DE2740939A1 - Wellenantrieb - Google Patents
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Description
- Wellenantrieb
- Die Erfindung betrifft eine Anordnung von Höhenrudern an und zwischen Schwimmkörper, deren Form und Größe unterschiedlich sein können.
- Mit dieser Anordnung wird ein Antrieb der Schwimmkörper durch Wellen erreicht.
- Es ist bekannt Schwimmkörper, Boote und Schiffe mit Muskelkraft über Paddel, Riemen oder Schaufelräder, mit Wind huber ein oder mehrere Segel und mit Motor - oder Maschinenkraft über eine oder mehrere Schrauben oder Schaufelräder anzutreiben. Außerdem ist noch das Wellen - reiten auf Surfbrettern bekannt. Den Wellenantrieb gibt es bisher nur in der Art, wie er in den beiden Patentschriften ( deutsche Patentschrift, Aktenzeichen+ P 15 56 50 3, und deutsche Patentschrift, Aktenzeichen: P19 20 56 42, ) beschrieben ist.
- Bei dieser, in den beiden Patentschriften beschriebenen Art des Wellenantriebs wird nur ein geringer Teil der Energie genutzt, die in einer Welle vorhanden ist. Als wirksame Antriebsenergie für Schwimmkörper wurden daher bisher nur die Muskelkraft, die Windenergie und Brennstoffe bevorzugt. Die Wellenbewegung, die eine vom Wind erzeugte und gespeicherte Energie ist, wurde bisher nicht ausreichend genutzt.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Wellenbewegung als Antriebskraft wirksamer zu nutzen. Es ist bekannt, daß Wellen eine Aufeinanderfolge von auf und ab Bewegungen sind, wobei sie sich in der HorizontaLen fortbewegen as Wasser selbst bewegt sich nur in der Vertikalen. Befindet sich ein Schwimmkörper auf dem Wasser, so bewegt er sich obt falls in der Vertikalen. Ist der SchwlmmRörper l aller a , SO bewegen sich die Wellen an den Flanken des Sehwi korpers in der Vertikalen. Die Aufgabe, diese vertikal @@@wegung @es Wassers als Antriebsenergie zu benutzen, wurdefolgen e í3en geleit An einem Schwimmkörper befinden sich rechts und links liter der Wasserlinie, horizontal und quer zur gewünschten Fahrtrichtung, je eine oder mehrere Achsen auf denen je eine oder mehrere Buchsen drehbar gelagert sind. Je eine ruderartige Form wurde wiederum so an den Buchsen befestigt, daß diese Anordnung mit einem Höhenruder verglichen werden kann. Diese können durch federnde Anschläge, die auf der Achse verstellbar vorhanden sind, in ihrem Winkelspiel stufenlos begrenzt werden. Die Höhenruder zeigen entgegengesetzt zur Fahrtrichtung nach hinten. Das Winkelspiel der Höhenruder beträgt bei der Anfahrt oder bei langsamer Fahrt etwa 450 nach oben und unten. Die Geschwindigkeit des Schwimmkörpers wird durch spitzer stellen des Winkelspiels der Höhenruder erhöht.
- Der Vortrieb entsteht dadurch, daß das Wasser einer Welle an dessen Vorderseite steigt, die Höhenruder am Schwimmkörper nach oben bis zum Anschlag drücken und horizontal abgeleitet wird.
- Das Wasser auf der Rückseite einer Welle fällt und wird, nachdem es die Höhenruder nach unten gegen den Anschlag gedrückt hat, ebenfalls in die Horizontale abgeleitet.
- Beide Arbeitsphasen einer Welle kann man gleichzeig auf die Höhenruder wirken lassen, indem man ihre Anzahl erhöht und so an einen Schwimmkörper anordnet, daß die Vorder - und Rückseite einer Welle auf die Höhenruder wirken können. Dadurch wird der Auf -und Abtrieb einer Welle zu einem großen Teil in Vortrieb umgesetzt.
- Unbedeutend ist dabei, aus welcher Richtung die Wellen kommen.
