Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen Einstellen von Bootsantrieben mit Propellern, insbesondere mit so genannten Oberflächenantrieben gemäß Oberbegriff der jeweiligen Hauptansprüche für das Verfahren bzw. die Vorrichtung.

Ein solcher Oberflächenantrieb ist bekannt aus der US 5,667, 415. Grundsätzlich gilt bei jedem Propellerantrieb, dass ein Propeller durch seine Drehung Schub entwickelt, jedoch auch einen Strömungswiderstand erzeugt, wenn er sich in Schubrichtung durch ein Medium bewegt. Bei einem Oberflächenantrieb erzeugt der unter der Wasserlinie liegende Teil des Propellers den Vorschub, der über dem Wasser liegende Teil erzeugt keinen Strömungswiderstand.

Je nach Betriebszustand des Bootes z. B. Beschleunigen, Verdrängerfahrt oder Gleiten ist für den jeweils situationsbedingten, optimalen Wirkungsgrad ein unterschiedlich tiefes Eintauchen des Propellers in das Wasser nötig.

Es ist allgemein bekannt, dass ein Boot je nach Betriebszustand und/oder Zuladung seine Lage im Wasser ändert. Dies hat zur Folge, dass mit jeder Änderung der Bootslage auch die Eintauchtiefe des Propellers variiert.

Aus dem Stand der Technik ist es nun bekannt, dass der Benutzer des Bootes manuell die Eintauchtiefe des Propellers verändern kann.

Hierzu sind. zumindest die außerhalb des Rumpfes liegenden Teile des Bootsantriebs über ein längenveränderbares

Verstellelement beweglich mit dem Heck des Bootes, dem so genannten Spiegel verbunden.

Das Verstellelement ist sich hierbei mit einer seiner beiden Seiten am Spiegel des Bootes und ist mit seiner anderen Seite am Gehäuse der Propelleraufnahme in einer Drehlagerung befestigt.

Verändert sich die Länge dieses Verstellelements, so ändert sich der Winkel zwischen der Propellerachse und dem Spiegel.

Diesen Winkel bezeichnet man in Fachkreisen als Trimmwinkel.

Je nach Größe dieses Trimmwinkels taucht der Propeller unterschiedlich tief in das Wasser ein.

Mittels dieses Verstellelements kann der Benutzer des Bootes den Winkel zwischen Spiegel und Antriebsachse vom Boot aus entsprechend dem jeweiligen Betriebszustand oder Beladungszustand des Bootes und damit auch die Eintauchtiefe des Propellers manuell verstellen.

Es hat sich als Nachteil des Standes der Technik erwiesen, dass bereits geringe Änderungen im Betriebszustand oder Beladungszustand des Bootes z. B. beim Beschleunigen oder dem Übergang von Verdrängerfahrt in die Gleitphase die Eintauchtiefe des Propellers so sehr ändern, dass der Propeller nicht mehr mit optimalem Wirkungsgrad arbeitet.

Da der Propeller immer nur teilweise im Wasser sein soll, ergibt sich ein relativ enger Grenzbereich. Es ist daher eine ständige, oftmals sehr schnelle manuelle Änderung des Trimmwinkels erforderlich, um stets innerhalb des engen Grenzbereiches zu bleiben.

Gleichzeitig mit der Änderung der Eintauchtiefe ändert sich auch die Motorbelastung, weshalb der Bootsführer zusätzlich

zur Änderung der Eintauchtiefe auch noch über den Gashebel die Motorleistung den momentan geänderten Bedingungen anzupassen muss.

Dies belastet als zusätzliche Aufgabe die Konzentration des Bootsführers und wird als wenig komfortabel erachtet.

Auch ist eine gewisse Übung notwendig, immer den richtigen Trimmwinkel und damit gleichzeitig die richtige Eintauchtiefe zu finden. Bei fehlender Übung ist es dem Bootsführer oftmals nicht möglich die Leistungsfähigkeit seines Antriebs voll auszuschöpfen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Verfahren anzugeben und eine Vorrichtung zu schaffen, durch welche der Bootsführer von der Aufgabe entlastet wird, manuell Veränderungen am Trimmwinkel und/oder am Gashebel vorzunehmen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil der jeweiligen Hauptansprüche für das Verfahren bzw. die Vorrichtung.

