Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
COMPACT SWIVEL DRIVE FOR A CANTING KEEL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/087000
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a watercraft, particularly a sailboat, sailing ship, or sailing yacht, comprising a hull (1) and a keel (3) which is pivotally connected to the hull (1), extends from the hull (1) down into the water, and can be hydraulically swiveled about a swiveling axis (5) that runs parallel to the longitudinal axis of the watercraft. The keel (3) is fitted with a linearly immovable internal thread (11) which extends along the swiveling axis (5) and with which an external thread (10) of a piston (7) meshes. Said piston (7), to which hydraulic pressure can be applied at both ends, is linearly guided along the swiveling axis (5). The aim of the invention is to devise a particularly compact drive unit for such a canting keel. Said aim is achieved by mounting the piston (7) in such a way as to be rotatable about the swiveling axis (5), providing the piston (7) with two internal threads (13a, 13b), connecting two keel shafts (4a, 4b) that axially extend into the piston (7) in a linearly stationary and rotationally immovable manner to the hull (1) or an immovable, hull-mounted part of the keel, and providing each keel shaft (4a, 4b) with an external thread (14a, 14b) which meshes with one of the two internal threads (13a, 13b) of the piston (7).

More Like This:
Inventors:
DUESTERLOH HELMUT G (DE)
Application Number:
PCT/EP2008/000245
Publication Date:
July 24, 2008
Filing Date:
January 15, 2008
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
DUESTERLOH HELMUT G (DE)
International Classes:
B63B41/00
Domestic Patent References:
WO2007004944A12007-01-11
WO2004009435A12004-01-29
Foreign References:
DE2947523A11981-06-04
FR2845348A12004-04-09
EP0855339A21998-07-29
Attorney, Agent or Firm:
SCHNEIDERS & BEHRENDT (Bochum, DE)
Download PDF:
Claims:

Patentansprüche

1. Wasserfahrzeug, insbesondere Segelboot, Segelschiff oder Segelyacht, mit einem Rumpf (1 ) und einem schwenkbar im Rumpf (1 )

5 gelagerten Kiel (3), welcher sich vom Rumpf (1 ) fort ins Wasser hinab erstreckt und um eine parallel zur Längsachse des Wasserfahrzeugs ausgerichtete Schwenkachse (5) hydraulisch verschwenkbar ist, wobei der Kiel (3) ein sich entlang der Schwenkachse (5) erstreckendes, linear unbewegliches Innengewinde (11) aufweist, mit welchem ein Außengewinde (10) eines linear lo entlang der Schwenkachse (5) geführten, hydraulisch doppelseitig beaufschlagbaren Kolben (7) kämmt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Kolben (7) um die Schwenkachse (5) drehbar gelagert ist, dass der Kolben (7) zwei Innengewinde (13a, 13b) aufweist, dass zwei axial in den Kolben (7) hineinragende Kielachsen (4a, 4b) linear und rotatorisch unbeweglich i5 im Rumpf (1 ) verankert sind, wobei die Kielachsen (4a, 4b) jeweils mit einem Außengewinde (14a, 14b) versehen sind, welches mit einem der beiden Innengewinde (13a, 13b) des Kolbens kämmt.

2. Wasserfahrzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (7) innerhalb des Kiels (3) geführt ist.

20 3. Wasserfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubweg des Kolbens (7) innerhalb des Kiels (3) liegt.

4. Wasserfahrzeug nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass, zwecks Beaufschlagung des Kolbens (7) mit hydraulischem Druck, durch die Kielachsen (4a, 4b) jeweils eine hydraulische 25 Leitung (15a, 15b) aus dem Rumpf (1 ) in den Kiel (3) geführt ist .

5. Wasserfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kolben (7) zwei Arbeitsräume (12a, 12b) aufweist, welche jeweils mittels eines hydraulischen Antriebs mit hydraulischem Druck beaufschlagbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsräume (12a, 12b) des Kolbens (7) jeweils mit einem hydraulisch entsperrbaren Rückschlagventil (17a, 17b) zum Antrieb hin verschlossen sind, wobei die Rückschlagventile (17a, 17b) hinsichtlich ihrer Entsperrung wechselseitig miteinander verschaltet sind.

6. Wasserfahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass lo die Arbeitsräume (12a, 12b) des Kolbens (7) durch eine Kolbenringdichtung (16) zwischen Kolben (7) und Kiel (3) voneinander getrennt sind.

7. Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung der Gewindepaarung (10/11) zwischen Kolben (7) und Kiel (3) linksgängig ist, währenddessen die Steigung der i5 Gewindepaarung (13a/14a, 13b/14b) zwischen Kielachsen (4a, 4b) und Kolben (7) rechtsgängig ist.

8. Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung der Gewindepaarung (10/11 ) zwischen Kolben (7) und Kiel (3) rechtsgängig ist, währenddessen die Steigung der

20 Gewindepaarung (13a/14a, 13b/14b) zwischen Kielachsen (4a, 4b) und Kolben (7) linksgängig ist.

9. Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung der Gewindepaarung (10/11 ) zwischen Kolben (7) und Kiel (3) deutlich größer ist als die Steigung der

25 Gewindepaarung (13a/14a, 13b/14b) zwischen Kielachsen (4a, 4b) und Kolben (7).

10. Wasserfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kiel (3) auf den Kielachsen (4a, 4b) schwenkbar gelagert ist.

11. Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kielachsen (4a, 4b) jeweils zweiteilig ausgeführt sind, wobei der erster Teil in dem Rumpf (1 ) fixiert ist und der zweite Teil mit dem Außengewinde (14a, 14b) versehen in den Kolben (7) einragt, wobei beide Teile

5 über eine Hohlwellenverzahnung miteinander verbunden sind.

12. Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kiel sich aus einem mit dem Rumpf unbeweglich verbolzten, insbesondere unter dem Rumpf angeordneten Teilstück und einem in dem unbeweglichen Teilstück schwenkbar beweglichen Teil, insbesondere lo einer Finne zusammensetzt, wobei die mechanischen Komponenten Innengewinde (11), Führungsstrecke (9) nebst Kolbenringdichtung (16), Kolben (7) mit dem Außengewinde (10) und den Innengewinden (13a und 13b), sowie Wälzlagern (6), Dichtungen (8) und den Kielachsen (4a und 4b) einen Schwenkantrieb bilden, wobei die Schwenkachse durch das unbewegliche i5 Teilstück des Kiels verläuft der bewegliche Teil des Kiels in der Schwenkachse gelagert ist.

13. Wasserfahrzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkantrieb in das unbewegliche Teilstück des Kiels eingegliedert ist.

14. Wasserfahrzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass

20 der Schwenkantrieb in den beweglichen Teil des Kiels eingegliedert ist.

15. Wasserfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kielachsen (4a , 4b) jeweils zweiteilig ausgeführt sind, wobei der erste Teil mit dem Außengewinde (14 a, 14 b) versehen in den Kolben (7) einragt und innerhalb eines Teilstückes des

25 Kieles (7), in den die mechanischen Komponenten des Schwenkantriebs, nämlich das Innengewinde (11), die Führungsstrecke (9) nebst Dichtung (16), der Kolben (7) mit dem Außengewindeabschnitt (10) und den Innengewindeabschnitten (13 a, 13b), sowie den Wälzlagern (6) und Dichtungen (8) eingegliedert sind, sowohl in der Schwenkachse rotatorisch

30 verlagert als auch translatorisch unverschiebbar fixiert ist und auf der dem

Kolben abgewandten Seite etwa bündig mit diesem Teil des Kiels dort endet, wo er aus demselben austritt, während der zweite Teil mit einem anderen Teilstück

des Kiels oder mit dem Rumpf (1 ) unbeweglich verbunden ist, wobei beide Teile über eine Hohlwellenverzahnung koaxial miteinander gekoppelt sind.

16. Wasserfahrzeug, insbesondere Segelboot, Segelschiff oder Segelyacht, mit einem Rumpf und einem schwenkbar im Rumpf gelagerten Kiel,

5 welcher sich vom Rumpf fort ins Wasser hinab erstreckt und um eine parallel zur Längsachse des Wasserfahrzeugs ausgerichtete Schwenkachse mittels eines Schwenkantriebs hydraulisch verschwenkbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,

lo - dass der Rumpf ein sich entlang der Schwenkachse erstreckendes, linear unbewegliches Innengewinde aufweist, mit welchem ein Außengewinde eines linear entlang der Schwenkachse geführten, hydraulisch doppelseitig beaufschlagbaren Kolben kämmt, wobei der Kolben um die Schwenkachse drehbar gelagert ist und zwei Innengewinde aufweist,

i5 - und dass zwei axial in den Kolben hineinragende Achsstummel auf ihrem jeweils in den Kolben hineinragenden Ende ein Außengewinde tragen und innerhalb des Teils des Rumpfes, in den die mechanischen Komponenten des Schwenkantriebs eingegliedert sind, rotatorisch und translatorisch verlagert sind und jeweils an ihrem aus diesem Teil des Rumpfes austretenden, den

20 hydraulischen Arbeitsräumen des Kolbens abgewandten Ende mit einer

Wellenverbindung versehen sind, welche es gestattet, die Achsstummel drehfest mit dem Kiel zu verbinden,

- während die Verlagerung des schwenkbar beweglichen Kiels in der Schwenkachse mittels gesonderter Lager organisiert ist, welche koaxial 25 zwischen dem Kiel und dem als dessen Aufhängung dienenden und an dem Rumpf fixierten Bauteil angeordnet sind.

