DE10127844A1 - Leinensystem für einen Kite - Google Patents

Abstract

Bei stärkerem Wind wirken stärkere Zugkräfte auf die Leinen (44) eines Kites (11). Durch den Einsatz von elastischen Abschnitten (50, 52) in den Galerieleinen (46, 48) der hinteren Ebenen können sich diese Leinen bei stärkerem Wind dehnen. Dadurch kann sich die Form und/oder der Anstellwinkel des Kites ändern, und zwar insbesondere derart, dass der Wind einen schwächeren Auftrieb am Kite erzeugt und der Kite einen geringeren Luftwiderstand hat. Dadurch nimmt die Zugkraft auf die Leinen trotz steigender Windgeschwindigkeit kaum zu. Das Leinensystem erweitert somit den Einsatzbereich eines Kites in den Bereich stärkerer Winde.

Description

In jüngster Zeit hat sich die Sportart Kitesurfen etab­ liert. Kitesurfen ist eine Fortbewegungsart, ähnlich dem Sur­ fen oder Wasserskilaufen. Eine Sportlerin - als Kiter/in oder Kitesurfer/in bezeichnet - steht auf einer Art kleinem Surfbrett auf Wasser und wird durch einen Kite angetrieben. Der Kite wird vom Kitesurfer an Leinen gehalten und gesteuert und steht in etwa 10 bis 50 Meter Höhe über dem Wasser im Wind. In dieser Höhe trifft der Kite günstige Winde an. Auf diese Weise kann eine schnelle Bewegung ähnlich dem Wasserski­ laufen erreicht werden.

Der Kite ist ein Lenkschirm, ähnlich einem Gleitschirm oder Lenkdrachen, d. h. ein flexibler Nurflügler, der über Leinen gehalten und gesteuert wird. Je nachdem, wo der Kite hinge­ steuert wird, können Richtung und Stärke der Zugkraft des Ki­ tes verändert werden. Die Kraft oder Zugkraft des Kites wirkt dabei stets in Richtung der Leinen. Der Kite hat Tragflügel­ form, wodurch eine effektive Kraft senkrecht zur angeströmten Windrichtung erreicht werden kann. Dadurch ist auch ein Kreu­ zen gegen den Wind möglich, wie mit einem Windsurfer oder Se­ gelboot.

Im Allgemeinen sind derartige Kites auch zum Antreiben von Segelbooten, Schiffen oder Landfahrzeugen geeignet.

Die Windrichtung und -geschwindigkeit bzw. die Umströmungs­ geschwindigkeit für den Kite ergeben sich stets aus der Über­ lagerung der Windgeschwindigkeit über Grund und des Fahrt­ winds.

Bekannt sind grundsätzlich zwei Arten von Kites zum Kite­ surfen: Tubekites und Softkites.

Ein Tubekite enthält geschlossene Volumenelemente, Kammern, die wie eine Luftmatratze aufgeblasen werden, mit Kunststoff­ ventil verschlossen sind und den Tubekite in der Tragflügel­ form halten.

Ein Softkite enthält keine komplett geschlossenen Kammern. Er besteht aus einem Obersegel und einem Untersegel, die an einer Profilnase und einer Profilhinterkante sowie den Flügel­ enden aneinander grenzen. Ferner hat ein Softkite mindestens eine Lufteinlassöffnung im Untersegel mit einem jeweils zuge­ ordneten Ventil, durch das eintretende Luft in das Innere des Softkites gelangt. Ähnlich einem Gleitschirm füllt sich der Softkite im Wind automatisch mit Luft, um eine Tragflügelform zu erreichen.

Ein Kite mit seinem Leinensystem muss beim Kitesurfen ge­ wissen Ansprüchen in Bezug auf Zugkraft und Zugrichtung genü­ gen. Bei nicht ausreichender Zugkraft kommt der Kiter nicht ins Gleiten. Bei zu starker Zugkraft kann der Kiter den Gegen­ zug mit seinem Brett nicht mehr aufbringen.

Die Stärke und Richtung der Zugkraft des Kites kann durch Abfliegen bestimmter Positionen im sog. Windfenster verändert werden (siehe Fig. 1). Als Windfenster wird der Bereich be­ zeichnet, in dem der Kite fliegen kann. Das Windfenster befin­ det sich stets leeseitig des Kiters und ist je nach Leistungs­ fähigkeit des Kites unterschiedlich groß. Je größer die Leis­ tungsfähigkeit des Kites, desto größer ist das Windfenster.