Die jeweiligen Unteransprüche betreffen Weiterbildungen und/oder besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Die Überlegungen, welche zum Entstehen der vorliegenden Erfindung führten gehen davon aus, dass anhand von Sensorsignalen und/oder sonstigen Regelgrößen, welche in einem Steuergerät ausgewertet werden und mittels Aktoren, deren Wirkungen vom Steuergerät ausgelöst werden eine automatische Einstellung der für einen optimalen Wirkungsgrad nötigen Parameter wie beispielsweise Trimmwinkel und/oder Motorsteuerung realisierbar ist.

Nachfolgend ist ein mögliches Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand mehrerer Zeichnungen näher erläutert.

Die Elemente sind vereinfacht und nicht maßstabsgetreu dargestellt. Sie sollen nur zur Erläuterung der beschriebenen Wirkzusammenhänge dienen.

Die Figur 1 zeigt einen Innenborder und die Figur 2 zeigt einen Aussenborder.

In einem Boot 1 befindet sich ein Motor 2 welcher über ein Gelenk 3 mit einer Welle 4 verbunden ist. Am Ende der Welle 4 befindet sich ein Propeller 5.

An das Steuergerät 6 sind mehrere Sensoren angeschlossen, von welchen das Steuergerät 6 Signale empfängt.

Bei den Sensoren handelt es sich um einen Geber 7, der die momentane Stellung des Gashebels angibt und um einen Geschwindigkeitsmesser 8 der Information über die momentane Geschwindigkeit des Bootes liefert. Weitere nicht gezeichnete Sensoren befinden sich im Motor 2 und liefern Information über motorenspezifische Parameter wie z. B. die Motordrehzahl, Motorlast, Einspritzmenge, die Motortemperatur oder den Kraftstoffverbrauch.

Die Information über die motorspezifischen Parameter kann alternativ zu den eigenständigen Sensoren auch von einem bereits motorseitig vorhandenen Steuergerät entnommen werden.

Das Steuergerät 6 seinerseits beeinflusst diverse Aktoren und Stellelemente. Dies ist zum einen ein Aktor 9, mittels dem der Trimmwinkel zwischen der Achse der Welle 4 und dem Heck 10 des Bootes 1 einstellbar ist.

Weitere Aktoren und Stellelemente befinden sich im Motor 2 und sind ebenfalls nicht gezeichnet. Durch die im Motor

befindlichen Aktoren und/oder Stellelemente sind beispielsweise die Kraftstoffzufuhr, die Gemischaufbereitung oder Parameter der Zündung einstellbar.

Die Lage des Bootes bezogen auf die Wasserlinie 11 ändert sich in Abhängigkeit von den jeweiligen Betriebszuständen.

Das Boot 1 folgt in seinen Bewegungen etwas verzögert den Änderungen am Motordrehzahlregler/Gashebel. Über die Stellung des Motordrehzahlreglers lässt sich der Fahrerwille erkennen. Ein auf eine hohe Stufe eingestellter Motordrehzahlregler bringt zum Ausdruck, dass der Fahrer eine hohe Geschwindigkeit fahren möchte. Ein Ändern von der aktuellen Drehzahlstufe auf eine höhere Drehzahlstufe deutet auf einen vom Fahrer gewünschten Beschleunigungsvorgang hin.

Anhand der Art und Weise mit welcher der Motordrehzahlregler von der aktuellen Stufe auf eine höhere Stufe gewechselt wird lässt sich der Wunsch nach der Stärke der Beschleunigung ableiten. Befindet sich der Motordrehzahlregler beispielsweise in der Endstellung kann man dies so interpretieren, dass der Fahrer maximale Beschleunigung und/oder maximale Geschwindigkeit erreichen will.

