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Die Erfindung betrifft eine Finnenkopplungsvorrichtung zum Befestigen einer Finne an einem Surfbrettkörper, wobei die Kopplungsvorrichtung als Finnenauslenkeinrichtung ausgestaltet ist.
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Aus dem Stand der Technik sind Finnenbefestigungen bekannt, welche eine Finne fest und unbeweglich mit dem Surfbrettkörper verbinden. Dies kann beispielsweise durch Verschrauben geschehen. Eine unbewegliche Finne besitzt den Vorteil, dass sie dem Surfbrett auf dem Wasser eine stabilisierte Fortbewegungsrichtung ermöglicht. Gleichzeitig führen unbewegliche Finnen zu verschlechterten Manövriereigenschaften, da sie einer seitlichen Bewegung entgegenstehen, sodass das Fahren von Kurven erschwert wird. Finnen mit flexiblem Winkel im Bezug zum Surfbrett würden sich hingegen durch Richtungswechsel oder zufällige Turbulenzen schrägstellen, sodass sie bei einer fortgesetzten Vorwärtsbewegung zu einem Richtungswechsel sowie zum Abbremsen führen. Aus diesem Grund gibt es bislang keine praktikable Alternative zu unbeweglichen Finnenbefestigung. Winkeländerungen der Finne sind bislang lediglich durch die Flexibilität des Materials der Finne und daraus folgende Torsion selbst möglich.
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Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern.
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Gelöst wird die Aufgabe durch eine Finnenkopplungsvorrichtung zum Befestigen einer Finne an einem Surfbrett mit einem Surfbrettverbindungselement, einem ersten Finnenverbindungselement und einem zweiten Finnenverbindungselement, wobei die Finnenkopplungsvorrichtung als Finnenauslenkeinrichtung ausgestaltet ist, sodass im Betrieb bei einer quer zu der Finne einwirkenden Kraft die Finne ausgelenkt und der Anströmwinkel verändert wird und in Abwesenheit der quer einwirkenden Kraft die Finne in eine Ausgangsposition rückpositioniert wird.
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Somit kann durch die Finnenkopplungsvorrichtung im eingebauten Zustand eine Finne bereitgestellt werden, welche beim Fahren von Kurven ihre Position verändern kann. Durch die veränderte Position verändert sich der Anströmwinkel, wodurch das Risiko eines Strömungsabrisses verringert wird und sich die Manövrierbarkeit des Surfbretts verbessert. Bei einer darauf folgenden geradlinigen Bewegung des Surfbretts kommt es zu einer Abwesenheit der quer einwirkenden Kraft auf die Finne, sodass die Finne in eine Ausgangsposition rückpositioniert wird. Durch das Rückpositionieren der Finne bei einer geradlinigen Bewegung des Surfbretts wird weiterhin eine durch die Finne unterstützte geradlinige Bewegung des Surfbretts ermöglicht.
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Die Finnenkopplungsvorrichtung kann somit sowohl beim geradlinigen Fahren als auch beim Kurvenfahren einen optimierten Anströmwinkel der Finne und damit eine optimierte Manövrierbarkeit des Surfbretts ermöglichen.
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Ein Kern der Erfindung liegt insbesondere darin, dass sich die Finne eines Surfbretts im eingebauten Zustand im Betrieb in einer Ruhelage befindet und durch auf die Finne einwirkende Kräfte aus dieser Ruhelage ausgelenkt wird. In Abwesenheit auslenkender Kräfte befindet sich die Finne in Ruhelage oder wird zurück in die Ruhelage versetzt. Damit kann im Gegensatz zu einer unbeweglich montierten Finne der Anströmwinkel der Finne bei nicht frontal anströmendem Wasser nachjustiert werden. Durch das Nachjustieren kann das Strömungsverhalten des Wassers um die Finne beeinflusst und einem Strömungsabriss entgegengewirkt werden.
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Bei einer geradlinigen Vorwärtsbewegung hingegen kann die Finne weiterhin eine Stabilisierung des Surfbretts unterstützen. So lässt sich beispielsweise die Manövrierfähigkeit des Surfbretts beim Fahren von Kurven verbessern, ohne die Geschwindigkeit bei einer Vorwärtsbewegung zu verringern.
