WO2023218056A1 - Unterwasser-antriebssystem - Google Patents

Unterwasser-antriebssystem Download PDF

Info

Publication number
WO2023218056A1
WO2023218056A1 PCT/EP2023/062806 EP2023062806W WO2023218056A1 WO 2023218056 A1 WO2023218056 A1 WO 2023218056A1 EP 2023062806 W EP2023062806 W EP 2023062806W WO 2023218056 A1 WO2023218056 A1 WO 2023218056A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
connection
module
work
modules
connecting device
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/062806
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Armin KUNDIGRABER
Original Assignee
Scubajet Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Scubajet Gmbh filed Critical Scubajet Gmbh
Publication of WO2023218056A1 publication Critical patent/WO2023218056A1/de

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/12—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven
    • B63H21/17—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven by electric motor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B32/00—Water sports boards; Accessories therefor
    • B63B32/10—Motor-propelled water sports boards
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B32/00—Water sports boards; Accessories therefor
    • B63B32/60—Board appendages, e.g. fins, hydrofoils or centre boards
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B32/00—Water sports boards; Accessories therefor
    • B63B32/60—Board appendages, e.g. fins, hydrofoils or centre boards
    • B63B32/66—Arrangements for fixation to the board, e.g. fin boxes or foil boxes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B34/00—Vessels specially adapted for water sports or leisure; Body-supporting devices specially adapted for water sports or leisure
    • B63B34/40—Body-supporting structures dynamically supported by foils under water
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B7/00—Collapsible, foldable, inflatable or like vessels
    • B63B7/02—Collapsible, foldable, inflatable or like vessels comprising only rigid parts
    • B63B7/04—Collapsible, foldable, inflatable or like vessels comprising only rigid parts sectionalised
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B7/00—Collapsible, foldable, inflatable or like vessels
    • B63B2007/006—Collapsible, foldable, inflatable or like vessels comprising nestable elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B2221/00—Methods and means for joining members or elements
    • B63B2221/08—Methods and means for joining members or elements by means of threaded members, e.g. screws, threaded bolts or nuts

