DE2163329A1 - Sicherheitsrigg fuer mehrrumpfboote - Google Patents

Description

Malkastenstraße 2 DIPL.-ING. ALEX STE NG ER

DIPL.-ING. WOLFRAM WATZKE

Unser Zeichen: 12 335 Datum: 20. Dezember 1971

Kortenbach & Rauh Kommanditgesellschaft, 5650 Solingen-Weyer, Weyer Straße 277

Sleherheitsrigg für Mehrrumpfboote

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitsrigg für Mehrrumpfboote, deren Schwimmkörper durch Traversen miteinander verbunden sind, und mit einem mit Stagen und Wanten in einem Schuh an Deck aufgestellten Mast, der am Fuß um eine Kippachse nach backbord und steuerbord kippbar ist.

Von der am Segel angreifenden Luftkraft wird nur eine Teilkomponente als Vortriebskraft wirksam. Eine bedeutend größere, senkrecht zur Vortriebskraft wirkende Querkraft versucht das Boot um seine Längsachse zu krängen. Segelboote benötigen deshalb um ihre Längsachse eine größere Stabilität als alle anderen Wasserfahrzeuge. Mit einer Aufteilung der Wasserverdrängung auf mehrere Rümpfe kann bei gleichem Gewicht eine wesentlich größere Anfangsstabilität als bei einem Boot mit nur einem Rumpf erzielt werden. Ein weiterer Vorteil der Mehrrumpfboote ist ihr geringer Wellenwiderstand infolge der geringen Breite der Einzelrümpfe, wodurch größere Geschwindigkeiten möglich werden.

Die bekannten Mehrrumpfboote mit einem starr verstagten Rigg haben den Nachteil, daß sie kentern können, weil die maximale Stabilität bei einem geringeren Krängungswinkel liegt, als es bei Einrumpfbooten mit einem Ballastkiel der Fall ist. Während die Stabilität eines Mehrrumpfbootes ihren maximalen Wert bei einem Krängungswinkel von 20° sis 30° erreicht und bei weiterer Krängung steil abfällt, nimmt die Stabilität eines Einrumpfbootes mit Ballastkiel bis zu einem Krängungswinkel von etwa 90° ständig zu, ohne daß unmittelbare Kentergefahr besteht. Diese Verhältnisse machen deutlich, daß bei Mehrrumpfbooten ein dringendes Bedürfnis

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für ein gut funktionierendes Sicherheitsrigg besteht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitsrigg für Mehrrumpfboote zu schaffen, mit welchem die für ein Segelboot sehr erwünschte große Anfangsstabilität beibehalten werden kann, gleichzeitig aber das krängende Moment der Luftkraft auf einen maximalen Wert begrenzt wird, der etwa dem der maximalen Stabilität, d. h. dem maximalen aufrichtenden Moment des Bootes entspricht. Im übrigen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen.

Für Mehrrumpf boote, deren Schwimmkörper durch Traversen miteinande:pverbunden sind, und mit einem mit Stagen und Wanten in einem Schuh an Deck aufgestellten Mast, der am Fuß um eine Kippachse nach backbord und steuerbord kippbar ist, wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen den Wanten und ihrer Verankerung eine vorgespannte Feder angeordnet ist. Dabei soll die Vorspannung der Feder einem Moment von mehr als 50 %, vorzugsweise 70 bis 80 % der maximalen Stabilität des Bootes entsprechen.

Das erfindungsgemäß ausgebildete Sicherheitsrigg hat den Vorteil, daß die als krängendes Moment wirksam werdende Querkraft auf einen durch Vorspannung und Kennlinie der Feder vorgegebenen Grenzwert begrenzt werden kann. Solange die auf den Muat wirkende Querkraft, die sowohl aus Luft als auch aus Trägheitskräften entstanden sein mag, unterhalb der vorgegebenen Querkraft bleibt, ■< arl alt sich das erfindungsgeraäß ausgebildete Sicherheitsrigg wie ein normales Rigg mit starr verstagtem Mast. Eine nahezu starre Verbindung des Mastes mit dem Boot ist aus zwei Gründen wünschenswert: einerseits sollten die Segel solange als möglich aufrecht gefahren werden, um einen relativ großen Anteil der Luftkräfte in Vortrieb umzuwandeln, andererseits stabilisiert das große Trägheitsmoment des Mastes die Hollbewegungen des Bootes, trägt also im Normalfall wesentlich zum Fahrkomfort bei.

