DE102010052334A1

DE102010052334A1 - Segelfahrzeug

Info

Publication number: DE102010052334A1
Application number: DE102010052334A
Authority: DE
Inventors: Jacques Duverne
Original assignee: Roundboat Enterprise Ltd
Current assignee: Roundboat Enterprise Ltd
Priority date: 2010-08-03
Filing date: 2010-11-25
Publication date: 2012-02-09
Also published as: EP2601094A1; US20130239860A1; WO2012017014A1

Abstract

Offenbart ist ein Segelfahrzeug mit einem Auftriebskörper, an dem ein drehbarer Kiel gehalten ist, der durch Anstellen eines Ruders verstellt werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein Segelfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Ein derartiges Segelfahrzeug ist beispielsweise aus der GB 2 335 165 A bekannt. In dieser Druckschrift ist ein kapselförmig ausgebildetes Boot mit einem in der Draufsicht etwa runden Schwimmkörper ausgeführt, an dem ein Kiel drehbar gelagert ist. Die Drehung des Kiels mit Bezug zum Schwimmkörper wird bei der bekannten Lösung durch eine Person ausgeführt, wobei diese den Kiel bei Einstellung des gewünschten Drehwinkels mit Bezug zum Schwimmkörper über eine Halteeinrichtung lagefixiert. Der Vortrieb des Segelfahrzeugs erfolgt mittels eines starren Segels, das bei der bekannten Lösung an einem Schwenkmechanismus gelagert und derart ausgebildet ist, dass es in einer „Nicht-Gebrauchsposition” den Schwimmkörper deckelförmig abschließt. Zum Segeln lässt sich dieses Segel über einen geeigneten Mechanismus aufstellen. Der Segelschwerpunkt dieses Segels ist gegenüber der Drehachse des Kiels in Längsrichtung (lateral) beabstandet. Die Besonderheit dieses Segelfahrzeugs besteht darin, dass eine Richtungsänderung durch Verdrehen des Kiels mit Bezug zum Segel herbeigeführt wird, wobei das Segel im Prinzip seine einmal eingestellte Position zum Schwimmkörper beibehält. Eine derartige Lösung wendet sich ab von herkömmlichen Segelfahrzeugen, bei denen ein Kiel stets in Längsrichtung eines Rumpfes angeordnet ist und Lenkbewegungen über ein Ruder eingeleitet werden, wobei dann die Segelposition durch Dichtholen oder Auffieren getrimmt werden muss.
Die in der GB 2 335 165 A gezeigte Lösung hat jedoch den Nachteil, dass durch das Verstellen des Kiels mit Bezug zum Segel eine Richtungsänderung nicht mit der erforderlichen Genauigkeit herbeigeführt werden kann.
Die Verfasser dieser Druckschrift haben diesen Nachteil offenbar ebenfalls erkannt und weisen pauschal darauf hin, dass am Rumpf ein Ruder ausgebildet sein kann. Die Ausbildung eines derartigen Ruders am Rumpf kann das Steuerverhalten jedoch nicht verbessern.
Ein ähnliches Segelfahrzeug ist in der GB 2 082 127 A offenbart. Bei diesem Segelfahrzeug wird ebenfalls ein in der Draufsicht etwa runder Rumpf verwendet, bei dem der Kiel koaxial zu einem drehbar gelagerten Mast angeordnet ist.
Diese Lösung zeigt im Prinzip die gleichen Nachteile wie das eingangs beschriebene Segelfahrzeug.
In der DE 35 31 994 A wird ein Segelfahrzeug beschrieben, bei dem ein tragflügelartig ausgebildetes Rigg ebenfalls koaxial zu einem Kiel drehbar ist. Die Drehung des Kiels erfolgt über ein an dessen Abströmkante angeordnetes Hilfsruder. Bei Anstellen dieses Hilfsruders mit Bezug zum drehbar gelagerten Kiel wird ein Steuerimpuls auf den Kiel übertragen, sodass dieser entsprechend der Anstellung des Ruders dreht. Sobald die vorbestimmte Drehposition des Kiels erreicht ist, wird das Ruder wieder gerade gestellt, sodass das Segelfahrzeug sich bei geeigneter Relativeinstellung des Segels in der durch den Kiel vorgegebenen Richtung bewegt.
Nachteilig bei dieser Lösung ist, dass bereits kleine Lenkeinschläge ausreichen, um den Kiel zu verdrehen, sodass das Steuerverhalten relativ „nervös” ist.
Die WO 2005/120945 A1 zeigt ein Segelfahrzeug, bei dem sowohl ein Segelrigg als auch ein Kiel frei drehbar gelagert sind. Die Steuerung erfolgt dann durch Koordination des Segel- und des Kieldrehwinkels. Die Offenbarung dieser Druckschrift ist eher theoretischer Natur – eine in die Praxis umsetzbare Lösung wird nicht erläutert.
Die DE 20 2006 014 875 U1 offenbart ein Segelfahrzeug mit einem herkömmlichen Rumpf, an dem ein drehbarer Kiel gelagert ist. Dieser steht in Wirkverbindung mit einem dreh- und schwenkbaren Mast, sodass mit einer Verdrehung des Mastes stets auch ein Verdrehung des Kiels einher geht.
Während bei den eingangs beschriebenen Lösungen die Rumpfform so ausgelegt ist, dass sich das Segelfahrzeug bezogen auf den Rumpf in jedweder Richtung bewegen kann, ist bei der letztgenannten Lösung eine Bewegungsrichtung stets in Längsrichtung des herkömmlichen Rumpfes möglich, sodass Kiel und Segel entsprechend aufeinander abgestimmt sind. Ein derartiges System zeigt die gleichen Nachteile wie ein herkömmliches Segelfahrzeug, bei dem die Steuerung über ein Ruder erfolgt. Hinzu kommt bei dieser Lösung der Nachteil, dass der Mechanismus zur Übertragung der Schwenk-/Drehbewegung des Mastes auf den Kiel einen erheblichen Aufwand erforderlich macht, sodass ein derartiges Fahrzeug im Hinblick auf die Kosten und das Gewicht am Markt nur schwierig durchzusetzen sein dürfte.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein mit einem Drehkiel ausgeführtes Segelfahrzeug zu schaffen, das bei minimalem Aufwand eine effektive Steuerung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Segelfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß hat das Segelfahrzeug einen Rumpf oder Auftriebskörper, der ein Segelrigg trägt und an dem ein Kiel drehbar gelagert ist. Dieser steht in Wirkverbindung mit einem Ruder zum Einstellen einer Fahrtrichtungsänderung, wobei die Wirkverbindung derart ausgebildet ist, dass über das Ruder im Wesentlichen erst bei Überschreiten eines vorbestimmten Grenzrudereinschlags eine Drehung des Kiels mit Bezug zum Auftriebskörper einleitbar ist.
Das erfindungsgemäße Segelfahrzeug lässt sich somit bei Rudereinschlägen, die geringer sind als der Grenzrudereinschlag wie ein herkömmliches Segelboot steuern, wobei dann der Kiel seine Relativposition zum Auftriebskörper beibehält und die Fahrtrichtungsänderung alleine durch den Rudereinschlag bewirkt wird. Dem Rudergänger ist es dann möglich, sehr schnell auf einfallende Böen oder Windrichtungsänderungen zu reagieren und – bei in etwa gleichbleibender beabsichtigter Fahrtrichtung – auf diese Änderungen des Winddrucks durch Anluven oder Abfallen zu reagieren.
Sobald der Rudergänger den Grenzrudereinschlag überschreitet, wird eine Derhung des Kiels und somit eine entsprechende Fahrtrichtungsänderung eingeleitet, wobei durch die Anstellung des Ruders ein Drehmoment auf den Kiel übertragen wird – sobald der Kiel seine vorbestimmte Relativposition zum Auftriebskörper erreicht hat, wird der Rudereinschlag wieder zurück genommen und entsprechend der Kiel bei Unterschreiten des Grenzrudereinschlags lagefixiert.
Durch die erfindungsgemäße Lösung sind die Nachteile des Standes der Technik ausgeräumt, wobei die Manövrierfähigkeit des Segelfahrzeugs durch die herkömmliche Steuerung über ein Ruder und die sich daran anschließende Drehung des Kiels den bekannten Lösungen weit überlegen ist.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Lateralschwerpunkt des Kiels gegenüber dem Segelschwerpunkt des Segelriggs versetzt.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist eine Koppeleinrichtung des Segelfahrzeugs mit einer Halteeinrichtung versehen, die bis zum Grenzrudereinschlag die Relativposition des Kiels mit Bezug zum Auftriebskörper im Wesentlichen beibehält und bei Überschreiten des Grenzrudereinschlags den Kiel frei gibt, sodass dieser aufgrund der Anstellung des Ruder gedreht wird.
Eine derartige Halteeinrichtung kann den Kiel kraft- und/oder formschlüssig mit dem Rumpf verbinden.
