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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wasserfahrzeug mit einer Tragflügelanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Stand der Technik
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Aus dem Stand der Technik sind bereits Wasserfahrzeuge bekannt, welche einen Schiffskörper umfassen, der in einem Bereich zwischen Bug und Heck eine Tragflügelanordnung aufweist. Solche Tragflügelanordnung bestehen in der Regel aus zwei beidseitig des Schiffskörpers angeordneten Tragflügeln, die mittels einer Verstelleinheit der Tragflügelanordnung an dem Schiffskörper abhängig und/oder unabhängig voneinander höhenverstellbar sind. Nachteilig bei diesen Tragflügelanordnungen ist allerdings, dass diese nur einen begrenzten Funktionsumfang aufweisen und daher jedenfalls nicht in jeder Lage optimale Auftriebswerte bieten können, falls sie nicht aufwendig durch verstellbare Klappen an den Tragfoils (nachstehend als Tragflügel bezeichnet) aufgerüstet sind.
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Darstellung der Erfindung
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile zu beseitigen und ein Wasserfahrzeug mit einer Tragflügelanordnung zu schaffen, welches einen hohen Funktionsumfang aufweist, einfach zu bedienen ist und bei jeder Lage einen geringen Widerstand bietet und bei jeder Geschwindigkeit und Lage den geringstmöglichen Widerstand zu überwinden hat.
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Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Wasserfahrzeugs sind in den abhängigen Unteransprüchen angegeben.
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Das erfindungsgemäße Wasserfahrzeug (Motor- als auch Segelboot bzw. -schiff) umfasst mindestens einen Schiffskörper, der in einem Bereich zwischen Bug und Heck mindestens eine Tragflügelanordnung aufweist, wobei die Tragflügelanordnung mindestens zwei beidseitig des Schiffskörpers angeordnete Tragflügel umfasst, die mittels mindestens einer Verstelleinheit der Tragflügelanordnung an dem mindestens einen Schiffskörpers abhängig und/oder unabhängig voneinander höhenverstellbar sind.
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Erfindungsgemäß ist das Wasserfahrzeug dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinheit aus mindestens zwei den mindestens zwei Tragflügeln zugeordneten und bogenförmig ausgebildeten Verstellorganen gebildet ist, welche an oder innerhalb mindestens einer an dem Wasserfahrzeug, an dem Schiffskörper oder an mindestens einem Verstellorgan vorgesehenen Führung der Tragflügelanordnung entlang eines durch die Verstellorgane und/oder die Führung gebildeten Bogenbahn sowohl gemeinsam als auch einzeln verschieblich verschieblich aufgenommen sind.
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Diese Art des Foilens eignet sich sowohl für Motor- als auch für Segelboote. Sie ist erstens leicht zu bedienen, leicht zu bauen und reduziert automatisch bei höheren Geschwindigkeiten die benötigte Auftriebsfläche, was zu geringerem Widerstand führt und dadurch höhere Geschwindigkeiten möglich macht.
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So kann bspw. durch Zug nach rechts oder links bei geschlossener Führung im Wechsel quer zur Mittschiffslinie der Tiefgang der Tragflügel sehr effizient verändert werden (z. B. 20 cm Verschiebung ergeben 40 cm Differenz). a) bei Segelbooten: Lee tiefer als Luv; b) bei Motorbooten in Kurvenfahrt: kurvenäußerer Tragflügel tiefer als kurveninnerer. Die Verstellung sollte vorzugsweise mit dem Ruderausschlag gekoppelt sein. Beim Anlegen und langsamer Fahrt kann die Foilstellung frei gewählt werden. Speziell beim Anlegen kann so direkt mit dem Rumpf an dem Ponton oder Kai festgemacht werden und muss auch nicht über das Heck eingestiegen werden (Enata Foiler).
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Die Führung der Tragflügelanordnung liegt vorzugsweise quer zur Mittschiffslinie, ist von oben zu öffnen und im Schiffsrumpf nach hinten geneigt befestigt oder verstellbar; Einstellung je nach Windverhältnissen. Durch diese Neigung haben auch die Verstellorgane eine Anstellung nach vorn im Wasser (außerhalb des Schiffsrumpfs) und somit Auftrieb bei noch Verdrängerfahrt. Die Führung sollte Mittel zur Festlegung eines Festpunkts der Verstellorgane aufweise und gleichzeitig die Begrenzung der Verstellbarkeit x quer zur Mittschiffslinie.
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Bei dieser Art der Tragflügelanordnung sind folgende Stellen ausschlaggebend, um einen Auftrieb herzuleiten: 1. die angestellte Tragflügelanordnung 2a) Backbordtragflügel, 2b) Steuerbordtragflügel, 3. Ruderanlage mit Tragflügel. Durch die bogenförmige, im Unterwasserbereich nach vorne geneigte Tragflügelanordnung reduziert sich die Auftriebsfläche, je mehr das Boot aus dem Wasser kommt. Dann tragen nur noch die montierten Endflügels und die Ruderanlage. Wird nunmehr bei Segelbooten die Tragflügelanordnung z. B. um 20 cm nach Lee durch Flaschenzug verstellt o. ä. gezogen oder gedrückt, ragt diese Seite 40 cm tiefer als die Luvseite ins Wasser.