Definitions

  • the invention relates to a system comprising at least a first work module and a second work module for an underwater drive for use in water sports, the two work modules being set up for coupling to the same drive module.
  • the subsea propulsion includes the propulsion module and a selected one of the work modules coupled to the propulsion module.
  • the drive module includes a power machine that emits mechanical energy, i.e. a motor, preferably an electric motor.
  • the work modules each include a work machine, i.e. H . a powered machine that absorbs energy in the form of mechanical work from the propulsion module and transfers it to the surrounding water when in use (i.e. underwater).
  • the work machines of the work modules are fluid energy machines, more precisely hydraulic fluid energy machines.
  • the present invention relates in particular to the use of an underwater drive in water sports, more precisely in surfing or "foiling”, i.e. surfing with a board with underwater wings, as well as in small boats for one to four people.
  • An underwater drive for a hydrofoil surfboard is known from WO 2022/037809 Al.
  • the drive has a rear part, which includes a work machine and is attached to a drive part, such as an electric motor, via a fastening flange with suitable fastening openings.
  • This system has the disadvantage that it is optimized for only one specific application, in this case the propulsion of a hydrofoil surfboard.
  • the rear section achieves a trade-off between flow resistance and efficiency suitable for this particular application.
  • WO 2022 018 719 Al shows modules with which an ordinary surfboard can be motorized.
  • An underwater propulsion module is provided that can be attached to a surfboard using an adapter.
  • the US 2018 / 170493 Al shows a board with a jet Drive unit.
  • the jet propulsion unit has several propulsion units.
  • Each drive unit has a motor unit in a motor housing and a battery unit in a battery housing.
  • US 2020/079479 Al shows a surfboard with a mobile electric drive.
  • the drive has two separate parts that can be connected to each other.
  • the second work module can, for example, have a different flow resistance and/or a different efficiency than the first work module.
  • the working module with the lower flow resistance will also have the lower efficiency and vice versa.
  • Different balances between flow resistance and efficiency, optimal for different applications, can be achieved with a single drive module.
  • a work module can be provided that prioritizes low flow resistance, while a different work module can be provided to drive a fishing boat, for which high efficiency is the priority.
  • a third work module can optionally be used to provide a compromise between the two aforementioned applications.
  • At least one of the work modules can have an impeller, wherein the impeller can be connected via a shaft to a coupling part for coupling to the drive module.
  • the impeller is a propeller enclosed in a housing understood, without restrictions on the shape of the case.
  • the housing is typically held by a stator.
  • the propeller and the shaft form a rotor of the working module.
  • the propeller can have one or more blades which are arranged around an axis of rotation of the shaft, preferably rotationally symmetrical.
  • at least one of the working modules can have a propeller without a housing.
  • the second working module can have a different diameter, in particular a larger diameter, than the first working module.
  • the smaller diameter of the first working module can promote low flow resistance compared to the second working module.
  • the larger diameter of the second working module can promote high efficiency compared to the first working module.
  • the diameter of the first working module can be between 30 mm and 100 mm and the diameter of the second working module can be between 100 mm and 300 mm. If more than two work modules are provided, the respective diameters can be approximately evenly distributed, with the smallest or largest diameter lies in the aforementioned ranges. In general, however, both or all working modules can have the same diameter and differ in other ways, for example based on the design of a propeller or impeller or an associated housing.
  • At least one of the work modules can have a gear.
  • the gearbox can be, for example, a reduction gearbox. This allows the torque per revolution of the rotor to be increased in relation to the shaft of the drive module.
  • the efficiency of the drive module can be increased by adjusting the speed to an optimal working range.
  • a transmission ratio (output: drive) between 1:2 and 1:10, in particular 1:5, can be provided, for example;
  • a transmission ratio (output:drive) between 2:1 and 10:1, in particular 5:1, can be provided.
  • the working modules can each have a connection device for coupling to the drive module, wherein the connection device can be set up to produce a first connection and a second connection, the first connection holding the modules together along the connection axis and the second connection restricting relative rotation of the modules or blocked, the second connection being a positive connection tangential to the connection axis, and the first connection being a tool-free connection.
  • a tool-free connection can be made without a separate tool such as a screwdriver or wrench.
  • no loose additional parts are required to open or close a lock (such as loose levers, pins, rods, screws or cylinders).
  • the second connection is typically also a tool-free connection
  • the adjacent modules can be connected and thereby assembled or removed without the use of a tool, namely with bare hands. separated and thereby dismantled. This makes handling much easier. There is no need to carry a suitable tool, which is particularly impractical in water sports. This makes it possible to transport the modules directly to the place of use (e.g. beach) as compact individual parts and only assemble them immediately before use. There is no risk of losing a tool required for subsequent disassembly during use, damaging other pieces of equipment, or injuring yourself or other people.
