DE202012005027U1 - Watercraft with muscle power - Google Patents

Abstract

Wasserfahrzeug (1) mit Muskelkraftantrieb durch eine oder mehrere Personen, wobei der oder die Fahrer das Wasserfahrzeug (1) wie ein Fahrrad antreiben und über einen Lenker und Kurveninnenlage wie ein Fahrrad lenken, wobei die durch Tretkurbelantrieb erzeugte Energie dazu verwendet wird, um eine Schiffschraube (5), einen Impeller oder ein Schaufelrad anzutreiben, dadurch gekennzeichnet, dass eine über Batterie (614) versorgte elektrische Antriebseinheit zusätzlich elektrische Energie zum Antrieb des Wasserfahrzeugs (1) zuspeist.Muscle powered watercraft (1) by one or more people, the rider (s) driving the watercraft (1) like a bicycle and steering like a bicycle via a handlebar and inboard turn, using the energy generated by crankshaft drive to drive a marine propeller (5) to drive an impeller or a paddle wheel, characterized in that an electric drive unit supplied via battery (614) additionally feeds electrical energy for driving the watercraft (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Wasserfahrzeug mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1. Aufgabe der Erfindung ist, einen an Land oder auf einem. Trainingsgerät ausgeführten Ausdauersport auch auf dem Wasser, bevorzugt auf stehenden Wasserflächen zu praktizieren. Dabei ist es insbesondere die Aufgabe der Erfindung, ein sportliches Bewegungsmuster zu erlauben, das der Praxis an Land weitestmöglich entspricht. Insbesondere soll das Bewegungsmuster des Radsports auf die Fortbewegung auf dem Wasser übertragen werden. Dazu gehört, dass sowohl die Art des Antriebs als auch der Lenkung den gewohnten Aktionen nahekommt. Auch ist es ein Ziel der Erfindung, eine Fortbewegungsgeschwindigkeit zu erreichen, die dem Radsport an Land nahekommt. Es ist außerdem ein Ziel der Erfindung, dass als Antriebseinheit ein ganz normales Fahrrad zum Einsatz kommt, beispielsweise das normale Straßenrennrad des Benutzers, so dass das Wasserfahrzeug ein Zubehörteil zum Fahrrad bildet, analog zu einem Rollentrainer im heimischen Trainingsraum. Es ist deshalb auch ein Ziel der Erfindung, dass das Wasserfahrzeug hierdurch wesentlich preisgünstiger ist als ein vollständiges Tretboot mit eigener Antriebseinheit und dass relativ wenige, leicht zu transportierende und zu lagernde Bauteile zusätzlich zum ohnehin vorhandenen Fahrrad zu beschaffen sind.The invention relates to a watercraft with the features according to claim 1. The object of the invention is a on land or on a. Exerciser designed endurance sports on the water, preferably practiced on standing water surfaces. It is in particular the object of the invention to allow a sporty movement pattern that corresponds to the practice on land as much as possible. In particular, the movement pattern of cycling should be transmitted to the movement on the water. This means that both the type of drive and the steering comes close to the usual actions. It is also an object of the invention to achieve a locomotion speed that is close to cycling on land. It is also an object of the invention that the drive unit is a completely normal bicycle, for example the normal road bike of the user, so that the vessel forms an accessory to the bicycle, analogous to a roller trainer in the home exercise room. It is therefore an object of the invention that the watercraft is thus much cheaper than a complete pedal boat with its own drive unit and that relatively few, easy to transport and stored components in addition to the already existing bike to procure.

Es sind viele Lösungen für Wasserfahrzeuge mit Tretantrieb bekannt. Dabei handelt es sich überwiegend um Lösungen, die keinen Ausdauertrainings- oder Leistungssportgedanken zum Ziel haben. Außerdem nimmt die Besatzung dieser Fahrzeuge nicht die für einen möglichst effektiven Energieeinsatz optimale Sitzposition eines Fahrrad- bzw. Rennradfahrers ein.There are many known solutions for watercraft with pedal drive. These are predominantly solutions that have no endurance training or competitive sport thoughts to the goal. In addition, the crew of these vehicles does not take the optimal for the most effective use of energy seating position of a bicycle or racing cyclist.

Es sind jedoch auch Lösungen bekannt geworden, die eine leistungssportliche Fortbewegung zum Ziel haben. Das US5,088,944 beschreibt ein Wasserfahrzeug, das durch einen Tretantrieb wie ein herkömmliches Fahrrad angetrieben wird. Der Fahrer nimmt eine beim Fahrradfahren übliche Sitzposition ein und lenkt das Fahrzeug über einen Lenker vergleichbar einem Fahrrad. Allerdings kommt als Antriebseinheit kein herkömmliches Fahrrad zum Einsatz, sondern ein spezieller, aufwendiger Gestellaufbau. Außerdem wird das Fahrzeug zwar über einen drehbaren Vorderlenker gesteuert, es fehlt aber vollständig die Möglichkeit, sich wie beim wirklichen Fahrradfahren in die Kurve zu neigen, da der Gesamtaufbau auf zwei herkömmlichen Katamaran-Pontons lagert. Der wesentliche Erfindungsgedanke des US5,088,944 ist es, ein leicht und klein zusammenklappbares Wasserfahrzeug zu schaffen.However, there are also known solutions that have a performance sports movement to the destination. The US5,088,944 describes a watercraft that is powered by a pedal drive like a conventional bicycle. The driver takes a usual sitting position while cycling and steers the vehicle via a handlebar comparable to a bicycle. However, as a drive unit no conventional bicycle is used, but a special, complex frame structure. In addition, the vehicle is indeed controlled by a rotatable front link, but it lacks the full opportunity to tilt as in the actual cycling in the curve, since the overall structure of two conventional catamaran pontoons stored. The essential idea of the invention US5,088,944 is to create a light and small collapsible watercraft.

Das US5,626,501 beschreibt ebenfalls eine Kurvensteuerung über eine Lenkersteuerung, wobei über die Lenkersteuerung ein vorderer Schwimmer wie ein Vorderrad gesteuert wird. Es enthält aber weder den Gedanken, ein herkömmliches Fahrrad als Antriebseinheit zu verwenden, noch die ergonomisch günstige Sitzposition eines herkömmlichen Fahrrads. Es ist auch keine Kurvenneigung wie bei einem herkömmlichen Fahrrad möglich, da der Hinteraufbau auf zwei Katamaranschwimmern ruht.The US5,626,501 also describes a cam control via a handlebar control, wherein a front float such as a front wheel is controlled by the handlebar control. But it contains neither the idea to use a conventional bicycle as a drive unit, nor the ergonomic seating position of a conventional bicycle. It is also no tendency to curve as a conventional bike possible because the rear suspension rests on two catamaran swimmers.

Gleich wie das US5,626,501 verwendet auch die DE19606365 insgesamt drei Schwimmkörper, die eine Steuerung des Wasserfahrzeugs in der Art eines Dreirads erlaubt, aber nicht wie bei einem Fahrrad mit Kurvenneigung. Die DE19606365 enthält jedoch den Gedanken, als Antriebseinheit ein herkömmliches Fahrrad zu verwenden, so daß keine Kosten für die Antriebseinheit aufzuwenden sind. Es müssen allerdings die Räder entfernt werden. Auch muß die Geometrie des Fahrradrahmens präzise zu der auf der Schwimmereinheit angebrachten Befestigungseinheit passen, weshalb nicht ein beliebiges, sondern ein genau passendes Fahrrad verwendet werden muß.Same as that US5,626,501 also uses the DE19606365 a total of three floats, which allows a control of the watercraft in the manner of a tricycle, but not like a bicycle with curve slope. The DE19606365 However, the idea is to use a conventional bicycle as a drive unit, so that no cost for the drive unit to spend. However, the wheels have to be removed. Also, the geometry of the bicycle frame must fit precisely to the mounted on the float unit attachment unit, which is why not any, but a precisely fitting bike must be used.

Nach der Lehre des US5,387,140 wird als Antriebseinheit für ein Wasserfahrzeug ein herkömmliches ein- oder mehrsitziges Fahrrad verwendet. Die Kraftübertragung auf eine Schiffschraube erfolgt über das Hinterrad und eine Laufrolle, die den Propeller antreibt. Das Hinterrad verbleibt also am Fahrrad. Auch bei dieser Lösung ist eine Querneigung des Fahrzeugs bei Kurvenfahren nicht möglich, da eine herkömmliche Katamaran-Schwimmeranordnung verwendet wird.According to the teaching of US5,387,140 is used as a drive unit for a watercraft a conventional single or multi-seat bicycle. Power is transmitted to a propeller via the rear wheel and a roller that drives the propeller. The rear wheel thus remains on the bike. Even with this solution, a banking of the vehicle is not possible when cornering, as a conventional catamaran float assembly is used.

