DE102009011480A1

DE102009011480A1 - Flexible high performance sail

Info

Publication number: DE102009011480A1
Application number: DE102009011480A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr. Gartner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-03-06
Filing date: 2009-03-06
Publication date: 2010-09-09
Also published as: WO2010099971A3; WO2010099971A2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein flexibles Hochleistungssegel (7) für ein windgetriebenes Fahrzeug oder Boot, mit wenigstens einer in Anströmrichtung (W) verlaufenden Kante (70), wobei vorgeschlagen wird, dass an der in Anströmrichtung (W) verlaufenden Kante (70) ein Winglet (6, 60, 600) angeordnet ist.The invention relates to a flexible high-performance sail (7) for a wind-driven vehicle or boat, with at least one edge (70) running in the direction of flow (W), wherein it is proposed that a winglet (70) be attached to the edge (70) running in the direction of flow (W). 6, 60, 600) is arranged.

Description

Die Erfindung betrifft ein flexibles Hochleistungssegel mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 und ein windgetriebenes Fahrzeug oder Boot mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 14.The The invention relates to a flexible high performance sail with the features of the preamble of claim 1 and a wind powered vehicle or boat having the features of the preamble of claim 14.

Flexible Hochleistungssegel werden zum Beispiel auf schnellen Rennjachten, als ergänzender Vortrieb auf Fracht- oder Passagierschiffen oder ganz allgemein auf mit Segeln angetriebenen Fahrzeugen verwendet. Im Unterschied zu herkömmlichen Segeln, bei denen das Achterliek und das Vorliek in einer Spitze des Segels zusammenlaufen, laufen bei Hochleistungssegeln das Achterliek und das Vorliek an der Oberseite des Hochleistungssegels nicht zusammen, sondern enden in einer oberen Kante des Segels, welche aufgrund der Anordnung auch Oberliek genannt werden könnte. Der Vorteil eines solchen Hochleistungssegels besteht darin, dass es eine erheblich größere Segelfläche aufweist und dadurch eine wesentlich größere Vortriebskraft erzeugt. Diese größere Vortriebskraft ist für Rennjachten zur Erzielung einer höheren Geschwindigkeit und auf Fracht- oder Passagierschiffen zur Reduzierung des Treibstoffverbrauchs interessant. Im Gegensatz zu feststehenden Segeln sind flexible Segel dabei so ausgebildet, dass sie bei einem Verschwenken ihre Ausbauchung oder Krümmung verändern können. Dies wird z. B. durch die Verwendung eines flexiblen Segeltuches ermöglicht.flexible High-performance sails are used, for example, on fast racing yachts, as supplementary propulsion on freight or passenger ships or more commonly used on sailing-powered vehicles. Unlike traditional sails, where the leech and the luff in a tip of the sail converge, run in heavy duty sailing the leech and luff at the top of high performance sail not together, but end in an upper edge the sail, which due to the arrangement also called upper luff could be. The advantage of such a high performance sail is that it is a much larger one Sail area and thereby a much larger Driving force generated. This greater propulsive power is for racing yachts to achieve a higher Speed and on cargo or passenger ships to reduce the Fuel consumption interesting. Unlike fixed Sails are flexible sails designed so that they are at one Pivoting to change its bulge or curvature can. This is z. B. by the use of a flexible canvas allows.

Die durch das Hochleistungssegel erzeugte Vortriebskraft wird, wenn der Wind von hinten oder schräg hinten kommt, nach dem Impulsprinzip oder, wenn der Wind schräg von vorne kommt, nach dem Auftriebsprinzip erzeugt. In jedem Fall ist die Vortriebskraft das Ergebnis einer durch den Impuls oder durch den Auftrieb erzeugten Differenz des an der LEE- und an der LUV-Seite des Segels anliegenden Druckes.The driving force generated by the high-performance sail becomes, if the wind comes from behind or diagonally behind, after the Impulse principle or, if the wind comes diagonally from the front, generated according to the buoyancy principle. In any case, the driving force the result of one generated by the impulse or by the lift Difference between the pressure applied to the LEE and LUV sides of the sail.

Nachteilig bei solchen Hochleistungssegeln ist, dass die Druckdifferenz an dem Segel zu einer Ausgleichsströmung an der freien in Anströmrichtung gerichteten Segelkante führen kann, welche quer zu der Anströmung gerichtet ist und dadurch den Wirkungsgrad senkt. Diese Ausgleichsströmung senkt die Vortriebskraft und wird in der Strömungsmechanik auch als induzierter Widerstand bezeichnet.adversely In such high performance sailing is that the pressure difference on the sail to a compensating flow at the free in Direction of flow directed sail edge lead can, which is directed transversely to the flow and thereby reduces the efficiency. This equalizing flow lowers the Driving force and is in fluid mechanics as well called induced resistance.