  • the first connection can be, for example, a releasable screw connection, with the connecting device having an internal thread or an external thread for producing the first connection.
  • the screw connection is made directly between the modules. No separate connection tools, such as screws or nuts, are required.
  • the screw connection is tightened by manually applying a torque directly to the modules themselves or to movable connecting components that belong to the respective module and are, for example, movably connected to a housing of the module. In both cases those belonging to the module are Actuating surfaces are sufficiently far away from an axis of the screw connection in order to be able to tighten the screw connection sufficiently manually, e.g. B. with a radius of at least 1 cm.
  • connection device can optionally be set up to establish the second connection after the establishment of the first connection.
  • the sequential production of the connections is comparable to a screw connection with a castle nut.
  • Such - preferably forced - establishment of the two connections in succession makes it possible to block or lock the first connection at the same time as the second connection. This is particularly advantageous if the first connection alone would not be sufficiently reliable under dynamic load.
  • the connecting device can have a coupling part of a snap-in and lockable claw coupling.
  • the coupling part can, for example, be provided in a manner comparable to a front feather key.
  • the claw coupling can correspond to the second connection and transmit a torque between the adjacent modules and thereby at the same time relieve the first connection of a torque.
  • a screw connection would in principle be unsuitable as a first connection, but in combination with such a second connection it can achieve a high level of reliability using simple means and in a small space.
  • the claw parts can then be locked against displacement in this locking position, for example with the rotatable link, until the lock is released again.
  • the rotatability of the link ensures that no torque is transferred from the modules to the link and the connection is therefore reliably maintained even under dynamic loads.
  • Fig. 1 schematically shows a side view of an underwater drive with a drive module and a work module of a system of the type disclosed here;
  • Fig. 4 shows a schematic longitudinal section of the modules according to FIG. 3 along line IV-IV;
  • FIG. 5-7 three different work modules of a system of the type disclosed here.
  • FIG. 8-10 a side view and two (partial) exploded views of a work module with a removable outer wing.
  • Figures 1-4 each show a drive module 1 and a first working module 2 for an underwater drive 3 for use in water sports.
  • the drive module 1 and the work module 2 each belong to a system that includes a second work module 4 and a third work module 5, as shown in Figures 5-7, with the work modules 2, 4, 5 all different from one another.
  • the work modules 2, 4, 5 are set up for coupling to the same drive module 1.
  • the work modules 2, 4, 5 therefore form a system with the drive module 1.
  • the drive module 1 has an electric motor 6 (shown schematically in FIG. 2) which is powered by a battery, for example. B. housed in a board and connected to the drive module 1 via lines in a mast and suitable connecting parts 7 between the mast and the drive module 1, is supplied with power.
  • the electric motor 6 can be controlled by a control unit, which is also housed in a board, for example, and is connected to a control element via radio or cable. Mechanical work is transferred from the drive module 1 to a shaft 11 of the work module 2 via a coupling 8 with opposing coupling parts 9, 10.
  • the second work module 4 has a higher flow resistance and a higher efficiency than the first work module 2.
  • the third work module 5 has a lower flow resistance and a lower efficiency than the first work module 2 and than the second work module 4.
  • the second work module 4 has a larger diameter than the first work module 2.
  • the third work module 5 has a smaller diameter than the first work module 2 and than the second work module 4.
  • the second work module 4 has a gear.
  • the gearbox of the second work module 4 has a gear ratio of 1:5 (output:drive). D. H . the speed of the shaft 11 of the second working module 4 is five times higher than the speed of the blades 16 of the impeller 12.
  • the work module 2 shown in Figures 1-4 is suitable for receiving two removable outer wings 17, as shown in Figures 8-10.
  • Fig. 8 shows the work module 2 with the removable outer wings 17.
  • the removable outer wings 17 have a support ring 18.
  • the carrier ring 18 is positively connected to the housing 14 of the impeller 12. This connection prevents the removable outer wings 17 from rotating around the housing 14 .
  • the removable outer wings 17 are held between the housing 14 and the diffuser 15 in a direction parallel to the shaft 11 of the working module 2 .
  • the diffuser 15 can be removed from the housing 14 and, in this example, is connected to the housing 14 by means of a screw connection.
  • the diffuser 15 has an internal thread 19 that can be screwed onto an external thread 20 of the housing 14 (see FIG. 4).
  • the work modules 2, 4, 5 each have a connecting device 21 for coupling to the drive module 1.
  • the drive module 1 has a corresponding connection device 22 for coupling a work module 2, 4, 5 at the rear end.
  • the connection devices 21, 22 are each set up to produce a first connection 23 and a second connection 24.
  • the first connection 23 holds the modules together along the connection axis 25.
  • the second connection 24 limits or completely blocks relative rotation of the modules.
  • the second connection 24 is a positive connection tangential to the connection axis 25.
  • the first connection 23 is a tool-free connection.
  • connection devices 21 , 22 are accordingly set up to produce the second connection 24 after the first connection 23 has been produced.
  • the connecting devices 21, 22 each have a central passage 33, 34 arranged parallel to the connecting axis 25.
  • the coupling parts 9, 10 for the shaft 11 of the underwater drive are arranged in the passage 33, 34.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

