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Patentbeschreibung titel: Fliegendes Segelfahrzeug Die vorliegende
erfindung betrifft ein Fahrzeug welches insbesondere auf Überseestrecken vorwiegend
vom Wind angetrieben werden kann.
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Dies wird erreicht durch ein Motorilugzeug mit hervorragenden Segellugeigenscha£ten,
welches mit Vorrichtungen versehen ist, die ein Segeln über der Wasserläclie eines
Seeweges, mit Blugzeuggeschwindigkeiten ermöglichen.
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Das fliegende Segelfahrzeug kann im Tradewind segelnd, oder durch
Segelflug in den Polarfronten und der Äquatorialfront, oder durch eine Kombination
von beiden und Motorflug, Ozeane überqueren. Awßerdem kann das fliegende Segelfahrzeug
die Lohnen häufiger Wellenaufwinde, welche sich ebenfalls über Seegebieten befinden
zum Segelflug benutzen. In Gebieten mit starken Meeresströhmungen kann das fliegende
Segelfahrzeug sogar bei völliger Windstille gesegelt werden.
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Im folgenden werden drei. verschiedene Bauarten des fliegenden Segelfahrzeuges
beschrieben: Ein fliegendes Segelfahrzeug für Sportzwecke, welches im folgenden
als Sport F.S. bezeichnet wird. Ein fliegendes Segelfahrzeug, hauptsächlich zur
gleichzeitigen Beförderung von Passagieren und Fracht, welches im folgenden als
P&C F.S. bezeichnet wird. Ein fliegendes Segelfahrzeug zur hauptsächlichen Beförderung
von Passagieren, welches im folgenden als Passagier F.S. bezeichnet wird.
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Wenn im folgenden von F.S. ohne weitere Bezeichnung die Rede ist,
handelt es sich um Eigenschaften oder mathematische bsr. pllysikalische Gesetze,
die bei allen hier beschriebenen fliegenden Segelfahrzeugen gleich sind.
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In Figur 1 bis 9 ist das Sport B.S., welches gleichzeitig als Segelflugzeug,
oder vermittels seines Hilfsmotors als Reiseflugzeug dienen kann, dargestellt.
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Fig. 1 zeigt das Sport F.S. in der Seitenansicht. In Fig0 2 ist das
Mittelteil des Sport FaS. in der Vorderansicht zu sehen. Eine Draufsicht des Sport
F.S. wird in Fig. 3 dargestellt. Fig. 4 ist eine Vorderansicht, welche das Sport
F.S. in Segelstellung zelgt. Fig. 5 stellt die beim Segeln auf das Sport F.S. wirkenden
Kräfte auf einer Senkrechten, parallel zur Querachse durch den Kräftes6hwerpunk;t
verlaufenden Ebene dar. Fig. 6 ist eine Draufsicht des segelnden Sport F.S. bei
welcher die auf dasselbe wirkenden Kräfte auf einer durch den Kräfteschwerpunkt
gehenden waagereckten Fläche dargestellt sind. Fig. 6a zeigt ein mathematisches
Abstrakt der in Fig. 6 dargestellten Kräfte. Fig. 7 zeigt einen Seehaken wie er
für das Sport B.S. in Frage kommt in der von demselben beim Segeln eingenommenen
Silage, in der Vorderansicht.
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Fig. 8 ist eine Draufsicht und Fig. 9 eine Seitenansicht des in Fig.
7 dargestellten Seehakens.
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Die mit der Bauweise des Sport F.S. zusammenhängenden Einzelheiten
sind in Fig. 1 bis 9 wie folgt bezeichnet:
1, Flug boot-Rumpf -
2, Zwischenstück - 3,Tragfläche - 4, Stützschwimmer - 5, Kabienenhaube - 6, Einschwingarm
- 7, Seitenleitwerk - 8 Seitenruder - 9, Motorverkleidung - 10, Höhenleitwerk-11,
Faltluftschraube - 12,Kühlluftauslaß - 13, Einschwingarm-Schwenkscharnier - 14,Ausleger
- 15, Kühlluft Einlaß - 16, Einschwingarm-Knickscharnier' - 17, Verbindungsseil
- 18, Seehaken - 19, Querruder 20, Höhenruder - 21, Seehaken-Mittelstück - 22, Seehaken
Halltefläche - 23, Seehaken-Tragfläche - 24, Verbindungsteil - 25, Seehaken-Hallteflächenleitwerk
- 26, Seehaken-Hallteflächenruder -27, Seehaken Tragflächenleitwerk - 28, Seehaken
Tragflächenruder.
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In allen zur vorliegenden Patentschrift gehörenden Seichnungen sind
Centralwasserlinien falls solche vorkommen, mit C.W.L. bezeichnest.
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Die außergewöhnliche Motoranordnung beim Sport F.S. wird dur.ch den
Wankelmotor möglich. Dieselbe wurde gewählt damit die Schall-und sonstigen Schwingungen
des Motors die Wirksamkeit einer Grenzschichtabsaugungseinrichtung an der Tragfläche
(£alls eine solche gewünscht wird) nicht beeinträchtigt. Die Motoranordnung beim
Sport F.S. erlaubt außerdem das Austauschen des Motors gegen einen Düsenantrieb,
ohne wesentliche bauliche Veränderungen.-Das Prinzip des Sport F.S. ist jedoch nicht
an eine bestimmte Anzahl von Triebwerken oder derren Anordnung, oder eine bestimmte
Fahrzeuggröße gebunden.
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Das Prinzip des segelnden Sport F.S. und P&C F.S., ein in der
Luft schwebendes Flugzeug, dessen Tragfläche als Segel wirkt, verbunden
mit
einem im Wasser schwebenden "Kiel" welcher hier als Seehaken bezeichnet wird, ist
aus Fig.4 ersichtlich.
