DE1703746A1

DE1703746A1 - Wassersportgeraet

Info

Publication number: DE1703746A1
Application number: DE19681703746
Authority: DE
Inventors: Otto Frenzl
Original assignee: Individual
Current assignee: Frenzl Otto Dr-Ing Igls At
Priority date: 1967-08-11
Filing date: 1968-07-05
Publication date: 1972-01-05
Also published as: DE1703746B2; US3598402A; FR1539959A

Description

Wassersportgerät

Die Erfindung betriffb ein Wassersportgeräb zum Ausüben von Wellenreiten und/oder Wasserskilauf und/oder Dauerschwimmen.

üie Ausübung des bekannten Wellenreitens mittels einer Gleitfläche wie eines Gleitbrettes ist nur an wenigen Meeresküsten rnüglich, an denen sich die hierfür geeigneten Wellenformen ausbilden. Das Wasserskilaufen ist weiter verbreitet. Voraussetzung sind aber außer den Gleitflächen eine große Wasserfläche und ein Antrieb, nämlich ein leistungsfähiges Motorboot, 'wegen der damit verbundenen Geräusch- und Wellenbelästigung der Umgebung ist das Wasserskilaufen nicht über zugelassen.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, die Ausübung des Wellenreitens und Wasserskilaufens auf einem kleinen Raum zu

S
ermöglichen·. Der Wassersport soll weiten Kreisen zu-

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gänglich gemacht werden und vorzugsweise ganzjährig betrieben werden können. Das erfindungsgemäße Gerät dient auch der körperlichen Ertüchtigung und fördert die Geschicklichkeit.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch eine gegenüber der waagrechten schräg nach oben geneigt angeordnete Fläche gelöst, auf der eine nach oben gerichtete Wasserströmung ausgebildet ist, deren Strömungsgeschwindigkeit wesentlich größer als die Grundwellengeschwindigkeit jg«e ist. Auf dieser Fläche stellt sich ein Gleichgewichtszustand zwischen einer aufwärts gerichteten Kraft, die von der Wasserströmung auf die Gleitflächen hauptsächlich durch Reibung hervorgerufen wird, und andererseits einer abwärts gerichteten Kraft ein, die von dem Gewicht des Sportlers herrührt.

Dabei ist auch vorteilhaft, daß die der Wasserströmung innewohnende potentielle Energie zum größeren Teil wieder in kinetische Energie umgewandelt wird, und das Wasser in zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung in einem geschlossenen Kreislauf umläuft, dessen StrömungsVerluste % durch einen Pumpenantrieb gedeckt werden.

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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist die schräg geneigte Fläche nicht eben, sondern ist mit einem konkav gekrümmten Profil versehen, wobei die konkave Seite nach oben gerichtet ist. Es zeigt sich nämlich, daß die von dem Benutzer eingenommene Gleichgewichtslage in bestimmten Bedingungen unstabil wird. So kann der Benutzer plötzlich die Lage seiner Gleit- ^

fläche bzw. seiner Gleitbretter gegenüber der Wasseroberfläche ändern, beispielsweise wenn er bestimmte Bewegungsvorgänge simuliert. Dies ruft eine Verkleinerung oder eine Vergrößerung der Auftriebskraft hervor, die zu einem plötzlichen Heruntergleiten bis in den unteren Teil der Ebene führt, da nun das Gewicht des Benutzers plötzlich das Übergewicht erhält, oder die im gegenteiligen Fall zu einem Nachobengleiten bis zum oberen Ende der schrägen Fläche führt. Das konkave Profil der Fläche trägt nun wesentlich zur Stabilität des Benutzers bei, da die Änderung der parallel zur Oberfläche der geneigten Fläche liegende Gewichtskomponente des Benutzers längs der Fläche stabilisierend wirkt.

In weiterer zweckmäßiger Fortbildung der Erfindung ist die Fläche um eine waagrechte Achse drehbar angeordnet, so daß die Neigung einstellbar ist. Dadurch läßt sich

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in weiten Grenzen die Wasserströmung und insbesondere die Geschwindigkeit und die Waseertiefe regulieren, so daß die jeweils günstigsten Verhältnisse für einen bestimmten Sport auswählbar sind. So läßt sich beispielsweise auf einer verhältnismäßig gering geneigten Fläche der Wasserskilauf ausüben. Zum Wellenreiten wird dagegen die Fläche stärker geneigt. Bei herabgesetzter Geschwindigkeit der Wasserströmung und verhältnismäßig flach geneigter Fläche 1st auch die Ausübung des Schwimmeportes möglich.