Zur Verminderung des induzierten Widerstandes wurde in der EP 0 642 440 B1 bereits vorgeschlagen, an der freien Segelkante ein Flügelgitter gebildet aus wenigstens zwei parallel gestaffelten Flügelchen anzuordnen. Sofern es sich bei dem Segel um ein flexibles Segel handelt, erscheint die dort beschriebene Lösung jedoch äußerst problematisch, da das Flügelgitter formstabil an dem Segel befestigt werden muss. Die Formstabilität ist dabei von besonderer Bedeutung, da ansonsten der durch das Flügelgitter bezweckte Effekt nicht eintritt. Eine solche Formstabilität ist bei flexiblen Segeln grundsätzlich nicht gegeben. Hinweise, wie das Flügelgitter an einem flexiblen Segel angeordnet werden kann, sind der Schrift aber nicht zu entnehmen, so dass diese Lösung für den Fachmann auch nach dem Lesen der Schrift als nicht umsetzbar erscheinen muss. Ferner kann sich im Gegensatz zu starren Tragflächen von Flugzeugen die Richtung der Ausgleichsströmung an der Segelseite je nach Stellung des Segels ändern. Da das Flügelgitter denselben Ge samtauftrieb pro Längeneinheit wie der Hauptteil des Flügels aufweisen soll, und die Flügelchen des Flügelgitters vorzugsweise verwindungsfrei ausgebildet werden sollen, ist anzunehmen, dass das Flügelgitter selbst ebenso starr ausgebildet sein soll wie der Hauptteil des Flügels. Bei Anwendung eines solchen Flügelgitters auf ein flexibles Segel ist demnach anzunehmen, dass das Flügelgitter nur für eine Richtung der Ausgleichsströmung ausgelegt ist, und bei einem Wechsel der Richtung der Ausgleichsströmung diese sogar noch verstärken kann. Insofern sind bei der Verminderung des induzierten Widerstandes eines flexiblen Hochleistungssegels gänzlich andere Aspekte zu berücksichtigen, als dies bei einer feststehenden Tragfläche eines Flugzeuges der Fall ist. Zur Lösung dieser Probleme ist der Schrift nichts zu entnehmen.To reduce the induced resistance was in the EP 0 642 440 B1 already proposed to arrange at the free edge of the sail a wing grid formed from at least two parallel staggered wings. If the sail is a flexible sail, however, the solution described there appears to be extremely problematic because the wing grid must be rigidly attached to the sail. The dimensional stability is of particular importance, since otherwise the intended by the wing grid effect does not occur. Such dimensional stability is basically not given in flexible sails. Notes on how the wing grid can be arranged on a flexible sail, but the font can not be found, so that this solution for the expert even after reading the font must appear to be unreachable. Furthermore, in contrast to rigid wings of aircraft, the direction of the compensating flow on the sail side can change depending on the position of the sail. Since the wing grid should have the same Ge samtauftrieb per unit length as the main part of the wing, and the wings of the wing grid are preferably formed torsion, it is to be assumed that the wing grid itself should be designed as rigid as the main part of the wing. When using such a wing grid on a flexible sail is therefore to be assumed that the wing grid is designed for only one direction of the compensation flow, and when changing the direction of the compensation flow, this can even increase. In this respect, the reduction of the induced resistance of a flexible high-performance sail has completely different aspects to consider than is the case with a fixed wing of an aircraft. To solve these problems, the font is nothing to be found.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein flexibles Hochleistungssegel und ein windgetriebenes Fahrzeug oder Boot mit einem flexiblen Hochleistungssegel mit einem verminderten induzierten Widerstand und einer gesteigerten Vortriebskraft bei gleicher Segelfläche zu schaffen.task The invention is a flexible high performance sail and a wind propelled sail Vehicle or boat with a flexible heavy duty sail with one decreased induced resistance and increased propulsive force to create the same sail area.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein flexibles Hochleistungssegel für ein windgetriebenes Fahrzeug oder Boot, sowie ein windgetriebenes Fahrzeug oder Boot mit einem flexiblen Hochleistungssegel mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 14 vorgeschlagen. In den Unteransprüchen sind weitere bevorzugte Weiterentwicklungen der Erfindung angegeben.to The solution to the problem becomes a flexible high performance sail for a wind-driven vehicle or boat, as well as a wind-driven Vehicle or boat with a flexible high performance sail with the Characteristics of claims 1 and 14 proposed. In the Subclaims are further preferred developments of the invention.

Der Grundgedanke der Erfindung ist darin zu sehen, dass an der in Anströmrichtung verlaufenden Kante des Hochleistungssegels ein Winglet angeordnet ist. Durch das vorgeschlagene Winglet wird die in Anströmrichtung verlaufende Kante des Segels abgedeckt und damit deren Umströmung verhindert, so dass sich die Druckdifferenz an dem Segel nicht durch die beschriebene Ausgleichsströmung ausgleichen kann, und die treibende Druckdifferenz über die gesamte Fläche des Segels erhalten bleibt. Aufgrund der über die gesamte Segelfläche anliegenden Druckdifferenz wird dann bei gleicher Segelfläche die Vortriebskraft entsprechend gesteigert. Unter einer in Anströmrichtung verlaufenden Kante des Segels soll im Sinne der Erfindung jede Kante verstanden werden, an welcher aufgrund ihrer Ausrichtung bei einer bestimmten Anströmung eine Druckdifferenz zwischen den unterschiedlichen Seiten entstehen kann, welche die beschriebene Ausgleichsströmung und damit einen induzierten Widerstand hervorrufen kann.The basic idea of the invention can be seen in the fact that a winglet is arranged on the edge of the high-performance sail which runs in the direction of flow. The proposed winglet covers the upstream edge of the sail and thus prevents its flow around, so that the pressure difference across the sail can not be compensated for by the compensating flow described, and the driving pressure difference over the entire surface of the sail is maintained. Due to the applied across the entire sail area pressure difference then the propulsion power is increased accordingly with the same sail area. Under a running in the direction of flow edge of the sail should be understood within the meaning of the invention, each edge the, at which due to their orientation at a certain flow, a pressure difference between the different sides can arise, which can cause the described compensation flow and thus an induced resistance.

Weiter wird vorgeschlagen, dass das Winglet über eine flexible Verbindung an der Kante des Hochleistungssegels angeordnet ist. Durch die flexible Verbindung zwischen dem Winglet und dem Hochleistungssegel wird sichergestellt, dass das Hochleistungssegel in seiner Bewegungsfreiheit durch das Winglet nicht beeinträchtigt ist.Further It is suggested that the winglet has a flexible Connection is arranged at the edge of the high performance sail. The flexible connection between the winglet and the high performance sail Ensures that the high performance sail in its freedom of movement is not affected by the winglet.

