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Die Erfindung betrifft ein Unterwasserfahrzeug.
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Bisher bekannte Konzepte von Unterwassergefährten sind entweder in vollständig geschlossener Geometrie ausgeführt oder aber nach oben hin geöffnet. Bei der vollständig geschlossenen Geometrie handelt es sich um ein U-Boot, welches mittels Druckausgleich den mit Luft gefüllten Innenraum von der Wasseratmosphäre abschließt. Ein Ausstieg ist hier nur bei größeren U-Booten möglich, da spezielle Druckausgleichskammern nötig sind, damit ein Taucher das Gefährt verlassen kann. Aufgrund der notwendigen Technik sind diese Ausführungen sehr teuer und benötigen genügend Raum in der Konstruktion. Ähnliche geschlossene Konzepte funktionieren auf der gleichen Basis, sind jedoch wesentlich kleiner. Diese dienen lediglich bemannter Tauchfahrten, bei denen die beförderten Personen die Unterwasserwelt durch Scheiben sehen. Ein Ausstieg unter Wasser ist hier nicht möglich aufgrund fehlender Druckausgleichskammern für den Aus- und Einstieg.
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Bei den nach oben geöffneten Konzepten von Unterwassergefährten wäre zwar grundsätzlich ein Ausstieg nach oben möglich, jedoch ist hier ein gezieltes Platzieren des Unterwassergefährtes, auf einer Abstellfläche unter Nasser, nicht vorgesehen. Für den möglichen Ausstieg ist somit immer eine zweite Person nötig, um das Gefährt zu kontrollieren und so einen sicheren Einstieg unter Wasser zu gewährleisten.
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In der
DE 22 08 589 A ist ein solches Unterwasserfahrzeug beschrieben, bei dem der Rumpf und das Dach bugseitig miteinander verbunden sind und eine seitlich geöffnete Fahrgastzelle bilden, die ein Einstieg und Ausstieg des Tauchers unter Wasser ermöglicht. Die Fahrgastzelle weist zudem eine Sitzfläche für den Taucher auf. Dem in der
DE 22 08 589 A offenbarten Unterwasserfahrzeug fehlt es jedoch an bodenseitigen Stützen, auf dem das Unterwasserfahrzeug am Grund abgestellt werden kann sowie an einem Prallschutz.
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Aus der
WO 2006/077331 A2 ist ein Unterwasserfahrzeug bekannt, welches die beiden vorgenannten Konzepte in Teilen vereinigt. Bei diesem Unterwasserfahrzeug ist das Dach in Form einer Glocke ausgebildet, das bugseitig mit dem Rumpf verbunden ist und das ein Luftvolumen zur Versorgung der auf dem Rumpf sitzenden Taucher mit Atemluft fassen kann. Während der Tauchfahrt ragen die Köpfe der Taucher in das Luftvolumen hinein, wodurch diese frei atmen können. Allerdings ist für den Taucher das Verlassen des Fahrzeugs unter Wasser nur dann möglich, wenn er ein zusätzliches Atemgerät mitführt oder für kurze Ausflüge ausreichend lange den Atem anhalten kann. Bodenseitig kann das offenbarte Unterwasserfahrzeug auf Stützen auf einem Untergrund abgestellt werden. Auch diesem Unterwasserfahrzeug fehlt ein Prallschutz zum Schutz der Taucher.
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Aus der
US 6,805,064 B1 ist ein schwimmfähiges, aber nicht tauchfähiges Wasserfahrzeug bekannt, mit welchem die Wasseroberfläche abgefahren werden kann. Durch eine transparente Frontscheibe, die sich bis unter die Wasseroberfläche erstreckt, kann der Benutzer sowohl die Wasseroberfläche als auch die Unterwasserwelt beobachten. Für die Versorgung der Elektronik mit Energie kann dieses Fahrzeug eine Überdachung aufweisen, auf deren Außenfläche Photovoltaik-Zellen eingerichtet sind.
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Die
FR 1.148.743 offenbart ein motorbetriebenes Tauchfahrzeug mit einer während der Tauchfahrt geschlossenen Fahrgastzelle, in der der Taucher bäuchlings liegt und über eine Atemmaske mit Luft versorgt wird. Die Fahrgastzelle kann über eine seitlich aufklappbare Abdeckung im oberen Bereich des Fahrzeugkörpers geöffnet und geschlossen werden, um in das Tauchfahrzeug ein- und aussteigen zu können.
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Aus dem Stand der Technik sind Fahrgastzellen, die dem Fahrzeugführer einen ausreichenden Prall- und Strömungsschutz bieten, nur für Landfahrzeuge bekannt. Beispielsweise wurde von BMW das Motorrad C1 (Gerd Eirich: Youngtimer-Test Dachroller BMW C1; Fachzeitschrift 2Räder, 03/2010 1 von 3) entwickelt, welches eine seitlich geöffnete Fahrgastzelle mit Prallschutz aufweist.