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Jeder der beiden Seehaken des Sport F.S. ist an einem Verbindungsseil
befestigt0 Verbindungsseile für das Segeln im subcavitation Bereich müßen stromlinienförmig
sein. Für den supercavitation Bereich sind Verbindungsseile mit einem Minimum an
projektierter Frontfläche, die in bereits bekannter Weise so geformt sind daß die
Gravitation so kurz wie möglich hinter der Vorderkannte beginnt, erforderlich. Jedes
Verbindungsseil wird durch den dazugehörigen hohlen Einschwingarm, zu einer im Rumpf
des Sport F.S. befindlichen nicht näher beschriebenen Winde zum Auf und Abwickeln
desselben, geführt. Die Winde soll zweckmäßigerweise so gebaut sein, daß dieselbe
das Verbindungsseil beim. Abwickeln, kurz bevor dasselbe voll abgewickelt ist, federnd
bremst.
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Beim Segeln. mit dem Sport F.S. im Bereiche des Grundeffectes hat
die nach unten zeigende Tragflächenhälfte mehr Auftrieb und weniger luftwiederstand.
Hierdurch entstehen im Flugzeugteil des Sport F.S. zwei Drehmomente, eines um die
Hochachse, welches auf eine Drehung des Sport F.S. im Uhrzeigersinn, gesehen in
der Draufsicht, hinwirkt. Das zweite Drehmoment wirkt um die Längsachse und bringt,
wenn demselben nicht entgegengewirkt wird die Tragfläche in eine.
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waagerechte Lage, die ein Segeln unmöglich macht. Dem Drehmoment um
die Längsachse kann entgegengewirkt weden durch Einleiten der Zugkraft des Seehakens
weiter unten am Pluboot-Rumpf. Beim Segeln mit dem Sport F.S. wird die Seehakenkraft
durch das Einschwingarm-Schwenkscharni.er und den Ausleger an welchem das Einschwingarm
-Schwenkscharnier
befestigt ist, in den Rumpf eingeleitet.
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Verkürzten der Ausleger und das anbringen der Ausleger tiefer am Blugboot-Rump!
führt zu höherer Belastung der beim Segeln nach unten zeigenden Tragflächenhälfte.
Dem Drehmoment um die Xochachse des Blugzeugteiles des Sport F.S. beim Segeln kann
durch Verschieben der Ausleger parallel zur Längsachse entgegengewirkt werden.
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Das Schwingen des Einschwingarmes auf einer Ebene quer zur Längsachse
des Flugzeugteiles, wird durch eine nicht näher beschriebene Sciiwingmechanik bewerkstelligt0
Die Schwingmechanik muß den jeweiligen Einschwingarm in seiner oberen Stellung,
(wenn sich der dazugehörige Seehaken in der Tragfläche befindet) festhallten können.
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Die Schwingmechanik muß außerdem so konstruiert sein daß dieselbe
im ausgeschalteten Zustand, die Bewegungsfreiheit des Einschwingarmes, wenn derselbe
sich nicht in der rPragfläche befindet, nicht beeinträchtigt. Die Einschwingarme
müßen in bekannter Weise (Kardangelenkähnlich) so an den Schwenkscharnieren befestigt
sein, daß bei ausgeschwenktem Seehaken eine begrenzte Schwenkbarkeit des Einschwingarmes
von der Flugzeugteil Längsachse aus gesehen, nach vorne und hinten gegeben ist.
Die Einschwingarme sind mit einem nicht näher beschriebenen Ainschwingarm-Knickscharnier,
welches beim Einschwingen des Seehakens ein durch die Schwerkraft hervorgerufenes
Abknicken des Einschwingarmes bis zu einem bestimmten Winkel bewirkt, ausgerüstet.
Das Abknicken der Einschwingarme erlaubt die Verwendung kürzerer Sinschwingarme.
Diese treffen bei eingeschwungenem Seehaken, in einem stumpferen Winkel auf die
Tragfläche. Hierdurch wird der Einschwingarmwiederstand und der Interferenzwiederstand
zwischen
Tragfläche und Einschwingarm herabgesetzt.
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Um mit dem Sport F.-S. vom Motorflug zum Segeln überzuwechseln wird
tief über dem Wasser parallel zur Windrichtung geflogen. Der Seehaken wird auf der
Seite von welcher beim Segeln des vorgesehenen Kurses, der wahre Wind erwartet wird,
an seinem Einschwingarm heruntergeschwenkt, bis der Einschwingarm, wie in Fig.2
gestrichelt dargestellt, senkrecht nach unten zeigt. Dann wird das durch den Einschwingarm
geführte Verbindungsseil mit hoher Geschwindigkeit abgerollt. Zweckmäßigerweise
wird der Seehaken mit beinahe Fallgeschwindigkeit nach unten bewegt. Dies ist notwendig
um die unkontrollierbaren Kräfte welche im Moment des Eintauchens in's Wasser auf
den Seehaken wirken, durch das Beharrungsvermögen desselben zu überkommen. Im Wasser
kann der Seehaken ähnlich wie ein geschlepptes Flugzeug gesteuert werden.
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Nach dem Herablassen des Seehakens, wird eine Kurve nach der dem Seehaken
entgegengesetzten Seite hin geflogen, bis der gewünschte Kurs erreicht ist. Sodann
wird die Tragfläche des Sport F.S, schräg zur Horizontalen gestellt. Hierbei wird
durch Schwenken des Sport F.S. um die Längsachse desselben, die dem ausgebrachten
Seehaken gegenüberliegende Tragflächenhälfte abgesenkt und die auf der Seite des
Seehakens liegende Tragflächenhälfte angehoben. Während des Schrägstellens der Tragfläche,
wird im selben Maßstab wie der Antrieb des Sport F.S. von der Segelkraft übernommen
wird, der Motor gedrosselt und schließlich ganz abgestellt. Das Uberwechseln vom
Segeln zum Fliegen vollzieht sich in umgekehrter Reihenfolge.
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Zum Halsen oder Wenden geht man zuerst vom Segeln zum Fliegen über.
