Verfahren und Vorrichtung zum Antrieb eines Wasserfahrzeuges
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Antrieb eines Wasserfahrzeuges und besteht darin, dass zwei schräg zueinander stehende Flächen, von denen mindestens eine zu einem beweglich angeordneten Flügel gehört, relativ gegeneinander bewegbar sind, wobei eine Näherung der Flächen eine stossartige Verdrängung der im Raum zwischen den Flächen befindlichen Wassermasse zur Fortbewegung des Wasserfahrzeuges nutzbar gemacht wird.
Zur technischen Anwendung dieses Effektes können verschiedene Bauarten dienen. Bei der Wahl der Bauart ist in erster Linie der Zweck des Wasserfahrzeuges, im weiteren die Art der Krafterzeugung und die vorgesehenen Betriebsverhältnisse massgebend.
Die folgende Beschreibung stellt Beispiele für verschiedene Bauarten und ihre Funktion dar.
Die Grundfunktionen zeigen:
Fig. 1 als Schlagflügelantrieb mit zwei gegeneinander bewegbaren Flügeln im Grundriss,
Fig. 2 Schlagflügelantrieb mit einem umstellbaren Flügel im Stromführungskanal.
Schematische Darstellung der Schlagflügelantriebe mit Schwenkarmbetätigung zeigen:
Fig. 3 Einflügelantrieb in der neutralen Position,
Fig. 3a Einflügelantrieb in Funktion,
Fig. 3b Einflügelantrieb in Funktion,
Fig. 4 Zweiflügelantrieb in Funktion,
Fig. 4a Zweiflügelantrieb in Funktion.
Schematische Darstellung der Schlagflügelantriebe mit Kurbelbetätigung zeigen:
Fig. 5 Einflügelantrieb mit Flügellängsführung mittels Führungsarm,
Fig. 6 Einflügelantrieb mit Flügellängsführung mittels Kulisse,
Fig. 7 Einflügelantrieb mit kreisendem Flügel,
Fig. 8 Einflügelantrieb mit Betätigung durch zwei Kurbeln,
Fig. 9 Zweiflügelantrieb in symmetrischer Anordnung mit getrennten Stromführungskanälen und graphischer Darstellung des Funktionsablaufes.
Anordnungsbeispiel von Mehrflügelantrieben zeigt:
Fig. 10 Vierflügelantrieb mit Schubstangenbetätigung.
Schematische Darstellung der Stromführungskanalquerschnitte:
Fig. 11 unten offener Kanal,
Fig. 12 geschlossener Kanal.
Beispiele für Ein- und Anbauarten zeigen:
Fig. 13 ein Motorboot mit Zweikanal-Schlagflügeltriebwerk,
Fig. 14 ein Motorboot mit Einkanal-Schlagflügeltriebwerk,
Fig. 15 ein Motorboot mit Aussenbord-Schlagflügelantrieb,
Fig. 16 ein durch drei Schlagflügelantriebwerke getragenes Tragflächenschnellboot,
Fig. 17 ein Boot mit Schlagflügel-Handantrieb,
Fig. 18 eine Art von Ruderboot mit fussbetätigtem Schlagflügelantrieb,
Fig. 19 ein Wasserfahrzeug mit zwei schwenkbaren Triebwerken.
Die Funktion eines Schlagflügelantriebes geht aus der Fig. 1 hervor, wobei die beiden bewegbaren Flügel 1, 2 an Armen, 3, 4 befestigt sind, die ihrerseits um die Drehachse 5 verschwenkt werden können. Die Flügel 1, 2 bzw. deren Arme 3, 4 schliessen einen spitzen Winkel ein. In der Darstellung sind die Flügel 1, 2 am weitesten voneinander entfernt, d. h. der Winkel besitzt die maximale Öffnung. Der im einzelnen nicht dargestellte Antrieb wirkt in Richtung der Pfeile 6, 7 so, dass sich die Flügel 1, 2 mit ihren einander zugewandten Flächen gegeneinander bewegen und die zwischen ihnen befindliche Wassermasse in Richtung des Pfeiles 8 ausstossen.