Bei einer Variante des Segelfahrzeugs hat das Ruder eine Ruderachse, die mit dem Kiel um eine Kielachse drehbar gelagert ist. D. h. das Ruder dreht mit dem Kiel mit, wobei eine Relativanstellung des Ruders mit Bezug zum Kiel stets möglich bleibt.
Eine Weiterbildung des Segelfahrzeugs besteht darin, das Ruder und den Kiel als funktionale Einheit auszuführen, wobei das Ruder dann am Kiel angelenkt ist oder einstückig mit diesem ausgeführt ist. Im letzten Fall kann dann die Verschwenkung des Ruders durch eine flexible Ausführung von Kiel und Ruder bewirkt werden. Alternativ können Ruder und Kiel auch als im Wesentlichen getrennte Bauteile ausgeführt sein, wobei über einen geeigneten Übertragungsmechanismus sichergestellt sein sollte, dass die Ruderachse bei einer Verdrehung des Kiels mitdreht. Prinzipiell können Kiel und Ruder als getrennte Bauelemente und über Servomotoren betätigt werden, wobei eine Synchronisation über eine zentrale CPU erfolgt.
Der Auftriebskörper des Segelfahrzeugs wird in Drehachse des Kiels gesehen (Draufsicht) vorzugsweise in einer rotationssymmetrischen oder etwas elliptischen Form ausgeführt, sodass die Fahrtrichtung nicht von der Rumpfform oder von einer Lageorientierung des Rumpfes mit Bezug zur Fahrtrichtung abhängig ist.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es vorgesehen, den Grenzrudereinschlag zwischen 10° und 45°, vorzugsweise bei etwa 15° vorzusehen, sodass bei Überschreiten dieses Einschlags eine Verdrehung des Kiels mit Bezug zum Auftriebskörper erfolgt.
Die Steuerung des Segelfahrzeugs ist erleichtert, wenn dieses mit einem Indikator zur Anzeige der Kielposition mit Bezug zur Auftriebskörperposition ausgeführt ist.
Das Segelrigg kann aus flexiblem Material oder als Starrsegel ausgeführt sein.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, das Segelrigg kippbar an den Auftriebskörper anzuordnen.
Bei einer Variante der Erfindung trägt der Auftriebskörper zumindest eine Kajüte. Diese kann Teil des Segelriggs sein.
Prinzipiell kann das Segelrigg als Tragstruktur für Funktionselemente, wie beispielsweise Solarzellen, Kajüten, Aufnahmen für Aktoren, etc. ausgeführt sein.
Die Segelfläche ist vorzugsweise verkleinerbar ausgeführt. Das Ruder muss nicht notwendiger Weise in herkömmlicher Form mit einem Ruderblatt ausgeführt sein sondern kann auch durch Trimmklappen gebildet werden, die zum Kiel versetzt angeordnet sind und durch deren Einstellung dann eine Verdrehung des Kiels mit Bezug zum Auftriebskörper erfolgt. In diesem Fall sollten die Trimmklappen jedoch mit dem Kiel mit verdrehbar gelagert sein. Die Verdrehung des Kiels erfolgt dann wiederum bei Überschreiten einer vorbestimmten Trimmklappenposition.
Ein Ausführungsbeispiel sieht vor, ein Ruderblatt des Ruders zumindest in dem Unterwasserbereich schwenkbar auszuführen, sodass auch der Längstrimm des Segelfahrzeugs einstellbar ist und ein Aufholen bei Flachwasser ermöglicht ist.
Bei den obigen Ausführungen wird eine Drehung des Kiels bei Überschreiten eines Grenzrudereinschlags eingeleitet. Dieser Grenzrudereinschlag muss nicht notwendigerweise durch eine Winkelstellung gekennzeichnet sein sondern es können auch die Impulskräfte als Maß verwendet werden, die bei Anstellung des Ruders ein Drehmoment auf den Kiel übertragen, sodass die Verschwenkung des Kiels bei Überschreiten eines Grenzdrehmomentes erfolgt.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Ballastelement vorgesehen, über das die Schwimmlage des Auftriebskörpers in Abhängigkeit vom Winddruck beeinflusst werden kann, um beispielsweise ein schnelleres Gleiten zu bewirken. Dieser Ballast kann ein am oder im Antriebskörper verstellbares Gegengewicht, mehrere Wassertanks oder dergleichen sein. Derartige veränderbare Ballastelemente zum Trimmen der Schwimmkörperlage sind per se aus dem Stand der Technik bekannt.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Segel so ausgeführt, dass es schiebend wirkt (pushing sail) – es zeigte sich überraschender Weise, dass sich die Effektivität des Vortriebs mit einem derartigen pushing sail gegenüber herkömmlichen Lösungen verbessern lässt.
Prinzipiell kann das erfindungsgemäße Konzept mit einem etwa rotationssymmetrischen Auftriebskörper, einem drehbaren Kiel und einem Ruder zum Verdrehen des Kiels und zum Herbeiführen einer herkömmlichen Richtungsänderung auch bei motorgetriebenen Fahrzeugen verwendet werden. Die Anmelder behalten sich vor, auf diesen Aspekt einen eigenen unabhängigen Patentanspruch zu richten.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine stark schematisierte Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Segelfahrzeugs;
2 eine Draufsicht auf das Segelfahrzeug gemäß 1;
3 das Segelfahrzeug aus 1 beim Durchfahren eines Kreises aus einem Amwindkurs;
4, 5 Ansichten des Segelfahrzeugs bei unterschiedlichen Rudereinschlägen;
6 und 7 Ansichten einer Haltevorrichtung eines Segelfahrzeugs gemäß 1;
8 einen Kiel mit Sollbruchstellen;
9 eine weitere Ausführungsform eines Kiels in Compositbauweise;
10 unterschiedliche Kielvarianten des Segelfahrzeugs;
11 Befestigungsmöglichkeiten des Kiels an einem Auftriebskörper;
12 ein Ausführungsbeispiel eines Segelfahrzeugs mit einem kippbaren Segelrigg;
13, 14 und 15 Varianten des Ausführungsbeispiels gemäß 12;
16 ein Segelfahrzeug mit Kajüte;
17 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Segelfahrzeugs mit Kajüte;
18 ein Segelfahrzeug mit einem Bipod-Mast;
19, 20, 21 und 22 Ausführungsbeispiele eines Segelriggs für ein erfindungsgemäßes Segelfahrzeug;
23 einen mehrteiligen Auftriebskörper eines Segelfahrzeugs;
24 einen klappbaren Auftriebskörper eines Segelfahrzeugs;
25 ein Segelfahrzeug mit Kajüte und klappbarem Mast;
26 bis 29 weitere Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Segelfahrzeugs mit unterschiedlichen Kielkonstruktionen und Aufbauten und
30 bis 34 Ausführungsbeispiele eines Segelfahrzeugs mit einem schiebenden Segel (pushing sail).
Die 1 und 2 zeigen Ansichten eines erfindungsgemäßen Segelfahrzeugs 1, wobei dieses in 1 in einer Seitenansicht und in 2 in einer Draufsicht von oben (Ansicht nach 2) dargestellt ist. Demgemäß hat das Segelfahrzeug 1 einen Rumpf oder Auftriebskörper 2, an dem ein Segelrigg 4 abgestützt ist. Dieses besteht im Wesentlichen aus einem Mast 6, an dem mittels eines Baums 8 und etwa parallel zu diesem angeordneten Segellatten 10 ein Segel 12 gehalten ist. Der Mast 6 ist über einen Mastfuß 14 am Auftriebskörper 2 (Rumpf) abgestützt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Mast 6 unverstagt ausgeführt – prinzipiell kann jedoch auch ein verstagter Mast verwendet werden. Gemäß der Darstellung in 2 ist das Segel 12 in etwa symmetrisch zur Längsachse des Mastes 6 profiliert, wobei dieses Profil durch eine entsprechende Krümmung des Baums 8 und der Segellatten 10 vorgegeben ist.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist diese Krümmung etwa kreissegmentförmig ausgeführt.
Bei dieser Lösung kann der Anstellwinkel des Segels 2 mit Bezug zum Wind oder zum Auftriebskörper 2 über Trimmleinen 16, 18 (2) eingestellt werden, die auf einem Deck 20 des Auftriebskörpers 2 umgelenkt und festlegbar sind. Durch Fieren oder Dichtholen dieser Trimmleinen 16, 18 kann das Segel 12 um den Mast 6 herum gedreht werden, um die vorstehend erwähnte Anstellung zur Fahrtrichtung Y zu bewirken. In der Darstellung nach 1 ist das Segel 12 in etwa symmetrisch zur Mastlängsachse ausgeführt, wobei der Baum 8 über eine nicht dargestellte Stützeinrichtung am Mast 6 drehbar abgestützt ist.
Gemäß den 1 und 2 hat das Segelfahrzeug 1 einen Kiel 22, der um eine Drehachse 24 drehbar am Auftriebskörper 2 (Rumpf) gehalten ist. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Kiel 22 als Langkiel ausgeführt, der sich in etwa diametral entlang eines Unterwasserschiffes 26 des Auftriebskörpers 2 erstreckt. Gemäß der Darstellung in 2 ist dieser Auftriebskörper 2 oder Rumpf in der Draufsicht kreisförmig ausgebildet, wobei die Symmetrieachse in der Drehachse 24 des Kiels liegt.
