entstehenden Verwirbelungen erheblich reduziert oder gar völlig eliminiert werden.
Diese Aufgabe wird durch einen -vorzugsweise hydrodynamisch gestalteten getauchten und als Schwimmkörper ausgebildeten Rumpf gelöst, der von einem über Wasser angeordneten Steuerstand steuerbar ist, und zur Einstellung der Eintauchtiefe des Rumpfes mindestens ein innerhalb des Rumpfes angeordneter Ballast vorgesehen ist, dessen Gewicht veränderbar ist. Hierbei ist unter dem genannten und im Patentanspruch 1 verwendeten Ausdruck„getauchten Rumpf ein sich stets völlig unterhalb der Wasseroberfläche befindlicher Rumpf bzw. Schwimmkörper zu verstehen.
Aufgrund der Verlagerung des Rumpfes unter die Wasseroberfläche werden die seither in der„Grenzschicht" entstehenden Verwirbelun- gen in vollem Umfang vermieden.
Durch die Maßnahme, innerhalb des Rumpfes bzw. innerhalb des Schwimmkörpers einen Ballast mit relativ einfach veränderbarem Gewicht vorzusehen, kann die Eintauchtiefe des Rumpfes relativ leicht und ohne wesentlichen Aufwand an jede Veränderung des Gewichtes des Fahrzeuges, sei es durch Verändern der Personenzahl, oder durch Aufnahme / Abgabe von Ladung angepasst werden.
Nachdem sich erfindungsgemäß der Rumpf des Wasserfahrzeuges stets unterhalb der Oberfläche des Wassers, der Steuerstand sich demgegenüber aber stets oberhalb der Wasseroberfläche befindet, ist das erfindungsgemäße Wasserfahrzeug nicht der Gattung der „Unterwasserfahrzeuge" zu zu rechnen. Dennoch kommt das erfindungsgemäße Wasserfahrzeug aber an deren Geschwindigkeiten heran. Damit eignet sich das erfindungsgemäße Wasserfahrzeug auch vorzüglich für den Wassersport.
Eine in konstruktiver Hinsicht einfache Lösung zur Bildung und Aufnahme des gewichtsveränderlichen Ballastes wird dadurch erreicht dass innerhalb des Rumpfes mindestens eine mit Flüssigkeit befüll- bare Kammer vorgesehen ist, deren Befüllungsgrad über mindestens eine Einlass- und eine Auslassöffnung bestimmbar ist.
Bei entsprechender Größe des Wasserfahrzeuges ist es vorteilhaft mehrere mit Flüssigkeit befüllbare Kammern vorzusehen, deren Auslassöffnungen jeweils eine Venturidüse aufweisen. Durch die Anordnung von jeweils einer Venturidüse im entsprechenden Bereich der Außenwand des Wasserfahrzeuges lässt sich der Füllungsgrad einer jeden Kammer individuell regeln, wobei sich in Fahrt sämtliche oder auch nur einzelne Kammern aufgrund der Saugwirkung der Venturi- düsen individuell entleeren lassen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann für Wasserfahrzeuge mit nur einem einzigen Rumpf vorgesehen sein, dass dieser über insgesamt 3 Achsen, nämlich über eine Vertikalachse, eine Horizontalachse und eine Längsachse steuerbar ist, wobei die Betätigung der Steuermittel für sämtliche Achsen von dem über Wasser angeordneten Steuerstand erfolgt. Hierbei können mittels der Vertikalachse die Fahrtrichtung, über die Horizontalachse der Neigungswinkel und über die Längsachse die Kränkung gesteuert werden. Auf diese Weise wird eine insgesamt große Manövrierfähigkeit mit sich unterhalb der Wasseroberfläche befindlichem Rumpf und sich oberhalb des Wasserspiegels befindlichem Antrieb und Steuerstand.
Sofern das Wasserfahrzeug mit zwei oder mehreren Rümpfen ausgestattet ist, ist es vorteilhaft, wenn der Rumpf über insgesamt zwei Achsen, nämlich über eine Vertikalachse und eine Horizontalachse steuerbar ist, wobei über die Vertikalachse die Bewegungsrichtung und über die Horizontalachse die Eintauchtiefe des Rumpfes steuerbar ist. Auch hier erfolgen der Antrieb und die Betätigung der Steuermittel von dem sich oberhalb des Wasserspiegels befindlichen Antrieb und Steuerstand.