17. Wasserfahrzeug nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass als Wellenverbindung in den Achsstummeln jeweils eine Hohlwellenverzahnung vorgesehen ist, in welche passend verzahnte Kupplungsstücke als 0 Drehmomentstützen einführbar sind.

- Zusammenfassung -

Description:

DSTL0008 - 19/08 D54/D6862 - XH

Kompakter Schwenkantrieb eines Cantinα-Kiels

Die Erfindung betrifft ein Wasserfahrzeug, wie insbesondere ein Segelboot, ein Segelschiff oder eine Segelyacht, mit einem Rumpf und einem schwenkbar im

Rumpf gelagerten Kiel, welcher sich vom Rumpf fort ins Wasser hinab erstreckt und um eine parallel zur Längsachse des Wasserfahrzeugs ausgerichtete

Schwenkachse hydraulisch verschwenkbar ist, wobei der Kiel ein sich entlang der Schwenkachse erstreckendes, linear unbewegliches Innengewinde aufweist, mit welchem ein Außengewinde eines linear entlang der Schwenkachse geführten, hydraulisch doppelseitig beaufschlagbaren Kolben kämmt.

Bekannt ist ein derartiges Wasserfahrzeug aus der EP 0 855 339 B1.

Der Kiel eines Segelbootes hat bekanntlich in erster Linie die folgenden Aufgaben: Einerseits soll er als im Wasser wirkende Lateralfläche gegen den (bei seitlich einfallendem Wind) in den Segeln wirkenden Winddruck die Abdrift vermindern, bzw. aus seitlich gerichteter Kraft des Windes vorwärts gerichtete Antriebskraft erzeugen; andererseits soll er (als unter dem Rumpf angebrachter Ballast) mittels Schwerkraft ein aufrichtendes Moment gegen die das Boot zur Seite neigende Kraft des Windes darstellen, d. h. die Krängung des Bootes mindern, wodurch wiederum sowohl die projizierte Segelfläche als auch die Lateralfläche des Kiels größer erhalten werden, als sie (infolge von Seitenneigung von Mast und Rumpf und mithin auch Segeln und Kiel) sich bei zunehmender Krängung anderenfalls einstellen.

Man hat nun im neuzeitlichen Design für Rennyachten als überwiegend wertvoll erachtet, die dem Vortrieb dienenden „Angriffsflächen" der Segel ungeschmälert zu erhalten, d. h. also, dem letztgenannten Zweck des Kiels, nämlich der

Erzeugung von aufrichtendem Moment, Priorität einzuräumen. Um diese Wirkung zu maximieren, bildet man den Kiel so aus, dass er um eine parallel zur Längsachse des Schiffes angeordnete Schwenkachse schwenkbar ist und lenkt ihn, auf Kursen, die seitlichen Einfall des Windes bedingen (seglerisch ausgedrückt: bei Kursen „am Wind"), seitlich aus - und zwar nach Luv; in Richtung der Seite, von der der Wind einfällt. Bei Segelyachten modernen Designs werden Kiele mithin schwenkbar ausgeführt; und zwar (zur Unterstützung der Aufrichtkraft gegen den Winddruck in den Segeln) quer zur Schiffs-Längsachse beweglich.