Gemäß den 1 und 2 ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein äußerer Endabschnitt des Kiels 22 als eine um den Umfangsrand des Auftriebskörpers 2 herum gezogene Ruderhalterung 28 ausgeführt, an der ein Ruderbeschlag 30 angeordnet ist, über den ein Ruder 32 um eine Ruderachse 34 drehbar gehalten ist. Da bei diesem Ausführungsbeispiel die Ruderhalterung 28 einstückig am Kiel 22 ausgebildet ist, verschwenkt das Ruder 32 bei einer Drehung des Kiels 22 um die Drehachse 24 mit. Das Ruder kann relativ zum Kiel 22 mittels einer Pinne 36 um die Ruderachse 34 gedreht werden, um eine Fahrtrichtungsänderung herbei zu führen.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die eingestellte Relativposition des Kiels 22 mit Bezug zum Auftriebskörper 2 über eine Koppeleinrichtung 38 lagefixiert, wobei diese in Wirkverbindung mit dem Ruder 32 derart steht, dass bis zu einem Grenzrudereinschlag von 15° (bezogen auf die in 2 sichtbare Längsachse des Kiels 22) die Koppeleinrichtung 38 den Kiel 22 mit Bezug zum Auftriebskörper lagefixiert und erst bei Überschreiten dieses Grenzrudereinschlags die Koppeleinrichtung 38 den Kiel 22 frei gibt, sodass dieser durch das über den Rudereinschlag induzierte Drehmoment, das bei einer Fahrt des Segelfahrzeugs 1 in Fahrtrichtung Y durch das Wasser auftritt, entsprechend des Rudereinschlags gedreht wird – die Fahrtrichtung Y ändert sich dann entsprechend, da sich das Segelfahrzeug 1 etwa in Längsrichtung des Kiels 22 bewegt. Bei dem Rumpf oder Auftriebskörper 2 ist somit kein Bug im herkömmlichen Sinn ausgeführt, da die Fahrtrichtung Y von der Kielposition und nicht von der Rumpfposition abhängig ist. Bei Erreichen der vorbestimmten Fahrtrichtung Y wird dann das Ruder 22 wieder zurück gestellt, sodass es mit dem Kiel 22 fluchtet – das Segelfahrzeug 1 bewegt sich dann in der sich einstellenden Bewegungsrichtung Y weiter, wobei die Relativposition des Segelriggs 4 mit Bezug zum Auftriebskörper 2 im Wesentlichen unverändert bleibt, sich jedoch mit Bezug zum Kiel 22 ändert. Bei einem unterhalb des Grenzrudereinschlags liegenden Anstellwinkel des Ruders 32 wird, ähnlich wie bei einem herkömmlichen Segelboot, eine Fahrtrichtungsänderung in Abhängigkeit vom Rudereinschlag herbeigeführt, wobei diese vergleichsweise geringen Rudereinschläge im Wesentlichen nur beim Trimmen zum Ausgleich von Winddrehungen, Böen, etc. verwendet werden. Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Koppeleinrichtung 38 durch ein Leinensystem 40 ausgeführt, das in Wirkverbindung mit dem Ruder 32 steht und über eine Halteeinrichtung 42, beispielsweise Belegklemmen auf dem Deck 20 des Auftriebskörpers 2 festgelegt werden kann, um die Relativposition des Kiels 22 zu fixieren.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt das Verstellen des Ruders 32 dadurch, dass der Rudergänger 44 die Pinne 36 wie bei einem vergleichsweise kleinen Segelfahrzeug anstellt. Anstelle einer derartigen Pinnensteuerung kann selbstverständlich auch eine Radsteuerung, eine Joystick-Steuerung oder dergleichen verwendet werden.
Der theoretische Segeldruckpunkt S ist in 1 eingezeichnet. Man erkennt, dass dieser Segeldruckpunkt S zur Drehachse 24 des Kiels 22 beabstandet ist.
Das Fahrverhalten eines derartigen Segelfahrzeugs 1, das von den Erfindern „Roundboat” genannt wird, wird anhand 3 erläutert. Es sei angenommen, dass der Wind aus der mit x gekennzeichneten Richtung einfällt. Gemäß Position „1” befindet sich das Segelfahrzeug (Roundboat) 1 auf einem Amwindkurs Y, in dem der Kiel 22 in dieser Fahrtrichtung ausgerichtet ist. Das in etwa symmetrische Segelrigg 4 ist dabei selbsttätig in eine für diesen Amwindkurs optimale Relativposition zum Kiel 22 eingestellt.
Zum Einleiten eines Abfallens auf Halbwindkurs (y_h) betätigt der Rudergänger 44 gemäß der Position „2” das Ruder 32, wobei der Anstellwinkel größer als der Grenzrudereinschlag sein soll. D. h. beim dargestellten Ausführungsbeispiel soll dieser Grenzwinkel in etwa 15° betragen, sodass der Rudereinschlag entsprechend größer gewählt ist. Gemäß den obigen Ausführungen gibt die Halteeinrichtung 42 bei Überschreiten dieses Grenzrudereinschlags die Arretierung des Kiels 22 mit Bezug zum Auftriebskörper 2 frei, sodass durch den auf das Unterwasserschiff wirkenden Wasserwiderstand ein Drehmoment auf den Kiel 22 ausgeübt wird, sodass dieser mit Bezug zum Auftriebskörper 2 dreht und das Fahrzeug entsprechend der mit „3” gekennzeichneten Position in die neue Fahrtrichtung y_h abfällt. Die Relativposition des Segelriggs 4 mit Bezug zum Rumpf 2 bleibt dabei im Wesentlichen unverändert.
Falls der Rudergänger 44 auf diesem Halbwindkurs y_h weiterfahren möchte, stellt er den Rudereinschlag auf „0” zurück, sodass das Ruder 32 mit dem Kiel 22 fluchtet.
Für den Fall, dass der Rudergänger 44 auf einen Vorwindkurs y_v abfallen will, wird das Ruder 32 weiterhin angestellt, sodass der Kiel 22 mit Bezug zum Auftriebskörper 2 in Richtung des Vorwindkurses y_v dreht. Bei Erreichen dieses Vorwindkurses y_v (siehe Positionen „4”, „5”) wird dann das Ruder 32 fluchtend zum Kiel 22 gerade gestellt, sodass der Wind genau von hinten in das Segel des Segelriggs 4 drückt. Für eine Halse wird dann gemäß der Position „6” das Ruder 32 aus dem Vorwindkurs y_v weiter eingeschlagen, sodass entsprechend der Position „7” der Kiel 22 in Richtung des entgegen gesetzten Halbwindkurses y_h' verstellt wird – d. h. das Segelfahrzeug bewegt sich entgegen der vorstehend mit der Position „3” gekennzeichneten Fahrtrichtung y_h.
Für ein Anluven nach diesem Halbwindkurs y_h' wird entsprechend den vorbeschriebenen Ausführungen das Ruder 32 angestellt, sodass in der Position „9” der Kiel 22 auf den neuen Amwindkurs y_' (Wind von Steuerbord) eingestellt ist. Bei Erreichen dieses neuen Amwindkurses y_' wird dann der Rudereinschlag 32 zurückgenommen, sodass dieses mit dem Kiel 22 fluchtet.
Anhand der Darstellung in 3 erkennt man, dass während dieser Halse und dem damit einhergehenden Kurswechsel von Wind aus Backbord auf Wind aus Steuerbord zunächst ein Bereich 46 des Segelriggs 4 anströmseitig angeordnet ist, während nach der Halse der zunächst abströmseitig angeordnete Bereich 48 zur Anströmkante wird – diese Bereiche sind in den Positionen „1” und „9” gemäß 3 eingezeichnet. Während dieser ganzen Richtungsänderungen bleibt die Trimmposition des Segelriggs 4 oder genauer gesagt des Segels 12 mit Bezug zum Auftriebskörper 2 im Wesentlichen unverändert. Man kann sogar davon ausgehen, dass sich das Segelrigg 4 bei der Drehung des Kiels 22 selbsttätig in eine optimale Position einstellt. Dabei kann über die Trimmleinen 16, 18 noch ein Feintrimm oder eine Änderung der Segelprofilierung in Abhängigkeit von der Windeinfallsrichtung durchgeführt werden.
Weitere Einzelheiten des Auftriebskörpers 2 werden anhand der Darstellung der 4 und 5 erläutert, wobei die oben liegenden Ansichten eine Draufsicht auf den Auftriebskörper 2 und die unten liegenden Ansichten eine Seitenansicht des Auftriebskörpers 2 mit Kiel 22 zeigen.