Gemäß der 5,443,405 wird als Antriebseinheit ein komplettes Fahrrad verwendet einschließlich Rädern. Der Antrieb erfolgt über Rollen wie bei bekannten Rollentrainern für den Gebrauch im Trainingsraum, wobei die Rollen mit zwei Antriebspropellern verbunden sind. Die Antriebseinheit wird auf einem Surfbrett oder einem ähnlich einem Surfbrett gestalteten Schwimmer montiert. Ein solcher Schwimmer verhält sich nicht ausreichend kippstabil, weshalb das Fahrzeug mit zwei Stützschwimmern ausgestattet ist. Durch die Stützschwimmer ist auch dieses Wasserfahrzeug nicht in der Lage, zur Kurvenfahrt eine Querneigung wie beim Fahrradfahren einzunehmen. Bei Verwendung eines handelsüblichen Fahrrads und eines ebensolchen Surfboards besteht ein besonderer Vorteil dieser Lösung darin, daß nur noch wenige, preiswerte und kleinvolumige Zusatzbauteile benötigt werden.According to the 5,443,405 is used as a drive unit a complete bicycle including wheels. The drive via rollers as in known roller trainer for use in the training room, the rollers are connected to two drive propellers. The drive unit is mounted on a surfboard or similar to a surfboard designed float. Such a float does not behave sufficiently stable, which is why the vehicle is equipped with two support swimmers. Due to the support swimmers, this vessel is not able to take a turn for cornering as in cycling. When using a standard bicycle and a surfboard just such a particular advantage of this solution is that only a few, inexpensive and small-volume additional components are needed.

Die US 6,309,263 beschreibt ein Wasserfahrzeug mit Tretantrieb, das über eine Lenkersteuerung und über Kurvenlage wie ein Fahrrad gesteuert zu werden, Um dies zu erreichen ist aber ein sehr aufwendiger und sehr großer Aufbau erforderlich. Es wird kein herkömmliches Fahrrad verwendet, sondern eine spezielle aufwendige Antriebseinheit und es wird ein sehr langgestreckter Schwimmkörper und eine aufwendige Steuerungskinematik verwendet. Die Größe und die aufwendig Gestaltung schließt eine Anwendung als einfaches Freizeitgerät aus.The US 6,309,263 describes a watercraft with pedal drive to be controlled via a handlebar control and cornering like a bike, but to achieve this is a very complex and very large structure required. No conventional bicycle is used but a special complex drive unit and it is a very elongated float and a complex control kinematics used. The size and the elaborate design excludes an application as a simple leisure device.

Die vorliegende Erfindung sieht ein mit Muskelkraft betriebenes Wasserfahrzeug vor, das der Sportler mit gleichen Bewegungsmustern betreibt wie bei der äquivalenten Sportart an Land. Dadurch wird der Sportler muskulär, motorisch und organisch in idealer Weise für die aquivalente Sportart trainiert. Umgekehrt ist der Sportler durch die Erfahrung mit der äquivalenten Sportart an Land ideal für die Fortbewegung mit dem Wasserfahrzeug trainiert.The present invention provides a muscle-powered watercraft that the athlete operates with the same motion patterns as the equivalent on-land sport. Thus, the athlete is muscular, motor and organically trained in the ideal way for the equivalent sport. Conversely, the athlete is trained by experience with the equivalent sport on land ideal for locomotion by watercraft.

Bevorzugt wird das Wasserfahrzeug wie ein Fahrrad mit einem Tretkurbelantrieb bewegt. Es bietet sich ganz besonders an, das selbe Fahrrad zu verwenden, das der Sportler auch an Land benutzt. Dieses bietet für sein Training die optimalen Voraussetzungen. Dieses Fahrrad kann je nach Ausführungsform des Wasserfahrzeugs vollständig oder nach Demontage eines oder beider Räder auf der Schwimmereinheit des Wasserfahrzeugs befestigt werden. Die Verwendung eines ohnehin vorhandenen Fahrrads hat den zusätzlichen Vorteil, daß für das Wasserfahrzeug keine eigene Antriebseinheit benötigt wird.Preferably, the watercraft is moved like a bicycle with a pedal drive. It is especially appropriate to use the same bike that the athlete uses on land. This offers optimal conditions for his training. Depending on the embodiment of the watercraft, this bicycle can be fastened completely or after disassembly of one or both wheels on the float unit of the watercraft. The use of an already existing bicycle has the additional advantage that no separate drive unit is needed for the watercraft.

Wenn das Fahrrad komplett mit Hinterrad montiert wird, dann erfolgt der Antrieb über eine Rolle nach dem Prinzip eines stationären Rollentrainers, wobei die Antriebsleistung von der Rolle auf eine Schiffschraube oder einen Impellerantrieb umgelenkt wird.If the bike is mounted completely with rear wheel, then the drive via a roller on the principle of a stationary roller trainer, the drive power is deflected from the role of a propeller or an impeller drive.

Alternativ wird das Hinterrad des Fahrrads entfernt und es wird statt des Hinterrads ein Antriebsrad vorzugsweise für einen Kegelradantrieb, eine Kette, einen Flach- oder einen Zahnriemen in der Hinterradgabel montiert, über welche eine Schiffschraube oder ein Impeller angetrieben wird.Alternatively, the rear wheel of the bicycle is removed and instead of the rear wheel, a drive wheel is preferably mounted for a bevel gear drive, a chain, a flat or a toothed belt in the rear fork over which a propeller or an impeller is driven.

Es kann aber auch eine Antriebseinheit verwendet werden, die speziell für die Verwendung in einem Wasserfahrzeug optimiert wird und welche die typischen Bewegungsmuster des Radsports an Land ermöglicht.However, it is also possible to use a drive unit which is specially optimized for use in a watercraft and which enables the typical movement patterns of cycling on land.

Die Schwimmereinheit ist auf geringen Strömungswiderstand optimiert, um der sportlichen Fortbewegung an Land nahe zu kommen. Grundsätzlich in Frage kommen Schwimmer, die nach dem Verdrängerprinzip oder nach dem Gleiterprinzip funktionieren. Verdränger sind Rumpfformen, die auch bei höherer Fahrtgeschwindigkeit keinen wesentlichen hydrodynamischen Auftrieb erfahren. Um mit Verdrängern hohe Geschwindigkeiten zu erreichen, müssen sie sehr langgestreckt und an Bug und Heck sehr spitz zulaufend sein. Schnelle Verdränger sind daher sehr schmal und daher zumindest im Stillstand und Langsamfahrt sehr kipp-instabil. Um eine für das erfindungsgemäße Wasserfahrzeug ausreichende Kippstabilität zu erreichen, müssten mindestens zwei Verdrängerschwimmer in Mehrrumpfanordnung (Katamaran) oder Stützschwimmer als Ausleger verwendet werden. Eine solche Anordnung erlaubt aber nicht die erwünschte Schräglage bei Kurvenfahrten. Hierfür müssten beispielsweise die Ausleger durch einen Mechanismus hoch- oder beigeklappt werden. Nach dem Stand der Technik gibt es für Verdrängerrümpfe eine von der Gesamtlänge abhängige prinzipielle Geschwindigkeitsbegrenzung. Aus diesem Grunde müssten Schwimmer, die eine Fahrgeschwindigkeit von mehr als 15 km/h erlauben, mindestens 10 Meter lang sein. Aus den genannten Gründen, erscheinen Verdrängerschwimmer für das erfindungsgemäße Wasserfahrzeug wenig geeignet.The float unit is optimized for low flow resistance in order to come close to sporty locomotion on land. Basically in question are floats that work on the displacement principle or on the slider principle. Displacers are hull shapes that experience no significant hydrodynamic buoyancy even at higher speeds. In order to achieve high speeds with displacers, they must be very elongated and very pointed at the bow and stern. Fast displacement are therefore very narrow and therefore very unstable at least at a standstill and slow speed. In order to achieve sufficient for the vessel according to the invention tipping stability, at least two displacement swimmers in multi-hull arrangement (catamaran) or support swimmers would have to be used as a boom. However, such an arrangement does not allow the desired skew when cornering. For this, for example, the boom would have to be raised or lowered by a mechanism. According to the state of the art, there is a basic speed limit dependent on the total length for displacement hulls. For this reason, swimmers that allow a travel speed of more than 15 km / h would be at least 10 meters long. For the reasons mentioned, displacer swimmers for the watercraft according to the invention appear less suitable.

