DE102013108764A1

DE102013108764A1 - Sonnensegelanordnung mit über einen Drehmomentstabilisator stabilisierter Seilspannung

Info

Publication number: DE102013108764A1
Application number: DE201310108764
Authority: DE
Inventors: Rainer Wronka
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-08-13
Filing date: 2013-08-13
Publication date: 2015-03-12
Also published as: WO2015022324A1

Abstract

Segelanordnung mit einem an seinem Wickelende mit einer Auf- und Abwickeleinrichtung (2) verbundenen Segel (1), insbesondere Sonnensegel, an dessen Zugende (4) ein Zugseil (5) angreift, das von einer Spanneinrichtung (7) mit einer voreingestellten Sollspannung beaufschlagt wird, wobei die Spanneinrichtung (7) einen Seilvorrat speichert, der bei einer die Sollspannung überschreitenden Zugspannung im Zugseil (5) zur Verlängerung der wirksamen Länge des Zugseiles (5) vermindert und der bei einer die Sollspannung unterschreitenden Zugspannung im Zugseil (5) zur Verkürzung der wirksamen Länge des Zugseiles (5) vergrößert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanneinrichtung (7) eine von einem Antriebsmotor (8) antreibbare Seilzugeinrichtung (11) und eine Spannkraftvergleichseinrichtung (12, 13, 14) aufweist, wobei die Spannkraftvergleichseinrichtung (12, 13, 14) bei einer Zugspannung größer als die Sollspannung die Seilzugeinrichtung (11) zur Verminderung des Seilvorrates und bei einer Zugspannung kleiner als die Sollspannung die Seilzugeinrichtung zur Vergrößerung des Seilvorrates veranlasst.