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Bei weiterhin aufrechtem Segeln und weiterem Beschleunigen hebt sich das Boot noch weiter aus dem Wasser, bis der Luvflügel auch in der Luft ist und der Leeflügel das gesamte Gewicht vom Schiff trägt. Der Wasserwiderstand reduziert sich noch einmal und das Boot wird noch schneller. Der Gegendruck vom Wind ins Segel hält das Boot im Gleichgewicht.
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Lässt der Wind nach und das Boot fällt wieder ins Wasser zurück und wird wieder zum Verdränger, läuft der Vorgang rückwärts ab. Erst kommt der zweite Tragflügel dazu, dann die Tragwirkung der angestellten Tragflügelanordnung im oberen Bereich und dann der Rumpf.
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Diese Art des Foilens ermöglicht nicht nur, bei hohen Geschwindigkeiten im Foilen zu wenden, sondern macht auch bei böigem Wind Spaß und es gibt keine Abstürze durch Strömungsabriss wie im Extremfall bei der Motte.
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Bei Motorbooten muss die Flügelverstellung mit dem Steuerausschlag gekoppelt werden, um durch Schräglage des Schiffes die bei Kurvenfahrt auftretenden Zentrifugalkräfte weitestgehend aufzufangen und wieder in den Rumpf einzuleiten. Wegen dieser sich anpassenden Schrägstellung entstehen keine Biegekräfte auf die Tragflügel und somit kein Stolpern über dieselben (hoher Schwerpunkt wird neutralisiert). Jetzt werden noch höhere Kurvengeschwindigkeiten möglich (wie beim dreirädrigen (vorn 2) Motorrad). Die Kopplung sollte nur bei langsamen Manövern bzw. beim Anlegen aufgehoben werden.
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Vorteile bei Segelbooten: 1) Durch die bogenförmige Form der Tragflügelanordnung wird das gesamte Gewicht des Bootes auf die quereingebaute Führung optimal verteilt. Es kann leichter gebaut werden. 2) Bei hochgezogener Tragflügelanordnung ist das Boot a) slipbar, b) trailerbar, c) passt in jede normale Box, d) kann aus seichtem Uferbereich gestartet werden, e) es kann auch bei Schwachwind gut gesegelt werden, weil sich durch mehr oder weniger Hochziehen des Bogensegments die bremsende benetzte Fläche im Wasser reduziert. 3) durch die quereingebaute Führung wird das Boot stabiler oder kann leichter gebaut werden. 4) Durch die einfache Form der Tragflügelanordnung; a) leichter herzustellen; b) unkomplizierte Bedienung; c) ist auch bei Einhandsegeln zu beherrschen; d) an den Enden sind unterschiedliche Tragflügels montierbar; e) kein störender längs im Rumpf eingebauter Schwertkasten (viel Platz im Cockpit).
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Seglerische Vorteile: Durch 2 Stufen vom Verdrängen zum optimalen Foilen auf nur 2 Punkten; a) Leeflügel; b) Ruderblattflügel wie bei Admiralscupper 2022 (die Krake); Stufe 1a) durch angestelltes HF gibt es Auftrieb in den aus dem Rumpf ragenden Bereichen der Verstellorgane, zu den Enden hin abnehmend; plus 1 b) durch die 2 mitangestellten Tragflügel hebt sich das Boot aus dem Wasser; Stufe 2) Bei luvseitiger HF-Anhebung; Stufe 2a) wie 1a); Stufe 2b) wie 1 b); Luv- und Lee-Tragflügel sind noch im Wasser und tragen.
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c) bei noch mehr Wind und Tempo reicht der Auftrieb des Leetragflügels aus, um das gesamte Boot zu tragen. Das Boot hebt sich weiter, bis das Luvtragflügel sich auch aus dem Wasser hebt, wodurch der Wasserwiderstand sich noch einmal stark verringert. Die mögliche Endgeschwindigkeit wird erreicht. Es sind nur noch Leetragflügel und Rudertragflügel im Wasser.
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Bei nachlassendem Wind laufen die Vorgänge rückwärts ab, durch die schnell dazukommenden Flügelflächen fällt das Boot nur langsam ins Wasser in die Verdrängerfahrt. Diese Bauart verhindert Abstürze aus vollem Tempo (Strömungsabriss).
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Foil- bzw. Flügelwenden sind möglich. Das Boot verzeiht seglerische Fehler. Es ist stabil bei Wenden und Halsen, Luv-Kenterungen werden weitgehend vermieden.