System umfassend mindestens ein erstes Arbeitsmodul (2) und ein zweites Arbeitsmodul (4) für einen Unterwasser-Antrieb zur Verwendung im Wassersport, wobei die beiden Arbeitsmodule (2, 4) zur Ankupplung an demselben Antriebsmodul (1) eingerichtet sind, wobei sich das zweite Arbeitsmodul (4) vom ersten Arbeitsmodul (2) unterscheidet.

Description

Unterwasser-Antriebssystem
Die Erfindung betri f ft ein System umfassend mindestens ein erstes Arbeitsmodul und ein zweites Arbeitsmodul für einen Unterwasser- Antrieb zur Verwendung im Wassersport , wobei die beiden Arbeitsmodule zur Ankupplung an demselben Antriebsmodul eingerichtet sind . In Verwendung umfasst der Unterwasser-Antrieb das Antriebsmodul und ein Ausgewähltes der Arbeitsmodule , das an dem Antriebsmodul angekuppelt ist . Das Antriebsmodul umfasst eine Kraftmaschine , die mechanische Energie abgibt , also einen Motor, vorzugsweise einen Elektromotor . Die Arbeitsmodule umfassen j eweils eine Arbeitsmaschine , d . h . eine angetriebene Maschine , die Energie in Form von mechanischer Arbeit vom Antriebsmodul aufnimmt und in Verwendung ( d . h . unter Wasser ) auf das umgebende Wasser überträgt . Die Arbeitsmaschinen der Arbeitsmodule sind Fluidenergiemaschinen, genauer hydraulische Fluidenergiemaschinen .
Die vorliegende Erfindung betri f ft insbesondere die Verwendung eines Unterwasser-Antriebs im Wassersport , genauer beim Surfen oder „Foilen" , d . h . Surfen mit einem Board mit Unterwasser- Tragflächen, sowie bei kleinen Booten für ein bis vier Personen .
Ein Unterwasser-Antrieb für ein Tragflügel-Surfboard ist aus der WO 2022 / 037809 Al bekannt . Der Antrieb weist einen hinteren Teil auf , welcher eine Arbeitsmaschine umfasst und über einen Befestigungs flansch mit geeigneten Befestigungsöf fnungen an einem Antriebsteil , wie etwa einem Elektromotor, befestigt ist . Dieses System hat den Nachteil , dass es für nur eine bestimmte Anwendung optimiert ist , nämlich in diesem Fall für den Antrieb eines Tragflügel-Surfboards . Der hintere Teil erzielt eine für diese bestimmte Anwendung geeignete Abwägung zwischen Strömungswiderstand und Wirkungsgrad .
Die WO 2022 018 719 Al zeigt Module mit denen ein gewöhnliches Surfboard motorisiert werden kann . Es ist ein Unterwasser- Antriebsmodul vorgesehen, das mittels eines Adapters an einem Surfboard befestigt werden kann .
Die US 2018 / 170493 Al zeigt ein Board mit einer Jet- Antriebseinheit . Die Jet-Antriebseinheit weist mehrere Antriebseinheiten . Jede Antriebseinheit weist eine Motoreinheit in einem Motorgehäuse und eine Batterieeinheit in einem Batteriegehäuse auf .
Die US 2020/ 079479 Al zeigt ein Surfbrett mit einem aus fahrbarem Elektroantrieb . Der Antrieb weist zwei getrennte Teile auf , die miteinander verbunden werden können .
Es ist eine Aufgabe der gegenständlichen Erfindung, den Unterwasser-Antrieb für verschiedene Anwendungen anpassen zu können, ohne den kompletten Antrieb ersetzen zu müssen .
Diese Aufgabe wird bei dem System der eingangs angeführten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst , dass sich das zweite Arbeitsmodul vom ersten Arbeitsmodul unterscheidet .
Das zweite Arbeitsmodul kann beispielsweise einen anderen Strömungswiderstand und/oder einen anderen Wirkungsgrad als das erste Arbeitsmodul haben . Typischerweise wird das Arbeitsmodul mit dem niedrigeren Strömungswiderstand zugleich den niedrigeren Wirkungsgrad haben und umgekehrt . Es können somit unterschiedliche , für verschiedene Anwendungen optimale Abwägungen zwischen Strömungswiderstand und Wirkungsgrad erzielt werden, mit einem einzigen Antriebsmodul . Beispielsweise kann für den Antrieb eines Stand-up Paddle Boards nahe der Wasseroberfläche ein Arbeitsmodul bereitgestellt werden, das einen geringen Strömungswiderstand priorisiert , während für den Antrieb eines Fischerbootes ein anderes Arbeitsmodul bereitgestellt werden kann, für das ein hoher Wirkungsgrad im Vordergrund steht . Beispielsweise für den Antrieb eines Tragf lächen-Surfboards kann optional darüber hinaus mit einem dritten Arbeitsmodul ein Kompromiss zwischen den beiden vorgenannten Anwendungs fällen zur Verfügung gestellt werden .
Mindestens eines der Arbeitsmodule kann einen Impeller aufweisen, wobei der Impeller über eine Welle mit einem Kupplungsteil zur Ankupplung an das Antriebsmodul verbundenen sein kann . Als Impeller wird ein von einem Gehäuse umschlossener Propeller verstanden, ohne Einschränkungen für die Form des Gehäuses . Das Gehäuse wird dabei typischerweise von einem Stator gehalten . Der Propeller bildet mit der Welle einen Rotor des Arbeitsmoduls . Der Propeller kann ein oder mehrere Flügel aufweisen, die um eine Rotationsachse der Welle herum angeordnet sind, vorzugsweise drehsymmetrisch . Alternativ zu einem Impeller kann mindestens eines der Arbeitsmodule einen Propeller ohne Gehäuse aufweisen .
Gemäß einem Aus führungsbeispiel dieser Of fenbarung kann der Impeller einen Teil eines Düsenringpropellers bilden, der einen mit einem Gehäuse des Impellers verbunden Di f fuser umfasst . Der Di f fuser dient dazu, die Strömung des vom Impeller bewegten Wassers in eine Ausstoßrichtung parallel zur Rotationsachse der Welle umzulenken und Strömungen und Verwirbelungen quer zu dieser Richtung zu verringern . Das Gehäuse des Impellers kann sich in die Ausstoßrichtung verj üngen, um eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit in diese Richtung am Auslass des Arbeitsmoduls zu erreichen . Die optionale Kombination aus Impeller und Di f fuser kann im Allgemeinen auch ohne eine düsenförmige Verj üngung des Gehäuses bei einem Arbeitsmodul vorgesehen sein .