- Gebremst wird der Schwimmkörper, indem die Achsen der Höhenruder um 900 gedreht werden. Werden die Achsen um 1800 gedreht, entsteht ein Rückantrieb.
- Eine andere Ausgestaltung der Erfindung liegt in einer hydraulisch regulierbaren Möglichkeit des Winkel spiels der Höhenruder.
- Dabei sind die Höhenruder an Kolbenstangen angeordnet, die in je einen, in der Achse angeordneten Zylinder ein Gas oder eine Flüssigkeit durch die Winkelbewegung der Höhenruder komprimieren.
- Die Zylinder sind untereinander mit Druckleitungen verbunden und diese wiederum sind an regulierbare Druckbehälter angeschlossen, so daß durch den einstellbaren Druck das Winkel spiel der Höhenruder und damit der Vortrieb auf diese reguliert werden kann.
- Statt der Kolben und der Zylinderanordnung in einer Achse kann man diese mit einem Gas - oder Flüssigkeit gefüllten Pneu ausfüllen, der durch das Winkelspiel der Höhenruder zusammengedrückt wird. Auch mit dieser Anordnung kann mit unterschiedlichem Druck im Pneu der Vortrieb der Höhenruder reguliert werden.
- Einen nicht regulierbaren Vortrieb erreicht man mit einer Ausgestaltung der Erfindung, bei der die Höhenruder aus einem federnden, biegsamen Material fest mit der Achse verbunden sind. Die Vortriebsstärke der Höhenruder wird bei dieser Ausgestaltung von der jeweiligen Wellenstärke und Wellenrichtung bestimmt.
- Dieses gilt aber nur, wenn die Achse nicht drehbar am Schwimmkörper angeordnet ist. Kann man die Achse, an denen die Höhenruder befestigt sind drehen, kann ein unterschiedlicher Vortrieb und ein Rückantrieb auch mit dieser Anordnung erreicht werden.
- Als Windantrieb sind die Höhenruder ebenfalls zu benutzen. Man klappt dazu die Achsen, an denen die Höhenruder sitzen, aus dem Wasser in die Vertikale. Diese Anordnung wirkt dadurch wie mehrere Seitenruder oder Segel; Der kombinierte Wellen und Windantrieb ist möglich, indem man vorzugsweise zwischen den Rümpfen eines Katamarans die Anordnung der Höhenruder als Wellenantrieb benutzt und an den Außenseiten der Rümpfe die vertikale Anordnung als Windantrieb, wobei diese Anordnung in die Horizontale geklappt wieder als Wellenantrieb nutzbar ist.
- Eine wellenbrechende und Energie erzeugende Verwendung der Erfindung ist möglich, indem man eine Vielzahl von katamaranförmigen Pontons, die mit einer Anordnung von Höhenrudern versehen sind, in wellenbewegten Gewässern verankert. Die dabei erzeugten Bewegungskräfte der Höhenruder werden mechanisch oder hydraulisch an Generatoren übertragen und in Elektrizität umgewandelt.
- Den Wellenantrieb an Bojen, Angelposen und ähnlichen Schwimmkörpern anzuordnen ist ebenfalls möglich. Hierzu wird, zum Beispiel wie beim angeln bevorzugt, ein senkrecht im Wasser schwimmender Körper beidseitig unter der Wasserlinie mit Je einem, oder vertikal angeordnet, mehreren Höhenrudern versehen. Entgegengesetzt zur Fahrtrichtung wird die Angelschnur (Seil, Kette) durch eine Öse geführt, die an einem Schenkel vorhanden ist, der so am Schwimmkörper befestigt ist, daß der Schenkel winkelmäßig zu den Höhenrudern horizontal verstellt werden kann.
- Durch die gewählte Winkelstellung zum Höhenruder kann die Fahrtrichtung bestimmt werden.
- Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß der Wellenantrieb keine Energie in Form von Elektrizität oder Brennstoff benötigt.