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Folgendes Begriffliche sei erläutert:
- Ein „Surfbrettkörper“ ist insbesondere der Teil des Surfbretts, welcher im Betrieb des Surfbretts dem Surfbrett Auftrieb verleiht sowie sich im Betrieb im Wesentlichen horizontal zur Wasseroberfläche befindet.
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Eine „Finne“ kann ein ins Wasser ragender Bestandteil des Surfbretts sein, welcher zur Wahrung der Richtungsstabilität dient. Zu diesem Zweck kann eine Finne längs zu einer Vorwärtsbewegungsrichtung ins Wasser ragen.
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Ein „Surfbrett“ ist beispielsweise ein Fahrzeug zur Fortbewegung auf dem Wasser, welches insgesamt eine geringere Dichte als Wasser besitzt.
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Das „Surfbrettverbindungselement“ kann die Finnenkopplungsvorrichtung mechanisch starr mit dem Surfbrett verbinden.
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Die „Finnenverbindungselemente“ verbinden insbesondere die Finne mechanisch mit der Finnenkopplungsvorrichtung. Das erste Finnenverbindungselement verbindet dabei die Finnenkopplungsvorrichtung und die Finne mechanisch starr miteinander.
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Die „Finnenauslenkeinrichtung“ besteht beispielsweise aus verschiedenen Elementen oder Bereichen, die gegenüber einander elastisch beweglich sind. Dies kann es ermöglichen, dass die Finne und der Surfbrettkörper gegenüber einander elastisch bewegt werden, obwohl die Finne mechanisch starr mit der Finnenkopplungseinrichtung verbunden ist und der Surfbrettkörper mechanisch starr mit der Finnenkopplungsvorrichtung verbunden ist.
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Unter „Elastizität“ wird hierbei insbesondere die Eigenschaft eines Körpers verstanden, unter Krafteinwirkung seine Form zu verändern und bei Wegfall der Kraft in die Ursprungsform zurückzukehren. Elastische Objekte sind beispielsweise Federn oder Objekte aus Gummi.
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In einer weiteren Ausführungsform weist die Finnenauslenkeinrichtung eine Gelenkeinrichtung auf, wobei die Gelenkeinrichtung ein erstes Gelenkelement und ein zweites Gelenkelement aufweist und das erste Gelenkelement und das zweite Gelenkelement zueinander eingeschränkt auf ein, zwei oder drei Achsen beweglich sind und im eingebauten Zustand das zweite Gelenkelement mechanisch fest mit dem Finnenverbindungselement verbunden ist, sodass die Gelenkeinrichtung bei einer Auslenkung der Finne im Bezug zum Surfbrettkörper als Drehachse wirkt.
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Ein Gelenk zur eingeschränkten Beweglichkeit der Finne gegenüber dem Surfbrettkörper kann begrenzen, in welche Richtung die Finne bei einer einwirkenden Kraft ausgelenkt wird. Während eine elastisch auslenkbare Finnenauslenkeinrichtung durch eine Kraft in Bezug zur ursprünglichen Lage sowohl translatorisch als auch um eine beliebige Drehachse herum ausgelenkt werden kann, ist die Auslenkung mittels eines Gelenks auf eine einzige Drehachse beschränkbar.
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Bei einer in Fahrtrichtung an der Vorderseite der Finne angeordneten Drehachse kann sich die Finne bei einer unvollständigen Drehung der Finne quer zur einwirkenden Kraft drehen. Bei einer in Fahrtrichtung an der Vorderseite angeordneten Drehachse kann sich die Finne bei einer einwirkenden Kraft und einer unvollständigen Drehung in eine Längsrichtung in Bezug zur einwirkenden Kraft drehen. Zur Reduzierung des Risikos eines Strömungsabrisses wird somit in einer Alternative die Gelenkvorrichtung in Fahrtrichtung vorne an der Finne angebracht. In der genannten Alternative wird die Gelenkeinrichtung außerdem in Fahrtrichtung vorne an der Finne angebracht, um eine Auslenkung der Finne während einer linearen Fortbewegung des Surfbretts zu verhindern.