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Sobald aber die Querkraft den vorgegebenen Grenzwert überschreitet, weicht der Mast infolge seiner erfindungsgemäßen Verstagung nach Lee aus. Da sich die auf die Windrichtung projizierte Segelfläche bei Neigung des Mastes verringert, die Federkraft jedoch anwächst, ergibt sich ganz ähnlich wie bei einem Kielboot eine neue Gleichgewichtslage bei geneigtem Mast. Die Krängung des Bootes steigt dabei nur geringfügig an und das aufrichtende Moment des Bootes nimmt weiterhin zu. Bei böigem Wind werden die über den vorgegebenen Grenzwert hinausgehenden Spitzen der auf die Segel einwirkenden Querkraft automatisch vom Sicherheitsrigg ausgeglichen, ohne daß die Mannschaft eingreifen und die Segelfläche verringern müßte. Wenn die auf den Mast wirkenden Querkräfte oberhalb des Grenzwertes pendeln, kann das Sieherheitsrigg auch als elastischer Energiespeicher angesehen werden, der einen Teil der überschüssigen Windkräfte im Vortrieb umsetzt.

Ein weiterer Wesentlicher Vorteil des erfisiejngsgemäß ausgebildeten Sicherheitsriggs besteht darin, daß das große Trägheitsmoment des Mastes beim plötzlichen Anheben eines Rumpfes, z. B. durch eine steile Welle, nicht zu Trägheitskräften führen kann, die über die maximale Federspannung hinausgehen. Das schützt nicht nur die Wanten, sondern beispielsweise bei Trimaranen auch die Traversen vor Überlastung, die den Mitteirumpf und die seitlichen Schwimmer miteinander verbinden.

Bei einer praktischen Ausführungsform kann das erfindungsgemäß ausgebildete Sicherheitsrigg so konstruiert sein, daß die unteren Enden der Wanten über eine vorgespannte Feder mit dem Rumpf des Bootes verbunden sind. Damit der Hebelarm der Federkraft auch bei großer Neigung des Mastes erhalten bleibt, ist es zweckmäßig, das untere Ende der Wanten durch eine Decksaling nach außen zu drükken. Diese Decksaling wird zweckmäßig über Gelenke am Fuß des Mastes befestigt.

Weiterhin hat es sich als zweckmäßig erwiesen, zwischen den Enden der Feder und der Decksaling je einen Seilzug mit einem festen

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Block und einer losen Rolle anzuordnen, so daß die Kraft der Feder nur etwa halb so groß sein muß, wie es dem vorgegebenen Grenzwert entsprechen würde. Die äußeren Enden der Decksaling können in einem gewissen Bereich auf den Wanten gleiten. Wegen der großen Kräfte würde eine feste Verbindung der Decksaling mit den Wanten bei pendelndem Mast eine erhebliche Gefahr für die Besatzung darstellen. Aus dem gleichen Grund sollen auch die Feder und die Widerlager und die feste Rolle nicht auf, sondern geschützt unter Deck liegen.

Die Feder selbst besteht in bevorzugter Ausführungsform aus Gummisträngen, die mit Rücksicht auf eine genügende Federlänge über zwei Umlenkrollen nach achtern um das Cockpit des Bootes herumgeführt sind. Die Vorspannung der Feder wird in Ruhelage von Widerlagern auf der Steuer- und Backbordseite des Decks aufgenommen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der eine vereinfachte, bevorzugte AusfUhrungsform des erfindungsgemäß ausgebildeten Sicherheitsriggs für Mehrrumpfboote am Beispiel eines hochgetakelten Katamarans dargestellt ist. Der Einfachheit halber sind die Beschlagteile zum Verbinden der Wanten mit der Feder über Deck liegend dargestellt. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Katamaran ohne Segel in perspektivischer Darstellung;

Fig. 2 ein Krängungsdiagramm mit Krängungskurven für ein Mehrrumpfboot und ein Kielboot;

Fig. 3 eine Kraft-Weg-Kennlinie einer vorgespannten Feder; Fig. 4a

u. 4b die schematische Darstellung eines Katamarans in gekenterter Lage.

Der dargestellte Katamaran besteht im Prinzip aus zwei Rümpfen 1, 2, die durch Traversen 3, 4 starr miteinander verbunden sind, einem fiichen Cockpit 5 und einem Mast 6 mit einem Baum 7. Der

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Mast 6 ist mit einem Vorstag 8, einem Achterstag 9* einem Backbordwant 10 und einem Steuerbordwant 11 am Deck 12 verstagt.

Der Mast 6 steht mit seinem Fuß 13 in einem Schuh 14. Er ist um eine Achse 15 zur Backbord- und zur Steuerbordseite hin kippbar in einem Schuh 14 gelagert.

