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Die
Erfindung betrifft den Aufbau eines lenkbaren Zugdrachens vom so
genannten Tube Kite Typ, welcher seine Formstabilität durch
einen an der Anströmkante
angeordneten und mit Luft oder Gas befüllten Frontschlauch und mindestens
einen von der Anströmkante
in Richtung der Abströmkante
verlaufenden, ebenfalls gefüllten
Querschlauch erhält und über mindestens
zwei Steuerleinen mit dem Benutzer verbunden sind.
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Lenkbare
Zugdrachen werden zum Schleppen von Land- oder Wasserfahrzeugen
genutzt, insbesondere beim Roh- und Segelsport auf Schnee, Sand,
Gras, Eis und im Wasser. Die entsprechenden Fortbewegungsmittel
können
folgende sein:
- Gras, Sand
- = Mountainboard (Brett
mit Rädern)
- Eis
- = Kufenbrett oder
Schlittschuhe
- Schnee
- = Ski oder Snowboard
- Wasser
- = Surfbrett oder Kiteboard
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Im
Wasser entwickelte sich eine relativ junge Sportart mit Zugdrachen,
sowie Surf- oder Kiteboard, das sogenannte KITE-SURFEN. Die Erfindung
betreffend soll der entwickelte Zugdrachen vorzugsweise auf dem
Wasser zum Einsatz kommen, wobei eine Wasserstartfähigkeit
unverzichtbar ist. Als lenkbare Zugdrachen (Kite), zum Kites-Surfen
kommen folgende Varianten der Antriebsflügel zum Einsatz:
- Mattenschirme
- Stabdrachen
- Tube-Kites
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Mattenschirme
weisen eine regelmäßig flexible
Segelfläche
auf; welche nicht von einem Rahmen gehalten wird, entweder erfolgt
die Stabilisierung durch eine längs
zur Anströmkante
angeordnete Leinenkonstruktion (Waageleinen), welches in
DE 27 375 97 C2 dargestellt
ist oder die geforderte Stabilität durch
einen besonderen Profilschnitt erlangt, welches in
EP 1257464 B1 seine Beachtung
findet. Die Flugstabilität
der Mattenschirme ist weitestgehend von der erforderlichen Stauluft
im Inneren der Profilkörper
abhängig,
wodurch sich oftmals Probleme in der Startphase mangels Innendruck
ergeben und diese Drachenform daher sehr variabel in ihrer Formstabilität ist.
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Stabdrachen
werden an relativ elastischen Leitkanten- und Kielstäben einseitig
mit Segeltuch bespannt (
US 5366182 sowie
WO 99/59866). Leider sind Stabdrachen sehr schlecht wasserstartfähig.
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Abhilfe
versucht man mit dem Patent
DE 101 09 640 C1 zu schaffen, in dem Schaumstoffschwimmkörper auf
den Kiel-Stäben
aufgebracht werden. Die Stabdrachenvarianten haben ebenfalls Probleme
mit dem Lift und sind bei eventuellen Abstürzen in der Stabkonstruktion
bruchgefährdet.
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Tube-Kites
besitzen einen aufblasbaren Frontschlauch an der Anströmkante,
sowie mehrere in Richtung der Flugachse verlaufende, aufblasbare Querschläuche. Die
Frontschlauchform ist in
US 4.708.078 nach
dem Patentanspruch 1 als gleichförmige
Sichelform ohne Abwinklungen von vorn betrachtet ausgebildet, so
das nur an den beiden Enden Steuer – und Halteleinen angebracht
werden. Die Ausnutzung der tatsächlichen
Segelfläche
nach Art dieser Ausführung
ist recht gering, da die Seitenteile lediglich kraftübertragende
Haltefunktionen übernehmen
und keinen Auftrieb erzeugen. Zur besseren Ausnutzung der Segelfläche wurde
in US 2005/0230556 A1 eine Bogenform in den Frontschlauch eingearbeitet,
wobei die Hinterkante allgemein konkav ausgebildet ist und mehrere
Waageleinen an dem Frontschlauch befestigt sind. Daraus ergibt sich
eine größere Spannweite
gegenüber
US 4.708.078 und eine als
negative V-Form ersichtliche Silhouette. Jedoch besteht nach Art
dieser Bauweise des Frontschlauches nur die Möglichkeit durch bauliche Querschnittsveränderungen
im Frontschlauch oder Ausformung der in strömungsrichtungsliegenden Längsschläuche mit
darüber
befindlicher Segelfläche,
sowie Veränderungen
im Anstellwinkel die aerodynamischen Parameter zu beeinflussen.