Die Rückführung der Flügel 1, 2 in die Ausgangslage wird später beschrieben. Durch Reaktion der beispielsweise an einem Schiffskörper befestigten Flügel wird das Fahrzeug entgegen der Richtung der Pfeile 8 bewegt.
Den prinzipiellen Aufbau eines Schlagflügelantriebes mit nur einem bewegbaren Flügel 9 und zwei fest angeordneten Leitflächen 10 und 11 im Grundriss, zeigt Fig. 2. Der Flügel ist hier so geführt, dass die geometrische Verlängerung seiner Ebene während der Bewegung nach Pfeil 12 ständig über den Schwenkpunkt 13 geht. Sofern der Flügel die Position 14 erreicht hat, erfolgt eine rasche Umstellung des Schwenkpunktes auf Punkt 15, wonach der Flügel den mit 13 bezeichneten Stellwinkel bekommt und folgend in Richtung des Pfeiles 16 bewegt wird. Die Wiederholung der beschriebenen Funktion ergibt eine pulsierende Wasserverdrängung in Richtung des Pfeiles 17. Andert man die Bewegungsrichtungen 12 und 16 auf Gegensinn, so erfolgt die Wasserverdrängung auch im Gegensinn des Pfeiles 17. Auf diese Art erhält man einen reversierbaren Schlagflügelantrieb.
Diese Umkehrung der Verdrängungsrichtung ist nur bei zwangs artig geführten Flügeln möglich. Beispiele dazu zeigen die Fig. 5, 6, 7, 8, 9 und 10. Die Umkehrung der Schubrichtung ist dagegen nicht möglich bei den Ausführungen, wie Fig. 3 und 4. Deshalb nennt man die letzteren einseitigwirkende, die andern reversierbare Schlagflügelantriebe.
Fig. 3 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines Schlagflügelantriebes als Anordnungsbeispiel, wo der Flügel über den Gelenkpunkt 19 mit dem beim Drehpunkt 20 schwenkbar gelagerten Arm 21 verbunden ist in der neutralen Mittellage. Wie Drehpunkt 20 sind auch die Leitflächen 22 und 23 mit dem Schiffskörper verbunden.
Fig. 3a zeigt den unter Punkt 4 schematisch dargestellten Antrieb während der Verdrängungsfunktion.
Aus dem Bild ist ersichtlich, dass die Schwenkung des Führungsarmes 21a und der dem Flügel entgegenwirkende Strömungswiderstand den Flügel gegen den Anschlag 24 drückt, wonach bei weiterer Näherung des Flügels zur Leitfläche 22a eine Verdrängung der zwischen dem Flügel und der Leitfläche befindlichen Wassermenge in Richtung des Pfeiles 25 erfolgt. Sofern diese Schwenkbewegung beendet ist, wird der Füh rungsarm in der Gegenrichtung bewegt.
Fig. 3b zeigt die weitere Funktionsphase desselben Antriebes, wo der Schwenkarm 21b in der Richtung 27 bewegt wird, worauf der Flügel sich auf Anschlag 28 stützt und das Wasser aus dem mit Leitfläche 24b gebildeten Zwischenraum in Richtung des Pfeiles 28a verdrängt.
Der Schlagflügelantrieb nach Fig. 4 ist doppeltwirkend. Die Schwenkarme 29 und 30 sind symmetrisch zur Längsmittelebene des Wasserfahrzeuges um Punkt 31 und 32 schwenkbar angeordnet, und durch Kreuzgelenk 33 und Winkelarme 34, 35 miteinander verbunden. Der Antrieb der Schwenkarme kann beispielsweise mittels Verlängerung 36 erfolgen, worauf abwechselnd die Kräfte 37 bzw. 38 ausgeübt werden.
Die Flügel 39 und 40 sind mit den dazugehörigen Schwenkarmen gelenkig verbunden und in ihrer Schwenkbarkeit mittels Anschläge begrenzt analog der Darstellung Fig. 3, 3a, 3b. Das hier dargestellte Flügelpaar befindet sich im weiteren zwischen den festen Leitflächen 41, 42.