Description

Die Erfindung betrifft eine Segelanordnung mit einem an seinem Wickelende mit einer Auf- und Abwickeleinrichtung verbundenen Segel, insbesondere Sonnensegel, an dessen Zugende ein Zugseil angreift, das von einer Spanneinrichtung mit einer voreingestellten Sollspannung beaufschlagt wird, wobei die Spanneinrichtung einen Seilvorrat speichert, der bei einer die Sollspannung überschreitenden Zugspannung im Zugseil zur Verlängerung der wirksamen Länge des Zugseiles vermindert und der bei einer die Sollspannung unterschreitenden Zugspannung im Zugseil zur Verkürzung der wirksamen Länge des Zugseiles vergrößert wird.
Die DE 10 2013 104 777.7 und DE 10 2011 113 678 A1 beschreiben eine Sonnensegelanordnung, bei der das Sonnensegel mit einem Wickelende auf einer Wickelwelle aufwickelbar ist. Dies erfolgt mit Hilfe eines elektrischen Antriebsmotors. Das vom Wickelende des Sonnensegels weg weisende Ende bildet das Zugende, an dem zumindest ein Zugseil angreift. Das Zugseil wird von einer Spanneinrichtung mit einer voreingestellten Spannkraft beaufschlagt. Beim Stand der Technik erfolgt dies mittels eines am Zugseil angreifenden Gewichtes. Die wirksame Länge des Zugseils, also die Länge des Zugseils zwischen Angriffspunkt am Zugende des Sonnensegels und an einem Festpunkt, beispielsweise einer Seilscheibe, die an einem Stützmast befestigt ist, kann über die Höhenlage des Gewichts verkürzt oder verlängert werden. Beim Stand der Technik wird eine Flaschenzuganordnung als Seilvorratsspeicher verwendet. Nimmt das Gewicht seine höchste Stelle ein, ist der Seilvorrat im Seilvorratsspeicher minimiert. Die wirksame Länge des Zugseiles ist dann am größten. Nimmt das Gewicht seine tiefste Stellung ein, ist der im Seilvorratsspeicher gespeicherte Seilvorrat maximal. Die wirksame Länge des Zugseiles ist dann minimiert. Über die Masse des Gewichtes und das Untersetzungsverhältnis der Flaschenzuganordnung wird die Zugspannung im Zugseil auf einer Sollspannung gehalten. Wird das Sonnensegel aufgewickelt, oder greift eine Windböe in das abgewickelte Sonnensegel, so erhöht sich die Zugspannung im Zugseil mit der Folge, dass der Seilvorratsspeicher Zugseil freigibt. Nach der Windböe oder beim Abwickeln des Sonnensegels von der Wickelwelle vermindert sich die Zugspannung im Seil, so dass der Seilvorratsspeicher Zugseil aufnimmt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Sonnensegel gebrauchsvorteilhaft weiterzubilden.
Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung. Erfindungsgemäß besitzt die Spanneinrichtung einen Antriebsmotor. Der Antriebsmotor soll eine Seilzugeinrichtung antreiben. Es ist eine Spannkraftvergleichseinrichtung vorgesehen, mit der der Antriebsmotor aktiviert wird, wenn die Zugspannung kleiner ist als die Sollspannung. Über die Seilzugeinrichtung wird die wirksame Länge des Zugseiles vermindert. Die Spannkraftvergleichseinrichtung ist ferner in der Lage, Zugseil vom Seilvorratsspeicher freizugeben, wenn die Zugspannung größer ist als die Sollspannung. Die Seilzugeinrichtung kann von einer Rückdrehsperre gegenüber einem Gehäuse der Spanneinrichtung, insbesondere gegenüber einer im Gehäuse gelagerten Antriebswelle, in Seilvorratsfreigaberichtung drehgesperrt sein. Diese Rückdrehsperre kann zur Verlängerung der wirksamen Länge des Zugseiles freigebbar sein. Bei der Rückdrehsperre kann es sich um eine mechanische Drehmomentbegrenzungseinrichtung handeln. Diese kann auf der Antriebswelle sitzen und kann beispielsweise die Nabe einer Seilwickelscheibe ausbilden. Wird der Antriebsmotor gedreht, so wird die Seilwickelscheibe mitgeschleppt, wobei sich die wirksame Länge des Zugseils verkürzt. Die Wickelscheibe kann auch den Seilvorratsspeicher ausbilden, wenn sie eine Seilwickeltrommel aufweist, auf der das Zugseil aufgewickelt wird. Es reicht aber aus, wenn die Seilwickelscheibe lediglich in der Art einer Winsch eine Zugkraft auf das Zugseil ausübt. Überschreitet die Zugkraft die durch das Auslösedrehmoment der Drehmomentbegrenzungseinrichtung festgelegte Sollspannung, so kann sich die Antriebswelle gegenüber der Wickelscheibe drehen. Dieses Durchdrehen kann als Anlass genommen werden, um den Antriebsmotor abzuschalten. Die Drehmomentbegrenzungseinrichtung ist dann gewissermaßen Teil eines Drehmomentgebers. Alternativ dazu kann aber auch das Drehmoment der Seilzugeinrichtung auf die Antriebswelle gemessen werden, beispielsweise kann die Torsion der Antriebswelle