CH685987A5 - Vorrichtung zur Beeinflussung der Krongung eines Schiffes. - Google Patents

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für Schiffe, insbesondere Segelschiffe, zur Erzeugung von hydrodynamischen Kräften, mittels welchen die Krängung beeinflussbar ist.

Die Krängung eines Schiffes, das heisst die seitliche Neigung um seine Längsachse, wird hauptsächlich durch einwirkende Winde, insbesondere auf die Segel eines Segelschiffes, erzeugt. Es ist allgemein bekannt, dass der Krängungswinkel möglichst klein, das Schiff also möglichst aufrecht gehalten werden sollte, einmal um ein Kentern zu vermeiden und beim Segeln optimal hart am Wind steuern zu können, dann aber auch, weil ein Schiff in aufrechter Lage die besten Fahrteigenschaften besitzt, so etwa den kleinsten Wasserwiderstand und beim Segeln die bestmögliche Segel- respektive Maststellung, und damit höchste Geschwindigkeit erreichen kann.

Bei Einrumpfbooten dienen in erster Linie die Kiel- beziehungsweise Schwertfläche und der Ballast dazu, der Krängung entgegenzuwirken. Jedoch lässt sich weder Fläche noch Ballast beliebig ver-grössern. Bei kleineren Schiffen kann auch durch seitliches Verlagern der Besatzung, durch das sogenannte Ausreiten, die Krängung vermindert werden.

Weiter existieren verschiedene Zusatzeinrichtungen am Kiel, wie Kielflossen, veränderliche Kielaus-senflächen oder gar seitlich verschwenkbare Kiele oder Kielteile, die durch ihre hydrodynamische Wirkung der Krängung entgegengesetzte Kräfte erzeugen.

Diese bekannten Einrichtungen sind jedoch unveränderlich starr angeordnet und damit nicht an unterschiedliche Verhältnisse anpassbar, oder dann in ihrer Konstruktion und Steuerung sehr aufwendig.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Beeinflussung der Krängung von Schiffen zu schaffen, die an unterschiedlich starke Krängungskräfte anpassbar ist, dabei mit wenig "Aufwand möglichst grosse Wirkung erzielt, einfach und robust zu realisieren ist sowie eine unproblematische Steuerbarkeit gewährleistet.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist im unabhängigen Patentanspruch 1 definiert; bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.

Demgemäss ist an den beiden Längsseiten des Schiffsrumpfs unterhalb der Wasserlinie je wenigstens ein Leitelement angeordnet, das sich vom Schiffsrumpf nach aussen erstreckt und um eine zur Längsrichtung des Schiffes quer verlaufende Achse verschwenkbar ist.

Durch Verschwenken beziehungsweise Anstellen der Leitelemente werden im Zusammenwirken mit der Vorwärtsbewegung des Schiffes hydrodynamische Kräfte und damit auf den Schiffskörper wirkende Drehmomente hervorgerufen. Wird das Leitelement nach vorne oben angestellt, so entsteht ein Auftrieb. Umgekehrt bewirkt ein nach vorne unten angestelltes Leitelement eine abwärts gerichtete Kraft. Auf diese Weise kann ein dem Krängungsmoment entgegengewirkendes Drehmoment erzeugt werden, indem das leeseitige Leitelement nach vorne oben und das luvseitige nach vorne unten angestellt wird. Die Grösse dieses Drehmoments hängt vom Anstellwinkel der Leitelemente ab und lässt sich somit durch Verändern dieses Anstellwinkels steuern.

Die Schwenkachse jedes Leitelements kann horizontal oder nach aussen leicht abwärts geneigt verlaufen. Wird das Leitelement so angeordnet, dass die Schwenkachse geneigt verläuft, beispielsweise in einem Winkel von 15° in Bezug auf die Horizontale, so ist damit eine grössere Krängung möglich, bevor die Spitze des einen Leitelements aus dem Wasser auftaucht. Dies ist besonders bei Schiffen vorteilhaft, bei welchen die Leitelemente verhältnismässig nahe unter der Wasserlinie angeordnet werden sollen, etwa weil der Rumpf sehr flach gebaut ist.