Das Winglet kann an seiner Vorderseite und an seiner Hinterseite über jeweils eine Verbindungsstelle mit dem Hochleistungssegel verbunden sein, wobei das Hochleistungssegel zwischen den Verbindungsstellen relativ zu der Anströmrichtung gegenüber dem Winglet querbeweglich sein sollte. Dies kann z. B. dadurch erzielt werden, indem das Hochleistungssegel zwischen den Verbindungsstellen gar nicht mit dem Winglet verbunden ist, oder zumindest nur so flexibel verbunden ist, dass das Segel die Ausbauchung verändern kann, ohne dass sich dadurch das Winglet in seiner Stellung oder Formgebung verändern muss.The Winglet can over at its front and at its rear in each case one connection point is connected to the high performance sail be, with the high performance sail between the joints relative to the direction of approach to the winglet should be transversely movable. This can be z. B. be achieved by by the high performance sail between the joints not at all connected to the winglet, or at least connected so flexible is that the sail can change the bulge without that causes the winglet in its position or shape must change.

Weiter wird vorgeschlagen, dass zur Steigerung des Wirkungs grades die Verbindung zwischen dem Segel und dem Winglet winddicht ist.Further It is suggested that to increase the efficiency of the connection windproof between the sail and the winglet.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung kann darin gesehen werden, dass das Hochleistungssegel Form stabilisierende Segellatten aufweist, und das Winglet über wenigstens eine Segellatte mit dem Hochleistungssegel verbunden ist. Die Form stabilisierenden Segellatten stellen einen einfachen und stabilen Anbindungspunkt für das Winglet zur Verbindung mit dem Hochleistungssegel dar. Ferner können die Segellatten das Winglet zusätzlich spannen, oder bei Verwendung eines formstabilen Winglets kann dieses auch die Segellatten spannen. Da die Segellatten das Segel in seiner Fläche und mit ihren Enden das Achterliek aufspannen oder zumindest nahe dem Achterliek enden, ist dadurch zusätzlich der Vorteil geschaffen, dass das Winglet im Sinne einer stabilen Befestigung an einem möglichst weit von dem Mast entfernten Punkt des Hochleistungssegels mit diesem verbunden ist.A further preferred embodiment of the invention can therein be seen that the high performance sail stabilizing shape Slats has, and the winglet on at least one Batten is connected to the high performance sail. The shape stabilizing Slats provide a simple and stable connection point for the winglet to connect to the high performance sail. Furthermore, the battens can additionally the winglet tension, or when using a rigid Winglets this can also stretch the battens. Since the sail battens the sail in his Plane and with their ends the leech span or at least close to the leech, this is additional created the advantage that the winglet in the sense of a stable Attachment to a far away from the mast Point of high performance sail connected to this.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung kann darin gesehen werden, dass das Winglet derart gekrümmt ist, dass das Winglet bei Anströmung eine Auftriebskraft auf das Hochleistungssegel ausübt. Durch die erzeugte Auftriebskraft, die der Gewichtskraft des Fahrzeuges oder des Bootes entgegenwirkt, kann die Wasserverdrängung und im Fall des Gleitens die benetzte Oberfläche vermindert werden, so dass die gewichtsbedingten Verluste gesenkt werden und die Geschwindigkeit des Fahrzeuges oder des Bootes bei gleicher Vortriebskraft weiter gesteigert werden kann.A further preferred embodiment of the invention can therein be seen that the winglet is curved in such a way that the winglet on flow a buoyancy force on the Heavy duty sail exercises. By the generated buoyancy, the counteracts the weight of the vehicle or boat, can the displacement of water and in the case of sliding the wetted surface can be reduced, so that the weight-related Losses are lowered and the speed of the vehicle or of the boat with the same driving force further increased can.

Weiter wird vorgeschlagen, dass das Winglet um eine zu der freien Kante parallele, oder in der freien Kante verlaufende Achse schwenkbar mit dem Hochleistungssegel verbunden ist.Further It is suggested that the winglet be one to the free edge parallel or pivoting in the free edge axis connected to the high performance sail.

Durch die vorgeschlagene Lösung kann das Winglet auch bei einem Krängen des Bootes oder Fahrzeuges so ausgerichtet werden, dass dieses einen vorgegebenen Winkel zu dem Hochleistungssegel einnimmt. Insbesondere kann der durch das Winglet bewirkte Auftrieb durch die Ausrichtung des Schwenkwinkels des Winglets auch zum Aufrichten des Bootes genutzt werden, so dass der Krängungswinkel in bestimmten Fahrsituationen vermindert wird. Eine verminderte Krängung hat grundsätzlich den Vorteil, dass das Fahrzeug oder das Boot mit einer kleineren Krängung weniger Widerstand im Wasser besitzt und auch bessere Geradeauslaufeigenschaften hat.By the proposed solution can be the winglet even at a Heights of the boat or vehicle to be aligned that this a given angle to the high performance sail occupies. In particular, the buoyancy caused by the winglet can by the orientation of the pivoting angle of the winglet also for erecting the Boats are used so that the heel angle in certain Driving situations is reduced. A reduced heeling basically has the advantage that the vehicle or the Boat with a smaller heeling less resistance in the Has water and also has better straight-line performance.

In diesem Fall wird weiter vorgeschlagen, dass das Winglet ausschließlich zu einer Seite des Hochleitungssegels abragt, und durch die Schwenkbarkeit ein Schwenken des Winglets zu der anderen Seite ermöglicht ist. Dadurch kann das Winglet bei einem Krängen des Bootes oder Fahrzeuges unabhängig von der Richtung des Krängens so zu dem Hochleistungssegel ausgerichtet werden, dass das Winglet immer zu der gekrängten Seite des Hochleistungssegels, also nach LUV gerichtet ist.In In this case it is further suggested that the winglet exclusively protrudes to one side of the high-level sail, and by the pivotability pivoting the winglet to the other side allows is. This allows the winglet at a heel of the boat or vehicle regardless of the direction of the cramps be aligned to the high performance sail that the winglet always to the peaked side of the high performance sail, so is directed to LUV.