4 oben zeigt eine Draufsicht des runden Auftriebskörpers 2 mit dem Deck 20, auf dem der Rudergänger 44 steht/sitzt. Der Kiel 22 ist mit gestrichelten Linien angedeutet. Gemäß den vorherigen Ausführungen wird bei einem Überschreiten des Grenzrudereinschlags von 15° der Wirkeingriff der Halteeinrichtung 42 gelöst, sodass der Kiel 22 gegenüber dem Auftriebskörper 2 gedreht werden kann. Die jeweilige Kielposition mit Bezug zum Auftriebskörper 2 wird beim dargestellten Ausführungsbeispiel über einen Indikator 50 angezeigt, der mit dem Kiel 22 auf dem Deck 20 mitdreht. Gemäß den Ausführungen zur 3 kann der Kiel 22 mit Bezug zum Auftriebskörper 2 um 360° gedreht werden, sodass dann der Indikator 50 auf dem Deck 20 des Auftriebskörpers 2 eine entsprechende Kreisbahn durchfährt. Selbstverständlich kann anstelle eines mechanischen Indikators 50 auch ein elektronischer Indikator vorgesehen sein, bei dem die Kielposition auf einem Bildschirm oder dergleichen angezeigt wird. Anhand dieses Indikators 50 erhält der Rudergänger 44 eine Rückmeldung, in welcher Position sich der Kiel 22 befindet, sodass das Steuern ganz erheblich vereinfacht ist.
Gemäß den in den 4 und 5 unten dargestellten Seitenansichten des Auftriebskörpers 2 ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel der Indikator 50 als sowohl farblich als auch in der Geometrie hervorgehobenes Objekt ausgebildet, das entlang einer Kreisbahnführung auf dem Deck 20 geführt ist. Selbstverständlich kann dieser Indikator 50 auch direkt mit dem Kiel 22 verbunden sein und über ein entsprechendes Gestänge um eine Umfangswandung des Auftriebskörpers 2 herumgreifen, sodass die Bewegungsbahn des Indikators 50 außerhalb des Außenumfangs des Auftriebskörpers 2 liegt.
Zum Einstellen einer Fahrtrichtungsänderung nach unten in 5 wird das Ruder 32 durch den Rudergänger 44 um mehr als 15° (Grenzrudereinschlag) angestellt, sodass die Halteeinrichtung 42 den Kiel 22 frei gibt, sodass dieser entsprechend des Rudereinschlags in Pfeilrichtung in 5 um die Drehachse 24 verschwenkt. Diese Schwenkbewegung wird auch durch den Indikator 50 durchgeführt, sodass der Rudergänger 44 stets über den neu eingestellten Kurs informiert ist. Sobald der Kurs den Vorgaben des Rudergängers 44 entspricht, wird das Ruder 32 wieder gerade gestellt, sodass sich das Segelfahrzeug 1 dann in der neu eingestellten Richtung bewegt. Das Segelrigg 4 ist in der Darstellung gemäß den 4 und 5 der Einfachheit halber weggelassen.
Wie im Folgenden noch ausführlicher erläutert wird, kann die Halteeinrichtung 42 zur Lagefixierung des Kiels 22 mit Bezug zum Auftriebskörper 2 durch ein Leinensystem 40 mit Flaschenzügen, Seilbremsen, etc. ausgeführt sein. Selbstverständlich sind alternativ auch andere Lösungen, wie eine form- oder reibschlüssige Kupplung, ein motorischer Antrieb mit Bremsen oder ähnliche Koppel-/Entkoppeleinrichtungen möglich.
Anhand der 6 und 7 wird eine Variante mit einer kraftschlüssigen Halteeinrichtung 42 erläutert. Man erkennt in der Darstellung gemäß 6 einen Teilbereich des Auftriebskörpers 2 mit dem Deck 20 und der Drehachse 24, die in dem rumpfförmigen Auftriebskörper 2 gelagert ist und den Kiel 22 trägt. Dieser ist wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen als Langkiel ausgeführt und hat an seinem rückwärtigen (Ansicht nach 6 rechts) liegenden Endabschnitt die sich um den Außenumfang des Auftriebskörpers 2 herum geführte Ruderhalterung 28, an der der Ruderbeschlag 30 mit der Ruderachse 34 gelagert ist. Das Ruder 32 ist um die Ruderachse 34 drehbar gelagert. Die Halteeinrichtung 42 ist bei dem in den 6 und 7 dargestellten Ausführungsbeispiel reibschlüssig ausgeführt, wobei an der Ruderhalterung 28 ein um ein Schwenkgelenk 52 (senkrecht zur Zeichenebene in 6) verschwenkbarer Schwenkarm 54 gelagert ist, der über ein Vorspannelement 56 mit einem Bremskörper 58 auf eine Reibfläche 60 des Decks 20 gedrückt wird. Die Reibpaarung und die Kraft des Vorspannelements 56 sind dabei so gewählt, dass die Relativposition des Kiels 22 mit Bezug zum Auftriebskörper 2 bis zu einem Ruderanstellwinkel von 15° sicher aufrechterhalten werden kann. Bei Überschreiten dieses Grenzrudereinschlags kann die Reibkraft überwunden werden. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass bei Überschreiten dieses Grenzrudereinschlags das Vorspannelement 56 über eine Kulissenführung derart betätigt wird, dass er gemäß der Darstellung den Schwenkarm 54 nach oben verschwenkt und somit den Reibeingriff löst. Bei der konkreten, in den 6 und 7 dargestellten Lösung wird anstelle einer derartigen Kulissenführung die Pinne 36 gemäß 7 aus der Horizontalposition in 6 heraus nach oben verschwenkt. Diese Schwenkbewegung wird über eine Koppeleinrichtung 38, beispielsweise eine Zugleine auf den Schwenkarm 54 übertragen, sodass diese ebenfalls um das Schwenkgelenk 52 nach oben verschwenkt wird und somit den Reibeingriff frei gibt. Nachteilig bei dieser Lösung ist, dass der Rudergänger 44 selbst bestimmen muss, wann der Kiel 22 mit Bezug zum Auftriebskörper 2 gelöst werden soll. Die vorbeschriebene Variante, bei der über eine Kulissenführung, eine sonstige Führung oder über elektrische, hydraulische, pneumatische Aktoren der Eingriff zwischen Auftriebskörper 2 und Kiel 22 gelöst wird, hat den Vorteil, dass der Grenzrudereinschlag sehr exakt, auch ohne Rudergänger 44 eingehalten werden kann, sodass eine Fehlbedienung nahezu ausgeschlossen ist.
Anhand der 8 und 9 werden Varianten der Kiel-/Ruderkonstruktion erläutert.
8 zeigt eine Variante eines Kiels 22 oder Schwerts, bei dem die Drehachse 24 über Verstärkungs- und Lastverteilungselemente 62 in einer Tragstruktur 64 des Kiels 22 verankert ist. Diese Tragstruktur 64 ist mit vergleichsweise großer Festigkeit ausgeführt und trägt auch die Ruderhalterung 28 für das Ruder 32. Der dargestellte Kiel soll für eine Art Beach-Segler ausgelegt sein, der vom Strand aus ohne Slipwagen ins Wasser gezogen werden kann und auch entsprechend auf den Strand gesegelt wird. Um eine übermäßige Belastung der Tragstruktur 64 und der Drehachse 24 mit dem Auftriebskörper 2 und des Ruders 32 zu verhindern, sind am Kiel 22 und am Ruder 32 Sollbruchstellen 66, 68, 70 vorgesehen, die bei einem harten Aufprall auf den Strand gezielt brechen und somit eine Beschädigung der Struktur vermeiden. Die Sollbruchstellen 66, 68, 70 sind so ausgebildet, dass die schraffiert gekennzeichneten Austauschelemente 72, 74, 76 so zu sagen als Verschleißteile ausgewechselt werden können.
9 zeigt eine Variante, bei der die Drehachse 24 mit ihrem den Kiel 22 in Axialrichtung im Auftriebskörper 2 haltenden Axiallager 78 an einem Tragrohr 80 oder einer Tragplatte befestigt ist, die sich entlang der konvex ausgebildeten Unterseite des nicht dargestellten Auftriebskörpers 2 erstreckt und entsprechend konkav ausgebildet ist. An diesem sehr steif ausgeführten Tragrohr 80 ist dann der bei diesem Ausführungsbeispiel aus Compositematerial hergestellte Kiel 22 mit der Ruderhalterung 28 angesetzt. Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen ist das Ruder 32 als durchgehendes Ruderblatt ausgeführt, das über den Ruderbeschlag 30 an der Ruderhalterung 28 angelenkt ist. Beim Ausführungsbeispiel gemäß 9 wird ein Ruder 32 verwendet, das einen über den Ruderbeschlag 30 mit der Ruderhalterung 28 verbundenen Ruderkopf 82 hat, an dem ein um eine Achse 84 verschwenkbares Ruderblatt 86 gehalten ist, das beim Auflaufen auf den Strand oder ein Unterwasserhindernis wegklappen kann. Das Compositematerial des Kiels 22 ist so gewählt, dass es einem Auflaufen auf dem Strand mit großer Verschleißfestigkeit stand hält und auch auf einfache Weise repariert oder ausgetauscht werden kann, falls eine Beschädigung oder ein übermäßiger Verschleiß auftreten.
Selbstverständlich kann die Ruderkonstruktion gemäß 9 auch bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen verwendet werden.