Je größer das Windfenster ist, desto stärker können die Zugrichtung und Zugkraft des Kites verändert werden. Die Größe des Windfensters bestimmt insbesondere, wie stark der Kite von der Windrichtung abweichen kann. Durch Vergrößern des Wind­ fensters wird damit die Möglichkeit, wie beim Segeln gegen den Wind zu kreuzen, entscheidend verbessert.

Die Größe des Windfensters - angegeben in Grad von der Ach­ se des Kiters in Richtung Lee - ergibt sich aus dem Arcustan­ gens des Verhältnisses von Auftrieb zu Luftwiderstand des Ki­ tes.

Die größte Kraft entwickelt ein Kite in der sog. Powerzone 8 (siehe Fig. 1) des Windfensters. Die Powerzone liegt etwa dort, wo die Winkel zwischen Windrichtung und Richtung der Leinen bzw. effektiven Kraft kleiner als 45° sind.

Außerhalb der Powerzone, d. h. bei größeren Winkeln zwi­ schen Windrichtung und Richtung der Leinen bzw. Richtung der effektiven Kraft, entwickelt der Kite entsprechend weniger Kraft bzw. Power.

Der Auftrieb des Kites kann durch den Auftriebskoeffizien­ ten Ca ausgedrückt werden. Der Auftriebskoeffizient Ca ist definiert als
F(Auftrieb) = ½ Ca ρ A v^2
wobei F(Auftrieb) die Auftriebskraft ist, A die Quer­ schnittsfläche des Kite in Windrichtung betrachtet, ρ die Dich­ te der umströmenden Luft und v die Umströmungsgeschwindigkeit.

Der Luftwiderstand des Kites kann durch den Luftwider­ standsbeiwert Cw des Profils des Kites ausgedrückt werden. Der Luftwiderstandsbeiwert Cw ist definiert durch
F (Luftwiderstand) = ½ Cw ρ A v^2
wobei F(Luftwiderstand) die Kraft des Luftwiderstands ist, während die anderen Abkürzungen gerade definiert wurden.

Auftrieb und Luftwiderstand bilden orthogonale Komponenten der effektiv auf den Kite wirkenden Kraft.

Je größer also das Verhältnis von Ca-Wert zu Cw-Wert, desto größer ist das Windfenster und desto mehr ist die Möglichkeit gegeben, die Zugkraft und -richtung durch Ansteuern verschie­ dener Positionen im Windfenster zu verändern und wie ein Se­ gelboot gegen den Wind zu kreuzen.

Im Folgenden wird auf Fig. 2 Bezug genommen, die in grob vereinfachter Form einen Softkite 11 mit einer Bar 10 zum Steuern und die bei einem Softkite üblichen Leinen zeigt.

Die Bar 10 ist eine Stange mit einem Gummiüberzug zum rutschfesten Ergreifen der Stange mit der Hand auch unter nas­ sen und kalten Verhältnissen. Die Bar 10 weist einen Trapez­ tampen 20 auf, mit dessen Hilfe die Bar 10 in einen Haken am Trapez, einer korsettartigen Weste, wie beim Windsurfen oder Segeln, eines Kitesurfers eingehängt werden kann.

An der Bar 10 sind rechts und links außen zwei Steuerleinen 12, 14 für den Kite befestigt. Die Steuerleinen greifen je­ weils an den rechten und linken Flügelenden des Kites an. Zieht man z. B. an der rechten Steuerleine, so neigt sich der Kite nach rechts und fliegt eine Rechtskurve.

Der Kite wird durch eine Vielzahl von Galerieleinen 26 in seiner Form stabilisiert, die durch wenige Tragegurte 28 mit der Bar verbunden sind.

Verbreitet ist eine Brems-Leine 18, die an der Profilhin­ terkante 21 zieht und diese nach unten knickt. Dadurch verän­ dert sich die Profilform und die Strömung um den Kite 1 kann abreißen. Bei starkem Zug klappt der Kite 11 um und geht rela­ tiv drucklos im Rückwärtsflug zur Landung über. Mit Hilfe der Bremsleine 18 ist es auch möglich, einen auf dem Wasser lie­ genden Kite 11 rückwärts aus dem Wasser zu starten.