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Darüber hinaus existieren auch Konzepte, die nur als Zugelement vom Taucher benutzt werden, um ein schnelleres Fortbewegen unter Wasser zu ermöglichen. Bei diesem Konzept ist die auf Zeit gesehen ungünstige Körperhaltung von Nachteil. Höhere Geschwindigkeiten, die sich hier im Bereich bis zu 7 km/h bewegen, bedingen eine erhöhte Verdrängung des Massenstromes, die der Taucher durch eine Haltung unterhalb des Körpers kompensieren kann. Aufgrund fehlender Ablagekonzepte und Antriebsleistung besteht hier zudem keine Möglichkeit Ersatzflaschen oder sonstige Gerätschaften zu transportieren.
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Zudem verfügen alle Unterwassergefährte, ausgenommen von U-Booten, über keine individuelle Anpassung des Gesamtschwerpunktes. Dieser wird bei bekannten Konzepten bei der Konstruktion bereits durch Berechnung festgelegt und ist somit nicht variabel bzw. anpassbar gestaltet. Unterstützende Lenkmanöver durch Schwerpunktverlagerung, sowie die Mitnahme von Mitteln ins und aus dem Wasser sind somit gar nicht möglich oder nur, wenn sie vorher mit in die Berechnung des Gesamtschwerpunktes eingeplant wurden.
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Aus den beschriebenen Konzepten ist zu erkennen, dass mit den bisher bekannten Tauchgeräten nur jeweils artspezifische Aktivitäten erfolgen können, die aus der entsprechenden Eahrzeuggeometrie sowie deren technischer Komponenten und Merkmalskombinationen resultieren.
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Der Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, ein Unterwasserfahrzeug anzugeben, das auf dem Gewässeruntergrund abstellbar ist, dem Taucher für Tauchgänge ein freies Ein- und Aussteigen unter Wasser ermöglicht und ihm gleichzeitig während der Tauchfahrt einen größtmöglichen Schutz vor Kollisionen und Herausfallen aus dem Unterwasserfahrzeug bietet.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lösung.
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Das erfindungsgemäße autonom angetriebene, seitlich offene Unterwasserfahrzeug überwindet die Nachteile des Standes der Technik und schafft die Möglichkeit, bemannte Tauchfahrten durchführen zu können, bei denen der Taucher folgende Vorteile hat:
- • Überbrückung längerer Strecken unter und ggf. auch über Wasser zum eigentlichen Tauchgebiet,
- • Einrichtung einer Aus- und Einstiegsmöglichkeit unter Wasser um beispielsweise Wracks am Meeresboden oder unterirdische Höhlen genauer erkunden zu können,
- • Transportmöglichkeit mehrerer Sauerstoffflaschen um verlängerte Tauchgänge zu realisieren,
- • Mitnahme von zusätzlichen Gegenständen ins und aus dem Wasser,
- • Tatsächliche Berührung mit der Unterwasserwelt (nicht durch Scheibe),
- • Personen mit Platzangst und Angst vorm ersticken können somit auch Tauchgänge erleben, da sie jederzeit aussteigen können,
- • Schutz vor Kollisionen mit größeren Fischen sowie Schutz vor möglichen Aufprall durch Prallschutz,
- • Erhebliche Strömungsreduzierung direkt vor dem Taucher durch konstruktionsbedingte strömungsarme Bereiche im und am Unterwasserfahrzeug,
- • Vorrichtung zur individuellen Anpassung des Gesamtschwerpunktes, um Schräglagen durch turbulente Strömungen oder bei Transport schwerer Gegenstände auszugleichen sowie zum unterstützenden Manövrieren.
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Das Unterwasserfahrzeug, mit dem die genannte Aufgabe gelöst wird, weist einen Rumpf und eine Dachkonstruktion auf, wobei der Rumpf und die Dachkonstruktion bug- und heckseitig miteinander unter Ausbildung einer seitlich zur Umgebung offenen Fahrgastzelle mit mindestens einem Sitz zur Aufnahme eines Tauchers verbunden sind. Die Fahrgastzelle ist für den Ein- und Ausstieg des Tauchers unter Wasser ausgebildet und zeichnet sich dadurch aus, dass sie unter Wasser vollständig vom Wasser geflutet ist, so dass der Taucher, der in der Fahrgastzelle Platz genommen hat, vollständig vom Wasser umgeben ist. Der Rumpf ist mit mindestens einem mit einem Motor antreibbaren Antriebsmittel zur Erzeugung einer Antriebsrichtung ausgestattet. Im und/oder am Rumpf und/oder in der Dachkonstruktion ist zusätzlich mindestens eine Vorrichtung zum Einstellen des Auftriebs des Unterwassergefährtes eingerichtet. Um das Unterwasserfahrzeug, auch auf dem Meeresboden, abstellen zu können, sind bodenseitig am Rumpf Stützen zur Beabstandung des Rumpfunterbodens des Unterwassergefährtes zu einer Aufstellfläche eingerichtet. Die Dachkonstruktion ist zum Schutz des Tauchers vor Verletzungen aufgrund von Kollisionen mit der Unterwasserwelt als Prall- und Strömungsschutz ausgestaltet.