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Um die Manövriereigenschaften des Surfbretts zu modifizieren, ist die Gelenkeinrichtung als Kugelgelenk ausgestaltet und die Drehbarkeit durch einen Anschlagpunkt auf zwei Achsen eingeschränkt. Während ein Kugelgelenk eine Drehbarkeit auf drei Achsen ermöglicht, wird die Drehbarkeit der Finne vorteilhafter Weise durch einen Anschlagpunkt ab einem erwünschten Drehwinkel auf zwei Achsen beschränkt.
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Indem die Drehbarkeit der Finne auf einen gewünschten Bereich eingeschränkt wird, kann die Manövriereigenschaften des Surfbretts dadurch in erwünschter Weise modifiziert werden.
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Weiterhin können durch den Anschlagpunkt oder die Anschlagpunkte größere Auslenkungen verhindert werden, welche die Finne so großen Kräften aussetzen, dass die Finne beschädigt wird. Damit können die Anschlagpunkte als Absicherung dienen, während gleichzeitig in einem Bereich unkritischer Auslenkwinkel keine Beschränkung verursacht wird.
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Die Finnenauslenkeinrichtung weist in einer weiteren Ausführungsform eine Federeinrichtung auf, wobei die Federeinrichtung ein Federelement und einen Federhalter aufweist und im eingebauten Zustand die Gelenkeinrichtung und die Federeinrichtung längs entlang der Finne angeordnet sind und das Federelement den Federhalter und das zweite Finnenverbindungselement mechanisch elastisch verbindet, sodass die Rückpositionierung mittels des Federelements erfolgt.
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Somit kann das Federelement einen zweiten Verbindungspunkt zwischen Surfbrettkörper und Finne bereitstellen. Hierdurch ergibt sich insbesondere eine verbesserte mechanische Stabilität. Weiterhin kann sich durch die Verbindung von Surfbrett und Finne mittels des Federelements, welches elastisch wirkt, eine elastische Rückpositionierung der Finne in eine Ausgangsposition ergeben. Die Gelenkeinrichtung und die Federeinrichtung sind dabei bevorzugt mit zwei entgegengesetzten Enden der Finne verbunden.
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Indem die Gelenkeinrichtung und die Federeinrichtung längs entlang der Finne beabstandet sind, kann sich vorteilhafterweise eine Hebelwirkung ergeben. Hierdurch wird es dem Federelement insbesondere ermöglicht, verstärkte Kräfte auf die Finne aufzubringen, sodass eine Rückpositionierung erleichtert wird.
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Als Federelement kann insbesondere eine Zugfeder oder eine Druckfeder verwendet werden. Durch die Verwendung einer Feder als Federelement kann sich vorteilhafterweise eine Auslenkung der Finne ergeben, welche proportional zu der auf die Finne einwirkende Kraft ist. Die Größe der Auslenkung kann durch die Wahl einer Federstärke des Federelements beeinflusst werden.
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Weiterhin kann durch die Verwendung eines zweiten Federelements oder weiterer Federelemente eine Rückpositionierung um eine weitere Achse erfolgen. Dadurch kann eine Rückpositionierung der Finne aus einer schrägen Position in Bezug zum Surfbrettkörper erfolgen.
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Für das Zulassen von Zug- und Druckbelastung ist in einer weiteren Ausführungsform das Federelement als Druckfeder ausgestaltet.
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Druckfedern können eine Federwirkung sowohl bei Druckbelastung wie auch bei Zugbelastung ermöglichen. Hierdurch ergibt sich vorteilhafterweise eine Federwirkung in verschiedene Raumrichtungen.
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Wenn weiterhin eine zweite Druckfeder in entgegengesetzter Richtung zu einer ersten Druckfeder verwendet wird, wird bei einer Auslenkung der Finne eine Druckfeder zugbelastet, die andere Druckfeder hingegen druckbelastet. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Kombination einer Federstärke beider Federn.
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Der Federhalter ist in einer weiteren Ausführungsform als Aussparung gestaltet.
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Somit wird das Federelement insbesondere in einem dafür vorgesehenen Raum befestigt. Dieser Raum kann beispielsweise eine Bohrung in der Finnenkopplungsvorrichtung sein. Durch die Verwendung einer Aussparung als Federhalter ergibt sich der Vorteil, dass längere Federn verwendet werden können. Hierdurch wird ein längerer Federweg ermöglicht.