Eine prinzipielle Begrenzung der Geschwindigkeit gibt es nicht bei Schwimmkörpern, die nach dem Prinzip von Gleiterrümpfen ausgelegt sind, also bei Schwimmkörpern, deren Auftriebswirkung ab einer gewissen Geschwindigkeit auf dem hydrodynamisch erzeugten Auftrieb beruht. Bei Gleiter-Schwimmkörpern gibt es auch keine prinzipielle Abhängigkeit der erreichbaren Geschwindigkeit von der Schwimmerlänge.A fundamental limitation of the speed does not exist in floating bodies, which are designed according to the principle of Gleitrümpfen, so in floats whose buoyancy effect is based on a certain speed on the hydrodynamically generated buoyancy. For glider floats, there is also no principle dependence of the achievable speed of the float length.

Der oder die Schwimmkörper des erfindungsgemäßen Wasserfahrzeugs werden deshalb vorzugsweise als Gleiter-Schwimmkörper ausgeführt. Gleiter-Schwimmkörper sind gekennzeichnet durch eine im Wesentlichen flache Unterseite Besonders günstig ist, dass Gleiter-Schwimmkörper grundsätzlich die Eigenschaft haben, dass sie sich bei Kurvenfahrt sinnrichtig in die Kurve legen. Dies beruht darauf, dass sich der Wellenberg der Bugwelle auf der Kurvenaußenseite aufbaut und auf der Innenseite ein zugehöriges Wellental.The float or bodies of the watercraft according to the invention are therefore preferably designed as glider float. Glider float are characterized by a substantially flat bottom It is particularly favorable that glider float basically have the property that they lie in the correct direction when cornering in the curve. This is due to the fact that the wave crest of the bow wave builds up on the outside of the curve and on the inside an associated wave trough.

Die Schwimmkörper oder mindestens ein Schwimmkörper sollten ausreichend breit ausgelegt sein, um bei Langsamfahrt und im Stillstand eine ausreichende Kippstabilität zu gewährleisten. Ebenso sollte die Antriebseinheit bei im Wasser treibendem Wasserfahrzeug zu besteigen und zu starten sein. Auch ein Wiederbesteigen und Starten des gekenterten Fahrzeugs sollte möglich sein. Eine breite Bauform steht einer guten Leistung bei Gleitfahrt nicht entgegen, macht den Schwimmkörper vielmehr besonders auftriebsstark.The floats or at least one float should be designed sufficiently wide to ensure sufficient stability during slow and at rest. Likewise, the propulsion unit should be to climb and to start with floating watercraft in the water. Also a Wiederbesteigen and starting the capsized vehicle should be possible. A wide design is not opposed to a good performance when gliding, makes the float rather particularly buoyant.

Die Schwimmereinheit kann so ausgelegt werden, dass sie bei Auslegungsgeschwindigkeit als Gleiter mit hydrodynamischem Auftrieb wirkt. Eine derartige Schwimmereinheit ermöglicht grundsätzlich geringere Strömungswiderstände und damit auch höhere Fahrgeschwindigkeiten. Zum Zwecke der fahrradäquivalenten Fortbewegung und Steuerung muß die Schwimmereinheit nicht zu breit und um ihre Längsachse leicht zu rollen sein. Eine solche Schwimmereinheit verhält sich aber im Stillstand kipp-instabil wie ein Fahrrad, was das Besteigen, Losfahren und Anhalten erheblich erschwert und ein einfaches Treibenlassen praktisch nicht erlaubt. Deshalb ist die Schwimmereinheit so auszulegen, dass sie im Stillstand und bei Langsamfahrt als Verdränger das Gesamtgewicht einschließlich Fahrer trägt und beim Besteigen ausreichend kippstabil ist. Ausreichende Kippstabilität im Stillstand und Rollfreudigkeit um die Längsachse bei der Kurvenfahrt sind zu erreichen, indem zumindest ein Schwimmer, der die Hauptlast trägt, teilweise breit ausgelegt oder mit Auslegerschwimmern versehen ist, wobei bei Gleitfahrt mit hydrodynamischem Auftrieb der breite Teil des Schwimmerkörpers oder die Auslegerschwimmer aus dem Wasser auftauchen.The float unit can be designed to act as a hydrodynamic lift glider at design speed. Such a float unit basically allows lower flow resistance and thus higher speeds. For the purpose the bicycle equivalent movement and control the float unit must not be too wide and easy to roll about its longitudinal axis. However, such a float unit behaves at standstill tilt-unstable as a bicycle, which makes climbing, driving off and stopping much more difficult and a simple drifting practically impossible. Therefore, the float unit should be designed so that it carries the total weight including the driver at standstill and during slow travel as a displacer and is sufficiently resistant to tipping when climbing. Sufficient stall stability at standstill and rolling around the longitudinal axis when cornering can be achieved by at least one float carrying the main load is designed to be partially wide or equipped with jib swimmers, wherein when floating with hydrodynamic buoyancy, the broad part of the float body or the jib swimmers emerge from the water.

Hydrodynamischer Auftrieb kann günstig auch durch unterhalb der Wasseroberfläche angeordnete Tragflächen erzeugt werden, wobei eine Tragfläche als vorderer Schwimmer und eine Zweite als hinterer Schwimmer anzuordnen ist, wobei der vordere Schwimmer mit der Lenkersteuerung gekoppelt wird. Um auch Verdrängerfahrt und ausreichenden Auftrieb im Stillstand, sowie ausreichende Kippstabilität zu erreichen, ist zumindest der hintere Schwimmer zumindest mit einem zusätzlichen oberhalb der Tragfläche angeordneten Hilfsschwimmkörper oder mit zwei Hilfsschwimmkörpern in Auslegeranordnung auszurüsten. Auftriebsfahrt auf Tragflächen mit aus dem Wasser herausgehobenen Hilfsschwimmkörpern hat den besonderen Vorteil, dass der oder die Hilfsschwimmkörper dabei auf jeden Fall so weit über die Wasseroberfläche angehoben werden können, dass sie eine Querneigung zur Kurvenfahrt nicht behindern. Die genaue Auslegung eines Wasserfahrzeugs als Tragflächenwasserfahrzeug wird an Hand der Figuren näher erläutert.Hydrodynamic buoyancy can also be conveniently produced by airfoils located below the water surface, with one airfoil as a front float and a second as a rear float, with the front float coupled to the handlebar control. In order to achieve positive displacement and sufficient buoyancy at standstill, as well as sufficient tipping stability, at least the rear float is to be equipped with at least one additional auxiliary floating body arranged above the wing or with two auxiliary floating bodies in boom configuration. Buoyancy on wings with lifted out of the water Hilfsschwimmkörpern has the particular advantage that the or the auxiliary floating body can be raised in any case so far over the water surface that they do not hinder a bank for cornering. The exact design of a watercraft as hydrofoil craft will be explained in more detail with reference to FIGS.

Es ist auf Grund von Rekordfahrten mit Protoypen bekannt, daß muskelkraftbetrieben Wasserfahrzeuge bei optimierter Ausführung über Kurzstrecken um 100 Meter Höchstgeschwindigkeiten von ca. 30 km/h und über Langstrecken von 10 km Geschwindigkeiten um 12 km/h erreichen können, jeweils unter der Voraussetzung, dass sie von gut trainierten Leistungssportlern gefahren werden. Biomechanische Untersuchungen zeigen, dass solche Sportler über die Kurzstrecke eine Leistung von mehr als 1 Kilowatt und über die Langstrecke von nahe 400 Watt aufbringen.It is known, on the basis of record runs with prototypes, that human powered vessels can reach speeds of around 30 mph (30 mph) and 100 mph (10 mph) over long distances of 10 km on short distances, on the assumption that they are driven by well-trained competitive athletes. Biomechanical studies show that such athletes spend more than 1 kilowatt on the short-haul and about 400 watts on the long-haul.

Das bedeutet aber, dass ein trainierter Freizeitsportler, der auf Trainingsradtouren über längere Strecken, ohne sich zu verausgaben, rund 200 Watt leistet, auch mit einem strömungstechnisch optimierten Wasserfahrzeug keine Geschwindigkeit erreichen wird, wie sie für den Radsport typisch ist. Das ändert sich allerdings, wenn er als Antriebseinheit kein Fahrrad oder eine ähnlich ausgelegte Antriebseinheit verwendet, sondern eine Antriebseinheit mit Elektrounterstützung. Derartige Elektrounterstützungen sind im Radsportbereich gebräuchlich. Sogenannte E-Bikes sind so ausgelegt, daß zusätzlich zu der jeweils durch Muskelkraft erbrachten Leistung der gleiche Leistungsanteil elektromotorisch über eine Batterie zugespeist wird. Die maximale motorische Leistung derartiger E-Bikes liegt oft bei 250 Watt. Bei anderen E-Bikes erlaubt die elektronische Regelung, einen einstellbaren Anteil der muskulär aufgebrachten Leistung über den Elektromotor zuzuspeisen, beispielsweise zwischen 50% und 400%. Die maximale Motorleistung liegt mitunter über 1 kW.However, this means that a trained recreational athlete who does about 200 watts on long-distance training bike rides, without spending too much, will not reach a speed that is typical for cycling, even with a water-technically optimized vessel. This changes, however, if he does not use a bicycle or a similarly designed drive unit as a drive unit, but a drive unit with electric assistance. Such electric supports are common in cycling. So-called e-bikes are designed in such a way that in addition to the power provided by muscle power, the same amount of power is supplied by an electric motor via a battery. The maximum power of such e-bikes is often 250 watts. On other e-bikes, the electronic control allows for an adjustable percentage of the muscular applied power via the electric motor, for example, between 50% and 400%. The maximum engine power is sometimes over 1 kW.