Fig. 4 zeigt bereits die eine Phase der Funktion, wo auf die Wirkung der Kraft 37 die gekuppelten Schwenkarme 29 und 30 gegeneinander bewegt werden, worauf die Flügel 39 und 40 das Wasser aus ihrem Zwischenraum den Pfeilen 43 entsprechend ausstossen.
Fig. 4a zeigt die zweite Phase des Vorschubvorganges, wo das Flügelpaar auf die Wirkung der Kraft 3 8a auseinander bewegt wird, worauf die Verdrängung aus den zwischen Flügel und Leitfläche befindlichen Räumen den Pfeilen 45 und 46 entsprechend erfolgt.
Fig. 5 zeigt einen zwangs artig geführten Flügel.
Hier wird der Flügel 47 mit Pleuel 48 fest verbunden.
Der Lagerpunkt 49 wird mittels Kurbelarm 50 um die Antriebswelle 51 kreisförmig bewegt. Die Schubkräfte des Flügels werden hier beispielsweise mit Verbindungsarm 52 übernommen und auf den festen Gelenkpunkt 53 übertragen. Zu der Antriebseinheit gehören im weiteren die Leitflächen 54 und 55. Beim Drehen des Kurbelarmes 50 verschiebt sich der Flügel 47 bei gleichzeitiger Winkelveränderung gegen die Leitfläche 54 und verdrängt das Wasser aus dem Zwischenraum im Sinne des Pfeiles 56 und nach Überschreiten des Totpunktes aus dem anderseitigen Zwischenraum (siehe auch Fig. 10).
Fig. 6 zeigt einen ähnlichen Antrieb wie Fig. 5, wo jedoch die Flügelführung mittels Kulisse 57 ausgeführt wird.
Fig. 7 zeigt beispielsweise einen Schlagflügelantrieb, wo der Flügel 58 durch den Lagerpunkt 59 mit dem äusseren Ende des Kurbelarmes 60 verbunden ist und auch selber eine kreisförmige Bewegung um die Antriebswelle 61 ausführt. Die Bestimmung der Winkelstellung des Flügels erfolgt durch den mit ihm fest verbundenen Führungsarm 62 und Kulisse 63.
Fig. 8 zeigt einen Schlagflügelantrieb, wo der Flügel 64 durch die gelenkigen Pleuel 65, 66 mit den gekuppelten Kurbeln 67 und 68 angetrieben wird. Die Winkelposition des Flügels und die funktionsbedingte Veränderung derselben ergibt sich hier aus den versetzten Winkeln der Kurbelarme.
Fig. 9 zeigt ein sogenanntes Zweikanal-Schlagflügelantriebswerk mit zwangsartiger Flügelführung, wo durch Umkehren der Drehrichtung der Antriebswelle die Schubrichtung vorwärts, oder rückwärts bestimmt werden kann. Der Aufbau beider Schubeinheiten entspricht Fig. 5. Der Antrieb der Kurbel 69, 70 welche durch die gleichgrossen Zahnräder 71 und 72 gekuppelt sind, erfolgt hier über eine Kurbelmittelachse (73, 74) oder durch Zahnritzel am Zahnkranz des Rades 71 oder 72.
Dieses Bild zeigt deutlich einen Zyklus ablauf in den aneinanderfolgenden Zeit- bzw. Kurbelwinkelphasen.
Wenn die Drehung der Kurbeln den Pfeilen 75 und 76 entspricht, so erfolgt der Verdrängungsvorgang in den schraffierten Feldern der Richtungen 77 und 78 entsprechend und das Wasserfahrzeug wird in der Richtung 79 geschoben. Ändert man die Drehrichtung der Kurbeln, so wenden sich die Schubkräfte um 1800 und die Fahrtrichtung ist rückwärts.