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Der Prall- und Strömungsschutz, der bug- und heckseitig mit dem Rumpf verbunden ist, ermöglicht neben Sicherheits- und Strömungsaspekten einen Aus- und Einstieg des Tauchers unter Wasser. Darüber hinaus dient er auch der Reduzierung des Strömungswiederstandes direkt vor dem Taucher. Zwar erhöht sich durch diese halboffene Gestaltung der Gesamtwiderstand, jedoch bildet sich hinter dem bugseitigen Teil der Dachkonstruktion ein Totwassergebiet, was eine gewollte Abbremsung der Flüssigkeitsströmung vor dem Taucher zur Folge hat.
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Der Prall- und Strömungsschutz besteht vorzugsweise aus zwei Komponenten: einer bugseitig eingerichteten transparenten Polycarbonathaube innerhalb einer, vorzugsweise aus CFK gefertigten, Fassung mit einem verstärkten Kernmaterial sowie einem zweiten, heckseitig eingerichteten, wesentlich schmaleren Prallbügel, der vorzugsweise ebenfalls aus CFK gefertigt ist, mit innenliegendem Kernmaterial. Beide Komponenten sind strömungstechnisch optimiert, wobei der hintere schmale Bereich des Prallbügels eine optimale Abströmung ermöglicht. In Kombination bilden beide einen festen Prall- und Strömungsschutz, der bei einem möglichen Aufprall, die Stoßenergie in den Rumpf weiterleitet und so den Taucher schützt. Der Rumpf ist dazu mit Hartschaum gefüllt, durch Streben verstärkt und von einer CFK Hülle umgeben.
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Um Verwirbelungen weiter zu reduzieren, kann oberhalb des Prall- und Strömungsschutzes eine flexible Schwertgeometrie installiert sein. Diese ermöglicht aufgrund ihrer flexiblen Ausgestaltung einen besseren Strömungsverlauf und kann einer Fischflosse nachempfunden sein. Sie kann in den Prall- und Strömungsschutz eingebettet sein. Vorzugsweise kann die Schwertgeometrie in den Körper des Prall- uns Strömungsschutzes ein- und ausklappbar eingerichtet sein.
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Um Tauchgänge zu ermöglichen, ist im Rumpf und/oder in der Dachkonstruktion eine Vorrichtung zum Einstellen des Auftriebs des Unterwassergefährtes eingerichtet. Vorzugsweise umfasst diese mindestens einen Ausgleichstank, der zur Verringerung des Auftriebs mit Wasser geflutet und zur Verstärkung des Auftriebs mit Pressluft gefüllt werden kann. Das Unterwasserfahrzeug ist derart konstruiert, dass der Auftrieb des Unterwasserfahrzeugs bei luftgefülltem Ausgleichstank größer als seine Gewichtskraft ist, wodurch es in diesem Zustand an der Wasseroberfläche schwimmt. Durch Öffnen von Ventilen füllt sich der Ausgleichstank mit Wasser, weshalb sich die Dichte des Unterwassergefährts erhöht, es zu sinken beginnt und ein Tauchvorgang eingeleitet wird. Zusätzlich befinden sich weitere Ventile am Ausgleichstank, durch die gezielt Pressluft eingeleitet und ein Auftauchvorgang eingeleitet werden kann. Der Füllgrad des Ausgleichstanks mit Pressluft oder Wasser ist somit über die jeweiligen Ventile einstellbar, die über die Bordelektronik angesteuert werden können.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung zum Einstellen des Auftriebs des Unterwassergefährtes auch in einem seitlich am. Rumpf befindlichen Gehäuseeingerichtet sein. Das Vorrichtungsgehäuse kann zum Rumpf über eine Trägerkonstruktion beabstandet eingerichtet sein. Vorteilhaft an der genannten Ausführungsform ist, dass der Rumpf bodenseitig transparent, vorzugsweise durch Integration durchsichtigen Polycarbonats, ausgestaltet werden kann, wodurch bei Tauchfahrten auch der Wasserbereich unterhalb des Unterwasserfahrzeugs für den Taucher einsehbar ist.