Auch aus dem Zurücknehmen des Motordrehzahlreglers lässt sich der momentane Fahrerwille herleiten. Ein leichtes Zurücknehmen deutet darauf hin, dass der Fahrer den Beschleunigungsvorgang abgeschlossen hat und nun mit der erreichten Geschwindigkeit konstant weiterfahren möchte. Ein komplettes Zurücknehmen des Gashebels deutet auf einen Bremsvorgang hin.

Bei allen diesen Fahrzuständen soll nun der Antrieb automatisch so eingestellt werden, dass der Wirkungsgrad des Antriebes optimal ist.

Unter Antrieb sind hier neben dem Propeller, der Antriebswelle auch der Motor, ein Getriebe und sonstige nicht einzeln aufgeführte für das Funktionieren der Einheit notwendige Elemente subsumiert.

Beim Beschleunigungsvorgang ändert sich die horizontale Lage des Bootes 1 bezogen auf die Wasserlinie 11 auch in Abhängigkeit von der Stärke der Beschleunigung. Ein leicht beschleunigendes Boot steigt mit seinem Bug nur leichter aus dem Wasser als ein stark beschleunigendes Boot.

Bei einem Oberflächenantrieb soll der Propeller bei normaler Fahrt nicht vollständig in das Wasser eintauchen. Um den Antrieb mit optimalem Wirkungsgrad arbeiten zu lassen darf der Propeller maximal bis zur Achse im Wasser eintauchen. Wenn der Propeller weiter eintaucht, verursacht der oberhalb der Achse liegende Teil des Propellers einen erhöhten Strömungswiderstand. Taucht der Propeller hingegen nur zu wenig in das Wasser ein, so erzeugt er nicht genügend Vortrieb.

Der Strömungswiderstand des Propellers steigt nichtlinear mit der Geschwindigkeit des Bootes, ist bei kleinen Geschwindigkeiten jedoch vernachlässigbar. Beim Beschleunigen aus dem Stand ist es daher vorteilhaft, wenn der Propeller völlig unter Wasser rotiert, da nun die gesamte Propellerfläche den Schub erzeugt.

Die optimale Eintauchtiefe ist auch abhängig von der Charakteristik des jeweiligen Bootsmotors. Bei einem verhältnismäßig drehmomentschwachen Motor, der seine Leistung erst bei hohen Drehzahlen erreicht ist es vorteilhafter, wenn der Propeller zunächst etwas weniger eintaucht. Dadurch-kommt der Motor schneller auf die Drehzahl, bei der er die maximale Leistung erreicht. Mit zunehmender Drehzahl kann der Propeller

tiefer in das Wasser eintauchen und erzeugt dann optimalen Vortrieb.

Ein Beschleunigungsvorgang lässt sich somit beispielsweise beschreiben durch die folgenden Stufen : Durch das Hochfahren des Motordrehzahlreglers wird zunächst die Motordrehzahl erhöht, der Propeller 5 ist zu diesem Zeitpunkt nur gering in das Wasser eingetaucht. In dieser Stellung erzeugt der Propeller 5 bereits einen gewissen.

Vortrieb.

Das Boot 1 beschleunigt hierdurch und hebt sich mit seinem Bug aus dem Wasser. Durch das Aufsteigen des Buges taucht der Propeller 5 tiefer in das Wasser ein und findet erhöhten Widerstand des Wassers vor.

Dieser erhöhte Wasserwiderstand würde verhindern, dass der Motor schnell auf die Drehzahl kommt, in der er sein Leistungsmaximum hat.

Die automatische Kompensation der beim Beschleunigen auftretenden Bootsneigung durch die Veränderung des Trimmwinkels muss spätestens dann einsetzen, wenn die Motordrehzahl nicht mehr steigt oder sogar abnimmt.

Insbesondere dann, wenn andere Maßnahmen zur Erhöhung der Motordrehzahl wie etwa eine erhöhte Kraftstoffzufuhr erfolglos geblieben sind ist diese Veränderung des Trimmwinkels notwendig.

Daher ist es erfindungsgemäß vorgesehen dieses zu Beginn der Beschleunigung auftretende tiefe Eintauchen des Propellers 5 durch eine automatische Veränderung des Trimmwinkels zu kompensieren.

