-
Die Erfindung betrifft ein Tragflächenschwert zum Anbau an ein Wasserfahrzeug insbesondere ein Segelboot.
-
Aus der
EP 0 373 913 B1 ist bereits ein Segelboot bekannt, bei dem rechts und links der Mittschiffslinie zwei Achsen mit Tragflächen zur Beeinflussung des Krängungswinkels und zur Reduzierung der Wasserverdrängung angeordnet sind.
-
Aus der
AT 405 393 B ist ein Segelschiff mit einer Kieleinrichtung bekannt, bei der in einem Ausführungsbeispiel jeweils vor und hinter dem Ballastkiel verschwenkbare Flügelkiele angeordnet sind. Die Kiele sind unabhängig voneinander schwenkbar, so dass bei einer Krängung des Bootes über den Ballastkiel ein aufrichtendes Moment eingestellt und über die Flügelkiele der Lateralplan beibehalten werden kann.
-
Die
WO 2010/098726 A2 zeigt ein Segelboot mit einem V-Kiel, bei dem beide Arme unabhängig voneinander bewegbar sind, so dass die Auslenkung der Kiele manöverabhängig angepasst werden kann. Beispielsweise können in einem Hafenmanöver die Kiele komplett nach oben geklappt werden.
-
Die
US 6 499 559 B1 zeigt ein so genanntes Foiling-Boot mit einstellbaren Foils mit denen die Höhe einer Gleitphase eingestellt werden kann.
-
Aus der nicht vorveröffentlichen
DE 10 2017 209 759 A1 ist weiterhin ein Wasserfahrzeug mit zwei Schwenkkielen mit Tragflächen bekannt, die beweglich vor und hinter einem Ballastkiel angeordnet sind. Diese Schwenkkiele bzw. die Tragflächen werden derart angesteuert, dass während einer Fahrt durchs Wasser ein Auftrieb erzeugt wird, der vorzugsweise das Boot anhebt und die vom Wasser benetzte Fläche verringert.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung für ein Wasserfahrzeug für eine Verringerung einer benetzten Fläche zu vereinfachen.
-
Die Aufgabe wird durch das erfindungsgemäßen Tragflächenschwert gemäß dem unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
-
Vorteilhaft ist ein Tragflächenschwert zum Anbau an ein Wasserfahrzeug vorgesehen, mit beweglichen Tragflächen zur Erzeugung einer hydrodynamischen Kraft,
- - mit einer Befestigungsvorrichtung zur Montage des Tragflächenschwerts an eine Schwenkvorrichtung an dem Wasserfahrzeug,
- - mit einer Lenkeinrichtung zur Beeinflussung der Ausrichtung des Kiels während der Fahrt im Wasser,
- - mit einer Steuerung zum Betreiben der Lenkeinrichtung
und mit einer Energieversorgung zum Betreiben elektrischer Komponenten des Tragflächenschwerts.
-
Ein solches Tragflächenschwert funktioniert aufgrund seiner eigenen schiffsunabhängigen Energieversorgung vollkommen autark und kann insbesondere als Nachrüstteil bereitgestellt werden.
-
Vorzugsweise weist die Energieversorgung einen Propeller oder Impeller auf.
-
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Tragflächenschwert mit einem Lagesensor zur Ermittlung der Lage bzw. Ausrichtung des Tragflächenschwerts ausgestattet.
-
Vorteilhaft ist die Steuerung derart ausgestaltet ist, dass ausgehend von der vom Lagesensor ermittelten Lage die Lenkeinrichtung des Tragflächenschwerts derart angesteuert wird, dass das Tragflächenschwert während einer Fahrt im Wasser in eine lotrechte Position gebracht wird und die Tragflächen einen Auftrieb erzeugen.
