Die Erfindung betrifft ein Segelfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Windkräfte führen bekanntlich an der Takelage zu Kräften, welche ein Eintauchen des Bugs durch Vortreibskräfte und ein Krängen nach Lee durch die Querkräfte hervorrufen. Das Eintauchen des Bugs wirkt bremsend. Das Krängen bewirkt einerseits ein leeseitiges Eintauchen des Rumpfs und andererseits das Neigen der Segel zur Leeseite. Das seitliche Eintauchen des Rumpfs wirkt bremsend. Das Neigen der Segel zur Leeseite ergibt zwar weniger Windangriff, macht aber bei zu starkem Wind eine Reduktion der Segelfläche nötig.
Man hat deshalb Auftriebskräfte erzeugende Flügel am Masttop angebracht, welche man mittels Leinen von Deck aus steuerte. Der Erfolg war bescheiden und die Handhabung sehr problematisch.
Das gerade Gesagte gilt auch für ein Segelboot nach der französischen Patentanmeldung Nr. 8 802 338 (Publikations-Nr. 2 627 449), wo vorgeschlagen wurde, einen flugzeugartigen Flügel mittels eines am Masttop begrenzt schwenkbaren Armes vorzusehen. Dadurch wollte man grosse Auftriebskräfte erzeugen, welche das Segelboot so stark anheben, dass es nur noch auf dem Wasser gleiten kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein wirtschaftlich vorteilhaftes Segelfahrzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, welches weniger krängt und dabei leicht zu handhaben ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird das im Anspruch 1 gekennzeichnete Segelfahrzeug vorgeschlagen.
Beim erfindungsgemässen Segelfahrzeug bewirken die Bewegungen des Hauptsegels, welches man in an sich üblicher Weise handhaben kann, auch gewisse Bewegungen des Obermastbaums, welcher dadurch auch das untere Hintereck des Obersegels verstellt.
Sehr vorteilhaft ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Hinterkanten des Hauptsegels und des Obersegels miteinander verbunden sind. Die Bewegungen des Hauptsegels werden dann direkter auf das Obersegel übertragen.
Ändert sich die Seite, von welcher der Wind das Hauptsegel anbläst, so wird das Obersegel von der anderen Seite her angeblasen, indem der damit verbundene Obermast mit seinem Fuss in der Obermastführung zur anderen Seite hin geschwenkt wird.
Man erreicht also einerseits durch die mit Ruder und Hauptsegel bewirkten Manöver und andererseits durch das Umschwenken des Obermastfusses zur anderen Seite der Obermastführung die richtige Obersegelstellung.
Man kann das Obersegel so einstellen, dass es den gewünschten Effekt erbringt, bei dem das Krängmoment durch das Antikrängmoment ausgeglichen wird; dieser Effekt kann dann erhalten bleiben, bis man aus irgendwelchen Gründen eine neue Einstellung wünscht.
Man kann die Obertakelage dabei so auslegen, dass sie im Betrieb ein das Vorderende hebendes Längsmoment entwickelt, was in manchen Segelsituationen sehr erwünscht sein kann.
Es ist vorzugsweise möglich, dass die Obertakelage und die Haupttakelage gegenseitig so abgestimmt sind, dass bei im Betrieb erfolgender Änderung der Stellung zum Wind beide Takelagen eine gemeinsam optimierte Windanströmung haben.
Die Anordnung der hinteren Segelkanten beider Segel wirkt sich günstig aus, weil das Hauptsegel und das Obersegel im vorderen Bereich auseinandergestellt sind, wo die Drücke und Unterdrücke am höchsten sind.
Einen günstigen Einfluss kann auch ein Tuch bewirken, welches in das Dreieck zwischen den beiden Enden der Obermastführung und dem Hinterende des Obermastbaums eingesetzt ist, weil es den Druckausgleich zwischen Hauptsegel und Obersegel vermindern kann und damit die Strömungswirbel und den induzierten Widerstand reduziert werden können.
Die Anordnung der Teile der Obertakelage beim erfindungsgemässen Segelfahrzeug mit einem profilierten Obermast, der entlang der Obermastführung schwingen und mit der Obermastführung sich um den Hauptmast drehen kann, erlaubt die Ausbildung eines guten Segelprofils im Wind, das optimal angeströmt werden kann und einen geringen Windwiderstand der Fortbewegung entgegensetzt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der rein schematischen Zeichnung eines Segelboots beispielsweise besprochen. Es zeigen:
Fig. 1 ein Schaubild eines Segelboots am Wind,
Fig. 2 eine Seitenansicht nach Pfeil II in Fig. 1,
Fig. 3 eine Vorderansicht nach Pfeil III in Fig. 2, und
Fig. 4 eine Draufsicht nach Pfeil IV in Fig. 2.