Dicht über dem Fuß 13 ist am Mast 6 eine Decksaling 16 angeordnet, die aus einer Backbordsaling 16a und einer Steuerbordsaling 16b besteht. Beide Salings sind um je eine Achse 17 schwenkbar am Mast 6 angelenkt.

Die Backbord- und Steuerbordwanten 10» 11 sind mit ihren unteren Enden an je einem Seilzug 1§, 19 mit einer festen Rolle 20 und einer losen Rolle 21 angeschlagen, wobei die lose Rolle 21 an den unteren Enden der Backbord- und Steuerbordwanten 10, 11 befestigt ist. Die freien Enden der SeilzUge 18, 19 sind an einer aus Gummisträngen bestehenden Feder 22 befestigt, die über Umlenkrollen 23 um das Cockpit 5 herumgeführt ist. Damit die Seilzüge 18, 19 bei Neigung des Mastes 6 auf der Leeseite nicht lose kommen, sollen die losen Rollen 21 durch - nicht dargestellte Gummistropps nach oben gezogen werden.

In Ruhelage wird die Vorspannung der Feder 22 von Widerlagern aufgenommen. Bei Neigung des Mastes 6 nimmt das leeseitige Widerlager 24 die Federkraft auf.

Aus dem in der Figur 2 dargestellten Krängungsdiagramm ergeben sich die theoretischen Grundlagen der Wirkungsweise für das erfindungsgemäß ausgebildete Sicherheitsrigg. In diesem Diagramm ist über dem Krängungswinkel das aus der Querkraft der Luftkraft resultierende Krängungsmoment M bzw. das aufrichtende Moment des Bootskörpers aufgetragen worden. Die ausgezogen dargestellte Linie veranschaulicht den Krängungsverlauf eines Mehrrumpfbootes, während die strichpunktiert ausgezogene Linie den Krängungsverlauf eines Kielbootes darstellt. Aus dem Krängungsdiagramm kann

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abgelesen werden, daß das Mehrrumpfboot schon von Hause aus durch seine Konstruktion eine wesentlich größere Anfangsstabilität besitzt als ein Kielboot. Das erfindungsgemäß ausgebildete Sieherheitsrigg bewirkt, daß der Mast 6 beim Erreichen eines durch die Vorspannung der Feder 22 vorgegebenen Grenzmomentes Mg ausweicht und dadurch die im Wind stehende Segelfläche verringert. Von jetzt an sind Krängung des Bootes und des Mastes nicht mehr gleich. Bei weiterer Steigerung der Luftkraft wird die Krängung des Mastes anwachsen. Die Kraft der Feder 22 kann jedoch nur ein begrenztes Krängungsmoment auf das Boot übertragen, welches im Grenzfall einer Neigung des Mastes 6 von 90° das maximale aufrichtende Moment des Bootes nicht überschreiten soll. Diese Überlegungen vernachlässigen die Tatsache, daß bei stark bewegter See einerseits die Stabilität des oberflächengebundenen Mehrrumpfbootes vermindert ist und andererseits noch zusätzliche nicht vom Rigg herrührende Krängungemomente auftreten können. Es wird deshalb zweckmäßig sein, das maximale aufrichtende Moment des Bootes immer größer zu halten als das maximale vom Sicherheitsrigg übertragbare Moment. Da die Differenz der Krängungsmomente Mmax minus Mg klein bleiben sollte, muß auch der Arbeitsweg der Feder 22 im Verhältnis zu ihrer Länge relativ klein gehalten werden.

Das Sicherheit sr igg ist in der Figur 1 in einem zur Steuerbordseite hin leicht geneigten Winkel dargestellt worden, um die Wirkungsweise zu veranschaulichen. In dieser Stellung ist der durch die Vorspannung der Feder 22 vorgegebene Grenzwert des Krängungsraomentes Mg gerade überschritten worden. Der Backbordwuit 10 hat über den Seilzug 18 die Feder 22 gestreckt und vom t 3k:jordseitigen Widerlager 24 abgehoben. Auf der Steuerbordoder Leeseite kommt lediglich der Want 11 lose. Sobald das Krängungsaoment den Grenzwert Mg wieder unterschreitet, richtet sich der Mast 6 selbsttätig wieder auf.

In der Figur 3 ist die Kraft-Weg-Kennlinie der vorgespannten Feder 22 dargestellt. Danach kann die über die Segel auf den Mast einwirkende Querkraft des Windes zunächst bis zu einer vorgegebenen Grenzkraft Kg ansteigen, ohne daß der Mast 6 nachgeben würde. Erst beim Überschreiten der Grenzkraft Kg wiicht der Mast 6 zur Leeseite hin aus.