Außer bei der Ausübung des Schwimmsportes ist die auf

der geneigten Fläche ausgebildete Wasserströmung im

"schießend'"

allgemeinen "i", im Gegensatz zu dem Begriff "fließend". Bei einer Strömung ist die Geschwindigkeit V größer ale eine kritische Grundwellengeschwindigkeit VC, die gleich der Fortpflanzungsgeschwindigkeit einer unendlich kleinen Welle in der Strömung 1st. Die Grundwellengeschwindigkeit VC beträgt /g«e, wobei e die Waesertiefe und g die Beschleunigungskonstante für den freien Fall 1st.

tangentiale Diese Wasserströmung läßt eich durch daläj^Xnairömen der

geneigten Fläche mit Wasser aus einer Rohrleitung mit

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einer ausreichend kleinen Wassertiefe ε und einer Geschwindigkeit V erzeugen, die nennenswert höher als die Grundwellengeschwindigkeit ist, so daß eine schießende Strömung zustandekommt.

Das Starten der Wasserströmung erfolgt in vorteilhafter Weise bei schwach geneigter Fläche, die dann in zunehmendem jf-iaße stärker geneigt wird. Dies läßt sich gleichermaßen auch aus einem Hochbehälter heraus durch schneite öffnen der die Wasserströmung erzeugenden Rohrleitung bewerkstelligen.

Man kann aber auch bei einer verhältnismäßig großen Wassertiefe der Strömung eine fließende Strömung erzeugen, die den Schwimmsport ermöglicht, wobei die Strömungsgeschwindigkeit kleiner als die Grundwellengeschwindigkeit ist und dem jeweiligen Schwimmer angepaßt ist.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Pig. 1 einen Schnitt durch das Wassersportgerät in einer eisten Ausführungsform,

Pign. 2a

und 2 b Grundrisse der einen und der anderen Hälfte

4es Geräts in Flg. 1 längs des Schnittes 2-2 in Fig. 1,

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„.. H,

Pig. 3 der Grundriß einer Gleitfläche,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV der Fig. 3,

Fig. 5 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform des Wassersportgerätes,

Flg. 6 das Wassersportgerät gemäß Flg. 5 in stark geneigter Lage,

Flg. 7 einen Schnitt durch eine dritte Ausführungsform, Fig. 7b eine Detailansicht der Fig. 7 und

Flg. 8 eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform zum Zuleiten des Wassers.

Das erfindungsgemäße Sportgerät besteht gemäß den Fign. 1 und 2a, 2b aus einer Fläche 1 und einer Düse 2, aus welcher Wasser strömt, so daß sich auf der Fläche 1 eine Wasserströmung mit freier Oberfläche 3 bildet, die eine bestimmte Strömungsgeschwindigkeit und bestimmte Wassertiefe e aufweist. Die Wasserströmung, die ohne Anwesenheit eines Sportlers im wesentlichen ungestört ist, verringert

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Ihre Geschwindigkeit beim Hochlaufen längs der geneigten Fläche 1, wobei die Wassertiefe e kontinuierlich zunimmt. Die Viassertiefe kann aber auch in der Nähe des Gipfels plötzlich ansteigen, was jedoch - wegen der damit verbundenen StrömungsVerluste - tunlichst zu vermeiden ist. Der freie Wasserspiegel erreicht die Höhe 4. Die schräg geneigte Fläche 1 ist in der dargestellten Weise konkav gekrümmt.

Die Wasserrückleitung in einem geschlossenen Kreislauf erfolgt durch schlitzartige öffnungen 5, durch Bälge 6, die Kammer 7 und die Leitung 8. In der Leitung 8 wird das Wasser durch eine Purapeinrichtung wie die beiden Propeller 9 beschleunigt.