gemessen werden. Überschreitet das von einem derartigen Drehmomentgeber bestimmte Drehmoment ein Solldrehmoment, so wird der Antriebsmotor abgeschaltet. Mit einem derartigen Drehmomentgeber kann auch das Unterschreiten eines Solldrehmomentes ermittelt werden. Bei dem Solldrehmoment handelt es sich dabei um ein Drehmomentfenster, welches ein oberes Solldrehmoment und ein unteres Solldrehmoment aufweist. Wird das untere Solldrehmoment unterschritten, so wird der Antriebsmotor aktiviert, um die wirksame Länge des Zugseils zu verkürzen. Wird das obere Solldrehmoment überschritten, so wird Zugseil freigegeben. Dies kann über die zuvor beschriebene selbstauslösende mechanische Drehmomentbegrenzungseinrichtung erfolgen. Es kann aber auch über ein Gesperre erfolgen, welches aktiv freigegeben wird, wenn der Drehmomentgeber ein Drehmoment misst, das unterhalb des unteren Solldrehmomentes liegt. Die Erfindung kann somit auch eine Spannkraftvergleichseinrichtung besitzen, die einen Drehmomentgeber aufweist, der ein von der Seilzugeinrichtung auf eine Antriebswelle des Antriebsmotors ausgeübtes Drehmoment misst, um zur Verkürzung der wirksamen Länge des Zugseils den Antriebsmotor zu aktivieren. Die Antriebswelle kann mittels eines Gesperres in Seilvorratsfreigaberichtung drehgesperrt sein. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann somit zwei Gesperre aufweisen, ein Gesperre, welches bei der Überschreitung eines Solldrehmomentes auslöst und ein zweites Gesperre, welche die Antriebswelle permanent gegen ein Zurückdrehen in Seilfreigaberichtung drehsperrt. Es reicht aber grundsätzlich aus, wenn die Vorrichtung ein einziges Gesperre aufweist, welches die Antriebswelle gegen Zurückdrehen sperrt. Dieses Gesperre muss dann aber auslösbar sein, so dass sich die Antriebswelle auch in Seilfreigaberichtung drehen kann, wenn die Seilspannung im Zugseil die Sollspannung überschreitet. Dieses Gesperre kann bei einem Grenzdrehmoment mechanisch auslösen. Es kann aber auch elektromechanisch ausgelöst werden, wenn beispielsweise ein elektromechanischer Drehmomentgeber eine Überschreitung des an der Antriebswelle angreifenden Drehmomentes feststellt. Der Drehmomentgeber kann mit dem Gesperre gekoppelt sein. Beispielsweise kann das Gesperre federnd gegenüber dem Gehäuse gelagert sein, so dass es sich um einen vom Drehmoment abhängigen Winkel gegenüber dem Gehäuse verdrehen kann. Über die geeignete Anordnung elektrischer Kontakte kann dann festgestellt werden, ob das an der Welle angreifende Drehmoment in einem Drehmomentfenster liegt, welches nach oben durch ein oberes Solldrehmoment und nach unten durch ein unteres Solldrehmoment begrenzt ist. Die Erfindung betrifft somit auch ein Gesperre, das zur Verlängerung der wirksamen Länge des Zugseiles vom Drehmomentgeber freigebbar ist, wenn die Zugspannung eine obere Sollspannung überschreitet und der Antriebsmotor zur Verkürzung der wesentlichen Länge des Zugseiles aktiviert wird, wenn die Zugspannung einen unteren Sollwert unterschreitet.
Mit der erfindungsgemäßen Weiterbildung des Standes der Technik kann auf großvolumige Gewichte verzichtet werden. Die Baugröße der Spanneinrichtung kann gegenüber dem Stand der Technik verkleinert werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 schematisch eine Sonnensegelanordnung, bei der ein Wickelende eines Sonnensegels 1 auf einer Wickelwelle aufgewickelt ist und zwei Zugenden 4 des Sonnensegels 1 jeweils individuell mit einer Wickelvorrichtung 7 verbunden sind;
2 einen Schnitt gemäß der Linie II-II in 1 durch eine Wickelvorrichtung 7 eines ersten Ausführungsbeispiels;
3 eine Darstellung gemäß 2 eines zweiten Ausführungsbeispiels.
Bei den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen besitzt die Wickelwelle 2 einen Wickelantrieb 3, der von einem Elektromotor ausgebildet ist. Mit diesem Wickelantrieb 3 kann die Wickelwelle 2 in Aufrollrichtung gedreht werden, um das Sonnensegel auf der Wickelwelle 2 aufzuwickeln. Wird der Wickelantrieb 3 in Gegenrichtung gedreht, so wird das Sonnensegel 1 von der Wickelwelle 2 abgewickelt.
Beim Ausführungsbeispiel sind zwei Wickelvorrichtungen 7 jeweils für ein Zugseil 5 vorgesehen. In einer einfachen Ausführung, beispielsweise bei einem dreieckigen Sonnensegel 1, braucht nur eine Wickelvorrichtung 7 für ein einziges Zugseil 5 vorgesehen sein. Bei einer komplexeren Anordnung ist es aber auch vorgesehen, dass am Sonnensegel 1 mehr als zwei Zugseile 5 angreifen, wobei jedes Zugseil 5 individuell mit einer Wickelvorrichtung 7 zusammenwirkt.