Ferner wird vorgeschlagen, dass das Winglet in eine das Hochleistungssegel verlängernde Stellung schwenkbar ist. Dadurch kann das Winglet insbesondere bei schwachen Winden, bei denen die Differenz der an den unterschiedlichen Seiten des Segels anliegenden Drücke nicht so groß ist, zur Vergrößerung der Segelfläche genutzt werden. Dies ist insofern vertretbar, da bei schwachen Winden die Druckdifferenz an dem Segel kleiner ist, und dadurch der induzierte Widerstand ebenfalls geringer ist, so dass das Winglet in diesem Fall besser als zusätzliche Segelfläche genutzt werden sollte.Further It is suggested that the winglet into a high performance sail extending position is pivotable. This can do that Winglet especially in light winds, where the difference the pressure applied to the different sides of the sail not so great, to enlarge the Sail area can be used. This is justifiable insofar because in weak winds the pressure difference on the sail is smaller is, and thus the induced resistance is also lower, so the winglet in this case is better than extra Sail area should be used.

Vorzugsweise sollten Mittel zur Verstellung des Schwenkwinkels vorgesehen sein, so dass der Winkel aktiv verstellt werden kann. Die Mittel zur Verstellung des Schwenkwinkels können durch gesonderte Einstellmittel oder auch durch die Verwendung des Vorliekstreckers, auch unter dem Namen „Cunningham” bekannt, verwirklicht sein.Preferably should be provided means for adjusting the pivot angle, so that the angle can be actively adjusted. The means of adjustment of the swivel angle can by separate adjustment means or by the use of the luffing harrow, also under known as "Cunningham".

Weiterhin ist es sinnvoll, Mittel zur Feststellung des Schwenkwinkels vorzusehen, so dass sich der Schwenkwinkel zwischen dem Winglet und dem Hochleistungssegel nach dem Einstellen nicht selbsttätig ändert.Furthermore, it makes sense to provide means for determining the pivot angle, so that the pivot angle between the winglet and the High performance sail does not change automatically after setting.

Weiter wird vorgeschlagen, dass das Winglet derart gekrümmt ist, dass das Winglet bei Anströmung eine Auftriebskraft auf das Hochleistungssegel ausübt, und die Krümmung des Winglets sich in Abhängigkeit des Schwenkwinkels verändert oder veränderbar ist. Dies bietet den Vorteil, dass die durch das Winglet bewirkte Auftriebskraft an den Schwenkwinkel des Winglets angepasst werden kann. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn das Winglet von einer Seite des Hochleistungssegels auf die andere Seite des Hochleistungssegels verschwenkt wird. In diesem Fall sollte sich die Krümmung des Winglets auch in ihrem Vorzeichen ändern, so dass das Winglet bei Ausrichtung sowohl zu der einen Seite des Hochleistungssegels als auch bei einer Ausrichtung zu der anderen Seite jeweils eine der Gewichtskraft entgegen gerichtete Auftriebskraft erzeugt.Further it is suggested that the winglet is curved in such a way that the winglet on flow a buoyancy force on the high performance sail exerts and the curvature of the winglet changes depending on the swivel angle or changeable. This offers the advantage that the buoyancy force caused by the winglet to the swing angle of the Winglets can be customized. This is especially useful if the winglet from one side of the high performance sail on the other side of the high performance sail is pivoted. In this Case, the curvature of the winglet should also be in her Change sign so that the winglet is aligned both to the one side of the high performance sail as well as one Alignment to the other side each one of the weight counter directed buoyant force generated.

Außerdem wird vorgeschlagen, dass die Breite des Winglets in Anströmrichtung zunimmt. Da die Differenz zwischen den an beiden Seiten des Hochleistungssegels anliegenden Drücken in Anströmrichtung entlang der freien Kante des Segels zunimmt, wird durch die zunehmende Breite des Winglets auch eine größere Trennung der beiden Seiten bewirkt, so die strömungstechni sche Trennung der beiden Seiten mit einer minimalen Fläche des Winglets entlang der gesamten Kante des Hochleistungssegels gegeben ist. Außerdem ist der strömungstechnische Widerstand des Winglets selbst dadurch reduziert.Furthermore It is suggested that the width of the winglet in the direction of flow increases. Because the difference between the on both sides of the high performance sail adjacent pressures in the direction of flow along The free edge of the sail increases due to the increasing width the winglet also a greater separation of the two Pages causes, so the fluidic separation of the two se Pages with a minimal area of the winglet along the entire edge of the high performance sail is given. Furthermore is the fluidic resistance of the winglet itself thereby reduced.

Weiterhin wird ein windgetriebenes Fahrzeug oder Boot mit einem erfindungsgemäßen Hochleistungssegel vorgeschlagen.Farther is a wind-powered vehicle or boat with an inventive High performance sail proposed.

In diesem Fall wird vorgeschlagen, dass das Hochleistungssegel über einen Mast an dem Fahrzeug oder Boot gehalten ist, und das Winglet mit dem Mast verbunden ist. Dadurch kann ein herkömmliches Hochleistungssegel verwendet werden, welches zunächst einmal ohne das Winglet hergestellt wird, so auch verstaut und aufgezogen wird und dann erst beim oder nach dem Aufziehen an dem am Mast angeordneten Winglet zur Anlage gelangt bzw. mit diesem verbunden wird.In In this case, it is suggested that the high performance sail over a mast is held on the vehicle or boat, and the winglet connected to the mast. This can be a conventional High performance sail can be used, which initially without the winglet is made, so also stowed and raised is and then arranged at or after mounting on the mast Winglet comes to the plant or is connected to this.

