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Segelboote auf Tragflügeln im
Wasser erzielen hohe Fahrtleistungen. Störend ist dabei das oft nur
auf höhere
Windgeschwindigkeiten beschränkte „Abheben" auf die Tragflügel sowie
die Stabilitätsregelung
in dieser dann erreichten Phase.
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Aus der WO 199 300 9994 A1 ist bekannt,
an den Enden der Planke hydrostatische Schwimmkörper anzuordnen. An diesen
sind verstellbare Tragflügel-
Systeme angeordnet. Die
DE
38 31 468.1-22 zeigt eine Planke, an dessen Enden sich
ebenfalls hydrostatische Auftriebskörper befinden, die unterwärts L-förmig geknickte
Tragflügel
aufnehmen. Die Stabilitätsregelung
soll einerseits durch die geometrische Gestaltung der Planke und
zusätzlich
durch eine Verstellbarkeit der Tragflügel erzeugt werden.
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Dabei ist allerdings der mechanische
Aufwand sehr hoch. Dies führt
neben einer offensichtlichen Beschädigungsgefahr zu einem unerwünscht großem Gesamtgewicht.
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Der im Patentanspruch 1 angegebenen
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Segelboot extrem leichten
Gewichtes bei geringer Beschädigungsgefahr
und guter Stabilitätsregelung
zu verwirklichen.
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Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch
1 aufgeführten
Merkmale gelöst.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile
bestehen insbesondere darin, daß schon
bei geringen Windstärken
eine hohe Fahrtleistung erzielt wird. Die Stabilitatsregelung und
die Robustheit gegen Beschädigungen
hat sieh gegenüber
dem Stand der Technik ebenfalls verbessert.
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Weiterere vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung werden in den Unteransprüchen aufgeführt und in der Beschreibung
erklärt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen
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1 Perspektivische
Gesamtansicht
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2 Schnitt
durch eine erfindungsgemäße Tragflügel-Planke
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3 Prinzipdarstellung
der Funktion
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In der 1 ist
am bugseitigem Ende des Längsholmes 7 eine
Surfkufe 6 angeordnet. Diese Surfkufe 6 ist quasi
ein Mini- Surfbrett mit ausgezeichneten Gleiteigenschaften. Seitliche
Führungskräfte können entweder
durch eine nach unten steil V-artige Ausbildung der Gleitfläche oder
wie angedeutet duch eine zusätzliche
Finne auf das Wasser übertragen
werden.
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Im achterlichen Bereich des Längsholmes 7 ist
auf diesem das Rigg (hier Darstellung ohne Verstagung und laufendes
Gut) angeordnet. Zur Steuerung des Segelbootes dient eine Pinne 3 mit
Ausleger 2. Eine Auslenkung der Pinne 3 führt über aus dem
Eissegelsport bekannte Mechanismen zu einer Drehung der Surfkufe 6.
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Heckseitig befindet sich am Längsholm 7 die erfindungsgemäße Tragflügel-Planke 1.
Wegen der besseren Transportfähigkeit
ist diese Verbindung leicht lösbar.
Es handelt sich entweder um eine Steck- oder Schraubverbindung.
Um die Transportfähigkeit
noch mehr zu erleichern, bietet es sich an, den Längsholm 7 geteilt
auszuführen.
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Bei dem Längsholm 7 handelt
es sich um ein im wesentlichen auf Biegung belastetes Bauteil. Dementsprechend
eignen sich hierfür
Hohlprofile am besten. Im einfachsten Fall ist dies ein Vierkant- oderRundrohr
aus Aluminium. Für
maximale Gewichtsersparnis ist der Längsholm 7 aus hochsteifen und
hochfesten Faserverbundwerkstoffen gefertigt. Fr wird sich dann
entsprechend dem Momentenverlauf zur Bugspitze hin verjüngen. Weiterhin
ist es denkbar, daß der
Längsholm 7 insbesondere
im vorderen Bereich nach unten gekrümmt ist, um einen größeren Abstand
zur Wasseroberfläche
einzuhalten.
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Die Tragflügel-Planke 1 verfügt oberseitig über einen
strukturierten Bereich (hier durch eine Punktierung angedeutet),
indem sich der bzw. die Sportler aufhalten. Dieser Bereich kann
sieh auf den Mittelteil beschränken
oder fast bis zu den seitlichen Enden reichen. Der Zweck ist es,
dem bzw. den Sportler genügend
Rutschsicherheit anzubieten. Für extreme
Einsatzbedingungen, wie sie bei hoher Welle auftreten, können sieh
dem Körper
angepaßte
muldenartige Ausbildungen, buckelartige Erhebungen und Fußgurte in
diesem Bereich befinden. Gegenüber
den im Stand der Technik erwähnten
Segelbooten erhöht
sich das Segeltragvermögen
durch das Sitzen in Luv auf der Tragflügelplanke 1 beträchtlich.
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Während 1 bereits zeigt, daß sich die Aufsichtfläche der
Tragflügel-Planke 1 von
innen zu den zungenartigen Enden hin verkleinert, erklärt sieh aus 2 der Querschnittsverlauf
der Tragflügel-Planke 1.
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Der Bereich 1a bleibt nahezu ausschließlich unter
Wasser. Ein symmetrisches Laminarprofil erzeugt durch Abdrift hauptsächlich seitliche
Führungskräfte. Aus
Gründen
der Festigkeit und zum Schutz vor mechanischer Beschädigung besteht
dieser Bereich komplett aus faserverstärkten Werkstoffen.
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Der Bereich 1b dient hauptsächlich der
Auftriebserzeugung. Da er in einem Bereich liegt, der oftmals die
Wasseroberfläche
durchdringt, wird hier ein unymmmetrisches Kreisbogenprofil verwendet.