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Zur Fortbewegung des Unterwasserfahrzeugs unter Wasser ist am Rumpf mindestens ein mit einem Motor antreibbares Antriebsmittel zur Erzeugung einer Antriebsrichtung eingerichtet. Das oder die Antriebsmittel können Schrauben bzw. Propeller, aber auch ein Wasserstrahlantrieb sein. Die Aufzählung ist nicht begrenzend. Es kann jedweder Schiffsantrieb, auch in Kombination, eingerichtet sein. Insbesondere kann das Unterwassergefährt mit Impellern ausgestattet sein. Der Motor ist vorzugsweise ein geräuscharmer Elektromotor.
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In einer besonderen Ausführungsform ist auf den gegenüberliegenden Seiten des Rumpfes jeweils mindestens ein Antriebsmittel seitlich beabstandet zum Rumpf in oder an einer Trägerkonstruktion eingerichtet. Vorzugsweise können die Antriebsmittel von einer ersten Position in eine zweite Position geschwenkt und/oder gedreht werden, um die Antriebsrichtung über die Ausrichtung der Antriebsmittel einstellen zu können. Die Veränderung der Position der Antriebsmittel kann elektronisch über eine Steuer- und Regeleinheit, die vom Taucher über die Bordelektronik bedient wird, erzeugt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Ausrichtung der Antriebsmittel auch mittels einer manuell vom Taucher zu betätigenden Einstellmechanik eingestellt werden.
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Eine Trägerkonstruktion kann in der einfachsten Form ein Verbindungselement wie ein einstückiger Träger oder eine offene Gerüstkonstruktion sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Trägerkonstruktion geschlossen ummantelt, vorzugsweise unter Ausbildung eines Innenraums, in dem vorteilhafterweise die oder eine der Auftriebsvorrichtungen eingerichtet sein kann. In einer besonderen Ausführungsform ist die Trägerkonstruktion in Form einer Tragfläche, insbesondere in Form eines Flügels, ausgestaltet, um die Strömungseigenschaften und die Lagestabilität des Unterwasserfahrzeugs unter Wasser zu optimieren.
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In einer besonderen Ausführungsform sind in oder an jeder Trägerkonstruktion ein Antriebsmittel für die Erzeugung einer vertikalen Antriebsrichtung und ein Antriebsmittel für die Erzeugung einer horizontalen Antriebsrichtung eingerichtet.
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Für den horizontalen Vortrieb ist ein Antriebsmittel, vorzugsweise ein Impeller, in Längsrichtung zum Rumpf installiert. Dieses stellt den Vortrieb in x-Richtung des Gefährtes durch Erzeugung eines Axialschubes sicher. Darüber hinaus ist ein weiteres Antriebsmittel, vorzugsweise ein Impeller, versetzt zum ersten Antriebsmittel eingerichtet. Das zweite Antriebsmittel ist bevorzugt um einen Winkel von etwa 90° in vertikaler Richtung zu dem horizontal angeordneten Antriebsmitteln gedreht eingerichtet. Dieses ermöglicht Bewegungen in vertikaler Richtung sowie lokale Schwebepositionen, beispielsweise um sich Wracks in Ruhe anschauen zu können, aber auch zum gezielten Positionieren des Gefährtes auf einer Abstellfläche unter Wasser.
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Durch den gleichzeitigen Betrieb aller Antriebsmittel sind Bewegungen im Raum problemlos durch unterschiedliche Ansteuerungen und Drehzahlen der Antriebsmittel möglich. Dies ermöglicht wiederum auch den Ausstieg des Tauchers unter Wasser. Die Antriebsmittel werden über entsprechende Steuergeräte der Bordelektronik, vorzugsweise mit einer vom Taucher zu bedienenden Drehzahlsteuerung, wie einer Joysticksteuerung oder Griffsteuerung, die in der Fahrgastzelle eingerichtet und gut erreichbar vom Tauchsitz positioniert ist, angesteuert.
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Mit den bodenseitig am Rumpf eingerichteten Stützen wird erreicht, dass der Unterboden des Unterwassergefährtes zur Abstellfläche beabstandet ist und nicht in Kontakt mit dem Untergrund gerät.
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Die Stützen sind vorzugsweise plattenförmige Stützelemente, die bodenseitig eine gerade Kante zum Aufstellen des Unterwasserfahrzeugs auf dem Untergrund aufweisen und in Längsrichtung des Rumpfes eingerichtet sind. Insbesondere ist das Unterwasserfahrzeug mit zwei symmetrisch zur Längsachse angeordneten Stützelementen ausgestattet, wobei diese vorzugsweise nach außen geneigt zu der in der Längsachse des Unterwasserfahrzeugs verlaufenden Vertikalebene eingerichtet sind.
