Wasserfahrzeug mit einem Querstrahlantrieb

Die Erfindung betrifft ein Wasserfahrzeug mit einem Quer ^¬ strahlantrieb gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1; ein derartiges Wasserfahrzeug ist beispielsweise aus der

WO 2006/128496 AI bekannt.

Zur Erzeugung einer Querkraft auf ein Wasserfahrzeug, z.B. zum Manövrieren des Wasserfahrzeuges im Hafen, sind Querstrahlantriebe in Form sogenannter „Tunnelanlagen" bekannt. Derartige Tunnelanlagen bestehen aus einem rohrförmigen

Durchgang durch den Rumpf des Wasserfahrzeuges und einem in dem rohrförmigen Durchgang angeordneten rotierenden Propeller. Oftmals befindet sich eine derartige Tunnelanlage im Bug des Wasserfahrzeuges und wird dann auch als „Bugstrahler" be ^¬ zeichnet. Sie kann sich aber auch im Heck des Schiffes befinden und wird dann als „Heckstrahler" bezeichnet.

Für Wasserfahrzeuge mit mehr als einem Rumpf, wie z.B. für Katamarane oder Trimarane mit zwei bzw. drei Rümpfen, die fest (z. B. durch ein Tragdeck) miteinander verbunden sind, sind derartige Tunnelanlagen jedoch nur eingeschränkt ver ^¬ wendbar, da sie bei entsprechender Drehrichtung des Propellers einen Wasserstrahl in einer Richtung hin zu einem benachbarten Rumpf erzeugen, was zu Beeinträchtigungen in der Wirkung des Querstrahlantriebes und zu erhöhten mechanischen Beanspruchungen des benachbarten Rumpfes führen kann.

Aus der EP 0 950 005 Bl ist eine Zusatzantriebsvorrichtung für ein Schiff bekannt, die auch als Querstrahlantrieb ge ^¬ nutzt werden kann und die von einer Ruheposition, in der sie in einer Ausnehmung des Schiffsrumpfes angeordnet ist, verti- kal nach unten in eine Arbeitsposition unter dem Schiffsboden ausfahrbar oder ausschwenkbar ist. Da hierdurch der Tiefgang des Schiffes vergrößert wird, kann das Schiff nicht in fla ^¬ chen Gewässern eingesetzt werden. Eine derartige Lösung eig ^¬ net sich somit nicht für Wasserfahrzeuge wie z.B. Katamarane oder Trimarane, die üblicherweise auch gerade in flachen Ge ^¬ wässern eingesetzt werden.

Aus der WO 2006/128496 AI ist eine Zusatzantriebsvorrichtung bekannt, die auch als Querstrahlantrieb genutzt werden kann, ohne dass der Tiefganges des Schiffes vergrößert wird. Diese Zusatzantriebsvorrichtung umfasst eine Propulsionseinheit , die in einer Ruheposition im Rumpf im Bereich der Mitschiffsebene im Bug oder Heck im Wesentlichen quer zur Mitschiffsebene pendelartig oder querbahnartig angeordnet ist und von dort in eine Arbeitsposition zu mindestens einer Seite des Schiffes außerhalb des Schiffsrumpfes und oberhalb des

Schiffsbodens verfahrbar oder ausschwenkbar ist. Auch diese Lösung ist für Wasserfahrzeuge mit mehr als einem Rumpf, wie z.B. für Katamarane oder Trimarane, jedoch nicht optimal, da die Propulsionseinheit bei einer Verwendung als Querstrahlantrieb einen Wasserstrahl in einer Richtung hin zu einem benachbarten Rumpf erzeugt, wodurch die gleichen Probleme wie bei Tunnelanlagen entstehen.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe vorliegender Erfindung, bei einem Wasserfahrzeug mit zumindest einem Rumpf, der einen Bug und ein Heck aufweist, und mit einem Querstrahlantrieb, der von einer Ruheposition, in der er im Bug oder Heck angeordnet ist, in eine Arbeitsposition, in der er außerhalb des Bugs oder Hecks angeordnet ist, bewegbar ist, ohne Vergrößerung des Tiefganges des Wasserfahrzeuges eine gute Wirkung des Querstrahlantriebs zu erzielen, insbesondere wenn das Wasser- fahrzeug mehr als einen Rumpf (wie z.B. bei Katamaranen oder Trimaranen) aufweist.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß dem kennzeichnenden Teil das Anspruchs 1 dadurch, der Querstrahlantrieb in der Arbeitsposition vor dem Bug oder hinter dem Heck angeordnet ist. Unter der Arbeitsposition wird dabei eine Position verstanden, in der Querstahlantrieb im Betrieb sein kann, um ei ^¬ ne Querkraft zu erzeugen.

