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Die
Erfindung betrifft eine Segeljacht mit einem Rumpf, der einen Kiel
mit Außenballast
und diesem benachbart und seitlich von diesem Gleitflächen aufweist.
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Eine
solche Segeljacht ist beispielsweise der
US 2,371,478 zu entnehmen.
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Bekannt
sind Einrumpfboote, wie Segeljachten und Segeljollen, sowie Mehrrumpfboote,
wie Katamarane, Trimarane, Auslegerboote und Segelboote mit Tragflächen. Bekannt
sind die Patente
DE
694 15 331 T2 und
DE
41 25 187 A1 .
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Segelboote
unterscheiden sich hauptsächlich
durch die dem Boot zugrunde liegende Konstruktionsart, welche angewandt
wird, um eine ausreichende Querstabilität des Segelbootes bei seitlichen Winden
zu erreichen. Diese Querstabilität
ist erforderlich, um die Kraft des seitlich einfallenden Windes, welche
nicht nur einen Vortrieb erzeugt, sondern gleichzeitig eine seitliche
Schräglage
(Krängung)
des Bootes zur Folge hat, durch wirksame Maßnahmen entgegenzuwirken, um
ein möglichst
aufrechtes Segeln mit einer möglichst
hohen Geschwindigkeit zu erzielen. Dies wird erreicht durch Vergrößerung der Bootsbreite,
wie zum Beispiel bei Segeljollen und Mehrrumpfbooten, oder durch
das Anbringen von Ballast, wie zum Beispiel bei Segeljachten.
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Eine
große
Querstabilität
eines Segelfahrzeuges erlaubt die Segelfläche zu vergrößern, um dem
Boot mehr Vortriebskraft zu geben, welche die Bootsgeschwindigkeit
erhöht.
Ein vordringliches Ziel jeder Segelbootkonstruktion ist in diesem
Zusammenhang, die Größe des Wasserwiderstandes
bei Fahrt durchs Wasser soweit wie möglich zu reduzieren.
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Die
Größe des Wasserwiderstandes
wird außer
von der Unterwasserform des Rumpfes und dessen Oberflächengröße hauptsächlich von
der Größe des Unterwasserrumpfquerschnittes
beeinflusst. Die Größe des Unterwasserrumpfquerschnittes
bestimmt die Wassermenge, die aus der Ruhe in Bewegung gesetzt und
seitlich von dem fahrenden Boot verdrängt wird. Je größer diese
Wassermenge ist, desto größer ist
verständlicherweise
der Widerstand, den das Wasser dem Boot entgegensetzt. So haben
sehr schnelle Segelboote, wie zum Beispiel Katamarane und Trimarane,
schmale, lange Rümpfe
mit kleinen Unterwasserquerschnitten.
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Doch
sind auch besonders leicht gebaute Jachten und Boote mit sehr breiten,
flachen Rümpfen bekannt,
die bei Kursen mit kräftigem
Wind von hinten ins Gleiten kommen und dabei recht schnell werden.
Hierbei ist der Rumpf so leicht und das Unterwasserschiff so flach
gestaltet, daß der
Wasserwiderstand bei einer bestimmten Geschwindigkeit ausreicht,
um den Rumpf nach oben zu drücken,
so daß dieser
auf dem Wasser zu gleiten beginnt. Dabei muß das Wasser nicht mehr seitlich
verdrängt
werden – ein
Vorgang der sehr viel Kraft erfordert –, sondern das Boot rutscht
jetzt über
das Wasser hinweg und wird nun durch den geringeren Wasserwiderstand wesentlich
schneller.
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Der
Nachteil von Segeljachten ist, daß diese auf Kursen mit seitlichem
Wind und schräg
gegen den Wind, beim sogenannten Kreuzen, nicht ins Gleiten kommen
und so an die Geschwindigkeit von Katamaranen und Trimaranen nicht
heranreichen. Katamarane und Trimarane sind hingegen kenterbar (ein Mangel
an Sicherheit), extrem breit (Liegeplatzproblem) und besitzen oft
nur sehr beengte Räumlichkeiten
im Vergleich zu gleich großen
Jachten.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Segeljacht anzugeben, die trotz Außenballast
und gleicher Bedienbarkeit unter nahezu allen Windeinfallsrichtungen leicht
ins Gleiten kommt.