Allgemein kann das zweite Arbeitsmodul einen anderen Durchmesser, insbesondere einen größeren Durchmesser, haben als das erste Arbeitsmodul . Der kleinere Durchmesser des ersten Arbeitsmoduls kann einen niedrigen Strömungswiderstand im Vergleich zum zweiten Arbeitsmodul begünstigen . Umgekehrt kann der größere Durchmesser des zweiten Arbeitsmoduls einen hohen Wirkungsgrad im Vergleich zum ersten Arbeitsmodul begünstigen . Beispielsweise kann der Durchmesser des ersten Arbeitsmoduls zwischen 30 mm und 100 mm und der Durchmesser des zweiten Arbeitsmoduls zwischen 100 mm und 300 mm betragen . Falls mehr als zwei Arbeitsmodule vorgesehen sind, können j eweilige Durchmesser ungefähr gleichmäßig verteilt sein, wobei der j eweils kleinste bzw . größte Durchmesser in den vorgenannten Bereichen liegt . Es können im Allgemeinen aber auch beide oder alle Arbeitsmodule denselben Durchmesser aufweisen und sich auf andere Weise unterscheiden, beispielsweise anhand der Gestaltung eines Propellers oder Impellers oder eines dazugehörigen Gehäuses . Eine weitere optionale Möglichkeit der Unterscheidung zwischen den Arbeitsmodul besteht darin, dass mindestens eines der Arbeitsmodule ein Getriebe aufweisen kann . Das Getriebe kann beispielsweise ein Untersetzungsgetriebe sein . Damit kann das Drehmoment pro Umdrehung des Rotors im Verhältnis zur Welle des Antriebsmoduls gesteigert werden . Alternativ oder gleichzeitig kann die Ef fi zienz des Antriebsmoduls durch Anpassung der Drehzahl an einen optimalen Arbeitsbereich gesteigert werden . Für ein Arbeitsmodul mit einem größeren Durchmesser als mindestens ein anderes Arbeitsmodul kann beispielsweise ein Übersetzungsverhältnis (Abtrieb : Antrieb ) zwischen 1 : 2 und 1 : 10 vorgesehen sein, insbesondere 1 : 5 ; analog kann für ein Arbeitsmodul mit einem kleineren Durchmesser als mindestens ein anderes Arbeitsmodul beispielsweise ein Übersetzungsverhältnis (Abtrieb : Antrieb ) zwischen 2 : 1 und 10 : 1 , insbesondere 5 : 1 , vorgesehen sein .
Optional kann mindestens eines der Arbeitsmodule einen abnehmbaren Außenflügel aufweisen . Der Außenflügel kann beispielsweise zusammen mit einem am anderen (bugseitigen) Ende des Antriebsmoduls angeordneten Tragflügel die hori zontale Querachse des Unterwasser-Antriebs stabilisieren . Damit kann einem „Nicken" nach vorne und hinten entgegengewirkt werden . Das ist insbesondere bei einer Verwendung an einem Tragflügel-Surfboard ( „E-Foil" ) vorteilhaft , um die Stabilität in einem aus dem Wasser gehobenen Zustand des Surfboard zu verbessern . Der Tragflügel und der Außenflügel können dabei derart konfiguriert sein, dass der Tragflügel ( oder Frontflügel ) einen Auftrieb generiert und der Außenflügel ( oder Heckflügel ) einen Abtrieb generiert .
Der abnehmbare Außenflügel kann beispielsweise formschlüssig mit dem Gehäuse des Impellers verbunden und vorzugsweise zwischen dem Gehäuse und dem Di f fuser gehalten sein, wobei der Dif fuser vom Gehäuse abnehmbar sein kann . Diese Art der Kupplung ermöglicht eine werkzeuglose Montage und Demontage des Außenflügels j e nach Bedarf . Dadurch kann der Unterwasser-Antrieb auf einfache und zuverlässige Weise adaptiert werden und eine optimale Abwägung zwischen Strömungswiderstand ( der ohne Außenflügel geringer ist ) und Stabilität ( die mit Außenflügel höher ist ) getroffen werden . Die Arbeitsmodule können zur Ankupplung am Antriebsmodul j eweils eine Verbindungseinrichtung aufweisen, wobei die Verbindungseinrichtung zur Herstellung einer ersten Verbindung und einer zweiten Verbindung eingerichtet sein kann, wobei die erste Verbindung die Module entlang der Verbindungsachse zusammenhält und die zweite Verbindung ein relatives Verdrehen der Module einschränkt oder blockiert , wobei die zweite Verbindung eine tangential zur Verbindungsachse formschlüssige Verbindung ist , und wobei die erste Verbindung eine werkzeuglose Verbindung ist . Eine werkzeuglose Verbindung ist ohne separates Werkzeug wie Schraubendreher oder Schraubenschlüssel herstellbar . Optional werden keine losen Zusatzteile für ein Öf fnen oder Schließen einer Arretierung benötigt (wie lose Hebel , Sti fte, Stangen, Schrauben oder Zylinder ) . Nachdem typischer Weise auch die zweite Verbindung eine werkzeuglose Verbindung ist , können die benachbarten Module ohne die Verwendung eines Werkzeugs , nämlich mit bloßen Händen verbunden und dadurch montiert bzw . getrennt und dadurch demontiert werden . Dadurch wird die Handhabung wesentlich erleichtert . Es entfällt das Erfordernis , ein geeignetes Werkzeug mitzuführen, was besonders im Wassersport unpraktisch ist . Dadurch wird es ermöglicht , die Module bis unmittelbar zum Verwendungsort ( zum Beispiel Strand) als kompakte Einzelteile zu transportieren und erst unmittelbar vor der Verwendung zu montieren . Es besteht keine Gefahr, ein für die spätere Demontage erforderliches Werkzeug während der Verwendung zu verlieren, damit andere Ausrüstungsteile zu beschädigen, oder sich oder andere Personen damit zu verletzen .
