Die Erfindung betrifft ein Wasserfahrzeug mit einem Antriebsmittel, das durch einen Antriebsmotor angetrieben wird sowie ein Verfahren zum Antrieb eines Wasserfahrzeuges.

Es ist bekannt, zum Antrieb von Wasserfahrzeugen Verbrennungsmotoren mit innerer Verbrennung einzusetzen. Es handelt sich hier üblicherweise um Zweitakt-oder Viertakt-Otto-bzw. Dieselmotoren. Bei der Verbrennung des Otto-oder Dieselkraftstoffes entstehen Verbrennungsabgase, die Schadstoffe enthalten. Der Einsatz eines derartigen Motors erzeugt somit eine Umweltbelastung, die in vielen Fällen unerwünscht ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Wasserfahrzeug sowie ein Verfahren zum Antrieb eines Wasserfahrzeuges anzugeben, bei denen im Betrieb keine schädlichen Abgase abgegeben werden.

Dieses Problem wird durch ein Wasserfahrzeug nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Antrieb eines Wasserfahrzeuges nach Anspruch 9 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Wasserfahrzeug mit einem Antriebsmittel ist vorgesehen, dass der Antriebsmotor einen Druckgasmotor umfassend einem Wärmetauscher zum Erwärmen und/oder Verdampfen eines verflüssigten Gases als Arbeitsmedium sowie eine Expansionsmaschine zur Umsetzung der in dem Arbeitsmedium enthaltenen Energie in mechanische Arbeit umfasst. Unter Druckgasmotor wird hier ein Antriebsmotor verstanden, der ohne eine innere Verbrennung die in einem Arbeitsmedium enthaltene Energie in mechanische Arbeit umsetzen kann. Das Arbeitsmedium ist ein Gas, vorzugsweise flüssiger Stickstoff oder verflüssigte Luft. Das Arbeitsmedium wird zunächst

in verflüssigter Form in einem Druckgasbehälter gelagert, in dem Wärmetauscher erwärmt bzw. verdampft und danach dem Druckgasmotor zugeführt. Der Wärmetauscher ermöglicht einen Austausch von Wärme zwischen der Umgebung zu dem Arbeitsmedium hin. Unter Expansionsmaschine wird hier allgemein eine Antriebsmaschine verstanden, die z. B. durch einen Kolben oder nach Art einer Turbomaschine eine Ausnützung der in dem Arbeitsmedium enthaltenden Energie bzw. eine Umwandlung der in dem Arbeitsmedium enthaltenden thermischen Energie in mechanische Energie ermöglicht.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Expansionsmaschine eine Kolbenmaschine ist. Die Kolbenmaschine umfasst vorzugsweise einen Arbeitsraum mit einem Kolben, eine mit dem Kolben verbundene Pleuelstange sowie einen mit der Pleuelstange verbundenen rotierbaren Kurbeltrieb. Der Arbeitsraum dient der Expansion des Arbeitsmediums, wodurch über den Kolben und die Pleuelstange mechanische Energie auf den Kurbeltrieb übertragen wird. Am ersten Arbeitstakt wird dazu das Arbeitsmedium in den Arbeitsraum eingebracht während der Kolben an dem Bereich des oberen Totpunktes ist, das Arbeitsmedium wird so dann expandiert, wobei Arbeit auf den Kolben bzw. die Pleuelstange und Kurbeltrieb übertragen wird. Wenn der Kolben den unteren Totpunkt erreicht hat wird das Arbeitsmedium auf dem Weg des Kolbens zu dem oberen Totpunkt wieder ausgestoßen, und bei erreichen etwa des oberen Totpunktes des Kolbens erfolgt ein neuer Arbeitstakt.