- Er ist einfach in der Handhabung und er läßt sich an und zwischen Schwimmkörper jeder Form und Größe anbringen. Sein Anwendungsbereich erstreckt sich von der sich gegen Wind und Wellen treibenden Angelpose über wellenbrechende und dabei elektrische oder andere Energie erzeugende Pontons und Hafenmolen. Als Antrieb für Modell - und Freizeitboote ist die Erfindung genau so gut geeignet, wie für Fracht und Passagierschiffe. Die Umwelt wird dabei in keiner Weise Belastet.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Figur 1: eine Draufsicht auf ein Höhenruder, Figur 2: eine Teilansicht auf eine Buchse mit Winkelanschlag, Figur 3: eine vergrößerte Seitenansicht auf den Schnittpunkt A B von Figur 1, Figur 4: eine Seitenansicht auf einen Schwimmkörper mit einer erfindungsgemäßen Anordnung von Hihenrudern, Figur 5: eine Draufsicht auf einen Katamaran mit einer erfindungsgemäßen Anordnung von Höhenrudern, der, verankert, auch als wellenbrechender Energieerzeuger dienen kann, Figur 6: einen Katamaran mit kombinierten Wind und Wellenantrieb von vorne, Figur 7: eine Draufsicht auf eine Angelpose mit einer erfindungsgemäßen Anordnung von Höhenrudern, Figur 8: eine Seitenansicht eines Höhenruders im Schnitt mit hydraulisch wirkendem Winkelspiel, Figur 9 eine Draufsicht auf ein Höhenruder im Schnitt mit hydraulisch wirkendem Winkelspiel, Figur 10: eine Seitenansicht eines Höhenruders im Schnitt mit pneumatisch wirkendem Winkelspiel, Figur 11: eine Seitenansicht eines Höhenruders im Schnitt aus federnden, biegsamen Material.
- In den Zeichnungen sind nur die für die Erfindung wesentlichen Teile dargestellt.
- Das in Figur 1 gezeigte Höhenruder 4 ist an der Buchse 3 befestigt, die wiederum auf der Achse 2 angeordnet ist.
- Figur 2 verdeutlicht eine Teilansicht auf eine Buchse ohne Höhenruder. In der Buchse 3 ist ein Ke41ausschnitt Arztsehen, der mit seinen Rändern den Buchsenanschlay 6 bildet. Ei Blattfeder 7 von gleicher Länge xie der Keilausschnitt, im Achsenanschlag 5 so gelagert, daf3 sie in dem verschi@@@ar ist. Der Achsenanschlag in rechter ( gestrichelter P, ca bewirkt, daß das Winkelspiel der Höhenruder am gröEten uno der Widerstand der Blattfeder 7 im Keilausschnitt gegen das Winkelspiel am geringsten ist. Je weiter der Achsenanschlag 5 nach links geschoben wird, desto kleiner ist das Winkelspiel der Höhenruder und größer der Widerstand der Blatt feder 7. Der Achsenanschlag 5 in linker Position bewirkt eine Feststellung der Höhenruder.
- In den Figuren 2 und 3 ist folgendes ersichtlich: ist der Achsenanschlag 5 fest mit der Achse 2 verbunden, kann man das Winkelspiel des Höhenruders 4 auch dadurch verstellen, indem man entweder die Achse 2 verschiebt, oder die Buchse 3.
- Der in Figur 4 gezeigte Schwimmkörper 1 ist unter der Wasserlinie mit einer Anordnung von Höhenrudern 4 versehen mit denen der Antrieb durch die jeweiligen auf und ab Bewegungen der Wellen, angezeigt durch die vertikalen Pfeile, erreicht wird.
- Die horizontalen Pfeile auf dem Schwimmkörper zeigen die Fahrtrichtung - entgegengesetzt dazu die Wellenrichtung an.
- Figur 5 zeigt einen Katamaran , an dessen Schwimmkörper 1 die Höhenruder 4 in der dargestellten Anordnung die Funktion eines verankerten, Energie erzeugenden Wellenbrechers, oder unverankert, eines Wellenantriebs erfüllen können. Dabei können die an den Außenseiten der Schwimmkörper 1 angeordneten Höhenruder 4 hochgeklappt, wie in Figur 6 dargestellt, nun als Seitenruder 8 wirkend, auch als Windantrieb benutzt werden,während die zwischen den Schwimmkörpern 1 angeordneten Höhenruder 4 weiter als Wellenantrieb wirken.