Damit sich das Winglet gegenüber dem Hochleistungssegel entsprechend ausrichten kann, wird weiter vorgeschlagen, dass das Winglet schwenkbeweglich mit dem Mast verbunden ist.In order to the winglet corresponding to the high performance sail accordingly It is further suggested that the winglet is pivotable connected to the mast.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand mehrerer bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. In den Figuren sind im Einzelnen zu erkennen:following the invention is based on several preferred embodiments explained in more detail. In the figures are in detail to recognize:

1: Hochleistungssegel mit feststehendem Winglet 1 : High performance sail with fixed winglet

2: Hochleistungssegel mit feststehendem Winglet in Sicht von oben 2 : High performance sail with fixed winglet in view from above

3: Hochleistungssegel mit klappbarem beidseitigem Winglet 3 : High performance sail with hinged double-sided winglet

4: Hochleistungssegel mit klappbarem beidseitigem Winglet in verschwenkter Stellung 4 : High-performance sail with hinged double-sided winglet in swivel position

5: Hochleistungssegel mit einseitigem Winglet in der das Hochleistungssegel verlängernden Stellung 5 : High performance sail with single sided winglet in the high performance sail extending position

6: Hochleistungssegel mit einseitigem Winglet in einer ersten Schwenkwinkelstellung 6 : High-performance sail with one-sided winglet in a first pivoting angle position

7: Hochleistungssegel mit einseitigem Winglet in einer zweiten Schwenkwinkelstellung 7 : High-performance sail with one-sided winglet in a second swivel angle position

8: Krängendes Boot mit Hochleistungssegel und zu einer ersten Seite verschwenktem Winglet 8th : Rigging boat with high performance sail and winglet swung to a first side

9: Krängendes Boot mit Hochleistungssegel und zu einer zweiten Seite verschwenktem Winglet 9 : Rigging boat with high performance sail and winglet swung to a second side

10: Krängendes Boot mit identischer Ausrichtung wie in 9, jedoch mit größerem Krängungswinkel 10 : Rigid boat with identical orientation as in 9 , but with a larger heel angle

In 1 ist eine erste Ausführungsform der Erfindung mit einem Hochleistungssegel 7, einem Mast 1 und einem Winglet 6 zu erkennen. Das Hochleistungssegel 7 ist begrenzt durch ein an dem Mast 1 gehaltenes Vorliek 2 und ein Achterliek 3. Das Vorliek 2 und das Achterliek 3 münden nach oben in die freie in Anströmrichtung W gerichtete Kante 70, welche auch Oberliek genannt werden könnte. Die Kante 70 ist abgedeckt durch ein über eine vordere Verbindungsstelle 9 mit dem Mast 1 und über eine hintere Verbindungsstelle 10 mit der Segellatte 4 und damit mit dem Hochleistungssegel 7 verbundenes Winglet 6. Das Winglet 6 selbst ist steif ausgebildet und kann z. B. zuerst über die Segellatte 4 mit dem Hochleistungssegel 7 verbunden werden und dann beim Hochziehen des Hochleistungssegels 7 in der vorderen Verbindungsstelle 9 an dem Mast 1 einrasten. Selbstverständlich kann das Winglet 6 auch an der vorderen Verbindungsstelle 9 direkt mit dem Hochleistungssegel 7 verbunden sein. Sinnvoll ist es, dass für den Fall, dass das Winglet 6 an dem Mast 1 gehalten ist, die Verbindung zu dem Mast 1 schwenkbeweglich ausgebildet ist. Der erfindungsgemäße Effekt tritt allerdings auch schon bei einem fest mit dem Mast verbundenen Winglet auf.In 1 is a first embodiment of the invention with a high performance sail 7 a mast 1 and a winglet 6 to recognize. The high performance sail 7 is limited by a on the mast 1 held luff 2 and a leech 3 , The luff 2 and the leech 3 open up into the free in the direction of flow W directed edge 70 which could also be called Oberliek. The edge 70 is covered by a via a front connection point 9 with the mast 1 and via a rear connection point 10 with the batten 4 and with the high performance sail 7 connected winglet 6 , The winglet 6 itself is stiff and can z. B. first on the batten 4 with the high performance sail 7 and then pulling up the high performance sail 7 in the front connection point 9 on the mast 1 engage. Of course, the winglet 6 also at the front connection point 9 directly with the high performance sail 7 be connected. It makes sense that in the event that the winglet 6 on the mast 1 is held, the connection to the mast 1 is designed to pivot. However, the effect according to the invention occurs even in the case of a winglet fixedly connected to the mast.

In 2 ist das Hochleistungssegel 7 mit der oberen Kante 70, dem Winglet 6 und dem Mast 1 von oben dargestellt. Das Hochleistungssegel 7 wird von dem Wind in Anströmrichtung W angeströmt. Der Wind aus der Anströmrichtung W setzt sich zusammen aus dem wahren Wind und dem Fahrtwind und wird im Segelsport auch als der relative (oder auch scheinbare) Wind bezeichnet. Aufgrund des relativen Windes aus der Anströmrichtung W entsteht an dem Hochleistungssegel 7 eine erste Seite 70a mit einem hohen Druck, welcher durch „+” Zeichen symbolisiert dargestellt ist, und eine zweite Seite 70b mit einem niedrigeren Druck, welcher analog durch „–„ Zeichen symbolisiert dargestellt ist. Aufgrund der an dem Hochleistungssegel 7 anliegenden Druckdifferenz wird dadurch eine Normalkraft „N” erzeugt, welche vektoriell in eine Kraft „F” vertikal zu der Längsachse des Fahrzeuges oder Bootes und eine Vortriebskraft „V” in Richtung der Längsachse aufgeteilt werden kann. Für den Fall, dass das Hochleistungssegel 7 an einem Boot angeordnet ist, würde die Kraft „F” das im Segeln als Krängen bekannte Neigen des Bootes bewirken, während die Vortriebskraft V das Boot antreibt. Die Kante 70 wird nach oben durch das Winglet 6 abgedeckt, so dass sich der höhere Druck an der ersten Seite 70a und der niedrigere Druck an der zweiten Seite 70b nicht durch eine Umströmung der Kante 70 ausgleichen können. Durch die zu mindest reduzierte Ausgleichsströmung wird der dadurch bewirkte induzierte Widerstand ebenfalls wenigstens verringert, so dass die wirkenden Kräfte einschließlich der Vortriebskraft „V” vergrößert werden.In 2 is the high performance sail 7 with the upper edge 70 , the winglet 6 and the mast 1 shown from above. The high performance sail 7 is flowed by the wind in the direction of flow W. The wind from the direction of flow W is composed of the true wind and the wind and is referred to in sailing as the relative (or even apparent) wind. Due to the relative wind from the direction of flow W is formed on the high performance sail 7 a first page 70a with a high pressure, which is symbolized by "+" signs, and a second page 70b with a lower pressure, which is symbolized analogously by "-" signs. Because of the high performance sail 7 applied pressure difference is thereby generated a normal force "N", which can be vectorially divided into a force "F" vertical to the longitudinal axis of the vehicle or boat and a driving force "V" in the direction of the longitudinal axis. In the event that the high performance sail 7 is arranged on a boat, the force "F" would cause the boat to tilt as it is known to sail, while the propelling force V drives the boat. The edge 70 gets up through the winglet 6 covered, so that the higher pressure on the first page 70a and the lower pressure on the second side 70b not by a flow around the edge 70 can compensate. As a result of the at least reduced compensation flow, the induced resistance caused thereby is also at least reduced, so that the acting forces including the driving force "V" are increased.

