DE1531655A1 - Luftschaufel-Fahrzeug - Google Patents

Luftschaufel-Fahrzeug

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DE1531655A1
DE1531655A1 DE19671531655 DE1531655A DE1531655A1 DE 1531655 A1 DE1531655 A1 DE 1531655A1 DE 19671531655 DE19671531655 DE 19671531655 DE 1531655 A DE1531655 A DE 1531655A DE 1531655 A1 DE1531655 A1 DE 1531655A1
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Germany
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air
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vehicle
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Application number
DE19671531655
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English (en)
Inventor
Stuetz Dipl-Ing Gerhart
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
STUETZ DIPL ING GERHART
Original Assignee
STUETZ DIPL ING GERHART
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H9/00Marine propulsion provided directly by wind power
    • B63H9/04Marine propulsion provided directly by wind power using sails or like wind-catching surfaces
    • B63H9/06Types of sail; Constructional features of sails; Arrangements thereof on vessels
    • B63H9/061Rigid sails; Aerofoil sails
    • B63H9/0621Rigid sails comprising one or more pivotally supported panels
    • B63H9/0635Rigid sails comprising one or more pivotally supported panels the panels being pivotable about vertical axes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
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    • B63H9/00Marine propulsion provided directly by wind power
    • B63H9/04Marine propulsion provided directly by wind power using sails or like wind-catching surfaces
    • B63H9/06Types of sail; Constructional features of sails; Arrangements thereof on vessels
    • B63H9/061Rigid sails; Aerofoil sails