Im Ausführungsbeispiel sitzen die Wickelvorrichtungen 7 an der Oberseite jeweils eines Mastes 6. In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann der Mast 6 im Top aber eine Umlenkrolle aufweisen, die das Zugseil 5 insbesondere durch die Höhlung eines von einem Rohr gebildeten Mastes nach unten umlenkt, so dass die Wickelvorrichtung 7 am Fuße des Mastes 6 angeordnet sein kann.
Die Wickelvorrichtung 7 besitzt einen Antriebsmotor, der in den Figuren lediglich symbolisiert mit der Bezugsziffer 8 dargestellt ist. Der Antriebsmotor 8 sitzt in einem Gehäuse. Sein Stator ist fest mit dem Gehäuse verbunden. Der Rotor des Antriebsaggregates 8 ist fest mit einer Welle 9 verbunden, um die in einem Wellenlager 10 drehbare Welle 9 drehanzutreiben.
Auf der Welle 9 sitzt eine Wickelscheibe 11, die in der Lage ist, einen Seilvorrat des Zugseiles 5 aufzuwickeln.
Die Zugspannung des Zugseiles 5 übt auf die Wickelscheibe 11 ein Drehmoment aus. Dieses Drehmoment wird auf die Welle 9 übertragen. Mit der Bezugsziffer 12 ist ein Drehmomentgeber bezeichnet, der das Drehmoment, welches auf die Welle 9 wirkt, misst. Die Bezugsziffer 14 bezeichnet ein Gesperre, mit dem die Welle 9 gegen ein Zurückdrehen in einer Drehrichtung, in der das Zugseil 5 von der Wickelscheibe 11 abgewickelt wird, sperrt.
Bei dem in der 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sitzt auf der Welle 9 eine Überlastsicherung 13. Bei der Überlastsicherung 13 kann es sich um eine mechanische Drehmomentbegrenzungseinrichtung handeln, wie sie von Drehmomentschlüsseln bekannt ist. Die Drehmomentbegrenzungseinrichtung 13 kuppelt die Wickelscheibe 11 in einem Drehmomentbereich drehfest an die Welle 9, in der das durch die Zugkraft bewirkte Drehmoment unterhalb eines Solldrehmomentes liegt. Dieses Solldrehmoment repräsentiert eine Sollspannung. Wird die Sollspannung am Zugseil 5 überschritten, entweder weil der Wickelantrieb 3 in Aufwickelrichtung betrieben wird oder weil eine Windböe ins Sonnensegel 1 schlägt, so wird die drehfeste Kopplung der Wickelscheibe 11 an die Welle 9 aufgehoben, so dass sich die Wickelscheibe 11 in Seilfreigaberichtung drehen kann, was zur Folge hat, dass sich die wirksame Länge des Zugseiles 5, also der Abschnitt des Zugseiles 5 zwischen Schothorn 4 und Top des Mastes 6 verlängert. Es wird dann eine entsprechende Länge Zugseils von dem auf der Wickelschreibe 11 aufgewickelten Wickel abgewickelt.
Unterschreitet die Zugspannung die Sollspannung (das Solldrehmoment), so bewirkt der Drehmomentgeber 12, dass das Antriebsaggregat 8, also der nicht dargestellte Elektromotor in Seilaufwickelrichtung dreht. Er wird abgeschaltet, wenn die Zugspannung die Sollspannung erreicht hat bzw. innerhalb eines Sollspannungsfensters liegt.
Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Wickelscheibe 11 starr mit der Welle 9 gekoppelt. Hier ist nur ein einziges Gesperre 14 vorgesehen, welches eine Drehmomentbegrenzungsfunktion besitzt. Das Gesperre 14 hat die Eigenschaft, dass die Welle 9 in Aufwickelrichtung frei drehbar ist, sich in Abwickelrichtung aber nur dann drehen lässt, wenn ein Grenzdrehmoment überschritten wird.
Zur Geräuschminimierung kann das Gesperre 14 ein elektrisch geschaltetes Gesperre sein. Die Schaltimpulse erhält das Gesperre 14 vom Drehmomentgeber 12, der das Gesperre 14 freigibt, wenn das vom Zugseil 5 auf die Welle 9 ausgeübte Drehmoment einen oberen Sollwert überschreitet. Unterschreitet dieses Drehmoment einen unteren Sollwert, so aktiviert der Drehmomentgeber 12 den Elektromotor 8 in Aufwickelrichtung.
Bei den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen wird der Seilvorrat auf der Wickelscheibe 11 aufgewickelt. Es ist aber auch denkbar, dass die Wickelscheibe 11 lediglich als Winsch arbeitet, bei der nur ein oder zwei Seilwindungen auf der Wickelscheibe 11 aufliegen. Der Seilvorrat kann dann anderweitig, beispielsweise in einer Flaschenzuganordnung gespeichert sein. Die Flaschenzuganordnung kann wie aus dem Stand der Technik bekannt innerhalb eines hohlen Mastes angeordnet sein. Hierdurch vermindert sich die Baugröße, so dass die gesamte Wickelvorrichtung 7 innerhalb des Mastes 6 angeordnet werden kann.
Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren in ihrer fakultativ nebengeordneten Fassung eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen.
Bezugszeichenliste

