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Technische Beschreibung und
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Patentansprüche Titel : Teilbarer Schwenkkiel für alle Segel-Wasserfahrzeuge
Anwendungsgebiet : ile erfindung betrifft einen neuartigen Kiel für alle Segel-Wasserfahrzeuge
in einzelner oder Mehrfachanordnung.
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Zweck : Wesentliches Merkmal der Leistungsfähigkeit eines Segel-Wasserfahrzeugs
ist auch ein ausreichend großer und hydrodynamisch verwirbelungsfrei geformter Kiel
zur Herstellung der günstigsten materalfläche und Stabilität des Rumpfes unterhalb
der Wasserlinie.
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Bin solcher Kiel hat notwendigerweise auch einen sehr großen Tiefgang,
der im Flachwasser oder an Küsten mit Gezeiten sehr große Schwierigkeiten verursachen
kann.
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Daher kommt es darauf an, einen aufholbaren Kiel herzustellen, der
bei Segelfahrt im Tiefwasser, wie auch im i?lachwasser, nicht zu überbietende günstigste
Eigenschaften besitzt.
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Stand der Technik Es ist bekannt, daß verschiedenartige Konstruktionen
mit senkrecht aufholbaren Kielen, Ballastschwertern, Kielschwertern und Kimmkielschwertern
mit mehr oder weniger geringem Erfolg erprobt wurden, da die Nachteile mitunter
sehr schwer zu kompensieren waren.
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Die Verschwenkung von Kielhalbkörpern rechtwinkLzur Schiffslängsachse
in entgegengesetzter Weise nach außen ist bis heute auch unter Zuhilfenahme der
Hydraulik in keiner Schrift bekanntgemacht worden.
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Kritik des Standes der Technik Grundlage der Konstruktion des Aggregats
ist der heutige Stand der Kompakt-Hydraulik-Technik, die für diesen speziellen Zweck
weiterentwickelt werden und die Möglichkeit der weitgehenden Standardisierung einschließen
soll.
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Dadurch ist es möglich, künftig alle bisherigen Kielkonstruktionen
aufzugeben und in optimaler Leistung für alle Zwecke zu vereinheitlichen.
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Aufgabe : Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für alle gel-Wasserfahrzeuge,
gleich welcher Bauart und Größe, eine völlig unkomplizierte, daher jederzeit einfach
zu wartende preisgünstige optimale Kielform flir die Fahrt unter Gegeln in tiefem,
@@@ @@@@@ @@ @@ @@@@@@@ Wasser zu ermöglichen, die
die bei allen
anderen Konstruktionen mit senkrecht aufholbarem Kiel oder Schwert nicht möglich
ist, da hier eine ungewollte Verkleinerung der Lateralfläche und manchmal eine überproportionale
ungtinstige Verschiebung des Schwerpunktes in Kauf genommen werden muß.
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Lösung : Diese Aufgabe wird erfindungsmäßig dadurch gelöst, daß der
Kiel nicht aus einem Stück, sondern aus zwei symmetrischen Kielhalbkörpern zusammengesetzt
ist, die an parallel zur Schiffslängsachse vorhandenen Keilwellen aufgehängt sind
und hydraulisch nach beiden Seiten entgegengesetzt rechtwinklig zur Schiffslängsachse,
entweder einzeln nacheinander oder zusammen, von Hand verschwenkt werden können.
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Weitere Ausgestaltung der Erfindung Je nach dem Anspruch des Eigners
eines Segel-Wasser-Pahrzeugs ist es möglich, optimale Segeleigenschaften auch unter
Zugrundelegung eines großen Komforts nach dem neuesten Stande der echnik beim teilbaren
Schwenkkiel herzustellen.
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Zum Beispiel Ausgestaltung der praktischen Anwendung des teilbaren
Schwenkkiels zu den Zeichnungen 2 - 3 mit zwei Hubarmen und zwei Keilwellendichtungen,
aber ohne Stirnräder. - Wenn schwere Kielhalbkörper zu bewegen sind -Ausgestaltung
der praktischen Anwendung wie vor zu den Zeichnungen 2 - 3 mit Elektromotorantrieb
12V-24V von 1 - 2 KW Leistung. - Schwächt die Bordbatterie kaum, da nur Betrieb
in Mimltenbruchteilen nötig -Ausgestaltung der praktischen Anwendung zu den Zeichnungen
2 - 3 wie vor und elektronischer Steuerung der vollautomatischen Schwenkkielbetätigung
über ein Echolot. - Bei Antrieb mit Elektromotor zu empfehlen -Åusgestaltung der
praktischen Anwendung zu den Zeichnungen 4 - 6 mit gedämpft-elastischer0Aufhängung
des teilbaren Schwenkkiels beiderseits 25 gegenüber der Lotrechten (rechtwinkl.
zur Längs- und Querachse des Schiffes) von Handbetrieb auf Antrieb mit Elektromotor
wie vor und elektronischer Steuerung wie vor.