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Gleichzeitig wird durch die erfindungsgemäße Stützkonstruktion eine zur der Aufstellfläche notwendige Distanz für die im oder am Rumpf oder in der Tragkonstruktion installierten Antriebsmitteln hergestellt, um ein sicheres und leichtes Abheben des Unterwasserfahrzeugs vom Untergrund sicherzustellen. Ebenso wird durch die Beabstandung erreicht, dass kein Material aus dem Untergrund in die Antriebsmittel gelangen kann, was die Antriebsmittel blockieren oder zerstören könnte.
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Zum Transport an Land können die Stützen mit Mitteln zur Aufnahme eines Roll- und/oder Raupenantriebs zur Fortbewegung des Unterwasserfahrzeugs an Land ausgestattet sein. Der Transport erfolgt mittels einer speziellen Vorrichtung auf Rollenbasis, ähnlich eines Kettenantriebes. Hierbei dienen die zwei bodenseitigen Stützen am Rumpf des Unterwasserfahrzeugs als Aufnahmen für diese Transportvorrichtung. Der Taucher kann das Gefährt an Land seitlich leicht an kippen und die Transportvorrichtung auf die integrierten Adapter der Stützen stecken. Mittels einer bevorzugten Steckverbindung ist so eine schnelle und unkomplizierte Montage des Roll- oder Raupenantriebs möglich. Der Raupenantrieb besteht insbesondere aus Rollen, die umgeben sind von einem breiten Gummiband mit Stahlfaserverstärkung und bietet eine breite und lange Auflagefläche auf Sand, wodurch ein zu tiefes Eindringen in den Boden verhindert wird. Das Unterwasserfahrzeug kann so zu einem Bootsanhänger gezogen und/oder gefahren werden.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Karosserie mit einer zur Umgebung offenen Fahrgastzelle, in der ein oder mehrere Taucher Platz finden, ist es für die Taucher möglich, unter Wasser aus dem Unterwasserfahrzeug ein- und auszusteigen. Bei Erreichen des Tauchgebietes kann das Unterwasserfahrzeug mittels der bodenseitig eingerichteten Stützen sicher auf dem Untergrund abgestellt werden, ohne dass die Gefahr besteht, dass der Unterboden des Unterwasserfahrzeugs durch Steine oder Felsenstücke beschädigt wird.
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Mittels der seitlich am Rumpf oder in oder an einer Trägerkonstruktion eingerichteten Antriebsmittel kann ein gezieltes Schweben herbeigeführt werden, was ein exaktes Positionieren des Unterwasserfahrzeugs ermöglicht.
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Die Fahrgastzelle weist mindestens eine Vorrichtung zur Aufnahme und Halterung einer wieder entnehmbaren Pressluftflasche für die Tauchfahrt und/oder Tauchgänge des Tauchers oder der Taucher auf.
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Durch die intergierte Flaschenhalterungen kann der Taucher problemlos die Pressluftflasche, die er bereits während der Tauchfahrt zur Sauerstoffversorgung genutzt hat, entnehmen und gleichfalls für den Tauchgang nach dem Verlassen des Unterwasserfahrzeugs verwenden. Vorzugsweise weist die Halterung zur Arretierung der Pressluftflasche während der Tauchfahrt einen Klemmmechanismus oder Haltebänder zur Fixierung der Pressluftflasche in der Halterung auf, damit die Pressluftflasche nicht aus der Halterung herausgleiten oder kippen kann.
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Für längere Tauchgänge ist die Mitnahme mehrerer Pressluftflaschen notwendig. Entsprechend kann die Fahrgastzelle über mehrere Haltevorrichtung verfügen, so dass bei Bedarf die Pressluftflaschen auch gewechselt werden können.
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Nach dem Abstellen des Unterwasserfahrzeugs auf dem Untergrund, kann sich der Taucher an einem Haltegriff, der an der den offenen Innenraum der Fahrgastzelle überspannenden Dachkonstruktion eingerichtet ist, festhalten und aus dem Innenraum in die Umgebung gleiten. Es können auch mehrere Haltegriffe eingerichtet sein. Die Haltegriffe sind vorzugsweise beidseitig an der Dachkonstruktion installiert, so dass ein Aus- und Einstieg ebenfalls beidseitig möglich ist.
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Für den Wiedereinstieg in das Unterwasserfahrzeug können die Haltegriffe genutzt werden, wodurch sich der Taucher auf den Sitz gleiten lassen und anschließend die Pressluftflasche wieder zurück in die entsprechende Halterung stecken kann.