Mit 250 Watt eigenem Energieeinsatz und dem gleichen Betrag aus elektrischer Zuspeisung kann ein gut trainierter Freizeitsportler mit 500 Watt Antriebsleistung fahren und dabei realistisch 12–15 km/h erreichen. Attraktiver ist die Zuspeisung von 200% elektrischer Leistung. Mit der so erreichbaren Antriebsleistung von 600–800 Watt kann realistisch eine Dauergeschwindigkeit von mehr als 20 km/h erzielt werden. Das entspricht dann tatsächlich einer Radfahrergeschwindigkeit an Land oder der Geschwindigkeit eines Motorboots in Gleitfahrt. Wünschenswert ist eine Leistung der elektrischen Antriebsunterstützung von maximal 600–800 Watt. Dies ermöglicht zusammen mit einer muskulären Antriebsleistung von 500 Watt, die kurzzeitig gut erreichbar ist, gute Beschleunigungsleistungen und Geschwindigkeitsspitzen über 25 km/h.With 250 watts of energy input and the same amount of electrical feed, a well-trained recreational athlete can drive with 500 watts of drive power and reach realistically 12-15 km / h. More attractive is the supply of 200% electric power. The achievable drive power of 600-800 watts realistically achieves a continuous speed of more than 20 km / h. This actually corresponds to a cyclist's speed on land or the speed of a motorboat in gliding. It is desirable to have a maximum power output of 600-800 watts. This, together with a muscular drive power of 500 watts, which is easily accessible for a short time, enables good acceleration performance and speed peaks over 25 km / h.

Da die Antriebsleistung proportional zum Leistungseinsatz des Fahrers ist, wird der Fahrer zum sportlichen Krafteinsatz motiviert und es entsteht der subjektive Eindruck, dass die hohe Fahrgeschwindigkeit das Resultat des eigenen sportlichen Einsatzes ist.Since the drive power is proportional to the driver's power input, the driver is motivated to the athletic use of force and it creates the subjective impression that the high speed is the result of their own athletic use.

Bei einer über lange Strecken realisierbaren körperlichen Leistung von 200 Watt und einer elektrischen Leistungsunterstützung von 400 Watt ist für einen 2-Stunden-Betrieb eine Batterie mit einer Kapazität von 800 Wh erforderlich. Eine Lithium-Polymer-Batterie mit dieser Kapazität wiegt rund 8 kg und kann problemlos an Bord mitgeführt werden.With a long-range realizable physical power of 200 watts and an electrical power support of 400 watts for a 2-hour operation, a battery with a capacity of 800 Wh is required. A lithium-polymer battery with this capacity weighs around 8 kg and can easily be carried on board.

Das Ziel einer Fortbewegungsdynamik wie beim Radsport an Land ist also nur durch die erfindungsgemäße elektrische Unterstützung des muskulären Leistungseinsatzes realistisch.The goal of a locomotion dynamic as in cycling on land is therefore realistic only by the inventive electrical support of the muscular power application.

Die elektrische Antriebseinheit kann in die Schwimmereinheit des Wasserfahrzeugs integriert sein, so dass die elektrische Energie dem Schiffschraubenantrieb zugeführt wird oder sie ist der Antriebseinheit, also dem Fahrrad zugeordnet, beispielsweise identisch wie bei handelsüblichen Elektrofahrrädern mit elektrischem Zusatzantrieb. Dabei können auch kommerziell erhältliche Zusatzantriebskits, bestehend aus Nabenmotor, Batterie und Steuereinheit eingesetzt werden, die optional an handelsüblichen Fahrrädern angebracht werden können, so dass die Verwendung eines elektrischen Zusatzantriebs nicht zwingend bei der Auslegung vorgesehen sein muss, sondern optional nachgerüstet werden kann.The electric drive unit can be integrated in the float unit of the watercraft, so that the electrical energy is supplied to the propeller drive or it is the drive unit, so assigned to the bicycle, for example, identical to commercially available electric bicycles with electric auxiliary drive. In this case, commercially available additional drive kits, consisting of hub motor, battery and control unit can be used, which can be optionally mounted on standard bicycles, so that the use of an electric auxiliary drive does not necessarily have to be provided in the design, but can be optionally retrofitted.

Die Steuerung des elektrischen Antriebs kann auch vorsehen, dass die elektrische Antriebsleistung auch ohne muskuläres Zutun des Fahrers zur Verfügung steht, so daß das Wasserfahrzeug auch im reinen Motorbootbetrieb verwendet werden kann. Wenn die elektrische Antriebseinheit in die Schwimmereinheit integriert ist, kann das Fahrrad oder die mechanische Antriebseinheit auch demontiert sein und die Schwimmereinheit als unabhängiges Wasserfahrzeug als Motorboot betrieben werden.The control of the electric drive can also provide that the electric drive power is available without muscular intervention of the driver, so that the watercraft can also be used in pure motorboat operation. If the electric drive unit is integrated into the float unit, the bicycle or the mechanical drive unit can also be disassembled and the float unit can be operated as a self-contained watercraft as a motorboat.

Durch entsprechende Regelung oder bei Erschöpfung der Batterie kann das Wasserfahrzeug andererseits auch durch rein muskulären Antrieb betrieben werden.By appropriate regulation or exhaustion of the battery, the vessel can on the other hand also be operated by purely muscular drive.

Wenn durch die Antriebseinheit ein Generator angetrieben wird, der im Normalfall die Energie für einen Elektromotor zum Antrieb der Schiffschraube liefert, dann kann die elektronische Regelung auch vorsehen, dass die vom Generator gelieferte Energie auch zum Aufladen der Batterie verwendet werden kann.When the drive unit drives a generator which normally supplies power to an electric motor for propulsion of the propeller, then the electronic control may also provide that the power supplied by the generator may also be used to charge the battery.

Voraussetzung für die vorstehenden Überlegungen zur Leistungsfähigkeit des erfindungsgemäßen Wasserfahrzeugs ist eine Antriebseinheit, die optimale Energieeffizienz gewährleistet und eine strömungstechnisch optimierte Schwimmereinheit.Prerequisite for the above considerations on the performance of the watercraft according to the invention is a drive unit that ensures optimal energy efficiency and a fluidically optimized float unit.

Weitere Merkmale der Erfindung werden im Folgenden an Hand der 1–6 erläutert.Further features of the invention are described below with reference to the 1 - 6 explained.

1 zeigt im Längsschnitt eine Grundform des erfindungsgemäßen Wasserfahrzeugs (1), in welcher der Antrieb einer Schiffschraube (5) beispielhaft von der Tretkurbel (60) über einen Ketten- oder Riemenantrieb (601) auf ein Antriebsrad (61) und von dort über eine Kegelradgetriebe (613) auf die Schiffschaube (5) erfolgt. An Stelle eines Kegelradantriebes (613) könnte auch ein Antrieb der Schiffschraube über Kette, Zahn- oder Flachriemen erfolgen. Es könnte auch ein Antrieb der Schiffschraube direkt von der Tretkurbel aus über eines der vorgenannten Getriebesysteme erfolgen. Das in 1 dargestellte Prinzip des Antriebs durch eine Übertragung von der Tretkurbel (60) auf ein Antriebsrad (61) ist aber dann von besonderem Vorteil, wenn als Antriebseinheit (10) ein herkömmliches Fahrrad verwendet wird. In diesem Fall muss in der dargestellten Ausführung nur das Hinterrad des Fahrrads entfernt werden und an dessen Stelle das Antriebsrad (61) in die Hinterradgabel eingesetzt werden. (601) bezeichnet in diesem Fall die normale Antriebskette des Fahrrads. 1 shows in longitudinal section a basic shape of the watercraft according to the invention ( 1 ), in which the propulsion of a marine propeller ( 5 ) exemplarily of the crank ( 60 ) via a chain or belt drive ( 601 ) on a drive wheel ( 61 ) and from there via a bevel gear ( 613 ) on the ship's shroud ( 5 ) he follows. Instead of a bevel gear drive ( 613 ) could also drive the propeller via chain, toothed or flat belt. It could also be a drive of the propeller directly from the crank from one of the aforementioned transmission systems. This in 1 illustrated principle of the drive by transmission from the pedal ( 60 ) on a drive wheel ( 61 ) but is of particular advantage when as a drive unit ( 10 ) a conventional bicycle is used. In this case, in the illustrated embodiment, only the rear wheel of the bicycle must be removed and in its place the drive wheel ( 61 ) are inserted into the rear fork. ( 601 ) designates in this case the normal drive chain of the bicycle.

