Klicken Sie hier, um eine Video-"visuelle Zusammenfassung" dieser Erfindung anzusehen.
◉ Einleitung und Ziele:
Die ursprüngliche Idee zu diesem System entstand 2004, als ich für eine Kunstausstellung in Dubai war. Damals hatte ich ein Modell eines Elektroautos (Spielzeug) mit einem sehr komplexen Federungssystem gekauft. Die sanfte und schwebende Bewegung der Federungshilfen des Autos ermöglichte eine volle 180-Grad-Funktion in allen horizontalen und vertikalen Achsen, und ich war wirklich beeindruckt von dieser komplexen und einzigartigen Technik im Spielzeugmaßstab. Die perfekte Federung dieses Spielzeugs brachte mich auf die Idee, ein ähnliches System auf Wasserwellen anzuwenden, und zehn Jahre später entwickelte ich diese Idee theoretisch weiter und verwendete und demonstrierte sie in meinem fünften Science-Fiction-Film "Mission 411", gesponsert von Da Yamms Entertainment in Hollywood, USA, im Jahr 2014 . Jahre später wurde mir klar, dass das von mir in diesem Film geschaffene Anti-Schock-Schiff das Potenzial hatte, als reale Erfindung patentiert zu werden, daher widme ich diesen Artikel der erneuten Erläuterung meines alten Entwurfs für dieses System (ohne neue Überarbeitungen).
Im Seeverkehr ist die Vibration durch Wellengang umso stärker, je kleiner ein Boot oder Schiff ist. Physikalische Gesetze besagen, dass zwei Objekte, deren Oberflächen näher beieinander liegen, einen stärkeren kinetischen Einfluss aufeinander haben. Haben die Oberflächen zweier Objekte unterschiedliche Abmessungen, ist die gegenseitige Bewegung umgekehrt proportional zu ihren Abmessungen und ihrer Masse. Gleichzeitig hängt dies direkt mit der Dichte des Objekts zusammen. Ist die Dichte des Objekts geringer als die von Wasser, verstärkt sich die Vibration. Entspricht die Dichte des Objekts der von Wasser, ist die Masse unter Wasser und weniger stark von der Wellenbewegung betroffen. Beträgt beispielsweise die Außenfläche einer kleinen Welle im Meer einen Quadratmeter, ist die Oberfläche des auf der Welle liegenden Objekts gleich groß wie die der Welle und hat eine geringere Dichte als die von Wasser. Unter sonst gleichen Bedingungen ist die Wirkung der Welle auf das Objekt vollständig. Dies bedeutet, dass das Objekt der Welle folgt, wenn sie steigt oder fällt.
Wenn beispielsweise die Außenfläche einer Welle einen Quadratmeter groß ist und die Oberfläche eines Objekts zehn Quadratmeter misst und dessen Dichte geringer ist als die von Wasser, wird aufgrund der fehlenden physikalischen Überlappung zwischen Objekt- und Wellenoberfläche nur ein Teil der Objektoberfläche vom Impuls der Welle beeinflusst. Erreicht die Oberfläche eines Objekts 100 Quadratmeter und hat es die gleiche Dichte wie Wasser, ist der Einfluss des Objekts auf die Welle nahezu minimal. Aus diesem Grund bleiben Schiffe und Tanker bei kleinen und mittleren Wellen stehen. Wellen treten in vielen Formen auf, und ihre Intensität und Höhe hängen von verschiedenen Faktoren ab, wie etwa der Windgeschwindigkeit, der Tiefe des Gewässerbetts, der variablen Wassertemperatur durch den Magmakern am Meeresboden oder plötzlichen Bewegungen des Meeresbodens. In jedem dieser Fälle werden Wellen durch unterschiedliche physikalische Schwingungen erzeugt, die leichte bis starke Erschütterungen mit unterschiedlichen Amplituden und Perioden verursachen.
Es ist klar, dass die oszillierenden Bewegungen eines Bootes oder Schiffes, die sich über einen längeren Zeitraum und wiederholt auf und ab bewegen, nie angenehm sind. Diese Wellenschwankungen verursachen Beschwerden wie Übelkeit, Kopfschmerzen sowie Schmerzen in Wirbelsäule und Nacken bei Personen, die es nicht gewohnt sind, längere Zeit in einem Boot zu treiben und unter Wasser zu sein. Angesichts meines Wohnsitzes in einer Küstenstadt und der häufigen Nutzung des Schiffsverkehrs brachten mich diese Herausforderungen damals auf die Idee, ein Federungssystem für Boote und Seebusse zu entwickeln.
◉ Technische Beschreibung der Erfindung:
Wie in der Computersimulation (Video am Ende dieses Artikels) zu sehen ist, habe ich zwölf hybride hydraulische Stützen verwendet, um den Rumpf eines Seebusses zu stützen und aufzuhängen. Mit diesen Stützen wird das Deck eines Bootes oder Seebusses fixiert und bewegungslos auf dem Wasser gehalten, wenn es dem Wellenimpuls ausgesetzt ist. Die Anzahl der benötigten Stützen für das Federungssystem in einer solchen Konstruktion hängt vom Gewicht des Bootes oder Seebusses ab. Je größer und schwerer der Rumpf, desto mehr Stützen werden benötigt. Obwohl mit der neuen Version lineare und Monoskelett-Aufhängungen diese alte Konstruktion ersetzen können, bietet diese Konstruktion weiterhin ein hohes Flexibilitätspotenzial und eine gute Reaktionsfähigkeit auf schnelle Wellenbewegungen.