1: Sonnensegel
2: Wickelwelle
3: Wickelantrieb
4: Zugende
5: Zugseil
6: Mast
7: Wickelvorrichtung
8: Antriebsaggregat
9: Antriebswelle
10: Wellenlager
11: Seilzugeinrichtung
12: Drehmomentgeber
13: Überlastungssicherung/Rückdrehsperre
14: Gesperre

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102013104777 [0002]
DE 102011113678 A1 [0002]

Claims

Segelanordnung mit einem an seinem Wickelende mit einer Auf- und Abwickeleinrichtung (2) verbundenen Segel (1), insbesondere Sonnensegel, an dessen Zugende (4) ein Zugseil (5) angreift, das von einer Spanneinrichtung (7) mit einer voreingestellten Sollspannung beaufschlagt wird, wobei die Spanneinrichtung (7) einen Seilvorrat speichert, der bei einer die Sollspannung überschreitenden Zugspannung im Zugseil (5) zur Verlängerung der wirksamen Länge des Zugseiles (5) vermindert und der bei einer die Sollspannung unterschreitenden Zugspannung im Zugseil (5) zur Verkürzung der wirksamen Länge des Zugseiles (5) vergrößert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanneinrichtung (7) eine von einem Antriebsmotor (8) antreibbare Seilzugeinrichtung (11) und eine Spannkraftvergleichseinrichtung (12, 13, 14) aufweist, wobei die Spannkraftvergleichseinrichtung (12, 13, 14) bei einer Zugspannung größer als die Sollspannung die Seilzugeinrichtung (11) zur Verminderung des Seilvorrates und bei einer Zugspannung kleiner als die Sollspannung die Seilzugeinrichtung zur Vergrößerung des Seilvorrates veranlasst.
Segelanordnung nach Anspruch 1 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Seilzugeinrichtung (11) von einer Rückdrehsperre (13) gegenüber einem Gehäuse der Spanneinrichtung (7), insbesondere gegenüber einer im Gehäuse gelagerten Antriebswelle (9) in Seilvorratsfreigaberichtung drehgesperrt ist, wobei die Rückdrehsperre (13) zur Verlängerung der wirksamen Länge des Zugseiles (5) freigebbar ist.
Segelanordnung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückdrehsperre (13) eine mechanische Drehmomentbegrenzungseinrichtung ist
Segelanordnung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannkraftvergleichseinrichtung (12, 13, 14) einen Drehmomentgeber (12) aufweist, der ein von der Seilzugeinrichtung (11) auf eine Antriebswelle (9) des Antriebsmotors (8) ausgeübtes Drehmoment misst, um zur Verkürzung der wirksamen Länge des Zugseiles (5) den Antriebsmotor (8) zu aktivieren.
Segelanordnung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (9) mittels eines Gesperres (14) in Seilvorratsfreigaberichtung drehgesperrt ist.
Segelanordnung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass das Gesperre (14) zur Verlängerung der wirksamen Länge des Zugseiles (5) vom Drehmomentgeber (12) freigebbar ist, wenn die Zugspannung eine obere Sollspannung überschreitet, und der Antriebsmotor (8) zur Verkürzung der wirksamen Länge des Zugseiles (5) aktiviert wird, wenn die Zugspannung eine untere Sollspannung unterschreitet.
Segelanordnung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Seilzugeinrichtung (11) eine Wickeltrommel ist zum Aufwickeln des Zugseiles (5).
Segelanordnung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückdrehsperre (13) auf der Welle (9) sitzt und die Nabe der Seilzugeinrichtung (11) ausbildet.