Zum Zweck der optimaleren Segelflächenausnutzung wurde in
DE 102 37 034 A1 eine
Veränderung
der Frontschlauchform, sowie einer Abwinklung der Hinterkante vollzogen,
wobei zur Stabilisierung dieser Front- und Heckform eine Bogenwaage
ausdrücklich erforderlich
ist. Durch diese Bogenwaage und anschließender Omega- ähnlicher
Hinterkante ergeben sich in der praktischen Nutzung erhebliche Schwierigkeiten
in der korrekten Längeneinstellung
der Steuerleinen, was bei verkürzten
Steuerleinen eine Bremswirkung in der abgewinkelten Heckkante hervorruft
und bei verlängerten
Steuerleinen die Heckkante ihren Halt und somit ihre Spannung verliert. Das
Flugverhalten dieses Omega – Kites
ist sehr sensibel, welches sich bei verlängerten Steuerleinen sofort
in ein Flattern der abgewinkelten Heckkante äußert. Anmerkend ist zu erwähnen, das
der Erfinder und Anmelder identisch mit dem Erfinder und Anmelder
dieser Erfindung ist.
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Basierend
auf diesem Stand der Technik liegt daher der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, einen Tube-Kite zu entwickeln, der durch Abwinklungen
im Frontschlauch unterschiedliche aerodynamische Parameter in der
Segelfläche
zulässt,
ohne das eine Bogenwaage längs
zur Strömungsrichtung
erforderlich ist und eine gleichförmig verlaufende Heckkante
ermöglicht.
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Der
Lösung
dieser Aufgabe, wie sie in den Patentansprüchen beschrieben ist, liegt
der Gedanke zugrunde, das die Grundform des Frontschlauches so verändert werden
muß, dass
sich klar erkennbare aerodynamisch unterschiedliche Segelflächensektoren
herausbilden und zugleich eine gestreckte Grundform des Kites entsteht,
ohne eine Bogenwaage einzuarbeiten, welche weder die Segelflächen noch
die abwinklungsfreie Heckkante stabilisieren.
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Der
erfindungsgemäße lenkbare
Zugdrachen liefert die Lösung
zu den genannten Schwierigkeiten. Durch einen aufblasbaren Stützrahmen,
welcher mit leichtem Stoff bespannt ist, erhält der Tube-Kite seine Formstabilität. Der Drachen
besitzt einen führenden
Stützrahmen
an der Anströmkante
mit mindestens zwei Abwinklungen, welche zur klar definierten Segelflächenausbildung
erforderlich sind und mindestens eine Strebe die quer zum Frontschlauch in
Richtung abwinklungsfreie Abströmkante
angebracht ist. Der Stützrahmen
besteht ebenfalls aus sehr leichtem wasser- und druckluftbeständigen Material,
welches sich nach dem Ablassen des Innendrucks leicht falten lässt. Die
Querstreben zum Frontschlauch besitzen die aerodynamische Form eines Flugzeugflügelquerschnitts
und sind den klar definierten Segelflächen angepasst. Die Verbindung
zwischen Lenkdrachen und Benutzer wird über eine nicht genauer bezeichnete
Leinenkonstruktion gewährleistet,
welche am Frontschlauch befestigt ist und in mindestens zwei Halteleinen übergeht,
um dann vorzugsweise gebündelt
an einer Schlaufe enden und an einem Trapezhaken am Benutzer befestigt
sind.
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Um
die erforderlichen Steuerimpulse vom Lenkgestänge (Bar) des Benutzers zum
Lenkdrachen zu übertragen,
sind Leinen an den Flügelenden angebracht.