Neben der Möglichkeit, durch Ansteuern bestimmter Winkelpositionen des Windfensters die Zugrichtung zu steuern, gibt es beim Kitesurfen die Möglichkeit, durch ein sogenanntes Depowersystem die Zugkraft des Kites zu regulieren. Dazu ist eine Depower-Leine 16 vorgesehen, die an der Profilnase 22 des Kites angreift und diesen bei Betätigung nach unten zieht. Da­ durch ändert der Kite 11 seinen Anstellwinkel im Wind. Er steht flacher im Wind, wodurch die Auftriebskraft auf den Kite im Wind und sein Luftwiderstand schwächer werden. Außerdem weicht der Kite dann aus der Powerzone 8 des Windfensters (siehe Fig. 1) in eine Zone geringerer Power aus. Daher der Name "Depower-Leine".

Depower-Leine 16 und die rechte und linke Steuerleine 12, 14 werden zusammen als Flugleinen bezeichnet.

Die Depower-Leine 16 wird durch die Mitte der Bar 10 ge­ führt und endet in einer ringförmigen Schlaufe, dem sog. Depo­ wer-Tampen 24. Dieser kann - alternativ zum Trapeztampen 20 - in den Haken des Trapezes eingehängt werden. Führt der Kite­ surfer die Bar 10 von seinem Körper weg, weil die Zugkräfte zu groß werden, werden die Steuerleinen 12, 14 gelöst, nicht aber die am Trapez befestigte Depower-Leine 16. Es kommt so zu ei­ ner Abschwächung der Auftriebskraft am Kite. Die Zugkraft an den Leinen lässt nach.

Der Kiter kann somit durch Wegschieben der Bar 10 die Zug­ kraft des Kites verringern. Da die Bewegung des Nachgebens bzw. Wegschiebens der Bar bei zu großem Zug der natürlichen Intuition entspricht, hat sich diese Bewegungsrichtung zum De­ powern durchgesetzt.

Im Detail betrachtet gibt es drei mögliche Wirkungen eines Depowertampens, die sich bei den unterschiedlichen bekannten Leinensystemen ergeben:

• 1. Der Anstellwinkel des gesamten Profils des Kites wird verändert. Der Anstellwinkel ist der Winkel zwischen einer Ge­ raden, die Profilnase und Profilhinterkante verbindet, und der Windrichtung. Durch Änderung des Anstellwinkels werden beim Depowern der Ca- und der Cw-Wert verringert. Das Windfenster wird in der Regel nicht verkleinert, was wünschenswert ist, jedoch wandert der Kite in einen Bereich des Windfensters mit geringerer Power bzw. Kraft.
• 2. Durch Heranziehen der Flügelmitte wird die effektive Fläche des Kites in Richtung der Leinen gesehen verkleinert. Durch die dabei gleichzeitig entstehende ungleichmäßige Ober­ fläche des Obersegels wird der Auftrieb (Ca) stärker verrin­ gert als der Luftwiderstand (Cw) des Kites. Das Windfenster wird somit kleiner.
• 3. Ein dritte Möglichkeit besteht darin, auf die Wölbung des Tragflügelprofils des Kites einzuwirken. Die Wölbung ist die Krümmung der Sehne oder Mittellinie des Kites zwischen Profilnase und Profilhinterkante. Durch Entwölbung des Trag­ flügelprofils des Kites werden, wie im ersten Fall, der Ca- und der Cw-Wert gleichmäßig verringert. Das Windfenster wird also ebenfalls nicht verkleinert.

Zusätzlich zum aktiven Depowersystem, bei dem der Kiter ak­ tiv durch Heranziehen oder Wegschieben der Bar den Zug im Kite regulieren kann, gibt es auch passive Depowersysteme.

Passives Depowern entsteht durch Verformung des Kites durch die Windkräfte selbst, ohne Zutun des Kiters. So gibt es Tube­ kites, die einen - von vorne aus der Windrichtung betrachtet - schwächer U-förmig gekrümmten Fronttube haben. Erst mit zuneh­ menden Zugkräften aufgrund stärkeren Winds verformt bzw. krümmt sich der Kite zunehmend U-förmig und verliert an proji­ zierter Fläche - in Richtung der Leinen betrachtet.