Die Fläche 1 bildet zusammen mit den Seitenwänden 10, die vorzugsweise aufblasbar oder/und durchsichtig sind, eine Wanne, die mittels einer bekannten Hubeinrichtung 11 um

eine Achse 12 geschwenkt werden kann. In Fig« 1 lind mehre- " re Lagen der Fläche 1 mit a, b und c bezeichnet.

ί Der Antrieb der Propeller 9 erfolgt durch einen oder men- j rere Motoren 13· Anstelle dieser Motoren kann auch ein Walzenpaar vorgesehen sein, das von den getriebenen Rädern eines Fahrzeugeε angetrieben wird.

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Das Gerät hat außerdem Anschlußstellen I¹J für Halteseile 18 und Anzeigegeräte 15 für die Anzeige der Wassergeschwindigkeit am Düsenaustritt und für die Anzeige der Neigung der Fläche 1.

In den Fign. 3 und 4 ist eine Gleitfläche 16 dargestellt _s die vorzugsweise mit Führungskanten 20 versehen ist. Solche Wasserskier sind an sich bekannt. Ihre Abmessungen können aber im Hinblick auf die vorliegende Anwendung entsprechend abgeändert sein.

Mit Hilfe solcher Wasserskier kann der Sportler alle Phasen des Wasserskilaufs von kleiner Geschwindigkeit bis zur vollen Fahrt in den Stellungen zwischen a und b der Fläche 1 simulieren wobei er das Halteseil 18 benützt. Bei stärkerer Neigung der Fläche zwischen den Lagen b und c erfolgt der übergang zum freihändigen Wasserskilauf bzw. zum Wellenreiten. Hierbei kann der Sportler ohne Haltesei#l durch Gewichtsverlagerung auf der oder den Gleitflächen nicht nur das Gleichgewicht halten, sondern auch durch verschiedene Anstellwinkel der Gleitfläche bzw. der Gleifcflächen Stellen hoher Wassergeschwindigkeit in Düsennähe, oder aber solche geringerer Geschwindigkeit und größerer Wassertiefe, die von der Düse in größerer Entfernung liegen, auf-

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die suchen. In allen Fällen ist dabei/Anströmgeschwindigkeit an den Gleitflächen größer als die Grundwellengeschwindigkeifc fg»e.

Der Wasserskilauf in den Lagen a bis b vollzieht sich also im Gegensatz zum Bekannten an einer Art Wellenhang.

Bei geringer Neigung der Fläche 1, also in der Lage a ™

und bei vergrößerter Wasserfüllung des Sportgerätes bis fast zum oberen Rande der Seitenwände 10 kann der Sportler bei verminderter Wassergeschwindigkeit ohne Gleitflächen ein Dauerschwimmtraining auf kleinem Raum durchführen. Ein oder mehrere Gitter bzw. perforierte Platten oder Netze 17 verzögern die Strömungsgeschwindigkeit

unci verölelchricIßlr:Gn j?ie g·- auf die SchwinimgeschwindigkeityilFer den" gesamten Strömungsquerschnitt.

Die Strömungsgeschwindigkeit kann also durch die Gitter 17» aber auch durch entsprechende Einstellung der Antriebe 13, durch teilweises Abdecken der Öffnung 5, durch unterschiedliche Wasserfüllung und dgl. oder durch Kombination dieser Möglichkeiten erfolgen. Die Strömungsgeschwindigkeit hinter den Gittern 17 ist dabei kleiner als die Grundwellengeschwindigkeit .

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Die quer angeordneten Seile 19 verhindern, daß der

bei äug üburi ~ ei ο 3 :. eile nre ice ns

Sportleiy^zu nahe an die Düse 2 gelangen kann.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß den Pign. 5 und 6 sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet Die Neigung der schrägen konkaven Fläche 1 erfolgt durch Schwenken des ganzen Gerätes um die Achse 12a bzw. 12' mittels der Hubeinrichtung 11a bzw. 11'. Ferner ist eine Kammer 21 vorgesehen, die in der geneigten Lage der Fläche 1 gemäß Fig. 6 mit Wasser gefüllt ist, während bei der für das Dauerschwimmen notwendigen flachen Lage des Gerätes gemäß Fig. 5 das Wasser aus der Kammer 21 mittels der Pumpe 22 der Leitung 23 und ein jetzt geöffnetes Absperrorgan 24 in den Wasserkreislauf gefördert ist und somit die Wassertiefe in der durch die Seitenwände 10 gebildeten Wanne vergrößert ist . Anstelle der Pumpe 22 kann auch das Hochpumpen in den Wasserkreislauf vom Antrieb 9₃ 13 durchgeführt werden, wenn die Leitung 23 an einer Stelle sehr hoher Strömungsgeschwindigkeit des Kreislaufes angeschlossen ist.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fign. 5 und 6 ist die obere Wand 25 der Düse 2 schwenkbar angeordnet, um die vergrößerte Wassermenge bei verminderter Geschwindigkeit durchzulassen und um das Metz 17 besser anzuströmen.