Die erste Verbindung kann beispielsweise eine lösbare Schraubverbindung sein, wobei die Verbindungseinrichtung ein Innengewinde oder ein Außengewinde zur Herstellung der ersten Verbindung aufweist . Die Schraubverbindung wird dabei direkt zwischen den Modulen hergestellt . Es sind keine separaten Verbindungswerkzeuge , wie Schrauben oder Muttern, erforderlich . Das Anziehen der Schraubverbindung erfolgt durch manuelle Aufbringung eines Drehmoments direkt auf die Module selbst oder auf bewegliche Verbindungskomponenten, die zum j eweiligen Modul gehören und beispielsweise beweglich mit einem Gehäuse des Moduls verbunden sind . In beiden Fällen sind die zum Modul gehörigen Betätigungs flächen genügend weit von einer Achse der Schraubverbindung entfernt , um die Schraubverbindung manuell ausreichend anziehen zu können, z . B . bei einem Radius von mindestens 1 cm .
In diesem Zusammenhang kann die Verbindungseinrichtung optional zur Herstellung der zweiten Verbindung nach der Herstellung der ersten Verbindung eingerichtet sein . Die sequenzielle Herstellung der Verbindungen ist in der Art vergleichbar mit einer Schraubverbindung mit einer Kronenmutter . Eine solche - vorzugsweise erzwungene - Herstellung der beiden Verbindungen zeitlich hintereinander ermöglicht es , mit der zweiten Verbindung zugleich die erste Verbindung zu sperren oder arretieren . Dies ist insbesondere dann günstig, wenn die erste Verbindung unter dynamischer Belastung alleine nicht ausreichend zuverlässig wäre .
Beispielsweise kann die Verbindungseinrichtung einen Kupplungsteil einer einschnappenden und arretierbaren Klauenkupplung aufweisen . Der Kupplungsteil kann beispielsweise vergleichbar mit einer stirnseitigen Pass feder vorgesehen sein . Die Klauenkupplung kann dabei der zweiten Verbindung entsprechen und ein Drehmoment zwischen den benachbarten Modulen übertragen und dadurch zugleich die erste Verbindung von einem Drehmoment entlasten . Insbesondere im Fall eines dynamischen Drehmoments wäre eine Schraubverbindung als erste Verbindung grundsätzlich wenig geeignet , kann j edoch in Kombination mit einer derartigen zweiten Verbindung mit einfachen Mitteln und auf wenig Raum eine hohe Zuverlässigkeit erreichen .
Gemäß einem Aus führungsbeispiel einer solchen werkzeuglosen Verbindung zwischen Antriebsmodul und Arbeitsmodul kann die Verbindungseinrichtung des Arbeitsmoduls oder die Verbindungseinrichtung des Antriebsmoduls mindestens zwei in Richtung parallel zur Verbindungsachse beweglich und federgelagerte , insbesondere kugel förmige , Klauenteile aufweisen, wobei die Verbindungseinrichtung eine vorzugsweise drehbare Kulisse umfasst , die zur Arretierung der Klauenteile eingerichtet ist . Diese Konstruktion ermöglicht es , eine als erste Verbindung verwendete Schraubverbindung bis an die Klauenteile heran und darüber hinweg anzuziehen, wobei die Klauenteile gegen die Federkraft verdrängt werden, bis zu einer Arretierungsposition, in der die Klauenteile in entsprechende Vertiefungen oder Ausnehmungen des benachbarten Moduls eingreifen . Anschließend können die Klauenteile in dieser Arretierungsposition beispielsweise mit der drehbaren Kulisse gegen eine Verdrängung gesperrt werden, bis die Arretierung wieder gelöst wird . Die Drehbarkeit der Kulisse stellt dabei sicher, dass von den Modulen kein Drehmoment auf die Kulisse übertragen wird und die Verbindung somit auch unter dynamischer Belastung zuverlässig erhalten bleibt .
Optional oder zusätzlich kann die Verbindungseinrichtung einen parallel zur Verbindungsachse angeordneten, vorzugsweise zentralen, Durchgang aufweisen, wobei im Durchgang ein Kupplungsteil für eine Welle des Arbeitsmoduls angeordnet sein kann . Der Durchgang kann beispielsweise radial innerhalb der Schraubverbindung angeordnet sein, indem die Gehäuse der Module im Bereich der Schraubverbindung als Hohl zylinder ausgebildet sind .
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von besonders bevorzugten Aus führungsbeispielen, auf die sie j edoch nicht beschränkt sein soll , und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen noch weiter erläutert . Die Zeichnungen zeigen im Einzelnen :
Fig . 1 schematisch eine Seitenansicht eines Unterwasser- Antriebs mit einem Antriebsmodul und einem Arbeitsmodul eines Systems der hier of fenbarten Art ;
Fig . 2 schematisch einen Teil-Längsschnitt durch den Unterwasser-Antrieb gemäß Fig . 1 ;
Fig . 3 schematisch eine Seitenansicht des Antriebsmoduls und des Arbeitsmoduls gemäß Fig . 1 , in einer demontierten Stellung, getrennt voneinander, unter einem anderen Blickwinkel als Fig . 1 ;
Fig . 4 schematisch einen Längsschnitt der Module gemäß Fig . 3 entlang der Linie IV- IV;
Fig . 5—7 drei unterschiedliche Arbeitsmodule eines Systems der hier of fenbarten Art ; und
Fig . 8—10 eine Seitenansicht und zwei ( teilweise ) Explosionsansichten eines Arbeitsmoduls mit einem abnehmbaren Außenflügel . Die Figuren 1—4 zeigen j eweils ein Antriebsmodul 1 und ein erstes Arbeitsmodul 2 für einen Unterwasser-Antrieb 3 zur Verwendung im Wassersport . Das Antriebsmodul 1 und das Arbeitsmodul 2 gehören dabei j eweils zu einem System, das ein zweites Arbeitsmodul 4 und ein drittes Arbeitsmodul 5 umfasst , wie in den Figuren 5—7 dargestellt , wobei sich die Arbeitsmodule 2 , 4 , 5 alle voneinander unterscheiden . Gleichzeitig sind die Arbeitsmodule 2 , 4 , 5 zur Ankupplung an demselben Antriebsmodul 1 eingerichtet . Die Arbeitsmodule 2 , 4 , 5 bilden daher mit dem Antriebsmodul 1 ein System .