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Description

  • LUftschaufel - FahrzeUg. Für 'die'Portbewegujig von Wasserfahrzeugen durch Windkraft werden von alters her bießeame Segel benützt,die an hohen Masten drehbar aufgehängt eind.Beim Segeln vor dem Winde wirkt die Luftströmung durch den Staudruck auf das Segel;beim Kreuzen gegen den Wind bildet sich duroh die Blähung des Segels eine doppelt gekrümmte Fläche.an der die Luftströmung umgelenkt wird.wodurch ebenfalls -eine Kraft auf das Segel"auBgeübt wird.
  • Seit der Erfindung des Flugzeuges wurde schon wiederholt vorgeschlagen,zwecks Erzielung einer aerodynamisch günstigeren und genau..definierten Form a t a r r e Segel hlit dem Querschnitt eines Flugzeugtragflügels zu verwendengaodaß eine dem Auftrieb entsprechende große Vortriebskraft zur Wirkung kommt.Beim Segeln, insbesondere beim Kreuzen,muß jedoch die Krümmungsrichtung des Profils umkehrbar sein.damit abwechselnd mit Steuerbordbug und mit Backbordbug gesegelt und das gewünschte Fahrtziel angesteuert werden kann.Diese Eigenschaft des biegsamen Segels fehlt aber beim starren Segel mit Tragflitgelprofil.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung werden nun die aerodynamisch günstigen Verhältnisse eines starren Segels gleichzeitig mit der Möglichkeit des Wechselne der KrUmmungsrichtung erreicht durch die Gestaltung der Windangriffsflächen,im Folgenden Luftschaufeln genannt.mit einem symmetrischen Querschnitt wie er bei den Schaufeln von Gleichdruckturbinen verwendet wird.Duroh die Umlenkung des Luftstromes an der gekrUmmtengvorzugsweise zylindrischen Schaufel-fläche wird eine Kraftwirkung in Richtung der Symmetrieebene der Schaufel auf diese ausgeübt,die zum Vortrieb des Fahrzeuges benutzt wird.
  • Erfindungegemäß werden senkrecht stehende Luftschaufeln auf dem Fahrzeug um eine senkrechte Achse drehbar angeordnet.Infolge der Symmetrie des Profiles bezüglich der mittleren Anotrömrichtungsnormalen können die Luftschaufeln num bei entsprechender Stellung mit gleich großer Kraftwirkung von der einen oder der anderen Kante hertalao von Steuerbord oder' von Baokbord her angeatrömt worden.
  • Bei Anordnung von 2 oder mehr parallelen Schaufeln wird die Luft in den so entstehenden Kanälen noch besser geführt und die Kraftwirkung erhöht.Auch können diese Kanäle am oberen Ende abgedeckt eeJ.Upwoduroh außer der weiterhin verbesserten LuftfUhrung eine steife Rahmenbauweise ermöglicht wird.
  • Zur Erzielung besserer Manövrierfähigkeit werden bei einer vorzugsweisen Ausführungsform 2 Gruppen untereinander starr verbundener Luftschaufeln auf der Längsachse des Fahrzeuges angeordnet, wobei jede Gruppe für sich als Ganzes um eine senkrechte Achse drehbar ist.Der Angriffspunkt der Luftkraftresultierenden der zahlreichen Schaufeln liegt hierbei wesentlich niedriger als bei» einem einzigen Großsegel gleicher Wirkung.sodaß die Kentergefahr des Fahrzeuges bedeutend vermindert ist.Ein Mastbruch scheidet aus, weil anstelle des Mastes oder der Masten die steifen Rahmenwerke, der Schaufelgruppen vorhanden sind.
  • Die Luftschaufeln mit ihren einfaeri grkrümmten Flächen lassen sich leicht,stabil und dauerhaft beispielsweise aus dünnen Leichtmetallblechen auf Spanten und holinen herstellen.
  • Durch Verdrehen einer oder beider Schaufelgruppen aus der jeweiligen Fahrtstellung um ea.18o 0 kann eine einfache bezw.doppelte Bremswirkung erzielt werden.
  • Da alle .:,lanöver bei Fahrzeugen gemäß vorliegenaer Erfindung durch die Winkelstellung der Luftschaufelgruppen zur Fahrzeugachse und durch die Stellung des Pudere beherrscht werden,eignen sich diese Fahrzeuge besonders für ferngesteuerte Modellegwogegen konventionelle Segelmanöver durch Fernsteuerung nur schwierig bewerkstelligt werden können.
  • #-.iegsame Segel herkönunlicher Art weisen den vorteil auf.daß sie leicht und schnell gerefft werden können..bei den erfindungsgemäßen luftschaufelfahrzeugen werden in einer vorzugsweisen Ausführungsform die Schaufeln je einer Gruppe oei Bedarf.z.B.bei der Landung oder bei Sturmgefahrniedergelegt und verriegelt.Sie sind hierzu mit Scharnieren oder Gelenken versehen und werden in aufgestelltem Zustand durch diagonale aushängbare mit Spannschlössern versehene Spanndrähte festgehalten.wobei die Schaufeln an der oberen Deckplatte und/oder an der Drehscheibe einen Anschlag finden.Durch gestaffelte Vorversetzung der unteren Scharniere um je eine Schaufelstärke und ebensolche Rückversetzung der oberen Scharniere läßt sich hierbei erfindungsgemäb eine völlige Umlegung der Schaufeln um 90 0 erreichen. In der beschrieuenen AusfUhrungsforta als Boot mit 2 hintereinander liegenden L uftschaufelgruppen,welches von einer einzigen i'erson gesteuert worden kann,wird der Platz des Steuernoen am 3ug angeordnet,sodaß die "-.iieht nacti vorn und nacb den ;leiten durch die Schaufeln nicht ueliindei-t ist.
  • Die- Drehung der .-#uiiegufelgruppeii in die gewünschte --,.,'inkelstellung zur Fahrzeugachse erfolgt hier beispielsweise aurcii Drehen je einer #,andkurL)el,voii deren Achse jeweils ein I%etten-,#Keilriemen-oder #,ehnriementrieb zu einer Zwischenwelle führtgt-Iuf der ein 7,itzel in einen Zahnkranz an der Grundfläche #Drehscheibe) der Sch,-#iufelgri,tppe eiii,#5reift.Das Ruder wird mittels zV#eier Pedale durcb '3e-":.lzug betätigt.