Weiterhin ist ein System zum passiven Depowern eines Lenk­ drachens bekannt. Der Lenkdrachen besteht aus einem einfachen Tuch, nicht aus Kammern, das durch eine Carbonstange aufge­ spannt wird. Die Carbonstange verläuft im Tuch von einem Flü­ gelende über die Profilnase zum anderen Flügelende. Bei zuneh­ mender Zugkraft biegt der auf das Tuch wirkende Auftrieb die Carbonstange durch. Die Krümmung der Carbonstange nimmt zu. Das Tuch wird dadurch weniger gespannt und kann dem Auftrieb nachgeben und seinen Anstellwinkel verringern. Die auf die Windrichtung projizierte Fläche des Lenkdrachens nimmt dadurch ab.

Die passive Depowerwirkung der vorhandenen Systeme ist zzt. relativ gering und liegt bei max. 10% Kraftverringerung.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein passives Depowersystem anzugeben, das den Einsatzbereich eines Kites in den Bereich stärkerer Winde erweitert.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß dem unabhängi­ gen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfin­ dung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Bei stärkerem Wind wirken stärkere Zugkräfte auf die Leinen des Kites. Durch den Einsatz von mindestens einem elastischen Abschnitt in den Leinen des Kites können sich die Leinen bei stärkerem Wind dehnen. Dadurch kann die Form und/oder der An­ stellwinkel des Kites sich bei stärkerem Wind ändern, und zwar insbesondere derart, dass der Wind einen schwächeren Auftrieb am Kite erzeugt und/oder der Kite einen geringeren Luftwi­ derstand hat. Dadurch nimmt die Zugkraft auf die Leinen trotz steigender Windgeschwindigkeit kaum zu.

Die einen elastischen Abschnitt aufweisenden Leinen können dabei alle Leinen eines Leinensystems zum Steuern des Kites sein, insbesondere Flugleinen, Tragegurte oder Galerieleinen.

Eine effektive Verringerung der Auftriebskraft bei Verrin­ gerung des Luftwiderstands wird erreicht, wenn der Kite sich bei steigender Windstärke selbständig entwölbt, d. h. von der gekrümmten Tragflügelform zu einer flacheren Form übergeht und/oder seinen Anstellwinkel verringert. Dies wird insbeson­ dere dadurch erreicht, dass die mindestens eine Leine mit dem mindestens einen elastischen Abschnitt mindestens auf den hin­ teren Profilbereich des Kites einwirkt. Dadurch wird gleich­ zeitig eine Änderung des Anstellwinkels erreicht, und zwar ei­ ne flachere Stellung des Kites im Wind. Der Kite hat dann ei­ nen geringeren Luftwiderstand und weniger Auftrieb. Außerdem wird das Windfenster vergrößert und der Kite kann in einen Be­ reich des Windfensters mit geringerer Power geflogen werden. Das Aufkreuzen gegen den Wind wird dadurch verbessert.

Durch das Beibehalten des Anstellwinkels des vorderen Pro­ filbereiches bleibt der Kite bzw. sein Profil einklappstabil.

Die Leinen, die auf die Profilnase einwirken, können dabei steif bleiben, damit die Profilnase nicht einklappt oder um­ klappt.

Günstig ist es, wenn der mindestens eine elastische Ab­ schnitt eine kleine Federkonstante aufweist, d. h. wenn er möglichst weich ist. Dadurch erhält man eine gute Anpassung der Profilform des Kites bei Änderung der Windkräfte auf den Kite. Dies wiederum verhindert effektiv ein Ansteigen der Zug­ kräfte auf den Kite bei steigender Windgeschwindigkeit. Die mit der Windgeschwindigkeit potentiell zunehmenden Kräfte ent­ stehen dann nur zu einem kleineren Teil und werden auch nur zu diesem kleineren Teil auf die Leinen übertragen.

