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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern eines verschiebbaren Gewichts zum Ausgleich eines Segelboots mit einem Steuerungsrad oder elektrischen Antrieb.
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Gegenstand der Technik
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Die Erfindung betrifft einen Übersetzungsmechanismus zur Verschiebung eines verschiebbaren Gewichts mit einem Steuerungsrad oder elektrischen Antrieb, das eine einfache und seichte Verschiebung des verschiebbaren Gewichts gewährleistet, das zum Ausgleich eines Segelboots bei Fahrt mit Seitenwind dient.
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Stand der Technik
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Gegenwärtig wird für die Aufrechterhaltung des Gleichgewichts eines Segelboots normalerweise ein tiefer, fester oder ausfahrbarer Kiel verwendet, der durch eine Verschiebung in seinem Schwerpunkt, die bei einer Neigung des Segelboots erfolgt, das Segelboot ausgleicht. Bei einigen Segelbooten wird auch ein schwenkbarer Kiel verwendet, der seitlich um eine waagerechte Längsachse ausschwenkt und durch seine Ausschwenkung zur einen Seite um diese Achse gleicht er das Segelboot aus, ohne dass das Segelboot geneigt werden muss.
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Die Aufrechterhaltung des Gleichgewichts eines Segelboots ist auch mittels eines verschiebbaren Gewichts möglich, das am Boden des Segelboots angeordnet ist und das über eine geneigte Umlaufbahn von der einen auf die andere Seite durch einen Neigungsmast abhängig von der Windstärke verschoben wird. Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, dass die Konstruktion des Neigungsmasts relativ aufwändig ist, dass eine Hydraulikvorrichtung zur Regulierung des verschiebbaren Gewichts benötigt wird, und dass das verschiebbare Gewicht nur mit begrenztem Gewicht verwendet werden kann, das davon abhängt, welches Gewicht der Wind verschieben kann.
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Wesen der Erfindung
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Die angeführten Nachteile beseitigt die Vorrichtung zum Steuern eines verschiebbaren Gewichts zum Ausgleich eines Segelboots mit einem Steuerungsrad oder elektrischen Antrieb gemäß der Erfindung, deren Wesen darin besteht, dass das Zahnrad, das an einem vertikalen Zapfen angeordnet und mit dem verschiebbaren Gewicht verbunden ist, mit einer Zahnradübersetzung im Eingriff steht, die mit einem elektrischen Antrieb und einem Steuerungsrad mittels einer Kettenübersetzung sowie einer Welle verbunden ist. Das verschiebbare Gewicht wird also durch die Steuerung des Segelboots verschoben, d. h. vom Steuermann, und dies erfolgt entweder durch das Einschalten eines Elektromotors oder manuell durch das Steuerungsrad mittels einer Kettenübersetzung und einer Welle. Auf der Welle sind zwei gegenläufige Freilaufkupplungen angeordnet, deren innere Ringe mit der Welle verbunden sind, während die äußeren Ringe durch Bandbremsen oder sonstige Bremsen blockiert werden. Die Freilaufkupplungen sind gegenläufig ausgerichtet, d. h., dass die eine Freilaufkupplung die Drehung der Welle nur in die eine Richtung und die andere Kupplung nur in die andere Richtung ermöglicht. Bei beiden gebremsten Bremsen kann sich daher die Welle in keiner der beiden Richtungen drehen, und das verschiebbare Gewicht wird somit in einer stabilen Lage gehalten, unabhängig vom Schaukeln des Segelboots, das durch Wellen oder böigen Seitenwind verursacht wird. Die Bremse wird nur dann gelöst, wenn der Steuermann das verschiebbare Gewicht in eine andere Lage verschieben möchte, um das Segelboot bei einer Windänderung ausgleichen zu können oder wenn er das verschiebbare Gewicht auf die andere Seite bei kompletter Drehung des Segelboots verschieben möchte, wonach der Wind auf die Segel von der Rückseite einwirken wird. Die Verschiebung des verschiebbaren Gewichts in die eine oder andere Richtung erfolgt also durch Lösen der Bremse und im Bedarfsfall auch durch das Einschalten des Elektromotors oder durch die Drehung des Steuerungsrads. Dieses Lösen der einen oder anderen Bremse erfolgt dadurch, dass der Steuerungshebel umgelegt wird, der am Steuerrad-Ständer angeordnet ist, und zwar auf die eine oder andere Seite, je nachdem auf welche Seite das verschiebbare Gewicht verschoben werden soll. Durch die Umlegung des Steuerungshebels in die richtige Richtung wird somit auch die Richtung der möglichen Bewegung des verschiebbaren Gewichts festgelegt, damit sich dieses Gewicht beim Schaukeln des Segelboots, das durch Wellen oder böigen Seitenwind verursacht wird, nicht bewegen und auch nicht eine Kraft zurück in Richtung des Steuerungsrads oder Elektromotors ausüben kann. Im Gegenteil, durch die Wirkung dieser Schwingbewegung sollte sich das verschiebbare Gewicht auch selbständig in die gewählte Richtung und Position verschieben können, in der sie der Steuermann durch Abbremsung der Freilaufkupplung anhält, indem er den Steuerungshebel wieder in die Mittellage umlegt.