Fig. 10 zeigt die schematische Anordnung eines Mehrflügelantriebes beispielsweise mit drei Flügeln und Schubstangenbetätigung. Die Flügel 80, 81, 82 sind hier mit der Schubstange 84 gelenkig verbunden und in ihrer Schwenkbarkeit durch Anschläge 85, 86 begrenzt.
Die Schubstange 87 führt die Flügel mittels Kreuzköpfen 88 parallel miteinander.
Die Schubstangen können beispielsweise mit gekuppelten Kurbeln oder mit Arbeitszylindern betätigt werden. Bei Kurbelantrieb nach Fig. 8 entfallen natürlicherweise die Anschläge 85, 86. Bei hydraulischem oder Pressluftantrieb kann beliebig eine reversierbare oder nicht reversierbare Bauart gewählt werden. Bei der reversierbaren Bauart werden zwei Arbeitszylinder benötigt, wovon der eine antriebend und der andere bremsend wirkt. Ob der treibende Zylinder mit Schubstange 87 oder 84 gekuppelt ist, das bestimmt die Schub richtung. Nach Umschalten der Steuerung erfolgt ein gegensinniger Schub.
Fig. 11 zeigt den Querschnitt eines unten offenen Druckkanals in schematischer Darstellung in der Schubrichtung gesehen, gebildet aus Schlagflügel 89 aus Leitflächen 90, 91 und oberer Kanalwand 92.
Fig. 12 zeigt einen geschlossenen Kanal mit seitlicher Öffnung für die Pleuel, für Bauarten, wie z. B.
Fig. 5 und 6.
Die weiteren Figuren zeigen Beispiele von Wasserfahrzeugen mit Schlagflügeltriebwerken, bzw. Antrieben.
Fig. 13 ein Motorboot mit eingebautem Einkanaltriebwerk.
Fig. 14 ein Motorboot mit Zweikanaltriebwerk.
(Ein Beispiel eines solchen Triebwerkes zeigt Fig. 9).
Fig. 15 ein Motorboot mit schwenkbar angebautem Aussenbordtriebwerk.
Fig. 16 ein Schnellboot mit zwei, drei oder mehreren Schlagflügeltriebwerken. Die Triebwerke 93 können bez. ihre Neigung zur Wasseroberfläche fest, oder schwenkbar angebaut werden. Die vertikale Triebkraft kann auch durch entsprechende Profilierung der waagrechten Kanalwände erzeugt werden.
Fig. 17 zeigt ruderbootartiges Fahrzeug mit einem handbetätigten Schwenkilügelantrieb mit Funktion und Aufbau nach Fig. 4.
Fig. 18 zeigt ruderbootartiges Fahrzeug mit Fussantrieb, einseitig wirkend. Der Flügel 94 wird hier mittels (beispielsweise) winkelförmigem Führungsarm 95 durch den Rumpfboden geführt und mit Fusspedal 96 betätigt. Zur zweckmässigen Krafterzeugung dienen die festen Griffe 97 und Rollsitz 98. Die Wasserverdrängung erfolgt hier nur in dem Raum zwischen Flügel und Rumpfaussenfläche, welche hier gleichzeitig die Funktion der Leitfläche erfüllt.
Fig. 19 zeigt ein Wasserfahrzeug mit zwei verdrehbaren Schlagflügeltriebwerken zur freien Manövrierung in beliebiger Richtung.
Die besonderen Funktionsmerkmale und Vorteile der Schlagfijigelantriebe
Die Schlagflügelantriebe haben gegenüber Propellerantrieben die besondere Eigenschaft, dass sie zwischen dem Fahrwasser und ausgestossenem Wasserstrahl bedeutend geringere Geschwindigkeitsdifferenzen erzeugen, woraus erfolgt, dass sie entsprechend geringere Wellenbildung verursachen. Diese Tatsache wird auch dadurch unterstützt, dass die Strömung des Wassers vor, in und nach der Antriebseinheit annähernd laminar bleibt und die Drallwirkung der Propellerantriebe vollständig ausbleibt. Die Energieumwandlung durch Bewegung von verhältnismässig grosser Wassermenge mit geringer Relativgeschwindigkeit ergibt noch den Vorteil, dass diese Antriebe beim Beschleunigen nicht überdreht werden können, weshalb sie sehr beschleunig mgsfähig sind.