Mit der vorgeschlagenen Lösung wird es in konstruktiv einfacher Weise möglich, Schiffe mit einer Vorrichtung auszurüsten, mit der die Krängung an-gepasst an die jeweiligen Verhältnisse beeinflusst werden kann. Die Anordnung der Leitelemente am Rumpf ergibt optimale Kraftverhältnisse und Hebelwirkungen in Bezug auf den Lateraldruckpunkt. Die Vorrichtung ist einfach zu steuern und lässt sich auch von einer Einpersonenbesatzung gut bedienen.

Weiter kann dank der erfindungsgemässen Vorrichtung das Belastungsgewicht eines Schiffes im Kielbereich und/oder die Kielfläche und damit gegebenenfalls auch der Tiefgang reduziert werden, womit die Fahrteigenschaften zusätzlich verbessert werden.

Zudem ist es mittels einer gleichsinnigen Ver-schwenkung der beiden Leitelemente möglich, die Schwimmlage des Schiffes, den sogenannten Trimm, zu beeinflussen und optimal anzupassen, sofern die Leitelemente so angeordnet sind, dass sich ihr Kraftschwerpunkt nicht genau auf Höhe des Lateraldruckpunkts, sondern vor oder hinter diesem befindet.

Als weitere Vorteile sind zu nennen: Die Möglichkeit, mit der erfindungsgemässen Vorrichtung bei stärkerem Seegang die Wellen anzusteuern und so das Stampfen des Schiffes zu verringern, sowie die Auswirkung, dass dank der verbesserten Lage des Schiffes die Abdrift reduziert wird.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel nebst einiger Konstruktionsvarianten anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben.

In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 die Anordnung der Leitelemente am Schiffsrumpf,

Fig. 2a eine erfindungsgemässe Vorrichtung in Perspektivdarstellung, mit den beiden Leitelementen in leicht angestellter, gegensinniger Stellung und mit einer möglichen Ausbildung des Bewegungsmechanismus,

Fig. 2b die Anordnung der Vorrichtung von Fig. 2a im Vertikalschnitt,

Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf einen Schiffsrumpf mit je einer erfindungsgemässen Vor5

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richtung im Vorschiff- und im Achterschiffbereich, und

Fig. 4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer besonderen Ausführung des Bewegungsmechanismus, die eine gleichsinnige Verschwen-kung der Leitelemente ermöglicht.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemässe Vorrichtung bei einem Segelboot schaubildlich dargestellt. Zwei Leitelemente 2 und 2' sind je aussen an einer der beiden Längsseiten des Schiffsrumpfs 4 unterhalb der Wasserlinie angeordnet und mittels Wellen 6 und 6' in der Rumpfwand und einem sich im Innern des Schiffsrumpfs befindenden (nur in den Fig. 2a und 2b sichtbaren) Bewegungsmechanismus 8 verschwenkbar gelagert.

Die Leitelemente sind entsprechend einem von Backbord einfallenden Wind verschwenkt, das heisst, das leeseitige Leitelement 2 ist nach vorne oben und das luvseitige Leitelement 2' ist nach vorne unten angestellt, um so ein dem Krängungsmoment entgegenwirkendes Drehmoment zu erzeugen.

Aus den Fig. 2a und 2b ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in näherem Detail zu ersehen. Die Bezugszeichen entsprechen denjenigen in Fig. 1. Die beiden die Leitelemente tragenden Wellen 6, 6' verlaufen in Mantelrohren 10 bzw. 10', welche in der Wand des Schiffsrumpfs 4 und auf Trägern 12 bzw. 12' abgestützt sind. Die Träger 12, 12' ihrerseits sind auf einer Basisplatte 14 angebracht, welche im Schiffsrumpf befestigt ist. Die Mittelachse der Wellen 6, 6' und deren gedachte Fortsetzung bilden je eine Schwenkachse A bzw. A' für die beiden Leitelemente 2, 2'.

Am inneren Ende der Wellen 6 bzw. 6' sind Kegelzahnradsegmente 16 bzw. 16' angebracht, die zusammen mit einem auf der Basisplatte 14 gelagerten Kegelzahnrad 18 einen Kegeltrieb bilden. In dieser Bauweise lassen sich durch Drehen eines der Kegelzahnradsegmente 16, 16' oder des Kegelzahnrads 18 die beiden Leitelemente 2, 2' gegensinnig synchron verschwenken und entsprechend der herrschenden Krängungsverhältnisse steuern.

Für einen Handbetrieb ist an einem der Kegelzahnradsegmente ein Hebel 20 befestigt, mit dem das Kegelzahnradsegment bewegt werden kann. Zum Feststellen des Hebels 20 kann eine Rastschiene 22 oder eine sonstige Arretiereinrichtung vorgesehen sein.

