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Spinnaker Es ist bekannt, Schratsegel in einzelne Felder aufzuteilen,
die eine freie untere Randkante in horizontaler Richtung aufweisen und somit schlitzförmige
waagerechte öffnungen bilden. Diese Felder sind in senkrecht übereinanderliegenden
waagerechten Reihen angeordnet, die die ganze Fläche des Segels bedecken. Sie wurden
in den verschiedensten Formen, quadratisch, dreieckig, trapezförmig usw. angeordnet.
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Dadurch werden düsenartig wirkende Ablenkflächen ausgebildet, die
die durch die öffnungen von der Luv- nach der Leeseite des Segels übertretende Luft
richten und eine Strömung an der Leeseite etwa parallel der Segelfläche nach unten
erzeugen. Diese gerichtete Strömung erhöht den Unterdruck auf der Leeseite und ergibt
dadurch eine Verbesserung des »Auftriebes« und damit der Wirkung des Segels.
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Diese Maßnahme wurde bisher bei Spinnakern nicht angewendet, da ein
solches Segel vorwiegend senkrecht zur Windströmung stehen und »Widerstand« erzeugen
soll. Die Ansicht war weitverbreitet, daß die bei Schratsegeln bekannten Spalte
deshalb bei Spinnakern keine Verbesserung ergeben könnten.
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Vielmehr wurde ein Spinnaker angestrebt, der möglichst leicht war,
um die Belastung des Vorschiffs gering zu halten, und dessen Tuch andererseits im
Gewebe möglichst »dicht« war, um Widerstandsverluste zu vermeiden.
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Diese herkömmlichen Spinnaker weisen noch den Nachteil auf, daß die
breiten Wirbelstraßen hinter dem Segel Schwingungen hervorrufen, die auf das Boot
übertragen werden.
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Außerdem wird durch die hochliegende, waagerechte Resultierende der
Vortriebskraft ein Moment erzeugt, das das Vorschiff herunterdrückt, wodurch, wie
oben erwähnt, der Wasserwiderstand erhöht oder bei gleitfähigen Booten das Aufgleiten
erschwert oder #verhindert wird.
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Ziel der Erfindung ist es, den hinter dem Spinnaker erzeugten Unterdruck
zu verstärken. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Spinnaker
durch düsenartig wirkende Ablenkflächen gebildete schlitzförmige, waagerechte öffnungen
aufweist. Dabei ist es vorteilhaft, die die Ablenkflächen bildenden Stoffelder in
senkrecht übereinanderliegenden waagerechten Reihen anzuordnen, wobei sie einen
großen Teil der Fläche des Spinnakers bilden.
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Der erflndungsgemäße Spinnaker ist also nicht, wie bisher angestrebt,
luftundurchlässig, sondern die Luft tritt durch die düsenartig wirkenden Schlitze
von der Luvseite auf die Leeseite über. Da es sich hier aber um eine gerichtete
Strömung handelt, wird der Unterdruck nicht abgebaut, -wie im Fall ungerichtet
hindurchsickernder Luft, sondern durch die hohe Geschwindigkeit der annähernd parallel
zur Segelfläche an der Leeseite nach unten vorbeiströmenden Luft erheblich erhöht.
Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung des Spinnakers treten weitere, Vorteile auf,
bzw. es werden viele Nachteile der bisherigen Spinnaker behoben. So ist die, Resultierende
der Windkraft auf den erfindungsgemäßen Spinnakern schräg aufwärts gerichtet,
d. h., durch die Düsenwirkung des abwärts gerichteten Luftstrahls entsteht
neben dem Vortrieb ein Auftrieb, der das Vorschiff entlastet und das Aufgleiten
erleichtert und es ermöglicht, den Spinnaker hoch am Mast zu fahren..Außerdem werden
die großen Wirbel hinter dem Spinnaker von den hindurchtretenden Einzelstrahlen
in mehrere schmale Wirbelstraßen aufgelöst, so daß. keine Schwingun gen des Spinnakers
auftreten.
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Die Herstellung des Segels ist insofern erleichtert, als die wesentlichen
Kräfte von den zwischen den einzelnen Ablenkflächen gelegenen Verstärkungen aufgenommen
werden, während die eigentlichen Ablenkflächen. trapezförmig geschnittene Stoffflächen
sein können, deren längere Kante sich zur Bildung der düsenartig wirkenden öffnung
ausbauchen kann.
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Bei sehr großen auftretenden Kräften ist es auch möglich, in die obenerwähnten
Verstärkungen zwisehen
den einzelnen Ablenkflächen Zugübertragungs--organe,
z. B. Bänder, Faser- oder Drahtseile, einzulegen.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele
erläutert. In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 eine schematische Ansicht auf
einen erfindungsgemäßen Spinnaker, F i g. 2 einen Schnitt durch den Spinnaker
nach der Linie IV-IV in F i g. 1,
F i g. 3 eine Seitenansicht eines
mit einem Spinnak,er nach F i g. 1 ausgerüsteten Bootes, F i g. 4
eine schematische Darstellung des Stromlinienverlaufs bei einem erfindungsgemäß
mit Düsen versehenen Spinnaker, F i g. 5 eine andere Ausführungsfonn des
Spinnal,--ers nach der Erfindung, F i g. 6 ein Schnittmuster eines einzelnen
Feldes eines erfindungsgemäßen Spinnakers.
