Schwertanordnung an Segelschiffen. Beim Segeln stimmt nur in den seltensten Fällen die Windrichtung mit der Fahrtrich tung überein. Durch Schrägstellen der Segel sucht man daher zu erreichen, dass wenigstens eine Komponente der Windkraft mit der Fahrtrichtung übereinstimmt. Dieses gelingt bei guten Segelschiffen für einen Bereich der Windrichtung von mehr als drei<B>%</B> rechten Winkeln. Die zweite Komponente der Wind kraft wirkt winkelrecht zur Fahrtrichtung dem Seitenwiderstande des Schiffes entgegen. Durch die Seitenkraft wird der wirkliche Weg A-B (Fig. <B>1)</B> des Schiffes um den Winkel<B>-:</B> von der Schiffsachse abgelenkt.
Dieser Winkel, der Abtriftwinkel, beträgt ZD bei guten Schiffen<B>8</B> bis 12".
Das Kräftespiel beim Segeln ist in Fig. <B>1</B> veranschaulicht.
Es wird angenommen, dass es durch ge eignete Stellung der Segel möglich ist, die Windkraft P in der Richtung des Pfeils<B>C</B> wirken zu lassen. Durch Zerlegen erhält man die beiden Komponenten P cos a und P sin a in der Bewegungsrichtung und winkelrecht dazu. Die Reaktionen dieser Kräfte sind die Komponenten IV und Q des gesamten Schiffs widerstandes.
Der Widerstand TV gegen das Wasser in der Bewegungsrichtung kann wie derum in die beiden Teile Wi und W2 zer legt werden. IV, bezeichnet dann den Wider stand derjenigen Konstruktionsteile des Schiffes (Kiel oder Schwert), welche eine Führung 111 der Längsrichtung bewirken sollen. Tl,2 da gegen bezeichnet den Widerstand des eigent lichen Schiffskörpers in der Bewegungsrich tung.
Da P sin a<B>= Q</B> sein muss und also <I>P</I> # Q <B>:</B> sin a, erhält man die nutzbare vorwärtstreibende Kraft des eigentlichen Schiff skörpers. cos a _W, <B>B<I>=</I></B> P cos a<B><I>-</I></B> Wt <B><I>=</I></B> Q <B>- -</B> ly,
Q (cota oder sin a <I>R<B>=</B></I> P sin a (cot a<B>-</B> e) wenn das Verhältnis<B>TV, :</B> Q mit<B>e</B> bezeichnet wird. In dieser Gleichung sind die Winkel funktionen und P nur vom Winde und den Segeln abhängig und können daher für gege bene Verhältnisse als konstant angenommen werden. Das Schiff segelt also desto schneller, ,je kleiner z ist.
Aus Fig. <B>1</B> ist ersichtlich, dass dieses bei symmetrischer Geradeführung des Schiffes nie kleiner als tg <B>-.</B> werden kann, also im günstigsten Falle <B>s =</B> tg <B>80</B> # 0,14.
Gemäss der vorliegenden Erfindung werden nicht das Schiff oder symmetrisch gebaute Kiele oder Schwerter für die Geradeführung des Schiffes verwendet, sondern es wird mindestens ein im Horizontalschnitt gewölbtes, beispielsweise nach Fig. 2 den Tragflächen profilen von Flugzeugen ähnlich gefornites Schwert derart angeordnet. dass es dem.Seiten- widerstand des Schiffes die konkave Seite zukehrt.
Bei diesem Horizontalschnitt des Schwertes erhält man ein ganz wesentlich kleineres<B>es,</B> nach Versuchen bis<B>0,05</B> herunter, entsprechend einem Winkel<B>-.</B> von etwa<B>3</B> 1'. Wenn die Bewegungsrichtung des Schiffes beibehalten bleibt, wird also die vorwärts treibende Kraft, und damit auch die Ge schwindigkeit bei Verwendung eines Schwertes nach vorliegender Erfindung erheblich grösser. Behält man dagegen die Richtung der Schiffs achse und die Segelstellung gleich, so ver mindert sieh bei unveränderter Geschwindig keit der Abtriftwinkel uni<B>8-3 = 5 0,</B> was beim Kreuzen von ausserordentlichem Vorteil ist.