- Die in Figur 7 von oben gezeigte Anordnung einer Angelpose oder Boje, besteht aus einem senkrecht im Wasser schwimmenden Körper 1, an dem die Höhenruder 4 beidseitig befestigt sind, die für diesen und auch für die bisher aufgeführten Anwendungsbeispiele aus einem federnden, biegsamen Material sein können und direkt an der Achse 2 befestigt werden, wie in Figur 11 gezeigt, so daß sich eine Anordnung von Winkelanschlägen in dieser Ausführung erübrigt. Die Angelschnur (Seil, Kette) 9 wird durch eine Öse 10 geführt, die am Schenkel 11 vorhanden ist. Der Schenkel 11 ist am Schwimmkörper 1 drehbar angeordnet, so daß er winkelmäßig zu den Höhenrudern 4 verstellt werden kann und dadurch die Fahrtrichtung bestimmt wird.
- Figur 8 zeigt im Schnitt E,F von Figur 9 eine Seitenansicht, und Figur 9 im Schnitt C,D von Figur 8 eine Draufsicht einer hydraulisch regulierbaren Möglichkeit des Winkelspiels der Höhenruder 4, in denen die Höhenruder 4 an Kolbenstangen 12 angeordnet sind, die in je einen, in der Achse 2 angeordneten Zylinder 13 ein Gas, oder eine Flüssigkeit durch die Winkelbewegung der Höhenruder 4 komprimieren. Die Zylinder 13 sind untereinander mit einer Druckleitung 14 verbunden, die wiederum an einen, durch eine Spiralfeder 15 mit Stellschraube 16, oder verstellbaren Gewicht 17 regulierbaren Druckbehälter 18 angeschlossen sind. Dadurch kann man den Widerstand des Winkelspiels der Höhenruder 4 und den daraus erzeugten Vortrieb durch verstellen des ueberdrucks im Druckbehälter 18 bestimmen. Dabei gilt folgendes: werden bei Niederdruck der Anlage die Höhenruder 4 von den Wellen im größeren Winkel aus ihrer horizontalen Lage gedrückt und vom Niederdruck schwächer zurück, ist der Vortrieb geringer. Ist der Druck in der Anlage größer, werden die Höhenruder 4 von den Wellen winkelmäßig kleiner aus ihrer horizontalen Lage gedrückt und vom Hochdruck kräftiger zurück, ist auch der Vortrieb stärker.
- Figur 10 zeigt eine Seitenansicht eines Höhenruders 4 mit Achse 2, bei der die hydraulische Anordnung der Zylinder 13 in den Figuren 8, 9 durch einen Pneu 19, in dem Gas, oder eine Flüssigkeit komprimiert wird, ersetzt wurde. Auch mit dieser Anordnung kann mit unterschiedlichem Druck im Pneu 19, der ebenfalls mit Druckleitungen 14 an verstellbare Druckbehälter 18 angeschlossen werden kann, der Vortrieb der Höhenruder reguliert werden.
- Figur 11 zeigt eine Seitenansicht eines Höhenruders 4 im Schnitt aus federnden, biegsamen Material, das fest mit der Achse 2 verbunden ist, wobei sich die Anordnung eines Winkelanschlags erübrigen kann.
Claims (20)
- Patentansprüche 1. Wellenantrieb für Schwimmkörper, der auch als wellenbrechender Energieerzeuger und als Windantrieb benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß beidseitig an und zwischen Schwimmkörpern ( 1 ) unter der Wasserlinie, quer zur gewünschten Fahrtrichtung wenigstens Je eine mit einem Höhenruder (4) bezeichnete Vorrichtung, die horizontal und entgegengesetzt zur Fahrtrichtung in ihrem Winkelspiel, daß durch die auf und ab Bewegungen der Wellen hervorgerufen wird, stufenlos verstellbar begrenzt wird.