Die Verbindung von Welle 6 bzw. 6' und Kegelzahnradsegment 16 bzw. 16' ist bevorzugt lösbar ausgeführt, beispielsweise mit einem vierkantförmi-gen Ende der Welle, welches in eine passende Ausnehmung im Kegelzahnradsegment gesteckt und von innen mittels Griffschrauben 24, 24' festgehalten ist. Auf diese Weise lassen sich die Leitelemente 2, 2' bei Bedarf entfernen, etwa für einen Landtransport, indem die Griffschrauben 24, 24' gelöst und anschliessend die Wellen 6, 6' von aussen aus den Mantelrohren 10, 10' herausgezogen werden, und in umgekehrter Weise auch wieder montieren.

Um ein Eindringen von Wasser entlang der Wellen 6, 6' zu verhindern, müssen zwischen Welle und Mantelrohr, sowie bei einer demontierbaren Ausführung auch am inneren Ende des Mantelrohrs Dichtungen vorgesehen sein. Auf die Ausgestaltung dieser Dichtungen soll jedoch nicht näher eingegangen werden, da sie dem Fachmann in vielfältigen Formen bekannt sind.

Beim gezeigten Ausführungsbeispiel verlaufen die beiden Schwenkachse A, A' der Leitelemente horizontal. Wie vorstehend schon erwähnt, kann es jedoch vorteilhaft sein, diese leicht nach aussen abwärts geneigt anzuordnen.

Die Leitelemente 2, 2' haben vorzugsweise eine plattenförmige Gestalt, mit abgerundeten oder spitz zulaufenden Vorder- und Hinterkanten, und weisen einen sich vor der Schwenkachse und einen sich hinter der Schwenkachse erstreckenden Abschnitt 2.1 und 2.2 auf. Neben dieser bevorzugten Gestalt kommen jedoch auch andere geeignete Formen in Frage. So könnten die Leitelemente etwa nach oben oder unten abgewinkelt oder gebogen oder flügelähnlich geformt sein. Mit Vorteil sollte die Form allerdings so gewählt sein, dass sich die beiden Drehmomente bezüglich der Schwenkachse des Leitelements, die bei Fahrt auf den vorderen (2.1) und hinteren (2.2) Abschnitt des Leitelements wirken, gegenseitig aufheben. Dies lässt sich am einfachsten mit zueinander in bezug auf die Schwenkachse symmetrisch ausgebildeten Abschnitten 2.1, 2.2 erreichen.

Es dürfte einsichtig sein, dass sich ein Schiff nicht nur mit einer einzigen erfindungsgemässen Vorrichtung, sondern auch mit mehreren ausrüsten lässt. Fig. 3 zeigt in schematischer Draufsicht eine zweckmässige Anordnung von zwei derartigen Vorrichtungen 26 und 28, eine im Vorschiff- und eine im Achterschiffbereich. Insbesondere bei grösseren Schiffen wird dadurch eine bessere Verteilung der Kräfte bewirkt. Um eine zentrale Steuerung zu ermöglichen, können die Bewegungsmechanismen der einzelnen Vorrichtungen miteinander gekoppelt sein.

Wie weiter oben erläutert, lassen sich die Leitelemente auch dazu verwenden, den Trimm eines Schiffes zu beeinflussen. In einer bevorzugten Ausführungsform sind zu diesem Zweck die beiden Leitelemente auch gemeinsam gleichsinnig verschwenkbar. Dies kann beispielsweise beim in den Fig. 2a, 2b gezeigten Ausführungsbeispiel durch eine einfache Weiterbildung des Bewegungsmechanismus erreicht werden, wie sie in Fig. 4 skizziert ist. Hier ist das Kegelzahnrad 18 zusätzlich auf einer in der Mittelebene zwischen den beiden Kegelzahnradsegmenten 16, 16' verlaufenden Bahn um eine gewisse Strecke d verschiebbar gelagert, im einfachsten Fall auf einer in Längsrichtung des Schiffes verlaufenden Geraden. Durch Verschieben des Kegelzahnrads 18 entlang dieser Bahn werden die beiden Kegelzahnradsegmente 16, 16' gleichsinnig bewegt und damit die Leitelemente 2, 2' gleichsinnig verschwenkt, und zwar in Überlagerung zu einer gegensinnigen Verschwenkung, die durch Drehen eines der Kegelzahnradsegmente oder des Kegelzahnrads entsteht.

