Die Erfindung betrifft ein Motorwasserfahrzeug mit einem Fahrzeugrumpf auf dem der Benutzer zumindest teilweise aufliegt oder sich aufstellt, mit einem im Fahr¬ zeugrumpf verlaufenden Strömungskanal mit einer von einem Elektromotor getrie¬ benen Wasserschraube, wobei der Fahrzeugrumpf den Elektromotor und Batterien sowie ein Steuergerät für den Elektromotor und die Wasserschraube, zumindest be- reichsweise im Strömungskanal untergebracht sind.

Ein Motorwasserfahrzeug dieser Art ist durch die WO 96/30087 bekannt. Dabei liegt der Benutzer auf dem Fahrzeugrumpf und die Wasserschraube im Strömungskanal wird durch einen von Batterien gespeisten Elektromotor so angetrieben, dass eine Wasserströmung durch den Strömu/igskanal gesaugt wird, die entgegen der Fahrt¬ richtung des Motorwasserfahrzeuges verläuft.

Die Wasserströmung kann so vom Benutzer ferngehalten werden und mit der Form des Fahrzeugrumpfes kann auch die Fahrwasserströmung am Benutzer vorbei gelei¬ tet werden. Diese erleichtert das Schwimmen und das Tauchen mit dem Motorwas¬ serfahrzeug.

Die Ausgestaltung des Motorwasserfahrzeuges ist im Aufbau kompliziert und von Seiten der Wartung aus betrachtet nicht benutzerfreundlich. Der Elektromotor ist ü- ber ein Getriebe an die Wasserschraube angekoppelt. Innerhalb des Fahrzeug¬ rumpfes wird der Elektromotor gekühlt, um dessen Leistungsfähigkeit aufrecht zu erhalten. Die Leistung eines solchen Motorwasserfahrzeuges ist relativ begrenzt. Darüber hinaus weist es aufgrund des komplexen Aufbaus ein hohes Gewicht auf und wird dadurch unhandlich.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Motorwasserfahrzeug der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das einen hohen Wirkungsgrad aufweist.

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass die Batterien in einem was¬ serdichten Gehäuse untergebracht sind und zumindest bereichsweise im wärmelei¬ tenden Kontakt mit dem Gehäuse stehen, dass das Gehäuse zumindest teilweise aus wärmeleitfähigem Material besteht und dass das Gehäuse im wärmeleitenden Kontakt mit dem strömenden Wasser steht.

An dieser Stelle sei ausdrücklich erwähnt, dass unter dem Begriff "Batterien" auch Akkumulatoren zu verstehen sind. Hierbei kann die bei hohen elektromotorischen Leistungen zwangsläufig entstehende Wärmeentwicklung in den Batterien zu¬ verlässig und auf einfache Weise an das Wasser abgegeben werden. Dieses steht als praktisch unbegrenztes Kühlreservoir zur Verfügung.

Um einen guten Wärmeübergang auf das Wasser zu ermöglichen, kann es bevor¬ zugt vorgesehen sein, dass das Gehäuse zumindest teilweise aus Aluminium be¬ steht. Das Aluminium-Material ist dabei auch insbesondere im Meerwasserbereich ausreichend korrosionsbeständig. Um auch im Schadensfall ausreichend anwender¬ sicher zu bleiben, ist es gemäß einer möglichen Erfindungsvariante vorgesehen, dass die Batterien eine Spannung kleiner oder gleich 60 V aufweisen. Dabei ist die erfindungsgemäße Kühlung für die Abfuhr der entstehenden Wärme in besonderer Weise geeignet, wie das nachstehende Beispiel erläutert:

Bei 4 kW Abgabeleistung an der Antriebswelle und ca. 85% Gesamtwirkungsgrad des Antriebssystems (90% Motor + 5% Elektronik = 85% Ges.) sind dies 4,7 kW auf¬ genommene Leistung aus den Batterien. Bei 45 V / über 100 A möglicher Dauer- Stromfluss erwärmt sich das Gesamtsystem. Das heißt, 700 W müssen trotz hohen erreichten technischen Wirkungsgrads gut gekühlt werden.