Die Breite B des Winglets 6 nimmt in Anströmrichtung W zu, so dass das Winglet 6 eine dreieckförmige Fläche mit den Hälften 6a und 6b aufweist. Da die Differenz zwischen den Drücken an der ersten Seite 70a und der zweiten Seite 70b ebenfalls in Anströmrichtung W zunimmt, ist die zunehmende Breite B sinnvoll, um eine Umströmung der Kante 70, auch bei einer höheren Druckdifferenz im in Anströmrichtung hinteren Bereich des Hochleistungssegels 7 zu verhindern.The width B of the winglet 6 increases in the direction of flow W, so that the winglet 6 a triangular area with the halves 6a and 6b having. Because the difference between the pressures on the first page 70a and the second page 70b also increases in the direction of flow W, the increasing width B is useful to a flow around the edge 70 even at a higher pressure difference in the downstream direction of the high performance sail 7 to prevent.

Das Winglet 6 ist eine sehr einfache Ausführungsform der Erfindung und kann z. B. durch eine starre Kunststoff- oder Leichtmetallplatte oder auch durch eine mit einem Segeltuch bespannte Rahmenkonstruktion gebildet sein. Das Winglet 6 ist an der vorderen Verbindungsstelle 9 so mit dem Segelkopf des Hochleistungssegels 7 verbunden, dass es immer eine senkrechte Stellung zu diesem einnimmt. An der hinteren Verbindungsstelle 10 ist das Winglet 6 mit der Segellatte 4 verbunden und spannt diese derart vor, dass die Segellatte 4 die Krümmung des Hochleistungssegels 70 im Top vorgibt. Dadurch wird das Winglet 6 mit seiner Steifigkeit zusätzlich zur Spannung der Segellatte 4 genutzt. Zwischen den Verbindungsstellen 9 und 10 ist das Hochleistungssegel 7 querbeweglich gegenüber dem Winglet 6 gehalten, so dass das Hochleistungssegel 7 sowohl eine gekrümmte Stellung zu der einen Seite als auch eine gekrümmte Stellung zu der anderen Seite einnehmen kann. Damit trotz der Querbeweglichkeit kein Umströmen der Kante 70 eintritt, sollte die Kante 70 gegenüber dem Winglet 6 z. B. über eine Vorrichtung mit einem flexiblen Tuch oder auch mit einer flexiblen Dichtlippe gedichtet sein.The winglet 6 is a very simple embodiment of the invention and can, for. B. be formed by a rigid plastic or light metal plate or by a covered with a canvas frame structure. The winglet 6 is at the front connection point 9 so with the sail head of the high performance sail 7 connected, that it always occupies a vertical position to this. At the rear junction 10 is the winglet 6 with the batten 4 connected and biases this in such a way that the batten 4 the curvature of the high performance sail 70 in the top pretends. This will be the winglet 6 with its rigidity in addition to the tension of the batten 4 used. Between the joints 9 and 10 is the high performance sail 7 transversely movable with respect to the winglet 6 held, so the high-performance sail 7 can take both a curved position to the one side and a curved position to the other side. Thus, despite the transverse mobility no flow around the edge 70 enters, should the edge 70 opposite the winglet 6 z. B. be sealed via a device with a flexible cloth or with a flexible sealing lip.

In 3 ist eine alternative Ausführungsform der Erfindung zu erkennen, bei der an der oberen Kante 70 des Hochleistungssegels 7 ein T-förmiges Winglet 60 mit den sich zu den Seiten des Hochleistungssegels 7 erstreckenden Hälften 61 und 62 zu sehen ist. Das Winglet 60 ist selbst gekrümmt, so dass durch die Anströmung in Anströmrichtung W eine Auftriebskraft A erzeugt wird, welche bei entsprechender Stellung des Winglets 60 der Gewichtskraft des Bootes oder des Fahrzeugs entgegengerichtet ist. Dadurch wird das Gewicht des Fahrzeuges oder des Bootes verringert und die Geschwindigkeit des Bootes oder des Fahrzeuges bei gleicher Vortriebskraft erhöht. Das Winglet 60 ist schwenkbar um eine in etwa parallel zu der freien Kante oder in der freien Kante 70 liegende Achse X an dem Hochleistungssegel 70 angeordnet, wobei der Schwenkwinkel über ein Mittel 8, wie z. B. eine Zugleine, verändert werden kann. In 4 ist das Winglet 60 in einer verschwenkten Stellung zu erkennen, in der die Auftriebskraft A gegenüber dem Hochleistungssegel 7 ebenfalls verschwenkt ist. Die Auftriebskraft kann vektoriell in eine der Gewichtskraft entgegen gerichtete Auftriebskraft AA und eine in LUV-Richtung gerichtete Kraft AL aufgeteilt werden. Die Wirkung der Kräfte wird später anhand der 8 und 9 näher erläutert.In 3 an alternative embodiment of the invention can be seen, in which at the upper edge 70 of the high performance sail 7 a T-shaped winglet 60 with oneself to the sides of the high performance sail 7 extending halves 61 and 62 you can see. The winglet 60 is itself curved, so that by the flow in the direction of flow W, a buoyancy force A is generated, which at a corresponding position of the winglet 60 the weight of the boat or the vehicle is opposite. As a result, the weight of the vehicle or of the boat is reduced and the speed of the boat or of the vehicle increases with the same driving force. The winglet 60 is pivotable about one parallel to the free edge or in the free edge 70 lying axis X on the high performance sail 70 arranged, wherein the pivot angle via a means 8th , such as B. a tug, can be changed. In 4 is the winglet 60 to recognize in a pivoted position in which the buoyancy A against the high performance sail 7 also pivoted. The buoyant force can be vectorially divided into a buoyancy force AA directed counter to the weight and a force AL directed in the LUV direction. The effect of the forces will be later on the basis of 8th and 9 explained in more detail.