Abschliessend sei ausdrücklich erwähnt, dass die dargestellten und beschriebenen Ausführungsfor-

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men lediglich Beispiele darstellen, die vom Fachmann im Rahmen des im unabhängigen Patentanspruch definierten Erfindungsgedankens in mannigfaltiger Weise abgewandelt werden können. So wäre es beispielsweise möglich, für den Bewegungsmechanismus abgesehen vom Handbetrieb irgend eine andere Antriebsart vorzusehen, zum Beispiel eine hydraulische Steuerung oder einen Elektromotor. Ebenso ist die Ausbildung des Bewegungsmechanismus in unterschiedlichsten Ausführungen denkbar.

Weiter versteht sich, dass die erfindungsgemässe Vorrichtung bei Wasserfahrzeugen jeder Grösse, von kleinen Booten bis zu grossen Schiffen, eingesetzt werden kann.

Claims (15)

Patentansprüche

1. Vorrichtung für Schiffe, insbesondere Segelschiffe, zur Erzeugung von hydrodynamischen Kräften, mittels welcher die Krängung beeinflussbar ist, gekennzeichnet, durch zwei Leitelemente (2, 2') zur Anordnung je an einer der beiden Längsseiten des Schiffs am Schiffsrumpf (4) unterhalb der Wasserlinie, derart, dass sie sich vom Schiffsrumpf nach aussen erstrecken, sowie einen Bewegungsmechanismus (16, 16', 18), mittels welchem die Leitelemente (2, 2') je um eine zur Längsrichtung des Schiffes im wesentlichen quer verlaufende Achse (A, A') verschwenkbar sind.

2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachse (A, A') jedes Leitelements (2, 2') im wesentlichen horizontal ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachse (A, A') jedes Leitelements (2, 2') nach aussen abwärts geneigt in einem Winkel im Bereich von 1° bis 30° in Bezug auf die Horizontale ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Leitelement (2, 2') einen vorderen (2.1) und einen hinteren (2.2), sich von der Schwenkachse (A, A') weg erstreckenden Abschnitt aufweist, und so gestaltet ist, dass das sich während der Fahrt durch das Wasser bezüglich der Schwenkachse (A, A') ergebende Drehmoment auf den einen Abschnitt im wesentlichen entgegengesetzt gleich dem Drehmoment auf den anderen Abschnitt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitelemente (2, 2') im wesentlichen plattenförmig sind, mit einer Unter- und einer Oberseite, die im wesentlichen parallel zueinander verlaufen.

6. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Abschnitte (2.1, 2.2) jedes Leitelements (2, 2') zueinander symmetrisch in bezug auf die Schwenkachse (A, A') ausgebildet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungsmechanismus (16, 16', 18) so ausgebildet ist, dass die beiden Leitelemente (2, 2') gegensinnig synchron verschwenkbar sind.

8. Vorrichtung nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungsmechanismus (16, 16', 18) so ausgebildet ist, dass die beiden Leitelemente (2, 2') in Überlagerung zur gegensinnigen Verschwenkung zusätzlich gleichsinnig verschwenkbar sind.

9. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungsmechanismus (16, 16', 18) hydraulisch angetrieben ist.

10. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungsmechanismus (16, 16', 18) elektrisch angetrieben ist.

11. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitelemente (2, 2') lösbar mit dem Bewegungsmechanismus (16, 16', 18) verbunden sind.

12. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungsmechanismus einen Kegeltrieb umfasst, der ein erstes (16) und zweites (16') Kegelzahnrad oder Kegelzahnradsegment, welches je am inneren Ende einer eines der Leitelemente (2, 2') tragenden Welle (6, 6') angebracht ist, sowie ein drittes (18), mit den vorgenannten Kegeizahnrädern im Eingriff stehendes Kegelzahnrad aufweist.

13. Vorrichtung nach Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Kegelzahnrad (18) auf einer in der Mittelebene zwischen dem ersten (16) und zweiten (16') Kegelzahnrad verlaufenden Bahn verschiebbar gelagert ist.

14. Schiff mit wenigstens einer Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 13.

15. Schiff mit zwei oder mehr Vorrichtungen nach einem der Patentansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsmechanismen der einzelnen Vorrichtungen miteinander gekoppelt sind.

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