DE1506734A1

DE1506734A1 - Tragflaechen-Segelboot

Info

Publication number: DE1506734A1
Application number: DE19671506734
Authority: DE
Inventors: Amiram Steinberg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1966-06-01
Filing date: 1967-05-24
Publication date: 1970-07-16
Also published as: SE333514B; GB1169266A; DK133458C; DK133458B; JPS4920432B1; IL27957A; US3373710A

Description

Patentanwalt , Dipl.-Phys. W. Kemp Köln-bindenthal

23. Mai 1967 St 18 P 1

Anmelder: AMIRAM STEINBERG

^ssss""⁼ 8 Vitkin Street, Tel Aviv, Israel

Tragflächen-Segelboot

Die Erfindung betrifft ein Tragflächen-Segelboot mit mindestens einer quer unterhalb des Rumpfes gelegenen Tragflächenanordnung .

Es wurden bereits Versuche durchgeführt, Segelboote und andere kleine Wasserfahrzeuge mit Tragflächen zum Anheben des Rumpfes aus dem Wasser auszustatten, wodurch der Strömungswiderstand herabgesetzt und damit die Fahrgeschwindigkeit wesentlich vergrößert wird. Bei Seegelbooten erfordern die Querwindkräfte auf das Takelwerk sowie das Gewicht des Mastes und der Segel eine Gegensteuerung, damit das Boot nicht kentert, wenn es auf der Tragfläche segelt. ·

Zu diesem Zweck wurde bereits vorgeschlagen, die Tragflächen von Segelbooten außergewöhnlich breit zu machen und verschiedene umfangreiche Einrichtungen vorzusehen, damit man neben der Verbreiterung der Tragfläche eine zusätzliche Stabi-

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lisierung erhält. Bislang sind jedoch Tragflächen-Segelboote für den praktischen Gebrauch nicht vorhanden, da die erforderliche Stabilität fehlt, da die Manöveriereigenschaften Unzureichend sind, da die erforderlichen Tragflächen zu groß werden, und aus anderen Gründen.

Aufgabe der Erfindung ist die Stabilisierung eines Tragflächen-Segelbootes gegenüber Querwindeinflüssen.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß bei mindestens einer Tragflächenanordnung an der Hinterkante symmetrisch zur Bootmittelebene zwei Querruder schwenkbar angelenkt sind und daß jedes Querruder über eine kraftschlüssige Verbindung und eine Steuervorrichtung an ein Element der Takelung angekoppelt ist, wodurch bei Änderung der Querwindkraft auf das Boot das eine-Querruder angehoben und das andere abgesenkt wird, damit das Boot in Querrichtung im Gleichgewicht bleibt.

Die Takelung und der Mast des Segelbootes sprechen auf die Querwindkräfte an. Dieses Ansprechen äußert sich beispielsweise in einer geringen Neigung des Mastes von der Luvseite nach der Leeseite des Bootes, einer Zunahme oder Abnahme des Zuges auf die Taljen und auf die Bolsenhalterungen und in

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ähnlichen Erscheinungen. Die Erfindung nutzt die Reaktionsbewegung des Mastes und der Takelung zur Verstellung der Tragflächen im Sinne einer Stabilisierung des Bootes aus.

Wenn man die Reaktionsbewegung des Mastes auf die Querwindkräfte ausnutzt, kann aan die elastische Nachgiebigkeit des Mastes verwerten. Andererseits kann man den Mast auch in geringem Maße zwischen zwei Endstellungen verschwenkbar verankern und diese Verschwenkungsbewegungen ausnutzen.

Gegebenenfalls kann »an jedes Querruderpaar gemeinsam verstellbar ausrichten· Dadurch können die Querruder zusammen zur Vergrößerung des Auftriebs beim Anheben des Rumpfes aus dem Wasser abgesenkt werden, damit der Auftrieb vergrößert wird; man kann die Querruder dann gemeinsam anheben, wenn das Boot die Fahrgeschwindigkeit erreicht hat. Damit dienen die Querruder als Auftriebsklappen.