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Der in F i a. 1 dargestellte Spinnaker 1 wird von einer
Anzahl von Feldern 4 gebildet, die durch Verbindungsbänder 5 miteinander
zusammengehalten werden, wobei einige dieser Felder 4 eine freie Randkante haben,
die untdr der Einwirkung des Windes gebaucht werden kann, um so die Auslaßkante
einer Düse zu bilden. Die auf die Luvseite des Segels auftreffende Luft entweicht
durch die- Schlitze 4 b, die zwischen den freien Randkanten der Felder und
der angrenzenden Fläche des Spinnakers gebildet werden, in der durch die Pfeile
6 angegebenen Richtung, d. h. im wesentlichen parallel zur Segelfläche.
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Der Spinnaker weist, wie es üblich ist, seitliche und untere Verstärkungsbänder
oder -streifen 5 a
bzw. 5 b sowie Fallen und Schoten
7 auf, die das Bedienen des Spinnakers gestatten. In F i g. 4 ist
in einer im wesentlichen senkrechten Ebene der Strömungsverlauf der Luft an dem
Spinnaker, beispielsweise im oberen Bereich der F i g. 1, gezeigt. Man sieht,
daß die Luft mit großer Geschwindigkeit durch die öffnungen 4 b entweicht
und in gleicher Weise, wie die Luft bei einer hinter einem Luftfahrzeugflügel
13 gelegenen Auftriebssteigerungsklappe 14 längsgeleitet wird, tangential
zur Fläche des Spinnakers gerichtet wird. Diese in F! g. 4 gezeigte Düsenwirkung
verhindert ein Abreißen oder Ablösen der Strömung oder das Entstehen von Wirbelzonen
auf der Leeseite des Spinnakers, wodurch der Wirkungsgrad beträchtlich verbessert
und also der Vortriebeffekt erhöht wird. Außerdem wird ein aufwärts gerichteter
Schub auf den Spinnaker erzielt eine Erscheinung, die aus der Tragflügeltheorie
oder durch die Reaktionswirkung der nach unten abgelenkten Strömung erklärt werden
kann.
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Der Spinnaker liefert also eine, resultierende Kraft 12 (Fig3) mit
einer beträchtlichen aufwärts gerichteten Komponente, die die Wasserverdrängung
des Bootes 11 verringert, die für die Bootsgeschwindigkeit ungünstige Vorwärtsverlagerung
des Verdrängungsschwerpunktes verhindert und das Aufgleiten des Bootes erleichtert.
In F i g. 1 ist die Mehrzahl der Düsen abwärts gerichtet dargestellt, so
daß eine maximale Auftriebswirkung herbeigeführt wird. Es versteht sich indessen,
daß bestimmte Düsen auch nach anderen Richtungen gerichtet sein können, um auf der
Leeseite des Spinnakers einen günstigeren Strömungsverlauf zu erzielen. So kann
man seitlich eine oder mehrere Düsen anordnen (in dem in F i g. 1 dargestellten
Fall drei auf jeder Seite), die, wie es aus F i g. 2 zu ersehen ist, nach
vorn blasen. Ein besseres Trimmen des Spinnakers in bezug auf die Windrichtung kann
mit Hilfe einer um eine Achse 10 schwenkbaren Spiere 9 erreicht werden,
an deren Nocken 8 die Schoten 7 des Spinnakers belegt sind. Ein mehr
oder weniger großer Teil der Oberfläche des Segels kann, wie die untere Bahn
16 des in F i g. 1 dargestellten Segels, in herkömmlicher Weise von
Feldern ohne Düsen gebildet sein.
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Eine Stofffläche, die ein Feld 4 bilden soll, ist in Fig.
6 dargestellt. Sie wird vorzugsweise trapezförmig zugeschnitten und an drei
Seiten an dem Spinnaker befestigt Die Basisseite des Trapezes, die den Rand des
Auslasses bildet, ist frei.
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Unter dem Winddruck bläht sich das Feld und läßt die Luft durch die
öffnung 4 b hindurchströmen. Die besondere Art des Zusammenfügens der Felder
zu einem Spinnaker kann auf verschiedene Arten geschehen. Vorzugsweise werden die
einzelnen Felder in ein »Netz« aus Bändern 5 eingefügt, an dem sie an drei
Seiten angenäht oder anderweitig befestigt sind. Die Felder 4 können aus relativ
leichtem Stoff bestehen, da die Hauptkräfte von den Bändern 5 aufgenommen
werden.
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Selbstverständlich kann die Form der Felder von der in F i
g. 6 dargestellten Trapezform abweichen. So kann man beispielsweise dreieckige
Felder verwenden, welche dann unter der Einwirkung des Windes eine konische Form
annehmen.
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F i g. 5 zeigt eine andere Ausführungsforin eines Spinnakers
nach der Erfindung, bei dem die öffnungen alle abwärts gerichtet sind, um einen
größtmögliehen Auftriebseffekt zu erzielen.