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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fign. 1 und 6 reicht die Leistung des Antriebes S₃ 13 nicht aus, um in stark geneigter Lage der Fläche 1 den Wasserkreislauf zu starten. Der Start erfolgt vielmehr bei geringer Neigung der Fläche 1. Bei der anschließenden stetigen Vergrößerung der Neigung bleibt der Wasserkreislauf dann erhalten.

Eine weitere Ausführungsform des Gerätes ist in Fig. 7 dargestellt. Dieses Gerät ist insbesondere für öffentliche Badeanstalten, also für größere Ausführungen geeignet .

Vor dem Start des in Fig . 7 gezeigten Gerätes ist die Düse 2 beispielsweise durch die schwenkbare heruntergeklappte Düsenwand 25 (gestrichelte Lage) geschlossen. Eine in der Rückleitung 8 befindliche öffnung ist durch eine Klappe 26 geschlossen. Der zwischen den Seitenwänden 10 befindliche Raum 27 ist durch eine Leitung und durch ein Absperrorgan 29 oder durch eine Pumpe 30 entwässert .

Nach dem Einschalten der Motoren 13 erfolgt der Start des Kreislaufes durch schnelles öffnen der Düse 2 durch Hochklappen der Düsenwand 25 . Dabei strömt Wasser kurz-

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zeitig vom Schwimmbecken J>6 der Badeanstalt, ggfs. auch aus einem anderen hochliegenden Behälter mit dem Wasserstand 31 durch die Düse 2_S bildet auf der Fläche 1 die erwünscht c Ii3 eßenue

Wasserströmung «*»■ und erreicht die Höhe k. Das Wasser strömt durch die Schlitze 5 in den Rücklauf, wird von den Propellern 9 beschleunigt _Λ gelangt in die Rückleitung 8 und öffnet die Klappe 26 von selbst, so daß der Wasserkreislauf hergestellt ist.

Das schnelle öffnen und Schließen der Düse 2 durch die Düsenwand 25 erfolgt zweckmäßigerweise durch Betätigung einer Klappe 32, die den oberhalb der Düsenwand 25 befindlichen Raum 33 entweder mit einem Wasserausfluß 3k oder mit einer unter hohem Druck stehenden öffnung 35 verbindet.

Ist der Antrieb 13 eine Wasserkraftmaschine wie eine Turbine, so stellen kl und k2 die Anschluß- bzw. Abflußleitung der Turbine dar. Anstelle der Turbine und der Propeller 9 kann auch eine einfache Strahlpumpe verwendet werden, die als Treibmittel das verfügbare Wasser benützt, das mit hoher Geschwindigkeit durch eine Düse koaxial in den Kanal 8 eintritt. Dies ist in Fig. 8 dargestellt. Die Zuführungsleitung für die Düse ist mit k3 bezeichnet.

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Den Antrieb mittels einer Turbine oder einer Strahlpumpe wird man wählen, wenn bei einem ausreichend großen Gefälle die im Gefälle verfügbare Wassermenge kleiner als die durch die Düse 2 strömende Wassermenge ist. Hat man jedoch ein Gefälle zur Verfügung, dessen Wassermenge gleich der durch die Düse 2 tretenden Wassermenge ist, so erübrigen sich in Fig. 7 die Rückleitung 8 und der Antrieb 9, 13 sowie die Klappe 26. So kann das Sportgerät auch in eine Gefällestufe eines natürlichen Wasserlaufes eingebaut werden. Das Gefälle muß mindestens gleich dem Höhenunterschied von 31 auf k sein.