Di· Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen erläutert. Es stellen dar:

Figur 1 eine Seltenansieht eines Tragflächen-Segelbootes nach der Erfindung

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Figur.2 einen Querschnitt nach der Linie II-II in Figur - 1 in vergrößertem Maßstab,

Figur 3 eine perspektivische Ansicht einer Tragflächenanordnung,

Figur M eine perspektivische Ansicht der Heckseite des Segel· bootes mit der Hecktragflächenanordnung und dem Steuerruder, ,

Figur 5 eine schematische perspektivische Ansicht einer Steuervorrichtung für die Querruder,

Figur 6 eine schematische perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Steuervorrichtung,

Figur 7 eine Teilansicht der Steuerelemente zur Einstellung

des Übersetzungsverhältnisses der Steuervorrichtung , . in Abhängigkeit von der Winkelstellung der Spiere -. ■

Figuren das Segelboot in drei verschiedenen Segelstellungert 8,9 u. io mit Blickrichtung von der Bugseite.

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Nach den figuren 1 bis h besteht das Tragflächen-Segelboot Io aus einem Rumpf 11 und einem Mast 12 mit einer schwenkbaren Spiere 13, woran ein Hauptsegel 14 aufgehängt 1st. Das Hauptsegel wird mittels einer Segelleine 15 gesteuert»

Ein Vorsegel 16 sitzt über dem Vorschiff, wie es von der Korvettentakelung bzw, Marconytakelung bekannt ist. Wanten ,1? sind mit ihren Oberenden 18 an dem Mast 12 befestigt» Die Halterung der Unterenden dieser Wanten wird weiter unten erläutert»

Unterhalb des Rumpfes 11 befindet sieh eine Vordertragflächenanordnung 2o nach den Figuren 2 und 3» Danach ist am ünterende eines vertikalen Mittelträgers 21 die Tragfläche 22 befestigt» Stabilisierungsflächen 23 schließen sich zu beiden Seiten der Tragflächen 22 nach außen und nach oben geneigt an; dit Seiten der Tragfläche werden von Seltenträgern 24 gehalten» die zu den Seitenteilen des Rumpfes Ii reichen» Die Tragflächenanordnung 2© sitzt im wesentlichen unterhalb des Mastes und ist nicht viel breiter als die Breite des Boots» Zwei Querruder 25 sind durch Gelenke 26 auf der Rück* seite der Tragfläche 22 angehängt»

weitere HööktragfMchenanordnung 2? sitzt unter dem ende des Bootes» Dieselbe ist in figur 4 gezeigt. Dazu ge

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hört ein Mittelträger 28, an dem das Steuerruder 29 angelenkt ist, auf dem eine Huderpinne 3o sitzt· An dem Unterende des Mittelträgers 28 ist eine Tragfläche 31 mit Stabilisierungsflächen 32 an beiden Enden befestigt. Seitenträger 33 verbinden die Enden der Tragfläche mit den Seiten des Humpfes»

Die Hecktragflächenanordnung kann nach Wunsch ebenfalls mit Querrudern ausgestattet sein, Insbesondere wenn dies infolge der Größe des Bootes erforderlich ist; zum Zwecke der Erläuterung der Erfindung sind jedoch solche Querruder nicht dargestellt»

Eine Ausführungsform der Steuervorrichtung für die beiden Seitenruder 25 ist in Figur 5 dargestellt· Dabei ist der vertikale Mittelträger 2i zur Erhöhung der Übersichtlichkeit weggelassen. Durch diese Steuervorrichtung lassen sich die j Querruder im Sinne einer gemeinsamen und gleichlaufenden verschwenkung nach oben und unten, insbesondere nach unten I jeweils ssur erforderlichen Vergrößerung des Auftriebs, so- ι h wie unabhängig voneinander jeweils in entgegengesetzten Eichtungen verstellen, wo das eine Steuerruder nach oben i und das andere nach unten verschwenkt wird, damit die Quer- [ Stabilität des aus dem Wasser ragenden Humpfes erhalten bleibt

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.4.