In der in der deutschen Sprache für diese - noch verhältnismäßig selten anzutreffende - Innovation noch nicht gefestigten Terminologie wird zumeist der Ausdruck „Schwenk-Kiel" für diese Bauform benutzt. Nachfolgend wird von diesem Sprachgebrauch bewusst Abstand genommen, da hier die Meinung vertreten wird, dies führe zu der Gefahr von Missverständnissen angesichts des für jene Bauart von Kielen, die (zur Verringerung des Tiefgang, bis zum „Einholen" in den Rumpf) parallel zur Schiffs-Längsachse beweglich angebracht sind (also schwenkbar um eine Achse parallel zur Querachse des Schiffes), gleichfalls üblichen Ausdrucks „Schwenk-Kiel". Auch der gelegentlich benutzte Ausdruck „Neigekiel" erscheint nach der hier vertretenen Meinung wenig glücklich, da er in natürlicher Anschauung eher mit einer vor- oder rückwärts gerichteten Bewegung assoziiert wird. Im englisch/amerikanischen Sprachraum ist die Terminologie wohl inzwischen gefestigt. Zur Bezeichnung von quer zur Längsachse des Schiffes schwenkbaren Kielen wird dort der Ausdruck „canting keel" eindeutig verwendet. Da sich im Deutschen analog der Begriff „Canting- Kiel" durchzusetzen scheint, wird dieser Anglizismus hier aufgegriffen.

Die für die Bewegung eines Canting-Kiels aufzuwendenden Kräfte sind beachtlich, denn Rennyachten haben tief gehende Kiele, deren Schwerpunkt auch möglichst tief angesiedelt ist, was durch an deren unterem Ende angeordnete Körper aus Blei oder anderen Schwermetallen, so genannte „Kielbomben", dargestellt wird. Und darüber hinaus ist die Bewegung durch den

Widerstand des Wassers erschwert, bzw. ist gegen einwirkende Wasserkraft (z. B. durch Wirbel von Wellen) der Kiel in seiner jeweiligen Position zu halten.

Bei den bis dato realisierten Bauformen von Canting-Kielen wird die Bewegung zumeist mittels hydraulischer Zylinder bewirkt. Während die Verlagerung des Kieles (dessen .Aufhängung" in der Drehachse) möglichst weit unten innerhalb des Rumpfes angeordnet wird, greifen an einen kurzen, aber hinlänglich ausgebildeten Hebelarm oberhalb der Drehachse, Zylinder als kurbelartige Antriebe seitlich an. Es gibt auch Konzepte mit seitlich angreifenden mechanischen, elektromotorisch betriebenen Spindeln den Kiel zu verschwenken. Diese Antriebe sind also ebenfalls, wenngleich so weit unten wie möglich, innerhalb des Rumpfes angeordnet.

Ein Beispiel für den kurbelartigen Antrieb eines Canting-Kiels findet sich in der WO 2004 / 009435 A1.

Mit dieser kinematischen Lösung sind eine Reihe von Problemen verbunden. Im Wesentlichen sind diese dadurch bedingt, dass der unvermeidbar unterhalb der Drehachse zu belassende Durchbruch des Rumpfes schwer abzudichten ist.

Tatsächlich versucht man auch keine lokale Abdichtung, sondern besorgt lediglich ein möglichst formschlüssiges und den Wasserwiderstand minimierendes Verschließen der Rumpflücke durch eine Art von „Schiebeluke", während man innerhalb des Rumpfes über dem Durchbruch einen „Kasten" baut, der das eindringende Wasser hält. (Es existieren auch Konstruktionen, bei denen der „Kasten" weitgehend gasdicht gestaltet ist und durch eingeblasene Luft Wassereintritt minimiert wird.) Jedenfalls muss dieser „Kasten" so ausgebildet sein, dass Raum in seinem Inneren für die Bewegung der Schwenkvorrichtung gelassen bleibt, und dass dessen Wände an den Stellen, an denen die Zylinder sie durchdringen, flexibel abgedichtet sind. Insgesamt wird durch diese Konstruktionen verhältnismäßig viel Bauraum beansprucht.

Aus der eingangs zitierten EP 0 855 339 B1 ist es hingegen bekannt, in die Schwenkachse des Canting-Kiels einen rotatorischen Antrieb zu integrieren, um den Bauraum zu verkleinern.

Herzstück des dort offenbarten rotatorischen Antriebs des Canting-Kiels ist ein Kolben, der sich im Wesentlichen aus zwei Abschnitten zusammensetzt. Den ersten Abschnitt bildet ein doppelseitig beaufschlagter Plunger, der mittels zwei

sich durch die Arbeitsräume erstreckender Führungsschienen undrehbar linear geführt wird. Der Plunger ist über eine Schubstange mit einem Gewindeabschnitt verbunden, der an seiner Außenseite ein Außengewinde aufweist. Das Außengewinde kämmt mit einem Innengewinde des Canting- Kiels, welcher im Rumpf schwenkbar um die Kolbenachse gelagert ist. Die Lagerung des Kiels im Rumpf erlaubt keine lineare Bewegung des Canting- Kiels. Zum Verschwenken wird einer der beiden Arbeitsräume des Plungers mit hydraulischem Druck beaufschlagt. Dadurch wird die Kolbenstange verschoben und folglich der damit verbundene Gewindeabschnitt entlang der Schwenkachse linear bewegt. Da der Kiel der Linearbewegung nicht folgen kann, setzt die aus Außengewinde des Kolbens und Innengewinde des Kiels bestehende Gewindepaarung die Linearbewegung des Kolbens in eine Schwenkbewegung des Kiels um.