Durch die Anordnung des Querstrahlantriebs in der Arbeitspo ^¬ sition vor dem Bug bzw. hinter dem Heck (d.h. in Längsrichtung bzw. Fahrtrichtung des Wasserfahrzeuges gesehen vor dem Bug bzw. hinter dem Heck) anstatt unter dem Bug bzw. Heck kann gewährleistet werden, dass der Tiefgang des Wasserfahrzeuges nicht erhöht wird. Außerdem kann durch die Anordnung des Querstrahlantriebs in der Arbeitsposition vor dem Bug bzw. hinter dem Heck anstatt seitlich am Bug oder Heck bei einem Wasserfahrzeug mit mehreren Rümpfen ein Wasserstrahl in Richtung auf einen benachbarten Rumpf beim Betrieb des Querstrahlantriebs vermieden werden. Der Querstrahlantrieb kann somit mit einer guten Wirkung betrieben werden und es können mechanische Belastungen eines benachbarten Rumpfes vermieden werden .

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist der Querstrahlantrieb in der Ruheposition in einem Bugwulst (häu ^¬ fig auch als „Bugnase" oder „bulbous bow" bezeichnet) oder einem Heckwulst des Rumpfes angeordnet. Für den Querstrahlan ^¬ trieb wird dann kein Platz im eigentlichen Rumpf benötigt, der dann beispielsweise für Nutzlasten genutzt werden kann.

Gemäß einer weiteren besonders vorteilhafte Ausgestaltung ist der Querstrahlantrieb als ein Elektroringmotor mit einem ringförmigen Stator und einem ringförmigen Läufer ausgebildet ist, wobei an einer Ringinnenseite des Läufers Flügel ange ^¬ ordnet sind. Ein derartiger Querstrahlantrieb kann in seiner Länge (d.h. in Richtung der Drehachse des Läufers) im Ver ^¬ hältnis zu seiner Breite (d.h. senkrecht zur Drehachse des Läufers) besonders kurz gebaut werden, wodurch er sich besonders für die Unterbringung in einem Bug- oder Heckwulst eignet .

Bevorzugt ist der Querstrahlantrieb derart bewegbar ausgebil ^¬ det, dass er bei der Bewegung den maximalen Tiefgang des Wasserfahrzeuges nicht unterschreitet. Der Querstrahlantrieb kann somit auch noch von seiner Ruheposition in seine Arbeitsposition gebracht werden, wenn sich das Wasserfahrzeug bereits in einem flachen Gewässer befindet.

Gemäß einer konstruktiv besonders einfachen Ausgestaltung erfolgt die Bewegung von der Ruheposition in die Arbeitsposition durch ein Ausschwenken oder ein Ausfahren des Querstrahlantriebs .

Eine Unterschreitung des maximalen Tiefgang des Wasserfahrzeuges kann dann dadurch verhindert werden, dass das Aus ^¬ schwenken in einer Richtung weg von einem Boden des Rumpfes erfolgt bzw. dass das Ausfahren in einer Richtung parallel oder weg von einem Boden des Rumpfes erfolgt.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in den Figuren näher erläutert. Darin zeigen: FIG 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Wasserfahrzeuges mit einem Querstrahlantrieb im Bug im Teil ^¬ schnitt in vereinfachter Darstellung,

FIG 2 eine Draufsicht auf die Rümpfe des Wasserfahrzeuges von FIG 1,

FIG 3 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Wasserfahrzeug mit einem Querstrahlantrieb im Heck in einer Sei ^¬ tenansicht im Teilschnitt in vereinfachter Darstellung,

FIG 4 einen Wulstbug mit einem daraus ausschwenkbaren Querstrahlantrieb im Teilschnitt in vereinfachter Darstel ^¬ lung,

FIG 5 eine Draufsicht auf den Wulstbug von FIG 4 und

FIG 6 einen Wulstbug mit einem daraus herausfahrbaren Querstrahlantrieb im Teilschnitt in vereinfachter Darstel ^¬ lung,

Die FIG 1 zeigt in vereinfachter Darstellung in einer Seitenansicht ein Wasserfahrzeug in Form eines Katamarans 1. Der Katamaran 1 weist zwei Rümpfe 2 mit jeweils einem Bug 3 und einem Heck 4 auf, die fest durch ein Tragdeck 5 miteinander verbunden sind, so dass zwischen ihnen ein Strömungskanal 6 ausgebildet ist, wie in FIG 2 in einer Draufsicht auf die Rümpfe 2 näher dargestellt ist.

Zum Vortrieb weist der Katamaran 1 am Heck 4 der Rümpfe 2 jeweils einen Propeller 7 auf, der über eine Welle von einer nicht näher dargestellten Antriebseinheit, die sich im Inne ^¬ ren des jeweiligen Rumpfes 2 oder auf dem Tragdeck 5 befinden kann, angetrieben wird. Alternativ können zum Vortrieb beispielsweise auch Pumpjets zum Einsatz kommen.