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Die Steuervorrichtung für die Querruder umfaßt eine Steuerscheibe 35 mit Zapfen 36 in einer Seltenfläche derselben» an die starre Lenker 37 angehängt sind, deren jeweiliges Unterende in Zapfen 38 jedes Querruders 25 eingreift.

Die Steuerscheibe 35 sitzt drehbar auf einer Welle 39, die in Lagergehäusen 4© sitzt. Dieselben ruhen auf Federn 41, deren jeweiliges Unterende an Lagerständern 42 gehalten ist.

Die Lagerständer sind mit dem Rumpf des Bootes verbunden

und enthalten FUhrungsschlitze 43 zur Führung der Enden der Welle 39f damit eich dieselbe nur nach oben und nach unten entgegen der Federkraft der Federn 4l verschieben kann, die die Welle normalerweise nach unten ziehen.

Auf einer ebenfalls mittels nicht dargestellter Lager am Rumpf des Schiffes gehaltenen Welle 46 sitzt drehbar eine Riemenscheibe 45, über die ein Treibriemen 47 läuft, der ebenfalls die Steuerscheibe 35 umschlingt. Vorzugsweise besitzen die Riemenscheibe und die Steuerscheibe eine Ver- -^: zahnung, entsprechend einem Kettenrad, und der Treibriemen 47 ist la Sinne einer formschlüssigen Mitnahme ebenfalls versahnt.

Die Unterenden der Wanten 17 laufen fiber Riemenscheiben 48, die ,an gegenüberliegenden Seiten des Rumpfee sitzen, gehen dann

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nach unten und sind an der Verbindungsstelle 49 miteinander und mit dem Treibriemen 47 verbunden.

In Liegestellung des Bootes sind die Querruder 25 horizontal aufeinander ausgerichtet und durch die Wirkung der Federn 41 nach unten ausgelenkt. Dies ist die Figur 8 gezeigte Startstellung, wo der Bootsrumpf in das Wasser eintaucht. In dieser Stellung vergrößern die Querruder den Auftrieb und unterstützen das Anheben des Rumpfes aus dem Wasser, wenn die Geschwindigkeit des Bootes ansteigt.

Wenn das Boot Geschwindigkeit gewinnt und auf den Tragflächen gemäß Figur 9 gleitet, drückt der Wasserdruck auf die Querruder 25 dieselben nach oben in vollständige, oder nahezu vollständige Ausrichtung mit der Tragfläche 22. Wenn sich die Querruder nach oben bewegen, nehmen sie die Lenker 37 ebenfalls mit, wodurch die Steuerscheibe 35 mit der Welle 39 entgegen dem Zug der Federn 4l angehoben wird.

Wenn nunmehr das Boot auf der Tragfläche gleitet, drückt die Windkraft auf das Segel den Mast 27 in Windrichtung. Diese Verschwenkung des Mastes kann dadurch erfolgen, daß der Mast am Unterende schwenkbar gelagert oder nachgiebig ausgebildet ist, so daß eine Durchbiegung möglich ist. Wenn die Spitze des Mastes sich von der Mittelachse \iegbewegt, ergibt sich

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ein Zug auf die Want 17 auf der Luvseite, wogegen die Want 17 auf der Leeseite schlaff wird (entsprechend den Pfeilrichtungen in den Figuren 5 und lo).

Der Spannungsunterschied in den beiden Wanten, nämlich der Zug innerhalb der Luvwant gegenüber der Schlappheit der Leewant, bedingt eine Verschiebung der Wanten, so daß sich der Treibriemen 47 zusammen mit den Wanten verstellt. Dadurch wird die Steuerscheibe 35 gedreht, so daß ein Lenker 37 nach unten geschoben und der jeweils andere nach oben gezogen wird. Infolgedessen wird nach Figur Io ein Querruder abgesenkt und das andere angehoben, damit die Windkraft in ausreichendem Maße abgeglichen und damit das Boot stabilisiert wird. Somit kann das Boot mit hoher Geschwindigkeit auf der Tragfläche gleiten.