Die beste Wirkung wird erreicht, wenn der mindestens eine elastische Abschnitt vorgespannt ist, d. h. wenn er bei klei­ nen Kräften annähernd steif ist und erst bei großen Kräften elastisch reagiert, d. h. sich dehnt. Dadurch erreicht man ein ganz gewöhnliches Verhalten des Kites bei geringen Windstärken und Zugkräften. Insbesondere kann eine optimal gewölbte Trag­ flügelform eingestellt werden. Erst bei größeren Windstärken kommt es zu einer automatischen Entwölbung und/oder zu einer Änderung des Anstellwinkels des Kites.

Ein schematischer Verlauf der Kraft-Dehnungskurve eines vorgespannten elastischen Leinenabschnitts ist in Fig. 3 ge­ zeigt. F bezeichnet die Stärke der an beiden Enden des Leinen­ abschnitts ziehenden Kraft. X bezeichnet die Länge des Leinen­ abschnitts. X0 ist die Länge des völlig entspannten Leinenab­ schnitts. X1 ist die Länge des vorgespannten Leinenabschnitts. Von der Kraft Null bis zur Kraft F1 verändert sich die Länge X des Leinenabschnitts lediglich von X1 nach X2 aufgrund gewis­ ser Entlastungseffekte am Vorspannungselement. Im Bereich zwi­ schen den Kräften F2 und F3 verändert sich die Länge X des Leinenabschnitts im Wesentlichen linear - genauer: afin - zwi­ schen X2 und X3. In der Regel kommt es oberhalb einer gewissen Kraft F3 zu einer Abweichung vom linearen Verhalten, da die gesamte Dehnung aufgrund von Materialeigenschaften des Leinenabschnitts begrenzt sein kann.

Während bei üblicher Newtonscher Reibung die Kraft auf den Kite quadratisch mit der Windgeschwindigkeit zunimmt, bewirkt die Verformung eine geringere Zunahme des Auftriebs und des Luftwiderstands mit zunehmender Windgeschwindigkeit. Die Kraft steigt dann weniger als quadratisch mit der Umströmungsge­ schwindigkeit (v) der Luft um den Kite an, wie es schematisch in Fig. 4 gezeigt ist. F bezeichnet die vom Kite auf die Lei­ nen übertragene Kraft. Bis zu einer Umströmungsgeschwindigkeit v2 nimmt die Kraft auf die Leinen quadratisch mit der Umströ­ mungsgeschwindigkeit zu, da sich die Leinen im Wesentlichen steif verhalten. Oberhalb der Umströmungsgeschwindigkeit v2 und damit oberhalb der Kraft F2 (vergleiche Fig. 3) kommt es zu einer Dehnung der Leinen des Kites und damit zu einer ge­ eigneten Verformung des Kites. Die Kraft F auf den Leinen nimmt dann nicht mehr quadratisch mit der Umströmungsgeschwin­ digkeit v zu.

Erst wenn die Dehnung der Leinen einen Grenzwert (X3, F3 in Fig. 3) erreicht hat oder die Verformung des Kites an seine Grenzen stößt, kommt es oberhalb der zugehörigen Umströmungs­ geschwindigkeit v3 wieder zu einem Anstieg der Kraft F auf die Leinen.

Ist die mögliche Dehnung der Leinen, z. B. bis X3, stärker, als es für einen Anstellwinkel von 0° bzw. eine verschwindende Wölbung des Kites nötig ist, so würde die Profilhinterkante des Kites bei einer bestimmten Dehnung (X4, F4 in Fig. 3) kei­ ne effektive Kraft mehr im Wind erfahren. Die zugehörigen Lei­ nen werden nicht über diese Dehnung X4 hinaus gedehnt. X4 stellt die maximale Dehnung für diesen Fall dar. Damit stellt aber in diesem Fall auch F4 die maximale Kraft dar, die die gedehnten Leinen asymptotisch auf den Kiter übertragen würde.

Bei entsprechender Auslegung der elastischen Eigenschaften und Abmessungen der elastischen Leinen kann somit die auf den Kiter übertragene Kraft in gewissen Bereichen begrenzt werden.

Um den Kräfteunterschied zwischen F2, der Mindestkraft für die Dehnung, und F4, der Maximalkraft, möglichst klein werden zu lassen, sollte die Kraft-Dehnungskurve in Fig. 3 möglichst steil verlaufen. Daher ist eine für diese Zwecke ideale Leine weich (steiler Verlauf), besitzt eine kleine Länge X0 im ent­ spannten Zustand und hat eine möglichst große Vorspannungslän­ ge X1, wiederum um den relativen Abstand zwischen F2 und F4 möglichst klein zu gestalten. Die Vorspannungslänge geht somit idealerweise über die gesamte Länge einer unelastischen Leine mit gleicher Funktion.