Das Wasserfahrzeug umfasst vorzugsweise einen Druckgastank zur Aufnahme des verflüssigten Gases, wobei der Druckgastank mit dem Wärmetauscher über eine erste Druckgasleitung verbunden ist. In der ersten Druckgasleitung sind vorzugsweise Armaturen zur Regelung des Gasstromes angeordnet.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass eine Einspritzdüse mit dem Arbeitsraum verbunden ist durch die über eine zweite Druckgasleitung das in dem Wärmetauscher erwärmte bzw. verdampfte Arbeitsmedium in den Arbeitsraum einbringbar ist. Die Einspritzdüse kann beispielsweise in Form eines Rückschlagventils ausgebildet sein, ermöglicht also in eine Druckrichtung das Einströmen des Arbeitsmediums, in die andere Druckrichtung sperrt die Einspritzdüse. Die Einspritzdüse kann auch als elektromagnetisch, mechanisch, hydraulisch oder pneumatisch bestätigbares Ventil ausgebildet sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen das der Wärmetauscher außerhalb eines Bootsrumpfes unterhalb der Wasserlinie angeordnet ist. Der Wärmetauscher wird bei zu Wasser gelassenem Boot mit dem umgebenden Wasser umströmt. In einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Wärmetauscher so angeordnet ist, dass dieser von Umgebungsluft umströmt wird. Bei der alternativen Ausführungsform dient also nicht das umströmende Wasser sondern die Umgebungsluft der Erwärmung bzw. dem Verdampfen des Arbeitsmediums.

Das eingangs genannte Problem wird auch durch ein Verfahren zum Antrieb eines Wasserfahrzeuges gelöst, bei ein verflüssigtes Gas als Arbeitsmedium unter Zuführung von Wärme aus der Umgebung erwärmt und verdampft wird, das Arbeitsmedium einer Expansionsmaschine zugeführt wird und in dieser unter Abgabe von mechanischer Arbeit an einen mechanischen Antrieb expandiert wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachstehenden Beschreibung an Hand der zugehörigen Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemäßen Wasserfahrzeuges.

Im Fig. 1 dargestellt ist ein Wasserfahrzeug 13 im Schnitt als Prinzipdarstellung. Das Wasserfahrzeug 13 besteht einem Rumpf, der teilweise in Wasser 4 eingetaucht ist. Das Wasserfahrzeug 13 umfasst einen Antriebsmotor 16, der hier beispielhaft nach Art eines Außenbordmotors ausgeführt ist. Alternativ kann der Antriebsmotor 16 auch in bekannter Weise als Einbaumotor im Rumpf des Wasserfahrzeuges 13 angeordnet sein. Der Antriebsmotor 16 umfasst ein Gehäuse 1, in dem eine Kolbenmaschine 12 angeordnet ist.

Die Kolbenmaschine 12 umfasst ein Zylinder 14 mit einem Arbeitsraum 2, in dem ein Kolben 3 beweglich angeordnet ist. Der Kolben 3 ist über eine Pleuelstange 8 mit einem Kurbeltrieb 9 verbunden, der über einen Propellerantrieb 18 ein Propeller 10 antreibt. Der Propellerantrieb 18 kann z. B. in Form einer rotierenden Welle ausgeführt sein, die über ein Winkelgetriebe den Propeller 10 antreibt. Der Arbeitsraum 2 ist über einen Auslasskanal 7 mit der Umgebung verbunden. Des weiteren ist der Arbeitsraum 2 mit einer Einspritzdüse 6 verbunden. Die Einspritzdüse 6 wiederum ist über eine zweite Druckgasleitung 15 mit einem Wärmetauscher 5 verbunden, der über eine erste Druckgasleitung 17 mit einem Druckgastank 19 verbunden ist. In dem Druckgastank 19 befindet sich ein verflüssigtes Gas, beispielsweise verflüssigter Stickstoff, verflüssigte Luft oder ein beliebiges anderes möglichst nicht brennbares verflüssigtes Gas.

In der ersten Druckgasleitung 17 und/oder in der zweiten Druckgasleitung 17 sind hier nicht mehr dargestellte Armaturen zur Regelung des Volumenstromes angeordnet. Es kann sich hier z. B. um Absperrventile, Regelventile und dergleichen handeln.