Diesen Vorteilen steht der Nachteil gegen über, dass die Wölbung der Schwertfläche umgekehrt sein muss, wenn der Wind von der andern Seite einfällt. Bei kleineren<B>F,</B> ahr- zeugen (Jollen und Kanus) kann man einfach beim Wenden das Schwert aus dem Sehwert- Lasten herausheben, und dann die beiden Enden vertauschen. Die Wölbung wird dann auch umgekehrt.
Bei grösseren Schiffen kann man entweder zwei spiegelsymmetrische Schwerter anordnen, und<B>je</B> nach Bedarf das eine oder das andere verwenden, oder nach Fig. <B>ä</B> den Querschnitt in mehrere Glieder zerlegen, und dieselben derart ein- ,stellen, dass die Wölbung nach der richtigen Seite kommt. Die Übereinstimmung des so erhaltenen Quersehnittes, Fig. <B>3,</B> mit dem idealen Querschnitt, Fig. <B>2,</B> Wird<B>uni so voll-</B> kommener,<B>je.</B> grösser die Anzahl der Glieder ist.
Praktische Versuche haben ergeben, dass schon bei Dreiteilung die Wirkung derjenigen des idealen-Querschnittes ziemlich nahe kommt. Es wäre auch möglich, die Aussenflächen des nach Fig. <B>3</B> geteilten Querschnittes mit einer biegsamen elastischen Haut zu bespannen, wodurch die gebrochenen<B>E</B> eken e (Fig. <B>3)</B> ausgeglichen werden.
Aus der neueren Ärodynainik ist bekannt, dass z (die Gleitzahl) uni so kleiner ist,<B>je</B> grösser das Verhältnis B<B><I>:</I></B> L (Fi-. 4).
# <B><I>b</I> ,</B> Um bei begrenztem Tiefgang des Schiffes <B>1 9</B> unter Beibehaltung eines günstigen B<B><I>:</I></B><I> L</I> die nötige Fläche unterzubringen, können mehrere Schwerter nach Fig. <B>5</B> nebeneinander angeordnet werden. Der Wirkungsgrad bleibt darin günstig, ohne eine allzu grosse Tiefe zu beanspruchen.
Ein weiterer Nachteil der bisher bekannten Geradeführungen für Segelschiffe besteht dar in, dass die dafür bestimmten Flächen bei Neigungen des Fahrzeuges schräg zur Kraft richtung des Seitenwiderstandes stehen und dadurch die Wirkung vermindert, und die Abtrift vergrössert wird. -Um dem entgegen zutreten, können mehrere Schwertflächen, be sonders bei Jachten mit, Ballastkiel, nach Fig. <B>6</B> und<B>7</B> angeordnet werden. Die Schwer ter<B>81, S2</B> und<B>8!;</B> sind drehbar um eine Achse "a4, gelagert. Die konkaven Seiten der Schwerter sind nach a gerichtet.
Bei dieser Anordnung stellen sich die Schwerter automatisch winkelrecht, und mit der kon kaven Seite entgegengesetzt zur Kraftrich tung ein.
Uni den Tiefgang zu verringern, ist es auch möglich.<B>je</B> ein Schwert oder<B>je</B> eine Gruppe von mehreren parallelen Schwertern vorn und, achtern derart anzuordnen, dass die ganze Wassertiefe bis zur Wasseroberfläche ausgenützt wird. Die neue Schwertanordnung ist sowohl<B>für</B> Handels- und Sportfahrzeuge, als auch für Modell- und Spielzeugschiffe verwendbar.
Sword arrangement on sailing ships. When sailing, the wind direction only seldom matches the direction of travel. By tilting the sails one tries to achieve that at least one component of the wind power coincides with the direction of travel. In good sailing ships, this is possible for a range of wind direction of more than three <B>% </B> right angles. The second component of the wind force counteracts the side resistance of the ship at right angles to the direction of travel. The real path A-B (Fig. <B> 1) </B> of the ship is deflected by the angle <B> -: </B> from the ship's axis due to the lateral force.
This angle, the drift angle, is ZD in good ships <B> 8 </B> to 12 ".
The play of forces during sailing is illustrated in Fig. 1.
It is assumed that it is possible through suitable positioning of the sails to let the wind force P act in the direction of the arrow <B> C </B>. By decomposing, the two components P cos a and P sin a are obtained in the direction of movement and at right angles to it. The reactions of these forces are components IV and Q of the entire ship's resistance.