  • Zur Erleienterung des '-")teuerns wird im Blickfeld des Steuernden zweckmäßig eine lforrichtung,die die Stellung der Schaufelgruppen zur Fahrzeugachse anzeigt,angebracht,sowie eine Windfahne.Auf der .Anzeigevorrielltuiig sind Pfeile Parallel zur relativen Anströmrichtung der Schaufeln angeordnet.Je nach Anströmung von Steuerbord oder von BacADord muß beim Steuern die betreffende Pfeilrichtung mit der Richtung der Windfahne in möglichste libereinstimmung gebracht werden,sodaß die relative Luftströmung genau in lUntrittsrichtung auf die Schaufel trifft.
  • Damit die Schaufelgruppen auch bei starken Windkraftmomenten'nicht klemmen unci leicht verstellbar bleiben,werden sie bei einer vorzugsweisen Ausführungsform doppelt gelagert,wobei durch großen Lagerabstand die Lagerkräfte klein gehalten werden.
  • Infolge von ljuftwirbeln u.dergleichen geht die Luftkraftresultierende nicht immer genau durch die Drehachse einer Schaufelgruppe, sodaß unbeabsichtigte Verstellungen vorkommen würden.Bei ferngesteuerten Modellen wird dies durch die hohe,selbsthemmende Übersetzung des Ste118etriebes verhindert.Bei handgesteuerten Fahrzeugen wird erfiii(luiigsgeinä,.# an jeder Handkurbelwelle eine Reibungs-Kupplung angeordnet,die erst durcii Druck auf einen z.B.am oberen Ende des Kurbelgriffes sitzenden Knopf gelöst werden kann und soinit die, Verstellung der Schaufelgruppe freigibt,solange der Knopf gedrückt wird.
  • In einer v.eiteret, beispielsweiset, Auigfährungsform des erfindungs-"#'FihrZEIUL.;:e,#i,bei der auf ganz besonders erhöhte Yentersicherheit "'(-,rt v,ii,ci"gind 2 Luftschaufelgruppen nebeneinander auf zwei Schwimmkörpetn angeordnet,die du:#ch einen starren Rahmen mit-" einander verbunden eind.Der Platz des Steuermannes und die Bedienungseinrichtungen befinden sich hierbei in der Mitte des Pahrzeu."' ges vorn auf diesem als Deck ausgebildeten Rahmen. Die Wendemanöver können durch gegenseitiges Vorstellen der beiden Schaufolgruppen analog wie bei der hintereinanderliegenden Anordnung ausgeführt werden.Da bei dieser Ausführungsform keine Beschwerung des Kiele. nötig ist,können Pahrzeuge dieser Anordnung besonders leicht und mit geringem Wassörwiderstand ausgeführt werden.
  • Bei einer anderen Ausführungeform werden Sohaufolgruppen sowohl hintereinander als auch nebeneinander angeordnet,aodaß mindestens 4 Schaufel8ruppen vorhanden sind.
  • Die Erfindung wird anschließend anhand der Figuren näher erläuterts, In Fig.1 a und b Wind die Strömun89verhältnisse an einer Luftsohaufel bei rauxem Wind vektoriell dargestellt.Es bedeuten nach Größe und Richtung W die Windströmung; P.F' die Fahrt den Fahrzeugen;, AgA' die absolute , Abströmung; %gR,' und B A 9R A ' die relative Ein- bezw.Abströ KpK' Ist die Richtung der Windkraft auf die Schaufel; 1 ein Bolotakörper, 2 die Taftsohaufel. Zu beachten Istv, daß nach dem Halsen (Figolb) die Strömungerichtung relativ zur Schaufel umgekehrt ist wie vorher in Fiß.la.
  • In dem in IPLS.2* b" o schematisch dargeatellten Beispiel sind je 3 I&tft»6haufeln in 2 Gruppen angeordnet.Hier sind die ßtrömungsverhäLltnisee>im Kreuzen und Über-Stag-Gehen gezeigt, Hierbei wird mitt44 des Rudern ihlden Wind gedreht und zeitig worden die,; ohaufel&ruppon in die Stellung n»b Ito'2b gebrachtiaodaß die'auf nie wirkenden Luftkräfte die weitore Drehung den Pahrteugoe stark unterstützen. In hältnises nach beaadetem Manöver dargeotelltwobei'di.0 Z«tschau-' folgruppen aunmehr'in die Stellung£ür das Ereugon utt ß#tmerbordbug gebracht wurden. Beim Halsen wird einngiiU.eetelpi#eohencl verfahren* Pig.3 *tollt einen..'horizontalen Querschnitt durch *in* TMftschaufel dart 3 waagoraöhter außenliegender ßpantg 4,Auoon-##uia Innen-#lech, 5 senkrechter Holmg 6 Schweißnaht. In Fig,* 4a und b ist eine Luftschaufelgruppe in Fahrt- bezw.in Reffstellung gezeigtgwobei weiterhin 7 die Grundplatte (Drehbeheibe),8 Scharniere oder Gelenkeg 9 Deckplattep lo Spanndraht mit Spannschloß.und 11 Verriegelung bedeuten.Der Deutlichkeit halber sind die Scharniere verhältnismäßig groß gezeichnet. Sie sind um je eine Schaufelstärke versetzt angeordnet.Die mitt-Jere Schaufel weist zwecks Durchleitung des aushängbaren Spanndrahtes eine entsprechende Öffnung auf.
  • ln Fig.5a und b sind die Steuerorgane in Auf- und Grundriß skizziert.Hier bedeuten weiterhin 12 Handkurbeln, 13 Ketten-oder Riementrieb, 14 Ritzel, 15 Pedale, 16 Seile zur Ruderpinne.Die Grundplatte 7 weist einen Zahnkranz auf. Die Scharniere 8 sind hier ohne Versetzung gezeichnet.
  • Fig.6 zeigt eine Ausführungsform der Lagerung einer Luftschaufelgruppe.Zur Aufnahme des Eigengewichtes ist eine Spitzenlagerung vorgesehen.während 2 Radialkugellager die Windkräfte und -momente mit kleiner Reibung aufnehmen.Bei schwereren Ausführungen wird das Spitzenlager zweckmäßig durch ein Achsialkugellager ersetzt. Pig.7 zeigt mit den Bezeichnungen wie zuvor ein Fahrzeug mit 2 Schwimmern.die durch das Deck 2o starr verbunden sind.sowie mit 2 nebeneinanderliegenden Luftschaufelgruppen.
  • In Fig.8 sind Luftschaufolgruppen sowohl hintereinander als auch nebeneinander angeordnet.Ferner sind hier die Anzeigevorrichtungen 17 für die Schaufelstellungg Windfahne 18 und die Seile 19 für die Parallelbewegung der achteren Gruppen gezeigt.
  • In Fig.9 ist die Draufsicht auf eine Drehscheibe mit 3 Schaufeln gezeigt.bei welcher die mittlere Schaufel um die geraden Ansatzstücke 21 verlängert ist.