Nach dem erreichen des Blugzustandes, wird der dem vorher eingeholten gegenüberliegende
Seehaken ausgebracht. Hiernach wird in oben beschriebener Weise zum Segeln ( mit
dem wahren Wind auf der entgegengesetzten Seite als vor dem Halsen bzw. Wenden )
über, gewechselt.
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Alle Kräfte in Fig. 5 und 6a sind zur Vereinfachung der Ableitung
trigonometrischer Formeln als Seiten rechtwinkliger Dreiecke bzw.
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als der Seite eines rechtwinkligen Dreiecks gleich, bezeichnet.
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Die Kräfte in Fig. 6 sind zum Teil wie in Fig.5 zum Teil mit Namen
bezeichnet.
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In Fig.5 ist die Tragfläche durch eine mit A bezeichnete Linie angedeutet,
Das tiefer liegende äußere Ende der inclinierten Frage fläche berührt eine gedachte
waagerechte Linie, Der Winkel zwischen der Waagerechten und der Tragfläche ist in
Fig.5 200 Alle auf das F.S. wirkenden Kräfte werden am Tragflächenschwerpunkt C.P.
angreifend angenommen. Die Tragflächenkraft ist mit c bezeichnet. Der Inklination
der Tragfläche entsprechend ist die ragflächenkraft seitlich gerichtet. Winkel alpha
ist folglich gleich der Inklination der Tragfläche0 Die Tragflächenkraft c kann
in zwei Einzelkräfte, die Auftriebskraft b und die Segelkraft b1 zerlegt werden.
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Der schematisch dargestellte Seehaken ist mit der Resultierenden der
von demselben ausgehenden Seehakenkraft zusammen dargestellt.
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Die Seehakenkraft wird mit c2 bezeichnet. Die Linie von der c2
entgegengesetzten
Seite des Seehakens zum Tragflächenschwerpunkt, stellt das Verbindungsseil dar.
Die Seehakenkraft ist um das Kräftegleichgewicht besser sichtbar zu machen, nochmals
von C.P. ausgehend auf der das Verbindungsseil darstellenden Linie abgetragen.
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Die Seehakenkraft kann in eine waagerechte Kraft b2 und eine senkrechte
Kraft a2 zerlegt werden. Um cz aufzuwiegen bedarf es der Kraft ci welche sich aus
b1 und einem Teil der Kraft b welcher gleich a2 ist, zusammensetzt. Auf gleicher
Linie mit a2 liegt die Gewichtskraft P. Das Verhälltniss der Kräfte in Fig. 5 zueinander,
kann wie folgt ausgedrückt werden: Die Seehakenkraft ist ungefähr gleich b1 / cos
alpha 30° Die Ungenauigkeit kommt davon daß die in Fig. 5 dargestellte Seehakenkraft
nicht ganz der Zeichnungsebene parallel läuft, also eine Resultierende der wirklichen
Kraft darstellt.
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Die genaue Berechnung der Seehakenkraft erfordert die Zuhilfenahme
von Fig. 6a.
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Die resultierende nach unten gerichtete Kraft aus der Seehakenkraft
a2 ist gleich ai a 1= b1 tan alpha 300 a = b tan alpha 20° a C b1 Auftriebskraft
b = a2 + P
a2 ~ c2 sin alpha 300 b1 3 b2 b - a1 =b - (b tan alpha
20°) tan alpha1 300 b B t a2 b - a1 P Da heim Segeln mit dem Sport F.S. die Auftriebskraft
b gleich a2 + P sein muß und dieselbe durch, eine Tragflächenkraft c erziehlt wird,
welche gleich der Auftriebskraft multipliziert mit tan alpha ist, kann man mit dem
Sport B.S. schneller segeln als im Bereich des wirtschaftlichsten Treibstoffverbrauches
mit demselben geflogen werden kann.
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In Fig. 6 ist der wahre Wind mit TW und der relative Wind mit RW bezeichnet.
Ein durch den Tragflächenschwerpunkt verlaufender Pfeil DM bezeichnet die Bewegungsrichtung
des B.S, Die Segelkraft ist wie in Fig. 5 mit b1 bezeichnet. Kraft b2 ist in Fig.
6 die Resultierende der Seehakenkraft b3. Die sich aus der Segelkraft ergebende'
Antriebskraft ist mit T bezeichnet. Sie ist gleich der Resultierenden aus. der Wiederstandskraft
D. Vom Seehaken gehen zwei Kräfte aus, der Seehakenwiederstand D1 und die Seehakenantriebskraft
T1, Resultierende eines eiles der Segelkraft. Der Seehakenwiederstand D1 ist im
Gesammtwiederstand D enthallten.
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Für Fig.6 und 6a gilt daß, während der wahre Wind die durch den Pfeil
TW bezeichnete Strecke zurücklegt, sich das F.Sa- vom Punkt CP bis zur Pfeilspitze
des Pfeiles DM bewegt.
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In Fig, 6a wird der Gesammtwiederstand des F.S. b5, ebenso wie die
Geschwindigkeit des relativen Windes ( minimum Segelgeschwindigkeit + 5% ) und die
Segelkraft C3 ( vermittels aus Fig0 5 abgeleiteter Formeln errechnet ) als bekannt
vorausgesetzt. Es wird außerdem als gegeben angenommen daß der Winkel zwischen Segelkraft
C3 und dem relativen Wind 900 beträgt, und der wahre Wind in einem Winkel von 900
zur Bewegungsrichtung des F.S. einkommtO Wenn die vorgenannten Kräfte und Winkel
gegeben sind kann Fig. 6a konstruiert werden. Hierzu muß zunächst der Winkel beta3
bestimmt werden. Da die Größe von a3 unbekannt ist muß beta) und a3 ver mittels
Näherungsrechnung gefunden werden. Wenn beta3 bekannt ist, können alle anderen Größen
folgendermaßen ermittelt werden: alpha8 = g0Q - Winkel beta3 alpha8 = alpha5 alpha6
+ alpha7 = alpha5 alpha7 = cot Seehakenkraft / Seehakenwiederstand alpha6 + alpha7
s alpha5 Es wird klar daß beta4 = beta3 ist und daß da a4, b4s C4 und a3, b
b3,
C3 rechtwinklige Dreiecke sind, das Seitenverhää1tnis c3 / a3 gleich dem Seitenverhältnis
C4 / a4 ist, Demgemäß kann der erforderliche wahre Wind wie folgt ermittelt werden:
a4 = c4 1 ( c3 / a3 ) Da b 4= DM von CP bis zum umteren Ende ist, ergiebt b4 / a4
das bestmögliche Windmehrfache, im weiteren als WM max bezeichnet.