Eine weitere Erfindungsgestaltung kann dadurch gekennzeichnet sein, dass das Ge¬ häuse mit den Batterien zumindest teilweise im Bereich des Strömungskanals ange¬ ordnet ist. In diesem Bereich liegt ein hoher Volumenstrom kühlenden Wassers vor, was eine effektive Kühlung unterstützt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Erfindungsgestaltung kann es vorgesehen sein, dass das Gehäuse mit den Batterien in einer in der Unterseite des Fahrzeugrumpfes ausgeformte Ausnehmung angeordnet ist, die zumindest teilweise außerhalb des Strömungskanals und der Einströmöffnung des Strömungskanals angeordnet ist und dass das Gehäuse zumindest back- und steuerbordseitig und/oder kielseitig, teilwei¬ se im strömenden Wasser angeordnet ist. Bei dieser Anordnung ist eine großflächige Wasseranströmung möglich.

Die Gewichtstarjerung des Motorwasserfahrzeuges kann im Hinblick auf den optima¬ len Schwerpunkt auf einfache Weise dadurch unterstützt werden, dass das Gehäuse sich um den zwischen Bug und Heck gebildeten Mittenbereich des Fahrzeugrumpfes in Richtung zum Bug erstreckt.

Die Batterien sind für den Ladevorgang leicht zugänglich oder herausnehmbar und durch ein neues Gehäuse mit geladenen Batterien ersetzbar. Die Batterien des ent¬ nommenen Gehäuses können nachgeladen werden. Damit ist das Motorwasser- fahrzeug stets benutzerfreundlich einsatzbereit, was für Verleihstationen von beson¬ derem Vorteil ist. Das Gehäuse für die Batterien ist wasserdicht und weist vorzugs¬ weise auch eine wasserdichte Ladebuchse auf.

Bei einem gattungsgemäßen Motorwasserfahrzeug kann ein dauerhafter Betrieb mit hohem Wirkungsgrad auch dann sichergestellt werden, wenn vorgesehen ist, dass der Elektromotor als Innenläufermotor ausgebildet ist, dass der Stator des Elektro¬ motors mittels einer Wärmeleiteinheit im wärmeführendem Kontakt mit einem Auf¬ nahmegehäuse des Elektromotors steht, dass das Aufnahmegehäuse zumindest teilweise in dem der Wärmeleiteinheit zugeordneten Bereich aus wärmeleitfähigem Material besteht und dass das Aufnahmegehäuse zumindest teilweise im Strö¬ mungskanal angeordnet ist. Ein auf diese Weise ausgeführter Elektromotor kann zuverlässig seine Wärme an das strömende Wasser abführen. Die Wärmeleitfähig¬ keit sorgt dabei für eine eindeutige und schnelle Wärmeableitung. Bei dieser Anord¬ nung kann auch auf zusätzliche Kühlvorrichtungen verzichtet werden, was den Tei- leaufwand für das Motorfahrzeug wesentlich verringert. Ebenso kann im Bedarfsfall auch das elektronische Steuergerät, welches die Schaltelektronik und gegebenen¬ falls Leistungsteile aufweist, im Wasser gekühlt werden.

Bevorzugt bilden die Elektronik und der Motor eine Einheit, in der diese Einheiten ggf. thermisch gekoppelt sein können. Gemäß einer bevorzugten Erfindungsgestal¬ tung kann es vorgesehen sein, dass die Wärmeleiteinheit als wärmeleitende Ver- gussmasse ausgebildet ist, die mit dem Aufnahmegehäuse stoffschlüssig verbunden ist.

Auf diese Weise wird ein guter Wärmeübergang zwischen dem Stator und dem Auf¬ nahmegehäuse des Elektromotors geschaffen.