-
Dies hat den Vorteil, dass durch den zur Verfügung gestellten Auftrieb das Boot angehoben wird und die vom Wasser benetzte Rumpfoberfläche reduziert wird. So kann insbesondere bei Vollschiffen der Wasserwiderstand reduziert werden. Diese Reduzierung des Wasserwiderstands kann durch den eingebrachten Auftrieb ggf. soweit erfolgen, dass das Schiff in Gleitfahrt gelangen kann.
-
Nützlich ist es, wenn die Lage des Tragflächenschwerts mit Hilfe einer Einstellung eines Anstellwinkels der Tragflächen einstellbar ist.
-
Vorteilhaft ist auch, wenn das Tragflächenschwert ein Leitwerk zur seitlichen Auslenkung der Tragflächenschwerte aufweist.
-
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
-
Es zeigen schematisch:
- 1 eine Seitenansicht eines Wasserfahrzeugs mit Tragflächenschwerte,
- 2 eine Vorderansicht eines solches Wasserfahrzeugs,
- 3 eine Vorderansicht eines solches Wasserfahrzeugs mit Krängung,
- 4 eine Seitenansicht mit unterschiedlichen Anstellwinkeln,
- 5 eine Seitenansicht einer Ausgestaltung mit Leitwerk,
- 6 eine Rückansicht der Ausgestaltung gemäß 5;
- 7 eine Vorderansicht einer Betriebsweise mit Driftkompensation
- 8 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Tragflächenschwerts,
- 9 ein Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Tragflächenschwerts,
- 10 ein Tragflächenschwert mit einem Leitwerk.
-
Bei der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.
-
1 zeigt ein Wasserfahrzeug 1 mit zwei erfindungsgemäßen Tragflächenschwerten 40 in einer Seitenansicht. Im dargestellten Fall ist eine Segelyacht mit einem Ballastkiel 20 gezeigt. Die erfindungsgemäße Anordnung ist jedoch nicht auf ein solches Fahrzeug beschränkt, sondern kann auch an vergleichbaren Fahrzeugen, insbesondere auch Motorbooten eingesetzt werden.
-
Bug- und heckseitig vom Ballastiel 20 sind Tragflächenschwerte 40 mit Tragflügeln 45 zur Bereitstellung einer hydrodynamischen Kraft, insbesondere eines Auftriebs angeordnet. Die Tragflächenschwerte 40 sind über Schwenkvorrichtungen 55 mit dem Rumpf 10 verbunden. Die Anstellwinkel der Tragflügel 45 können beispielsweise elektrische, mechanisch oder hydraulisch eingestellt werden. Insbesondere kann es vorgesehen sein, die Anstellwinkel mit Hilfe einer Steuerung vorzugsweise einer elektrischen Steuerung einzustellen.
-
2 zeigt eine Frontansicht des erfindungsgemäßen Wasserfahrzeugs. Das Fahrzeug 1 weist keine Krängung auf und das Tragflächenschwert 40 ist parallel zum Kiel 20 ausgerichtet. Befindet sich das Fahrzeug 1 in Fahrt erzeugt die Tragfläche 45 einen hydrodynamischen Auftrieb FA , der das Fahrzeug senkrecht nach oben anhebt.
-
Ein Kerngedanke der Erfindung ist, durch die auftriebsbedingte Anhebung des Fahrzeugs die vom Wasser benetzte Rumpfoberfläche zu verringern, um somit auch den Wasserwiderstand zu verringern.
-
Selbstverständlich wird durch Erhöhen der Anstellwinkel der Tragflächen 45 der Wasserwiderstand wiederum erhöht, dennoch lässt sich hier ein Optimum finden. Beispielsweise kann der Anstellwinkel solange verändert werden, bist die Fahrt durchs Wasser ein Maximum erreicht hat. Eine derartige Einstellung kann beispielsweise über eine vorzugsweise elektrische Steuerung/Regelung realisiert werden.