Wenn die Kraft auf den Mast, d.h. die Windkraft auf das Segel, ansteigt, werden die Querruder stärker gegeneinander verstellt; wenn die Kraft abnimmt, richten sich die Querruder automatisch auf die -Tragfläche aus. Somit sprechen die Querruder automatisch auf eine Änderung der auf den Mast wirkenden Kraft an, so daß das Boot immer stabilisiert ist, selbst unter böigen Verhältnissen.

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Auch wenn der Rumpf innerhalb des Wassers liegt, können die Querruder gegensinnig oder gleichsinnig verstellt werden, so daß auch dann das Boot stabilisiert ist und jederzeit der Auftrieb zum Anheben des Rumpfes vergrößert werden kann.

Die dargestellte Konstruktion der Tragflächenanordnung stellt lediglich ein Ausführungsbeispiel dar. Diese Ausführungsform ist für ein Boot der dargestellten Bauart, nämlich ein vergleichsweise kleines Segelboot geeignet. Andere Tragflächenformen können für Boote anderer Größe und Form zweckmäßig sein. Doch auch dabei wird im Sinne der Erfindung eine Querruderanordnung benutzt.

Eine weitere Ausführungsform der Steuervorrichtung für die beiden Querruder 25 ist in den Figuren 6 und 7 dargestellt. Ebenso wie in Figur 5 ist der Mittelträger 21 weggelassen. Entsprechende Bauelemente sind in den Figuren 6 und 7 mit gleichen Bezugsziffern wie in Figur 5 bezeichnet.

Bei der Ausführungsform nach den Figuren 6 und 7 ist jeder Lenker

i 37 mit einer vertikal ausgerichteten Zahnstange 51 verbunden. Beide Zahnstangen kämmen mit einem gemeinsamen Ritzel 52, das auf einer Welle 53 sitzt. Ein Ende der letzteren ist in der

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Rückwand eines Klotzes 54 gelagert, wogegen die Lagerung des anderen Wellenendes nicht dargestellt ist. Jede Zahnstange 51 ist innerhalb eines entsprechenden Schlitzes des Klotzes 54 verschiebbar. Der Klotz 54 sitzt seinerseits in vertikaler Richtung verschiebbar innerhalb eines Rahmens 55 und greift mit zwei Stegen 7o in Führungen 57 desselben ein. Der Klotz 54 stützt sich auf Druckfedern 56 ab, von denen nur eine gezeigt ist. Der Klotz kann entgegen der Federwirkung mittels eines Seils 58 nach unten gezogen werden, das.in entsprechender weise von der Bootsbesatzung betätigt wird.

Von der Welle 53 steht im wesentlichen aufrecht eine* Stange mit einem Bund 60 ab, auf der ein kugelförmiges Führungselement 61 verschiebbar ist. Das Führungselement 6l stützt sich auf einer Druckfeder 62 ab, die andererseits an dem Bund 60 anliegt. Erforderlichenfalls kann das Ritzel 52 zu einem übersetzungsgetriebe gehören, dessen Antriebsrad mit der Stange 59 veukeilt ist. Der Oberteil 63 des Rahmens 55 besitzt eine kanalartige Ausnehmung zur Aufnahme eines U-förmigen Stellelements 64. Dasselbe trägt an beiden Seiten Ansätze 65, an die Seile 66 angehängt sind, die auf die Querwindkraft auf das Segel ansprechen und beispielsweise, den Wanten 17 nach Figur 5 entsprechen oder an ein anderes Element der Takelung angehängt sind. Dadurch wird das Stell-

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element 64 in horizontaler Richtung verschoben, jeweils wenn sich die Querwindkraft auf das Segel ändert.