Der Katamaran 1 weist für jeden der Rümpfe 2 jeweils einen Querstrahlantrieb 10 auf. Jeder der Querstrahlantriebe 10 ist von einer Ruheposition 11, in der er im Inneren des Bugs 3 des jeweiligen Rumpfes 2 angeordnet ist, in eine mit gestri ^¬ chelter Linie dargestellte Arbeitsposition 12, in der er vor dem Bug 3 angeordnet ist, ausfahrbar oder ausschwenkbar. Durch die Anordnung der Querstrahlantriebe 10 vor dem Bug 3, d.h. in Längsrichtung bzw. Fahrtrichtung des Katamarans 1 vor den Rümpfen 2, wird durch die Querstrahlantriebe 10 der Tief ^¬ gang des Katamarans 1 nicht erhöht und trotzdem eine gute Ma- növrierbarkeit des Katamarans 1 ermöglicht. Insbesondere wird beim Betrieb des Querstrahlantriebes 10 eines Rumpfes 2 kein Wasserstrahl in Richtung auf den jeweils benachbarten Rumpf 2 erzeugt, der zu Wirkungseinbußen des Querstrahlantriebes 10 und zu erhöhten mechanischen Belastungen des benachbarten Rumpfes 2 führt.

Wenn das Wasserfahrzeug, hier beispielsweise der Katamaran 1, keine im oder am Heck 4 der Rümpfe 2 angeordnete Vortriebs ^¬ einheiten wie z.B. Propeller 7 aufweist, weil diese bei ^¬ spielsweise an dem Tragdeck 5 befestigt sind, kann - wie in FIG 3 gezeigt ist - alternativ oder ergänzend auch jeweils ein Querstrahlantrieb 10 am Heck 4 des Rumpfes 2 angeordnet sein und dort von einer Ruheposition 13, in der er im Heck 4 angeordnet ist, in eine Arbeitsposition 14, in der er hinter dem Hecks 4 angeordnet ist, ausfahrbar oder ausschwenkbar sein.

Wenn der oder die Rümpfe 2 eines Wasserfahrzeuges eine Bug ^¬ wulst (in der Fachliteratur auch als „Bugnase" oder „bulbous bow" bezeichnet) , siehe auch FIG 4 - 6, oder eine Heckwulst aufweisen, dann befindet sich der Querstrahlantrieb 10 in der Ruheposition 11 bzw. 12 bevorzugt in dem Bugwulst bzw. Heckwulst . Vorteilhafte Ausbildungen des Querstrahlantriebs und von Me ^¬ chanismen zum Ausfahren oder Ausschwenken des Querstrahlantriebs werden anhand von FIG 4 - 6 beispielhaft für den Fall eines Querstrahlantriebs im Bug erläutert, sind jedoch auch entsprechend auf einen Querstrahlantrieb im Heck übertragbar. Die FIG 4 - 6 zeigen den Bug 3 des Rumpfes 2 eines Wasser ^¬ fahrzeuges, wobei der Bug 3 eine Bugwulst 20 aufweist. Die Bugwulst ist ein wulstförmiger Vorbau am Rumpf, die durch ihr Volumen den Auftrieb des Wasserfahrzeuges erhöht.

Der Querstrahlantrieb 10 ist in seiner Ruheposition 11 vollständig von einem in der Bugwulst 20 angeordneten und mit Wasser gefüllten Raum oder Aufnahmekasten 21 aufgenommen. Der Raum oder Aufnahmekasten 21 ist dabei derart in das Innere des Rumpfes 2 weisend in der Bugwulst 20 angeordnet, dass der er nicht vom Rumpf 2 bzw. der Bugwulst 20 nach außen vorsteht. Der Raum oder Aufnahmekasten 21 ist dabei vorzugsweise durch einen Teil 22 der Außenverkleidung der Bugwulst 20 ver- schließbar, so dass der Querstrahlantrieb 10 in der Ruheposi ^¬ tion bei verschlossenem Raum oder Aufnahmekaste 21 nach außen hin abgedeckt und geschützt ist.

Der Querstrahlantrieb 10 ist vorzugsweise als ein Elektro- ringmotor 30 mit einem ringförmigen Stator 31 und einem ringförmigen Läufer 32 ausgebildet. Ein derartiger Elektroringmo- tor 30 wird in der Fachliteratur häufig auch als ein „Rim Drive" bezeichnet. An der Ringinnenseite des Läufers 32 sind Flügel 33 angeordnet, die ggf. auch an ihren Spitzen mitein- ander verbunden sein können.