Um die Reaktion der Kabine auf die Wellenoberfläche zu verhindern, beträgt die Höhe jedes Hebers etwa 1,30 Meter. Diese Höhe ermöglicht die Flexibilität des mechanischen und hydraulischen Arms jedes Hebers und ermöglicht eine horizontale und vertikale 90-Grad-Bewegung. Die Basis aller drei mechanischen Arme ist auf einem Haltezug montiert, sodass die Kabine mithilfe von zwölf hydraulisch-mechanischen Armen an vier Haltezügen in eine sichere Position gebracht werden kann.
Die Materialzusammensetzung der Haltezüge besteht aus komprimiertem Polyethylen, wodurch mithilfe einer 4-Wand-Struktur Luft im Inneren jeder Pfanne komprimiert werden kann. Dieses Material weist Eigenschaften auf wie: feine, kompakte und leichte Zelltextur – Rotationsformen – hohe Beständigkeit gegen die zerstörerischen Eigenschaften von Natriumkationen in salzigem Meerwasser – sowie Beständigkeit gegen die Zerstörung der Textur und Form des Zuges durch intensive Sonneneinstrahlung. Diese Kombination aus geringerer Dichte (im Vergleich zu Meerwasser) mit interner Druckluft erzeugt Anti-Sink- und Anti-Kipp-Eigenschaften (ohne dass die Gefahr besteht, dass Wasser in den Zug eindringt). Die maximalen Längs- und Querabmessungen jedes Zuges sind so ausgelegt, dass es zwischen ihnen zu keiner Überschneidung oder Kollision kommt, da dies verhindert, dass die Züge miteinander kollidieren, die größte Kontaktfläche zwischen dem Zug und der Wellenoberfläche bietet und die Reaktivität auf kleine Wellenschwankungen minimiert.
Gemäß den diesem Artikel beigefügten Abbildungen besteht jeder hydraulische Zweiwege-Wagenheber (Aufhängungssystem) aus fünf Hauptteilen, die durch Lager und Zahnräder miteinander verbunden sind. Diese Teile umfassen die Wagenheberverbindungsbasis mit dem Boden der Passagierkabine, den Hebel des mechanischen Hauptarms, den Hebel des mechanischen Nebenarms, die Wagenheberendverbindungsbasis mit der Oberfläche des schwimmenden Zugs im Wasser und den Kolben für Öl- und Lufteinlass und -auslass. Bei diesem Wagenhebertyp wird die Kraft der Meereswellen benötigt, um den Kolben einzuziehen und zu öffnen. Mit anderen Worten: Wenn die Welle steigt, schließen sich die Hebel des mit dem Kolben verbundenen mechanischen Arms, und wenn die Welle abfällt, öffnen sich diese Hebel entlang der linearen Bewegung des Kolbens. Die Funktionskurve des Öffnens und Schließens der mechanischen Haupt- und Nebenarme bewirkt, dass die Wagenheberhebel in einem 90-Grad-Winkel zur Wellenschwingung arbeiten.
◉ Klicken Sie auf eines der Galeriebilder unten, um es zu vergrößern:
Die sequentielle Anordnung von 3 Hydraulikzylindern an jedem Zug soll den durch die Wellenschwingungen auf die Zugoberfläche ausgeübten Druck verteilen und ein Umkippen oder Auslenken des Zuges verhindern. Bei breiten Wellen verringert sich der durch die Wellenschwingungen auf den Sitzarm des Zylinders ausgeübte Druck, wenn der seitliche und längsseitige Abstand der Züge größer ist als zueinander. Ist der Abstand zwischen den Zügen hingegen kürzer, folgen die Züge stärker der Wellenbreite und die Auf- und Abschwingungen der Passagierkabine nehmen zu. Daher spielt die Schaffung des richtigen Abstands und der richtigen Abmessungen für jeden Zug eine grundlegende Rolle für die ordnungsgemäße Funktion des Federungssystems.
Ein Vorteil der hydraulischen Federung besteht darin, dass sie nicht dem üblichen Design von Booten oder Seebussen folgt. Durch die Platzierung der Passagierkabine auf den Hebeln der hydraulischen Federung entfallen Einschränkungen und Abhängigkeiten von aerodynamischen Strukturen bei der Kabinengestaltung. Anders ausgedrückt: Durch die Trennung von Passagierkabine und Bootsrumpf erreichen wir mehr Innovation und Kreativität bei der Kabinengestaltung.
Wie andere Erfindungen verfügt auch diese Erfindung über das Potenzial zur Weiterentwicklung und Optimierung und durch ihre Kommerzialisierung können wir ein anderes, sicheres und komfortables Erlebnis im Seeverkehr erreichen.
◉ Animationskünstler dieses Videos: Ali Pourahmad
◉ Musikkomponist dieses Videos: Ali Pourahmad
◉ Sprecher: Ali Pourahmad
◉ Sprache: Englisch
◉ Untertitel: Keine