Das dargestellte Prinzip hat weiterhin den Vorteil, dass es sich anbietet, die Energieübertragung von der Tretkurbel (60) auf das Antriebsrad (61) mit einem Schaltgetriebe zu versehen, insbesondere mit der normalen Kettenschaltung des Fahrrads. Es hat weiterhin den Vorteil, dass in das Antriebsrad (61) ein Nabenmotor (611) eingebaut sein kann, über den elektrische Antriebsenergie eingespeist werden kann. Wenn eine direkte Kraftübertragung von der Tretkurbel (60) auf die Schiffschraube (5) erfolgen soll, so würde der elektrische Antriebsmotor als Tretlagermotor ausgeführt sein, eine Lösung, die nach dem stand der Technik für Elektrofahrräder ebenfalls zur Verfügung steht. In 1 bezeichnet (614) die elektrische Batterie zur Versorgung des Antriebsmotors (611) und (615) eine elektronische Regeleinheit, die wasserabgedichtet aus dem Gehäuse (612) herausgeführt wird. (110) ist eine normale Lenkersteuerung der Antriebseinheit (10) oder des als Antriebseinheit verwendeten Fahrrads. Die Lenkersteuerung (110) betätigt die Lenkflosse (121). Gemäß 1 trägt ein einzelner Schwimmkörper (20) das Gesamtgewicht des Wasserfahrzeugs. Dieser ist als Gleitschwimmkörper ähnlich einem Surfbrett ausgelegt, insbesondere sehr ähnlich einem großvolumigen Surfbrett mit großer Breite, wie es auch zum Windsurfen bei geringen Windgeschwindigkeiten verwendet wird. Ein derartiger Schwimmkörper hat die Eigenschaft, auch bei Stillstand und Langsamfahrt ausreichend kippstabil zu sein und das Gewicht von Antriebseinheit und Fahrer mit deutlichen Reserven zu tragen. Ein solcher Schwimmkörper ist nach Entfernung der Antriebseinheit (10) und der Lenkflosse (121) auch sehr gut für Paddeln (Trensportart Stand Up Paddeling SUP) und nach geringer Umrüstung für Windsurfen geeignet.The illustrated principle has the further advantage that it offers itself, the energy transfer from the pedal crank ( 60 ) on the drive wheel ( 61 ) To provide with a manual transmission, in particular with the normal derailleur of the bicycle. It also has the advantage that in the drive wheel ( 61 ) a hub motor ( 611 ) can be installed, can be fed via the electric drive power. If a direct power transmission from the pedal ( 60 ) on the propeller ( 5 ), the electric drive motor would be designed as a bottom bracket motor, a solution that is also available according to the state of the art for electric bicycles. In 1 designated ( 614 ) the electric battery for the supply of the drive motor ( 611 ) and ( 615 ) an electronic control unit, the water-sealed from the housing ( 612 ) is led out. ( 110 ) is a normal handlebar control of the drive unit ( 10 ) or the bicycle used as the drive unit. The handlebar control ( 110 ) actuates the steering fin ( 121 ). According to 1 carries a single float ( 20 ) the total weight of the vessel. This is designed as Gleitschwimmkörper similar to a surfboard, especially very similar to a large-volume surfboard with large width, as it is also used for windsurfing at low wind speeds. Such a floating body has the property to be sufficiently stable against tilting even at standstill and slow speed and to carry the weight of the drive unit and driver with significant reserves. Such a float is after removal of the drive unit ( 10 ) and the steering fin ( 121 ) Also very good for paddling (Trensportart Stand Up Paddeling SUP) and after minor conversion suitable for windsurfing.

2 zeigt eine Ausführungsform des Wasserfahrzeugs (1), bei der als Antriebseinheit (10) ein Fahrrad verwendet wird, bei dem das Hinterrad (101) nicht entfernt werden muß. Die Kraftübertragung erfolgt von der Tretkurbel (60) über die Fahrradkette (601) auf das Hinterrad (101). Das Hinterrad ist in der bei Heimtrainingsgeräten, sogenannten Rollentrainern, gebräuchlichen Art auf eine Antriebsrolle (62) aufgesetzt. Von dieser Antriebsrolle (62) aus wird bei einem Trainingsgerät eine Bremse angetrieben, im Falle des erfindungsgemäßen Wasserfahrzeugs (1) ein Kegelradgetriebe (613) zum Antrieb der Schiffschraube (5). An Stelle des Kegelradgetriebes kann durch die Antriebsrolle (62) auch ein Antriebsrad für einen Ketten-, Flach- oder Zahnriemenantrieb zum Antrieb der Schiffschraube (5) angetrieben werden. 2 shows an embodiment of the watercraft ( 1 ), in which as drive unit ( 10 ) a bicycle is used in which the rear wheel ( 101 ) does not have to be removed. The power is transmitted from the pedal ( 60 ) over the bicycle chain ( 601 ) on the rear wheel ( 101 ). The rear wheel is in the home training devices, so-called role trainers, commonly used on a drive roller ( 62 ). From this drive roller ( 62 ) in a training device a brake is driven, in the case of the watercraft according to the invention ( 1 ) a bevel gear ( 613 ) to drive the propeller ( 5 ). Instead of the bevel gear can by the drive roller ( 62 ) also a drive wheel for a chain, flat or toothed belt drive for driving the propeller ( 5 ) are driven.

Gemäß 2 wird das Wasserfahrzeug (1) zu einem muskelkraftbetriebenen Wasserfahrzeug mit Elektrounterstützung, indem die Antriebseinheit (10) mit einer Elektrounterstützung ausgestattet ist, in der Praxis etwa, indem als Antriebseinheit (10) ein handelsübliches Elektrofahrrad verwendet wird. Diese Antriebseinheit (10) umfasst einen Nabenmotor (611) im Hinterrad (101), eine Antriebsbatterie (614) und eine elektronische Steuereinheit (615).According to 2 will the vessel ( 1 ) to a muscle-powered watercraft with electric assistance, by the drive unit ( 10 ) is equipped with an electric support, in practice, for example, by acting as a drive unit ( 10 ) a standard electric bicycle is used. This drive unit ( 10 ) comprises a hub motor ( 611 ) in the rear wheel ( 101 ), a drive battery ( 614 ) and an electronic control unit ( 615 ).

In der Ausführung gemäß 3 wird die Schiffschraube (5) durch einen Elektromotor (617) angetrieben. Der Elektromotor wird durch den Generator (618) mit Energie versorgt. Durch eine elektronische Regelung (615) wird die vom Generator (618) gelieferte Leistung verstärkt durch eine aus der Batterie (614) entnommene Zusatzleistung. Vorzugsweise wird die Generatorleistung um einen Verstärkungsfaktor verstärkt. Dieser Verstärkungsfaktor soll über die elektronische Steuereinheit (615) vorzugsweise regelbar einstellbar sein. In dieser Ausführungsform wird also der mechanische Antrieb vollständig durch einen elektrischen ersetzt, aber die Antriebsleistung wird dennoch durch den muskulären Energieeinsatz bestimmt.In the execution according to 3 the ship's propeller ( 5 ) by an electric motor ( 617 ). The electric motor is powered by the generator ( 618 ) supplied with energy. By an electronic regulation ( 615 ) the generator ( 618 ) delivered power boosted by one from the battery ( 614 ) additional power taken. Preferably, the generator power is amplified by a gain factor. This amplification factor is to be controlled via the electronic control unit ( 615 ) preferably adjustable adjustable. In this embodiment, therefore, the mechanical drive is completely replaced by an electrical, but the drive power is still determined by the muscular energy use.