-
3 zeigt das Wasserfahrzeug 1 in einer Krängung. Erfindungsgemäß ist es nun vorgesehen, die Tragflächenschwerte 40 der Tragflügel 45 in einer lotrechten Position zu halten, damit die Auftriebskraft FA , wie im ungekrängten Fall, senkrecht nach oben wirkt.
-
Durch dieses Vorgehen wird auch im gekrängten Zustand des Wasserfahrzeugs die vom Wasser benetzte Rumpfoberfläche reduziert.
-
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Einstellung der lotrechten Lage durch die Tragflächenschwerte 40 autark vorgenommen wird. Hierzu weist das Tragflächenschwert 40 wie später in 9 gezeigt, eine eigene Energieversorgung 70, eine Steuerung, einen Lagesensor 65 und eine motorische Verstellvorrichtung 80 für die Tragflächen 55 auf.
-
Das Steuergerät 60 erfasst über die den Lagesensor 65 eine Abweichung von einer lotrechten Lage und kann beispielsweise über die Verstellvorrichtung die Tragflächen derart einstellen, dass eine lotrechte Lage eingehalten und ein Auftrieb erzeugt wird.
-
In 5 ist exemplarisch eine Einstellung der Lage der Tragflächenschwerte mit Hilfe gezielter Einstellung der Tragflächen gezeigt. Vergleichbar mit einem Querruder eines Flugzeugs kann über unterschiedliche Einstellungen der Anstellwinkel der Tragflächen 45 ein Drehmoment auf die Tragflächenschwerte 40 ausgeübt werden, so dass die Schenkarme 40 und somit auch die Tragflächen 45 in eine für den Verwendungszweck geeignete Position gelenkt werden können.
-
Auch ist es denkbar, ein winkelveränderndes Drehmoment über ein am Tragflächenschwert 40 angebrachtes Leitwerk bzw. Seitenleitwerk 47 bereitzustellen.
-
In 5 und 6 ist eine derartige Ausführung in einer Seiten- und Hinteransicht gezeigt.
-
In einer weiteren Ausgestaltung ist es von Vorteil, wenn über die Tragflächen nicht nur eine Auftriebskraft FA zur Verfügung gestellt wird, sondern auch eine Kraft FDK , die einer Abdrift des Wasserfahrzeugs entgegengewirkt.
-
7 zeigt ein typisches Beispiel eines Segelboots an einem Amwindkurs, bei dem aufgrund des angreifenden Winds eine Abdrift in Richtung Lee vorhanden ist. Zur Reduzierung einer solchen Abdrift kann es nun vorgesehen sein, dass die Tragflächenschwerte 40 unter Wasser in Richtung Lee ausgelenkt werden, und so neben einer Auftriebskomponente FA auch eine Driftkompensationskomponente FDK bereitstellen.
-
Da die Tragflächenschwerte 40 mittschiffs mit dem Rumpf 10 verbunden sind, ergibt sich hieraus kein aufrichtendes der Krängung entgegengesetztes Moment. Dieser Aspekt ist im Einzelfall durchaus von Vorteil, da aufgrund der Krängung beispielsweise bei böigen Wind, der Winddruck aus den Segeln genommen werden kann, während hingegen bei einem aufrichtenden Moment und somit einer reduzierten Krängung der Winddruck weiter erhöht wird.
-
Für die Erfassung einer Krängung des Bootes kann es vorgesehen sein, dass die Bootsdaten und insbesondere die Krängung drahtlos an die Steuerung 65 des Tragflächenschwerts übertragen werden.
-
8 und 9 zeigen beispielhaft einen möglichen Aufbau eines erfindungsgemäßen Tragflächenschwerts 40, mit einer Steuerung 60, einem Lagesensor 65, einer motorische Verstellvorrichtung 80 zur Einstellung des Anstellwinkels der Tragflächen 45, und einer Energieversorgung 70, die zur Stromerzeugung mit einem in Fahrtrichtung angeordneten Propeller 75 verbunden ist. Im oberen Bereich weist das Tragflächenschwert 40 eine Befestigungsvorrichtung 50 auf, die mit einer am Wasserfahrzeug 1 montierten Schwenkvorrichtung 55 verbunden werden kann.
