DE19854872C2

DE19854872C2 - Vorrichtung zur aerodynamischen Stabilisierung der Krängung eines Segelschiffes

Info

Publication number: DE19854872C2
Application number: DE1998154872
Authority: DE
Inventors: Valeri Kuschnerov
Original assignee: Valeri Kuschnerov
Current assignee: KUSCHNEROV, VALERI, 85356 FREISING, DE
Priority date: 1998-11-27
Filing date: 1998-11-27
Publication date: 2003-07-03
Anticipated expiration: 2018-11-28
Also published as: DE19854872A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur aerodynamischen Stabilisierung der Krängung eines Segelschiffes.

Es sind zahlreiche Vorrichtungen zur Stabilisierung der Krängung von Segelschiffen bekannt, z. B. Vorrichtungen zum selbständigen Fieren der Segel oder Schrägstellen des Mastes, DE 195 12 948 A1. Die in der Patenschrift DE-PS 875 617 beschriebene Segelvorrichtung verwendet Starrsegel, die so geschwenkt werden können, dass die Krängung verringert wird. Bei einer anderen Vorrichtung, US 4 497 272, werden mastlose Segel verwendet, die statischen und dynamischen Auftrieb aufweisen. In der Offenlegungsschrift DE 37 07 081 A1 wird ein Segelmast für ein Segelfahrzeug beschrieben mit einem Hauptsegel und einem am oberen Endabschnitt des Mastes angeordnete Vorflügel, mit dem die aerodynamisch wirksame Fläche vergrößert werden soll. Eine Kombination von Vor- und Auftriebsflächen für Segelfahrzeuge, insbesondere von Wasserfahrzeugen, wird in der Offenlegungsschrift DE 195 33 033 A1 beschrieben. Mit den horizontal angeordneten Segelflächen kann die seitwärts neigende Kraft ganz oder überwiegend kompensiert werden.

Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung zur aerodynamischen Stabilisierung der Krängung eines Segelschiffes zu schaffen, die

- mit beliebigen Arten der Segelausrüstung der Schiffe kompatibel ist und ihre Sicherheit, bei starkem und stürmischem Wind und ebenso bei anderen extremen Bedingungen erheblich steigert,
- unabhängig von den Kurswinkeln des Windes funktionsfähig ist,
- die Steuerung der Vortriebsfläche nicht erschwert und die übliche Steuerungstätigkeit der Besatzung nicht verändert.

Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung zur aerodynamischen Stabilisierung der Krängung eines Segelschiffes mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Stabilisierungsvorrichtung weist u. a. folgende Vorteile auf: Der Flügel, der mit einer Halterung an der Mastspitze drehbar angebracht ist, erzeugt ein Aufrichtmoment, das die Schiffskrängung verringert und das mit der Geschwindigkeitszunahme des Windes und der Zunahme der Schiffskrängung ansteigt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen mit Bezug auf die Figuren näher erläutert:

Fig. 1 Segelschiff mit an der Spitze des Mastes angebrachter Stabilisierungsvorrichtung und wirksame Kräfte und Momente

Fig. 2 Segelschiff mit Stabilisierungsvorrichtung

Fig. 3 Stabilisierungsvorrichtung mit drehbarer Konsole

In Fig. 1 ist ein an der Spitze des Mastes 2 eines Segelschiffs 1 angebrachter Flügel 5 dargestellt. Der Flügel 5 kann sich in der horizontalen und vertikalen Ebene hinsichtlich des Mastes 2 drehen. Der Flügel 5 orientiert sich in der horizontalen Ebene entgegen der Windrichtung W und balanciert in der vertikalen Ebene im Anstellwinkel A, bei dem sich die maximale Auftriebskraft F_a ergibt. Die Steuervorrichtungen, die den Flügel 5 in Bezug auf den Wind W bei verschiedenen Schiffskrängungen Y stabilisieren, sind in dieser Figur nicht dargestellt.

In Fig. 1 sind die wirksamen Kräfte (F_a, F_W), die auf das Segelschiff 1 einwirken, angegeben. Durch die Figur wird die Funktion der Stabilisierungsvorrichtung deutlich. Unter der Windeinwirkung W entsteht die Krängung des Segelschiffs 1, Winkel Y zwischen Mast und der Vertikale. Gleichzeitig entsteht am Flügel eine aerodynamische Auftriebskraft F_a, die von der Windgeschwindigkeit W, dem Anstellwinkel A und der aerodynamischen Eigenschaft K des Flügels abhängt.

Das Aufrichtmoment M_a hängt von dem Maß der Auftriebskraft F_a, dem Winkel der Schiffskrängung Y und der Masthöhe L ab. Je höher die Windgeschwindigkeit W und der Krängungswinkel Y sind, desto höher ist die Auftriebskraft F_a und dementsprechend das Stabilitätsmoment M_a.

M_a = F_aL(sinY - 1/KcosY)

hierbei ist K = F_a/F_W

Fig. 3 zeigt schematisch eine Stabilisierungsvorrichtung mit einem Flügel, der an einer sich um den Mast 2 drehenden Konsole 7 angeordnet ist. Sie hat Vorteile im Vergleich mit der Stabilisierungsvorrichtung gemäß Fig. 1.

Durch das Anbringen des Flügels 5 an der Konsole 7 wird ein Aufrichtmoment M_a schon bei einer Schiffskrängung Y von 0 Grad erzeugt, so dass sie der durch den Seitenwind W verursachten Krängung Y vorbeugt.

M_a = F_aL₁[sin(Y + Y₁) - 1/Kcos(Y + Y₁)]

Bezugszeichen

1

Schiffsrumpf

2

Mast

3

Segel

4

Halterung des Flügels am Mast

5

Flügel

6

drehbare Halterung der Konsole am Mast

7

Konsole
A Anstellwinkel des Flügels
Y Krängungswinkel des Schiffes
Y₁

Winkel hervorgerufen durch die Anbringung des Flügels an der Konsole
F_a

Auftrieb des Flügels
F_w

aerodynamischer Widerstand des Flügels
M_a

Stabilitätsmoment des Flügels
W Windgeschwindigkeit
L, L₁

Entfernung zwischen dem Flügel und dem Massenmittelpunkt des Schiffes

Claims

1. Vorrichtung zur aerodynamischen Stabilisierung der Krängung eines Segelschiffes mit folgenden Merkmalen:

- Mit mindestens einem fest mit dem Schiff (1) verbundenen Mast (2), an dem ein oder mehrere Segel (3) befestigt sind, die den Vortrieb erzeugen
- Mit mindestens einem Flügel (5), der mittels einer Halterung (4) an der Spitze des Mastes (2) um drei Achsen winkelbeweglich angeordnet ist
- Mit Mitteln, um den Flügel (5) der Richtung des Windes gegenüber mit einem Anstellwinkel (A) dreiachsig zu stabilisieren und so durch den aerodynamischen Auftrieb des Flügels (5) ein Stabilitätsmoment (M_a) zu erzeugen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Flügel (5) an einer Konsole (7) gelenkig gelagert ist, die drehbar um die Hochachse des Mastes (2) an der Mastspitze befestigt (6) ist.