10 zeigt einige grundlegende Konstruktionsprinzipien der Kielkonstruktion. In 10a ist das oben beschriebene Grundkonzept mit einem als Langkiel ausgeführten Kiel 22 dargestellt, der abströmseitig das Ruder 32 trägt und über die Drehachse drehbar am Auftriebskörper 2 gelagert ist, wobei der Kiel im Anlagebereich entsprechend der Unterwasserschiffform des Auftriebskörpers 2 konkav ausgeführt ist.
10b zeigt ein Konzept mit einem vergleichsweise kurzen Kiel 22, der mit wesentlich mehr Tiefgang ausgeführt ist und somit für das Auflaufen auf den Strand nicht geeignet ist. Auch bei dieser Variante ist das Ruder 32 an der Anströmseite des Kiels 22 ausgebildet.
10c zeigt ein Ausführungsbeispiel mit Langkiel, wobei eine andere Gewichtsverteilung als bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 10a gewählt ist. Bei dem letztgenannten Ausführungsbeispiel ist das Gewicht des Kiels in etwa gleichmäßig über die gesamte jeweils wirksame Fahrzeuglänge verteilt. Beim Ausführungsbeispiel gemäß 10c ist ein überwiegender Prozentanteil des Kielgewichtes in dem in Fahrtrichtung gesehen vorderen Bereich ausgeführt, sodass sich ein asymmetrischer Kiel mit einer Kielbombe 88 ergibt. In dieser sind zumindest 55 Gew.-% des Kielgewichtes konzentriert, wobei diese in Fahrtrichtung nach vorne versetzt sind. Die Ruderhalterung 28 ist dann über eine Tragstruktur oder ein vergleichsweise leichtes Kielteil 90 mit der Kielbombe 88 verbunden.
10d zeigt eine Variante, bei der anstelle eines Ruders 32 eine oder mehrere Trimmklappen 92, 94 verwendet werden, die bei diesem Ausführungsbeispiel seitlich zum Kiel 22 versetzt angeordnet sind und die zum Verändern der Fahrtrichtung aus- bzw. eingefahren werden können. Diese Trimmklappen 92, 94 sind über eine nicht dargestellte Struktur mit dem Kiel 22 verbunden, sodass sie dessen Relativdrehung zum Auftriebskörper 2 mitmachen. In der Darstellung gemäß 10d steht das Segel 12 in einer Vorwindposition mit Bezug zum Kiel 22.
11 zeigt mehrere Möglichkeiten, den Kiel 22 bei einem vergleichsweise leichten, für den Strand geeigneten Segelfahrzeug 1 zu fixieren. Beim Ausführungsbeispiel gemäß 11a ist der Kiel 22 mit einer Gewichtskonzentrierung gemäß 10c ausgeführt – selbstverständlich können auch andere Kielformen gewählt werden. Die Drehachse 24 ist am Kiel 22 verankert, wobei das Axiallager 78 lösbar an der Drehachse 24 befestigt ist. Zum Verbinden des Kiels 22 mit dem Auftriebskörper 2 wird die Drehachse 24 von unten her (11) in einen Lagerschaft 95 eingesetzt und anschließend das Axiallager 78 aufgeschraubt, sodass der Kiel mit der Drehachse 24 in Radialrichtung im Lagerschaft 95 und in Axialrichtung durch das Axiallager 78 gehalten ist.
11b zeigt eine stark vereinfachte Variante, bei der an der in den Lagerschaft 95 des Auftriebskörpers 2 eintauchenden Drehachse 24 ein Spannelement, beispielsweise ein sehr starkes, zugfestes Gummiseil 96 befestigt ist, das sich in Achsrichtung durch den Auftriebskörper 2 hindurch erstreckt und bei Ansetzen des Kiels 22 an einer Klampe 97 oder dergleichen belegt wird. Diese Konstruktion ist jedoch nur für sehr kleine Segelfahrzeuge geeignet. Prinzipiell können selbstverständlich auch andere Verbindungsmittel, wie beispielsweise hochfeste Dyneemaleinen oder dergleichen verwendet werden.
Details des Riggs werden anhand der folgenden Figuren erläutert.
12 zeigt eine Draufsicht (links) und eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines Segelfahrzeugs 1 mit Langkiel 22. Wie zuvor erläutert, ist das Segelrigg 4 auf oder an dem Auftriebskörper 2 abgestützt. Wie insbesondere aus 12a erkennbar ist, hat das Segelrigg 4 einen mittigen Mast 6 mit einem bogenförmig gekrümmten Baum 8 und mehreren Segellatten 10, die das Segelprofil vorgeben. Der Baum 8 ist in einer Symmetrieachse des symmetrisch ausgebildeten Segels 12 angeordnet. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 konnte das Segel 12 über die Trimmleinen 16, 18 um den Mast 6 gedreht werden, um die Anströmung zu optimieren. Beim Ausführungsbeispiel gemäß 12 sind Mast 6 und Segel 12 im Wesentlichen als starre Konstruktion ausgeführt, deren Anstellwinkel mit Bezug zum Auftriebskörper 2 über einen Niederholer 98 bzw. einen Aufholer 100 verändert werden kann, wobei der Mastfuß 14 des Mastes 6 gemäß 12b gelenkig ausgeführt ist und die Schwenkachse senkrecht zur Zeichenebene in 12 verläuft. Der Mast 6 kann so bei Starkwind einfach gelegt werden.
Der Rudergänger 44 sitzt bei dem in 12 dargestellten Ausführungsbeispiel auf einer kreissegmentförmig gekrümmten Bank 102, die sich entlang eines Außenumfangsabschnittes des Auftriebskörpers 2 über einen Winkelbereich von etwa 120° erstreckt. Diese gekrümmte Bank 102 ermöglicht es dem Rudergänger 44, seine Sitzposition entsprechend der Relativposition des Kiels 22 (gestrichelt in 12a) mit Bezug zum Auftriebskörper 2 auszurichten. Beim Ausführungsbeispiel gemäß 12a befindet sich das Segelrigg 4 auf einer Vorwindposition und somit quer zur Lateralfläche des Kiels 22.
Gemäß 12b ist die Bank 102 über eine geeignete Stützkonstruktion 105 am Auftriebskörper 2 gehalten. Die Pinne 36 ist dabei als Winkelkonstruktion ausgeführt, sodass ein Betätigungsendabschnitt unter der Bank 102 hindurch in den Zugriffsbereich des Rudergängers 44 geführt ist. Das Ruder 32 kann nach einem der vorbeschriebenen Konzepte ausgeführt sein.
13 zeigt eine Variante des in 12 dargestellten Ausführungsbeispiels, bei dem der Auftriebskörper 2 mit einem ebenen Deck 20 ausgeführt ist. Beim Ausführungsbeispiel gemäß 13 ist das Deck 20 im mittleren Bereich zu einem Cockpit 104 eingewölbt. Dieses ist selbstlenzend ausgeführt, wobei zur Wasserableitung Lenzöffnungen 106 im Cockpitboden 108 ausgeführt sind.
Der Aufbau des Segelriggs 4 entspricht demjenigen des vorbeschriebenen Ausführungsbeispiels. 7 zeigt eine Variante des Ausführungsbeispiels gemäß 13, wobei der Auftriebskörper 2 wiederum mit einem Cockpit 104 ausgeführt ist, das nach unten hin durch den Cockpitboden 108 begrenzt ist. Die Umfangswandungen des Auftriebskörpers 2 sind bei dieser Variante als eine aufblasbare, vorzugsweise mit mehreren Kammern ausgeführte Ringwulst 110 ausgeführt, an der der Cockpitboden 108 befestigt ist. Mit anderen Worten gesagt, der Auftriebskörper 2 ist ähnlich wie eine Rettungsinsel ausgeführt, wobei der Cockpitboden 108 als starre Tragstruktur für den Kiel ausgelegt ist. Auch das Cockpit 104 gemäß 14 ist selbstlenzend mit Lenzöffnungen 106 ausgebildet.
In 15a, 15b ist eine Variante des Ausführungsbeispiels gemäß 14 gezeigt. Auch bei diesem Konzept ist der Auftriebskörper 2 mit einer aus mehreren Kammern ausgebildeten Ringwulst 110 ausgeführt, an der der Cockpitboden 108 befestigt ist. Der Kiel 22 ist zentrisch am Cockpitboden 108 gelagert. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Mast 6 des Segelriggs 4 in relativ geringem Abstand b zur Drehachse 24 angeordnet, sodass das symmetrische Segelrigg 4 nicht, wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen, im Umfangsbereich des Auftriebskörpers 2 sondern im mittigen Bereich abgestützt ist. Eine weitere Besonderheit der in 15 gezeigten Konstruktion besteht darin, dass der Mast 6 nicht einstückig sondern aus drei Teleskopelementen 6a, 6b, 6c ausgeführt ist, sodass der Mast bei Nichtgebrauch oder zur Verkleinerung der Segelfläche zusammengeschoben werden kann. Das Ausfahren des teleskopierbaren Mastes erfolgt beispielsweise über Flaschenzüge, über eine Hydraulik oder eine Pneumatik oder einen elektromotorischen Antrieb. Wie bereits zuvor erläutert, wird der Drehwinkel des Kiels 22 mit Bezug zum rotationssymmetrischen Auftriebskörper 2 durch Anstellen des Ruders 32 eingestellt. Je nach Fahrtrichtung und damit je nach Relativposition des Kiels 22 mit Bezug zum Auftriebskörper 2 und zum Segelrigg 4 kann dann der Rudergänger 44 seine Sitzposition auf der ringförmig umlaufenden Ringwulst 110 verändern, um stets in Fahrtrichtung zu blicken.
Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen ist das Segelfahrzeug 1 eher zur Nutzung durch ein oder zwei Personen und als auf den Strand aufholbares Segelboot ausgelegt. Die 16 und 17 zeigen Konzepte, bei denen das Segelfahrzeug 1 hochseetüchtig für eine Vielzahl von Personen ausgeführt ist. Beim Ausführungsbeispiel gemäß 16 sind auf dem wiederum rotationssymmetrisch ausgeführten Auftriebskörper 2 Kajüten 112a. 112b vorgesehen, die zur Aufnahme von Passagieren dienen. Anhand des Größenvergleichs mit dem in 16 eingezeichneten Rudergänger 44 erkennt man, dass das Segelfahrzeug 1 mit erheblichen Abmessungen ausgeführt ist, die beispielsweise im Bereich von 40 bis 50 Fuß liegen können. Bei der gezeigten Variante sind die beiden Kajüten 112a, 112b diametral angeordnet, wobei der Mast 6 des Segelriggs bei dieser Variante koaxial zur Drehachse 24 des Kiels 22 angeordnet ist. Die Verdrehung des Kiels 22 erfolgt wiederum durch Betätigung des Ruders 32, das bei diesem Ausführungsbeispiel ähnlich wie die Variante in 9 mit einem verschwenkbaren Ruderblatt 86 ausgeführt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, den Anstellwinkel des Segels 12 mit Bezug zur scheinbaren Windrichtung über Trimmleinen 16, 18 zu verstellen, wobei diese über selbstholende Winschen 111 betätigt werden. Diese können elektrisch oder hydraulisch angetrieben sein.
17 zeigt eine Variante des Ausführungsbeispiels gemäß 16, bei dem eine mittige Kajüte 112 vorgesehen ist, die nicht, wie beim Ausführungsbeispiel gemäß 16, auf das Deck 20 des Schwimmkörpers 2 aufgesetzt ist, sondern sich in den Schwimmkörper 2 hineinerstreckt. In dieser Kajüte 112 ist ein Steuerstand 114 angeordnet, der es dem Rudergänger ermöglicht, das Segelfahrzeug 1 bei schlechtem Wetter vom Innenraum der Kajüte 112 her zu steuern. Die Steuerung erfolgt über ein Steuerrad 116, das über die Koppeleinrichtung 38 mit einem Übersetzungsgetriebe 118 in Wirkverbindung mit dem Ruder 32 steht, sodass eine Verstellung des Steuerrads 116 zu einer Anstellung des Ruders 32 führt und entsprechend bei Überschreiten des Grenzrudereinschlags der Kiel 22 mit Bezug zum Schwimmkörper 2 gedreht wird. Eine Besonderheit des in 17 dargestellten Ausführungsbeispiels besteht des Weiteren darin, dass sich der Steuerstand 114 mit dem Kiel 22 mitdreht, sodass der Rudergänger stets in Fahrtrichtung blickt. Dementsprechend ist die Kajüte 112 auch rotationssymmetrisch oder zumindest so ausgeführt, dass der Rudergänger stets in Fahrtrichtung blicken kann.
Bei derart großen Segelfahrzeugen 1 kann die Lagefixierung des Kiels 22 mit Bezug zum Auftriebskörper 2 über geeignete kraft- und formschlüssige Bremseinrichtungen erfolgen, die elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch einrücken.
Anhand 18 wird ein Ausführungsbeispiel erläutert, bei dem der Mast 6 als Bipod mit zwei Mastspieren 120a, 120b ausgeführt ist, die derart zueinander angestellt sind, dass sie im Masttop zusammenlaufen und mastfußseitig im Abstand zueinander am Auftriebskörper 2 abgestützt sind. Das Segel 12 ist dann symmetrisch an diesem Bipod gehalten und kann wiederum über Trimmleinen 16, 18 nachgetrimmt werden. Gemäß der Darstellung in 18 muss der Schwimmkörper 2 nicht notwendigerweise rotationssymmetrisch (s. gestrichelte Kontur) ausgeführt sein, sondern es kann auch eine leicht asymmetrische Konstruktion (durchgezogene Linie des Schwimmkörpers 2 in 18) verwendet werden.
19 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Segelriggs 4 mit dem mittigen Mast 6, der mit dem Baum 8 eine Einheit bildet. Das Segel 12 ist mit mehreren in etwa parallel zum Baum 8 verlaufenden Segellatten 10 ausgeführt, die am Mast 6 abgestützt sind. Dieser ist über den Mastfuß 14 und eine Lastverteilungsplatte 122 auf dem Deck 20 des Schwimmkörpers ausgeführt. Der Anstellwinkel des Mastes 6 mit Bezug zum Deck 20 kann über einen Niederholer 98 verstellt werden, der beim dargestellten Ausführungsbeispiel als Flaschenzug ausgeführt ist.
20 zeigt eine Variante, bei der das Segel 12 ähnlich einer Fock ausgeführt ist und über ein Fall 124 am nicht dargestellten Mast 6 aufgeholt wird. Dieses Segel 12 kann zusätzlich zu den vorbeschriebenen Segelkonstruktionen, beispielsweise bei einem Vorwindkurs verwendet werden. Prinzipiell ist jedoch auch die alleinige Verwendung des fockartigen Segels 12 möglich. Zur Profilierung ist das in 20 dargestellte Segel mit zwei Reffreihen 126, 128 ausgeführt, über die die Segelfläche an die Windstärke angepasst werden kann. Zur Verbesserung der Sicht kann im Segel 12 ein Segelfenster 130 vorgesehen werden.
Die 21 und 22 zeigen Varianten des in 20 dargestellten Riggs. Beim Ausführungsbeispiel gemäß 21 ist der Mast 6 wiederum als Bipod ausgeführt, wobei die beiden Mastspieren 120a, 120b in der Zeichenebene hintereinander liegend angeordnet sind. Diese spannen das vorsegelartige Segel 12 auf, das über einen Gabelbaum 132 (wishbone) bidirektional aufgespannt ist. Dieser ist an den beiden Mastspieren 120a, 120b gehalten. Auch dieses Segel 12 ist mit einem Segelfenster 130 ausgeführt.
22 zeigt eine Variante mit einem als Bipod ausgeführten Mast 6, wobei das Aufspannen des vorsegelartigen Segels 12 über zwei Spriets 134a und 134b, die quer zum Segel 12 seitlich aus dem Auftriebskörper 2 auskragen und zur Verbesserung der Manövrierfähigkeit im Hafen oder dergleichen teleskopierbar ausgeführt sind, sodass sie bei nicht gesetztem Segel oder zur Verkleinerung der Segelfläche in den Auftriebskörper 2 eingefahren werden können. Bei der Darstellung gemäß 22 befindet sich das Segel 12 auf der Vorwindkursstellung, sodass die beiden Spieren 134a, 134b und damit das Segel 12 quer zur Lateralfläche des Kiels 22 angeordnet ist. Das gleiche gilt auch für das Ausführungsbeispiel gemäß 21.
23 zeigt das Grundkonzept eines erfindungsgemäßen Segelfahrzeugs, bei dem der Auftriebskörper 2 mehrteilig, beispielsweise aus einem Mittelteil 2a und zwei kreissegmentförmigen Seitenteilen 2b, 2c ausgeführt ist, die über eine hochfeste Steckverbindung 136 miteinander verbindbar sind, wobei geeignete Fixiermittel, beispielsweise eine Verrasterung, eine Verschraubung, Verspannung oder dergleichen vorgesehen ist, um die Bauteile zusammenzuhalten. Diese Konstruktion ist eher für kleine Strandsegelfahrzeuge geeignet.
24 zeigt ein für größere Segelfahrzeuge geeignetes Konzept, bei dem die beiden Seitenteile 2b, 2c über hochfeste Schwenklager 136a, 136b am Mittelteil 2a gehalten sind, sodass sie aus der gestrichelt dargestellten Fahrposition in eine mit durchgezogenen Linien dargestellte Hafenposition verstellbar sind, in der die Breite des Segelfahrzeugs 1 derjenigen des Mittelteils 2a entspricht, sodass im Hafen wenig Raum benötigt wird. Derartige Schwenkkonstruktionen sind aus dem Trimaranbau, beispielsweise vom Dragonfly^® bekannt, sodass weitere Ausführungen entbehrlich sind. Die Kajüte 112 ist bei diesem Ausführungsbeispiel am Mittelteil 2a ausgebildet. Der Kiel 22 muss dann zur Längsachse des Mittelteils 2a ausgerichtet sein.