Um den Elektromotor auf einfache Weise auf verschiedene Leistungsstufen umbau¬ en zu können, kann es vorgesehen sein, dass das Gehäuse des Elektromotors eine Statoraufnahme bildet, in der bausatzartig verschiedene Statoren einbaubar sind, wobei die Statoren entsprechend unterschiedlichen Leistungsbereichen eine unter- schiedliche Erstreckung in Achsrichtung der Antriebswelle des Rotors aufweisen.

Eine zuverlässige Abdichtung des Aufnahmegehäuses wird dadurch erreicht, dass der Rotor und der Stator in dem gegenüber der Umgebung wasserdicht verschlos¬ senen Aufnahmegehäuse untergebracht sind, dass die Antriebswelle über eine Dichtkassette aus dem Aufnahmegehäuse herausgeführt ist, dass die Dichtkassette die Antriebswelle mittels wenigstens zwei Dichtringen abdichtet und dass die Dicht¬ kassette in Achsrichtung verstellbar der Antriebswelle in unterschiedlichen Montage¬ positionen zuordenbar ist. Die versetzbare Dichtkassette ermöglicht es, die Dichtrin¬ ge unterschiedlichen Wellenbereichen zuzuordnen. Dies wird dann erforderlich, wenn die Dichtringe sich nach gewisser Betriebsdauer in die Oberfläche der An¬ triebswelle eingearbeitet haben und dann die Gefahr einer Leckage auftritt.

Die Standzeit der Antriebswelle kann dadurch erhöht werden, dass die Lauffläche der Antriebswelle, auf der die Dichtringe ablaufen oberflächenvergütet, beispiels- weise hartstoffbeschichtet sind.

Eine einfache Leckage-Überwachung ist dadurch möglich, dass zwischen zwei Dichtringen oder vorzugsweise nach den redundanten Dichtringen ein Leckagesen¬ sor angeordnet ist.

Erfindungsgemäß kann auch die Zusammenfassung von Wasserschraube, Elektro¬ motor und Steuergerät für den Elektromotor zu einer Unterwasser-Einheit und deren Unterbringung im Strömungskanal vorgesehen sein. Dies bringt eine wesentliche Vereinfachung im Aufbau der Teile, insbesondere des Fahrzeugrumpfes und für die Wartung des Motorwasserfahrzeuges.

Ist nach einer Ausgestaltung vorgesehen, dass der Fahrzeugrumpf über dem Strö¬ mungskanal eine Liegefläche oder eine Plattform für den Benutzer aufweist, dann ist es in zwei Nutungsarten verwendbar. Der konstruktive Aufbau lässt sich dadurch noch vereinfachen, dass der Strömungskanal einstückig in dem Fahrzeugrumpf aus¬ geformt ist.

Als besonders vorteilhaft hat sich eine Ausführung erwiesen, die dadurch gekenn¬ zeichnet ist, dass der Strömungskanal mit einer Einströmöffnung im Bereich des Bu- ges des Fahrzeug rümpf es ausgeht und mit einer Ausströmöffnung im Bereich des Hecks des Fahrzeugrumpfes endet und dass die Unterwasser-Antriebs-Einheit als Schub- und Sauggerät in den Strömungskanal eingebaut ist.

Für die beiden unterschiedlichen Verwendungsarten des Motorwasserfahrzeuges im Liegen oder im Stehen ist eine Ausgestaltung von Vorteil, die dadurch gekennzeich¬ net ist, dass der Unterwasser-Antriebs-Einheit ein Fernsteuergerät zugeordnet ist, das am Fahrzeugrumpf lösbar angebracht und über eine drahtlose Übertragungs¬ strecke mit dem Steuergerät der Unterwasser-Einheit in Wirkverbindung bringbar ist.