Zu den weitern Vorteilen gehören:
1. Die Möglichkeit zur Querschnittsgestaltung mit sehr geringem Tiefgang,
2. die Möglichkeit, mehrere Antriebselemente nebenoder hintereinander einzubauen,
3. die Möglichkeit zum direkten Antrieb durch Körperkraft, Hydraulik, Pressluft, Elektromotor oder Verbrennungsmotor,
4. die Befahrbarkeit von verschmutzten und durch Algen durchwachsenen Gewässern, z. B. bei unten offener Leitkanalausführung,
5. Durch die Verdrehung des Antriebselementes exakte Manövrierbarkeit,
6. beliebige Gestaltung des Leitkanalquerschnittes.
PATENTANSPROCHE
I. Verfahren zum Antrieb eines Wasserfahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, dass zwei schräg zueinander stehende Flächen, von denen mindestens eine zu einem beweglich angeordneten Flügel gehört, relativ gegeneinander bewegbar sind, wobei eine Näherung der Flächen eine stossartige Verdrängung der im Raum zwischen den Flächen befindlichen Wassermasse bewirkt und der Rückstoss dieser Wassermasse zur Fortbewegung des Wasserfahrzeuges nutzbar gemacht wird.
II. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens einen schwenkbar angeordneten Flügel, der quer zu seiner Längsrichtung gegen eine fest oder beweglich angeordnete Fläche bewegbar ist und mit dieser einen spitzen Winkel einschliesst.
UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass zwei gegeneinander bewegbare Flügel vorgesehen sind, die sich symmetrisch zur Längsmittelebene eines Wasserfahrzeuges bewegen.
2. Verfahren nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch eine hin und her gehende Bewegung, wobei in den Totpunkten der Bewegung eine Umschaltung der Schräglage der Flügel erfolgt.
3. Verfahren nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltung der Schräglage der Flügel selbsttätig bei der Umkehrung des Bewegungsantriebes durch den Wasserdruck erfolgt.
4. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Flügel gelenkig an einem Schwenkarm befestigt ist.
5. Vorrichtung nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Schwenkarm Anschläge vorgesehen sind, welche die Schräglage des Flügels in beiden Bewegungsrichtungen des Flügels begrenzen.
6. Vorrichtung nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkarm des Flügels mittels einer Kurbel von einer rotierenden Antriebswelle angetrieben wird.
7. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkarm des Flügels mittels eines druckluftbetätigten Arbeitszylinders angetrieben wird.
8. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass zwei jeweils mit einem Schwenkarm versehene Flügel mittels eines Kurbelantriebes gegenläufig angetrieben werden.
9. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel bei einer Umkehrung der Bewegung mechanisch umgeschaltet werden.
10. Vorrichtung nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel jeweils an beiden Enden mit einem Kurbelantrieb in Verbindung stehen, wobei die eine Kurbel eine Vor- bzw. Nacheilung gegenüber der anderen Kurbel aufweist.
11. Vorrichtung nach Unteranspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass jedem der beiden Flügel auf jeder Seite eine fest angeordnete Leitfläche gegenübersteht.
12. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel in einem in Strömungsrichtung offenen Gehäuse untergebracht sind.
**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.
Method and device for propelling a watercraft
The invention relates to a method for propelling a watercraft and consists in that two surfaces which are inclined to one another, of which at least one belongs to a movably arranged wing, can be moved relative to one another, an approach of the surfaces causing a sudden displacement of the space between the surfaces located water mass is made available for the movement of the watercraft.
Various designs can be used for the technical application of this effect. When choosing the type of construction, the purpose of the watercraft is primarily decisive, as is the type of power generation and the intended operating conditions.
The following description shows examples of different types and their function.
The basic functions show:
Fig. 1 as a flapping wing drive with two mutually movable wings in plan,
Fig. 2 flapping wing drive with a convertible wing in the power conduit.