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In einer besonderen Ausführungsform weist das Unterwasserfahrzeug eine Vorrichtung zur Anpassung und Einstellung des Gesamtschwerpunkts des Unterwasserfahrzeugs auf, die vorzugsweise im Rumpf und/oder seitlich beabstandet zum Rumpf in oder an einer Trägerkonstruktion eingerichtet ist. Hierdurch werden das Manövrierverhalten und die Stabilität des Unterwasserfahrzeugs während der Tauchfahrt zusätzlich verbessert.
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In der ersten Ausführungsalternative dieser Vorrichtung sind im Rumpf Führungsschienen mit Gewichten, die auf der Führungsschiene verschiebbar gelagert sind, installiert. Die Gewichte können gezielt durch eine elektronische, mechatronische, pneumatische und/oder hydraulische Ansteuerung unabhängig voneinander bewegt werden, was die Wasserlage des Unterwasserfahrzeugs maßgeblich beeinflusst. Die mit diesem Mechanismus bewirkte Gewichtsverlagerung führt zu einer Lageveränderung des gesamten Unterwasserfahrzeugs, wodurch die der Strömung entgegenstehende Widerstandsfläche des Unterwasserfahrzeugs variabel eingestellt werden kann. Das Unterwasserfahrzeug kann hiermit unterstützend durch die Druckkraft des Wassers umgelenkt und in die gewünschte Richtung geführt werden.
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In der zweiten Ausführungsalternative der Vorrichtung zur Anpassung und Einstellung des Gesamtschwerpunkts des Unterwasserfahrzeugs sind die Führungsschienen mit bewegbaren Gewichten in der Trägerkonstruktion installiert, die nach dem vorgenannten Prinzip arbeiten und unterstützend Lenkmanöver begünstigen.
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Die vorgenannten Ausführungsalternativen können auch gleichzeitig im oder am Unterwasserfahrzeug eingerichtet sein.
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Darüber hinaus kann die Vorrichtung zur Anpassung und Einstellung des Gesamtschwerpunkts des Unterwasserfahrzeugs zum Lastenausgleich seitlich angehängter Lasten, die mit in das Wasser oder aus dem Wasser mitgenommen werden, genutzt werden, wodurch eine Lagestabilisierung des Unterwasserfahrzeugs bei einer Lastfahrt unter Wasser erzielt wird.
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Die notwendige Energie zur Versorgung der Bordelektronik und des Antriebs des Unterwasserfahrzeugs wird vorzugsweise durch Akkumulatoren, insbesondere durch Lithium Ionen oder Lithium Eisenphosphat Akkumulatoren, bereitgestellt. Diese werden bodenseitig im Rumpf und/oder seitlich am Rumpf in mindestens eine dafür hergerichtete Aufnahmevorrichtung eingesetzt. Die Akkumulatioren befinden sich vorzugsweise in einer entnehmbaren Kassette, die wasserdicht verriegelbar ist. Die Kassette mit der entladenen Akkumulatoreneinheit kann an Land entnommen werden, indem die entladene Akkumulatorenkassetten einfach aus der Aufnahmevorrichtung herausgezogen und eine geladene Akkumulatorenkassette eingeschoben wird. Die Anschlüsse werden mittels bekannter Steckverbindungen realisiert. Durch den schnellen und einfachen Wechsel der Akkumulatorenkassetten kann das Unterwasserfahrzeug in schneller Frequenz für Tauchgänge bereitgestellt werden, da Betriebspausen durch lange Ladezeiten vermieden werden.
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Optional ist auch eine zusätzliche energetische Versorgung mittels Photovoltaik-Zellen vorgesehen. Die Photovoltaik-Zellen sind vorzugsweise in oder auf der Dachkonstruktion und/oder der Trägerkonstruktionen eingerichtet. Neben der direkten Versorgung des Unterwasserfahrzeuges mit Strom können die Photovoltaik-Zellen auch zum Aufladung der Akkumulatoreneinheit sowohl an Land als auch unter Wasser genutzt werden.
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Das Unterwasserfahrzeug weist in einer besonderen Ausführungsform mindestens ein steuerbares Ruder auf, das am Rumpf und/oder an der Dachkonstruktion eingerichtet sein kann. Das oder die Ruder können in einer besonderen Ausführungsform als sogenanntes Flexruder ausgestaltet sein. Ein Flexruder zeichnen sich durch einen aus Hart- oder Vollmaterial hergestellten Ruderkörper aus, an dessen Kanten eine flexible Platte oder ein flexibles Gewebe eingearbeitet ist. Platte oder Gewebe sind dergestalt, dass sie sich im Wasser bewegen können. Dies ermöglicht eine sehr sanfte Ruderwirkung und die Neigung zu Strömungsabrissen ist deutlich reduziert.
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Vorzugsweise ist das Ruder fächerförmig faltbar und ein- und aufklappbar ausgestaltet und kann insbesondere vollständig in die Karosserie versenkt werden.