Aus dem Raum oder Aufnahmekasten 21 ist der Elektroringmotor 30 mittels einer elektrischen oder hydraulischen Antriebsvorrichtung um eine Schwenkachse 23 relativ zum Raum bzw. Auf- nahmekasten 21 in die Arbeitsposition 12 vor der Bugwulst 20 schwenkbar. Die Schwenkachse 23 ist hierbei parallel zu einer Drehachse 24, um die der Läufer 32 mit den Flügeln 33 zur Erzeugung der Querkraft im Wasser rotiert, angeordnet. Das Schwenken erfolgt dabei in einer Richtung weg vom Boden 25 des Rumpfes 2, so dass auch beim Ausschwenken der Tiefgang des Wasserfahrzeuges nicht vergrößert wird.

Entsprechend kann der Elektroringmotor 30 mittels der elek- trischen oder hydraulischen Antriebsvorrichtung auch aus der Arbeitsposition 12 in den Raum bzw. Aufnahmekasten 21 hineingeschwenkt werden, um ihn wieder in die Ruheposition 11 zu überführen, in der er vollständig in dem Raum bzw. Aufnahmekasten 21 aufgenommen ist. Auf diese Weise kann der Quer- Strahlantrieb 10 im Rumpf 2 versenkt werden, um bei normaler Vorausfahrt des Wasserfahrzeuges, bei der der Querstrahlan ^¬ trieb 10 nicht benötigt wird, die Fahreigenschaften des Was ^¬ serfahrzeuges nicht zu beeinträchtigen. Ein Elektroringmotor kann in seiner Länge (d.h. in Richtung der Drehachse des Läufers) und somit in Querrichtung des Was ^¬ serfahrzeuges bzw. Rumpfes 2 im Verhältnis zu seiner Breite (d.h. senkrecht zur Drehachse des Läufers) relativ kurz ge ^¬ baut werden, so dass - wie in einer Draufsicht in FIG 5 ge- zeigt ist - in der Bugwulst 20 auch noch ein trockener Raum 34 für eine Antriebsvorrichtung 35 zum Schwenken des Querstrahlantriebs 10 um die Schwenkachse 23 verbleibt.

Mit der Schwenkachse 23 ist auch der Teil 22 der Außenver- kleidung des Rumpfes 2 verbunden, so dass bei einem Schwenken des Querstrahlantriebs 10 auch das Teil 22 der Außenverklei ^¬ dung mitgeschwenkt wird. Im Unterschied hierzu ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß FIG 6 der Querstrahlantrieb 10 nicht schwenkbar, sondern pa ^¬ rallel zum Boden 25 des Rumpfes 2 aus dem mit Wasser gefüll ^¬ ten Raum bzw. Aufnahmekasten 21 ausfahrbar. Hierdurch wird ebenfalls beim Ausfahren der Tiefgang des Wasserfahrzeuges nicht vergrößert.

Zum Antrieb für das Ausfahren des Querstrahlantriebs 10 sind Verfahrzylinder 40 vorhanden, die auf Haltestangen 41 wirken, zwischen denen der Elektroringmotor 30 gehalten ist. Die Haltestangen 41 sind mittels Verschiebelagern 42 in der Längsrichtung des Wasserfahrzeuges bzw. Rumpfes 2 in der Bugnase 20 gelagert und über Dichtungen 43 durch eine Rückwand 44 des Raums bzw. Aufnahmekastens 21 geführt. Die Haltestangen 41 und der Elektroringmotor 30 sind somit senkrecht zu einer

Drehachse 24, um die der Läufer 32 mit den Flügeln 33 zur Erzeugung der Querkraft im Wasser rotiert, parallel zu dem Bo ^¬ den 25 in Längsrichtung 45 des Wasserfahrzeuges aus dem Raum bzw. Aufnahmekasten 21 vor die Bugwulst 20 aus- und auch wie- der einfahrbar.

Die Verfahrzylinder 40 sind bevorzugt in der Bugwulst 20 ne ^¬ ben den Haltestangen 41 und dem Elektroringmotor 30 in einem trockenen Bereich außerhalb des Raumes bzw. Aufnahmekastens 21 angeordnet, so dass der Platzbedarf des Querstahlantriebs 10 in Längsrichtung 45 des Wasserfahrzeuges klein gehalten werden kann.

Mit dem Elektroringmotor 30 oder den Haltestangen 41 ist auch ein Teil 22 der Außenverkleidung der Bugwulst 20 verbunden, so dass bei einem Aus- oder Einfahren des Querstrahlantriebs 10 dieser Teil ebenfalls mit aus- oder eingefahren wird. Die Vorteile der Erfindung kommen vor allem bei Wasserfahrzeugen zum Tragen, die mehrere Rümpfe aufweisen, wie z.B. Ka tamarane oder Trimarane. Sie können aber auch bei Wasserfahr zeugen mit nur einem einzigen Rumpf, wie z.B. bei Containerschiffen mit einer Bugwulst, eine gute Manövrierbarkeit in flachen Gewässern ermöglichen.