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Das Lösen der Bremse und somit die Verschiebung des verschiebbaren Gewichts auf die andere Seite muss kurz vor der Wendung des Segelboots erfolgen, wobei die anschließende Neigung des Segelboots zur Außenseite bei der Wendung auch wegen der eigentlichen, schnelleren Wendung des Segelboots vorteilhaft ist.
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Aufgrund der relativ kleinen Steuerungskräfte und nicht sehr häufigen Verschiebung des verschiebbaren Gewichts ist es möglich, auch einen elektrischen Antrieb zur Verschiebung dieses verschiebbaren Gewichts zu verwenden, und zwar nicht nur bei kleineren Segelbooten mit kleinerem Gewicht des verschiebbaren Gewichts, sondern auch bei größeren Segelbooten, und zwar mit einer verhältnismäßig kleinen Energieversorgung.
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Die Stromzuführung zum Elektromotor in der einen oder anderen Richtung wird von zwei elektromagnetischen Schaltern sichergestellt, die mittels eines Steuerungshebels in ihre Endpositionen gesteuert werden, d. h. also nach einer weiteren Verdrehung des Steuerungshebels nach dem Abbremsen durch eine der beiden Bremsen. Der Vorteil des Steuerungssystems eines verschiebbaren Gewichts zum Ausgleich eines Segelboots mit einem Steuerungsrad oder elektrischem Antrieb gegenüber einer Steuerung mit einem Neigungsmast liegt darin, dass die Konstruktion einfacher ist, ein größeres verschiebbares Gewicht verwendet werden kann und das verschiebbare Gewicht auch bei heftigem Schaukeln des Segelboots, das durch Wellen verursacht wird, in einer stabilen Lage gehalten wird. Diese Lösung ermöglicht auch dem Steuermann, je nach Bedarf in den Steuerungsprozess zum Ausgleich des Segelboots einzugreifen. Außerdem ermöglicht diese Lösung zum Steuern eines verschiebbaren Gewichts auch eine beabsichtigte Neigung des Segelboots, zum Beispiel um das Segelboot zu befreien, wenn es sich in Flachwassser festgefahren hat.
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Die Vorteile, die aus der Anwendung eines flachen Kiels resultieren, was durch die Verwendung des verschiebbaren Gewichts ermöglicht wird, sind in der Beschreibung der Patentanmeldung „Mechanismus zur Stabilisierung eines Segelboots und Katamarans mittels eines verschiebbaren Gewichts” beschrieben.
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Der Nachteil der Vorrichtung zum Steuern eines verschiebbaren Gewichts zum Ausgleich eines Segelboots mit einem Steuerungsrad oder elektrischem Antrieb gemäß der Erfindung besteht darin, dass sie keinen auf die Segel einwirkenden, automatischen Wind herstellt.
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Kurzfassung der Zeichnungen
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1 zeigt in Draufsicht den Anschluss der einzelnen Teile zur Bedienung des verschiebbaren Gewichts zum Ausgleich eines Segelboots mit einem Steuerungsrad oder elektrischem Antrieb; zur übersichtlicheren Darstellung sind die einzelnen Teile der Lösung dieser Konstruktion in 1 viel größer in Bezug auf den Körperumriss abgebildet, als sie in Wirklichkeit sind.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung
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Mit einem Zahnrad 11, das in einem vertikalen Zapfen 9 gelagert ist und mittels Tragarmen 12 mit dem verschiebbaren Gewicht 13 fest verbunden ist, steht eine Zahnradübersetzung 1 im Eingriff, die mit einem Elektromotor 10 und einem Steuerungsrad 4 mittels einer Kettenübersetzung 16 sowie einer Welle 15 verbunden ist. Das verschiebbare Gewicht 13 wird durch die Steuerung des Segelboots verschoben, und zwar vom Steuermann, und dies erfolgt entweder durch das Einschalten des Elektromotors 10 oder manuell durch das Steuerungsrad 4 mittels einer Kettenübersetzung 16 sowie einer Welle 15. Dieses Steuerungsrad 4 kann an einem Steuerrad-Ständer 5 von vorne angeordnet werden.