Nachteil dieser Konstruktion ist der noch vergleichsweise große Bauraum, welcher sich entlang des Rumpfes erstreckt. So ist es notwendig, den Antrieb in einem torpedoartigen Gehäuse unterhalb des Rumpfes aufzuhängen. Des

Weiteren sind die Arbeitsflächen des doppelseitig beaufschlagten Plungers wegen der Führungsstange von ungleicher Fläche. Diese ungleichen

Arbeitsflächen resultieren in unterschiedlichen Betätigungsdrücken, welche die hydraulische Anlage aufzubringen hat. Damit erfordert die hydraulische

Steuerung des Canting-Kiels einen höheren apparativen Aufwand.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Wasserfahrzeug der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass der Bauraum des Antriebs minimiert wird. Insbesondere soll es möglich sein, den Schwenkantrieb nahezu vollständig in den Canting-Kiel zu integrieren. Des Weiteren soll die hydraulische Anlage möglichst einfach und robust aufgebaut sein.

Gelöst wird diese Aufgabe durch drehbare Lagerung des Kolbens um die Schwenkachse, durch Vorsehen von zwei Innengewinden am Kolben, durch rotatorisch und linear unbewegliche Fixierung zweier axial in den Kolben hineinragende Kielachsen im Rumpf bzw. in einem mit dem Rumpf unbeweglich verbundenen Teilstück des Kiels, wobei die Kielachsen jeweils mit einem

Außengewinde zu versehen sind, welches mit einem der beiden Innengewinde des Kolbens kämmt.

Ein wesentlicher Grundgedanke der Erfindung besteht darin, die Umsetzung der hydraulischen Schubbewegung des Kolbens in die Schwenkbewegung nicht über eine Gewindepaarung, sondern über zwei Gewindepaarungen zu realisieren. Hierdurch wird es nämlich möglich, die Arbeitsräume des Kolbens in seinem Inneren anzuordnen. Dadurch wird die bauliche Länge des Antriebs so stark reduziert, dass es möglich ist, den Antrieb vollständig in den Canting-Kiel zu integrieren. Es ist somit nicht mehr notwendig, einen gesonderten Torpedo am Rumpf des Schiffes anzubringen, vielmehr ist es möglich, einen relativ kleinen und unkompliziert ausgebildeten „Wasserkasten" in den Rumpf einzusetzen und den Canting-Kiel darin zu lagern. Hierdurch wird die Abdichtung des Schwenkantriebes deutlich vereinfacht.

Alternativ zur Lagerung des gesamten Kiels schwenkbar im Rumpf ist es möglich, den vorgeschlagenen Antrieb dergestalt in einen teilweise beweglichen Kiel einzugliedern, dass mit ihm lediglich ein Teil des Kiels (beispielsweise eine Finne) bewegt werden kann. Bei einer derartigen Lösung ist der Kiel nicht vollständig gegenüber dem Rumpf verschwenkbar, sondern umfasst einen unschwenkbaren Teil, der fest mit dem Rumpf verbunden (z.B. verbolzt) ist. Geschwenkt wird bei dieser Lösung lediglich eine Finne des Kiels, die schwenkbar in dem unbeweglichen Teil des Kiels gelagert ist. Der unbewegliche Teil eines solchen Kiels gehört in der hier verwendeten Terminologie zu dem Rumpf. Die schwenkbare Finne entspricht dann dem eigentlichen Canting-Kiel. Die Schwenkachse verläuft dann unterhalb des eigentlichen, Auftrieb erzeugenden Rumpfes.

Im Gegensatz zum eingangs zitierten Stand der Technik erfordern die hintereinander geschalteten Gewindepaarungen einen um die Schwenkachse drehbar gelagerten Kolben. Sofern beide Gewindepaarungen dieselbe Steigung aufweisen - was erfindungsgemäß nicht unbedingt angestrebt ist - dreht sich der Kolben beim Schwenken des Kiels um den halben Winkelweg.

Um den Bauraum des Antriebs weiter zu minimieren, wird vorgeschlagen, den Kolben innerhalb des Kiels zu führen. Dies erfolgt vorteilhafterweise so, dass der Hubweg des Kolbens vollständig innerhalb des Kiels liegt.