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Das erfindungsgemäß ausgebildete Sicherheitsrigg ist in erster Linie eine Sicherung gegen Kentern bei zu großen Luftkräften. Es ist aber auch denkbar, daß ein extrem hoher Seegang ein Boot ganz ohne Luft kr aft zum Kentern bringen kann. Auch in diesem Pail kann das erfindungsgemäße Sicherheitsrigg wesentlich zum Wiederaufrichten des Bootskörpers mit bordeigenen Mitteln beitragen. Bei einem elastisch nachgiebigen Sicherheitsrigg ist zunächst die Gefahr, den Mast 6 beim Kentern zu verlieren, wesentlich geringer als bei einem starren Rigg. Wenn beispielsweise am Topp des Mastes 6 ein Auftriebskörper 25 befestigt ist, kann das Boot nach dem Kentern in der in Figur 4a gezeichneten Lage gehalten werden. Wenn dann der Mast 6 mit Hilfe einer Längenänderung der Wanten 10, 11 im Verhältnis zur Ebene des Decks 12 verschwankt wird, kann der untere Rumpf 1 unter den Schwerpunkt des Bootes und noch weiter einwärts geholt werden, so daß schließlich ein ausreichend großes Moment zum Aufrichten des Bootes entsteht. Die Längenänderung der Warten 10, 11 kann erfindungsgemäß beispielsweise dadurch geschehen^ daß auf jeder Seite zwischen der losen Rolle 21 und einem Hing an den Wanten 10, 11 je eine Talje eingeschäkelt wird, deren gemeinsame Schot von der Backbordtalje zum Cockpit und ohne Unterbrechung zurück zur Steuerbordtalje läuft. Auf diese Weise bleibt das Cockpit frei von überflüssigen Leinen, weil eine Verkürzung einer Talje durch die Verlängerung der anderen kompensiert wird. Weiterhin soll das Unterwantstück zwischen Ring und Rolle 21 entweder durch einen Bolzen gesichert sein, der sich z. B. durch eine Leine vom Cockpit aus lösen läßt. Nach einer Kenterung wird lediglich der in der Luft befindliche Bolzen gelöst und die Leine der im Wasser liegenden Talje geholt, bis sich das Boot wieder aufrichtet. Mit Hilfe der Ta3£n kann dann der Mast 6 auch unter Segel in seine ursprüngliche Lage zurückgebracht werden. Bei genügender Untersetzung der Taljen kann auch mit größeren Booten das in den Figuren 4a und 4b skizzierte Manöver gefahren werden, ohne nach dem Kentern das Boot verlassen zu müssen.

Alle in der Beschreibung erwähnten und in der Zeichnung dargestellten neuen Merkmale sind erfindungswesentlich, auch soweit sie in den nachfolgenden Ansprüchen nicht ausdrücklich beansprucht sind.

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St/pn - 8 -

Claims (9)

Ansprüche :

1. !sicherheitsrigg für Mehrrumpfboote, deren Schwimmkörper durch ^y Traversen miteinander verbunden sind, und mit einem mit Stagen und Wanten in einem Schuh an Deck aufgestellten Mast, der am Fuß um eine Kippachse nach backbord und steuerbord kippbar ist,

dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Wanten (10, 11) und ihrer Verankerung eine vorgespannte Feder (22) angeordnet ist.

2. Sicherheitsrigg nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der Feder (22) einem Moment von mehr als 50 % der maximalen Stabilität des Bootes entspricht.

3. Sicherheitsrigg nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Enden der Wanten (10, 11) lösbar an den freien Enden einer Decksaling (16) befestigt sind und daß die Feder (22) zwischen der Decksaling (16) und dem Deck (12) angeordnet ist.

4. Sicherheitsrigg nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Decksaling (16) am Fuß (13) des Mastes (6) um Schwenkachsen (17) schwenkbar angelenkt ist.

5. Sicherheitsrigg nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Enden der Feder (22) und der Decksaling (16) je ein Seilzug (18, 19) mit einem festen Block (20) und einer losen Rolle (21) angeordnet ist.

6. Sicherheitsrigg nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Seilzügen (18, 19) und der Feder (22) Widerlager (24) angeordnet sind. -

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7. Sicherheitsrigg nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (22) aus Gummi strängen* besteht.

8. Sicherheitsrigg nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, daß die· Gummistränge der Feder (22) über zwei Umlenkrollen (23) nach achtern um ein Cockpit (5) herumgeführt sind.

9. Sicherheitsrigg nach den Ansprüchen 1 bis 6, mit schwimmfähigem Mast, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Wanten (10, 11) durch Taljen oder Strecker auf der Backbord- und Steuerbordseite entgegengesetzt veränderbar ist.