In der Zeichnung bedeuten:
W Wind.
R Rumpf des Segelboots.
HE Hinterende des Segelboots.
VE Vorderende des Segelboots.
X Bootsquerachse (sich seitlich erstreckend).
Y Bootslängsachse (Fahrzeuglängsachse).
HT Haupttakelage (1, 11, 2, 3, 31, 32).
1 Hauptmast.
11 Hauptmasttop.
2 Hauptmastbaum, an 1 schwenkbar gelagert.
3 Hauptsegel an 1 und 2 befestigt.
31 Hinterkante von 3.
32 Obere Hinterecke von 3.
FH Auftriebskraft des Hauptsegels.
FHx Querkraft des Hauptsegels.
FHy Längskraft des Hauptsegels.
AH Anstellwinkel des Hauptsegels.
OT Obertakelage (5, 51, 52, 6, 60, 61, 62, 7, 71, 72, 73, 74, 8, 81, 9).
5 Obermast.
51 Obermastfuss.
52 Seilzüge zur Lagebestimmung von 51 in 7.
6 Obersegel an 5 und 8 befestigt.
60 Vorderkante von 6.
61 Hinterkante von 6.
62 Unteres Hintereck von 6.
7 Obermastführung.
71 (linkes) Obermastführungsende.
72 (rechtes) Obermastführungsende.
73 Obermastführungsmitte.
74 Drehgelenk an 11.
8 Obermastbaum mit 7 verbunden um 74 an 11 drehbar.
81 Hinterende von 8.
9 Tuchbespannte Dreiecksfläche.
Fo Auftriebskraft des Obersegels.
Fox Querkraft des Obersegels.
Foy Längskraft des Obersegels.
Ao Anstellwinkel des Obersegels.
10 Schwert.
Fsx Querkraft des Schwerts.
Mz Hebendes Längsmoment.
A Distanz zwischen den Kräften Fox und Fsx.
B Distanz zwischen den Kräften FHx und Fsx.
Das in Fig. 1 dargestellte Segelboot hat einen Rumpf R mit Vorderende VE und Hinterende HE; es hat eine Längsachse Y, eine Querachse X; weiter hat es eine Haupttakelage HT und eine Obertakelage OT.
Die Haupttakelage HT hat das Hauptsegel 3, das vorne am Hauptmast 1, an seiner Hinterkante 31 hinten unten am Hauptmastbaum 2 und hinten oben bei 32 am Obermastbaum 8 befestigt ist. Ferner kann ein nicht gezeichnetes Vorsegel vor dem Hauptmast 1 in an sich bekannter Weise vorgesehen sein, welches für die Zwecke der Erfindungsbeschreibung hier vernachlässigt werden darf.
Die Obertakelage besitzt das Obersegel 6, das vorne am Obermast 5 und hi nten unten bei 62 am Obermastbaum 8 befestigt ist; sie hat eine Obermastführung 7 mit linkem Ende 71 und rechtem Ende 72, in welcher der Obermastfuss 51 vom einen zum anderen der genannten Enden 71, 72 schwenkbar ist, wozu die Seilzüge 52 dienen, welche an den Obermastenden 71 und 72 über nicht dargestellte Umlenkrollen nach unten verlaufen. - Die Obermastführung 7 und der Obermastbaum 8 sind hier durch ein Dreiecktuch 9 fest verbunden und können zusammen mittels des Drehgelenks 74 um den Hauptmasttop 11 geschwenkt werden.
Es sind folgende Kräfte eingezeichnet:
- Fsx = Querkraft des Schwerts 10 in Richtung X.
- FH = Auftriebskraft des Hauptsegels 3, welche unterteilbar ist in:
- FHy = Vortriebskraft in Richtung Y, und
- FHx = Querkraft in Richtung X.
- Fo: Auftriebskraft des Obersegels 6, welche unterteilbar ist in:
- Foy = Bremskraft in Richtung Y, und
- Fox = Querkraft in Richtung X.
Das Hauptsegel 3 wird durch den Wind W an seiner einen Seite angeströmt, während das Obersegel 6 vom Wind W an seiner anderen Seite angeströmt wird.
Das Kräftespiel wird nachstehend unter Bezugnahme auf die anderen Fig. besprochen:
In Fig. 2 ist ersichtlich, dass die Vortriebskraft FHy des Hauptsegels und die Bremskraft Foy des Obersegels ein hebendes Längsmoment Mz am Vorderende des Segelboots ergeben, was sich für die Fahrt des Segelboots günstig auswirkt.