Um die Abdichtung des Antriebs weiter zu vereinfachen, wird vorgeschlagen, die hydraulischen Leitungen durch die Kielachsen zu führen. Für den doppelseitig beaufschlagten Kolben sind zwei hydraulische Leitungen erforderlich, die jeweils in einen Arbeitsraum münden. Da die Kielachsen ohnehin in den Kolben hineinragen, bietet es sich an, die hydraulische Leitung hier hindurchzuführen.

Die Abdichtung des Antriebs kann weiter dadurch gesteigert werden, dass der Kiel auf den Kielachsen selbst schwenkbar gelagert wird. Somit werden nur zwei Dichtstellen zwischen öl und Seewasser benötigt.

Vorteilhafterweise werden die hydraulischen Leitungen zu den Arbeitsräumen des Kolbens jeweils mit einem hydraulisch entsperrbaren Rückschlagventil verschlossen, wobei die Rückschlagventile hinsichtlich ihrer Entsperrung wechselseitig miteinander zu verschalten sind. Durch diese Verschaltung ist das Druckmedium in beiden Arbeitsräumen des Kolbens gesperrt, solange der hydraulische Antrieb nicht auf den Kolben geschaltet ist. Der Schwenkantrieb wird dadurch hydraulisch gesperrt. Durch die hydraulische Sperrung sind reibungsintensive, selbstsperrende Gewinde verzichtbar, was Antriebsleitung eingespart.

Die Arbeitsräume des Kolbens sind außenseitig des Kolbens zu separieren. Dies erfolgt vorzugsweise mit einer Kolbenringdichtung, die zwischen Kolben und Kiel angeordnet ist.

Wie bereits oben angemerkt, wird es erfindungsgemäß nicht unbedingt angestrebt, die Gewindepaarungen zwischen Kielachsen und Kolben einerseits und Kolben und Kiel andererseits mit der selben Steigung auszuführen.

Vielmehr ist es möglich, die jeweiligen Steigungen sehr stark voneinander differieren zu lassen, etwa so, dass die Steigung der Gewindepaarung zwischen

Kolben und Kiel deutlich größer ist als die Steigung zwischen Kielachsen und Kolben. Hierdurch ist es möglich, den Arbeitsräumen ein besonders großes

Schluckvolumen zuzuordnen, so dass hohe Antriebsleistungen mit einem

großen Volumenstrom erreicht werden und nicht so hohe Drücke gefahren werden müssen. Es ist sogar möglich, die Gewinde hinsichtlich ihrer Gängigkeit zu vertauschen, etwa so, dass die erste Gewindepaarung linksgängig ist, währenddessen die andere Gewindepaarung rechtsgängig ist (oder umgekehrt).

Die Montage des Canting-Kiels kann dadurch erleichtert werden, dass die Kielachsen jeweils zweiteilig ausgeführt werden. Der erste Teil wird im Rumpf fixiert, der zweite mit dem Außengewinde versehen und in den Kolben eingeführt. Die Verbindung der beiden Teile erfolgt vorzugsweise über eine Hohlwellenverzahnung oder Keilwellenverbindung. Die Teile werden entsprechend ineinander gesteckt.

Selbstverständlich ist auch die kinematische Umkehr des Antriebs möglich. Demnach wird der Antrieb mit dem Rumpf unbeweglich verbunden, sodass sich die Kielachsen bei Betätigen des Antriebs bewegen. Der Kiel wird dementsprechend an die Kielachsen angebunden und mit ihnen geschwenkt.

Ein Wasserfahrzeug mit kinematisch umgekehrten Antrieb ist demnach dadurch gekennzeichnet, dass ein schwenkbar beweglicher Teil des Kieles in der Schwenkachse in einem mit dem Rumpf unbeweglich verbundenen Bauteil, das die darin eingegliederten mechanischen Komponenten des Schwenkantriebs, nämlich das Innengewinde, die Führungsstrecke nebst Kolbenringdichtung, den Kolben mit dem Außengewindeabschnitt und den Innengewindeabschnitten, sowie die Wälzlager und Dichtungen und die Kielachsen enthält, verlagert ist.