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Die
Aufgabe wird dadurch gelöst,
daß bei
einer Segeljacht der eingangs genannten Art der Rumpf einen mittleren
Rumpfabschnitt mit einer schlanken Rumpfform und zwei seitliche
Rumpfabschnitte aufweist, die als die Gleitflächen breite, flache Rumpfböden haben,
daß der
mittlere Rumpfabschnitt nach hinten um 5% bis 25% über die
Hecks der seitlichen Rumpfabschnitte herausragt, und daß der Außenballast
im Bereich der hinteren Hälfte
des mittleren Rumpfabschnittes vorgesehen ist.
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Auf
diese Weise wird der Vorteil des geringen Wasserwiderstandes von
Booten mit extrem schmalen Rümpfen
durch den mittleren Rumpfabschnitt zum Tragen des Gewichtes der
Jacht genutzt, während
die erforderliche Querstabilität
sowie ein hohes Raumangebot durch die seitlichen Rumpfabschnitte
mit surfbrettartigen flachen Böden
bereitgestellt wird.
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Um
den Zustand des Gleitens und damit verbundene hohe Geschwindigkeit
möglichst
unter vielen Segelbedingungen zu erreichen, war es notwendig, hierfür eine optimale
Rumpfform, Segelanordnung und Beballastung zu entwickeln. Zusätzlich soll die
Jacht unter normalen Bedingungen und bei richtigem seemännischen
Verhalten auch bei schwerem Wetter unkenterbar sein. Hierzu tragen
u.a. besonders die Bereitstellung und das Zusammenwirken bei einer
- – neuen
Rumpfform,
- – neuen
Segelanordnung und
- – neuen
Beballastung
bei.
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Diese
Lösung
schafft eine bisher nicht existierende Segelleistung für eine unkenterbare
Jacht. Diese Segelleistung beinhaltet, daß diese neue Konstruktion die
Möglichkeit
schafft, mit einer Jacht bei seitlichem Wind (halbem Wind) und beim
Segeln schräg
gegen den Wind, beim sogenannten Kreuzen, in Gleitfahrt zu kommen
und dabei Geschwindigkeiten zu erreichen, die mit herkömmlichen
Jachten in gleicher Größe nicht
möglich
sind.
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Bei
der in den 1 bis 6 dargestellten Ausführungsform
ist ein symmetrischer Rumpf vorgesehen, der den Aufgaben der Rumpfabschnitte
gemäß in drei
Teile gegliedert wird, wobei der mittlere Rumpfabschnitt (1)
ein schmaler, langer Rumpf ist, der vorzugsweise 90% bis 100% des
Gesamtgewichtes des Bootes in der Ruhestellung verdrängt und
an dessen beiden Längsseiten
je ein Rumpfabschnitt (2) mit guten Gleiteigenschaften
anschließt.
Die flachen Bodenflächen
der seitlichen Rumpfabschnitte (2) steigen zum Bug hin
an und fallen zum Heck hin ab und tauchen dort in Ruhestellung nicht
oder nur leicht ins Wasser ein. Die Konstruktionswasserlinie (15) liegt
vorzugsweise unterhalb der seitlichen Rumpfabschnitte (2)
oder geringfügig
höher,
so daß vorzugsweise
nur bis zu 10% der Gesamtverdrängung
von den seitlichen Rumpfabschnitten (2) aufgenommen wird.
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Der
mittlere Rumpfabschnitt (1) ragt vorzugsweise vorn (1a)
und hinten (1b) über
die beiden seitlichen Gleitrumpfabschnitte (2) hinaus.
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Der
Ballast (4) an der Kielflosse (3) wiegt vorzugsweise
zwischen 10% bis 20%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Bootes.
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Diese
klare Gliederung der Rumpfform in zwei unterschiedliche Funktionsbereiche
ist für
Segeljachten neu und hat folgenden Vorteil:
Der mittlere Rumpfabschnitt
(1) nimmt vorzugsweise das gesamte Gewicht der Jacht auf
und verursacht dabei auf Grund seines geringen Unterwasserrumpfquerschnittes
als Verdrängungsrumpf
den geringsten Wasserwiderstand. Die Rumpfabschnitte (2)
sind Gleitrümpfe
mit sehr geringem Wasserwiderstand bei Gleitfahrt und stellen vorzugsweise
die für
das Segeln erforderliche Querstabilität her und verfügen bei entsprechender
Größe der Jacht über ein
großes Raumangebot
zum Wohnen.
