DE102016001015A1 - Wind propulsion device for vehicles - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H9/00—Marine propulsion provided directly by wind power
- B63H9/04—Marine propulsion provided directly by wind power using sails or like wind-catching surfaces
- B63H9/06—Types of sail; Constructional features of sails; Arrangements thereof on vessels
- B63H9/068—Sails pivotally mounted at mast tip
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Abstract
Windantriebsvorrichtung für Fahrzeuge, um die mit einem Segel erzeugte aerodynamische Gesamtkraft (Ft) so einzusetzen, dass sie an dem neutralen Punkt des Fahrzeuges ansetzt. So kann alle Kraft in Fahrtrichtung genutzt werden. Setzt die aerodynamische Gesamtkraft (Ft) außerhalb des neutralen Punktes an, wie zum Beispiel bei Segelfahrzeugen üblich, werden Teile der erzeugten Kraft nicht direkt in Fahrtrichtung genutzt, sondern durch die Vertrimmung des Rumpfes vergeudet. Das soll verhindert werden.A vehicle wind propulsion device for deploying the total aerodynamic force (Ft) generated by a sail to attach to the neutral point of the vehicle. So all power in the direction of travel can be used. If the total aerodynamic force (Ft) is applied outside the neutral point, as is common, for example, in sailing vessels, parts of the generated force are not used directly in the direction of travel but are wasted by the trimming of the hull. That should be prevented.
Description
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Als Beispiel wird ein Segelschiff mit Tuchsegel gewählt.
- 1) Moderne Windantriebsvorrichtungen für Schiffe sind Tuchsegel, die mit der Vorderkante an einem Mast oder Vorstag befestigt sind oder aber Flügelsegel. Dies hat zur Folge, dass der Segelsdruckpunkt (DP) und damit die erzeugte aerodynamische Gesamtkraft (Ft) immer weit oberhalb und seitlich des Lateraldruckpunktes (DPL) des eingetauchten Rumpfes ist. Da die aerodynamische Gesamtkraft (Ft) des Segels etwa 90° zur Segelfläche wirkt, wird der Schiffsrumpf in der X-Achse (Krängung) und in der Y-Achse (wegen des Abdriftwinkels (β) weicht die Schiffsmittellinie von der Kurslinie ab) vertrimmt.
- 2) Die aerodynamische Gesamtkraft (Ft), die die Krängung erzeugt, addiert sich zur Gewichtskraft des Schiffsrumpfes und lässt ihn deshalb tiefer eintauchen.
- 3) Standard-Tuchsegel sind dreieckig und daher auch nur an drei Punkten oder mit der Vorderkante am Mast und mit der Unterkante am Baum befestigt. Da der vierte Punkt fehlt, verdrehen sich die Segel. Sie verlieren an Effektivität, da sie nicht gleichmäßig über die gesamte Höhe des Segels angeströmt werden können. Es ist auch keine für jede Windgeschwindigkeit angepasste horizontale Wölbung einzustellen
- 4) Bei dreieckigen Segeln ist die größte Segelfläche nahe am Rumpf. Dieser aber erzeugt Verwirbelungen und stört damit die Anströmung im unteren Teil des Segels. Wegen des Windgradienten ist es vorteilhaft, das Segel höher über der Wasserfläche zu setzen. Auch die Luftströmung in der Nähe des Mastes ist bei einem Tuchsegel gestört.
- 1) Modern wind propulsion devices for ships are cloth sails, which are fastened with the leading edge to a mast or forestay or wing sails. This has the consequence that the sail pressure point (DP) and thus the total aerodynamic force generated (Ft) is always far above and to the side of the lateral pressure point (DPL) of the submerged hull. Since the overall aerodynamic force (Ft) of the sail is about 90 ° to the sail area, the hull is in the X-axis (heeling) and in the Y-axis (because of Abdriftwinkels (β) deviates the ship's center line from the course line).
- 2) The total aerodynamic force (Ft) that produces the heel adds up to the weight of the hull, allowing it to dive deeper.
- 3) Standard cloth sails are triangular and therefore only at three points or with the front edge attached to the mast and with the lower edge of the tree. Since the fourth point is missing, the sails twist. They lose effectiveness because they can not be uniformly flowed over the entire height of the sail. It is also not set for each wind speed adapted horizontal curvature
- 4) For triangular sails, the largest sail area is close to the hull. But this creates turbulence and thus disturbs the flow in the lower part of the sail. Because of the wind gradient, it is advantageous to set the sail higher above the water surface. The air flow near the mast is disturbed in a cloth sail.