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Das IfiM max gibt an, wieviel mal schneller als der wahre Wind ein
F.S. unter den günstigsten Umständen t wenn der wahre Wind wie in Fig.6 und 6a gezeigt
einkommt) segeln kann. Das WM max ist abhängig von der aerodynamischen und hydrodynamischen
Effectivnes des F0S. und von der Größe der Segelkraft desselben. Beim Sport F.S.
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ist die Segelkraft von der Segelschräglage d.h. von der Inklination
der Tragfläche beim Segeln abhängig.
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Die in Fig. 5, 6, und 6a dargestellten Kräfte entsprechen einem F.S.
mit einem WM max von 5. Bei der in Fig.5 gezeigten Segelschräglage und den Winkelverhälltnissen
in Fig.5 kann ein WM max von 5 erreicht werden wenn der Seehakengleitwinkei 20 und
der Blugzeugteilgleitwinkel ungefähr 21,6 beträgt.
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Moderne Segelflugzeuge können mit Tragflächen von hoher aspect Ratio
und Grenzschicht Absaugungseinrichtungen, unter den gegebenen Verhälltnis;sen (Grundeffect)
eine Gleitzahl von 60 erreichen.
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Die Gleitzahl von Wassertragflächen im supercavitation Bereich steigt
oder fällt innerhalb eines bestimmten Bereiches, reziprok
zum Quadrat
der Profieldicke derselben. Da heute neue wiskerverstärkte Kunststoffe zur Verfügung
stehen, welche die fünfzehnfache Zugfestigkeit und den fünffachen E Modul des festesten
Stahles aufweisen, scheint die Annahme daß heute Wassertragflächen mit Gleitzahlen
von 50 bis 100 im Geschwindigkeitsbereich von 160 bis 250 Knoten hergestellt werden
können, eher konservativ.
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Ein BlS. mit einer Seehakengleitzahl von 75 und einer Blugzeugteilgleitzahl
von 60 würde ein }Rl max von 15 erreichen.
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Ahnlich wie ein Eissegler segelt ein BS. idealerweise immer mit dem
relativen Wind direckt von vorne, auch wenn der wahre Wind schräg von hinten kommt.
Ein relativer Wind stärker als Itindestsegelgeschwindigkeit + 5d0 führt aber nicht
zu einer höheren Segel-Segelgeschwindigkeit, da die Segelkraft bei gleichbleibender
Segelschräglage eine Funktion des Fahrzeuggewichtes ist.
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WM max ist für das praktische Segeln mit dem F.S. von untergeordneter
Bedeutung. Um jeden Punkt eines Seegebietes in praktisch zumutbarer Weise ansiegeln
zu können, muß ein Segelfahrzeug ja mindestens 450 am Wind und vor dem Wind segeln
können. Da der wahre Wind, wenn derselbe von der Fahrtrichtung gesehen 45° von vorne
oder hinten einkommt, ungefähr 1,415 mal so stark sein muß, ergiet 0 sich für ein
F.S. mit zum max 15 beim Segeln 45 am Wind ein Windmehrfaches von 9,88 und 450 vor
dem wahren Wind ein Windmehrfaches von 11,32 . Die verschiedenen Windmultipel für
vor dem Wind und am Wind ergeben sich daraus, daß bei gleichem wahren Wind und gleichem
relativen Wind, die gesegelte Strecke vor dem Wind länger
und am
Wind kürzer wird. Mit dem zum Segeln 450 am Wind nötigen wahren Wind, kann ein F.S.
mit WM max 15 bei gleichbleibender Segelschräglage mit 9Q Grad zur Bahrtrichtung
einkommenden Wind ein WM von 10,6 erreichen.
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Um das Steuerungsprinzip des Seehakens in Fig. 7 bis 9 klarzumachen,
stellen wir uns zwei Achsen vor, um welche sich der Seehaken während des Segelns
drehen kann. Die eine Achse, welche hier als Tragflächenachse bez'eichnet wird,
läuft durch die Tragfläche und deckt sich in der Vorderansicht gesehen mit den Kräften
c1 und cz ( Fig. 7 ) Die zweite Sehne läuft durch die Haltefläche und wird deshalb
als Halteflächenachse bezeichnet. Die durch das Mittelstück laufende Längsachse
ist, die Steuerung des Seehakens beim Segeln betreffend, bedeutungslos, weil eine
Steuerung oder nennenswerte Bewegung des Seehakens um die Längsachse, während des
Segelns nicht stattfindet. Während des Segelns kann die Bewegung des Seehakens um
die Tragflächenachse vermittels des Frage flächenleitwerkes gesteuert werden. Bewegung
des Seehakens um die Tragflächenachse verändert den smstellwinkel der Seehakentragfläche.
Hierdurch wird der Auftrieb der Seehakentragfläche verändert.