In den 5 bis 7 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der das Winglet 600 einseitig von dem Hochleistungssegel 7 abragt. In der 5 ist das Winglet 600 in einer aufrechten Stellung zu erkennen, in der das Winglet 600 das Hochleistungssegel 7 verlängert und dadurch die Segelfläche insgesamt vergrößert. Das Winglet 600 ist in dieser Stellung mit einem Krümmungsverlauf K2 und das Hochleistungssegel 7 mit einem Krümmungsverlauf K1 gekrümmt. Zumindest im Bereich der oberen Kante 70 sind die Krümmungen K1 und K2 identisch, so dass sich insgesamt eine homogene Segelfläche ergibt. Das Winglet 600 ist im Bereich der freien Kante 70 über eine flexible Verbindung 601 mit dem Hochleistungssegel 7 verbunden und kann in der Verbindung 601 um die Achse X verschwenkt werden. In den 6 und 7 ist das Winglet 600 jeweils in Schwenkrichtung „S” zu einem Schwenkwinkel S1 und S2 gegenüber dem Hochleistungssegel 7 verschwenkt. Das Winglet 600 kann dabei so ausgebildet sein, dass der Krümmungsverlauf sich in Abhängigkeit von dem Schwenkwinkel ändert oder veränderbar ist, so dass dieser z. B. bei einem Schwenkwinkel S1 einen Krümmungsverlauf K200 und bei einem Schwenkwinkel S2 einen Krümmungsverlauf K20 einnimmt. In Abhängigkeit von dem Krümmungsverlauf ändert sich dann auch der durch die Krümmung erzeugte Auftrieb zu einem Auftrieb A1 oder A2.In the 5 to 7 another embodiment of the invention is shown in which the winglet 600 one-sided from the high performance sail 7 protrudes. In the 5 is the winglet 600 to recognize in an upright position in which the winglet 600 the high performance sail 7 lengthened and thereby increases the total sail area. The winglet 600 is in this position with a curvature K2 and the high performance sail 7 curved with a curvature K1. At least in the area of the upper edge 70 the curvatures K1 and K2 are identical, so that the overall result is a homogeneous sail area. The winglet 600 is in the area of the free edge 70 over a flexible connection 601 with the high performance sail 7 connected and can in the connection 601 be pivoted about the axis X. In the 6 and 7 is the winglet 600 each in the pivoting direction "S" to a swivel angle S1 and S2 relative to the high-performance sail 7 pivoted. The winglet 600 can be designed so that the curvature changes depending on the swing angle or is variable, so that this z. B. at a Swivel angle S1 takes a curvature K200 and at a swivel angle S2 a curve K20. Depending on the course of the curvature, the lift generated by the curvature then also changes to a lift A1 or A2.

In den 8, 9 und 10 ist ein Boot mit einem Hochleistungssegel 7 und einem einseitig gemäß dem in den 5 bis 7 gezeigten Ausführungsbeispiel abragenden Winglet 600 zu erkennen. Die Blickrichtung ist von vorne. Das Boot krängt in der in 8 gezeigten Stellung in Fahrtrichtung zu der rechten Seite und in der in 9 gezeigten Stellung zu der linken Seite. In 10 krängt das Boot in Fahrtrichtung zur der linken Seite, jedoch stärker als in 9 gezeigt.In the 8th . 9 and 10 is a boat with a high performance sail 7 and one-sided according to the in the 5 to 7 shown embodiment projecting winglet 600 to recognize. The viewing direction is from the front. The boat squeezes in the in 8th shown position in the direction of travel to the right and in the 9 shown position to the left side. In 10 drives the boat in the direction of travel to the left side, but stronger than in 9 shown.

In der 8 weist das Hochleistungssegel 7 einen Krümmungsverlauf K3 und das Winglet 600 einen entgegengesetzt gerichteten Krümmungsverlauf K4 auf. Der Winkel D1 des Winglets 600 zu dem Hochleistungssegel 7 in 8 ist größer als 90 Grad und kann individuell so von dem Führer des Bootes oder des Fahrzeuges eingestellt werden, dass eine für die Fahrbedingungen optimale Auftriebskraft A erzeugt wird. Die Auftriebskraft A soll möglichst senkrecht nach oben gerichtet sein, um nicht eine zu große entgegen der Segelkraft gerichtete Kraftkomponente zu erzeugen. Über den je nach Krängung des Fahrzeuges oder Bootes mehr oder weniger großen Hebelarm H wird ein aufrichtendes Moment erzeugt, das entgegen das Krängungsmoment wirkt. Die Auftriebskraft A wirkt außerdem entgegen der Gewichtskraft der Fahrzeuges oder Bootes. Je stärker die Krängung, umso größer wird der Hebelarm H und damit das aufrichtende Moment bei gleich bleibender Auftriebskraft A. Der Hebelarm H wird mit der Krängung größer, wie in 9 und 10 dargestellt ist. H3 ist größer als H2 und damit das aufrichtende Moment ebenso. Je nach Krängung und Windverhältnissen kann der Winkel D1 manuell verändert werden, wobei z. B. Zugleinen oder auch der vorhandene Cunningham genutzt werden können.In the 8th has the high performance sail 7 a curvature K3 and the winglet 600 an oppositely directed curvature course K4. The angle D1 of the winglet 600 to the high performance sail 7 in 8th is greater than 90 degrees and can be individually adjusted by the leader of the boat or vehicle so as to produce an optimal buoyancy force A for the driving conditions. The buoyancy force A should be directed as vertically upwards as possible in order not to produce a force component which is too great against the force of the sail. About the depending on the heeling of the vehicle or boat more or less large lever arm H a righting moment is generated, which counteracts the heeling moment. The buoyancy force A also acts against the weight of the vehicle or boat. The stronger the heel, the greater becomes the lever arm H and thus the righting moment with constant buoyancy force A. The lever arm H becomes larger with the heeling, as in 9 and 10 is shown. H3 is greater than H2 and thus the righting moment as well. Depending on the heeling and wind conditions, the angle D1 can be changed manually, with z. As pull lines or the existing Cunningham can be used.