Erst wenn der Motor 2 den optimalen Drehzahlbereich erreicht hat, wird der Trimmwinkel wieder soweit verändert, dass der Propeller 5 tiefer in das Wasser eintaucht. Da in diesem Drehzahlbereich der Motor seine maximale Motorleistung abgeben kann, wird die Drehzahl beim Eintauchen nur unmerklich abnehmen. Einer solchen leichten Abnahme der Drehzahl kann durch eine Erhöhung der Kraftstoffzufuhr entgegen gewirkt werden.

Ab einer gewissen Geschwindigkeit wechselt der Fahrzustand des Bootes 1 vom so genannten Verdrängen in das Gleiten.

Der Kraftstoffverbrauch in der Verdrängerfahrt ist wesentlich höher als bei der Gleitfahrt. Mit der vorliegenden Erfindung ist wie erläutert vorteilhaft ein möglichst schnelles Überwinden der Verdrängerphase möglich.

Nach erfolgreichem Beschleunigen senkt sich der Bug des Bootes 1 wieder und der Propeller 5 wird zumindest teilweise aus dem Wasser gehoben. Dies hat nun zur Folge, dass der Propeller einen geringeren Wasserwiderstand vorfindet, somit weniger Vorschub erzeugt und eventuell die Drehzahl des Motors ansteigt.

Erfindungsgemäß wird nun der Trimmwinkel beim Übergang in die Gleitfahrt wieder automatisch so verändert, dass der Propeller 5 weiterhin tief genug ins Wasser eintaucht, um genügend Vorschub zu produzieren.

Bei Gleitfahrt entsteht am Heck des Bootes eine Abrisskante im Wasser, die Wasserlinie ist hier niedriger als am Bug des Bootes. Das Boot hinterlässt quasi eine Furche im Wasser, die sich erst wieder hinter dem Boot einebnet. Je schneller das Boot fährt, desto weiter hinter dem Boot schließt sich diese Furche im Wasser.

Diese Furche im Wasser hat nun ebenfalls Auswirkungen auf den Wirkungsgrad des Antriebes : Durch das Auftreten dieser Furche hinter dem Boot ändert sich die Eintauchtiefe des Propellers.

Gegebenenfalls muss der Propeller nun wieder abgesenkt werden, damit er ausreichend Schub erzeugt.

Da diese Furche mit zunehmender Geschwindigkeit immer weiter hinter dem Boot endet, muss bei einem weiteren Ansteigen der Geschwindigkeit die Eintauchtiefe des Propellers eventuell wieder nachgeregelt werden.

Generell gilt, dass das unterschiedlich tiefe Eintauchen des Propellers 5 die Last am Motor verändert und zu einer Änderung der Motordrehzahl führt.

Erfindungsgemäß wird diese Erkenntnis nun dazu verwendet, aus einer Veränderung der Motordrehzahl und/oder Motorlast eine Änderung der Eintauchtiefe des Propellers abzuleiten. Die vorliegende Erfindung macht sich diese Erkenntnis zu Nutze und reagiert auf eine Änderung von Motordrehzahl und/oder Motorlast mit einer Änderung des Trimmwinkels.

Im praktischen Betrieb bewegt sich das Boot meistens in welligem Wasser. Hierdurch treten kurzzeitige Änderungen in der Eintauchtiefe des Propellers auf. Durch eine gewisse Trägheit in der Regelung wird verhindert, dass diese kurzzeitigen Änderungen zu ständigen Änderungen des Trimmwinkels führen.

Bei einem drehmomentstarken Motor verhält es sich beim Beschleunigen nun folgendermaßen : Da der Motor bereits bei niedrigeren Drehzahlen die maximale Leistung abgibt, kann der Propeller von Anfang an tiefer

eintauchen und erzeugt von Anfang an bereits bei niedrigeren Drehzahlen ausreichend Vortrieb.

Dieser Vortrieb bewirkt wiederum ein Ansteigen des Buges und somit ein tieferes Eintauchen des Propellers.

Ein zu tiefes Eintauchen des Propellers, kann auch bei einem drehmomentstarken Motor unerwünscht sein, denn je mehr Teile des Propellers unter Wasser sind, desto größer wird der Strömungswiderstand des Propellers.