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Fig. 7 zeigt den Idealzustand, wenn die Seehakengewi'chtskraft1 und
die uftriebskraft der Seehakentragfläche L1 sich die Waage hallten und die Tragflächenachse
die richtige Inklination hat* Der anstellwinkel der Haltefläche kann von dem Halteflächenleitwerk
und durch Verschieben der \(erbindungsseilbefestigung im Verbindungsteil nach vorne
und hinten, gleichzeitig oder unabhängig voneinander beeinflußt werden. Das Verbindungsseil
muß im Befes-Verbindungsteil so befestigt sein, daß es sich vom Befestigungspunkt
an
nach vorne und hinten, innerhalb gewisser Grenzen, frei einstellen kann. Einrichtungen
welche das automatische " Fliegen des Seehakens im Wasser im richtigen Winkel bewirken
können, werden. als bekannt vorausgesetzt, ( Autopilot Einrichtungen in Blugzeugen,~Kontrolleinrichtungen
von Wassertragflächen - Booten.
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Wie bereits dargestellt, können heute mit supercavitation Seehaken,
viel bessere Gleitzahlen als mit subcavitation Seehaken erreicht werden. Trotzdem
wird es immer Anwendungsgebiete geben, wo der subcavitation Seehaken nicht zu ersetzen
ist, was beim Verfolgen von U-Booten vermittels im Seehaken eingebauter Sonar-Geräte
der Fall ist.
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Der Seehaken in Fig, 7 bis 9 hängt nur an einem Verbindungsseil.
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Seehaken welche an mehreren Verbindungsseilen aufgehängt sind, werden
aber nicht ausgeschlossen. Zur cavitation Unterdrückung bei hohen Geschwindigkeiten
sind besonders dünne Halteflächen mit starker Pfeilung erforderlich. Durch Mehrfachaufhängung
wird es möglich dünnere und stärker pfeilförmige Halteflächen zu benutzen.
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Beim Segeln mit dem F.S. kann ein Zusammenstoß des Verbindungskabels
mit im Wasser schwimmenden Gegenständen, nicht immer vermilden werden. Deshalb muß
am oberen Ende des Verbindungskabels eine nicht näher beschriebene, an sich bekannte
Vorrichtung vorgesehen sein, die wenn eine Anderung der Zugkraftrichtung eintritt
das Verbindungskabel frei giebt. Das obere Ende des Verbindungskabels, sollte zweckmäßigerweise,
außerdem in nicht näher beschriebener Weise mit einer Kapsel verbunden sein. Die
Kapsel
muß in bekannter Weise, so konstruiert sein, daß dieselbe
beim Aufschlag auf das Wasser automatisch einen Ballon mit Gas füllt.
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Der Rallon muß genug Auftrieb haben um in die Luft zu steigen und
das verbindungskabel nachzuziehen, aber weniger Auftrieb als notwendig ist um das
Verbindungskabel und den dazugehörigen Seehaken in die Luft zu heben. Durch den
Ballon, welcher nach MögLichkeit in gut sichtbaren Farben gehallten und Nachts beleuchtet
sein sollte, markiert, kann der Seehaken leicht zur Wiederverwendung aufgefischt
werden. Große F0S. brauchen hierzu, wenn dieselben mit ( bekannten ) Vorrichtungen
zum anbordnehmen von Lasten oder Persohnen während des Fluges ausgerüstet sind,
garnicht erst auf dem Wasser niederzugehen.
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Das P&C F.S. ist in den Figuren 10 bis 19 dargestellt. Fig. 10
zeigt das P&O F.S in der Draufsicht. Fig. 11 ist eine Vorderansicht des im wasser
schwimmenden P&C F.S. Fig. 12 ist eine Vorderansicht des segelnden P&C F.S.
In Fig. 13 wird das im Wasser schwimmende P&C F.S. in der Seitenansicht dargestellt.
Fig. 14, 15 und 16 zeigen das P&C F.S. in der Draufsicht, Seitenansicht und
Vorderansicht, im Wasser schwimmend mit 900 herumgeschwungener- Tragfläche. Ein
Schnitt durch die Tragfläche des B&C F.S.
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während sich die Tragfläche in Fluglage befindet ist in Fig. 17 schematisch
dargestellt. Figur 18 ist eine Vorderansicht des IIittelstückes des P&C F.S.
mit eingeschwungener Tragfläche und gestrichelt gezeichneter Tragfläche in Fluglage.
Fig 19 zeigt die- in Fig. 18 dargestellten Teile des P&C F.S. in der Draufsicht.
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In Fig. 10 bis 19 sind die Einzelheiten des P&C FlS wie folgt
bezeichnet:
29, Tragfläche - 3o, Querruder - 31, Landeklappen -32, Gehause für Düsentriebwerke
zur Tragflächen-Grenzschichtabsaugung - 33, Schwimmer-Rümpfe - 34, Höhenleitwerk
- 35, Seitenleitwerke - 36, Strohmlinienförmige Verbindungsstücke - 37, Lufteinlaß
für Düsentriebwerke - 38, Auslaßrohre fiir Düsentriebwerks-Rückstoß - 39, Steuerungsraum
Fenster - 40 Verspannungsseil - 41, Strohmlinienförmige Masten - 42, Verbindungsseil
- 43, Seehaken -44, Seitenleitwerksruder - 45, Drehkranz - 46, Ausfahrbare Steuerungsgondel
- 47, Brücke - 48, Brückenträger - 49, Brückenträger-Scharniere - 50, Vorklappe
zur liandeklappe.
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Ein hochleistungs Seehaken wie er für das i?&O FeS in Frage kommt
ist in Fig. EO bis 24 dargestellt9 Fig. 20 zeigt den hochleistungs Seehaken in der
Draufsicht. In Fig, 21 ist der hochleistungs Seehaken in der Seitenansicht dargestellt.
Die Figuren 22 bis 24 zeigen den hochleistungs Seehaken in der Vorderansicht. Fig.
23 zeigt den hochleistungs Seehaken in der Lage in welcher derselbe heruntergelassen
oder eingeholt wird. In Fig. 22 und 24 ist der hochleistungs Seehaken in beiden
möglichen Segelstellungen zu sehen.