Da die über insgesamt 3 Achsen verfügende Steuerung eine große Manöverierfähigkeit aufweist, ist es für die Benutzung des Wasserfahrzeuges durch Fahranfänger vorteilhaft, wenn im Bereich des Kieles ein Gewicht zur Stabilisierung der Lage des Rumpfes vorgesehen ist.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung der in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele.
Es zeigt:
Fig.1 : eine schaubildliche Darstellung des Rumpfes des
Wasserfahrzeuges;
Fig. 2: eine Seitenansicht des Rumpfes;
Fig. 3: eine Draufsicht auf den Rumpf;
Fig. 4: eine Vorderansicht des Steuerstandes; Fig. 5: eine Rückansicht des Steuerstandes;
Das in seiner Gesamtheit nicht dargestellte Wasserfahrzeug weist einen als Rumpf 1 ausgebildeten Schwimmkörper auf, der vorzugsweise hydrodynamisch geformt ist. Ferner ist das Wasserfahrzeug mit einem Steuerstand 2 versehen, wobei dieser mit dem Rumpf 1 fest verbunden ist. Die Zuordnung von Rumpf 1 und Steuerstand 2 ist dabei so getroffen, dass sich die Trittfläche des Steuerstandes 2 selbst bei der größten Eintauchtiefe des Rumpfes 1 noch oberhalb des Wasserspiegels befindet. Im Bereich des Steuerstandes 2 sind nicht dargestellte Antriebsmittel für das Wasserfahrzeug vorgesehen, die als Kitesurfer, Segeljolle oder Mastsegler ausgebildet sein können. Dabei ist es selbstverständlich auch möglich, einen motorischen Antrieb innerhalb des Rumpfes vorzusehen, und die Antriebe über entsprechende Übertragungsmittel vom Steuerstand 2 zu steuern. Am Rumpf 1 sind in an sich bekannter Weise zwei Flügel 3 mit Krängungsruder 3a (Längsachse) sowie ein Höhenruder 4 (Horizontalachse) und ein Richtungsruder 5 (Vertikalachse) angeordnet.
Erfindungsgemäß sind innerhalb des als Schwimmkörper ausgebildeten Rumpfes 1 mehrere zur Aufnahme eines Ballastes dienende Kammern 6 vorgesehen, die vorzugsweise unabhängig voneinander mit den Ballast bildendem Wasser gefüllt werden können. Ebenso können die Kammern 6 zur Reduzierung des Gewichtes des Ballastes ganz oder teilweise geleert werden. Dadurch dass das Gewicht des Ballastes durch Verändern des Füllungsgrades der Kammern 6 auf einfachste Weise sehr leicht und auch sehr schnell an die jeweilige Belastung angepasst werden kann, lässt sich der Tiefgang des Wasserfahrzeuges dementsprechend leicht und schnell an unterschiedliche Belastungen -wie sie beispielsweise bei Veränderungen der Anzahl der Personen auftreten- anpassen.
Damit kann der Tiefgang des Wasserfahrzeuges durch Verändern des Füllungsgrades der Kammern 6 so gewählt werden, dass sich der Rumpf 1 stets im getauchten Zustand befindet und damit die ansonsten im Bereich der Grenzschicht entstehenden Verwirbelungen vermieden werden.
Zum Fluten und Lenzen der Kammern 6 kann innerhalb des Rumpfes 1 eine sämtliche Kammern 6 versorgende Zuführleitung vorgesehen sein, die eine der Anzahl der Kammern 6 entsprechende Anzahl von Abzweigungen aufweist, wobei das ins Wasser ragende freie Ende der Zuführleitung eine nicht dargestellte Venturidüse 7 aufweist. Somit kann in Fahrt bei geöffneter Venturidüse 7 der Füllungsgrad der Kammern 6 minimiert werden, während bei nur teilweise geöffneter Venturidüse 6 und Stillstand des Wasserfahrzeuges die Kammern 6 über die Venturidüse 7 gefüllt werden können.