- 2. Wellenantrieb nach Anspruch 1, der als wellenbrechender Energieerzeuger benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß an und zwischen mehreren, in wellenbewegten Gewässern, verankerten Schwimmkörpern (1) eine Anordnung von Höhenrudern (4) vorgesehen ist, die die von den Wellen erzeugten Bewegungskräfte der Höhenruder (4) mechanisch oder hydraulisch an Generatoren weiter leitet und in Elektrizität umwandelt.
- Wellenantrieb nach Anspruch 1, der als Windantrieb benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die unter der Wasserlinie an den Schwimmkörpern (1) angeordneten Achsen (2) mit den daran befindlichen Höhenrudern (4) vertikal aus dem Wasser geklappt werden, so daß die Höhenruder (4) nun als Seitenruder (5) wirkend die Funktion mehrerer Segel erfUllen.
- 4. Wellenantrieb nach den Ansprechen 1, 3, der als kombinierter Wellen- und Windantrieb benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine von wenigstens zwei an einem Schwimmkörper (1) angeordneten Achsen (2) mit den daran befindlichen Höhenrudern (4),in die Vertikale geklappt als Seitenruder (8) wirken und damit als Windantrieb, während die andere Achse (2) in der Horizontalen verbleibt wd die daran befindlichen Höhenruder (4) als Wellenantrieb wirken.
- 5. Wellenantrieb nach den Ansprüchen 1,3,4, der als Kombinierter Wellen- und Windantrieb mit mehreren SchwimmkOrpern (1) genutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß an und zwischen wenigstens zwei Schwimmkörpern (1) angeordnete Achsen (2) und die daran befindlichen Höhenruder (4) als Wellenantrieb wirken, während die an den Außenseiten der Schwimmkörper (1) angeordneten Achsen (2) in die Vertikale geklappt mit den daran befindlichen Seitenrudern (8) als Segel und somit als Windantrieb wirken.
- 6. Wellenantrieb nach den AnsprUchen 1,2,3,4,5, wobei das Winkelspiel der Höhenruder (4) mechanisch begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Achse (2) eine Buchse (3) mit einem keilförmigen Ausschnitt, dessen Ränder den Buchsenanschlag (6)bilden, ausgestaltet ist, die durch den auf der Achse (2) verschiebbar angeordneten Achsenanschlag (5), in dem eine Blattfeder (7), die die gleiche Länge wie der Keilausschnitt der Buchse (3) aufweist, in ihrer Langsrichtung verschiebbar gelagert ist, in ihrem Winkelspiel stufenlos verstellbar begrenzt wird, wobei an der Buchse (3) ein Höhenruder (4) angeordnet ist.
- 7. Wellenantrieb nach den Ansprüchen 1,2,3,4,5, wobei das Winkelspiel der Höhenruder (4) hydraulisch begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhenruder (4) an Kolbenstangen (12) angeordnet sind, die in je einen in der Achse (2) angeordneten Zylinder (13) ein Gas oder nine Flussigkeit durch das Winkelspiel der Höhenruder (4) t03primweren, wobei die Kompression im ganzen dadurch regulie@@@@ im@@ daß die Zylinder (13) untereinander mit Druc. le- i.er (14) verbunden sind, die an regulierbarr @@@@@@@@@@@ (18) angeschlossen sind.
- 8. Wellenantrieb nach den Ansprüchen i,2,3 Winkelspielder Höhenruder (4) t leumatiscLl a,eS @@@@@@@@@@ t t dadurch gekennzeichnet, daß die Höhenrudeten (@) durch ihr Winkelspiel einen in der Achse (2) angeordneten Pneu (19), der mit einem Gas oder einer Flüssigkeit gefüllt ist, komprimieren, wobei die Kompression im Pneu (19) dadurch reguliert wird, daß er mit einer Druckleitung (14) an einem regulierbaren Druckbehälter (18) angeschlossen ist.
- 9. Wellenantrieb nach den Ansprüchen 1,2,3,4,5,6,7,8, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhenruder (4) aus einem starren Material angefertigt sind.
- 10. Wellenantrieb nach den Ansprüchen 1,2,3,4,5,6,7,8, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhenruder (4) aus einem federnden, biegsamen Material angefertigt sind.