In allen Ausführungen gemäß 1 bis 3 wurde als Schwimmereinheit ein surfbrettartiger Schwimmkörper verwendet. Jede dieser Antriebsausführungen wäre aber auch in einer Schwimmereinheit gemäß 4 einsetzbar. In dieser Ausführungsform werden zwei Schwimmer verwendet, wobei ein vorderer Schwimmer (21) mit der Lenkersteuer (110) der Antriebseinheit (10) und ein hinterer Schwimmer (22) mit der Hinterradaufnahme der Antriebseinheit (10) verbunden ist. Das Gewicht des Wasserfahrzeugs (1) und seiner Besatzung wird zumindest im Stillstand und in Langsamfahrt, das heißt in Verdrängerfahrt durch beide Schwimmer gemeinsam getragen. Der größte Teil des Gewichts wird aber durch den hinteren Schwimmer (22) getragen, so wie auch der größte Teil des Gewichts beim Fahrradfahren durch das Hinterrad getragen wird. Der hintere Schwimmer (22) ist deshalb größer ausgelegt. Der vordere Schwimmer (21) und mit ihm auch die Lenkflosse (121) ist über die Lenkersteuerung (110) bei Lenkausschlag gegen den hinteren Schwimmer (22) verdrehbar.In all versions according to 1 to 3 was used as a float unit a surfboard-like float. Each of these drive versions would also be in a float unit according to 4 used. In this embodiment, two floats are used, with a front float ( 21 ) with the handlebar tax ( 110 ) of the drive unit ( 10 ) and a rear float ( 22 ) with the rear wheel receiver of the drive unit ( 10 ) connected is. The weight of the vessel ( 1 ) and its crew is carried at least at a standstill and in slow motion, ie in displacement drive by both swimmers together. Most of the weight is due to the rear float ( 22 ), as well as the largest part of the weight is worn while cycling through the rear wheel. The rear float ( 22 ) is therefore designed to be larger. The front float ( 21 ) and with it the steering fin ( 121 ) is via the handlebar control ( 110 ) with steering rash against the rear float ( 22 ) rotatable.

Die Schwimmereinheit (20) kann vorzugsweise so gestaltet werden, daß in Gleitfahrt der vordere Schwimmer (21) vollständig aus dem Wasser auftaucht und das Gesamtgewicht nur noch durch den hinteren Schwimmer (22) getragen wird. Der fehlende Auftrieb des vorderen Schwimmers (21) wird dadurch ersetzt, dass der hydrodynamische Auftrieb des hinteren Schwimmers (22) durch die Ausbildung der Bugwelle weiter vorne angreift als der statische Auftrieb durch Verdrängungswirkung. Vom vorderen Schwimmer bleibt nur die Lenkflosse 121 eingetaucht und ermöglicht weiterhin die Lenkersteuerung.The float unit ( 20 ) can preferably be designed so that in sliding the front float ( 21 ) completely out of the water and the total weight only by the rear float ( 22 ) will be carried. The lack of buoyancy of the front float ( 21 ) is replaced by the fact that the hydrodynamic buoyancy of the rear float ( 22 ) attacked by the formation of the bow wave further forward than the static buoyancy by displacement effect. From the front float remains only the steering fin 121 submerged and continues to allow the handlebar control.

Der vordere Schwimmer (21) wird daher insbesondere für Verdrängerfahrt optimiert, insbesondere zum Bug hin spitz zulaufend und mit deutlicher Kielausbildung an Stelle einer flachen Unterseite.The front float ( 21 ) is therefore optimized in particular for positive displacement, in particular tapering towards the bow and with clear keel formation in place of a flat bottom.

Ein wesentlicher Vorteil der Ausführung gemäß 4 liegt darin, dass zwei Schwimmer von deutlich geringerer Länge verwendet werden können im Vergleich zur Lösung mit nur einem Schwimmer. Dadurch wird der Transport des gesamten Wasserfahrzeugs in einem größerem PKW Kombi möglich.A significant advantage of the embodiment according to 4 This is because two floats of significantly shorter length can be used compared to the one-float solution. This makes it possible to transport the entire vessel in a larger passenger car station wagon.

Bei Kurvenfahrt haben Wasserfahrzeuge in Gleitfahrt die Eigenschaft, sich sinnrichtig, also wie ein Fahrradfahrer in die Kurve zu legen. 5a illustriert, wodurch dies erfolgt. Ein Schwimmer (20, 21, 22) und eine Antriebseinheit (10) sind schematisch im Querschnitt dargestellt. In der Kurvenfahrt staut sich die Bugwelle an der kurvenäußeren Schwimmerwand und hebt diese an. Auf der Kurveninnenseite bildet sich das zugehörige Wellental aus. Diese Eigenschaft der Gleitschwimmer kommt der Aufgabe dieser Erfindung, Fahreigenschaften zu verwirklichen, die dem Radsport an Land nahe kommen, sehr entgegen.When cornering, watercraft in gliding have the property of meaningful, so like a cyclist to put in the curve. 5a illustrates how this is done. A float ( 20 . 21 . 22 ) and a drive unit ( 10 ) are shown schematically in cross section. When cornering, the bow wave accumulates on the outside of the swimmer wall and raises it. On the inside of the curve, the corresponding wave trough is formed. This feature of the Gleitschwimmer comes the object of this invention to realize driving characteristics that come close to cycling on land, very contrary.

5b zeigt ebenfalls einen Querschnitt durch die einen Schwimmer (20, 21, 22) allerdings in einer Darstellung, die der praktisch bevorzugten Ausführung wesentlich näher kommt. 5b also shows a cross section through the one float ( 20 . 21 . 22 ), however, in a representation that comes much closer to the practically preferred embodiment.

Es ist eine bekannte Methode, Gleiterrümpfe insbesondere für Wasserfahrzeuge mit geringer Antriebsleistung, die bei geringer Geschwindigkeit von Verdränger- in Gleiterfahrt übergehen sollen, mit einer Anzahl von Längsrippen auszustatten. Besonders bewährt ist eine sogenannte Dreikielausführung, bei der drei derartige Rippen die Wirkung von drei flachen Kielen haben. Eine wenig verbreitete Gruppe von Surfboards, die speziell für gute Leistungen bei geringer Windgeschwindigkeit ausgelegt sind, nutzt ebenfalls die Eigenschaften derartiger Rippen oder Kiele an Stelle einer flachen Unterseite. Derartige Längsrippen fördern außerdem den Geradeauslauf des Wasserfahrzeugs zu Lasten seiner Wendigkeit. Diese Eigenschaft ist bei Surfboards vielfach unerwünscht. Den gewünschten Fahreigenschaften des Erfindungsgemäßen Wasserfahrzeugs kommt sie jedoch sehr entgegen. In der Darstellung von 5b sind die für das Wasserfahrzeug vorgesehenen Längsrippen in Dreikielanordnung mit 20c (seitliche Rippen) und 20b (Zentralrippe) bezeichnet.It is a known method to provide slider hulls, in particular for low powered marine craft, which are to transition from positive displacement to skid steer at low speed, with a number of longitudinal ribs. Particularly well-proven is a so-called three-keel design, in which three such ribs have the effect of three flat keels. A less common group of surfboards designed specifically for low wind speed performance also exploits the characteristics of such ribs or keels instead of a flat bottom surface. Such longitudinal ribs also promote straight-line running of the vessel at the expense of its maneuverability. This feature is often undesirable in surfboards. However, the desired driving characteristics of the watercraft according to the invention are very accommodating. In the presentation of 5b are provided for the vessel longitudinal ribs in Dreikielanordnung with 20c (lateral ribs) and 20b (Central rib).

5b zeigt einige weitere bevorzugte Eigenschaften der Schwimmerform des erfindungsgemäßen Wasserfahrzeugs: Eine gute Manövrierbarkeit, einen großen Einfluss des Fahrers auf Schräglage und Fahrverhalten erhält man durch eine schmale Schwimmerform, eine gute Stabilität und Kippsicherheit durch breite Schwimmer. Es wird deshalb vorgeschlagen, den Schwimmer oder im Falle einer Zweischwimmerlösung zumindest den hinteren Schwimmer breit auszulegen, etwa so breit wie ein sehr breites Surfboard, aber den Schwimmerquerschnitt nach unten hin zu verjüngen. Dadurch ist im eingetauchten Zustand bei Stillstand und Langsamfahrt die breite Form zur Vermittlung von Kippstabilität wirksam, in Gleitfahrt, bei angehobenem Schwimmer ist dagegen die schmalere Grundfläche der Schwimmerunterseite (20a) wirksam. 5b shows some other preferred properties of the float form of the According to the invention, a good maneuverability, a large influence of the driver on the inclined position and driving behavior are obtained by a narrow float shape, good stability and stability by wide swimmers. It is therefore proposed to make the float or, in the case of a two-float solution, at least the rear float broad, approximately as wide as a very wide surfboard, but to narrow the float cross-section downwards. As a result, in the immersed state at standstill and slow speed, the wide shape for imparting tipping stability is effective in sliding, with raised float, however, the narrower base of the float bottom ( 20a ).