Für eine einfache Wartung oder Reparatur der Unterwasser-Antriebs-Einheit ist zu¬ sätzlich vorgesehen, dass der Fahrzeugrumpf unterhalb der Unterwasser-Antriebs- Einheit im Strömungskanal eine zu öffnende Platte, Klappe oder dergleichen auf¬ weist, über die Zugang zur Unterwasser-Einheit besteht.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann es vor¬ gesehen sein, dass der Wasserschraube im Strömungskanal in Strömungsrichtung vor- oder nachgelagert ein Strömungsstator zugeordnet ist, der die im Strömungs¬ kanal erzeugte rotierende Wasserströmung zumindest teilweise gerade richtet. Der Strömungsstator nimmt die Rotationsbewegung des von der Wasserschraube be¬ schleunigten Wassers auf und wandelt diese in eine zusätzliche Schubkraft um. Der erzeugte Wasserstrahl trifft ohne schubkraftzehrende spiralförmige Rotations- Strömung auf das umgebende Wasser, wodurch sich ein effektiver Betrieb mit hohem Wirkungsgrad ergibt. Der Strömungsstator ist bevorzugt ortsfest direkt mit dem Fahr¬ zeugrumpf verbunden.

Eine einfache Bauweise für den Strömungsstator ergibt sich dann, wenn vorgesehen ist, dass der Strömungsstator eine Vielzahl von Leitschaufeln aufweist, die konzen¬ trisch im Strömungskanal angeordnet sind. Die Leitschaufeln können um einen Ko¬ nus herum strömungsgünstig angeordnet sein.

Um eine optimale Beschleunigung des im Strömungskanal bewegten Wassers zu erreichen, kann es vorgesehen sein, dass der Strömungsstator im Bereich einer sich im Querschnitt verjüngenden Wasseraustrittsdüse (Difusor) des Strömungskanals angeordnet ist.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles eines Motorwasserfahrzeuges näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in Seitenansicht das Motorwasserfahrzeug und

Fig. 2 einen Elektromotor des Motorwasserfahrzeuges in Seitenansicht und im Schnitt. ^•

Die Außenkontur des Fahrzeugrumpfes 10 entspricht im Wesentlichen der Außen¬ kontur des Fahrzeugrumpfes des aus der WO 96/30087 bekannten Motorwasser¬ fahrzeuges.

Der Strömungskanal 8 erstreckt sich von der Einströmungsöffnung 11 im Bereich des Buges bis zum Strömungsaustritt 12 im Heckbereich des Fahrzeugrumpfes 10. Die Einströmöffnung 11 erstreckt sich dabei ausgehend von einem Mittenbereich des Fahrzeugrumpfes 10 in Richtung zum Bug. In den Strömungskanal 8, der im Bereich der Einströmungsöffnung 11 und der Ausströmungsöffnung 12 leicht nach unten ge¬ krümmt ist, ist eine Unterwasser-Antriebs-Einheit aus Strömungsstator 1 , Elektromo- tor 3, Wasserschraube 2 und Motorsteuergerät 4 eingebaut. Vorliegend ist der Strö¬ mungsstator ortsfest mit dem Fahrzeugrumpf 10 verbunden. Er hat die Aufgabe, die im Strömungskanal 8 erzeugte, rotierende Wasserströmung möglichst drallfrei gera¬ de zu richten. Dadurch wird eine Wirkungsgradverbesserung erreicht. Das Motor¬ wasserfahrzeug ist so auslegbar, dass ihr Einsatz im strömenden Wasser ohne Be- denken vorgenommen werden kann. Der Fahrzeugrumpf 10 kann daher außerhalb des Strömungskanals 8 freizügig vorgenommen werden und so einfach wie möglich, jedoch strömungsgünstig und benutzerfreundlich so gut wie möglich gestaltet wer¬ den.