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Zum Verbinden der Finnenkopplungsvorrichtung mit der Finne ist das erste Finnenverbindungselement als Schraubverbindung und/oder das zweite Finnenverbindungselement als Öse ausgestaltet.
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Somit können die Finne mit dem zweiten Gelenkelement mittels einer Schraubverbindung und das Federelement mit der Finne mittels der Öse verbunden werden.
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Eine Verbindung zwischen Federelement und Öse kann mittels eines Hakens erfolgen. Die Verbindung zwischen Federelement und Öse kann weiterhin aufgrund der Topologie der Elemente erfolgen, das heißt beispielsweise, dass das Federelement durch die Öse hindurchgezogen wird und an beiden Enden an der Finnenkopplungsvorrichtung befestigt wird. Durch die Schraubverbindung wird eine besonders feste Verbindung realisiert, wobei durch die Öse in vorteilhafter Weise eine schnelle Montage ermöglicht wird.
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In einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch eine Finne mit einer zuvor beschriebenen Finnenauslenkeinrichtung.
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Hierdurch ergeben sich die oben genannten Vorteile, wenn die Finnenauslenkeinrichtung mit einem Surfbrettkörper verbunden wird.
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In einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch ein Surfbrettkörper mit einer zuvor beschriebenen Finnenauslenkeinrichtung. Hierdurch ergeben sich die oben genannten Vorteile, wenn die Finnenauslenkeinrichtung mit einer Finne verbunden wird.
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Die Verbindung zwischen Surfbrettkörper und Finnenauslenkeinrichtung kann mittels einer Klebeverbindung realisiert sein. Dazu können der Surfbrettkörper und die Finnenauslenkeinrichtung jeweils eine Klebefläche aufweisen. Die Verbindung zwischen Surfbrettkörper und Finnenauslenkung kann weiterhin mittels einer Schraubverbindung realisiert sein. Dazu kann die Finnenauslenkeinrichtung ein Außengewinde aufweisen, welches in ein Innengewinde einer Hülse geschraubt wird. Diese Hülse kann mit dem Surfbrettkörper mittels Klebeflächen verklebt werden. Diese Art der Verbindung hat den Vorteil, dass sich die Finnenauslenkeinrichtung leicht demontieren und vom Surfbrett trennen lässt.
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Die Finnenauslenkeinrichtung kann sowohl aus einer mechanisch zusammenhängenden Einheit, wie auch aus mehreren Einheiten bestehen, welche nicht direkt mechanisch zusammenhängen. So können beispielsweise die Gelenkeinrichtung und die Federeinrichtung direkt mit dem Surfbrett, nicht aber direkt miteinander verbunden sein. In diesem Fall entsteht im eingebauten Zustand eine indirekte Verbindung zwischen Federeinrichtung und Gelenkeinrichtung durch den Surfbrettkörper. In diesem Fall kann vorteilhafterweise auf Material verzichtet und die Finnenauslenkeinrichtung in gewichtssparender Weise realisiert werden.
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In einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch ein Surfbrett, welches eine zuvor beschriebene Finne, einen zuvor beschriebenen Surfbrettkörper und eine zuvor beschriebene Finnenauslenkeinrichtung aufweist.
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Durch die Verbindung von Surfbrett, Finne, Surfbrettkörper und einer Finnenauslenkeinrichtung kann im Betrieb des Surfbretts bei einer schrägen Fortbewegung des Surfbretts, beispielsweise beim Fahren einer Kurve, die Finne durch die Kraft eines seitlichen Anströmens ausgelenkt werden, wodurch der Anströmwinkel verändert wird, und bei einer Abwesenheit der Kraft die Finne in die Ausgangsposition rückpositioniert werden, wodurch bei geradliniger Vorwärtsbewegung die Finne eine Stabilisierung des Surfbretts unterstützt.
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Im Weiteren wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen
- 1 eine schematische Darstellung eines Surfbretts, welches zwei starre Finnen, eine bewegliche Finne, einen Surfbrettkörper sowie eine Finnenauslenkeinrichtung enthält in einer Draufsicht von oben und
- 2 eine schematische, zweidimensionale Explosionsdarstellung der Finnenauslenkeinrichtung mit Finne sowie einem Ausschnitt des Surfbretts in einer Seitenansicht.