Die Punkte 1 und 2 erzeugen unnötigen Rumpfwiderstand durch die Verdrehung des Rumpfes in der X- und Y-Achse und zusätzliches Eintauchen durch die aerodynamische Gesamtkraft Ft. Die Punkte 3 und 4 verhindern eine effektive Anströmung der gesamten Segelfläche.
AUFGABE DER ERFINDUNG IST:OBJECT OF THE INVENTION IS:
- zu 1) Die erzeugte aerodynamische Gesamtkraft (Ft) muss auf jedem Kurs auf den Lateraldruckpunkt (DPL) des Schiffsrumpfes wirken, damit jede Energieverschwendung durch das Vertrimmen des Schiffsrumpfes in der X- und Y-Achse vermieden wird. Dadurch muss keine Vertrimmung mit dem Ruder ausgeglichen werden, durch das Ruderlegen wird zusätzlich Widerstand erzeugt.to 1) The generated total aerodynamic force (Ft) on each heading must act on the lateral pressure point (DPL) of the hull to avoid any waste of energy by dimming the hull in the X and Y axes. As a result, no co-ordination with the rudder has to be compensated, the ruddering creates additional resistance.
- zu 2) Das Segel soll eine Kraft erzeugen, die auch nach oben wirkt, um das Eintauchen des Rumpfes zu verhindern.to 2) The sail should generate a force that acts also upwards to prevent the immersion of the hull.
- zu 3) Das Segel muss vier Befestigungspunkte haben, um eine kontrollierte horizontale Segelwölbung zu ermöglichen, die über die gesamte Höhe die gleiche Richtung zum Wind behält.to 3) The sail must have four attachment points to allow a controlled horizontal sail curvature, which maintains the same direction to the wind over the entire height.
- zu 4) Das Segel muss frei von Rumpf- und Masteinflüssen arbeiten können. Wird das Segel höher gesetzt, kann der Windgradient ausgenutzt werden.to 4) The sail must be able to work free of hull and mast influences. If the sail is set higher, the wind gradient can be exploited.
DIE LÖSUNG IST:THE SOLUTION IS:
Eine mögliche Ausführung der Aufgaben 1 bis 4 stellt sich wie folgt dar:
Ein Segel wird mit 4 Spreizbäumen (
A sail becomes with 4 spreading trees (
Die Einheit Segel und Spreizbäume ist am Gelenk (
Die Spiere (
Die vier Befestigungen des Segels (
Durch das Gelenk (
Um eine einstellbare Segelwölbung zu erhalten kann die Distanz zwischen den Punkten (
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1-2-3-41-2-3-4
- Spreizbäumespreader bars
- 55
- Spierespiere
- 66
- Halterungbracket
- 77
- Gelenk in zwei Ebenen beweglichJoint movable in two planes
- 88th
- Gelenk in zwei Ebenen beweglichJoint movable in two planes
- 9 9
- RiggstützeRiggstütze
- 1010
- Mastmast
- 11-12-13-1411-12-13-14
- Leinenlinen
- 21-22-23-2421-22-23-24
- Befestigungspunkteattachment points
- a-bfrom
- Gelenkachsen waagerechtJoint axes horizontal
- cc
- Gelenkachse senkrechtJoint axis vertical
- dd
-
Gelenkachse senkrecht zu Spiere
5 Joint axis perpendicular to spar5 - DPLDPL
- LateraldruckpunktLateraldruckpunkt
- FtFt
- Aerodynamische GesamtkraftAerodynamic total force
Fachausdrücke wie der Lateraldruckpunkt (DPL), aerodynamische Gesamtkraft (Ft), Abdriftwinkel (β), sind aus
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- „Die Aerodynamik der Segel Theorie und Praxis” von C A Marchaj, Delius Klasing, 1997 [0009] "The Aerodynamics of Sail Theory and Practice" by CA Marchaj, Delius Klasing, 1997 [0009]
Claims (1)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102015004555.5 | 2015-04-09 | ||
DE102015004555 | 2015-04-09 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102016001015A1 true DE102016001015A1 (en) | 2016-10-13 |
Family
ID=56986544
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102016001015.0A Withdrawn DE102016001015A1 (en) | 2015-04-09 | 2016-01-30 | Wind propulsion device for vehicles |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102016001015A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2599426A (en) * | 2020-10-01 | 2022-04-06 | Ian Mcgarley James | Load convergence system for tethered aerofoil wind propulsion |
-
2016
- 2016-01-30 DE DE102016001015.0A patent/DE102016001015A1/en not_active Withdrawn
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
„Die Aerodynamik der Segel Theorie und Praxis" von C A Marchaj, Delius Klasing, 1997 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2599426A (en) * | 2020-10-01 | 2022-04-06 | Ian Mcgarley James | Load convergence system for tethered aerofoil wind propulsion |
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