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Ausgestaltung der praktischen Anwendung zu den Zeichnungen-4 --6
wie vor und einem ballastlosen teilbaren Schwenkkiel, bei der durch Pumpen beweglicher
Innenballast in Form von Bleipaste oder Wasser elektronisch verschoben werden kann
und dadurch dem Rumpf ein großes aufrichtendes Moment verleiht, bei größtmöglicher
Schlankheit er Kielform.
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Ausgestaltung aller praktischen Anwendungen des teilbaren Schwenkkiels
( Zeichnungen 1 - 9 ) mit veränderlichem Lateralpian und veränderlichem Kielgewicht
bei den Schwenkkielhalbkörpern.
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Ausgestaltung der praktischen Anwendung zu Zeichnung 10 mit mehreren
Schwenkkielaggregaten, die, falls sie auf Drehgestellen ruhen, Drehungen der Kiele
um die-Stehachse zu Steuerzwecken gestatten.
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Erzielbare Vorteile Bei sicherer und leichter manuellerbzw. elektrischer
Handhabung der Kompakthydraulik bietet der teilbare Schwenkkiel durch eine-Standardisierung
der in den Zeichnungen 2 - 10 dargestellten praktischen Ausführungen außer einer
preiswerten Anschaffung, auch für den Einbau in bereits vorhandene wasserfahrzeuge'
große Vorteile, die in dieser optimalen Form bisher von keiner Kielkonstruktion
verwirklicht werden konnten.
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Optimale Segeleigenschaften im Tiefwasser mit optimaler, nur vom
Material her beschränkten hydrodynamisch günstigsten Kielform der beiden zusammengepreßten
Kielhalbkörper, die nahezu abdriftfrei ist und kaum noch meßbare Werte des induzierten
Widerstandes und der Verwirbelungen im Grenzbereich von Rumpf und Kiel (Grenzschicht
des umströmenden Wassers) garantiert.
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Noch sehr gute Segeleigenschaften im Flachwasser, wenn die Kielhalbkörper
hydraulisch gespreizt worden sind, wie bei einem Wasserfahrzeug mit Kimmkielen.
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Völlig automatisches Trockenfallen des Wasserfahrzeugs in Tidengebieten,
wgnn die Schwenkkielhalbkörper vorher bis etwa 50 beiderseits der Senkrechten angehoben
worden sind und ebenso automatische Fahrbereitschaft unter Segeln nach gestiegenem
Wasserstand.
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Problemlose Lagerung des Segel-Wasserfahrzeugs auf festem Grund oder
an Land, da die gespreizten Kielhalbkörper den Rumpf ohne jede Stiitzung und Verpallung
sicher zu tragen vermögen.
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Möglichen Reduzierungen von Materialstärken an Xumpf und Rigg und
von Ballastgewicht an den Schwenkkielhalbkörpern sind besonders bei den praktischen
Ausführungen zu den Zeichnungen 3 - 6 kaum Grenzen gesetzt, Die nach dem neuesten
stande der Technik hergestellte Kompakthydraulik ist bei manueller Ausrüstung mit
geringem Kraftaufwand bedienbar,-der etwa dem bei der Aufholung des Schwertes einer
Jolle entspricht-, da ja nicht etwa das gesamte Kielgewicht angehoben, sondern nur
das jeweilige Drehmoment der beiden Halbkielkörper bezwungen werden muß.
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Je nach dem Verwendungszweck des Segel-Wasserfahrzeugs kann durch
Austausch der Füllungskörper in den Halbkielen aus Hartblei gegen solche aus Hartkunststoff
das Kielgewicht,nach Lagerung der Segelyacht auf festem Grund,ebenso leicht verändert
werden, wie die Veränderung der Lateralfläche des Kiels durch lierausnahme oder
Zusatz von i'üllungsstücken.
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Beschreibung der Ausftihrungsbeispiele Ausführungsbeispiele der Erfindung
sind mit Ausnahme der Zeichnung 1, die in vereinfachter Form das Prinzip des teilbaren
Schwenkkiels erklären soll, noch in den Zeichnungen 2-3 lwnd 4-6tsowie Zeichnung
10 enthalten, zu denen gesonderte Beschreibungen beigegeben werden.