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Die 4 zeigt die Rumpfansicht
von unten mit der Außenbegrenzung
des Decks (22), den untersten Kimmweger (23) des
Rumpfabschnittes (2), den Kimmweger (24), und
Kiel (25) mit Kielflosse und Ballast (4) des Rumpfabschnittes
(1) und dem Ruder (20).
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Die 5 zeigt die wasserbenetzte
Fläche des
Rumpfes (26) bei Gleitfahrt und die Position des Wasserballasttanks
(5), der zur seitlichen Trimmung nach Bedarf. gefüllt oder
geleert wird,
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6 veranschaulicht gemeinsam
mit der 5 die Form des
Unterwasserschiffes. Neu und erfinderisch ist hierbei, dass die
Rumpfform so gestaltet ist, dass die beim Segeln erforderliche Querstabilität nicht
wie üblich
durch die Verdrängung
und den daraus resultierenden Auftrieb des Wassers erreicht wird;
sondern durch den Zustand des Gleitens (3) des leeseitigen Rumpftabschnittes
(2) auf dem Wasser. Der durch das Gleiten auf der Wasseroberfläche erzeugte
Widerstand verhindert ein Eintauchen des Rumpfes und erzeugt so
die erforderliche Querstabilität.
Dieses ist jedoch nur möglich,
wenn der seitliche Druck der Segel durch eine besondere Segelanordnung
(7, 8, 9) und eine zusätzliche
variable Beballastung (5) reduziert wird.
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Zudem
ist die Jacht so konstruiert, dass der vordere Mittelrumpfabschnitt
(1a) ein weiches Einsetzen des Bootes bei starkem Wellengang
bewirkt und somit die Stampfbewegungen mindert. Dies ist erforderlich,
um auch beim Segeln schräg
gegen den Wind bei Wellengang möglichst
lange optimale Gleitbedingungen herzustellen.
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Die
von dem vorausragenden Bug des Mittelrumpfabschnittes (1a)
erzeugte Bugwelle gestaltet sich so, dass bei Erreichung der Rumpfgeschwindigkeit
das Heckteil des Rumpfabschnittes (2) auf dem zweiten Wellenberg
(17) der Bugwelle aufliegt und sich dadurch die vom Wasser
benetzte Bodenfläche (26)
verkleinert, womit sich der Reibungswiderstand verringert.
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Es
zeigen 1–3
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Die
Vorteile von der neuen Segelanordnung der Jacht sind u. a., dass
der Vorstag (8a) des Vorsegels (8) mittels eines
Schlittens (12) auf einer Schiene (12a) über die
gesamte Bootsbreite verschiebbar ist, um so das Segel um seine waagerecht
Achse, ähnlich
wie bei einem Drachen, schräg
zum Wind zu stellen. Damit werden die sich aus dem Winddruck (13)
ergebenden Kräfte
aufwärts
gelenkt, womit sich der durch die Hebelkraft des Mastes bedingte
Druck (14) von oben auf den seitlichen Rumpfabschnitt (2) verringert.
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Das
Vorsegel (8) ist für
dieses Fahrzeug das Hauptantriebssegel beim Gleiten und wird bei
geringeren Windstärken
durch ein leicht zu reffendes Großsegel (9, 9a)
unterstützt.
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Vorteilhaft
ist hierbei die Anordnung des tief und weit nach hinten gelegten
Gesamtlateralschwerpunktes der Segel (10) als auch der
in diesem Zusammenhang weit nach hinten gelegten Lateralschwerpunktes
des Unterwasserschiffes (11). Beide Maßnahmen sind erforderlich,
um
- 1. den Druck durch die seitliche Kraft des
Windes auf den seitlichen Rumpfabschnitt (2) zu verringern
und gezielt auf den hinteren Gleitrumpfboden (26) auszurichten
und um
- 2. den vorwärts
gerichteten Druck des Windes auf den vorderen Mittelrumpfabschnitt
(1a) möglichst gering
zu halten, denn es ist für
das Gleiten unvorteil haft, wenn der Rumpf vorn zu tief eintaucht, wie
es bei konventionell getakelten Jachten der Fall ist.