Das Führungselement 61 ist über ein bowdenzugartiges Seil 67 an eine Gabel 68 des Masts 52 angekoppelt, wobei diese Gabel 68 um die Mastachse verschwenkbar ist. Wenn sich folglich der Winkel Dazwischen dem Segel I¹J und dem Kurs des Bootes ändert wird das Seil 67 entweder gespannt oder schlaff, entsprechend der jeweiligen Änderung. Der genannte WinkelO^ hängt von dem Winkel zwischen der Windrichtung und dem Bootskurs ab. In allgemeiner Weise kann man das Seil 67 an einem jeden Teil der Takelung anbringen, dessen Stellung an sich oder durch entsprechende Konstruktion von dem Winkel zwischen der Windrichtung und dem Bootskurs abhängt.

Die gemeinsame und gleichsinnige Aufwärts- bzw. Abwärtsbewegung der Querruder 25 erreicht man durch Anziehen oder Loslassen des Seils 5δ. Wenn das Seil 53 angezogen wird, wird der Klotz 5^ entgegen der 'Wirkung der Federn 56 abgesenkt. Da die Welle 53 in dem Klotz 5*1 gelagert ist, werden die Welle 53 und damit die Zahnstangen 51 in gleicher Weise abgesenkt, so daß die Lenker 37 nach unten bewegt und die Querruder

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BAD OFHGINALi ν

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abgesenkt werden. Wenn das Seil 53 nachgelassen wird, kehrt der Klotz 54 unter der Wirkung der Feder 56 in Ausgangsstellung zurück. Damit können entsprechend wie bei der Ausführungsform nach Figur 5 die Querruder gemeinsam und gleichsinnig zur Vergrößerung des Auftriebs während des Anhebevorgangs abgesenkt werden. Dabei dienen die Querruder als Auftriebsklappen.

Wenn während einer Segelfahrt die Querwindkraft auf das Segel 1.4 sich ändert, wird der Zug auf eines der Seile 66 größer als auf das andere Seil und infolgedessen verschiebt sich das Stellelement 64 in Abhängigkeit von der Richtung dieser Änderung nach einer Seite. Dabei wirkt das Stellelement 64 auf das Führungselement 61 und infolgedessen v/ird die Stange 59 verschwenkt, so daß die Welle 53 mit dem Ritzel 52 gedreht wird. Dadurch wird eine der Zahnstangen 51 mit dem entsprechenden Lenker 37 angehoben und die andere abgesenkt. Entsprechend wird ein Querruder 25 nach unten und das andere nach oben verstellt, und das Boot bleibt in Querrichtung stabilisiert,

Ein weiteres Merkmal der Ausführungsform nach den Figuren 6 und 7 liegt darin, daß das Verhältnis zwischen der linearen Versetzung des Stellelements 64 und der entsprechenden Winkelverstellung der Stange 59 und der Welle 53 in Abhängigkeit von

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dem Winkel OC zwischen dem Segel 14 und dem Bootskurs geändert werden kann. Diese Änderung erfolgt automatisch durch die Kopplung zwischen dem Mast 12 und dem Führungselement 61 mittels eines bowdenzugartigen Seils 67■; Nach Figur 7 wird das Seil 67 bei einer Vergrößerung des 'Winkels OL angezogen und das Führungselement 61 entgegen der Wirkung der Feder 62 nach unten gezogen, so daß das Verhältnis zwischen der linearen Verstellung und der Winkelverstellung ansteigt, d.h. Jede Einheitsverschiebung des Stellelements 64 bewirkt eine vergleichsweise größere Winkelverstellung der Welle 53. Wenn umgekehrt der Winkel &C kleiner wird, steigt das Führungselement 6-1 unter der Wirkung der Feder 62 an, und das genannte Verhältnis nimmt folglich ab. Dadurch erreicht man eine Feinregelung für die automatische Stabilisierung im Sinne der Erfindung.