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Die Einzelheiten des hochleistungs Seehakens in Fig. 20 bis 24 sind
wie folgt bezeichnet: 52, Mittelstück - 53, Haltefläche -54, Tragfläche - 55, Verbindungsteil
- 57 Tragflächenklappe.
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Die beim Segeln mit dem P&C FoS. auftretenden Kräfte sind dir
gleichen wie die unter Sport F.S. beschriebenen. Die Segeltechnik beim Segeln mit
dem P+C F.S. ist die gleiche wie beim Segeln mit dem Sport F.S. , mit einer Ausnahme:
Beim Halsen oder Wenden
mit dem P&C 2 SO braucht der Seehaken
nicht erst eigeholt zu werden, da das &C F.S. mit einem Seehaken auskommt.
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Beim P&C B.SX kommt es auf höchste Tranzportwirtschaftlichkeit
an. Diese wird erreicht durch ein P&C F.S . mit einer Tragfläche welche mit
Grenzschichtabsaugungseinrichtungen über die ganze Fläche derselben verteilt, ausgerüstet
ist. Die Tragfläche des P&C F.S. ist vermittels strolunlinienförmiger Verbindungsstücke
welche zweckmäßigerweise ebenfalls mit Grenzschichtabsaugung ausgerüstet sein sollen,
mit den Schwimmer-Rümpfen verbunden. Der Gebrauchswert des P&C F.So wird erhöht
durch Fahrwerke welche ein Landen auf normalen Flughäfen erlauben. Die Hauptfahrwerke
sollen zweckmäßigerweise in nicht näher beschriebener Weise in die strohmlinienförmigen
Verbindungsstücke einfahrbar sein. In den strohmlinienförmigen Verbindungsstücken
ist Platz führ Fahrwerke mit sehr langen Federwegen. Die Verwendung von Hauptfahrwerken
mit mit verhälltnismäßig um ein Vielfaches längeren Federwegen als heute im Flugzeugbau
üblich, zusammen mit der größeren Entfernung der Fahrwerke von der Tragflächenmitte
führt zu geringeren Frage flächen Biegemomenten beim Landen und daher durch Materialeinsparungen
zu geringerem Leergewicht des P&C F.S. Weitere konstruktive Einzelheiten um
das Tragflächengewicht herabzusetzen und damit das Bauen größerer P&() F.S.
ohne steigenden Beergewichtsanteil zu ermöglichen, werden später beschrieben.
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Die Schwimmer-Rümpfe des P&C F.S. sind im Mittelteil rohrförmig
und arbeiten nach dem Prinzip des Verdrängungsbootes oder mit Hilfe von einziehbaren
Wassertragflächen, welche an sich bekannt sind und nicht näher beschrieben werden.
Damit die Belastung der P&C B.S.
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Tragfläche beim Wiedergehen im Wasser nicht größer ist als beim Landen
auf Landflug'häfen, können Wassertragflächen mit langen Federbeinen benutzt werden
um den Stoß beim Aufsetzen auf das Wasser abzufangen.
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Die obere Hälfte der Schwimmer-Rümfe des P&C F*S. ist zur Beförderung
von Passagieren vorgesehen. Hierbei ist es zwectnäßig den Flur in den Schwimmer-Rümpfen
in nicht näher beschriebener Weise so ZU gestallten daß derselbe beim Segeln immer
in waagerechter Lage bleibt. Hierdurch wird den Passagieren wahre des Segelns das
Reisen in einem schräg zur Waagerechten geneigten Raum erspart.
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Das P&C F.S. wird beim Motorflug von mehreren in der Tragfläche
befindlichen Düsentriebwerken angetrieben. Bei jedem F,S. welches während des Motorfluges
von Düsentriebwerken angetrieben wird müssen Vohrkehrungen getroffen werden, um
zu verhindern daß der Luftwiederstand ~ ansteigt, sobald die Düsentriebwerke abgeschaltet
werden. Dies kann geschehen indem die abgeschalteten Düsentriebwerk; von einem Hilfsmotor
schnell genug gedreht werden daß die durchströhmende Luft nicht gebremst wird. Eine
andere Lösung ist, die Luft vom Lufteintritt aus, bei abgeschallteten Düsenaitrieben
in nicht näher beschriebener Weise um die Düsenantriebe herum zum Austrittsrohr
derselben zu leiten. Der Geschwindigkeitsverlust der Zuluft kann in diesem Falle
von einem Propeller oder durch Mischen mit der Rückstoßluft der Saugturbinen welche
zur Grenzschichtabsaugung dienen ausgeglichen werden.
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Um sehr großr P&C F.S. bauen zu können ohne daß der Beergewichtsanteil
am
Gesammtgewicht in unvertretbarem Maße steigt, muß die Ladung im Verhälltnis des
Auftriebes beim Fliegen, auf die Frage fläche verteilt werden. Außerdem ist es notwendig
den beim Landen in der Tragfläche auftretenden Biegemomenten entgegenzuwirken, ohne
die Tragfläche stärker zu machen als dies für das Filzen mit optimal beladener Tragfläche
notwendig ist, Dies kann durch eine während des Fluges in die Tragfläche in nicht
näher beschriebener Weise einziehbare Verspannung geschehen. Die einziehbare Verspannung
besteht aus den Verspannungsseilen und den einziehbaren strohmlinienförmigen Säulen.
Eine Verspannung wie die in Fig0 11 dargestellte hat den Nachteil eine Knickspannung
in der Tragfläche zu bewirken. Diesem Nachteil kann durch eine der Aufhängung einer
Hängebrücke entsprechende einziehbare Verspannung entgegengewirkt werden0 Das Höhenleitwerk
des P&C F.S. ist zur Erziehlung geringeren Luftwiederstandes schwenkbar gestalltet.
Zweckmäßigerweise sollte dasselbe außerdem mit Grenzschichtabsaugung versehen sein.