Die vorgenannte Ausführungsform des oder der Schwimmer setzt eine Bauhöhe voraus, die größer ist als diejenige üblicher Surfboards. Dies ist jedoch im Sinne der Kippstabilität eine weitere wünschenswerte Eigenschaft der Schwimmerform des erfindungsgemäßen Wasserfahrzeugs, Bei einer sehr flachen Schwimmerform würde bei einer Kippbewegung die tauchende Schwimmerseitenkante bereits bei einem geringen Kippwinkel überspült. Das eintauchende Schwimmervolumen würde sich im Bereich dieser Kante bei einer sich fortsetzenden Kippbewegung nicht weiter erhöhen. Dadurch würde kein zusätzliches stabilisierendes Moment mehr entstehen. Der Schwimmer muss deshalb so dick sein, dass er auf der tauchenden Seite bei allen realistischen Kippwinkeln nicht überspült wird, so dass das auf der tiefer gesunkenen Seite das eintauchende Volumen und damit das aufrichtende Moment ständig wächst, je tiefer eine Kante in Folge einer Kippbewegung sinkt.The aforementioned embodiment of the float or requires a height that is greater than that of conventional surfboards. However, this is another desirable property of the float shape of the watercraft according to the invention in terms of tilt stability. In the case of a very flat float shape, the diving side edge of the float would already be flooded at a low tilt angle during a tilting movement. The submerged float volume would not increase further in the region of this edge in the event of a continuing tilting movement. This would no longer create an additional stabilizing moment. The float must therefore be so thick that it will not be washed over on the dipping side at all realistic tilt angles, so that on the sunken side the submerged volume and thus the righting moment increases the lower an edge sinks as a result of a tilting movement ,

Ein für die Erfüllung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung sehr vorteilhaftes Schwimmerprinzip ist das Tragflügelkonzept, das in 6 dargestellt ist. Die größte Widerstandskomponente bei einem Wasserfahrzeug ist der Wellenwiderstand und dieser entfällt bei diesem Tragflügelkonzept fast völlig. Ein Tragflügelwasserfahrzeug mit günstiger Auslegung der Tragflügel hat deshalb den geringstmöglichen Widerstand aller möglichen Wasserfahrzeuge, abgesehen von solchen Fahrzeugen, die überhaupt nicht durch die Auftriebskraft des Wassers getragen werden, wie Luftkissen- und Bodeneffekt-Fahrzeuge. Die eigentlichen Schwimmer sind der vordere (21) und der hintere (22) Tragflügel. Wie in den vorgenannten Ausführungsformen ist der vordere Schwimmer (21) mit der Lenkersteuerung (110) und der hintere Schwimmer (22) mit der Hinterradaufnahme der Antriebseinheit (10) verbunden. Entsprechend der Belastung ist der vordere Tragflügel (21) kleiner ausgelegt als der hintere Tragflügel (22). Der Anstellwinkel des vorderen Tragflügels (21) ist veränderlich und wird in grundsätzlich bekannter Weise über einen Trimmschwimmer (26) derart gesteuert, dass sich der Anstellwinkel bei höher steigendem Wasserfahrzeug verkleinert und damit auch die wirkende Auftriebskraft und bei tiefer sinkendem Wasserfahrzeug erhöht, so dass auch die Auftriebskraft steigt. Dieses Prinzip der selbsttätigen Anstellwinkelsteuerung sorgt für eine gleichbleibende Schwimmhöhe. Die Wirkungsweise der selbsttätigen Höhensteuerung über den Trimmschwimmer (26) wird in 6 verdeutlicht, indem zwei verschiedene Wasserstandshöhen eingezeichnet sind. Es bezeichnet (A) die Höhe des Wasserspiegels in Relation zum Wasserfahrzeug bei Stillstand oder Verdrängerfahrt und (B) bei Tragflügelfahrt. Bei Wasserstand (A) sorgt der angehobene Trimmschwimmer (26) über das Gestänge (261) für einen größeren Anstellwinkel des Trimmschwimmers (26).A very advantageous for the fulfillment of the object of the present invention float principle is the hydrofoil concept, which in 6 is shown. The largest component of resistance in a watercraft is the wave resistance and this is almost completely eliminated in this wing concept. A hydrofoil craft with a favorable design of the wings therefore has the lowest possible resistance of all possible vessels, except for those vehicles that are not at all carried by the buoyancy of the water, such as air cushion and ground effect vehicles. The real swimmers are the front ( 21 ) and the rear ( 22 ) Wing. As in the aforementioned embodiments, the front float ( 21 ) with the handlebar control ( 110 ) and the rear float ( 22 ) with the rear wheel receiver of the drive unit ( 10 ) connected. According to the load, the front wing ( 21 ) designed smaller than the rear wing ( 22 ). The angle of attack of the front wing ( 21 ) is variable and is in basically known manner via a trim float ( 26 ) controlled such that the angle of attack decreases with higher rising vessel and thus increases the acting buoyancy force and at lower sinking vessel, so that the buoyancy force increases. This principle of automatic pitch control ensures a consistent float height. The mode of operation of the automatic height control via the trim float ( 26 ) is in 6 illustrated by two different water levels are drawn. It indicates (A) the height of the water level in relation to the vessel at standstill or displacement and (B) in the case of hydrofoil. At water level (A), the raised trim float ( 26 ) over the linkage ( 261 ) for a larger angle of the trim swimming ( 26 ).

Es werden ein oder mehrere Hilfsschwimmer (25) benötigt, der oder die das Wasserfahrzeug im Stillstand und bei Verdrängerfahrt, also bei Langsamfahrt tragen. Der oder die Hilfsschwimmer (25) müssen außerdem für ausreichende Kippstabilität bei Stillstand und insbesondere beim Aufsteigen der Besatzung sorgen. Es kann als einzelner Hilfsschwimmer (25) wie in 6 dargestellt, ein Schwimmkörper in der Form eines großen und breiten Surfbretts eingesetzt werden. Allerdings ist ein Surfbrett ein klassischer Gleitschwimmkörper. Gleitereigenschaften werden aber von dem Hilfsschwimmer oder den Hilfsschwimmern (25) nicht gefordert, da er oder sie beim Beginn des Gleitvorgangs auf den Tragflügeln (21, 22) aus dem Wasser gehoben wird oder werden. Deshalb kann es günstiger sein, mindestens zwei Hilfsschwimmer (25) in Form schlanker Katamaranschwimmer zu verwenden, die bis zur Geschwindigkeit des hydrodynamischen Aufgleitens auf Tragflügelfahrt besonders geringe Widerstände in Verdrängerfahrt aufweisen.There will be one or more auxiliary floats ( 25 ), the one or the carrying the vessel at a standstill and during displacement drive, ie at slow speed. The one or more auxiliary swimmers ( 25 ) must also ensure adequate stability during standstill and, in particular, when the crew is rising. It can be used as a single auxiliary float ( 25 ) as in 6 shown, a float in the form of a large and wide surfboard can be used. However, a surfboard is a classic Gleitschwimmkörper. However, glide characteristics are provided by the auxiliary swimmer or auxiliary swimmers ( 25 ) is not required because he or she at the beginning of the sliding on the wings ( 21 . 22 ) is or will be lifted out of the water. Therefore, it can be cheaper to have at least two auxiliary floats ( 25 ) in the form of slimmer catamaran floats, which have particularly low resistances in positive displacement up to the speed of hydrodynamic sliding on hydrofoil.

Denkbar ist auch, je einen Hilfsschwimmer in der Form eines kurzen Surfbretts oder je zwei Hilfsschwimmer als kurze Katamaranschwimmer jeweils an den Stütze (212, 222) für den vorderen Schwimmer (21) oder den hinteren Schwimmer (22) anzubringen.It is also conceivable, depending on an auxiliary float in the form of a short surfboard or two auxiliary swimmers as short catamaran swimmers each to the support ( 212 . 222 ) for the front float ( 21 ) or the rear float ( 22 ).

Der vordere Tragflügel (21) wird zur Kurvensteuerung über die Lenkersteuerung (110) in die Kurve gelenkt. Bei der Ausführungsform gemäß 6 gibt es den oben beschriebenen Effekt nicht, wonach sich ein Wasserfahrzeug bei Kurvenfahrt in Folge der Ausbildung von Bugwelle und Wellental von selbst sinnrichtig in die Kurve legt. Dagegen kann und wird sich die Besatzung bei Kurvenfahrt wie ein Fahrradfahrer in die Kurve legen. Die Schwebehöhe des oder der Hilfsschwimmer (25) muss durch geeignete Höhe der Stützen (212, 222) so eingestellt werden, dass die Kanten des oder der Hilfsschwimmer (25) bei allen zu erwartenden Schräglagen nicht in die Wasseroberfläche eintauchen.The front wing ( 21 ) is used for curve control via the handlebar control ( 110 ) steered into the curve. In the embodiment according to 6 there is not the effect described above, according to which a watercraft turns into the curve by itself when cornering as a result of the formation of bow wave and wave trough. By contrast, the crew can and will lie down on the bend like a cyclist when cornering. The fly height of the auxiliary swimmer (s) ( 25 ) must be ensured by appropriate height of the supports ( 212 . 222 ) are adjusted so that the edges of the or the auxiliary floats ( 25 ) do not immerse in the water surface at all anticipated inclinations.