The schematic representation of the flapping wing drives with swivel arm actuation show:
Fig. 3 Single leaf drive in the neutral position,
Fig. 3a single-leaf drive in operation,
Fig. 3b Single leaf drive in operation,
Fig. 4 two-leaf drive in operation,
Fig. 4a two-wing drive in operation.
Schematic representation of the flapping wing drives with crank actuation show:
Fig. 5 Single leaf drive with longitudinal leaf guidance by means of a guide arm,
Fig. 6 Single wing drive with longitudinal wing guidance by means of a link,
Fig. 7 Single wing drive with a rotating wing,
Fig. 8 Single leaf drive operated by two cranks,
9 two-wing drive in a symmetrical arrangement with separate power supply channels and graphical representation of the functional sequence.
The arrangement example of multi-leaf drives shows:
Fig. 10 Four-leaf drive with push rod actuation.
Schematic representation of the power conduit cross-sections:
11 open channel at the bottom,
Fig. 12 closed channel.
Examples of types of installation and attachment show:
13 shows a motor boat with a two-channel flapping wing engine,
14 shows a motor boat with a single-channel flapping wing engine,
15 shows a motor boat with an outboard flapping wing drive,
16 shows a hydrofoil speedboat carried by three flapping wing drive units,
17 shows a boat with a hand-operated flapping wing,
18 shows a type of rowing boat with a foot-operated flapping wing drive,
19 shows a watercraft with two pivotable engines.
The function of a flapping wing drive is shown in FIG. 1, the two movable wings 1, 2 being attached to arms 3, 4, which in turn can be pivoted about the axis of rotation 5. The wings 1, 2 or their arms 3, 4 enclose an acute angle. In the illustration, the wings 1, 2 are furthest apart, i.e. H. the angle has the maximum opening. The drive, not shown in detail, acts in the direction of the arrows 6, 7 in such a way that the wings 1, 2 move against each other with their surfaces facing each other and expel the water mass located between them in the direction of the arrow 8.
The return of the wings 1, 2 to the initial position will be described later. As a result of the reaction of the wings attached to a ship's hull, for example, the vehicle is moved in the opposite direction to the arrows 8.
The basic structure of a flapping wing drive with only one movable wing 9 and two fixed guide surfaces 10 and 11 in plan is shown in FIG. 2. The wing is guided here so that the geometric extension of its plane during the movement according to arrow 12 is constantly over the pivot point 13 goes. If the wing has reached position 14, the pivot point is quickly switched to point 15, after which the wing is given the angle indicated by 13 and is then moved in the direction of arrow 16. The repetition of the function described results in a pulsating water displacement in the direction of the arrow 17. If the directions of movement 12 and 16 are changed in the opposite direction, the water displacement also occurs in the opposite direction of the arrow 17. In this way, a reversible flapping wing drive is obtained.
This reversal of the displacement direction is only possible with forcibly guided blades. Examples of this are shown in FIGS. 5, 6, 7, 8, 9 and 10. The reversal of the thrust direction, however, is not possible in the designs such as FIGS. 3 and 4. Therefore, the latter is called unidirectional, the other reversible flapping wing drives.
Fig. 3 shows the basic structure of a flapping wing drive as an arrangement example, where the wing is connected via the pivot point 19 to the arm 21 pivotally mounted at the pivot point 20 in the neutral central position. Like the pivot point 20, the guide surfaces 22 and 23 are also connected to the hull.
3a shows the drive shown schematically under point 4 during the displacement function.
From the picture it can be seen that the pivoting of the guide arm 21a and the flow resistance counteracting the wing presses the wing against the stop 24, after which, when the wing approaches the guide surface 22a, the amount of water between the wing and the guide surface is displaced in the direction of the arrow 25 takes place. If this pivoting movement has ended, the guide arm is moved in the opposite direction.
3b shows the further functional phase of the same drive, where the swivel arm 21b is moved in the direction 27, whereupon the wing rests on the stop 28 and displaces the water from the space formed with the guide surface 24b in the direction of the arrow 28a.