Das Antriebsmodul 1 weist einen Elektromotor 6 auf ( schematisch in Fig . 2 dargestellt ) , der von einer Batterie , die z . B . in einem Board untergebracht und über Leitungen in einem Mast und geeignete Verbindungsteile 7 zwischen Mast und Antriebsmodul 1 mit dem Antriebsmodul 1 verbunden ist , mit Strom versorgt wird . Der Elektromotor 6 kann von einer Steuereinheit gesteuert werden, die beispielsweise ebenfalls in einem Board untergebracht ist und mit einem Bedienelement per Funk oder Kabel verbunden ist . Uber eine Kupplung 8 mit gegenüberliegenden Kupplungsteilen 9 , 10 wird mechanische Arbeit vom Antriebsmodul 1 auf eine Welle 11 des Arbeitsmoduls 2 übertragen .
Alle drei in diesen Aus führungsbeispielen gezeigten Arbeitsmodule 2 , 4 , 5 weisen einen Impeller 12 auf ( siehe Fig . 2 und 4 ) . Der Impeller 12 ist über die Welle 11 mit einem Kupplungsteil 9 zur Ankupplung an das Antriebsmodul 1 verbundenen . Der Impeller 12 bildet einen Teil eines Düsenringpropellers 13 . Der Düsenringpropeller 13 umfasst einen mit einem Gehäuse 14 des Impellers 12 verbunden Di f fuser 15 in der Art einer Jet-Düse .
Das zweite Arbeitsmodul 4 hat einen höheren Strömungswiderstand und einen höheren Wirkungsgrad als das erste Arbeitsmodul 2 . Das dritte Arbeitsmodul 5 hat einen geringeren Strömungswiderstand und einen geringeren Wirkungsgrad als das erste Arbeitsmodul 2 und als das zweite Arbeitsmodul 4 . Das zweite Arbeitsmodul 4 hat einen größeren Durchmesser als das erste Arbeitsmodul 2 . Das dritte Arbeitsmodul 5 hat einen kleineren Durchmesser als das erste Arbeitsmodul 2 und als das zweite Arbeitsmodul 4 . Das zweite Arbeitsmodul 4 weist ein Getriebe auf . Das Getriebe des zweiten Arbeitsmoduls 4 hat ein Übersetzungsverhältnis von 1 : 5 (Abtrieb : Antrieb ) . D . h . die Drehzahl der Welle 11 des zweiten Arbeitsmoduls 4 ist fünfmal höher als die Drehzahl der Flügel 16 des Impellers 12 .
Das in den Figuren 1—4 gezeigte Arbeitsmodul 2 eignet sich zur Aufnahme zweier abnehmbarer Außenflügel 17 , wie in den Figuren 8— 10 dargestellt . Fig . 8 zeigt das Arbeitsmodul 2 mit den abnehmbaren Außenflügeln 17 . Die abnehmbaren Außenflügel 17 weisen einen Trägerring 18 auf . Der Trägerring 18 ist formschlüssig mit dem Gehäuse 14 des Impellers 12 verbunden . Diese Verbindung verhindert eine Verdrehung der abnehmbaren Außenflügel 17 um das Gehäuse 14 herum . Die abnehmbaren Außenflügel 17 sind in Richtung parallel zur Welle 11 des Arbeitsmoduls 2 zwischen dem Gehäuse 14 und dem Di f fuser 15 gehalten . Der Di f fuser 15 ist vom Gehäuse 14 abnehmbar und in diesem Beispiel mittels Schraubverbindung mit dem Gehäuse 14 verbunden . Der Dif fuser 15 weist dabei ein Innengewinde 19 auf , dass auf ein Außengewinde 20 des Gehäuses 14 auf geschraubt werden kann ( siehe Figur 4 ) .
Die Arbeitsmodule 2 , 4 , 5 weisen zur Ankupplung am Antriebsmodul 1 j eweils eine Verbindungseinrichtung 21 auf . Das Antriebsmodul 1 weist eine entsprechende Verbindungseinrichtung 22 zur Ankopplung eines Arbeitsmoduls 2 , 4 , 5 am hinteren Ende auf . Die Verbindungseinrichtungen 21 , 22 sind j eweils zur Herstellung einer ersten Verbindung 23 und einer zweiten Verbindung 24 eingerichtet . Die erste Verbindung 23 hält die Module entlang der Verbindungsachse 25 zusammen . Die zweite Verbindung 24 schränkt ein relatives Verdrehen der Module ein oder blockiert es gänzlich . Die zweite Verbindung 24 ist eine tangential zur Verbindungsachse 25 formschlüssige Verbindung . Die erste Verbindung 23 ist eine werkzeuglose Verbindung .
Bei den Verbindungseinrichtungen 21 , 22 zwischen dem Antriebsmodul 1 und dem Arbeitsmodul 2 ist die erste Verbindung 23 eine lösbare Schraubverbindung . Die Verbindungseinrichtung 22 am Antriebsmodul 1 weist ein Außengewinde 26 auf und die Verbindungseinrichtung 21 am Arbeitsmodul 2 weist ein entsprechendes Innengewinde 27 zur Herstellung der ersten Verbindung 23 auf ( siehe Fig . 4 ) .
Zur Herstellung der zweiten Verbindung 24 , die zur Drehmomentaufnahme eine tangential zur Verbindungsachse 25 formschlüssige Verbindung ist , weisen die Verbindungseinrichtungen 21 , 22 j eweils einen Kupplungsteil 28 , 29 einer einschnappenden und arretierbaren Klauenkupplung auf . Im Einzelnen weist die Verbindungseinrichtung 22 des Antriebsmoduls 1 drei in Richtung parallel zur Verbindungsachse 25 beweglich und federgelagerte , kugelförmige Klauenteile 30 auf und umfasst eine drehbare Kulisse 31 , die zur Arretierung dieser Klauenteile 30 eingerichtet ist . Genauer werden durch die Kulisse 31 die kugel förmigen Klauenteile 30 nach außen und in entsprechende Vertiefungen 32 in der Verbindungseinrichtung 21 des Arbeitsmoduls 2 gepresst und dort arretiert . Dadurch werden die beiden Module gegen ein gegenseitiges Verdrehen gesperrt , wodurch zugleich die Schraubverbindung unlösbar blockiert wird so lange bis die kugelförmigen Klauenteile 30 durch umgekehrtes Verdrehen der Kulisse 31 gelöst und freigegeben werden . Die Verbindungseinrichtungen 21 , 22 sind dementsprechend zur Herstellung der zweiten Verbindung 24 nach der Herstellung der ersten Verbindung 23 eingerichtet .
Die Verbindungseinrichtungen 21 , 22 weisen j eweils einen parallel zur Verbindungsachse 25 angeordneten, zentralen Durchgang 33 , 34 auf . In dem Durchgang 33 , 34 sind die Kupplungsteile 9 , 10 für die Welle 11 des Unterwasser-Antriebs angeordnet .