In Fig. 3 ist ersichtlich, dass die Querkraft FHx des Hauptsegels ein Krängmoment mit dem Hebelarm B ausübt, welchem die Obersegel-Querkraft Fox mit seinem günstigen längeren Hebelarm A entgegenwirkt.
Das Kräftespiel wird anhand von Fig. 4 weiter besprochen:
In Fig. 4 sind die Auftriebskräfte des Hauptsegels und des Obersegels, wie in Fig. 1 dargestellt. Das Hauptsegel hat einen Anstellwinkel AH zum Wind W, während das Obersegel einen Anstellwinkel Ao zum Wind W hat.
Bekanntlich erhöht sich der Segelauftrieb mit wachsendem Anstellwinkel zum Wind bis zu einer bestimmten Grenze, während der Segelauftrieb mit sich verminderndem Anstellwinkel zum Wind sinkt.
Durch entsprechende Einstellung der Anstellwinkel des Hauptsegels und des Obersegels kann ein Gleichgewicht der Quermomente (vgl. dazu die Beschreibung der Fig. 3) erzielt werden. Dazu ist es wichtig, dass man die Gesamttakelage aus Haupttakelage HT und Obertakelage OT so zum Wind ausrichtet, dass die günstigen Anstellwinkel AH und Ao erhalten bleiben, sonst krängt das Segelboot auf die eine oder andere Seite, während es bei günstiger Abgleichung der Segel und ihrer Stellung zum Wind weitgehend aufrecht stehen kann und somit den Wind zum Vortrieb besser nutzen kann.
The invention relates to a sailing vehicle according to the preamble of claim 1.
As is well known, the wind forces on the rigging lead to forces which cause the bow to be immersed by propulsive forces and a leaning to the lee by the transverse forces. Immersing the bow has a braking effect. The heeling causes the hull to be immersed on the leeward side and the sails are inclined towards the leeward side. The side immersion of the fuselage has a braking effect. Tilting the sails towards the leeward side results in less wind attack, but requires a reduction in the sail area if the wind is too strong.
For this reason, wings that generate buoyancy have been attached to the mast top, which are controlled from the deck by means of lines. The success was modest and the handling very problematic.
What has just been said also applies to a sailboat according to French patent application No. 8 802 338 (publication no. 2 627 449), where it has been proposed to provide an aircraft-like wing by means of an arm which can be pivoted to a limited extent on the mast top. The aim was to generate large buoyancy forces that lift the sailboat so much that it can only glide on the water.
The invention has for its object to provide an economically advantageous sailing vehicle of the type mentioned, which heels less and is easy to use.
To solve this problem, the sailing vehicle characterized in claim 1 is proposed.
In the sailing vehicle according to the invention, the movements of the main sail, which can be handled in a conventional manner, also cause certain movements of the top mast tree, which thereby also adjusts the lower rear corner of the upper sail.
An embodiment of the invention in which the rear edges of the main sail and the top sail are connected to one another is very advantageous. The movements of the main sail are then transferred more directly to the upper sail.
If the side from which the wind blows the main sail changes, the upper sail is blown from the other side by swiveling the upper mast connected to it with its foot in the upper mast guide to the other side.
The correct upper sail position is thus achieved on the one hand through the maneuvers effected with the rudder and main sail and on the other hand by swiveling the top mast foot to the other side of the top mast guide.
You can adjust the upper sail so that it produces the desired effect, in which the arming moment is balanced by the anti-arming moment; this effect can then be retained until, for some reason, you want a new setting.
The upper tackle position can be designed so that it develops a longitudinal moment lifting the front end during operation, which can be very desirable in some sailing situations.
It is preferably possible for the top-tackle position and the main-tackle position to be mutually coordinated in such a way that when the position to the wind changes during operation, both rigging positions have a jointly optimized wind flow.
The arrangement of the rear sail edges of both sails has a positive effect because the main sail and the upper sail are separated in the front area where the pressures and negative pressures are highest.
A cloth, which is inserted into the triangle between the two ends of the upper mast guide and the rear end of the upper mast boom, can also have a favorable influence because it can reduce the pressure balance between the main sail and the upper sail and thus the flow eddies and the induced drag can be reduced.
The arrangement of the parts of the upper rigging in the sail vehicle according to the invention with a profiled upper mast that can swing along the upper mast guide and can rotate with the upper mast guide around the main mast allows the formation of a good sail profile in the wind, which can be flowed against optimally and a low wind resistance of locomotion opposed.