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Der Bereich 1c hilft in der Startphase
bei der Erzeugung von Seitenkräften.
Ein symmetrisches Kreisbogenprofil reduziert den Spritzerwiderstand.
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Der Bereich 1d erzeugt in der Startphase Auftriebskräfte mit
einem unsymmetrischen Kreisbogenprofil.
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Der Bereich 1e befindet sich hauptsächlich außerhalb
des Wassers Band dient dem Aufenthalt der Besatzung. Deshalb wird
zur Reduzierung der Verletzungsgefahr ein abgerundetes Kreisbogenprofil
verwendet. Zusätzlich
ist die Oberfläche,
wie bereits erwähnt,
strukturiert oder schützt
die Besatzung gegen ein Abrutschen durch muldenförmige Aushebungen, buckelartige
Ausbildungen oder Fußschlaufen.
Eine aerodynamische Auftriebswirkung im Bereich 1d und 1a ist zwar
unterstützend
vorhanden, sie ist jedoch nicht sehr groß.
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Bis auf den Bereich 1a ist die Tragflächen-Planke 1 als
Sandwichkonstruktion aus faserverstärkten Kunststoffen und Hartschaum
aufgebaut. Zur Übertragung
der Quer- und Schubkräfte
durchziehen ein oder mehrere Stringer im mittleren Bereich die Tragflügel-Planke 1.
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Es ist dem Fachmann ersichtlich,
daß ein
Segelboot in dieser Bauweise äußerst gewichtsgünstig bei
gleichzeitig hohem Segeltragvermögen
ausfällt. Dies
sind entscheidende Voraussetzungen für hohe Fahrtleistungen.
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Aus der 2 und
der 3 erklärt sich
das Verhalten des Segelbootes im Wasser. In der Startphase des Segelns
sackt die Surfkufe 6 etwas, die Tagflächenplanke 1 jedoch
weitgehend im Wasser ein. Das Volumen der Tragflächen-Planke 1 und
ihre Krümmung
im Querschnitt ist so berechnet, daß quasi nur noch eine „Insel" von ihr aus dem
Wasser guckt. Den Bedingungen des Segelrevieres sind die Krümmung und
die Volumenverteilung längs
der Tragflächen-Planke 1 angepaßt. Reviere
mit hohen Wellen erfordern eine stärkere Krümmung und eine Volumenverteilung
weiter außen.
Durch das Wegsacken sind die Surfkufe 6 und die Tragflächen-Planke 1 relativ
stark gegenüber
der Wasseroberfläche angestellt.
Unter der Wirkung der Segelkraft nimmt das Segelboot Fahrt auf.
Dabei sichern hauptsächlich
die Bereiche 1a und 1c die seitliche Führung.
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In den Bereichen 1b und 1d entsteht
eine starke Auftriebswirkung, weil Auftriebsfläche und Anstellwinkel sehr
groß sind.
Wenn man bedenkt, daß das
Segelboot zusätzlich
extrem leicht ist, wird verständlich,
warum sich die Tragflügel-Planke 1 wesentlich
früher
als nach dem Stand der Technik bekannte Konstruktionen aus dem Wasser
hebt.
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Mit dem Anheben der Tragflächen-Planke 1 aus
dem Wasser reduziert sich die benetzte Oberfläche. Das Segelboot wird immer
schneller, die Tragflächen-Planke 1 zieht
nur noch mit den Bereichen 1a und 1b durch das Wasser. Die Anstellwinkel
von Surfkufe 6 und Tragflächen-Planke 1 verkleinern
sich zunehmend. Weil gerade in diesem Fahrtzustand hohe Seitenkräfte auf
das Wasser zu übertragen
sind, weisen die zungenartiggn Enden der Tragflügel-Planke 1 nach
unten. Gerade diese Ausbildung stellt eine wesentliche Verbesserung
gegenüber
dem Stand der Technik dar, reduziert sie doch die Neigung des Segelbootes
durch eine Ventilation der Tragflügelenden schlagartig außer Kontrolle
zu geraten (Spin-Out). Die Höhe
des Hubvorganges ist dadurch begrenzt, daß mit jedem weiteren Anheben
der Tragflügel-Planke 1 aus
dem Wasser sich sowohl die auftriebserzeugende Fläche im Bereich
1b als auch der Anstellwinkel α verkleinert
und gleichzeitig auch nach der hydrostatische Auftrieb abnimmt.
Dies, also die gleichzeitige Veränderung
von Fläche
und Anstellwinkel unterstützt
von hydrostatischen Effekten ergibt eine sehr „steife" Regelung der Höhenlage von der Tragflügel-Planke 1.
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Denkbar ist es, den Winkel zwischen
der Tragflügel-Planke 1 und
dem Längsholm 7 verstellbar
zu gestalten. Bei Wetterbedingungen, die hohen Auftrieb benötigen oder
bei einer schweren Mannschaft wird einfach vor dem Start ein Keil
bei der Verschraubung von Längsholm 7 und
Tragflächen-Planke 1 dazwischengelegt.
Auf dem Wasser ist es wesentlich gewichtssparender, den Anstellwinkel α durch eine
teleskopierbare Lagerung der Surfkufe 6 gegenüber dem
Längsholm 7 vorzunehmen,
als mit einer Mechanik den Winkel zwischen Längsholm 7 und der
Tragflächen-Planke 1 zu
variieren.
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Sollte das Segelboot einmal kentern,
kommt das relativ geringe hydrostatische Auftriebsverhalten der
Tragflächen-Planke 1 dem
Aufrichten zugute. Anstatt wie bei einem Katamaran hoch aufzuschwimmen,
sackt die Leeseite der Tragflächenplanke 1 tief ins
Wasser und verringert das erforderliche Aufrichtmoment.