Der Strömungskanal kann einstückig in dem Fahrzeugrumpf 10 ausgeformt sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Strömungskanal 8 von einer Oberschale 10.1 und einer Unterschale 10.2 gebildet. Die Bauteile sind mittels geeigneter Befes¬ tigungsmittel miteinander verbunden. Für die Wartung der Unterwasser-Antriebs- Einheit wird der Strömungskanal 8 durch Abnehmen der Unterschale 10.2 zugäng¬ lich gemacht. Unterhalb der Unterwasser-Antriebs-Einheit kann aber auch eine Plat¬ te, Klappe oder dergleichen vorgesehen sein, über die Zugang zur Unterwasser- Antriebs-Einheit besteht. Im Bereich des Buges der Oberschale 10.1 des Fahrzeug¬ rumpfes 10 ist in der Unterseite eine Ausnehmung 13 eingeformt, in die ein Gehäuse 9 mit den Batterien 5 und 6 lösbar eingesetzt ist. Das Gehäuse 9 mit den aufladba¬ ren Batterien 5 und 6 ist leicht und schnell austauschbar und kann durch ein Gehäu¬ se 9 mit geladenen Batterien 5 und 6 ersetzt werden, so dass das Motorwasserfahr- zeug stets einsatzfähig ist.

Der Bereich der Einströmöffnung 11 des Strömungskanales 8 kann mittels des Ge¬ häuses 9 derart überlagert, dass der freie Zugriff zu dem Rotor 2 verhindert ist, je¬ doch Wasser mit ausreichendem Volumenstrom förderbar ist. Mit dieser einfachen Maßnahme wird erreicht, dass der Rotor 2 erst bei abgenommenem Gehäuse 9 zu¬ gänglich ist, also dann, wenn der Elektromotor 3 stromlos ist.

Es kann auch vorgesehen sein, dass der Zugriff in den Strömungskanal 8 mittels Sperrelementen, die im Bereich der Einström- und/oder Ausströmöffnung angeordnet sind, verhindert ist.

Das Gehäuse 9 ist längs seiner beiden Seiten (backbord und steuerbord) und kielsei- tig gemäß strömenden Wasser ausgesetzt und kann hier optimal gekühlt werden, um eine unzulässige Erwärmung der Batterien 5 und 6 im Betrieb auszuschließen.

Liegt der Benutzer auf dem Fahrzeugrumpf 10, dann kann er sich an Griffelementen 7 oder Griffmulden festhalten. In eines oder beide Griffelemente 7 sind Bedienorgane eines Handsteuergerätes 14 integriert.

Ebenso kann auch ein drahtloses Fernsteuergerät vorgesehen sein. Dieses steht über eine Funkstrecke in Verbindung mit dem Motorsteuergerät 4. Das Hand¬ steuergerät 14, das mit dem Motorsteuergerät 4 kommuniziert, ist im Sichtfeld des Benutzers am Fahrzeugrumpf 10 gehalten. Steht der Benutzer auf dem Fahr- zeugrumpf 10, dann kann das Handsteuergerät 14 vom Fahrzeugrumpf 10 gelöst und benutzt werden. In diesem können verschiedene Betriebszustände, beispiels¬ weise die aktuelle Fahrgeschwindigkeit, die Tauchtiefe oder der Ladezustand der Batterien 5 und 6 angezeigt werden.

Der Elektromotor ist als Innenläufermotor ausgebildet. Er ist direkt im Strömungs¬ kanal 8 eingebaut und gibt seine Wärme hier an das strömende Wasser ab, wie dies später noch näher erläutert wird.

Ebenso kann auch das Motorsteuergerät, das die Leistungselektronik und/oder einen Mikroprozessor aufweisen kann, im Strömungskanal 8 angeordnet und hier gekühlt sein. Alternativ kann das Motorsteuergerät 4 auch außerhalb des Strömungskanals 8 im Wasser angeordnet sein.