The flapping wing drive according to FIG. 4 is double-acting. The pivot arms 29 and 30 are arranged symmetrically to the longitudinal center plane of the watercraft about points 31 and 32 and are connected to one another by universal joints 33 and angle arms 34, 35. The pivot arms can be driven, for example, by means of an extension 36, upon which the forces 37 and 38 are exerted alternately.
The wings 39 and 40 are connected in an articulated manner to the associated pivot arms and their pivotability is limited by means of stops, analogous to the illustration in FIGS. 3, 3a, 3b. The pair of wings shown here is also located between the fixed guide surfaces 41, 42.
Fig. 4 already shows the one phase of the function where the coupled pivot arms 29 and 30 are moved against each other on the action of the force 37, whereupon the wings 39 and 40 expel the water from their space according to the arrows 43.
Fig. 4a shows the second phase of the advance process, where the pair of wings is moved apart by the action of the force 38a, whereupon the displacement from the spaces between the wing and the guide surface takes place according to the arrows 45 and 46.
Fig. 5 shows a forcibly guided wing.
Here the wing 47 is firmly connected to the connecting rod 48.
The bearing point 49 is moved in a circle around the drive shaft 51 by means of the crank arm 50. The thrust forces of the wing are taken over here, for example, with the connecting arm 52 and transmitted to the fixed hinge point 53. The drive unit also includes the guide surfaces 54 and 55. When the crank arm 50 is rotated, the wing 47 moves with a simultaneous change in angle against the guide surface 54 and displaces the water from the space in the direction of arrow 56 and, after passing dead center, from the space on the other side (see also Fig. 10).
FIG. 6 shows a drive similar to FIG. 5, but where the wing guidance is carried out by means of a link 57.
For example, FIG. 7 shows a flapping wing drive, where the wing 58 is connected to the outer end of the crank arm 60 by the bearing point 59 and also executes a circular movement around the drive shaft 61 itself. The angular position of the wing is determined by means of the guide arm 62 and link 63 that are firmly connected to it.
8 shows a flapping wing drive, where the wing 64 is driven by the articulated connecting rod 65, 66 with the coupled cranks 67 and 68. The angular position of the wing and the function-related change in the same result here from the offset angles of the crank arms.
9 shows a so-called two-channel flapping wing drive mechanism with forced wing guidance, where the direction of thrust forwards or backwards can be determined by reversing the direction of rotation of the drive shaft. The structure of both thrust units corresponds to FIG. 5. The drive of the crank 69, 70, which are coupled by the gears 71 and 72 of the same size, takes place here via a crank center axis (73, 74) or by pinions on the ring gear of the wheel 71 or 72.
This picture clearly shows a cycle sequence in the successive time or crank angle phases.
If the rotation of the cranks corresponds to the arrows 75 and 76, the displacement process in the hatched fields of the directions 77 and 78 takes place accordingly and the watercraft is pushed in the direction 79. If you change the direction of rotation of the cranks, the thrust turns around 1800 and the direction of travel is backwards.
Fig. 10 shows the schematic arrangement of a multi-leaf drive, for example with three leaves and push rod actuation. The wings 80, 81, 82 are connected in an articulated manner to the push rod 84 and their pivotability is limited by stops 85, 86.
The push rod 87 guides the wings parallel to one another by means of cross heads 88.
The push rods can be operated, for example, with coupled cranks or with working cylinders. In the case of the crank drive according to FIG. 8, the stops 85, 86 are of course omitted. With a hydraulic or compressed air drive, any reversible or non-reversible design can be selected. The reversible design requires two working cylinders, one of which acts as a driving force and the other acts as a brake. Whether the driving cylinder is coupled to the push rod 87 or 84 determines the push direction. After switching the control, there is an opposite thrust.
11 shows the cross section of a pressure channel open at the bottom in a schematic representation, viewed in the thrust direction, formed from flapping wings 89 from guide surfaces 90, 91 and upper channel wall 92.
Fig. 12 shows a closed channel with a side opening for the connecting rod, for types such. B.
Figures 5 and 6.