Somit ist keine Bogenwaage zwischen den einzelnen Segelflächen in
Strömungsrichtung
erforderlich, da nach Art dieser Ausführung eine winkelfreie Hinterkante
ausgebildet ist. Um den lenkbaren Zugdrachen an eine höhere Windgeschwindigkeit anzupassen,
wird der Anstellwinkel zum Wind über ein
Wegdrücken
der Bar vom Benutzer verkleinert, so das sich die abwinklungsfreie
Hinterkante anhebt. Durch einseitiges Heranziehen der Bar zum Benutzer senkt
sich die darüber
liegende Seite der Hinterkante ab, so das sich der Steuerimpuls
in den Lenkdrachen überträgt. Bei
einem optimal gewählten
Anstellwinkel entwickelt der Lenkdrachen mit angewinkelten Frontschlauch
und gleichförmiger
Hinterkante eine beträchtliche
Traktion und Auftrieb, welches beispielsweise von einer Person zum
Antrieb beim Kite – Surfen
auf dem Wasser genutzt werden kann. Durch die Schwimmfähigkeit
diese Zugdrachens ist auch aus dem Wasser heraus eine leichte Startfähigkeit
gegeben. Die Größe des Zugdrachens
ist abhängig
von dessen Nutzung, er kann beispielsweise als ungefährliches
Kinderspielzeug oder als leistungsfähiges Traktionsmittel zur Fortbewegung
eines Bootes ausgebildet werden.
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Nachfolgend
wird anhand von Ausführungsbeispielen
die Erfindung näher
erläutert,
hierbei werden die Figuren schematisch und im fliegenden Zustand
dargestellt.
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1 zeigt
den erfindungsgemäßen Lenkdrachen
vom Tube-Kite-Typ in Perspektive von vorn, mit abgewinkelten konvex
nach oben verlaufenden Frontschlauch, bogenförmiger und winkelfreier Hinterkante
mit Leinenkonstruktion
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2 zeigt
den erfindungsgemäßen Lenkdrachen
in Perspektive von hinten mit abgewinkelten konvex nach oben verlaufenden
Frontschlauch, bogenförmiger
und winkelfreier Hinterkante mit Leinenkonstruktion
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3 zeigt
entsprechend der Erfindung den Lenkdrachen in Perspektive von vorn
mit einem konvex zur Flugrichtung abgewinkelten Frontschlauch inklusiv
der Leinen und Heckkante
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4 zeigt
eine untere Ansicht der Erfindung in konvexer Bauart zwischen den
abgewinkelten Frontschlauchpunkten in Flugrichtung
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5 zeigt
eine untere Ansicht der Erfindung in gerader Bauart zwischen den
abgewinkelten Frontschlauchpunkten
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6 zeigt
eine untere Ansicht der Erfindung in spitzer Bauart zwischen den
abgewinkelten Frontschlauchpunkten
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7 zeigt
eine weitere Variante der Erfindung in unterer Ansicht mit zwei
Abwinklungspunkten
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8 zeigt
entsprechend der Erfindung den Lenkdrachen in Perspektive von vorn
mit einem konkav zur Flugrichtung abgewinkelten Frontschlauch
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9 zeigt
eine untere Ansicht der Erfindung in konkaver Bauart zwischen den
abgewinkelten Frontschlauchpunkten in Flugrichtung.
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10 zeigt
eine untere Ansicht der Erfindung in einer weiteren geraden Bauart
zwischen den abgewinkelten Frontschlauchpunkten
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11 zeigt
eine untere Ansicht der Erfindung in Kombination von konvexer und
konkaver Bauart des Frontschlauches
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12 zeigt
eine untere Ansicht der Erfindung in Kombination von konkaver und
konvexer Bauart des Frontschlauches
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13 zeigt
den Querschnitt des Flügelprofils
an einem Querschlauch
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14 zeigt
eine Drachenvariation mit abgewinkelten Frontschlauch und bogenförmiger winkelfreier
Heckkante im angeleinten Zustand
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Die
schematischen Darstellungen sind so abgebildet, als ob der aufblasbare
Stützrahmen
mit Pressluft gefüllt
und der gesamte Tube-Kite sich im vom Wind angeströmten und
fliegenden Zustand befindet. Die Größe des Tube-Kites kann extrem
variieren, von der Größe eines
Kinderspielzeuges, mit geringer Zugkraft, bis hin zu einer Größe von einigen hundert
Quadratmetern mit extremer Kraftentwicklung. Die Form des Flügelprofils
(13) kann ebenfalls variabel sein, so dass unterschiedliche
Luftwiderstände,
Auftriebskräfte
und Fluggeschwindigkeiten erreicht werden.