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Zum Einlaufen in schmale Einfahrten und zum Raum sparen nach erfolgter
Landung kann das P&C F.S. mit einer um 900 schwenkbaren Tragfläche ausgerüstet
sein. Während der Wasserfahrt mit 900 ge schwenkter Tragfläche ( Fig. 14 bis 16
) kann das P&C F.S. von in den Rümpfen befindlichen Motorpumpen welehe Wasser
durch ein Loch im Rumpf ansaugen und durch ein Auslaßrohr wieder ausstoßen, in bekannter
Weise angetrieben werden. Die Steuerung des P&C F.S.
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kann während der Wasserfahrt von einer ausfahrbaren Steuergondel aus
erfolgen.
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Die Steuergondel soll in nicht näher beschriebener Weise so konstruiert
sein, daß dieselbe bei Nichtgebrauch in die Tragfläche eingezogen werden kann.
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Der in Fig. 17 dargestellte Querschnitt zeigt wie es möglich ist,
die Brücke zwischen den beiden strohmlinienförmigen Verbindungsstücken, stark genug
für die bei geschwenkter Tragfläche auftretenden Lasten zu machen, ohne daß die
Tragfläche in der Mitte zu sehr geschwächt wird Dies wird erreicht durch eine Brücke
wilche in ihrem Mittelteil ohne die bei nicht Benutzung der Brücke in die Tragfläche
eingeschwenkten Träger, zu schwach ist um die bei 990 geschweliçter Tragfläche auftretenden
Belastungen auszuhallten.
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Da die Brücke zwischen den beiden strohmlinienförmigen Verbindungs
körpern, beim Einschwenken der Brückenträger in die Tragfläche, eineL großen Teil
ihrer- Festigkeit verliert, werden die strohmlinieiförmigen Verbindungskörper während
sich die Tragfläche in Fluglage befindet, direkt mit derselben verbunden. Die Verbindung
kann durch nicht näher beschriebene Schraub- oder Bayonetverbin dungen geschehen.
Zweckmäßigerweise werden die Verbindungseleinente maschinell eingeschraubt oder
eingerastet. Die Tragfläche muß in Fluglage außerdem zweckmäßigerweise durch lösbare
Verbindungen an beiden Seiten so mit der Brücke verbunden werden, das die auf die
Unterseite der Tragfläche wirkenden Kräfte, durch die Brücke geleitet. werden können.
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Wenn die in der Fluglage befindliche Tragfläche geschwenkt werden
soll müBen zunächst die Brückenträger von ihrer in Fig. 17 dargestellten Lage in
der Tragfläche ausgeschwenkt werden, bis sie sich
in der in Fig.
17 in gebrochenen LiniGq1 dargestellten Position befinden. Danach werden dieselben
in nicht zäher beschriebener Weise, durch Elemente welche eine lösbare Verbindung
herstellen, automa--tisch mit den strohalinienförmigen Verbindungskörpern, verbunden.
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Daraufhin werden die YerbIndungen der Tragfläche zu den strohmlinienförmigen
Verbindungskörpern und der Brücke gelöste Die Frage fläche ist nun überhaupt nicht
mehr mit, den strohmlinienförmigen Verbindungskörpern und nur durch den Drehkranz
mit der Brücke verbunden. Die Tragfläche kann nun um den Drehkranz herum 900 in
nicht näher beschriebener Weise mechanisch bewegt werden. Danach nimmt dieselbe
die in Fig. 14, 15, 16, 18 und 19 gezeigte Lage ein.
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Für das P&() dessen Segelgeschwindigkeit zum Zwecke höchster Tranzportwirtschaftlichkeit',
so hoch wie möglich sein muß, ( d.h.
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höchste über längere Zeiträume anzutreffende Oberflächenwind Geschwindigkeit
multipliziert mit dem höchsten beim Segeln erreichbaren WM ) kommt nur ein hochleistungs
Supercavitation Seehaken in Dragee Der hochleistungs Seehaken in Fig, 20 bis 24
kann mit entsprechender Halltefläche und Tragfläche ausgerüstet im Subcavitation-
sowie im Supercavitationbereich eingesetzt werden. Der Anstellwinkel des hochleistungs
Seehakens kann während des Segelns durch Verschieben der Verbindungsseilbefestigung
im Verbindungsteil verstellt werden Durch Verschiebung der Verbindungsseilbefestigung
kann natürlich nur der Anstellwinkel der Seehakenhalltefläche verändert werden.
Der Auftrieb der Seehakentragfläche kann im subcavitation - Bereich durch eine Klappe
reguliert werden. Im supercavitation
Bereich kann der Auftrieb
der Tragfläche des hochleistungs Seehakens durch einen im Seehakenmittelstück befindlichen
Kreisel oder durch ein im Mittelstück befindliches verschiebbares Gewicht verändert
werden0 Was über das antomatische " Fliegen " des Seehakens für niedrige Geschwindigkeiten
gesagt worden ist gilt auch für den hochleistungs Seehaken. Ebenso wie der Seehaken
für- niedrige Geschwindigkeiten, kann auch der hochleistungs Seehaken gleichzeitig
an mehreren Verbindungsseilen aufgehängt seine Die Fig 25 bis 27 stellen das Passagier
P,S, dar, dessen Einzelteile wie folgt bezeichnet sind: 58, Tragfläche - 59, Querruder
-60, Profielsegelträger - 61, Profielsegel - 62, Profielsegel Trägerrohre - 63,
Schwimmer-Rümpfe - 64, Seitenleitwerke - 65, Höhenleitwerk - 66, Steuerungsraum-Fenster
- 67, Seitenruder - 68, Strohmlinienförmige Verbindungsstücke - 69, Verbindungsseil
- 70,Seehaken - 71, Lufteinlaß öffnungen - 72, Seehaken Ausbringvorrichtung 7f,
Kraftübertragungsholme.
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Das Passagier F.S. wurde entworfen um Passagiere in den Schwimmer-Rümpfen
und in der Tragfläche desselben transportieren zu können, Außerdem können nach dem
Prinzip des Passagier F.S., kleinere F.S.