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In den Zeichnungen 7 - 10 wurde hauptsächlich dargestellt, wo und
aui welche Weise die Unterbringung des Schwenkkielaggregats im Kumpf des Segel-Wasserfahrzeugs
am besten vorgenommen werden kann.
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Erläuterung der praktischen Aus fiihrungen des teilbaren Schwenkkiels.
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Zeichnung 2 ( Längsschnitt "A" - "C ) Es bedeuten: (1) = Kielform
des Rumpfes, (2) = Querschott, (5) = Keilwellenlager, (7) = durch IAI? und 0 "C"
durchgehende Keilwelle, (83) = Keilwelle in "C", (10) = Hubarm, (11) = Kielschwenkarm,
(13) = Auflager, (14) = Dichtung der Keilwelle (7), (i5) = Stirnrad der Keilwelle
(7), (16) = Stirnrad der Keilwelle (8), (17) = Auflager für Kajütbodenteilstück,
(18) = Kajütbodendichtung, (19) = Kajütbodenteilstück, (20) = Abdichtung der Kielform,
(21) = Bilge.
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In der Zeichnung 2 wird die einfachste Form der praktischen vusführung
des teilbaren Schwenkkiel-Aggregats vorgestellt. Sie dilrfte als von Hand bedienbares
Modell besonders kostengünstig sein und sich auch besonders fiir den Einbau in bereits
vorhandene Wasserfahrzeuge eignen. Die völlige Wartungslosigkeit kann schon vom
Aufbau her garantiert werden.
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Die Hydraulik und die Mechanik sind in den beiden Tunneln "A" und
"C" untergebracht. Tunnel "A" ist bei allen praktischen Ausführungen des teilbaren
Schwenkkiels ein völlig trockener Haum, in dem die Kompakthydraulik rnit den Leitungen
und Steuerventilen (nicht gezeichnet) und Teile der Mechanik zum Verschwenken der
Kielhalbkörper untergebracht ist. Tunnel "C" ist ebenfalls bei allen praktischen
Ausf;3hrungen einheitlich gebaut, er ist aber im Gegensatz zu "A" mit Seewasser
gefüllt. Tunnel "C" befindet sich zweckmäßigerweise unter dem Kajütfußboden, gegen
den er abgedichtet ist und kann daher nur gewartet werden, wenn das Segelfahrzeug
auf festem Grunde oder an Land liegt, wo es auf den Schwenkkielhalbkörpern stabil
ruht. In Tunnel "C" sind daher auch hauptsachlich nur die heilwellen mit ihren wartungsfreien
Lagern und die Kielschwenkarme untergebracht, an die die Kielhalbkörper angeschweißt
sind. Die Öffnungen in der Kielform des Rumpfes, durch die die Kielschwenkarme durchgelassen
werden, sind mit Abdichtungen versehen, die feste Körper wie Stand abhalten.
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Wirkungsweise: I)urch Bewegung des Hubarme (io) um die Keilwelle (7)
wird die auf (10) ausgeiibte Kraft über das Stirnrad (15), das ebenfalls auf der
Keilwelle (7) sitzt, auf stirnrad (16) und damit auf Keilwelle (8) übertragen. Die
Drehungen der teilwellen (7) und (8) sind gegenläufig. Dadurch führen auch die auf
die Keilwellen (7) und (8) aufgesetzten Kielschwenkarme (11) die erwünschten gegenläufigen
Verschwenkungen aus.
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Alternativ zu der Ausführungsform tisch Zeichnung 2 könnte zu einem
ebenfalls von Hand betriebenen Aggregat mit zwei gegenlciufigen Hubarmen (10), zwei
Dichtungen (14), aber ohne die Stirnräder (15) und (16) geraten werden, wenn die
Kielschwenkarme großes Gewicht haben müssen und besser einzeln von Hand verschwenkt
werden.
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Zeichnung 3 ( Querschnitt "C" -Es bedeuten: (1) = Kielform des Rumpfes
, (2.) = (lllersetlott, (7) = durch die Bereiche "A" und "C" durchgehende Keilwelle,
(8) = Keilwelle für den Bereich "C", (10) = Hubarm, (11) = Kielschwenkarme, (15)
und (16) = Stirnräder auf den Keilwellen (7) und (8), (13) und (17) = Auflager,
(18) = Abdichtung des Kajütbodens, (19) = Kajütbodenteilstück, (20) = Abdichtung
der Kielform in 1101? gegen feste Gegenstände (Sand ) In der eichnung 3 wird die
Wirkungsweise der einfachsten Ausführung des Aggregats im Querschnitt dargestellt.