Insbesondere bei einem Softkite ist der eigentliche Schirm an einer Mehrzahl von Galerieleinen aufgehängt, die seine Form stabilisieren, seinen Anstellwinkel gegenüber dem Luftstrom festlegen und über wenige Tragegurte mit dem Kitesurfer ver­ bunden sind. Diese Galerieleinen eignen sich in besonderer Weise für den Einbau elastischer Abschnitte, insbesondere die Galerieleinen der hinteren und mittleren Ebene, die auf den hinteren bzw. mittleren Bereich des Kites zugreifen. Dadurch ist es möglich, die Form des Kites in Abhängigkeit von der Windgeschwindigkeit sehr genau zu steuern, ohne dass es einer Handhabung mehrerer Leinen durch den Kitesurfer bedarf. Der Kite reguliert seine Zugkraft dadurch selbständig und hält sich im optimalen Bereich.

Häufig sind Galerieleinen verzweigt, um an möglichst vielen Punkten am Kite anzugreifen, damit die Form des Kites mög­ lichst gut stabilisiert werden kann. Es ist sinnvoll, denjeni­ gen Bereich der Galerieleinen als elastischen Abschnitt zu nutzen, der sich vor der Verzweigung direkt über dem Tragegurt befindet, damit die Dehnung des elastischen Abschnitts syn­ chron an die verschiedenen Aufhängepunkte am Kite weitergeben wird. Dies verhindert eine ungleichmäßige Verformung des Ki­ tes, insbesondere bei Böen. Ferner reduziert es die Anzahl der elastischen Abschnitte.

Eine gezielte Steuerung der Wölbung und des Anstellwinkels kann dadurch erreicht werden, dass elastische Abschnitte in unterschiedlichen Leinen eine aufeinander abgestimmte unter­ schiedliche Elastizität aufweisen. Z. B. können die Leinen in den hinteren Ebenen, etwa in den hinteren Ebenen der Galerie­ leinen, weicher ausgelegt werden als in der Mitte und näher an der Profilnase. Üblicherweise wird man die Leinen an der Pro­ filnase steif lassen, um ein Einklappen der Profilnase zu ver­ hindern. Die Abstimmung kann idealerweise derart erfolgen, dass das Verhältnis von Auftrieb und Luftwiderstand groß und damit das Windfenster maximal bleibt. Gleichzeitig sollte der Kite eine maximale Einklappstabilität haben.

Zusätzlich können die elastischen Abschnitte in der hin­ tersten Ebene der Galerieleinen eine stärkere Dehnung bei steigender Zugkraft aufweisen, als elastische Abschnitte in der Ebene unmittelbar davor. Die hinterste Ebene kann bei starken Winden etwa doppelt so stark gedehnt werden wie die Ebene unmittelbar davor, bei insgesamt etwa vier Ebenen von Galerieleinen zwischen Profilnase und Profilhinterkante. Eine Möglichkeit, dies zu realisieren, besteht darin, zwei elasti­ sche Abschnitte gleichen Aufbaus in den beiden Ebenen anzuord­ nen, wobei der elastische Abschnitt in der hinteren Ebene dop­ pelt so lang ist wie vorne. Alternativ können die elastischen Abschnitte in den vorderen Ebenen doppelt, und zwar parallel geschaltet, verwendet werden oder eine doppelt so hohe Elasti­ zitätskonstante aufweisen. Bei gleicher Federkonstante pro Längeneinheit führt dies in der hinteren Ebene der Galerielei­ nen zu einer doppelt so starken Dehnung wie in der Ebene da­ vor. Es ergibt sich dadurch ein glatter Übergang zwischen Pro­ filnase und Profilhinterkante, ohne Knick, wodurch der Luftwi­ derstand gering bleibt.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei­ spielen näher erläutert, die in den Figuren schematisch darge­ stellt sind. Gleiche Bezugsziffern in den einzelnen Figuren bezeichnen dabei gleiche Elemente. Im Einzelnen zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Windfensters;

Fig. 2 ein übliches Leinensystem für einen Kite;

Fig. 3 ein Dehnungs-Kraft-Diagramm eines vorgespannten, elastischen Abschnitts;

Fig. 4 ein Kraft-Windgeschwindigkeits-Diagramm eines erfin­ dungsgemäßen Kites;

Fig. 5 einen vorgespannten, elastischen Leinenabschnitt; und

Fig. 6 eine schematische Darstellung der automatischen Ver­ formung des Kites.