In der Figur 2 ist der Elektromotor 3 im Detail dargestellt. Demnach weist der Elekt- romotor 3 eine Antriebswelle 3.1 auf, die mittels zweier Lager 3.2 gelagert ist. Die Antriebswelle 3.1 ist an einem Wellenende mit einem Sitzabschnitt versehen, auf dem die Wasserschraube 2 montiert ist. Die Wasserschraube 2 ist dabei mit einem Grundkörper 2.1 auf der Antriebswelle 3.1 gehalten. Der Grundkörper 2.1 besitzt Steckaufnahmen, in die Propellerblätter 2.2 eingesetzt sind.

Zur Fixierung der Propellerblätter 2.2 in den Steckaufnahmen ist eine Abdeckung 2.3 verwendet. Diese ist mit dem Grundkörper 2.1 verschraubt (Verschraubung 2.4).

Die Antriebswelle 3.1 weist endseitig einen Gewindeabschnitt 3.4 auf. Auf diesen kann eine Mutter aufgedreht und die Wasserschraube 2 so festgelegt werden.

Die Antriebswelle trägt einen Rotor 20 des als Innenläufer ausgebildeten Antriebs¬ motors. Diesem ist ein ortsfester Stator 21 zugeordnet. Der Stator 21 ist mittels einer als Vergussmasse ausgebildeten Wärmeleiteinheit 22 mit der Innenwandung eines Aufnahmegehäuses 3.5 vergossen.

Das Aufnahmegehäuse 3.5 kann mittels eines, auf der der Wasserschraube 2 abge¬ wandten Seite der Antriebswelle 3.1 angeordneten Gehäusedeckels 3.10 verschlos- sen werden. Auf der dem Gehäusedeckel 3.10 abgekehrten Seite schließt ein Ge¬ häuseteil 3.6 das Aufnahmegehäuse 3.5 ab (Verschraubung 3.7). Der Gehäusede¬ ckel 3.10 und das Gehäusetei! 3.6 weisen Lageräufnahmen für die beiden Lager 3.2 auf.

In dem Aufnahmegehäuse 3.5 ist eine Statoraufnahme 3.11 gebildet. Diese erstreckt sich über einen größeren als den von dem Stator 21 abgedeckten Bereich. Diese Bauweise erlaubt auch den Einbau größerer Statoren 21 (und Rotoren 20), so dass unterschiedliche Leistungsvarianten geschaffen werden können.

Im Bereich des Gehäuseteils 3.6 ist glockenartig ein Teilgehäuse 30 über die An¬ triebswelle 3.1 gesetzt. Innerhalb von dem Teilegehäuse 30 umschlossenen Raum ist eine Dichtkassette 40 angeordnet. Diese umgibt die Antriebswelle 3.1 und dichtet diese mittels dreier Dichtringe 3.3 (Radialwellendichtringe) ab. Die Dichtkassette 40 ist mit dem Gehäuseteil 3.6 unter Zwischenlage einer Distanzscheibe 3.8 abgedich- tet verbunden (Verschraubung 3.9).

Das Teitegehäuse 30 ist mit dem Aufnahmegehäuse 3.5 abgedichtet verbunden. Hierzu wird das Teilegehäuse 30 mit der Dichtkassette 40 verspannt (Verschraubung 45).

Wie die Figur 2 erkennen lässt, sind im Bereich zwischen den Dichtringen 3.3 Räu¬ me angeordnet, in die Sensoren, welche in Sensorenaufnahmen 41 montierbar sind, ragen. Diese detektieren im Leckagefall eindringendes Wasser.

Um ein Einlaufen der Dichtringe 3.3 in die zugeordnete Lauffläche der Antriebswelle 3.1 zu verhindern, kann die Distanzscheibe 3.8 nach einer gewissen Einsatzdauer gegen eine Distanzscheibe 3.8 mit variierender Dicke ersetzt werden. Die Dichtringe 3.3 gelangen dann in einen unbenutzten Wellenbereich. Wie die Figur 2 weiter er¬ kennen lässt, kann auch alleine der, der Wasserschraube 2 zugewandte Dichtring 3.3 verlagert werden (Distanzscheibe 43).