The resistance TV to the water in the direction of movement can again be divided into the two parts Wi and W2. IV, then denotes the resistance of those structural parts of the ship (keel or sword) which are intended to cause a guide 111 in the longitudinal direction. Tl, 2 because against denotes the resistance of the actual union hull in the direction of movement direction.
Since P sin a <B> = Q </B> and therefore <I> P </I> # Q <B>: </B> sin a, one obtains the usable propulsive force of the actual hull. cos a _W, <B>B<I>=</I> </B> P cos a <B> <I> - </I> </B> Wt <B> <I> = </I> </B> Q <B> - - </B> ly,
Q (cota or sin a <I>R<B>=</B> </I> P sin a (cot a <B> - </B> e) if the ratio <B> TV,: </ B > Q is denoted by <B> e </B>. In this equation, the angle functions and P are only dependent on the wind and the sails and can therefore be assumed to be constant for given conditions. The ship sails the faster,, the smaller z is.
It can be seen from FIG. 1 that this can never be smaller than tg <B> -. </B> with symmetrical straight guidance of the ship, i.e. in the most favorable case <B> s = </B> tg <B> 80 </B> # 0.14.
According to the present invention, the ship or symmetrically constructed keels or swords are not used for the straight guidance of the ship, but rather at least one sword that is curved in horizontal section, for example according to FIG. 2, is arranged in a similar way to the wing profiles of aircraft. that it faces the side resistance of the ship on the concave side.
With this horizontal section of the sword you get a much smaller <B> es, </B> after attempts down to <B> 0.05 </B>, corresponding to an angle <B> -. </B> of about < B> 3 </B> 1 '. If the direction of movement of the ship is maintained, so the forward driving force, and thus the Ge speed when using a sword according to the present invention is considerably greater. If, on the other hand, the direction of the ship's axis and the sail position are kept the same, the drift angle uni 8-3 = 50 is reduced with unchanged speed, which is an extraordinary advantage when cruising.
These advantages are offset by the disadvantage that the curvature of the blade surface must be reversed when the wind comes in from the other side. With smaller <B> F, </B> vehicles (dinghies and canoes) you can simply lift the sword out of the sight value load when turning, and then swap the two ends. The curvature is then also reversed.
For larger ships, you can either arrange two mirror-symmetrical swords and use one or the other as required, or split the cross-section into several members as shown in FIG Adjust so that the curvature comes to the right side. The correspondence of the cross section obtained in this way, Fig. 3, with the ideal cross section, Fig. 2, becomes <B> uni more perfect </B>, <B > each. </B> the number of links is greater.
Practical tests have shown that even when divided into three the effect comes pretty close to that of the ideal cross-section. It would also be possible to cover the outer surfaces of the cross-section divided according to FIG. 3 with a flexible, elastic skin, whereby the broken corners (FIG. 3) </B> be balanced.
It is known from recent aerodynamics that z (the glide ratio) uni is as smaller as the ratio B <B> <I>: </I> </B> L (Fi-. 4).
# <B> <I> b </I>, </B> In order to <B> 1 9 </B> while maintaining a favorable B <B> <I>: </I> </ B> <I> L </I> to accommodate the necessary area, several swords can be arranged next to each other as shown in Fig. 5. The efficiency remains favorable without taking up too great a depth.
Another disadvantage of the previously known straight lines for sailing ships is that the surfaces intended for this purpose are inclined to the direction of force of the lateral resistance when the vehicle is inclined, thereby reducing the effect and increasing the drift. - To counteract this, several sword areas, especially on yachts with ballast keel, can be arranged as shown in Fig. 6 and 7. The swords <B> 81, S2 </B> and <B> 8 !; </B> are rotatably mounted about an axis "a4. The concave sides of the swords are directed towards a.
With this arrangement, the swords automatically set themselves at right angles, and with the concave side opposite to the direction of force.
It is also possible to reduce the draft. <B> each </B> one sword or <B> each </B> a group of several parallel swords in front and aft in such a way that the entire water depth extends to the surface of the water is exploited. The new sword arrangement can be used <B> for </B> commercial and sports vehicles as well as for model and toy ships.