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Auf der Welle 15 sind zwei gegenläufige Freilaufkupplungen 2 angeordnet, deren innere Ringe mit der Welle 15 verbunden sind, während die äußeren Ringe durch Band- oder sonstige Bremsen 3 blockiert werden. Die Freilaufkupplungen 2 sind gegenläufig ausgerichtet, d. h., dass die eine Freilaufkupplung die Drehung der Welle 15 nur in die eine Richtung und die zweite Kupplung nur in die andere Richtung ermöglicht. Bei beiden gebremsten Bremsen 3 kann sich daher die Welle 15 in keiner der beiden Richtungen drehen, und das verschiebbare Gewicht 13 wird somit in einer stabilen Lage gehalten, und zwar unabhängig vom Schaukeln des Segelboots, das durch Wellen oder böigen Seitenwind verursacht wird. Die Bremsen 3 werden mittels Federn in der gebremsten Lage gehalten. Durch die Drehung eines Steuerungshebels 17 in die eine oder andere Seite werden mittels einer senkrechten Welle 6 auch einarmige Hebel 19 am Boden der senkrechten Welle 6 gedreht, die durch ein Zugseil 18 die Kraft der Federn überwinden und die Bremsen 3 lösen. Diese Freilaufkupplungen 2 und Bremsen müssen nicht groß sein, da sie vor der Zahnradübersetzung 1 angeordnet sind, wo noch kleine Kräfte wirken.
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Die Bremse 3 wird nur dann gelöst, wenn der Steuermann das verschiebbare Gewicht 13 in eine andere Lage verschieben möchte, um das Segelboot bei Windänderung ausgleichen zu können, oder wenn er das verschiebbare Gewicht 13 auf die andere Seite bei einer vollständigen Drehung des Segelboots verschieben möchte, wonach der Wind auf die Segel von der Rückseite einwirken wird.
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Die Verschiebung des verschiebbaren Gewichts 13 in die eine oder andere Richtung erfolgt also durch das Lösen der Bremse 3 und im Bedarfsfall auch durch das Einschalten des Elektromotors 10 oder durch Drehung des Steuerungsrads 4.
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Dieses Lösen der einen oder anderen Bremse 3 erfolgt dadurch, dass der Steuerungshebel 17 umgelegt wird, der am Steuerrad-Ständer 5 angeordnet ist, und zwar auf die eine oder andere Seite, je nachdem, auf welche Seite das verschiebbare Gewicht 13 verschoben werden soll. Durch die Umlegung des Steuerungshebels 17 in die richtige Richtung wird somit auch die Richtung der möglichen Bewegung des verschiebbaren Gewichts 13 festgelegt, damit sich dieses Gewicht beim Schaukeln des Segelboots, das durch Wellen oder böigen Seitenwind verursacht wird, nicht bewegen kann und auch nicht eine Kraft zurück in Richtung des Steuerungsrads 4 oder Elektromotors 10 ausüben kann. Im Gegenteil, durch die Wirkung dieser Schwingbewegung sollte sich das verschiebbare Gewicht 13 auch selbständig in die gewählte Richtung und Position verschieben können, in der es der Steuermann durch Abbremsung der Freilaufkupplung 2 anhält, indem er den Steuerungshebel 17 wieder in die mittlere Position umlegt.
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Da nur eine kleine Neigung der Umlaufbahn 8 ausreicht, ist auch die Gesamtbetätigungskraft zur Verschiebung des verschiebbaren Gewichts 13 einschließlich der Rollwiderstände klein.
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Wenn der Anlauf des verschiebbaren Gewichts 13 durch die Wirkung der Neigung der Umlaufbahn 8 und die anschließende Neigung des Segelboots, die durch den Wind vor der Wendung verursacht wird, ausgenutzt werden, oder wenn das Schaukeln des Segelboots und die Wirkung der Freilaufkupplungen 2 immer nur in eine gewünschte Richtung ausgenutzt werden, muss zur Verschiebung des verschiebbaren Gewichts 13 dann keine Kraft entwickelt werden.
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Es reicht nur, wenn der Steuerungshebel 17 in die gewünschte Seite umgelegt wird und dann das verschiebbare Gewicht 13 in der richtigen Position angehalten wird, indem der Steuerungshebel 17 wieder in die Mittellage gebracht wird. Die Verwendung eines Elektromotors 10 oder Steuerungsrads 4 zur Verschiebung des verschiebbaren Gewichts 13 ist nur dann notwendig, wenn das Segelboot auf die Seite mit dem verschiebbaren Gewicht 13 geneigt ist und wenn dieses verschiebbare Gewicht 13 auf die Gegenseite verschoben werden soll, und zwar auch nur solange, bis sich das Segelboot auf die Seite hinüber neigt, auf die dieses verschiebbare Gewicht 13 verschoben werden soll. Danach wird sich das verschiebbare Gewicht 13 in die erforderliche Richtung durch Gravitationskraft bewegen.