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1 gibt
eine Übersicht
des Lenkdrachens 1, welcher mehrere Auftriebsflächen 2, 3, 4 mit
einem nach oben konvex verlaufenden Mittelteil 2 zwischen den
Abwinklungspunkten A besitzt, sowie mit einer wulstigen Anströmkante,
bestehend aus einem Frontschlauch 5, einer flachen bogenförmigen und abwinklungsfreien
Abströmkante 12 und
zwei Flügelenden 13.
Dazwischen ist aerodynamisch angepasst das flexible Segeltuch, vorzugsweise
aus einzelnen Stoffquadranten 10 für mindestens 3 Auftriebsflächen 2, 3, 4 befestigt.
Zur Stoffquadrantenstabilisierung sind Querschläuche 6 zwischen dem
Frontschlauch 5 zur Abströmkante 12 eingearbeitet,
wobei die Querschläuche 6 aerodynamische
Anforderungen im Profilaufbau erfüllen. Im Bereich der Abwinklung
A wird der Stoffquadrant 10 um einen nicht genauer bezifferten
Wert angehoben, um dann fortlaufend zur Abströmkante 12 sich winkelfrei
an diese Abströmkante 12 anzupassen.
Die Stabilisierung der Stoffquadranten 10 im Bereich der
Abwinklungspunkte A in Richtung der Abströmkante 12 erfordert
keine zusätzliche Leinenkonstruktion,
da die auftretenden Lasten über
den Frontschlauch 5, sowie Abströmkante 12, fortlaufend
in die Flügelenden 13 beziehungsweise
Frontleinen 7, Halteleinen 8 und Steuerleinen 9 an
den Benutzer 16 weiter gegeben werden. Das konvex nach
oben verlaufende Mittelteil 2 und dessen abgesenkte Abströmkante 12 besitzt
in diesem Fall einen abweichenden Anstellwinkel zu der Seitenteilen 3, 4,
was wiederum durch Heranziehen der Steuerleinen 9 zum Benutzer 16 eine
leichtere Veränderung
des gesamten Anstellwinkels des Zugdrachens 1 ermöglicht.
Vergleichsweise ist die Handhabung dieser Ausführungsart mit einer Servo-lenkung eines Fahrzeugs
benannt. Das Zusammenfügen
der einzelnen Drachenkomponenten kann mittels Kleben, Nähen, Schweißen, Anknoten
oder Einschlaufen, sowie in Kombination mehrerer Verarbeitungsvarianten
erfolgen.
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2 zeigt
eine perspektivische Ansicht des Zugdrachens 1 von hinten,
wobei die Abströmkante 12 eindeutig
als bogenförmig
und abwinklungsfrei ersichtlich ist. Das konvex nach oben verlaufende
Mittelteil 2 welches sich zwischen den seitlichen Auftriebsflächen 3, 4 mit
den Abwinklungspunkten A im vorderen Bereich durch den Frontschlauch 5 begrenzt
und durch Querschläuche 6 stabilisiert
wird, senkt sich eindeutig zur Abströmkante 12 ab und fügt sich
winkelfrei in diese Abströmkante 12 ein.
Zur Flugstabilisierung und Formerhalt des Zugdrachens 1 sind
am Frontschlauch 5 Frontleinen 7 angebracht, welche
fortlaufend in die Halteleinen 8 übergehen. Um eine effektive
Ansteuerung des Zugdrachens 1 zu ermöglichen, sind an den Flügelenden 13 Steuerleinen 9 angebracht,
welche die Abströmkante 12 stabilisieren.
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3 zeigt
eine weitere Möglichkeit
der Frontschlauchabwinklung in perspektivischer Darstellung des
Zugdrachens 1 in vorderer/unterer Ansicht, wobei der Frontschlauch 5 zwischen
den Abwinklungspunkten A konvex in Flugrichtung ausgeformt ist,
also nicht wie in 1 und 2 nach oben dargestellt.