Bevorzugt wird bei diesem Wasserfahrzeug der Schwenkantrieb mit seinen mechanischen Komponenten, nämlich dem Innengewinde, der Führungsstrecke nebst Kolberingdichtung, dem Kolben mit dem Außengewindeabschnitt und den Innengewindeabschnitten, sowie den Wälzlagern und Dichtungen und den Kielachsen in einem mit, insbesondere unter, dem Rumpf verbolzten unbeweglichen Teilstück des Kiels eingegliedert, in dem der bewegliche Teil des Kiels in der Schwenkachse verlagert ist.

Vorteilhafterweise wird bei dem Wasserfahrzeug mit kinematisch umgekehrten Antrieb die Verlagerung des beweglichen Teils des Kiels nicht über die

Kielachsen organisiert, sondern statt derer auf beiden Seiten Achsstummel in

den Schwenkantrieb eingebaut, die auf ihrem jeweils in den hydraulischen Arbeitsraum ragenden Ende den Außengewindeabschnitt tragen und die innerhalb des Teils des Kieles, in den die mechanischen Komponenten des Schwenkantriebs eingegliedert sind, nicht nur rotatorisch, sondern auch translatorisch verlagert sind und die jeweils an ihrem aus diesem Teil des Kiels austretenden, den hydraulischen Arbeitsräumen abgewandten Ende mit einer Wellenverbindung ausgestattet sind, welche es ermöglicht, sie drehfest mit dem andern Teil des Kiels zu verbinden - vorzugsweise indem in den Achsstummeln jeweils eine Hohlwellenverzahnung ausgebildet ist, in welche passend verzahnte Kupplungsstücke als Drehmomentstützen eingeführt werden können -, während die Verlagerung des Kiels bzw. eines schwenkbar beweglichen Teils des Kiels in der Schwenkachse mittels gesonderter Lager organisiert ist, welche in geeigneter Bauweise koaxial zwischen dem Kiel bzw. seinem schwenkbar beweglichen Teil und dem als dessen Aufhängung dienenden und an dem Rumpf fixierten Bauteil angeordnet sind.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen niedergelegt.

Die vorliegende Erfindung soll nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Hierfür zeigen:

Figur 1 : Rumpf des Wasserfahrzeugs mit Canting-

Kiel im Längsschnitt, Kolben in erster Endlage;

Figur 2: wie Figur 1 , jedoch Kolben in zweiter

Endlage;

Figur 3: hydraulischer Schaltplan.

In den Figuren 1 und 2 ist der Antrieb des Canting-Kiels lediglich schematisch dargestellt. Er befindet sich um untersten Bereich des Rumpfes 1 des erfindungsgemäßen Wasserfahrzeugs. Der Rumpf 1 weist einen nach unten geöffneten Wasserkasten 2 auf, in welchem der Kiel 3 schwenkbar gelagert ist.

Erfindungsgemäß ist es auch möglich, den Canting-Kiel aus einem fest mit dem Rumpf verbolzten Teil und einer darin schwenkbar gelagerten Finne aufzubauen. Dementsprechend würde Positionsnummer 1 den unbeweglichen Teil des Kiels bezeichnen, Position 3 die Finne. Der Wasserkasten 2 wäre dann verzichtbar.

Die Lagerung des Kiels 3 im Wasserkasten 2 des Rumpfes 1 erfolgt mit Hilfe zweier Kielachsen 4a, 4b, welche unbeweglich im Rumpf 1 verankert sind. Dadurch, dass die Kielachsen 4a, 4b sowohl rotatorisch als auch translatorisch unbeweglich zum Rumpf sind, ist ihr Austritt aus dem Rumpf 1 in den Wasserkasten 2 besonders einfach abzudichten.

Die beiden koaxialen Kielachsen 4a, 4b definieren eine Schwenkachse 5, welche sich parallel zur Längsachse des Wasserfahrzeugs erstreckt. Wälzlager 6 übertragen die Kräfte vom Kiel 3 auf die Kielachsen 4a, 4b. Es ist angestrebt, den Kiel 3 gegenüber dem Rumpf 1 um bis zu +/- 45° zu schwenken.

Im Inneren des Kiels 3 befindet sich ein linear entlang und rotatorisch um die Schwenkachse herum beweglicher Kolben 7. Sein Bewegungsraum im Inneren des Kiels 3 ist mittels Dichtungen 8 gegenüber dem Seewasser im Wasserkasten 2 abgedichtet. Diese Dichtungen 8 verhindern zugleich ein Austreten von Hydraulikfluid aus dem Bewegungsraum des Kolbens 7.