-
Zur Beeinflussung der Lage des Tragflächenschwerts 40 kann, wie in 10 gezeigt, am Tragflächenschwert zusätzlich ein Leitwerk 47 angeordnet sein, das beispielsweiseüber eine motorische Verstellvorrichtung betrieben wird.
-
Das erfindungsgemäße Tragflächenschwert 40 eignet sich insbesondere dazu, Wasserfahrzeuge 1 mit einer Auftriebshilfe nachzurüsten. Die Schwenkvorrichtung 55 zur beweglichen Befestigung des Tragflächenschwerts 40 kann hierbei ohne größeren Aufwands nachträglich am Bootsrumpf angebracht werden. Beispielsweise kann eine solche Vorrichtung bei Kunststoffbooten auflaminiert oder bei Stahlbooten angeschweißt. Ferner ist es auch denkbar, die Vorrichtung anzuschrauben oder in einer geeigneten Weise anzuschnallen. Insbesondere bei einer Anschnallvorrichtung kann das erfindungsgemäßen Tragflügelschwert für eine Regatta schnell montiert oder demontiert werden. werden. Eine mechanische Verstellung der Tragflächenschwerte 40 über die Schwenkvorrichtung 55 selbst ist nicht notwendig und insofern nicht vorgesehen.
-
Insbesondere sind zum Betreiben des erfindungsgemäßen Tragflächenschwerts 40 keine elektrischen Verbindungen mit dem Wasserfahrzeug und insofern keine Bohrungen im Schiffsrumpf vorzunehmen, da das Tragflächenschwert 40 in der gezeigten Variante vollkommen autark mit Hilfe der eigenen Energieversorgung 75 betrieben werden kann.
-
Als Energieversorgung 70 ist beispielhaft ein Propeller 75 gezeigt. Selbstverständlich können auch andere Aggregate zur Energieerzeugung herangezogen werden. Beispielsweise können auch Impeller verbaut werden oder Vorrichtung, die aus fahrtbedingten Druckschwankungen Energie gewinnen. Die elektronischen Komponenten des Trägerkiels 40, also Steuerung 60, Lagesensor 65 und die Verstellvorrichtungen 80, 81 sind vorzugsweise für einen geringen Energieverbrauch ausgelegt, so dass für den Betrieb nur ein geringer Strombedarf erforderlich ist.
-
Wie in den Figuren dargestellt und beschrieben kommen als Lenkeinrichtung für die Lagepositionierung des Tragflächenschwerts insbesondere die Einstellung der Tragflächen 45 oder ein Leitwerk bzw. Leitruder 47 mit dazugehöriger motorischer Verstellvorrichtung 80, 81 in Betracht. Selbstverständlich ist es auch denkbar, hier gleichwirkende Elemente zu verwenden. Beispielsweise können auch Ein- und Ausströmkanäle am Tragflächenschwert 40 angeordnet sein, die das von vorne einströmende Wasser seitlich auslenken und so das Tragflächenschwert 40 ebenfalls seitlich auslenken.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Wasserfahrzeug,
- 10
- Rumpf,
- 20
- Kiel,
- 30
- Ruder,
- 40
- Tragflächenschwert,
- 55
- Schwenkvorrichtung
- 45
- Tragfläche,
- 47
- Leitwerk
- 50
- Befestigungsvorrichtung,
- 60
- Steuergerät
- 65
- Lagesensor
- 70
- Energieversorgung
- 75
- Propeller
- 80
- Verstellvorrichtung für die Tragflächen
- 81
- Verstellvorrichtung für das Leitwerk
-
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
-
- EP 0373913 B1 [0002]
- AT 405393 B [0003]
- WO 2010/098726 A2 [0004]
- US 6499559 B1 [0005]
- DE 102017209759 A1 [0006]