Nachfolgen wird die Funktionsweise des Druckgasmotors beschrieben. Aus dem Druckgastank 19 strömt das zunächst noch flüssige Arbeitsmedium über die erste Druckgasleitung 17 zu dem Wärmetauscher 5. In dem Wärmetauscher 5 wird

Wärmeenergie aus der Umgebung, hier aus dem Wasser, in dem das Wasserfahrzeug schwimmt, an das Arbeitsmedium abgegeben. Alternativ kann der Wärmetauscher 5 auch so angeordnet sein, dass dieser von Luft durchströmt wird. Die Übertragung von Wärme aus der Umgebung an das Arbeitsmedium führt zu dem Verdampfen des Arbeitsmediums.

Das verdampfte Arbeitsmedium wird nun über die zweite Druckgasleitung 15 der Einspritzdüse 6 zugeführt. Befindet sich der Kolben 3 in Bereich des oberen Totpunktes, so wird die Anspritzdüse 6 geöffnet, sodass das Arbeitsmedium in den Arbeitsraum 2 einströmen kann. In dem Arbeitsraum 2 erfolgt dann eine Expansion des Arbeitsmediums.

Die Expansion erfolgt bis der Kolben in etwa den unteren Totpunkt erreicht hat. Im Bereich des unteren Totpunktes wird der Auslasskanal 7 geöffnet, so dass das Arbeitsmedium auf dem Weg des Kolbens zum oberen Totpunkt ausgestoßen wird. Mit erreichen des oberen Totpunktes beginnt ein weiterer Arbeitstakt der Expansionsmaschine.

Bei der hier dargestellten Erfindung handelt es sich um ein Wasserfahrzeug oder Boot mit wenigstens einem Druckgasmotor für flüssige Gase wobei der Druckgasmotor ein Gehäuse umfasst, in dem wenigstens ein Arbeitsraum ausgebildet ist und in dem ein hin-und hergehender Kolben oder wenigstens eine hin-und hergehende Druckplatte gelagert ist und in den wenigstens ein Auslasskanal für ein Arbeitsmedium mündet, wobei der Kolben oder die Druckplatte über ein Pleuel mit einem rotierenden Kurbeltrieb verbunden ist und der Druckgasmotor mit Hilfe der im Wasser befindlichen Wärmeenergie und wenigsten einen im Wasser befindlichen Verdampfer oder Wärmer das flüssige Gas in ein Druckgas verwandelt und dabei mit dem beaufschlagten Druck über wenigsten eine Einspritzdüse in wenigsten einen Arbeitsraum am Druckgasmotor eingebracht wird, wobei durch das Antriebsmedium der Druckgasmotor seine entwickelte Kraft auf wenigstens eine Antriebsschraube oder auf wenigstens ein Antriebsrad für Boote abgibt, um somit ein Boot im Wasser anzutreiben.

Der vor dem Druckgasmotor angebrachte Wärmer oder Verdampfer kann auch im Druckgasmotor integriert werden, wobei dieser mit der anströmenden Luft aus der Umgebung beheizt werden kann.

Der vor dem Motor angebrachte Wärmer oder Verdampfer kann mit wenigstens einer integrierten Wärmequelle auch im Motor integriert werden, wobei diese Wärme aus jeglicher erdenklicher Quelle, wie Strom oder mechanischer Reibung, entnommen werden kann.

BEZUGSZEICHENLISTE 1 Gehäuse 2 Arbeitsraum 3 Kolben 4 Wasser 5 Wärmetauscher 6 Einspritzdüse 7 Auslasskanal 8 Pleuelstange 9 Kurbeltrieb 10 Propeller 11 Antriebsrad 12 Kolbenmaschine 13 Wasserfahrzeug 14 Zylinder 15 Zweite Druckgasleitung 16 Antriebsmotor 17 erste Druckgasleitung 18 Propellerantrieb 19 Druckgastank