Schleppschirm, insbesondere zum Schleppen von Skifahrern Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schlepp schirm, insbesondere zum Schleppen von Skifahrern, unter Ausnutzung der Windkraft. Ferner eignet sich ein solcher Schleppschirm beispielsweise auch zum Zie hen von Schlittschuhläufern oder Rodelfahrern.
An den meisten stark frequentierten Skipisten sind in den letzten Jahren Skilifte errichtet worden, die dem Skisportler die Mühe des Aufstieges ersparen und ihm möglichst viele Abfahrten ermöglichen sollen. Infolge des in letzter Zeit stark gestiegenen Andrangs an diesen Skiliften sind die Wartezeiten oft unzumutbar lang. Viele Skiläufer, besonders die Individualisten unter ihnen, ziehen daher oft, um das Gedränge und die Wartezeiten zu vermeiden, abgelegene Skigebiete ohne Skilift vor, auch um den Preis mühevoller Aufstiege.
Die vorliegende Erfindung soll den zuletzt genannten Skifahrern ermöglichen, auch ohne Skilift, unter Aus nutzung des Windes Hänge hinaufzufahren, zumindest solche mit nicht zu grosser Steigung.
Der erfindungsgemässe Schleppschirm ist gekenn zeichnet durch eine grossflächige, faltbare Hülle, die mit Mitteln zur Verbindung mit der zu schleppenden Person versehen ist.
Im folgenden wird der Erfindungsgegenstand unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher dargestellt. In dieser zeigen: Fig. 1 eine Windströmung an einem Berg, Fig. 2 die Kraftwirkung an einem schräg angeblase nen Schleppschirm zum Ziehen eines Skifahrers, Fig. 3 schematisch die Wegverhältnisse bei zwei verschiedenen Arten des Aufstieges eines Skifahrers mittels eines Schleppschirmes, Fig. 4, 5 und 6 ein Ausführungsbeispiel eines steuerbaren Schleppschirmes für Skiläufer,
Fig. 7 die geometrischen Verhältnisse bei der Steue rung eines Schirmes nach den Fig. 4 bis 6 und die Fig. 8 bis 11 weitere Ausführungsformen erfin dungsgemässer Schleppschirme.
Fig. 1 zeigt im Querschnitt einen umströmten Hö henzug eines Hochgebirges. Im Hochgebirge herrschen gewöhnlich während des ganzen Jahres Windströmun gen, die für den vorliegenden Zweck stark genug sind. Die Strömung wird, wie aus Fig. 1 hervorgeht, an der angeströmten Hangseite nach oben abgelenkt, und wirkt daher günstig in der Schlepprichtung. Das Schleppen ist natürlich am wirkungsvollsten, wenn der Wind gleich mässig und in der gewünschten Schlepprichtung bläst, es genügen aber auch ohne weiteres böige und in wech selnder Richtung wehende Winde, deren Ausnützung aber selbstverständlich eine grössere Geschicklichkeit des Skiläufers voraussetzt.
Auch bei ungünstigen Wind verhältnissen sind indessen die Anforderungen an die Geschicklichkeit nicht allzu gross und die Handhabung des Schirmes ist erfahrungsgemäss in sehr kurzer Zeit zu erlernen. Die besten Voraussetzungen für diese Sportart bieten in unseren Breiten höhere Gebirgslagen, vor allem Südhänge.
Fig. 2 zeigt im Grundriss einen Schleppschirm zum Ziehen eines Skifahrers, wobei der Schirm unter einem Winkel zur Bewegungsrichtung der Skier angeblasen wird. Die auf den Fallschirm ausgeübte Kraft hat hierbei eine ziehende Komponente Pl=P-cosa in der Bewegungsrichtung und eine Querkraftkompo- nente P2 = P sin a, die von der Seitenführung der Skier aufgenommen wird.
Die vom Wind auf den Schirm ausgeübte Kraft P entspricht dem Strömungswiderstand eines Fallschirmes und ist gegeben durch die Gleichung:
EMI0001.0019
worin c . den Widerstandsbeiwert des Schirmes, F in m2 die Projektion der Schirmfläche in Strömungsrich tung, o = y/g in kg - s2/m4 die Luftdichte und v die Windgeschwindigkeit bedeutet.