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Durch eines oder mehrere dieser flexiblen und faltbaren Ruder werden durch ein kreisförmiges Entfalten von Rumpf zur Tragfläche hin oder von der Dachkonstruktion ausgehend zusätzliche Steuermanöver ermöglicht. Das Ruder wird vorzugsweise manuell, je nach Bedarf, durch den Taucher aus- und eingeklappt, wobei hier jedes Ruder unabhängig voneinander aus- und einfaltbar ist. Das Ausklappen des Ruders hat eine Erhöhung des Gesamtwiderstandsbeiwertes zur Folge. Zudem ist der Ausfaltweg und somit der Widerstand, der der Strömung entgegengesetzt wird, individuell durch den Taucher einstellbar. Optional können die Ruder auch im hinteren Teil Rumpfes in die Halterung der Pressluftflaschen integriert werden.
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Das Ruder besteht vorzugsweise aus einzelnen CFK-Formelementen, die durch eine Plane miteinander verbunden sind. Durch diese Formgebung sind die Ruder faltbar und ein- und ausklappbar. Die CFK-Formelemente sind erfindungsgemäß so konstruiert, dass sie sich beim Zusammenfalten ineinanderlegen und in der Karosserie versenken lassen. Alternativ kann das Ruder auch im Tragflügel eingerichtet sein, wobei sich beim Ausklappen des Ruders sich dieses zum Rumpf hin öffnet. Alternativ das Ruder auch im Gehäuse der Pressluftflaschen-Halterung installiert sein.
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Für den Fall einer Havarie verfügt das Unterwasserfahrzeug vorzugsweise über ein Sicherheitssystem zur Erzeugung eines positiven Auftriebs des Unterwasserfahrzeugs, mit welchem das Unterwasserfahrzeug sicher an die Wasseroberfläche gebracht werden kann. Das Sicherheitssystem kann ein, vorzugsweise in der Dachkonstruktion eingerichtetes, Airbagsystem sein, welches manuell ausgelöst werden kann. Das Airbagsystem umfasst einen bei Aktivierung mit Pressluft füllbaren Luftsack, der in einem Modulgehäuse mit Deckel untergebracht ist. Fällt die Bordeelektronik aus und das Unterwasserfahrzeug kann nicht mehr gesteuert werden, kann der Airbag aktiviert und so der Auftrieb des Unterwasserfahrzeugs an die Wasseroberfläche ausgelöst werden. Hierzu öffnet sich der Deckel des Modulgehäuses, der Luftsack wird aus dem Modulgehäuse freigesetzt und automatisch mit. Pressluft aus einer Pressluftflasche gefüllt, so dass der Auftrieb des Unterwasserfahrzeugs erhöht wird. Alternativ oder zusätzlich kann das Sicherheitssystem umfassen, dass die Ausgleichstanks mit Pressluft gefüllt werden, um den Auftrieb des Unterwasserfahrzeugs auszulösen.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Figur zeigt:
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1: Schematische Detailzeichnung des erfindungsgemäßen Unterwasserfahrzeugs.
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Die 1 zeigt ein autonom angetriebenes Unterwasserfahrzeug für die Fortbewegung und Erkundung der Unterwasserwelt für einen Taucher, mit der Möglichkeit des seitlichen Aus- und Einstiegs des Tauchers unter Wasser aus einer zur Umgebung offenen Fahrgastzelle 18. Der Rumpf 1 ist bug- und heckseitig mit einer Dachkonstruktion 2 verbunden, die als Prall- und Strömungsschutz ausgebildet ist.
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Die als Prall- und Strömungsschutz ausgebildete Dachkonstruktion 2 besteht aus den Komponenten 2a und 2b: einer bugseitig eingerichteten transparenten Polycarbonathaube 2a innerhalb einer aus CFK gefertigten Fassung mit einem verstärkten Kernmaterial sowie einem zweiten, heckseitig eingerichteten, wesentlich schmaleren Prallbügel 2b, der ebenfalls aus CFK gefertigt ist, mit innenliegendem Kernmaterial. Beide Komponenten 2a und 2b sind strömungstechnisch optimiert, wobei der hintere schmale Bereich des Prallbügels 2b eine optimale Abströmung ermöglicht. In Kombination bilden beide Komponenten 2a und 2b einen festen Prall- und Strömungsschutz aus, der bei einem möglichen Aufprall die Stoßenergie in den Rumpf weiterleitet und so den Taucher vor Verletzungen schützt. Der Rumpf 1 ist mit Hartschaum gefüllt, durch Streben verstärkt und von einer CFK Hülle umgeben.