The other figures show examples of watercraft with flapping wing engines or drives.
13 shows a motor boat with a built-in single-channel engine.
14 shows a motor boat with a two-channel engine.
(An example of such an engine is shown in FIG. 9).
15 shows a motor boat with a pivotably attached outboard engine.
16 shows a speedboat with two, three or more flapping wing engines. The engines 93 can bez. their inclination to the water surface can be fixed or pivoted. The vertical driving force can also be generated by appropriate profiling of the horizontal channel walls.
FIG. 17 shows a rowing boat-like vehicle with a manually operated swivel arm drive with the function and structure according to FIG. 4.
18 shows a rowing boat-like vehicle with foot drive, acting on one side. The wing 94 is guided through the floor of the fuselage by means of an (for example) angled guide arm 95 and operated with a foot pedal 96. The fixed handles 97 and roll seat 98 are used for the appropriate generation of force. The displacement of water takes place here only in the space between the wing and the outer surface of the fuselage, which here simultaneously fulfills the function of the guide surface.
19 shows a watercraft with two rotatable flapping wing engines for free maneuvering in any direction.
The special functional features and advantages of the Schlagfijigel drives
Compared to propeller drives, flapping wing drives have the special property that they generate significantly lower speed differences between the fairway and the ejected water jet, which means that they cause correspondingly less wave formation. This fact is also supported by the fact that the flow of water in front of, in and after the drive unit remains approximately laminar and the swirl effect of the propeller drives does not occur at all. The conversion of energy by moving a comparatively large amount of water at a low relative speed also has the advantage that these drives cannot be over-revved when accelerating, which is why they are very capable of accelerating.
Other advantages include:
1. The possibility of cross-sectional design with a very shallow draft,
2. the possibility of installing several drive elements next to or behind one another,
3. the possibility of direct drive through physical strength, hydraulics, compressed air, electric motor or combustion engine,
4. the navigability of polluted waters streaked with algae, e.g. B. with the duct design open at the bottom,
5. Exact maneuverability due to the rotation of the drive element,
6. Any design of the duct cross-section.
PATENT CLAIM
I. A method for propelling a watercraft, characterized in that two inclined surfaces, of which at least one belongs to a movably arranged wing, can be moved relative to one another, with an approach of the surfaces causing a sudden displacement of the water mass located in the space between the surfaces causes and the recoil of this water mass is made available for the movement of the watercraft.
II. Device for performing the method according to claim 1, characterized by at least one pivotably arranged wing which is movable transversely to its longitudinal direction against a fixed or movable surface and includes an acute angle with it.
SUBCLAIMS
1. The method according to claim I, characterized in that two mutually movable wings are provided which move symmetrically to the longitudinal center plane of a watercraft.
2. The method according to claim I, characterized by a reciprocating movement, the inclined position of the blades being switched over at the dead centers of the movement.
3. The method according to dependent claim 2, characterized in that the switching of the inclined position of the wings takes place automatically when the movement drive is reversed by the water pressure.
4. Device according to claim II, characterized in that the wing is articulated on a swivel arm.
5. Device according to dependent claim 4, characterized in that stops are provided on the swivel arm, which limit the inclined position of the wing in both directions of movement of the wing.
6. Device according to dependent claim 4, characterized in that the pivot arm of the wing is driven by means of a crank from a rotating drive shaft.
7. Device according to claim II, characterized in that the swivel arm of the wing is driven by means of a compressed air-operated working cylinder.
8. Device according to claim II, characterized in that two wings each provided with a pivot arm are driven in opposite directions by means of a crank drive.
9. Device according to claim II, characterized in that the wings are switched mechanically when the movement is reversed.
10. The device according to dependent claim 9, characterized in that the wings are each connected to a crank drive at both ends, one crank having a lead or lag compared to the other crank.
11. The device according to dependent claim 10, characterized in that each of the two wings faces a fixed guide surface on each side.
12. Device according to claim II, characterized in that the wings are housed in a housing that is open in the direction of flow.
** WARNING ** End of DESC field could overlap beginning of CLMS **.