In Fig. 7b ist dargestellt, wie ein auf einer Gleitfläche liegender Sportler durch wahlweises Eintauchen seiner Füße in die Wasserströmung seine Lage an der Fläche 1 verändern kann.

In allen Ausführungsbeispielen erfolgt die Erwärmung des Wassers durch die Verlustleistung der Propeller 9 · Bei Verwendung einer Wärmekraftmaschine als Antrieb kann auch die Kühlleistung der Maschine zum Erwärmen des Wassers verwendet werden.

Der Vorteil des Sportgerätes besteht in seiner universellen Verwendbarkeit (mit und ohne Gleitflächen, mit und ohne

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Halteseile). Ein weiterer Vorteil besteht in der verhältnismäßig geringen Antriebsleistung, da sich beim Hochlaufen des Wassers auf der ansteigenden Fläche 1 die kinetische Energie des Wassers in potentielle Energie umwandelt, die beim Zurückströmen wieder gewonnen wird, so daß vor den Propellern 9 schon eine Druckerhöhung stattfindet. Die Antriebsleistung dient also nur zur Deckung der Strömungsverluste im Kreislauf, zu denen auch die durch die Anwesenheit des Sportlers verursachten Verluste zählen.

Ein weiterer Vorteil besteht in dem verhältnismäßig geringen Platz- und Wasserbedarf und daher der leichten Wassererwärmungsmöglichkeit. Dies erleichtert den Einbau in ein Gebäude und ermöglicht einen ganzjährigen Betrieb. Anfängern können alle Erleichterungen, wie große Gleitflächen, kleine Wassergeschwindigkeiten und geringe Neigungen sowie Halteseile gegeben werden. Dem Geübten kann durch kleine Gleitflächen, hohe Wassergeschwindigkeiten und starke Neigungen, sowie durch schnelle Änderungen der öffnung der Düse 2, durch Weglassen des Halteseiles und dgl. ein schwieriges und abwechslungsreiches Programm geboten werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Wassersportgerät zum Ausüben von Wellenreiten und/oder Wasserskilaufs gekennzeichnet durch eine gegenüber der Waagrechten schräg nach oben geneigt angeordnete Fläche (I)₅ auf der eine aufwärts gerichtete Wasserströmung ausgebildet ist, deren Strömungsgeschwindigkeit größer als die Grundwellengeschwindigkeit ig*e ist.

2. Gerät nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche (1) konkav gekrümmt ist.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der Fläche durch Schwenken um eine waagrechte Achse (12, 12a, 12') veränderbar ist.

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k. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis ~j_t dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausbildung der Wasserströmung eine Düse (2) nahe dem unteren Ende der Fläche (1) vorgesehen ist.

5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenquerschnitt veränderbar ist.

6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausbildung eines wenigstens teilweise geschlossenen Wasserkreislaufs eine Rückleitung (6, 7, 8) zur Düse (2) vorgesehen ist.

7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß

in der Rückleitung (6, 7, 8) eine Pumpe (9) angeordnet ist.

8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (9) hydraulisch insbesondere durch eine Turbine angetrieben ist.

9. Gerät nach Anspruch S₃ dadurch gekennzeichnet., daß für den Antrieb der Turbine ein Gefälle dient.

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10. Gerät nach Anspruch S₃ dadurch gekennzeichnet, daß für den Wasserkreislauf eine Wasserstrahlpumpe vorgesehen ist.

11. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet₃ daß zur Erzeugung der Antriebsenergie für die Wasserstrahlpumpe ein Gefälle dient.

12. Gerät nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (9) von einer 'Wärmekraftmaschine angetrieben ist, deren Verlustwärme zum Aufwärmen des Wassers dient.

13. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausbildung der Wasserströmung ein Gefälle dient.

14. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis Ik₃ dadurch gekenn- j zeichnet, daß zur Ausbildung einer gleichmäßigen und verzögerten Wasserströmung, deren Geschviindigkeit kleiner als fg*e ist und sich daher für das Schwimnen eignet, ein entfernbares Gitter (17) oder dgl. vorgesehen ist.

15. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis Ik₃ gekennzeichnet durch eine oberhalb des höchsten V/assers tandes der V.'asserströmung auf der Fläche (1) befindliche l/asserreserve, die mit dem unteren Teil der Fläche (1) schnell verbindbar i3t.

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