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Das Lösen der Bremse 3 muss kurz vor der Wendung des Segelboots erfolgen, wobei die anschließende Neigung des Segelboots zur Außenseite bei der Wendung auch wegen der eigentlichen, schnelleren Wendung des Segelboots vorteilhaft ist.
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Die Größe des verschiebbaren Gewichts 13 ist durch den Neigungswert des Segelboots vom eigentlichen, verschiebbaren Gewicht 13 begrenzt, und zwar in Abhängigkeit von der Form und Größe des eingetauchten Bootskörperteils, daher also ohne Wirkung der Windstärke auf die Segel, damit bei dieser Neigung des Segelboots auf keinem Abschnitt der Umlaufbahn 8 eine große Neigung dieser Bahn vorhanden ist.
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Aufgrund der relativ kleinen Steuerungskräfte und nicht sehr häufigen Verschiebung des verschiebbaren Gewichts 13 ist es möglich, auch einen elektrischen Antrieb zur Verschiebung dieses verschiebbaren Gewichts 13 zu verwenden, und zwar nicht nur bei kleineren Segelbooten mit kleinerem Gewicht des verschiebbaren Gewichts 13, sondern auch bei größeren Segelbooten, und zwar auch mit einer verhältnismäßig kleinen Energieversorgung.
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Die Stromzuführung zum Elektromotor 10 in die eine oder andere Richtung wird von zwei elektromagnetischen Schaltern sichergestellt, die mittels eines Steuerungshebels 17 in ihre Endpositionen gesteuert werden, d. h. nach einer weiteren Verdrehung des Steuerungshebels 17 nach dem Abbremsen einer der beiden Bremsen 3.
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Bei einem elektrischen Antrieb sind auch Endschalter erforderlich, die die Stromzuführung zum Elektromotor 10 am Ende der Umlaufbahn 8 unterbrechen oder die gegebenenfalls noch davor den Elektromotor 10 auf einen langsameren Betrieb umschalten bei Anwendung eines Elektromotors 10 mit zwei Geschwindigkeiten. Am Ende der Umlaufbahn müssen auch ein Federpuffer zur Verlangsamung und eine anschließende Einstellung der schnellen Bewegung des verschiebbaren Gewichts 13 vorgesehen sein. Zur Verlangsamung einer zu schneller Bewegung im Falle einer Verschiebung des verschiebbaren Gewichts 13 bei einem sehr geneigten Segelboot kann in die Übersetzung noch ein Puffer 20 eingeordnet sein, dessen Kolbenstangenende mit einem am Zahnrad 11 exzentrisch gelagerten Zapfen verbunden ist, wobei das Ende des Zylinders mit dem festen Teil des Segelbootbodens verbunden ist.
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Bei der Anwendung eines elektrischen Antriebs bzw. kombinierten Mechanismus zum Steuern mit einem Elektromotor 10 und einem Steuerungsrad 4 kann an der Welle 15 noch eine Zahnkupplung 14 zur Abtrennung des Steuerungsrads 4 angeordnet sein, damit die Möglichkeit besteht, nur den elektrischen Antrieb allein zu verwenden. Das Steuerungsrad wäre hier nur für den Fall vorhanden, dass sich der Akkumulator entlädt oder es zu einer Störung am Elektromotor kommt.
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Durch die Mitte der hohlen, senkrechten Welle 6 kann noch eine biegsame Welle oder eine dünne Stange verlaufen, die mit einer Rolle und einem Verbindungsseil mit einer Rolle am Zahnrad 11 verbunden ist. Am oberen Ende der biegsamen Welle oder der dünnen Stange befindet sich dann ein Zeiger oder eine Scheibe, die dem Steuermann die Position des verschiebbaren Gewichts 13 anzeigt, damit er bei der Verschiebung des verschiebbaren Gewichts 13 von der einen auf die andere Seite weiß, in welcher Lage das Segelboot ausgeglichen wurde und in welcher Position er das verschiebbare Gewicht 13 auf der anderen Seite anhalten soll.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zahnradübersetzung
- 2
- Freilaufkupplungen
- 3
- Bremsen
- 4
- Steuerungsrad
- 5
- Steuerrad-Ständer
- 6
- senkrechte Welle
- 7
- Steuerrad
- 8
- Umlaufbahn
- 9
- vertikaler Zapfen
- 10
- Elektromotor
- 11
- Zahnrad
- 12
- Tragarme
- 13
- verschiebbares Gewicht
- 14
- Zahnkupplung
- 15
- Welle
- 16
- Kettenübersetzung
- 17
- Steuerungshebel
- 18
- Seile
- 19
- einarmige Hebel
- 20
- Puffer/Dämpfer