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Vorbild
für diese
Konstruktion ist das Verhalten von Surfern, die bei hoher Geschwindigkeit
das Segel und ihr Gewicht nach hinten verlagern. So wird auch hier
im Zusammenhang mit dem Lateralschwerpunkt des Unterwasserschiffes
die Beballastung (4, 5, 6) mit nach hinten
auf Höhe
des größten Raumvolumens
der Rumpfabschnitte (2) gelegt, um somit die erforderliche
Querstabilität
für Gleitfahrt
zu erhalten und zudem die Jacht kentersicher zu machen.
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Beim
Segeln vor dem Wind ist statt dem sonst üblichen Spinnaker nach beiden
Seiten je ein Vorsegel zu setzen (sogenannte Passatsegel). Diese Segel
erzeugen durch den flachen Winkel des Vorstags eine nach oben gerichtete
Vortriebskraft und verhindern so ein tiefes Eintauchen des Vorschiffes, welches
für eine
Gleitfahrt hinderlich wäre.
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Da
der lange Lateralplan des Unterwasserschiffes zwar für viel Kursstabilität sorgt,
so ist er doch für
ein schnelles Wenden hinderlich. Das Vorsegel (7) dient
deshalb hauptsächlich
der Jacht beim Wenden.
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Um
die Manövrierfähigkeit
der Jacht zu verbessern, kann es von Vorteil sein, ein zweites Ruder (21)
unter den Bug der Jacht einzubauen. Dieses Ruder kann dabei so angebracht
sein, dass es bei Nichtbedarf in eine Art Schwertkasten aufgeholt
werden kann.
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Dieses
Boot verfügt über 3 verschiedene Formen
von Ballast mit unterschiedlichen Aufgaben.
- 1.)
Der Außenballast
(4) an der Kielflosse (3) beträgt aufgrund der großen Schiffsbreite
im hinteren Bereich der Jacht vorzugsweise nur 10% bis 20% und macht
damit die Jacht unter normalen Bedingungen unkenterbar.
- 2.) Durch den variablen Wasserballast (6) im Mittelrumpfabschnitt
(1) kann bei schwerer See die Sicherheit erhöht und die
Schiffsbewegungen verringert werden. Der Wasserballast (6)
gibt zudem der Jacht mehr Anfangsstabilität, wenn die Jacht im Hafen
oder vor Anker liegt.
- 3.) Der variable Wasserballast (5) im äußeren Bereich
der Rumpfabschnitte (2) untergebracht dient ausschließlich als
Gegengewicht zum krängenden
Druck der Segel (14) und ist somit für eine seitliche Trimmung (19)
der Jacht notwendig, um möglichst
wenig Druck auf den leeseitigen Rumpfabschnitt (2) zu bringen
und um somit optimale Gleitbedingungen zu schaffen. Hierzu gehört auch
das Gewicht der Mannschaft (16).
Die beiden Tanks
für den
Wasserballast (5) sind über
eine entsprechende Rohrleitung miteinander verbunden. Damit fließt beim Öffnen eines
Ventils das Wasser bei Schräglage
in den gegenüberliegenden
Tank. Dieses ist aber auch mittels einer Pumpe möglich.
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Wenn
alle drei Tanks geleert werden, sind diese zusätzliche Auftriebskörper, welche
die Jacht unsinkbar machen, ggf. durch weitere Auftriebskörper in
sonst nicht genutzten Bereichen des Rumpfes ergänzt werden.
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Das
Boot verfügt
ohne Wasserballast (6) im Mittelrumpfabschnitt über eine
geringe Anfangsstabilität
bei 0–10
Grad Schräglage.
Dieses kann bei leichten Winden vorteilhaft genutzt werden, indem
allein durch den Ballast (4) und das Gewicht der Mannschaft
(16) die Jacht aufrecht segelt, ohne dass die Rumpfabschnitte
(2) ins Wasser eintauchen. Durch den hierdurch erzielten
geringen Reibungswiderstand ist die Jacht auch unter diesen Windverhältnissen
wesentlich schneller als konventionellen Jachten.
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Die
Vorteile, wie sie oben beschrieben sind und wie sie sich aus den
Patentansprüchen
her ableiten, werden bei den Regatta- und Fahrtenseglern auf starkes
Interesse stoßen,
so dass sich für
die gewerbliche Anwendung der Erfindung eine große Nachfrage ergeben wird.
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Die
Erfindung ist für
den Einzel- wie für
den Serienbau von Jachten in allen üblichen Materialien ausführbar.