Beispielhaft wird in 6 ein Antriebsprinzip wie in 3 dargestellt. Über eine Antriebskette (601), alternativ auch einen Flach- oder Zahnriemen wird ein Generator (618) angetrieben, welcher den Elektromotor (617) mit elektrischer Energie versorgt. Die elektronische Regelung (615) steuert die Energiezuspeisung aus der Batterie (614) zusätzlich zur Generatorenergie. Example becomes in 6 a drive principle as in 3 shown. Via a drive chain ( 601 ), alternatively a flat or toothed belt becomes a generator ( 618 ), which drives the electric motor ( 617 ) supplied with electrical energy. The electronic regulation ( 615 ) controls the energy supply from the battery ( 614 ) in addition to the generator energy.

Es können aber mit der Tragflügelausführung gemäß 4 auch alle anderen Antriebsvarianten gemäß 1 bis 3 verwendet werden.But it can with the wing execution according to 4 also all other drive variants according to 1 to 3 be used.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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• US 6309263 [0008] US 6309263 [0008]

Claims (11)

Wasserfahrzeug (1) mit Muskelkraftantrieb durch eine oder mehrere Personen, wobei der oder die Fahrer das Wasserfahrzeug (1) wie ein Fahrrad antreiben und über einen Lenker und Kurveninnenlage wie ein Fahrrad lenken, wobei die durch Tretkurbelantrieb erzeugte Energie dazu verwendet wird, um eine Schiffschraube (5), einen Impeller oder ein Schaufelrad anzutreiben, dadurch gekennzeichnet, dass eine über Batterie (614) versorgte elektrische Antriebseinheit zusätzlich elektrische Energie zum Antrieb des Wasserfahrzeugs (1) zuspeist.Watercraft ( 1 powered by one or more persons, whereby the operator or operators drive the vessel ( 1 driving like a bicycle and steer like a bicycle over a handlebar and inboard corner, using the energy generated by crankshaft drive to drive a marine propeller ( 5 ), an impeller or a paddle wheel, characterized in that a battery ( 614 ) supplied additional electric power to propel the vessel ( 1 ) feeds. Wasserfahrzeug (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuspeisung elektrischer Energie über einen Elektromotor (611) erfolgt, der gemeinsam mit der mechanischen Energie des Muskelkraftantriebs den Antrieb des Wasserfahrzeugs (1) versorgt.Watercraft ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the supply of electrical energy via an electric motor ( 611 ), which, together with the mechanical energy of the muscle power drive, drives the watercraft ( 1 ) provided. Wasserfahrzeug (1) gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronische Regelung die Zuspeisung elektrischer Energie in einem fest eingestellten oder wählbaren Verhältnis zur durch Muskelkraft erzeugten Energie regelt.Watercraft ( 1 ) according to at least one of claims 1 and 2, characterized in that an electronic control regulates the supply of electrical energy in a fixed or selectable ratio to the energy generated by muscle power. Wasserfahrzeug (1) gemäß einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über den Tretkurbelantrieb (60) über ein mechanisches Getriebe (613) eine Schiffschraube (5), ein Impeller oder ein Schaufelantrieb angetrieben wird wobei über einen in das Getriebe (613) integrierten Elektromotor (611) zusätzliche Antriebsenergie für den Antrieb der Schiffschraube (5), des Impellers oder des Schaufelrads zugespeist wird.Watercraft ( 1 ) according to one or more of the preceding claims, characterized in that via the pedal crank drive ( 60 ) via a mechanical transmission ( 613 ) a marine propeller ( 5 ), an impeller or a paddle drive is driven whereby one in the transmission ( 613 ) integrated electric motor ( 611 ) additional drive energy for driving the propeller ( 5 ), the impeller or the paddle wheel is fed. Wasserfahrzeug (1) gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass über Muskelkraftantrieb ein elektrischer Generator (618) betrieben wird, der gemeinsam mit der aus einer elektrischen Batterie (614) zugespeisten Energie einen elektrischen Antriebsmotor (617) für eine Schiffschraube (5), einen Impeller oder ein Schaufelrad speist.Watercraft ( 1 ) according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that via muscle power an electric generator ( 618 ), which together with that from an electric battery ( 614 ) supplied energy an electric drive motor ( 617 ) for a marine propeller ( 5 ), an impeller or a paddle wheel feeds. Wasserfahrzeug (1) gemäß einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinheit (615) für die Zuspeisung elektrischer Energie so einstellbar ist, dass auch der Betrieb ausschließlich über Muskelkraft oder ausschließlich über die Zuspeisung von Energie aus einer elektrischen Batterie (614) möglich ist.Watercraft ( 1 ) according to one or more of the preceding claims, characterized in that the control unit ( 615 ) is adjustable for the supply of electrical energy, so that the operation exclusively by muscle power or exclusively by the supply of energy from an electric battery ( 614 ) is possible. Wasserfahrzeug (1) gemäß einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserfahrzeug (1) über einen oder mehrere Schwimmkörper (20, 21, 22) verfügt, der oder die bei ausreichender Geschwindigkeit durch hydrodynamischen Auftrieb Gleitfahrt ermöglichen.Watercraft ( 1 ) according to one or more of the preceding claims, characterized in that the vessel ( 1 ) via one or more floats ( 20 . 21 . 22 ), which allow sliding movement at sufficient speed through hydrodynamic lift. Wasserfahrzeug (1) gemäß einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserfahrzeug (1) ein herkömmliches Fahrrad als Antriebseinheit (10) verwendet oder dass die Antriebseinheit (10) wie ein Fahrrad ausgelegt ist.Watercraft ( 1 ) according to one or more of the preceding claims, characterized in that the vessel ( 1 ) a conventional bicycle as a drive unit ( 10 ) or that the drive unit ( 10 ) how a bicycle is designed. Wasserfahrzeug (1) gemäß einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkersteuerung (110) mit einer Flosse (121) verbunden ist, die bei Lenkerausschlag gegen einen Schwimmkörper (20) verdrehbar ist, der im Stillstand und bei Langsamfahrt das Gewicht des Wasserfahrzeugs durch Wasserverdrängung trägt und bei höherer Geschwindigkeit in hydrodynamische Gleitfahrt übergehtWatercraft ( 1 ) according to one or more of the preceding claims, characterized in that the handlebar control ( 110 ) with a fin ( 121 ), which in the case of a handlebar rash against a floating body ( 20 ) is rotatable, which carries the weight of the vessel by water displacement at a standstill and during slow travel and merges into hydrodynamic sliding at higher speed Wasserfahrzeug (1) gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkersteuerung (110) der Antriebseinheit (10) mit einem vorderen Schwimmkörper (21) verbunden ist und der hintere Teil der Antriebseinheit (1) mit einem hinteren Schwimmkörper (22) verbunden ist, wobei der vordere Schwimmkörper (21) bei Lenkerbewegung vergleichbar einem Vorderrad gegen den hinteren Schwimmkörper (22) verdrehbar ist.Watercraft ( 1 ) according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that the handlebar control ( 110 ) of the drive unit ( 10 ) with a front float ( 21 ) and the rear part of the drive unit ( 1 ) with a rear float ( 22 ), wherein the front float ( 21 ) at handlebar movement comparable to a front wheel against the rear float ( 22 ) is rotatable. Wasserfahrzeug (1) gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkersteuerung (110) der Antriebseinheit (10) mit einem vorderen Schwimmkörper (21) und der hintere Teil der Antriebseinheit (10) mit einem hinteren Schwimmkörper (22) verbunden ist, wobei der vordere (21) und der hintere (22) Schwimmkörper jeweils als Tragflügel ausgebildet sind und daß mindestens am hinteren Schwimmkörper (22) mindestens ein oder mehrere Hilfschwimmer angebracht sind, der oder die bei Stillstand und Langsamfahrt das Gewicht des Wasserfahrzeugs durch Verdrängerwirkung trägt oder tragen und wobei bei Schnellfahrt mit hydrodynamischem Auftrieb der Tragflügel der oder die Hilfschwimmer aus dem Wasser auftauchen und das Wasserfahrzeug in Gleitfahrt ausschließlich durch hydrodynamischen Auftrieb der Tragflügeln übergehtWatercraft ( 1 ) according to one or more of claims 1 to 9, characterized in that the handlebar control ( 110 ) of the drive unit ( 10 ) with a front float ( 21 ) and the rear part of the drive unit ( 10 ) with a rear float ( 22 ), the front ( 21 ) and the rear ( 22 ) Floating bodies are each formed as a wing and that at least on the rear float ( 22 ) at least one or more auxiliary floats are attached, which carries or carry the weight of the vessel at standstill and slow motion by displacement effect and wherein at high speed with hydrodynamic buoyancy of the wing or the auxiliary floats emerge from the water and the watercraft in sliding exclusively by hydrodynamic Buoyancy of the wings passes

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