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Eine Trägerkonstruktion 5 befindet sich sowohl rechts- als auch linkseitig am Rumpf 1. Die Antriebsrichtung wird kumulativ durch die zwei Antriebsmittel 3 und 4, die in jeweils einer Trägerkonstruktion 5 angeordnet sind, erzeugt. Die Antriebsmittel 3 und 4 sind Impeller. Durch die Trägerkonstruktion 5, die als flügelförmige Tragfläche ausgebildet ist, sind die Impeller 3 und 4 beabstandet zum Rumpf 1 eingerichtet. Der Impeller 3 mit einem Impellergehäuse 8 dient der Erzeugung einer horizontalen Antriebsrichtung. Mit dem Impeller 4 wird eine vertikale Antriebsrichtung erzeugt.
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Bodenseitig am Rumpf 1 sind Stützen 6 installiert, auf welchen das Unterwasserfahrzeug abgestellt werden kann und die der Beabstandung des Unterwasserfahrzeugs zur Abstellfläche, wie dem Gewässeruntergrund oder dem Strand, dienen. Die zwei Stützen 6 sind spiegelsymmetrisch zur Längsachse des Unterwasserfahrzeugs angeordnet und in Form von plattenförmigen Stützelementen ausgestaltet, die bodenseitig eine gerade Kante zum Aufstellen des Unterwasserfahrzeugs auf dem Untergrund aufweisen. Die Stützen 6 sind gegenüber der Vertikalebene nach außen geneigt eingerichtet weisen Aufnahmen 7 für die Aufnahme eines Roll- oder Raupenantriebs zur Bewegung des Unterwasserfahrzeugs an Land auf.
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Im Rumpf 1 sowie in jeweils einer Trägerkonstruktion 5 befindet sich die Vorrichtung zur Anpassung des Gesamtschwerpunkt des Unterwasserfahrzeugs zur individuellen Verlagerung des Gesamtschwerpunktes (nicht gezeigt), wobei zusätzlich im Rumpf 1 ein Ausgleichstank als Mittel zum Einstellen des Auftriebs des Unterwasserfahrzeugs eingerichtet ist. Der Füllgrad des Ausgleichstanks mit Pressluft oder Wasser, über welchen der Auftrieb des Unterwasserfahrzeugs eingestellt wird, wird über die Ventile 12 reguliert, die wiederum über die Bordelektronik angesteuert werden können.
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Zum schnellen Wechseln der Akkumulatoreneinheit 9 weist der den Rumpf 1 eine Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme der Akkumulatorenkassette 9 auf.
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Die Lenkmanöver unter Wasser werden durch eine im Rumpf 1 installierte elektronische Drehzahlregulierung der Impeller 3 und 4 mittels Joysticksteuerung 10 vorgenommen, wobei jeder Impeller 3, 4 separat angesteuert werden kann. Zusätzlich werden die Lenkmanöver durch seitlich an Rumpf 1 eingerichtete Ruder 11 und 17 vorgenommen, die flexibel, faltbar und drehbar ausgestaltet sind. Die Ruder 11 und 17 sind rechts- und linksseitig des Rumpfes eingerichtet.
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Während der Tauchfahrt ist eine Pressluftflasche in der Halterung 13 platziert und dort gegen Herausfallen oder -kippen mittels eines Haltebandes gesichert. Für Tauchgänge des Tauchers außerhalb des Unterwasserfahrzeugs kann die Pressluftflasche leicht aus der Halterung 13 entnommen werden.
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In der Fahrgastzelle 18 sind ein Sitz 14 mit Anschnallmöglichkeit für den Taucher sowie ein Haltegriff 16 für den sicheren Ein- uns Ausstieg des Taucher eingerichtet. Frontseitig verfügt das Unterwasserfahrzeug über Scheinwerfer 15.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rumpf
- 2
- Dachkonstruktion
- 2a
- Transparente Polycarbonathaube (in CFK Rahmen)
- 2b
- Prallbügel
- 3
- Antriebsmittel (für horizontalen Vortrieb)
- 4
- Antriebsmittel (für vertikalen Vortrieb)
- 5
- Trägerkonstruktion (in Form einer flügelförmigen Tragfläche)
- 6
- Stützen
- 7
- Aufnahmevorrichtung (für Roll- oder Raupenantrieb)
- 8
- Gehäuse des Antriebsmittels 3
- 9
- Akkumulatoreneinheit (in Wechselkassette)
- 10
- Joystick
- 11
- faltbares Ruder
- 12
- Ein- und Auslassventil (des Ausgleichstanks)
- 13
- Halterung (für entnehmbare Pressluftflasche)
- 14
- Sitz
- 15
- Scheinwerfer
- 16
- Haltegriff (für Ein- und Ausstieg)
- 17
- faltbares Ruder
- 18
- Fahrgastzelle