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mit Geschwindigkeiten im subcavitation Bereich gebaut werden, welche
in der Lage sind mit Windkraft vom Wasser abzuheben.
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Die Tragfläche, Schwimmer-Rümpfe, Leitwerk und die strohalinienförmigen
Verbindungskörper können beim Passagier F.S. im Wesentlichen gleich den entsrechenden
Teilen des P&C F.S. sein. Das Segeln
des Passagier F.S. geschieht.
mit Hilfe von Profielsegeln welche an Profielsegelträgern die vorn und hinten aus
der Tragfläche des Passagier FeS herausragen, schwenkbar befestigt sind. Um das
Passagier F.S. bei und nach der Landung Seitenwind unabhängiger zu machen ist es
zweckmäßig die Profielsegel vor der Landung in eine der Tragfläche parallele Lage,
welche in Fig0 25 dargestellt ist, zu schwingen, Die Düsenantriebe des Passagier
F.S. sind in der Tragfläche desselben angebrachte Die lufteintrittsöffnungen für
dieselben befinden sich an der vorderen Tragflächenkannte. Der Rückstoß der Düsentriebwerke
tritt durch die nicht näher beschriebenen Profielsegel Trägerrohre aus.
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Die unter P&C F.S. beschriebenen Methoden, welche gewährleisten
daß bei abschallten der Düsentriebwerke der Luftwiederstand nicht ansteigt, müßen
auch beim Passagier F.S. angewendet werden. Da das Passagier F.S. durch seine Bauart,
mehr Luftwiederstand als das P&C F.S. hat, sollte Grenzschichtahsaugung, immer
dieselbe beim Passagier F.S. möglich ist, angewendet werden.
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Das Passagier F.S. hat zwei Seehaken, welche in die strohmlinien förmigen
Verbindungskörper eingezogen werden können. Dies kann mit Hilfe von nicht näher
beschriebenen teleskopartigen Seehaken ausbring Vorrichtungen, durch welche das
Verbindungsseil geführt wird, geschehen. Durch die. Kraftübertragungsholme kann
die Seehakenkraft auf die Tragfläche. übertragen werden, Segeln mit dem Pass;agier
FS. ist nur mit senkrecht zur Tragfläche geschwenkten Profielsegeln
möglich0
Beim Motorflug mit dem. Passagier F.S ist es vorteilhaft die Profielsegel wie in
Fig. 26 und 27, senkrecht zur Tragfläche zu schwenken, um die Interferenz zwischen
Profielsegeln und Tragfläche möglichst klein zu halten0 Vermittels Vorrichtungen
wie sie bei Verstellpropellern üblich sind, muß der Anstellwinkel der Profielsegel
verstellbar sein. Beim Segeln ist der wahre Wind in der Höhe des oberen Endes der
Profielsegel schneller als in der Höhe des unteren Endes der Profielsegel, Der relative
Wind kommt deshalb in Fahrtrichtung des Passagier B.SO gesehen, am oberen Ende der
Profielsegel mehr von rechts und am unteren Ende mehr von links ein. Ideal sind
daher Profielsegel welche ihre Anstellwinkel von dem beim Segeln oberen Ende zum
beim Segeln des jeweiligen Kurses unteren Ende hin allmählich ändernd Eine Kompromißlösung
ist, der beim Segeln unteren Hälfte des Profielsegels einen anderen Anstellwinkel
als der beim Segeln oberen Hälfte zu geben.
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Der Anstellwinkel der Profielsegelhälften muß in diesem Palle nach
dem mittleren Winkel in welchem der Wind für die entsprechende Segelhälfte einkommt,
orientiert sein. Wo die Profielsegelhälften am Profielsegelträger befestigt sind,
ist es vorteilhaft einen Anstellwinkel zu haben, welcher keine Ablenkung der Luftströhmung
von einer Ströhmungsrichtung parallel zur Längsachse des Passagier- F*S bewirkt.
Dies kann geschehen indem die Verstellung des Anstellwinkels der Profielsegel nicht
direckt am Profielsegelträger beginnt.
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Die Segeltechnik beim Segeln des Passagier F.S. gleicht der beim Segeln
des Sport B.S. angewandten, mit einer Ausnahme: Das Passagier F.S. segelt immer
in waagerechter Lage0 Daher werden beim Passagier F.50, nachdem der Seehaken wie
beim Sport F.S. ausgebracht
wurde und das Passagier FoS. in der
gewollten Segelrichtung fliegt, an Stelle des Schräglegens der Tragfläche, die Profielsegel
in Segelstellung geschwungen. Danach wird der motorische Antrieb, langsam gedrosselt
und schließlich abgestellt.
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Segelfahrzeuge vom Typ des Passagier F.S. welche zum puren Segeln
bestimmt sind müßen bei ausgebrachtem Seehaken vom Wasser aus angetrieben von den
Profielsegeln in die segel Flughöhe aufsteigen.
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Dies läßt sich am besten mit dem wahren Wind 900 zur Fahrtrichtung
einkommend erreichen Nach dem Abheben mit dem zum puren Segeln bestimmten F.S. kann
dasselbe in die gewünschte Richtung gesteuert werden. Zum Halsen und Wenden muß
man mit dem zum puren Segeln bestimmten Segelfahrzeug vom Typ des Passagier FoSe,
erst auf dem Wasser niedergehenO Alle beim Segeln mit dem Passagier BOS. auftretenden
Kräfte sind die gleichen wie die beim Sport F.S. beschriebenen, nur daß die Kräfte
b und bi (in Fig. 5) beim Passagier F.S. direckt von der Tragfläche und den Profielsegeln
erzeugt werden und nicht wie beim Sport- und P&C FeS. sich von von der Tragflächenkraft
ableiten Fig. 26 und 27 zeigt über und unter der C¢WeLo eine gebrochene Linie. Der
Abstand beider Linien voneinander entspricht der höchsten im Atlantic zu erwartenden
Wellenhöhe.