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Durch Eingreifen der Kräfte der Kompakthydraulik auf den Hubarm (10)
werden über die Stirnräder (15) und (1b) die Kielschwenkarme (11) gegenläufig verschwenkt.
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Der Maßstab der Zeichnungen 2 und 7, der bei manchen Wasserfahrzeugen
mit der Wirklichkeit übereinstimmt, läßt sehr gut erkennen, daß der Spalt in der
Kielform, zum Durchlassen der insgesamt vier Kielschwenkarme, nur minimale Abmessungen
hat und leicht mit geeigneten Abdichtungen - hier aus verklebten Gummilamellen vorgeschlagen
- verschlossen werden kann.
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Die Ausführung mit zwei Hubarmen unter Fortfall der Stirnräder kann
man sich bei Zeichnung 3 ebenfalls gut vorstellen. Sie dürfte preisgünstiger sein
und benötigt aber für jede Keilwelle eine gesonderte Dichtung (14), was bei dem
heutigen stande der Technik nicht als Nachteil vermerkt werden muß.
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Die fabrikmäßige Herstellung des aggregats zu den Zeichnungen 2 und
3 erfolgt am besten nach Absprache mit der Schiffswerft in einem kompletten Stück
einschließlich der Querschotten, scI daß bei der Werft nach Einbau des Aggregats
auf im Schiffsrumpf genau festgelegte Auflagerungen, nur noch die Kielschwenkarme
mit den daran befestigten Kielhalblcörpern auf den Keilwellen Festgeschraubt werden
müssen.
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Für die Herstellung der Auflagerungen in den Schiffsrümpfen und fflr
die Herstellung der Spalten zum Durchlassen der Kielschwenkarme sind genau passende
Schablonen nach Herstellung des jeweiligen Prototyps anzufertigen, die bei der Schifiswerft
verbleiben können.
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Zeichnung 4 ( Längsschnitt von "A" nach "B" ) Es bedeuten: (1) = Kielform
des Rumpfes, (2) = Schotten in der Kielform, (3) = Dichtungen zwischen den Schotten
und dem Rohrkörper (4), (4) = Rohrkörper als durchgehender Träger des Aggregats,
(5) = Keilwellenlager im Rohrkörper, (6) = Rohrkörperlager, (7) und (8) = Keilwellen,
(11) = Kielschwenkarm, (20) = Abdichtung der Kielform des Rumpfes.
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In der Zeichnung 4 wird im Längsschnitt eine Ausführung des Aggregats
gezeigt, bei der der teilbare Schwenkkiel nicht mit dem Schiffsrumpf in fester Verbindung
steht (wie in den Zeichnungen 2 - 3 geschildert), sondern durch hydrauliscB gedämpfte
Aufhängung des Rohrkörpers (4) mit ihm innerhalb 25 beiderseits der Richtung des
Lotes elastisch verbunden bleibt.
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Diese Ausführung ist natürlich komplizierter und in der Anschaffung
teurer. Sie bietet dem Spitzensegler aber dafür auch eine Reihe großer Vorteile.
Diese Vorteile, die sämtlich in der elastischen Verbindung von Rumpf mit Rigg und
teilbarem Schwenkkiel zu suchen sind, ermöglichen einerseits eine geringere Dimensionierung
der Materialstärken, da die Kräfte des Luftmeeres nicht mehr unmittelbar auf das
Schiff einwirken können. Andererseits bietet diese Ausführung die Möglichkeit, bei
einer schnellen Segelyacht einen Teil des Außenballastes im Kiel in Form von beweglichem
(pumpbarem) Innenballast in der Form von Bleipaste oder Wasser - evtl. Kombination-
in den Rumpf zu verlegen, -wodurch der teilbare Schwenkkiel eine schwertartige und
hydrodynamisch sehr giinstige Formgebung bekommen kann.
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[)er Rohrkörper (4) wird zur Durchlassung der Kielschwenkarme mit
kussparrungen versehen und ist aus diesem Grunde an der Oberseite verstärkt. (etwa
im oberen 1/3) Wie in den Zeichnungen 2 - 7 sind auch hier durch Schotten getrennte
Tunnelbereiche vorhanden, von denen 'A" und " 3" völlig trocken sein sollen und
der Bereich "C" mit Seewasser gefüllt sein darf. Im Tunnel "A" - evtl. auch im Tunnel
"B"- werden je nach Schiffs typ die Hydraulikaggregate für die Elastikverbindung
von Rumpf und Kiel, sowie die Kompakthydraulik für die Verschwenkung der Halbkielkörper
und einige Mechanikteile untergebracht.