Der Strömungswiderstand des Propellers steigt jedoch nichtlinear mit der Geschwindigkeit des Bootes und ist bei geringen Geschwindigkeiten vernachlässigbar.

Speziell bei einem drehmomentstarken Motor kann dieses nichtlineare Verhalten im Strömungswiderstand durch die Erfindung beim Einsatz eines großen Propellerblattes vorteilhaft ausgenutzt werden.

Beim Beschleunigen aus dem Stand oder bei niedrigen Geschwindigkeiten ist es daher vorteilhaft, wenn der Propeller völlig unter Wasser rotiert, da nun die gesamte Propellerfläche den Schub erzeugt und somit das Boot sehr gut beschleunigt.

Mit zunehmender Geschwindigkeit, wenn der geschwindigkeitsabhängige Strömungswiderstand des Propellerblattes störend zu wirken beginnt, wird durch Veränderung des Trimmwinkels der Propeller sukzessive wieder aus dem Wasser genommen.

Der Propeller verbleibt immer so weit im Wasser, dass der im Wasser verbleibende Anteil ausreichend Schub erzeugt, ohne aber zuviel Strömungswiderstand zu bilden.

Dank der vorliegenden Erfindung ist es nun sogar möglich, ein völlig überdimensioniert großes Propellerblatt zu verwenden, das bei üblichen Booten ohne die erfindungsgemäße Vorrichtung wegen des hohen Strömungswiderstandes nicht zu verwenden wäre.

Nach erfolgter Beschleunigung wird der Betriebszustand des Gleitens erreicht, nun wird-wie oben beim Einsatz eines drehmomentschwachen Motors schon beschrieben-der Trimmwinkel ebenfalls wieder nachgeregelt.

Nicht nur beim Beschleunigen oder der schnellen Fahrt bringt die vorliegende Erfindung einen optimalen Wirkungsgrad, auch beim Bremsen des Bootes lässt sich durch die Erfindung der Wirkungsgrad erheblich steigern : Ein schnelles Verringern der Geschwindigkeit wird erfindungsgemäß nun dadurch erreicht, indem zusätzlich zur Verringerung der Motordrehzahl die Trimmung so verstellt wird, dass der Propeller 5 möglichst tief in das Wasser eintaucht.

Der so erzeugte erhöhte Strömungswiderstand des Propellers bremst das Boot 1 zusätzlich.

Diese vom Strömungswiderstand des Propellerblattes erzeugte Bremswirkung ist bei der vorliegenden Erfindung gerade deshalb sehr hoch, weil vergleichsweise große Propellerblätter verwendet werden, die wesentlich mehr Strömungswiderstand darstellen.

Ein weiterer möglicher Betriebszustand ist die Kurvenfahrt.

Hierbei kommt es zu einer Neigung um die Längsachse des Bootes 1. Die eine Seite des Bootes 1 taucht tiefer in das Wasser als die andere Seite. Auch am Bug des Bootes 1 verändern sich die Strömungs-und Auftriebsverhältnisse. Die Neigung der Bootslängsachse verändert sich hierbei ebenfalls. Auch in

diesem Betriebszustand muss die Eintauchtiefe des Propellers 5 korrigiert werden. Insbesondere bei Booten mit Doppelantrieb ist eine Korrektur notwendig. Da bei einem Doppelantrieb die Propeller Achsen seitlich von der Bootsmitte angeordnet sind taucht der kurveninnere Propeller tiefer in das Wasser, während der kurvenäußere Propeller aus dem Wasser aufsteigt.

Hierbei ist ein pro Antrieb unterschiedliches Verstellen der Eintauchtiefe nötig. Bei Doppelantrieben mit jeweils eigenständigem Motor kann es auch von Vorteil sein, die Leistung und/oder Drehzahl der Motore unterschiedlich zu regeln. In einer mit hoher Geschwindigkeit gefahrenen engen Kurve kann es theoretisch möglich sein, dass der Verstellweg des Aktors 9 nicht ausreicht, um den Propeller 5 unterhalb der Wasserlinie 11 zu halten. Der Propeller 5 findet keinen Wasserwiderstand vor und der Motor 2 wird ohne Last stark hochdrehen. Um dies zu vermeiden wird in solch einem Fall das Steuergerät 6 den Motor 2 abregeln. Durch einen Lenkwinkelsensor 12 erhält das Steuergerät 6 Information über eine Kurvenfahrt.