25 zeigt ein hochtechnologisches Konzept, bei dem die Kajüte 112 einen Teil des Segelriggs 4 ausbildet. Dieses ist als starres Tragflügelprofil ausgebildet und trägt an seinem sich an die Kajüte 112 anschließenden Teil Solarpaneele 138 zur Energieversorgung der elektrischen Verbraucher des Segelfahrzeugs 1. Zur Anpassung an die Windstärke kann das Starrrigg teleskopierbar ausgeführt sein, wobei beispielsweise der in 25 oben liegende teleskopierbare Bereich der Segelfläche 140 ein- bzw. ausgefahren werden kann, um eine Anpassung an die Windstärke vornehmen zu können. In dem Fall, in dem die Windstärke nicht mehr mit der minimalen Segelfläche handelbar ist, kann der sich an die Kajüte 112 anschließende Teil des Segelriggs 4 verschwenkt werden, sodass die effektive Segelfläche verringert und nur noch die strömungstechnisch optimierte Kajüte 112 als Segel wirkt. Dazu ist der schwenkbare Teil des Starrsegels um eine Schwenkachse 142 verschwenkbar ausgeführt.
26 zeigt eine Seitenansicht und eine Draufsicht eines weiteren Ausführungsbeispiels, bei dem auf dem Auftriebskörper 2 eine Sitzkonstruktion 144 mit einer kreissegmentförmig gekrümmten Bank 102 ausgebildet ist. Der Kiel ist ähnlich wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen ausgebildet und trägt an einem Endabschnitt die Ruderachse 34 mit dem Ruder 32 und der Pinne 36.
Wie insbesondere der Draufsicht (unten in 26) entnehmbar ist, ist bei dieser Variante der Erfindung die Halteeinrichtung zur Fixierung des Kiels 22 in der eingestellten Relativposition durch einen Seilzug 146 ausgebildet, der die Pinne 36 funktional mit der Drehachse 24 des Kiels 22 verbindet. An der Drehachse 24 ist eine doppelte Seilrolle 148 angeordnet, entlang der Seilzug 146 umgelenkt ist. Freie Endabschnitte des Seilzugs werden in Curry-Klemmen oder sonstigen Belegeinrichtungen 150 festgelegt.
Der Seilzug 146 ist so ausgelegt, dass er eine Verschwenkung der Pinne 36 in dem vorbeschriebenen Umfang, beispielsweise ±15° ermöglicht. Ein darüber hinaus gehender Pinnenausschlag wird dann über den Seilzug 146 und die Seilrollen 148 auf die Drehachse 24 übertragen.
Das Segel 12 ist entlang einer horizontal verlaufenden Schwenkachse 142 mit Bezug zum Auftriebskörper 2 gelagert. Die Verschwenkung des Segels 12 um die Schwenkachse 142 erfolgt über Aufholer (nicht dargestellt) und Niederholer 98. Des Weiteren ist das Segel über geeignete Stützstreben 152 abgestützt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Segel beispielsweise als starres Flügelprofil ausgeführt, das mit Bezug zur Achse des Kiels 22 (horizontal in 26) etwa symmetrisch ausgeführt sein kann.
Die Kielform entspricht in etwa derjenigen des Ausführungsbeispiels aus 10c, wobei die eigentliche Kielbombe 88 seitlich versetzt zur Drehachse 24 angeordnet ist. Das Kielteil 90, das lediglich einen Teil des Kielgewichtes ausmacht, erstreckt sich über die Drehachse hinaus und trägt die Ruderachse 34.
27 zeigt eine Variante des Ausführungsbeispiels aus 26, wobei anstelle einer Sitzkonstruktion 144 ein Trampolin 154 als Sitz- oder Liegefläche verwendet wird, die im Wesentlichen die gesamte Oberfläche des Auftriebskörpers 2 überstreckt.
Das Trampolin ist an einer Rahmenkonstruktion 156 abgestützt. Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass bei der Variante gemäß 27 keine Pinne 36 verwendet wird, sondern die Verstellung des Ruders 32 mit Bezug zum Kiel 22 über eine Querstange 158 erfolgt, die am Ruderkopf befestigt ist und die mit Steuerseilen 160, 162 verstellt wird, die über eine mehrfache Umlenkung einerseits über die Seilrollen 148 und andererseits über Umlenkrollen 164 geführt und mittels Belegklemmen 166 belegt werden kann, um den Ruderwinkel einzustellen. Das Steuerseil kann auch einstückig umlaufend ausgeführt sein.
Die Relativposition des Kiels mit Bezug zum Schwimmkörper 2 kann über einen Seilzug 146 und eine Seilrolle 148 sowie Curry-Klemmen oder dergleichen eingestellt werden.
28 zeigt ein Ausführungsbeispiel gemäß 27 mit einer abgewandelten Stützstruktur für das Segel 12, wobei drei Stützstreben 152a, 152b, 152c an einem in der Draufsicht etwa ankerförmigen Stützprofil 168 gelagert sind.
29 stellt eine Draufsicht und eine Seitenansicht eines Segelfahrzeugs 1 dar, mit einem geteilten Kiel 22a, 22b, wobei eines der beiden Kielteile 22a, 22b verschwenkbar ist. Prinzipiell können jedoch auch beide Kielteile 22a, 22b synchronisiert sein, so dass sie eine in etwa gleiche Schwenkbewegung durchlaufen.
Die Drehachse 24 des Kielteils 22b ist dementsprechend außer mittig angeordnet. Dieses Kielteils 22b wirkt somit gleichzeitig als Ruder. Wobei die Verstellung über ein Steuerrad 170 erfolgt. Nicht dargestellt ist eine Drehachse, um die beide Ruderteile 22a, 22b in der vorbeschriebenen Weise verschwenkbar sind.
Eine weitere Besonderheit des in 29 dargestellten Ausführungsbeispiels besteht darin, dass das Segel 12 entlang einer Travellerschiene 172 verfahrbar geführt ist, wobei der Anstellwinkel des Segels 12 wiederum durch Verschwenken um seine Schwenkachse 142 verstellbar sein kann. Diese Verschwenkung kann dann wieder über Auf- und Niederholder oder dergleichen erfolgen. Auf der Travellerschiene 172 ist ein Travellerwagen 174 kugelgelagert geführt, an dem die Stützstreben 152 des Segels 12 angreifen.
Die Verstellung des Segels 12 und des Travellerwagens 174 entlang der Travellerschiene 172 erfolgt über eine geeignete Stelleinrichtung, so dass eine exakte Einstellung mit Bezug zum Wind ermöglicht ist.
Bei einer Variante mit zweigeteiltem Kiel 22a, 22b wird es bevorzugt, wenn, gemäß der schematischen Darstellung in 29 oben rechts, die Abstände a, b der jeweiligen Lateralschwerpunkte der beiden Kielbestandteile 22a, 22b zur Mittel- oder Drehachse 24 gleich oder kleiner dem Abstand c des Segeldruckpunktes von der Mittelachse des Auftriebskörpers 2 ist. Beim Ausführungsbeispiel gemäß 29 ist demgemäß der Segeldruckabstand c größer als die Abstände a, b der Kielteile 22a, 22b von der Mittelachse des Auftriebskörpers 2.
30 zeigt eine Variante des Ausführungsbeispiels gemäß 29, wobei wiederum eines der beiden Kielteile 22b mit einer eigenen Schwenk- oder Ruderachse 34 ausgeführt ist und die gesamte Kielanordnung mit den beiden Kielteilen 22a, 22b um die zentrale Drehachse 24 verdrehbar ist. Das Kielteil 22b wirkt dabei wiederum als Ruder, wobei der Rudereinschlag in einem vorbestimmten Relativwinkel zur gesamten Kielanordnung zugelassen wird. Die Betätigung der Ruder-/Kielkombination erfolgt wiederum über eine Pinne 36, die an der zentralen Drehachse 24 angreift.
Das Segel ist ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel gemäß 28 ausgeführt, wobei jedoch ein wesentlicher Unterschied darin liegt, dass dieses Segel als „Schubsegel” ausgeführt ist und somit in Windrichtung gesehen (pushing sail nach 30) vor der Drehachse 24 und des Lateralschwerpunkts des Segelfahrzeugs 1 liegt. Es zeigte sich überraschender Weise, dass durch ein derartiges schiebendes Segel 12 (pushing sail) wesentlich schneller der Gleitzustand erreicht werden kann, so dass die Fahrgeschwindigkeit gegenüber einem herkömmlichen „ziehenden” Segel verbessert ist.
Derartige pushing sails können auch bei allen vorbeschriebenen Konstruktionsvarianten ausgeführt werden.
Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass bei dieser Segelanordnung die Sitzgelegenheit, d. h. beispielsweise die Sitzkonstruktion 144 im Bereich zwischen dem pushing sail 12 und der Drehachse 24 angeordnet ist, wobei die Bank wiederum kreissegmentförmig ausgeführt ist. Auf diese Weise wird der jeweils wirksame „Bug” des Segelfahrzeugs 1 entlastet, so dass es schneller ins Gleiten kommt.