Nach der vorstehenden Beschreibung können die Querruder gemeinsam und gleichsinnig als Auftriebsklappen verstellt werden. Dies ist jedoch nicht immer erforderlich. Nach der Erfindung kann man auch Querruder für Tragflächen herstellen, / die lediglich gegensinnig verstellbar sind und nur zur Querstabilisierung dienen. D.h. die Auftriebsklappenwirkung der Querruder ist lediglich ein zusätzliches Merkmal.

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Claims

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Patentansprüche

li Tragflächen-Segelboot mit mindestens einer quer unterhalb des Rumpfes gelegenen Tragflächenanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß bei mindestens einer Tragflächenanordnung (2o) an der Hinterkante symmetrisch zur Bootmittelebene zwei Querruder (25) schwenkbar angelenkt sind und daß jedes Querruder über eine kraftschlüssige Verbindung und eine Steuervorrichtung an ein Element der Takelung angekoppelt ist, wodurch bei Änderung der Querwindkraft auf das Boot das eine Querruder angehoben und das andere abgesenkt wird, damit das Boot in Querrichtung im Gleichgewicht bleibt.

2. Tragflächen-Segelboot nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kraftschlüssige Verbindung aus zwei Seilen besteht, die in entgegengesetzten Richtungen an der Steuervorrichtung angreifen.

3· Tragflächen-Segelboot nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seile in Form von Wanten (17) zwischen die Steuervorrichtung und den Mast (12) eingeschaltet sind.

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¹U Tragflächen-Segelboot nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Mast (±2) innerhalb seiner Verankerung zwischen zwei Grenzstellüngen verschwenkbar ist.

5. Tragflächen-Segelboot nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Querruderpaar gemeinsam und gleichlaufend als Auftriebsklappen verschwenkbar ist,

6. Tragflächen-Segelboot nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung ein auf einer im wesentlichen horizontal gelegenen Welle (39) drehbares Element (35) umfaßt, das einerseits im Sinne einer jeweiligen Drehung an die kraftschlüssige Verbindung und andererseits über starre Lenker (37) an die Querruder (25) angelenkt ist, wobei infolge einer Drehung des Elements (35) ein Querruder angehoben und das jeweils andere abgesenkt wird.

7. Tragflächen-Segelboot nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnenden der Welle (39) in vertikalen Führungsschlitzen (43) Aufnahme finden und daß die Welle (39) nach unten vorgespannt ist.

8. Tragflächen-Segelboot nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Rahmen der Steuervorrichtung innerhalb eines in vertikaler Richtung verschiebbaren Klotzes (5Ό auf einer im wesentlichen horizontal ausgerichteten

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Welle (53) ein Ritzel (52) sitzt, das unter Einwirkung der kraftschlüssigen Verbindung gedreht werden kann und jeweils mit zwei auf gegenüberliegenden Seiten angeordneten Zahnstangen (51) in Eingriff steht, die innerhalb des Klotzes in vertikaler Richtung verstellbar und an die starren Lenker (37) angesetzt sind,

9· Tragflächen-Segelboot nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Eingangsrad eines Getriebes für das Ritzel (52) fest mit einer nach oben weisenden Stange (59) verbunden ist, deren Oberende mit einem im wesentlichen horizontal verschiebbaren Stellelement (64) der kraftschlüssigen Verbindung zusammenwirkt.

10. Tragflächen-Segelboot nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (59) mit der Welle (53) des Ritzels verbunden ist.

11, Tragflächen-Segelboot nach Anspruch 9 oder Ίο, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (59) ein nach oben vorgespanntes, in vertikaler Richtung verschiebbares, in einer Ausnehmung des Stellelements (64) gelegenes Führungselement (6l) trägt, das an einen Teil der Takelung angekoppelt ist, dessen Stellung von dem Winkel zwischen der Windrichtung und dem Kurs des Segelboots abhängt, wobei das Führungselement (6l) bei einer Vergrößerung dieses Winkels abgesenkt wird, damit das Verhältnis der Winkelverschwenkung der Stange (59) in Abhängigkeit von der horizontalen Verstellung des Stellelements (6M-) ansteigt.

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