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Bricht ein Teilflügel (Untiefe, Flügelberührung im Regattafeld), kommt man ohne fremde Hilfe an Land. Es macht auch bei böigem Wind Spaß zu segeln.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Wasserfahrzeugs ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen.
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In den Zeichnungen zeigen
- 1 eine schematische Sicht der erfindungsgemäßen Tragflügelanordnung an einem Wasserfahrzeug in der Frontansicht mit beidseitig gleich abgesenkten Tragflügeln;
- 2 eine schematische Sicht der erfindungsgemäßen Tragflügelanordnung an einem Wasserfahrzeug in der Frontansicht mit urch Verschiebung einseitig tieferreichendem Tragflügel;
- 3 eine schematische Sicht der erfindungsgemäßen Tragflügelanordnung an einem Wasserfahrzeug in der Frontansicht mit beidseitig hochgezogenen Tragflügeln, dessen Verstellorgane zueinander in eine in Bezug den Schiffskörper obere Lage mit einem kleineren zueinander ausgerichteten Winkel als in ihrer Ausgangslage beweglich sind;
- 4 eine schematische Sicht der erfindungsgemäßen Tragflügelanordnung an einem Wasserfahrzeug in der Frontansicht, die unabhängig voneinander einzeln in Bezug auf den Schiffskörpers nach oben beweglich sind;
- 5 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Tragflügelanordnung an einem Wasserfahrzeug mit Verstellorganen und/oder einer Führung, die in der Seitenansicht des Schiffskörpers unterhalb des Schiffskörpers in Richtung Schiffsbug geneigt oder neigbar sind/ist.
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Ausführung der Erfindung
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Wie aus 1 ersichtlich, sind die Verstellorgane 1100', 1100'' entlang der Bogenbahn S vorzugsweise zueinander verschieblich aufgenommen.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Verstellorgane 1100', 1100'' entlang der Bogenbahn S gemeinsam verschieblich aufgenommen, so dass ein Verschieben eines ersten Verstellorgans 1100' zu einer Seite des Schiffskörpers 10 bewirkt, dass dieses erste Verstellorgan 1100' in Bezug auf die horizontale Schiffsebene E unterhalb eines am Schiffskörper 10 seitlich gegenüberliegenden zweiten Verstellorgans 1100'' ausgerichtet ist.
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Die mindestens zwei bogenförmig ausgebildeten Verstellorgane 1100', 1100'' können darüber hinaus zueinander in eine in Bezug den Schiffskörper 10 obere Lage L mit einem kleineren zueinander ausgerichteten Winkel W als in ihrer Ausgangslage A beweglich sein.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht vor, dass die Verstellorgane 1100', 1100'' mittels mindestens einem Gelenk 1101, Scharnier oder dergleichen geeigneten Verbindungsmittel in ihren Endbereichen 11000 gelenkig miteinander verbunden sind.
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Die Gelenkverbindung kann zwischen den Verstellorganen 1100', 1100" vorzugsweise trennbar oder lösbar sein.
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Eine ganz besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass an den Verstellorganen 1100', 1100'' oder an dem mindestens einen Gelenk 1101, Scharnier oder dergleichen geeigneten Verbindungsmittel mindestens ein Befestigungsmittel vorgesehen ist und die Tragflügelanordnung 11 mindestens ein mit dem Befestigungsmittel verbindbares Mittel umfasst, mittels dem die Verstellorgane 1100', 1100'' gemeinsam oder gemäß 4 unabhängig voneinander einzeln in Bezug auf den Schiffskörpers 10 nach oben beweglich sind.
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Das mindestens eine Mittel kann an einem über den Schiffskörper 10 nach oben ragend angeordneten Trägerteil oder an einem Mast oder an einem mit dem Trägerteil oder mit dem Mast verbundenen Bauteil angeordnet sein, wobei selbstverständlich auch andere Ausführungen in Betracht kommen. So kann das Mittel auch weiter unten am Schiffskörper platziert sein.
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Die Führung 112 der Verstellorgane 1100', 1100'' ist gemäß den Zeichnungsfiguren vorzugsweise quer zur Mittschiffslinie des Schiffskörpers 10 ausgerichtet.
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Weiterhin ist es denkbar, dass die Verstellorgane 1100', 1100'' und/oder die Führung 112 in der Seitenansicht des Schiffskörpers 10 unterhalb des Schiffskörpers 10 in Richtung Schiffsbug geneigt oder neigbar sind/ist.
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Liste der Bezugsziffern
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- 1
- Wasserfahrzeug
- 10
- Schiffskörper
- 11
- Tragflügelanordnung
- 110', 110''
- Tragflügel
- 111
- Verstelleinheit
- 112
- Führung
- 1100'
- erstes Verstellorgan
- 1100''
- zweites Verstellorgan
- 1101
- Gelenk
- 11000
- Endbereiche an den Verstellorganen
- A
- Ausgangslage
- E
- Schiffsebene
- L
- obere Lage
- S
- Bogenbahn
- W
- Winkel