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Die Rohrkörperlager (6) und Dichtungen (3) sind von "A" und ttB'8
aus jederzeit zugänglich. Der Bereich "G" kann aber, wie in Zeichnung 2 - 3, nach
Entfernen des Kajiitbodenteilstticks kontrolliert werden, wenn das Segelwasserfahrzeug
auf festem Grunde liegt.
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Die Wirkungsweise über die Betätigung der Kompakthydraulik erfolgt
von Hand oder mit Elektromotor von 1 - 2 KW Leistung über die einander entgegengesetzte
Verschwenkung der Hubarme (10) im Bereich "A" ( nicht gezeichnet in Zeichnung 4
). Dadurch werden auch hier die Keilwellen (7) und (8) in zueinander entgegengesetzte
Drehung gebracht, die sich auch auf die Kielschwenkarme überträgt. Der Übergang
des Kiel-Rumpfbereichs ist durch die Dichtung (20) verschlossen und völlig verwirbelungsfrei.
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Die Wirkungsweise über die Betätigung der Dämpfungshydraulik erfolgt
automatisch.
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Auch bei dieser Aggregatausbildung lassen sich alle Teile standardisieren
und normen, sodaß fiir alle tichiffstypen der Welt nur ganz wenige Aggregåt typeri
entwicke] -t werden miissen.
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Zeichnung 5 ( Querschnitt in Richtung "C" - "A") Es bedeuten: (1)
= Kielform des Rumpfes, ( rohrkörper, (6) = Rohrkörperlager, (7) und (8) = Keilwelle,
(9) = Stabilisierungshydraulik, (10) = Hubarme, (11) = Kielschwenkarme, (12) = Lagerkörper
für Keilwellenlager (5) In diesem Querschnitt zu Zeichnung 4 wurde außer dem Rohrkörper
(4), an dessen Auslegern die Stabilisierungshydraulils-angebolzt ist, auch der Lagerkörper
(12) für die Keilwellenlager (5) deutlich dargestellt. Die Wälzbarkeit des Rohrkörpers
ist durch die Stabilisierungshydraulik nach beiden S-eiten der Richtung des Lotes
um jeweils 25 begrenzt. Die elastische Verbindung von Rumpf und Kiel wirkt von der
vollen Nlastizität in der Lotrichtung fortschreitend hemmend bis zur festen Verbindung
bei einer Lage des Rumpfes von 25 Durch die vorallem bei dieser vusffthrung möglichen
Einsparungen von Kielgewicht und bei Materialeinsparungen durch geringere Dimensionierungen
der Stärken an Rumpf und Ring, die sich scstlich ja auch kostenmäßig gfinstig auswirken,
muß eine Segelyacht mit teilbarem Schwenkkiel nicht teurer sein, als ein ilestkielschiff.
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Zeichnung 6 ( Querschnitt in Richtung "A" - "C" ) Es bedeuten: Siehe
unter Zeichnung 5 Die Zeichnung 6 zeigt die Stellung der Hubarme (10) bei den gespreizten
Kielschwenkarmen (11) und die zweckmäßigste Anordnung der Stabilisierungshydraulik.
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Zeichnungen 7 - 10 In diesen Zeichnungen ist die praktische Unterbringung
des Aggregats im Rumpf des Segel-Wasserfahrzeugs dargestellt.
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Dabei zeigen die Zeichnungen 7 - 9 die Unterbringung in kleinen Fahrzeugen
und die Zeichnung 10 die Anordnung mehrerer Schwenkkielaggregate bei großen Schiffen.
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In allen Zeichnungen ist die Kielform deutlich erkennbar, in die das
gesamte Aggregat untergebracht werden soll.
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Der Bereich "A» soll sich bei kleinen Schiffen unter dem Niedergang
befinden, wo er gut zugänglich bleibt; Die Übertragung der Kuderkrifte lcann durch
Kardan-Gelenke und Kegelräder erfolgen.
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In der Zeichnung 10 wurde auch die Möglichkeit aufgezeigt, das Schwenkkielaggregat
um die Stehachse drehbar anzuordnen.
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Eine Montage des Aggregats auf einen Drehkranz oder Drehschemel läßt
sich natürlich auch bei Schiffen mit nur einem teilbaren Schwenkkiel herstellen,
um damit bei minimalem Anstellwinkel einer geringen Äbdrift entgegenteuern zu können.
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Um die Stehachse anstellbare Kiele sind nicht neu. Neu ist daher nur
die Verbindung des teilbaren Schwenkkiels in verschiedenen praktischen Ausführungen
mit einem Drehgestell.