In 9 ist dasselbe Boot mit dem Hochleistungssegel 7 auf der anderen Seite dargestellt. Da sich das Hochleistungssegel 7 hier auf der anderen Seite des Bootes befindet, hat sich die Krümmung des Hochleistungssegels 7 in ihrem Verlauf und auch in ihrem Vorzeichen zu einer Krümmung K5 verändert. Das Winglet 600 wurde dabei gegenüber der in 8 gezeigten Stellung auf die andere Seite des Hochleistungssegels 7 verschwenkt und hat dabei ebenfalls seine Krümmung zu einer der Krümmung K5 des Hochleistungssegels 7 entgegengesetzt gerichteten Krümmung K6 verändert.In 9 is the same boat with the high performance sail 7 shown on the other side. Since the high performance sail 7 located here on the other side of the boat, has the curvature of the high performance sail 7 changed in its course and also in its sign to a curvature K5. The winglet 600 was doing opposite to in 8th shown position on the other side of the high performance sail 7 pivoted and also has its curvature to one of the curvature K5 of the high performance sail 7 oppositely directed curvature K6 changed.

Da das Winglet 600 in beiden gezeigten Fällen nach LEE zeigt, kann der Winddruck bei jedem Seitenwechsel beim Verschwenken des Winglets 600 unterstützen oder das Winglet 600 selbständig zur anderen Seite klappen.Because the winglet 600 In both cases shown after LEE shows, the wind pressure at each side change when pivoting the winglet 600 support or the winglet 600 work independently to the other side.

Derselbe Effekt des Aufrichtens des Bootes lässt sich auch mit dem in den 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiel erzielen, wobei das in den 3 und 4 gezeigte Ausführungsbeispiel den Vorteil aufweist, dass das T-förmige Winglet 60 auch bei einem Wechsel des Hochleistungssegels 7 auf die andere Seite nur geringfügig verschwenkt werden muss.The same effect of erecting the boat can be with the in the 3 and 4 achieve embodiment shown, wherein in the 3 and 4 embodiment shown has the advantage that the T-shaped winglet 60 even with a change of the high performance sail 7 on the other side only slightly has to be pivoted.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 0642440 [0005]

Claims

Flexible high performance sail ( 7 ) for a wind-driven vehicle or boat, with at least one edge running in the direction of flow (W) ( 70 ), characterized in that at the in the direction of flow (W) extending edge ( 70 ) a winglet ( 6 . 60 . 600 ) is arranged.

Flexible high performance sail ( 7 ) according to claim 1, characterized in that the winglet ( 6 . 60 . 600 ) via a flexible connection on the side ( 70 ) of the high performance sail ( 7 ) is arranged.

Flexible high performance sail ( 7 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the winglet ( 6 . 60 . 600 ) at its front and at its rear via a respective connection point ( 9 . 10 ) with the high performance sail ( 7 ), and the high performance sail ( 7 ) between the connection points ( 9 . 10 ) relative to the direction of flow (W) relative to the winglet ( 6 ) is transversely movable.

Flexible high performance sail ( 7 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the connection between the high performance sail ( 7 ) and the winglet ( 6 ) is windproof.

Flexible high performance sail ( 7 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the high performance sail ( 7 ) Shape stabilizing battens ( 4 . 5 ), and the winglet ( 6 . 60 . 600 ) via at least one batten ( 4 ) with the high performance sail ( 7 ) connected is.

Flexible high performance sail ( 7 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the winglet ( 60 . 600 ) is curved in such a way that the winglet ( 60 . 600 ) a flow of force (A) on the high performance sail ( 7 ) exercises.

Flexible high performance sail ( 7 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the winglet ( 60 . 600 ) one to the free edge ( 70 ) parallel or in the free edge ( 70 ) extending axis (X) pivoting with the high performance sail ( 7 ) connected is.

Flexible high performance sail ( 7 ) according to claim 7, characterized in that the winglet ( 600 ) exclusively to one side of the high performance sail ( 7 ) protrudes, and by the pivoting a pivoting of the winglet ( 600 ) to the other side.

Flexible high performance sail ( 7 ) according to one of claims 7 or 8, characterized in that the winglet ( 600 ) into a high performance sail ( 7 ) extending position is pivotable.

Flexible high performance sail ( 7 ) according to one of claims 7 to 9, characterized in that means ( 8th ) are provided for adjusting the pivot angle.

Flexible high performance sail ( 7 ) according to one of claims 7 to 10, characterized in that means for determining the pivot angle are provided.

Flexible high performance sail ( 7 ) according to claim 6 and one of claims 7 to 11, characterized in that the winglet ( 600 ) is flexible, and the curvature (K2) of the winglet ( 600 ) is changed or changed depending on the pivot angle.

Flexible high performance sail ( 7 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the width (B) of the winglet ( 6 ) increases in the direction of flow (W).

Wind-powered vehicle or boat with a high performance sail ( 7 ) according to any one of the preceding claims.

Wind-powered vehicle or boat according to claim 14, characterized in that the high performance sail ( 7 ) over a mast ( 1 ) is held on the vehicle or boat, and the winglet ( 6 . 60 . 600 ) is connected to the mast.

Wind-driven vehicle or boat according to claim 15, characterized in that the winglet ( 6 . 60 . 600 ) pivotable with the mast ( 1 ) connected is.