Fig. 5 zeigt die bevorzugte Ausführungsform eines vorge­ spannten, elastischen Leinenabschnitts. Eine Hülse 30 defi­ niert eine gewisse Mindestdehnung eines elastischen Leinenab­ schnitts 32. Der elastische Leinenabschnitt 32 ist vorzugswei­ se ein Gummiseil. Die Hülse 30 kann entweder steif sein, aus Kunststoff gefertigt sein, oder sie kann vorzugsweise aus ei­ nem das Gummiseil umgebenden und schützenden Geflecht aus Kunststoff bestehen. Damit das Geflecht die Länge des elasti­ schen Abschnitts effektiv nach unten begrenzt, wird es in ei­ ner Vorbehandlung gestaucht, bis es durch die Kräfte des Gum­ miseils nicht weiter gestaucht werden kann.

Das Gummiseil muss daran gehindert werden, sich unter die Länge der Hülse zu kontrahieren. Dazu weist das Gummiseil nahe den Ein- bzw. Ausgängen der Hülse 30 Verdickungen 34, 36 auf, mit denen das Gummiseil auf der Hülse 30 aufliegt. Die Verdi­ ckungen 34, 36 verhindern eine Kontraktion des elastischen Ab­ schnitts unter die Länge der Hülse 30. Die Verdickungen sind im einfachsten Fall Knoten im Seil. Außerhalb der Hülse 30 ist die Leine 38, 40 im Wesentlichen unelastisch und nicht aus Gummi. Denkbar ist auch eine Kopplung der Leine an die Enden der Hülse 30, falls die Hülse sich elastisch dehnen kann.

Bei sehr hohen Kräften hindert ein Ummantelungsgeflecht evtl. das Gummiseil an einer weiteren Ausdehnung. Entsprechend werden bei sehr starken Winden bzw. bei sehr starkem Fahrtwind wieder größere Zugkräfte auf die Leinen übertragen. Ein Reißen des Gummiseils bei zu starker Belastung kann auf diese Weise jedoch verhindert werden.

Statt eines Gummiseils kann für den elastischen Abschnitt 32 auch eine - rostfreie - Spiralfeder verwendet werden. Diese muss jedoch ummantelt sein, um ein Verheddern der Leinen aus­ zuschließen.

Eine Abschätzung der benötigten Vorspannung ergibt sich recht einfach in der folgenden Weise: Betrachten wir einen elastischen Abschnitt in der hintersten von vier Ebenen der Ga­ lerieleinen. Der hinterste Bereich des Kites trägt mit etwa 10% zur Auftriebskraft bei. Der Auftrieb sollte maximal das Gewicht des Kiters und des Surfbretts tragen, also ca. 70 kg oder 700 N. 10% davon sind etwa 70 N. Werden die Galerieleinen der hintersten Ebene links bzw. rechts in jeweils einem Trage­ gurt zusammengeführt, so verteilt sich die Kraft auf diese zwei Tragegurte. Jeder Tragegurt muss dann etwa 35 N tragen. Die Vorspannungskraft wird dann auf max. F2 = 35 N einge­ stellt. Die Vorspannungslänge X1 ergibt sich dann aus der Fe­ derkonstante k und der ungespannten Länge X0 des Gummiab­ schnitts gemäß der allgemeinen Formel
F = k * (X - X0)
für die speziellen Randbedingungen bei F2 und X1 zu
X1 = X0 + F2/k.

Wie eingangs erwähnt, sollte die Vorspannungslänge X1 der gesamten Länge der Leine möglichst nahe kommen. Damit ergibt sich eine Abschätzung, welche Federkonstante k für die elasti­ schen Abschnitte gewählt werden sollte, nämlich eine Federkon­ stante, die nahe an
k = F2 / (X1 - X0)
liegt, wobei X1 - wie gesagt - der gesamten Länge einer un­ elastischen Leine gleicher Funktion möglichst nahe kommen sollte.