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An einem Surfbrett 100 sind an einer Unterseite eines Surfbrettkörpers 103 in Fahrtrichtung parallel zwei starre Finnen 101 sowie weiter heckseitig eine bewegliche Finne 102 angebracht. Die starren Finnen 101 sind mit dem Surfbrettkörper 103 mittels im Wesentlichen unbeweglichen Befestigungen verbunden. Die bewegliche Finne 102 ist mit dem Surfbrettkörper 103 mittels einer beweglichen Finnenauslenkeinrichtung 111 verbunden.
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Die Finnenauslenkeinrichtung 111 ist mit dem Surfbrettkörper 103 mittels einer Klebefläche 105 mechanisch starr verbunden. Die Finnenauslenkeinrichtung 111 zum Verändern eines Anströmwinkels weist ein Kugelgelenk 113, welches als Drehachse dient, und eine Federeinrichtung 119 auf.
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Das Kugelgelenk 113 besteht aus einer Gelenkpfanne 115, einem Gelenkkopf 117 und einer Gelenkschraube 129. Der Gelenkkopf 117 sitzt in der Gelenkpfanne 115, sodass eine Drehbarkeit der beweglichen Finne 102 um drei Achsen ermöglicht wird. Die Gelenkschraube 129 ist in das Gelenkschraubenloch 107 geschraubt, sodass eine mechanisch starre Verbindung zwischen dem Gelenkkopf 117 und der bewegliche Finne 102 besteht.
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Die Federeinrichtung 119 besteht aus einer Druckfeder 121 mit einem Haken 127 und einer Federschraube 123. Die Federschraube 123 ist in das Federschraubenloch 125 geschraubt, sodass eine mechanische Verbindung zwischen dem Surfbrettkörper 103 und der Federeinrichtung 119 besteht. Der Haken 127 ist in der Öse 109 eingehakt. Durch das Federelement ergibt sich eine elastisch bewegliche Verbindung zwischen dem Surfbrettkörper 103 und der Öse 109.
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Im Betrieb des Surfbretts 100 ergibt sich bei einer geradlinigen Vorwärtsbewegung des Surfbretts keine Auslenkung der beweglichen Finne 102. Bei einer schrägen Fortbewegung des Surfbretts, also beim Fahren einer Kurve, wird die bewegliche Finne 102 in einem seitlichen Winkel angeströmt. Dadurch ergibt sich eine quer auf die bewegliche Finne 102 einwirkende Kraft. Die bewegliche Finne 102 wird durch die einwirkende Kraft am Kugelgelenk 113 ausgelenkt. Das Federelement lässt diese Bewegung zu, setzt ihr jedoch gleichzeitig einen Widerstand entgegen.
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Durch die Auslenkung der beweglichen Finne 102 wird ein Anströmwinkel der beweglichen Finne 102 verändert, sodass die Wahrscheinlichkeit eines Strömungsabrisses reduziert wird.
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Ein Teil einer geleisteten Verformungsarbeit der Druckfeder 121 wird als eine Verzerrungsenergie in der Druckfeder 121 gespeichert. Sobald das Surfbrett 100 wieder eine geradlinige Bewegung durchführt, verschwindet die quer einwirkende Kraft auf die bewegliche Finne 102. Die in der Druckfeder 121 gespeicherte Verzerrungsenergie bringt die bewegliche Finne 102 jetzt durch ein Zusammenziehen der Druckfeder 121 in die Ausgangsposition zurück. Dadurch nimmt die bewegliche Finne 102 wieder den für einen Linearbetrieb optimalen Anströmwinkel an.
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Bezugszeichenliste
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- 101
- starre Finne
- 102
- bewegliche Finne
- 103
- Surfbrettkörper
- 105
- Klebefläche
- 107
- Gelenkschraubenloch
- 109
- Öse
- 111
- Finnenauslenkeinrichtung
- 113
- Kugelgelenk
- 115
- Gelenkpfanne
- 117
- Gelenkkopf
- 119
- Federeinrichtung
- 121
- Druckfeder
- 123
- Federschraube
- 125
- Federschraubenloch
- 127
- Haken
- 129
- Gelenkschraube