Dementsprechend ist bei dieser pushing-sail-Anordnung auch das an sich verschwenkbare Kielteil 22b zum Segel 12 hin angeordnet.
31 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Segel 12 als pushing sail ausgeführt ist und über einen Travellerwagen 174 entlang einer kreisbogenförmig gekrümmten Travellerschiene 178 verfahrbar ist. Auch diese Variante ist ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel gemäß 30 mit einer Pinnensteuerung 36 ausgeführt, die auf die gemeinsame Drehachse 24 beider Kielteile wirkt. Das zum Segel 12 hin weisende Kielteil 22b ist als solches wiederum mit einer Ruderachse 34 zur Relativverschwenkung mit Bezug zum Kielteil 22a ausgeführt.
Die Sitzgelegenheit für den Steuermann ist wiederum eine kreissegmentförmige Bank 102, die im Parallelabstand innerhalb der Travellerschiene 172 verläuft. Die Pinne 36 ist dementsprechend abschnittsweise von dieser Bank 102 umgriffen.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß ist ein Steuerrad 170 anstelle einer Pinnensteuerung vorgesehen.
33 zeigt eine Variante eines vergleichsweise großen Segelfahrzeugs 1 mit einem Aufbau, beispielsweise einer Kajüte 176, in der der Fahrerstand sowie Passagierkabinen aufgenommen sein können. Der Kiel ist wieder zweiteilig mit Kielteilen 22a, 22b ausgeführt, wobei diese gemeinsam um die mittige Drehachse 24 verschwenkbar sind. Das segelnahe Kielteil 22b ist wiederum um eine Ruderachse 34 verschwenkbar, um einen geringfügigen unabhängigen Rudereinschlag zu ermöglichen. Das Segel 12 ist wiederum als Schiebesegel (pushing sail) ausgeführt und entlang einer Travellerschiene 172 verstellbar geführt.
34 zeigt schließlich ein Ausführungsbeispiel eines Segelfahrzeugs mit pushing sail 12, bei dem wiederum zwei Kielteile 22a, 22b vorgesehen sind, die beide kimmkielartig quer versetzt zu einander angeordnet sind und über ein Differential 180 oder dergleichen synchron zu einander verschwenkbar sind, so dass eine Lenkbewegung am Steuerrad 170 in eine entsprechende Verschwenkung der Kielteile 22a, 22b umgesetzt wird.
Selbstverständlich ist auch eine derartige Konstruktion bei einem herkömmlichen „ziehenden” Segel einsetzbar.
Wie bereits erläutert, können alle vorbeschriebenen Konstruktionsvarianten praktisch in beliebiger Weise mit einander kombiniert werden, ohne den Erfindungsbereich zu verlassen.
Anhand 34 wird eine Weiterbildung der Erfindung erläutert, die selbstverständlich ebenfalls bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen einsetzbar ist. Wie strichpunktiert in 34 angedeutet, kann am Auftriebskörper 2 ein gestrichelt angedeutetes Ballastelement 182 vorgesehen werden, dessen Relativposition zum Segel 12 verstellbar ist, um einen Gewichtsausgleich – ähnlich wie beim Ausreiten des Seglers bei einem Dinghy – zu bewirken. Dieses Ballastelement 182 kann entlang von geeigneten Führungen verstellbar im oder am Auftriebskörper 2 geführt sein. Prinzipiell ist es auch möglich, wie bei High-Tech-Hochseeyachten den Auftriebskörper 2 mit einer Vielzahl von Wassertanks 182 zu versehen, die dann je nach gewünschtem Gewichtstrimm über Pumpen mit Wasser gefüllt oder entleert werden.
Offenbart ist ein Segelfahrzeug mit einem Auftriebskörper, an dem ein drehbarer Kiel gehalten ist, der durch Anstellen eines Ruders verstellt werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Segelfahrzeug
2: Auftriebskörper
4: Segelrigg
6: Mast
8: Baum
10: Segellatte
12: Segel
14: Mastfuß
16: Trimmleine
18: Trimmleine
20: Deck
22: Kiel
24: Drehachse
26: Unterwasserschiff
28: Ruderhalterung
30: Ruderbeschlag
32: Ruder
34: Ruderachse
36: Pinne
38: Koppeleinrichtung
40: Leinensystem
42: Halteeinrichtung
44: Rudergänger
46: Bereich Segelrigg
48: Bereich Segelrigg
50: Indikator
52: Schwenkgelenk
54: Schwenkarm
56: Vorspannelement
58: Bremskörper
60: Reibfläche
62: Verstärkungselement
64: Tragstruktur
66: Sollbruchstelle
68: Sollbruchstelle
70: Sollbruchstelle
72: Austauschelement
74: Austauschelement
76: Austauschelement
78: Axiallager
80: Tragrohr
82: Ruderkopf
84: Achse
86: Ruderblatt
88: Kielbombe
90: Kielteil
92: Trimmklappe
94: Trimmklappe
95: Lagerschaft
96: Gummiseil
97: Klampe
98: Niederholer
100: Aufholer
102: Bank
104: Cockpit
105: Stützkonstruktion
106: Lenzöffnung
108: Cockpitboden
110: Ringwulst
111: Winsch
112: Kajüte
114: Steuerstand
116: Steuerrad
118: Übersetzungsgetriebe
120: Mastspiere
122: Lastverteilungsplatte
124: Fall
126: Reffreihe
128: Reffreihe
130: Segelfenster
132: Gabelbaum
134: Spiere
136: Schwenkgelenk
138: Solarpaneel
140: teleskopierbarer Bereich der Segelfläche
142: Schwenkachse
144: Sitzkonstruktion
146: Seilzug
148: Seilrolle
150: Curry-Klemme
152: Stützstrebe
154: Trampolin
156: Stützkonstruktion
158: Querstange
160: Steuerseil
162: Steuerseil
164: Umlenkrolle
166: Belegklemme
168: Stützprofil
170: Steuerrad
172: Travellerschiene
174: Travellerwagen
176: Kajüte
180: Differential
182: Ballastelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

GB 2335165 A [0002, 0003]
GB 2082127 A [0005]
DE 3531994 A [0007]
WO 2005/120945 A1 [0009]
DE 202006014875 U1 [0010]

Claims

Segelfahrzeug mit einem Rumpf oder Auftriebskörper (2), der ein Segelrigg (4) trägt und an dem ein Kiel (22) drehbar gelagert ist, der mit einem Ruder (32) zum Einstellen einer Fahrtrichtungsänderung in Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkverbindung derart ausgebildet ist, dass über das Ruder (32) im Wesentlichen erst bei Überschreiten eines vorbestimmten Grenzrudereinschlags, oder eines auf den Kiel (22) wirkenden Drehmoments eine Drehung des Kiels (22) einleitbar ist.
Segelfahrzeug nach Patentanspruch 1, wobei ein Lateralschwerpunkt des Kiels (22) gegenüber einem Segeldruckpunkt des Segelriggs (4) versetzt ist.
Segelfahrzeug nach Patentanspruch 1 oder 2, mit einer Halteeinrichtung (42), die bis zum Grenzrudereinschlag die Relativposition des Kiels (22) mit Bezug zum Auftriebskörper (2) im Wesentlichen beibehält und bei Überschreiten des Grenzrudereinschlags den Kiel (22) freigibt, sodass eine Relativbewegung zwischen Kiel (22) und Auftriebskörper (2) aufgrund des Rudereinschlags erfolgt.
Segelfahrzeug nach Patentanspruch 3, wobei die Halteeinrichtung (42) den Kiel (22) kraft- und/oder formschlüssig mit dem Auftriebskörper (2) verbindet.
Segelfahrzeug nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Ruder (32) eine Ruderachse (34) hat, die mit dem Kiel (22) um eine Kiel-Drehachse (24) drehbar ist.
Segelfahrzeug nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Ruder (32) und der Kiel (22) als bauliche Einheit oder als getrennte Bauteile ausgeführt sind.
Segelfahrzeug nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Auftriebskörper (2) in der Drehachse (34) des Kiels (22) gesehen rotationssymmetrisch oder elliptisch ausgeführt ist.
Segelfahrzeug nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Kiel (22) als Langkiel ausgeführt ist.
Segelfahrzeug nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Grenzrudereinschlag etwa 15° beträgt.
Segelfahrzeug nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit einem Indikator (50) zur Anzeige der Kielposition mit Bezug zum Auftriebskörper.
Segelfahrzeug nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Segelrigg (4) ein Starrsegel (12) hat.
Segelfahrzeug nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Segelrigg (4) verschwenkbar ausgeführt ist.
Segelfahrzeug nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit einem Ballastelement (182), das mit Bezug zum Segel (12) bewegbar an oder auf dem Auftriebskörper (2) gelagert ist.
Segelfahrzeug nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Segel (12) derart gelagert ist, dass es zumindest auf einem Vorwindkurs gesehen vor dem Kiel (22) angeordnet ist.
Segelfahrzeug nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Segel (12) verstell- oder verfahrbar auf dem Auftriebskörper (2) geführt ist.