- 11. Wellenantrieb nach den Ansprüchen 1,2,3,4,5,10, wobei sich die Winkelanschläge der Achsen (2), Buchsen (3) und der Höhenruder (4) erübrigen, dadurch gekennzeichnet, daß die aus einem federnden, biegsamen Material bestehenden Höhenruder (4) fest an der Achse (2) angeordnet sind.
- 12. Wellenantrieb nach den Ansprüchen 1,2,6,7,8,9,10,11, wobei die Achsen(2) , an denen die Höhenruder (4) angeordnet sind,an einem senkrecht im Wasser schwimmenden Körper (1) angeordnet sind, dessen Fahrtrichtung bestimmt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß an einem senkrecht im Wasser schwimmenden Körper (1), unter der Wasserlinie, horizontal und quer zur gewünschten Fahrtrichtung , beidseitig wenigstens Je eine Achse (2) mit wenigstens einem Höhenruder (4) angeordnet ist, bei dem die Fahrtrichtung durch eine Schnur (9), ESeil, Kette die durch eine Öse (10) geführt, die entgegengesetzt zur Fahrtrichtung an einem Schenkel (11) vorhanden ist,der so am Schwimmkörper (1) angeordnet ist, daß er winkelmäßig horizontal zu den Höhenrudern (4) verstellbar ist, bestimmt wird.
- 13. Wellenantrieb nach den Ansprüchen 1,2,3,4,5,6,12, dadurch gekennzeichnet, daß der Achsenanschlag (5) verschiebbar auf der Achse (2) angeordnet ist.
- 14. Wellenantrieb nach den Ansprüchen 1,2,3,4,5,6,12, dadurch gekennzeichnet, daß durch verschieben der Achse (2) in der Buchse (3), an der das Höhenruder (4) befestigt ist, das Winkelspiel der Höhenruder (4) stufenlos verstellbar begrenzt wird, wobei der Achsenanschlag (5) fest mit der Achse (2) verbunden ist
- 15. Wellenantrieb nach den Ansprüchen 1,2,3,4,5,6,12, dadurch gekennzeichnet, daß durch verschieben der Buchse (3) mit dem daran befestigten Höhenruder (4) auf der Achse (2) das Winkelspiel der Höhenruder (4) stufenlos verstellbar begrenzt wird, wobei der Achsenanschlag (5) fest mit der Achse (2) verbunden ist.
- 16. Wellenantrieb nach den AnsprUchen 1,3,4,5,6,12,13,14,15, dadurch gekennzeichnet, daß das Winkelspiel der Höhenruder (4) in seinem Widerstand verstellbar ist, wobei im Achsenanschlag (5) eine Blattfeder (7), die die Länge des Keilausschnitts in der Buchse (3) aufweist, gelagert ist, so daß diese in ihm in ihrer Längsrichtung verschiebbar ist.
- 17. Wellenantrieb nach den Ansprüchen 1,3,4,5,6,12,13,14, 15,16, dadurch gekennzeichnet, daß eine im Achsenanschlag (5) verschiebbar gelagert Blattfeder (7) im spitzen Winkel des Keilausschnitts der Buchse (3) befestigt ist.
- 18. Wellenantrieb nach den Ansprüchen 1,2,3,4,5,6,7,8,13,14, 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhenruder (4) auf der Achse (2) festgestellt werden können.
- 19. Wellenantrieb nach den Ansprüchen 1,3,4,5,6,12,13,14,15, 17, 16, dadurch gekennzeichnet, daß in einer mit einem Höhenruder (4) angeordneten Buchse (3), die auf einer Achse (2) gelagert ist, ein Keilausschnitt vorgesehen ist, der mit seinem Rändern den Buchsenanschlag (6) bildet.
- 20. Wellenantrieb nach den Ansprüchen 1,2,3,4,5,6,7,8,11,13, 14,15,16,17,18, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (2) mit den Höhenrudern (4) am Schwimmkörper (1) um 3600 drehbar angeordnet sind, wobei sie in jedem beliebigen Winkel feststellbar sind.
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