Die Vorspannung kann auch flexibel z. B. an das Gewicht des Kiters angepasst werden, wenn die Hülse etwa aus einer Hülse mit Außengewinde besteht, die in eine Hülse mit Innengewinde eingeschraubt ist. Durch Drehen des Gewindes kann somit die Vorspannungslänge und damit die Vorspannungskraft verändert werden. Es können bei einer Gummileine als Tragegurt, wobei die Gummileine mit mehreren Stoppknoten für verschiedene Län­ gen ausgestattet ist, die Galerieleinen mit entsprechend ver­ schiedenen Längen an die entsprechenden Knoten eingehängt wer­ den. Dies führt im Effekt zu einer Regulierung der maximalen Kraft, die eine elastische Leine auf den Kiter überträgt.

Fig. 6 zeigt schematisch die automatische Verformung des Kites 11 in einer Seitenansicht. An Tragegurten 42 sind vier Ebenen von Galerieleinen 44 aufgehängt, die den Kite 11 halten und in seiner Form stabilisieren. In den hinteren beiden Ebe­ nen 46, 48 der Galerieleinen sind jeweils vorgespannte, elas­ tische Elemente 50 und 52 eingebaut, wobei das Element 52 in der hintersten Eben etwa doppelt so lang ist wie das Element 50 in der Ebene davor, um ein stärkeres Anheben der Profilhin­ terkante zu ermäglichen, damit sich Anstellwinkel (gestrichel­ te Linie) und Wölbung (strichpunktierte Linie) geeignet än­ dern.

Bei starken Winden bzw. hohen Umströmungsgeschwindigkeiten verformt sich der Kite 11, wie es in der gestrichelten Dar­ stellung des Kites dargestellt ist. Die Galerieleinen 46 und 48 dehnen sich jeweils spezifisch. Die Wölbung (gestrichelt und doppelt punktierte Linie) und der Anstellwinkel (gestri­ chelt und dreifach punktierte Linie) verringern sich. Damit sinken der Auftrieb und der Luftwiderstand und somit auch die Kräfte an den Leinen des Kites 11.

Bezugszeichen

8

Powerzone des Windfensters

10

Bar

11

Kite

12

linke Steuerleine

14

rechte Steuerleine

16

Depower-Leine

18

Brems-Leine

20

Trapeztampen

21

Profilhinterkante

22

Profilnase

24

Depower-Tampen

26

Galerieleinen

28

Tragegurte

30

Hülse

32

elastischer Leinenabschnitt

34

,

36

Verdickungen der Leine

38

,

40

unelastische Leinenabschnitte

42

Tragegurt

44

Galerieleinen

46

,

48

hintere zwei Ebenen der Galerieleinen

50

,

52

vorgespannte, elastische Elemente

Claims (6)

1. Leinensystem für einen Kite (11), wobei mindestens eine Leine (46, 48) mindestens einen elastischen Abschnitt (50, 52) aufweist.

2. Leinensystem nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Kite (11) einen hinteren Profilbereich (21) auf­ weist, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Leine (46, 48) mindestens auf den hinteren Profilbereich des Kites einwirkt.

3. Leinensystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine elastische Abschnitt (50, 52) vorgespannt ist.

4. Leinensystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Kite (11) an einer Mehrzahl von Galerieleinen (26, 44, 46, 48) aufgehängt ist, die seine Form stabilisieren und von wenigen Tragegurten (28, 42) gehalten werden, dadurch gekennzeichnet,
dass der mindestens eine elastische Abschnitt (50, 52) in den Galerieleinen oder in mindestens einem Tragegurt oder in den Flugleinen angeordnet ist.

5. Leinensystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass elastische Abschnitte (50, 52) in unterschiedlichen Leinen eine aufeinander abge­ stimmte unterschiedliche Elastizität aufweisen.

6. Leinensystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass elastische Abschnitte (50, 52) in der hintersten Ebene (48) der Galerieleinen (26, 44, 46, 48) eine stärkere Dehnung bei steigender Zugkraft auf­ weisen als elastische Abschnitte in der Ebene (46) unmittelbar davor.