Dadurch erhalten alle Auftriebsflächen 2, 3, 4 den
gleichen Anstellwinkel vom abgewinkelten Frontschlauch 5 zur
bogenförmigen
abwinklungsfreien Abströmkante 12.
Nach Art dieser Frontschlauchausformung ergeben sich klar erkennbare Auftriebsflächen 2, 3, 4,
welche ebenfalls ihre Formstabilität durch die Querschläuche 6 mit aufgebrachten
Stoffquadranten 10 erhalten. Die Frontleinen 7 und
Halteleinen 8, sowie von den Flügelenden 13 ausgehenden
Steuerleinen 9 erhält
der Zugdrachen 1 seine Form – und Flugstabilisierung, sowie
seine Steuerfähigkeit.
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4 zeigt
eine untere Ansicht des Zugdrachens 1 mit konvex in Flugrichtung
verlaufenden Mittelteil 2 des Frontschlauches 5 mit
entsprechenden Abwinklungspunkten A, wobei sich klar die Auftriebsflächen 2, 3, 4 abzeichnen
und durch größere Längsausdehnung
der Auftriebsfläche 2 zwischen
dem Frontschlauch 5 zur Abströmkante 12 eine vergrößerte aerodynamische
Wirkung ergibt. Diese Variante der Ausformung verleiht dem Zugdrachen 1 erheblich
mehr Zugkraft, als es in der herkömmlich bekannten abwinklungsfreien
Bauart des Frontschlauches 5 zu verzeichnen ist.
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5 zeigt
gleichfalls wie in 3 eine untere Ansicht des Zugdrachens 1,
wobei abweichend lediglich die Ausformung des Frontschlauches 5 zwischen
mindestens vier Abwinklungspunkten A in gerader Bauart mit 90 Grad
Ausrichtung zur Luftströmung
erfolgt.
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6 verdeutlicht
in unterer Ansicht eine weitere Ausformungsvariante des Zugdrachens 1 in konvexer
Bauart des Mittelteils 2, wobei zwischen den Abwinklungspunkten
A sich eine spitze Form in Flugrichtung darstellt.
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7 zeigt
eine Abwinklungsvariante über zwei
Abwinklungspunkte A, welche die bisher bekannte bogenförmige Ausbildung
des Frontschlauches 5 unterbricht und somit in diesem Fall
den Zugdrachen 1 in drei eindeutige Auftriebsflächen 2, 3, 4 unterteilt,
welche mit Querschläuchen 6 und
Stoffquadranten 10 zur Abströmkante 12 mit Flügelenden 13 ausbildet.
Die eindeutige Auftriebsflächenunterteilung 2, 3, 4 ermöglicht es
in der Konstruktion des Zugdrachens 1 mit abgewinkelten
Frontschlauch 5 klar definierte Änderungen zur aerodynamischen
Beeinflussung des Flugverhaltens, sowie konstruktiver Einflussnahme
zur Stabilisierung des gesamten Stützrahmens und optischer Ausgestaltung
der Gesamtform des Zugdrachens 1 vorzunehmen.
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8 zeigt
eine weitere Möglichkeit
der Frontschlauchabwinklung in perspektivischer Darstellung des
Zugdrachens 1 in vorderer/unterer Ansicht, wobei der Frontschlauch 5 zwischen
den Abwinklungspunkten A konkav in Flugrichtung ausgeformt ist,
also nicht wie in 1 und 2 nach oben dargestellt.
Dadurch erhalten alle Auftriebsflächen 2, 3, 4 den
gleichen Anstellwinkel vom abgewinkelten Frontschlauch 5 zur
bogenförmigen
abwinklungsfreien Abströmkante 12.
Nach Art dieser Frontschlauchausformung ergeben sich klar erkennbare Auftriebsflächen 2, 3, 4,
welche ebenfalls ihre Formstabilität durch die Querschläuche 6 mit
aufgebrachten Stoffquadranten 10 erhalten. Die Frontleinen 7 und
Halteleinen 8, sowie von den Flügelenden 13 ausgehenden
Steuerleinen 9 erhält
der Zugdrachen 1 seine Form – und Flugstabilisierung, sowie
seine Steuerfähigkeit.