Claims

Ansprüche :
1. System umfassend mindestens ein erstes Arbeitsmodul (2) und ein zweites Arbeitsmodul (4) für einen Unterwasser-Antrieb zur Verwendung im Wassersport, wobei die beiden Arbeitsmodule (2, 4) zur Ankupplung an demselben Antriebsmodul (1) eingerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, dass sich das zweite Arbeitsmodul (4) vom ersten Arbeitsmodul (2) unterscheidet.
2. System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Arbeitsmodul (4) einen anderen Strömungswiderstand und/oder einen anderen Wirkungsgrad als das erste Arbeitsmodul (2) hat.
3. System gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Arbeitsmodule (2, 4) einen Impeller (12) aufweist, wobei der Impeller (12) über eine Welle (11) mit einem Kupplungsteil (9) zur Ankupplung an das Antriebsmodul (1) verbundenen ist.
4. System gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Impeller (12) einen Teil eines Düsenringpropellers (13) bildet, der einen mit einem Gehäuse (14) des Impellers (12) verbunden Diffuser (15) umfasst.
5. System gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Arbeitsmodul (4) einen anderen Durchmesser, insbesondere einen größeren Durchmesser, hat als das erste Arbeitsmodul (2) .
6. System gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Arbeitsmodule (2, 4) ein Getriebe aufweist.
7. System gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Arbeitsmodule (2, 4) einen abnehmbaren Außenflügel (17) aufweist.
8. System gemäß Anspruch 4 und Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der abnehmbare Außenflügel (17) formschlüssig mit dem Gehäuse (14) des Impellers (12) verbunden und vorzugsweise zwischen dem Gehäuse (14) und dem Diffuser (15) gehalten ist, wobei der Diffuser (15) vom Gehäuse (14) abnehmbar ist.
9. System gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsmodule (2, 4) zur Ankupplung am Antriebsmodul (1) jeweils eine Verbindungseinrichtung (21) aufweisen, wobei die Verbindungseinrichtung (21) zur Herstellung einer ersten Verbindung (23) und einer zweiten Verbindung (24) eingerichtet ist, wobei die erste Verbindung (23) die Module entlang der Verbindungsachse (25) zusammenhält und die zweite Verbindung (24) ein relatives Verdrehen der Module einschränkt oder blockiert, wobei die zweite Verbindung (24) eine tangential zur Verbindungsachse (25) formschlüssige Verbindung ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Verbindung (23) eine werkzeuglose Verbindung ist.
10. System gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Verbindung (23) eine lösbare Schraubverbindung ist, wobei die Verbindungseinrichtung (21) ein Innengewinde (27) oder ein Außengewinde zur Herstellung der ersten Verbindung (23) aufweist.
11. System gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung (21) zur Herstellung der zweiten Verbindung
(24) nach der Herstellung der ersten Verbindung (23) eingerichtet ist .
12. System gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung (21) einen Kupplungsteil (29) einer einschnappenden und arretierbaren Klauenkupplung aufweist.
13. System gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung des Arbeitsmoduls oder die Verbindungseinrichtung (22) des Antriebsmoduls (1) mindestens zwei in Richtung parallel zur Verbindungsachse (25) beweglich und federgelagerte, insbesondere kugelförmige, Klauenteile (30) aufweist, wobei die Verbindungseinrichtung (22) eine vorzugsweise drehbare Kulisse (31) umfasst, die zur Arretierung der Klauenteile (30) eingerichtet ist.
14. System gemäß einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung (21) des Arbeitsmoduls (2) einen parallel zur Verbindungsachse (25) angeordneten, vorzugsweise zentralen, Durchgang (34) aufweist, wobei im Durchgang (34) ein Kupplungsteil (9) für eine Welle (11) des Arbeitsmoduls (2) angeordnet ist.
PCT/EP2023/062806 2022-05-13 2023-05-12 Unterwasser-antriebssystem WO2023218056A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP22173244.9A EP4276010A1 (de) 2022-05-13 2022-05-13 Unterwasser-antriebssystem
EP22173244.9 2022-05-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023218056A1 true WO2023218056A1 (de) 2023-11-16

Family

ID=81653604

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2023/062806 WO2023218056A1 (de) 2022-05-13 2023-05-12 Unterwasser-antriebssystem

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP4276010A1 (de)
WO (1) WO2023218056A1 (de)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180170493A1 (en) 2016-12-19 2018-06-21 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Aquatic vessel and paddle
US20200079479A1 (en) 2018-08-24 2020-03-12 Steven John Derrah Retractable Power Drive Surfboard for Wave Foils
WO2022018719A1 (en) 2020-07-23 2022-01-27 Alfasurf Ltd. Underwater power unit
WO2022037809A1 (en) 2020-08-20 2022-02-24 Aerofoils Gmbh Hydrofoil watercraft

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180170493A1 (en) 2016-12-19 2018-06-21 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Aquatic vessel and paddle
US20200079479A1 (en) 2018-08-24 2020-03-12 Steven John Derrah Retractable Power Drive Surfboard for Wave Foils
WO2022018719A1 (en) 2020-07-23 2022-01-27 Alfasurf Ltd. Underwater power unit
WO2022037809A1 (en) 2020-08-20 2022-02-24 Aerofoils Gmbh Hydrofoil watercraft

Also Published As

Publication number Publication date
EP4276010A1 (de) 2023-11-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2006131107A2 (de) Schiffsantrieb und schiffsantriebsverfahren
DE2758555C2 (de) Zweistufiges Schaltgetriebe für den Antrieb eines Generators von einer Schiffsantriebsanlage
WO2016177865A1 (de) Schiffsantrieb
EP3472492B1 (de) Planetengetriebe
DE2204892A1 (de) Zentrifugalpumpe
EP0104343A1 (de) Strömungsmaschine mit verstellbaren Schaufeln
DE102005049794A1 (de) Propeller
DE10062354A1 (de) Stellantrieb für einen, insbesondere elektrisch angetriebenen, Ruderpropeller eines Seeschiffes
WO2023218056A1 (de) Unterwasser-antriebssystem
DE10335506A1 (de) Achsdifferentialbaugruppe
DE3312707C2 (de)
WO2009012977A2 (de) Vorrichtung zur erzeugung von energie aus einer fluidströmung
DE3214101C2 (de) Gasturbinenanlage
DE102013216334A1 (de) Drehmomentübertragendes Bauteil eines Getriebes
EP1497172B1 (de) Vorrichtung zur bewegungsumwandlung
EP1847337B1 (de) Antriebsanordnung für einen in einem Gehäuse gelagerten Richtrotor einer Richtmaschine zum Geraderichten von Draht
EP1043486B1 (de) Kurbelwelle eines Motors
EP0572597B1 (de) Anordnung für den antrieb eines wasserfahrzeuges, insbesondere eines schlauchbootes
DE10251388A1 (de) Rotor einer Windkraftanlage
DE202012102147U1 (de) Vorrichtung zur Verstellung eines Rotorblatts
EP3016855A1 (de) Propeller-naben-pressverband
DE2538975A1 (de) Sicherheitskupplung
DE3916623A1 (de) Hydraulische gerotorvorrichtung
DE3005168A1 (de) Verstellvorrichtung fuer axial- und radialkolbenmaschinen
DE10041002B4 (de) Vorrichtung zur Übertragung von Antriebskräften

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23727488

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1