Claims (2)

  1. PatentansErüche. 1. Durch Windkraft angetriebenes Fahrzeug mit starren Angriffsflächen zur Umlenkung des Luftstromestgekennzeichnet durch schaufelförmige Ausbildung dieser Angriffsflächen ( im Folgenden Luftschaufeln genannt).
  2. 2. Fahrzeug nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch ein senkrecht zur mittleren Anströmrichtung symmetrisches Luftschaufelprofil. 3. Fahrzeug nach Anspruch 1 und 2 mit einer oder mehreren Gruppeh von zwei oder mehr parallel zueinander angeordneten Luftschaufeln.gekennzeichnet durch die Verdrehbarkeit jeder Schaufelgruppe um eine eigene senkrechte Achse. 4. Fahrzeug nach den Ansprüchen 1 bis 3 mit Gruppen von parallelen Luftschaufeln,gekennzeichnet daäurch daß die Schaufeln je einer Gruppe durch Scharniere oder Gelenke so verbunder, sind,dab sie niedergelegt werden können. 5. Fahrzeug nach Anspruch 4 gekennzeic-inet durch ujii mindestens je eine 'Schaufelstärke versetzt gestaffelte Anordnung der Scharniere oder Gelenke,sodab die Schaufeln um 9o 0 umgelegt werden können 0 6. #3ahrzeug nach den Ansprüchen 1 bis 3 gekennzeichnet durch Anordnung, von 2 oder mehreren Luftschaufelgruppei#. in der Wahrzeuglängsachse, hintereinander. 7. Fahrzeug nach den Ansprüchen 1 bis.3 gexeniizeichnet durch Anordnung von 2 oder mehreren Luftschaufelgruppen in FahrtrichtUng nebeneinander. 8. Fahrzeug naen der AnsprUchen 1 bis 6 und/oder 7 für Einmannbedienung zyekeniizeietinet durch Anordnung von 2 Verstelleinrichtungen für-2 Luftschaufelgruppen bezw. -gruppensätze sowie der Ruderbetätigungseinrichtung an einem zentralen .-.ledienungsplatz. 9. Fahrzeug nach den Ansprüchen 1 bis 8 gekennzeichnet dadurch daß mittels einer 'Kupplung die Schaufelgruppen in ihrer jeweiligen Stellung festgeiialten werden,solange die Yupplung nicht vom Steuernden gelöst wird. lo.Fahrzeug nach Anspruch 1 bis 9 gekennzeichnet durch Anzeigevorrichtungen für die Anströmrichtung jeder unabhängig betätigten Schaufelgruppe.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4116151A (en) * 1976-09-08 1978-09-26 John Guthrie Wind powered apparatus
FR2545783A1 (fr) * 1983-05-11 1984-11-16 Froment Michel Voilure a circulation(s) interne(s) d'air
DE3418608A1 (de) * 1984-05-18 1985-11-21 Fa. August Kühne, 2100 Hamburg Segelboot mit vor dem mast angeordnetem bedienungsplatz
WO1986004035A1 (en) * 1985-01-07 1986-07-17 The University Of Southampton Aerofoils for floating vessels
EP0223165A1 (de) * 1985-11-13 1987-05-27 Werner Schönenberg Segelanordnung für Fahrzeuge
DE102016006583B3 (de) * 2016-06-01 2017-05-11 Michael Kobus Vorrichtung zum Aufspannen von Segelflächen sowie zum Verändern und Fixieren der Segelstellung auf Segelfahrzeugen

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