Das erfindungsgemäße Wasserfahrzeug kann entweder mit einem oder mit zwei Rümpfen 1 ausgestattet sein. Bei der Ausstattung mit nur einem Rumpf ist dieser über insgesamt 3 Achsen, nämlich über die Vertikalachse„V", die Horizontalachse„H" und über die Längsachse "L" steuerbar ist, wobei die Betätigung der Steuermittel im oberhalb des Wasserspiegels angeordneten Steuerstand 2 erfolgt. Dies bedeutet, dass die Bewegungen der Steuermittel durch geeignete Motore oder mechanisch erzeugt und mittels geeigneten Übertragungsmitteln auf die verschiedenen Achsen, nämlich auf die Vertikalachse„V", die Horizontalachse„H" und auf die Längsachse "L" übertragen werden. Damit kann über die 3 Steuerachsen feinfühlig auf den Wellengang eingegangen werden, sodass der Rumpf 1 ähnlich wie Delphine durch das Wasser gleitet und hierzu eine aus 3 Bewegungskomponenten zusammen gesetzte dreidimensionale Gesamtbewegung erzielt wird, wobei die um die vertikale Achse "V" erfolgende Bewegung die Richtung, die um die horizontale Achse„H" erfolgende Bewegung die Neigung und die um die Längsachse„L" erfolgende Bewegung die Krängung beeinflusst.
Sofern das erfindungsgemäße Wasserfahrzeug mit zwei Rümpfen 1 ausgestattet ist, entfällt die um die Längsachse„L" erfolgende Bewegungskomponente, wodurch die um die vertikale Achse "V" erfolgende Bewegung die Richtung, die um die horizontale Achse„H" erfolgende Bewegung die Neigung bestimmt.
Aufgrund der mit dem erfindungsgemäßen Wasserfahrzeug erzielbaren Geschwindigkeit und seiner leichten Manöverierbarkeit ist im Bereich des Kieles 8 ein Gewicht 9 zur Lagestabilisierung des Rumpfes 1 angeordnet ist.

Claims

Patentansprüche
1. Wasserfahrzeug aufweisend
mindestens einen, vorzugsweise hydrodynamisch gestalteten, getauchten Rumpf (1), der von einem über Wasser angeordneten Steuerstand (2) steuerbar ist, und zur Einstellung seiner Eintauchtiefe mindestens ein innerhalb des Rumpfes (1 ) angeordneter Ballast vorgesehen ist, dessen Gewicht veränderbar ist.
2. Wasserfahrzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufnahme des Ballastes innerhalb des Rumpfes (1 ) mindestens eine mit Flüssigkeit befüllbare Kammer (6) vorgesehen ist, deren Befüllungsgrad über mindestens eine Einlass- und eine Auslassöffnung bestimmbar ist.
3. Wasserfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet dass mehrere mit Flüssigkeit befüllbare Kammern (6) vorgesehen sind, die mittels einer gemeinsamen Zuleitung befüllbar sind, wobei die Zuleitung eine der Anzahl der Kammern (6) entsprechende Anzahl von Abzweigungen aufweist und das ins Wasser ragende freie Ende der Zuleitung eine Venturidüse (7) aufweist.
4. Wasserfahrzeug nach Anspruch 1 mit nur einem Rumpf (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Rumpf (1 ) über insgesamt 3 Achsen, nämlich über eine Vertikalachse„V", eine Horizontalachse „H" und über eine Längsachse„L" steuerbar ist, und die Betätigung der Steuermittel von dem über Wasser angeordneten Steuerstand (2) erfolgt.
5. Wasserfahrzeug nach Anspruch 1 mit zwei oder mehreren Rümpfen (1 ), dadurch gekennzeichnet, dass der Rumpf über insgesamt zwei Achsen, nämlich über eine Vertikalachse„V" und über eine Horizontalachse„H" steuerbar ist, wobei die Betätigung der Steuermittel von dem über Wasser angeordneten Steuerstand (2) erfolgt.
6. Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Kieles (8) ein Gewicht (9) zur Lagestabilisierung des Rumpfes (1 ) angeordnet ist.
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