Beispielsweise ergibt sich bei einem Schirmdurch messer von 4 m (F<B>=</B> 12,5 m2), einem Widerstands beiwert c"- = 1,26, einer Windgeschwindigkeit von 6 m/ s (= 21,6 km/h) und einem spezifischen Gewicht der Luft = 1,2 kg/m3 und der Erdbeschleunigung g = 9,81 m/s2 eine Kraft von P = 34,6 kg. Die hier angenommene Windgeschwindigkeit ist in grösseren Höhen der Gebirge häufig anzutreffen. Wenn die Windrichtung mit der Fahrtrichtung zusammenfällt, so ist die vorstehend be rechnete Kraft P gleich der Zugkraft. Schliessen hin gegen Fahrtrichtung und Windrichtung einen Winkel a ein, so reduziert sich die Zugkraft, wie oben erwähnt, auf PI = P - cos a.
Das Hochziehen am Hang zur Überwindung eines gegebenen Höhenunterschiedes kann, wie auf der linken Seite der Fig. 3 dargestellt, in einem Zug erfolgen, wenn die Schleppkraft zur Überwindung des Fahrtwiderstan des ausreicht, oder aber, wenn dies nicht der Fall ist, auf einem in der Fig. 3 rechts dargestellten stufen förmigen Weg, wobei der Skiläufer sich unter dem bei der herrschenden Schleppkraft grösstmöglichen Nei gungswinkel soweit, wie es die Geländeverhältnisse er lauben, von 1 bis 2 hochziehen lässt, sodann bei mög lichst geringem Höhenverlust von 2 bis 3 zurückgleitet,
sich von 3 wieder möglichst steil bis 4 hochschleppen lässt usw., bis er an die Stelle 5 gelangt, von wo er die Abfahrt beginnt. Für die Abfahrt wird der Schirm, je nach Konstruktion, eingezogen oder um den Körper gewickelt.
Für kleine und mittlere Windgeschwindigkeiten kann der Schirm, wie in Fig. 2 dargestellt, gleich wie ein herkömmlicher Fallschirm, jedoch von verhältnis mässig kleinem Durchmesser, ausgeführt sein. Eine Steuerung ist dabei durch einseitiges Anziehen der Seile möglich, was die Symmetrie der Strömung stört und die Grösse und Richtung der Windkraft ändert. Noch besser lässt sich die in den Fig. 4 und 5 dargestellte Ausführung eines Schirmes steuern, die sich überdies auch für stärkere Windströmungen und auch Windstösse besser eignet. Bei dieser Bauart sind die Seile in zwei in den Punkten 6 und 7 vereinigte Stränge aufgeteilt.
Durch Einziehen oder Nachlassen des Stranges 7 lässt sich der Formwiderstand variieren und auch so stark ver mindern, dass er selbst bei starkem Wind leicht einge zogen werden kann. Am Strang 6 ist ein Bauchgurt 8 befestigt, den sich der Skiläufer umschnallt. Der zweite Strang 7 ist mit einer Feder 9 verbunden, an deren Ende ein Handgriff 10 vorgesehen ist. Statt des Hand griffs könnte sich der Fahrer auch, wie Fig. 6 zeigt, einen am Ende der Feder 9 angebrachten Strick um die Hand wickeln. Anstelle der Feder könnte auch ein Elastomerseil oder ein sonstiges geeignetes Federele ment verwendet werden.
Ebenso kann auch der Bauch gurt 8, wie aus Fig. 5 hervorgeht, mit dem dazugehöri gen Strang durch eine Feder 12 oder ein sonstiges feder- elastisches Element verbunden sein, um den Entfaltungs stoss oder bei böigem Wind auftretende Stösse zu mil dern.
Die Fig. 5 zeigt, wie durch Nachlassen des mit dem Handgriff verbundenen Stranges um die Strecke s der Formwiderstand geändert werden kann. Hier wird der Widerstand kleiner und beim vollständigen Loslassen des Handgriffs fällt der Schirm überhaupt zusammen bzw. verursacht nur einen sehr kleinen Widerstand, der zum Schleppen nicht ausreicht.
Anhand der Fig. 7 werden nachfolgend die Strö mungsverhältnisse am Schirm beschrieben. Bei eitlem einseitigen Anziehen des rechten Stranges dreht sich die Ebene der Berandung und schliesst mit der Symme trieachse x, die gleichzeitig die Achse der ungestörten Ausströmung ist, einen Winkel a ein. Hierdurch ändern sich die Abströmverhältnisse am Rand des Schirmes. Auf der Seite der verkürzten Seile verringert sich die Abströmung der Luft in der Richtung P, wogegen sie an der gegenüberliegenden Seite in der Richtung q zunimmt.
Die Resultierende des Widerstandes ver schiebt sich nach links, so däss sich die Schirmachse x gegenüber der Lage bei symmetrischer Anströmung um einen Winkel a in die Stellung x' dreht. Die Anström- fläche verringert sich hierbei von A auf A' und damit bei konstanter Anströmgeschwindigkeit die Schlepp kraft annähernd im Verhältnis A'/A. Beim Verkleinern von a auf Null verschwindet die Schleppkraft prak tisch ganz.