Ein Betriebszustand der ebenfalls durch die vorliegende Erfindung vorteilhaft beeinflusst wird, ist die Rückwärtsfahrt. Hierbei dreht der Propeller 5 in der umgekehrten Richtung und erzeugt einen Schub in Richtung Bootsheck 10. Der Trimmwinkel wird in diesem Betriebszustand so verändert, dass der Propeller 5 nahe der Wasseroberfläche 11 positioniert wird.

Bei einer solchen Rückwärtsfahrt zieht der Propeller am Boot.

Erfindungsgemäß wird der Trimmwinkel so eingestellt, dass durch den Zug des Propellers das Heck 10 des Bootes 1 nach oben gezogen wird und die vom Propeller 5 in Richtung Boot 1 geförderte Wasserströmung möglichst wenig auf der Heck 10 trifft sondern unterhalb des Kiels verläuft.

Gashebelstellung und den Trimmwinkel. Aus diesen Werten errechnet das Steuergerät 6 den jeweils optimalen Trimmwinkel.

Das Steuergerät 6 veranlasst über einen an das Steuergerät angeschlossenen Aktor 9 die notwendige Verstellung des Trimmwinkels.

Zusätzlich können vom Steuergerät 6 auch Signale zur Steuerung des Motors abgegeben werden. Durch einen Eingriff in das Motormanagement kann die Effizienz der Steuerung nochmals gesteigert werden.

Die erfindungsgemäße Steuerung erkennt nun anhand verschiedener Sensoren die aktuelle Situation.

Ferner ist ein Lernmodus vorgesehen, in welchem die Steuerung während mehrerer Beschleunigungsvorgänge und Übergänge zwischen Verdrängerfahrt in Gleitfahrt die jeweils optimale Einstellung des Trimmwinkels ermittelt.

Dieser als jeweils optimal ermittelte Trimmwinkel wird als einem bestimmten Betriebszustand zugehörig abgespeichert.

Hierdurch stehen nach dem Lernmodus kennfeldgesteuerte Werte für den Trimmwinkel zur Verfügung, auf welche zurückgegriffen werden kann. Auf diese Werte kann beispielsweise dann zurückgegriffen werden, wenn wegen starken Seegangs ein ständiges Nachregeln nicht erwünscht ist.

Die automatische Steuerung des Trimmwinkels ist auch ausschaltbar.

Die Erfindung ist vorzugsweise anwendbar auf verschiedene Arten von Bootsantrieben sofern diese konstruktionsbedingt die Propellerachse in der Nähe der Wasserlinie haben.

Neben der Anwendung bei sogenannten Innenbordern, bei denen der Motor innen an Bord im Rumpf des Bootes angeordnet ist, ist die Erfindung ebenso auf einen Aussenborder anwendbar, wie er in Figur 2 gezeigt ist. Es handelt sich hierbei um einen speziellen Aussenborder, bei dem abweichend von den bekannten Aussenbordern die Propelleraches nahe an der Wasserlinie liegt. Dort wird zum Verstellen der Eintauchtiefe des Propellers die gesamte Einheit um einen Drehpunkt 13 am Heck des Bootes geschwenkt.

Es bietet sich an, die Informationen über Geschwindigkeit, Verbrauch, Drehzahl Beschleunigung und Eintauchtiefe als einzelne oder miteinander verknüpfte Werte in einer Anzeige darzustellen. Wenn ein optimaler Betriebszustand erreicht ist, so kann durch eine weitere Anzeige dieser Zustand ebenfalls angezeigt werden.

Die Erfindung ist bevorzugt anwendbar im weiten Bereich der Sport-und Freizeitboote sowie kleiner bis mittelgroßer Nutzboote.