Der Kolben 7 ist entlang einer Führungsstrecke 9 im Kiel 3 geführt. Er weist an seiner Außenseite ein Außengewinde 10 auf, welches mit einem Innengewinde 11 am Kiel 3 kämmt. Des Weiteren bildet er in seinem Inneren zwei Arbeitsräume 12a, 12b aus, in welche jeweils die Enden der Kielachsen 4a und 4b hineinragen. In seinen Arbeitsräumen 12a, 12b weist der Kolben 7 jeweils ein Innengewinde 13a, 13b auf, welches mit einem korrespondierenden Außengewinde 14a, 14b an dem in den Kolben 7 hineinragenden Ende der Kielachsen 4a, 4b kämmt.

Durch die Kielachsen 4a, 4b hindurch ist jeweils eine Hydraulikleitung 15a, 15b geführt, welche jeweils einen der Arbeitsräume 12a, 12b speist.

Zum Schwenken des Kiels 3 aus der in Figur 1 gezeigten ersten Endlage in die in Figur 2 gezeigte zweite Endlage wird der linke Arbeitsraum 12a über die linke Hydraulikleitung 15a mit einem Druckmedium beaufschlagt. Zugleich wird die gegenüberliegende hydraulische Leitung 15b geöffnet. Das öffnen und Schließen der hydraulischen Leitungen 15a, 15b und das Beaufschlagen der Arbeitsräume 12a, 12b wird später anhand der Figur 3 näher erläutert.

Der hydraulische Druck im linken Arbeitsraum 12a steigt, wodurch der Kolben 7 linear nach rechts bewegt wird. Da die linke Kielachse 4a unbeweglich im Rumpf 1 fixiert ist, bewirkt die Linearbewegung des Kolbens 7 nach rechts dank der Gewindepaarungen 13a/14a und 13b/14b eine zusätzliche Drehbewegung des Kolbens 7 um die Schwenkachse 5. Diese Rotationsbewegung wird von der Gewindepaarung 10/11 zwischen Kolben 7 und Kiel 3 in eine reine Schwenkbewegung des Kiels 3 umgesetzt. Der Linearanteil der Kolbenbewegung geht nicht auf den Kiel 3 über. Die Schwenkbewegung kann bei einem beliebigen Schwenkwinkel unterbrochen werden, allerdings ist der Schwenksektor des Canting-Kiels insgesamt über die Anschläge des Kolbens 7 innerhalb des Kiels 3 begrenzt.

Zum Rückstellen des Kiels in die entgegengesetzte Richtung wird entsprechend der andere Arbeitsraum 12b über die hydraulische Leitung 15b beaufschlagt. Es sei angemerkt, dass die Arbeitsräume 12a, 12b durch eine Dichtung 16 im

Bereich der gewindefreien Führungsstrecke 9 voneinander abgedichtet sind. Das Abdichten der Gewinde entfällt somit, es kann vielmehr eine konventionelle Kolbenringdichtung 16 vorgesehen werden. Des Weiteren macht die Kolbenringdichtung 16 ein hydraulisches Sperren des Kiels in einer beliebigen Winkelposition möglich.

Hierzu wird auf den in Figur 3 dargestellten Hydraulikschaltplan verwiesen. Die beiden in die Arbeitsräume 12a, 12b des Kolbens 7 mündenden hydraulischen Leitungen 15a, 15b sind mittels Rückschlagventilen 17a, 17b sperrbar. Die Rückschlagventile 17a, 17b sind hydraulisch entsperrbar, wobei sie hinsichtlich ihrer Entsperrung wechselseitig verschaltet sind. So bewirkt Arbeitsdruck vor

Rückschlagventil 17a die Entsperrung des gegenüberliegenden Rückschlagventils 17b, so dass das Arbeitsmedium aus dem zusammenfahrenden Arbeitsraum 12b entweichen kann.

Das Ansteuern des Kolbens 7 erfolgt über ein 4/3-Wegeventil 18, welches druckseitig an eine ein Druckbegrenzungsventil 19 und eine Pumpe 20 umfassende, motorisch angetriebene Druckquelle angeschlossen ist. Rücklaufseitig ist das Ventil 18 mit dem Hydrauliktank 21 verbunden.

Druckseitig ist der hydraulische Antrieb zusätzlich mit einer Handpumpe 22 und einem Druckspeicher 23 ausgerüstet. Bei Ausfall der motorisch angetriebenen Pumpe 20 ist es somit möglich, über die Handpumpe 22 den Canting-Kiel 3 zurückzustellen. Solange der Druckspeicher 23 ausreichend gefüllt ist, erfolgt die Notrückstellung über die redundante Druckversorgung auch mit der erforderlichen Geschwindigkeit.

- Patentansprüche -