The invention is discussed below with reference to the purely schematic drawing of a sailing boat, for example. Show it:
1 is a diagram of a sailing boat on the wind,
2 is a side view according to arrow II in Fig. 1,
Fig. 3 is a front view according to arrow III in Fig. 2, and
4 shows a top view according to arrow IV in FIG. 2.
In the drawing:
W wind.
R hull of the sailboat.
HE rear end of the sailboat.
VE front end of the sailboat.
X Cross boat axis (extending laterally).
Y Longitudinal boat axis (vehicle longitudinal axis).
HT main rigging (1, 11, 2, 3, 31, 32).
1 main mast.
11 main mast top.
2 main boom, 1 pivoted.
3 main sails attached to 1 and 2.
31 trailing edge of 3.
32 upper rear corner of 3.
FH buoyancy of the main sail.
FHx lateral force of the main sail.
FHy longitudinal force of the main sail.
AH angle of attack of the main sail.
Top-to-top position (5, 51, 52, 6, 60, 61, 62, 7, 71, 72, 73, 74, 8, 81, 9).
5 top mast.
51 Upper mast foot.
52 cables for determining the position of 51 in 7.
6 upper sails attached to 5 and 8.
60 leading edge of 6.
61 trailing edge of 6.
62 Lower rear corner of 6.
7 Top mast guide.
71 (left) upper mast guide end.
72 (right) top mast guide end.
73 Center mast guide.
74 swivel joint on 11.
8 top boom with 7 connected by 74 to 11 rotatable.
81 rear end of 8.
9 cloth-covered triangular surface.
Fo buoyancy of the upper sail.
Fox shear force of the upper sail.
Foy longitudinal force of the upper sail.
Ao angle of attack of the top sail.
10 sword.
Fsx shear force of the sword.
Mz lifting longitudinal moment.
A distance between the forces of Fox and Fsx.
B Distance between the forces FHx and Fsx.
The sailing boat shown in Fig. 1 has a hull R with a front end VE and a rear end HE; it has a longitudinal axis Y, a transverse axis X; it also has a main HT rigging and an OT top rigging.
The main rigging HT has the main sail 3, which is attached at the front to the main mast 1, at its rear edge 31 at the bottom rear at the main mast tree 2 and at the top at 32 at the top mast tree 8. Furthermore, a foresail, not shown, can be provided in front of the main mast 1 in a manner known per se, which may be neglected here for the purposes of the description of the invention.
The top rigging has the top sail 6, which is attached to the top mast 5 at the front and at the bottom at 62 to the top mast boom 8; it has an upper mast guide 7 with a left end 71 and a right end 72, in which the upper mast foot 51 can be pivoted from one end to the other of the ends 71, 72 mentioned, for which purpose the cable pulls 52 are used, which move to the upper mast ends 71 and 72 via deflection rollers (not shown) run down. - The top mast guide 7 and the top boom 8 are firmly connected here by a triangular cloth 9 and can be pivoted together by means of the swivel joint 74 around the main mast top 11.
The following forces are shown:
- Fsx = transverse force of the sword 10 in the X direction.
- FH = buoyancy of the main sail 3, which can be divided into:
- FHy = propulsive force in the Y direction, and
- FHx = lateral force in direction X.
- Fo: buoyancy of the upper sail 6, which can be divided into:
- Foy = braking force in direction Y, and
- Fox = lateral force in direction X.
The main sail 3 is blown against by the wind W on one side, while the upper sail 6 is blown against by the wind W on its other side.
The game of forces is discussed below with reference to the other figures:
In Fig. 2 it can be seen that the propulsive force FHy of the main sail and the braking force Foy of the upper sail result in a lifting longitudinal moment Mz at the front end of the sailboat, which has a favorable effect on the sailboat's travel.
In Fig. 3 it can be seen that the transverse force FHx of the main sail exerts a heeling moment with the lever arm B, which counteracts the upper sail transverse force Fox with its favorable longer lever arm A.
The game of forces is further discussed with reference to FIG. 4:
In Fig. 4, the buoyancy forces of the main sail and the top sail are as shown in Fig. 1. The main sail has an angle of attack AH to the wind W, while the upper sail has an angle of attack Ao to the wind W.
As is known, the sail lift increases with increasing angle of attack to the wind up to a certain limit, while the sail lift decreases with decreasing angle of attack to the wind.
By adjusting the angle of attack of the main sail and the top sail accordingly, a balance of the transverse moments can be achieved (cf. the description of FIG. 3). It is important that you align the overall rigging from the main rigging HT and the upper rigging OT to the wind in such a way that the favorable angles of attack AH and Ao are retained, otherwise the sailboat will crumble to one side or the other while balancing the sails and theirs more favorably Position to the wind can be largely upright and thus better use the wind for propulsion.