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9 zeigt
eine untere Ansicht des Zugdrachens 1 mit konkaver in Flugrichtung
verlaufenden Mittelteil 2 des Frontschlauches 5 mit
entsprechenden Abwinklungspunkten A, wobei sich klar die Auftriebsflächen 2, 3, 4 abzeichnen
und durch verkleinerte Längsausdehnung
der Auftriebsfläche 2 zwischen
dem Frontschlauch 5 zur Abströmkante 12 eine verminderte
Auftriebswirkung, im Vergleich zu den Auftriebflächen 3, 4 ergibt.
Folge dieser Bauweise der Abwinklung ist ein erhöhter Auftriebswert während des
Fluges des Zugdrachens 1 in den Auftriebsflächen 3, 4,
wodurch die Steuerfähigkeit
erheblich verbessert wird, da verhältnismäßig große Auftriebsflächen angesteuert
werden und der mittlere Auftriebsteil 2 einen geringeren
Widerstand während des
Fluges bietet.
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10 zeigt
gleichfalls wie in 9 eine untere Ansicht des Zugdrachens 1,
wobei abweichend lediglich die Ausformung des Frontschlauches 5 zwischen
mindestens vier Abwinklungspunkten A in gerader Bauart mit 90 Grad
Ausrichtung zur Luftströmung
erfolgt.
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11 zeigt
eine untere Ansicht des Zugdrachens i in Kombination von konvexer
und konkaver Bauart des Frontschlauches 5, wobei die Ausformung
des Frontschlauches 5 zwischen den Abwinklungspunkten A
weitere Variationen zulässt.
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12 zeigt
eine untere Ansicht des Zugdrachens 1 in Kombination von
konkaver und konvexer Bauart des Frontschlauches 5, wobei
die Ausformung des Frontschlauches 5 zwischen den Abwinklungspunkten
A weitere Variationen zulässt.
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13 zeigt
im Querschnitt das Drachenprofil im aufgeblasenen und angeströmten Zustand mit
Frontschlauch 5 im vorderen Bereich, Querschlauch 6 und
Stoffquadranten 10 im mittleren Bereich, sowie die Abströmkante 12 im
hinteren Bereich.
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14 zeigt
den Zugdrachen 1 im angeleinten Zustand, wobei die aerodynamischen
Kräfte
des Zugdrachens 1 über
die Frontleinen 7 übergehend
in die Halteleinen 8, sich bündelnd in die Zentralleine 18 übertragen
werden, folgend in die Trapezschlaufe 14 münden und
in einen Trapezhaken 15 am Benutzer 16 eingehängt ist.
Zur Änderung
des Anstellwinkels des Zugdrachens 1, sowie zu dessen Steuerung
sind an den Flügelenden 13 Steuerleinen 9 und
an den Außenseiten
einer Lenkstange 11 mit Leitöse 17 angebracht. Ändert man
die Entfernung der Lenkstange 11 zum Benutzer 16,
so ändert
sich auch der Anstellwinkel des Zugdrachens 1. Wird lediglich
nur eine Seite der Lenkstange 11 zum Benutzer 16 herangezogen,
so senkt sich der Bereich der darüber liegenden Abströmkante 12 und
es wird ein Steuerimpuls in den Zugdrachen 1 übertragen.
Die Leinenkonstruktion ist schematisch dargestellt und kann in ihrer
Ausführung
variieren.
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- 1
- Lenkbarer
Zugdrachen (Tube-Kite)
- 2
- Mittelteil
der Auftriebsfläche
- 3
- linker
Seitenteil der Auftriebsfläche
- 4
- rechter
Seitenteil der Auftriebsfläche
- 5
- Frontschlauch
- 6
- Querschläuche
- 7
- Frontleinen
- 8
- Halteleinen
- 9
- Steuerleinen
- 10
- Stoffquadranten
- 11
- Lenkstange
(Bar)
- 12
- Abströmkante
- 13
- Flügelenden
- 14
- Trapezschlaufe
- 15
- Trapezhaken
- 16
- Benutzer
- 17
- Leitöse
- 18
- Zentralleine
- A
- Abwinklungspunkt