Der Schirm hebt sich im geblähten Zustand von selbst über den Boden, da durch die zwischen seinem unteren Rand und dem Boden abströmende Luft ein Luftkissen entsteht, das den Schirm selbsttätig hebt. Dieser Effekt lässt sich auch so erklären, dass an der dem Boden benachbarten Randpartie die Abströmung gebremst und damit der Schirm, sinngemäss wie vor stehend für die Steuerung beschrieben, nach oben ge dreht wird. Sollte die natürliche Abströmung bei sehr kleiner Geschwindigkeit nicht genügen, so kann diese Wirkung wie beim Steuern durch Verkürzen der unteren Seile verstärkt werden.
Die Fig. & bis 11 zeigen Schirme mit anderen Mitteln zur Steuerung der Schleppkraft und Kraft richtung bzw. zur Dämpfung von Windstössen. Die Ausführung nach Fig. 8 weist einen vom Schirmrand bis zum Scheitel laufenden Schlitz auf, dessen Breite sich vom Skifahrer verstellen lässt. Hierzu ist ein Steuer seil 13, das wiederum ein Federelement 14 aufweist, zickzackförmig durch an den Schlitzrändern befestigte Ringe 15 geführt und im Scheitel 16 des Schirmes vor ankert.
Durch Ziehen oder Nachlassen des Steuer- seiles lassen sich Formwiderstand, und damit die Schleppkraft, sowie die Wirkungslinie der Schleppkraft variieren und somit den Wind- und Geländeverhältnissen anpassen.
Der in Fig. 9 dargestellte Schleppschirm besitzt ebenfalls einen Schlitz, dessen Ränder aber durch fed6r- elastische Elemente 18 bis 21 verbunden sind. Bei Windstössen weitet sich der Schlitz gegen die Feder- wirkung, so dass Luft abfliessen kann und sich der Staudruck - und damit die Schleppkraft verringern. Der Schlitz wirkt also als Böendämpfer.
Fig. 10 zeigt einen Schleppschirm, bei deni die Steuerung der Schleppkraft mittels einer im Durchmesser veränderbaren Öffnung 22 im Scheitel des Schirmes erfolgt. Am Umfang dieser öffnung sind in einem Kuchen 24 vereinigte und mit einem Steuerseil 25 ver bundene Seile 23 befestigt.
Das Steuerseil 25 weist zur Dämpfurig wiederum ein federelastisches Element 26 auf: Durch Ziehen oder Nachlassen des Steuerseiles lässt sich der Durchmesser der Öffnung 22 und dartut die Schleppkraft verändern. Gleichzeitig dient die öff- nung 22 wie der Schlitz bei der Ausführung nach Fig: 9 zum Abschwächen von Böen.
Die Fig: 11 zeigt diesen Schirm mit gegenüber der Fig. 10 erweiterter öffnung, also kleinerem Form widerstand.
Vorteilhaft ist auch eine Ausführungsform, bei der die Seile in vier Stränge aufgeteilt und mit einem getneIrl- Samen, am Körper zu befestigenden Gurt verbunden sind. Zur Steuerung braucht der Fahrer nur seinen Körper um die Hochachse zu drehen. Er hat also dabei die Hände frei, kann sich also beim Hochschleppen ,auf die Stöcke stützen.
Neben den hier beschriebenen Varianten sind natür lich noch weitere Ausführungsformen möglich. Bei spielsweise kann der Schirm zur Dämpfung von Wind stössen eine Scheitelöffnung aufweisen, deren Rand mit tels diametraler elastischer Seile belastet ist und die sich bei plötzlichem Anwachsen des Staudrucks vergrössert.
Damit der Schirm bei schwachem Wind oder kurzen Windunterbrüchen nicht zusammenfällt, können auch Versteifungen durch Stäbe, Ringe oder gasgefüllte Schläuche vorgesehen sein. Zweckmässig wird man den Schirm aus einem durchsichtigen Kunststoff herstellen, um dem Skifahrer eine gute Sicht nach vorn zu ge währen.
Der Schleppschirm kann selbstverständlich auch dra chenartig mit beliebigem Grundriss ausgeführt sein, vor teilhaft jedoch von dreieckiger oder quadratischer Ge stalt. Bei entsprechender Schirmgrösse oder Windstärke oder auch bei kleinen Steigungen können auch zwei oder mehr Skifahrer geschleppt werden, die sich an einem gemeinsamen Geschirr festhalten oder mit ent sprechend vielen Bauchgurten festschnallen. Zweckmä ssig übernimmt dabei einer der Skifahrer die Steuerung.