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Tragflächenanordnung für Windsurfbretter
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Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen zum Windsurfen und
insbesondere eine Tragflächenvorrichtung zur Verwendung mit einem Windsurfbrett.
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Der Windsurfsport ist seit vielen Jahren bekannt. Herkömmliche Windsurfgeräte
sind in der US-PS 3.4?8.800 offenbart; auch die US-PS 3.mg6.686 ist auf Windsurfgeräte
gerichtet. Während zahlreiche Versuche gemacht worden sind, Tragflächenanordnungen
für verschiedene Wassersportarten zu erstellen, wie bspw. durch die US-PS 3.121.890
für Wasserskis, US-PS 3.164.119 für eine Tragflächenanordnung zur Auftriebserzeugung,
die US-PS 3.373.710 für ein Tragflächenboot, die US-PS 3.604.031 für ein Uragflächenbrett
und die US-PS 3.747.138 für Tragflächen-Surfbretter bewiesen, gibt es nach Kenntnis
der Anmelderin derzeit keine Uragflächenanordnung zum Windsurfen,
Die
vorliegende Erfindung schafft eine Tragflächenanordnung zum Windsurfen mit ansetz-
und abnehmbaren Tragflächeneinheiten, die das Wassergleiten mit einem herkömmlichen
Windsurfbrett erlauben.
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Diese Tragflächeneinheiten sind besonders geeignet, aufgebaut und
konstruiert für die Verwendung mit Windsurfbrettern, die infolge ihres Aufbaus,
ihrer Konstruktion und Verwendungsart beim Windsurfen spezielle Gleitprobleme aufwerfen.
Im allgemeinen weist die Tragflächenanordnung eine vordere Tragflächeneinheit, die
am Brett unter dem Mast angeordnet ist und das Brett durch Gleitwirkung trägt, eine
hintere Tragflächeneinheit, die am Brett hinter dem Mast angeordnet ist und das
Brett durch Gleitwirkung trägt, sowie eine lösbare Befestigungseinrichtung zum xlemmeingriff
mit dem Brett auf. Weiterhin kann ein Schwert am Brett zwischen der vorderen und
der hinteren Tragflächeneinheit angebracht sein und in die hintere Tragflächeneinheit
hinein verlaufen.
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Weiterhin sind die Einheiten so aufgebaut und angeordnet, daß sie
sich am Windsurfbrett schnell anbringen und von ihm abnehmen lassen, aber im Einsatz
sicher festgelegt sind.
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Fig. 1 ist eine Perspektivdarstellung von ragflächeneinheiten, die
an einem teilweise gezeigten herkömmlichen Windsurfbrett angebracht sind; Fig. 2
ist ein Seitenriß von an einem schematisiert dargestellten
Windsurfbrett
angesetzten Tragflächeneinheiten; Fig. 3 ist ein Schnitt auf der Linie 3 - 3 der
Fig. 2; Fig. 4 ist eine Perspektivdarstellung einer der Uragflächeneinheiten; Fig.
5 ist ein Schnitt einer vertikalen Stützstrebe auf der Linie 5 - 5 der Fig. 3; Fig.
6 ist ein Schnitt eines Flügelelements auf der Linie 6 - 6 der Fig. 3 Fig. 7 ist
ein Schnitt durch einen Auftriebflügel auf der Linie 7 - 7 der Fig. 3; Fig. 8 ist
ein Schnitt durch einen Teil der Verbindungsstrebe und eines Flügelelements auf
der Linie 8 - 8 der Fig. 4; Fig. 9 ist ein Schnitt durch das Verbindungsstrebenelement
auf der Linie 9 - 9 der Fig. 4; Fig. 10 ist eine Geildraufsicht der Verbindungsstrebe
und des Flügels der Fig. 9;
Fig. 11 ist ein vergrößerter Seitenriß
einer der Montageklemmenanordnungen von innen; Fig. 12 ist ein vergrößerter Seitenriß
der Klemmenanordnung der Fig. 11 von außen; Fig. 13 ist ein Schnitt der Klemmanordnung
der Fig. 11; Fig. 14 ist eine Endansicht der Klemmanordnung der Fig. 12; Fig. 15
ist eine Endansicht einer alternativen Tragflächeneinheit; Fig. 16 ist ein Schnitt
einer alternativen Strebenkonstruktion auf der Linie 16 - 16 der Fig. 15, und Fig.
17 und 18 sind Schnitte alternativer Leitflächenelemente.
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Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, ist die vorliegende Erfindung geeignet
zur Verwendung mit herkömmlichen Windsurfbrettern aus einem langgestreckten Brett
10 mit einer Oberseite 12, einer Unterseite 14 sowie dem vorderen und dem hinteren
Endteil 16 bzw.18 . Ein herkömmlicher beweglicher Mast 20 zum Aufziehen eines Segels
21 ist mittig mit einem Universialgelenk 22, wie es die US-PS 3.487.800 beschreibt,
auf der Oberseite des Bretts schwenk- und drehbar festgelegt. Ein herkömmliches
Heckflossenelement ist am hinteren Brettteil angebracht und verläuft von der
Unterseite
aus ab- und rückwärts.
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Die Anordnung nach der vorliegenden Erfindung weist eine vordere und
eine hintere Tragflächeneinheit 30 bzw. 32 auf, die am Brett festgelegt ist und
relativ zu dessen Unterseite abwärts vorstehen.
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Die vordere Tragflächeneinheit 30 liegt entweder unmittelbar an oder
unter dem Mast 20 bzw. der Nastlagerungsanordnung 22, während die hintere Tragflächenanordnung
32 zwischen dem Mast bzw.
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der Mastlagerung und dem hinteren Teil 18 des Bretts liegt. Ein Schwert
34 kann mittig auf dem Brett hinter dem Mast und der Nastlagerung vorgesehen sein
und verläuft von der Unterseite 14 ab- und rückwärts durch die hintere Dragflächenanordnung
32.
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In der derzeit bevorzugten Ausführungsform haben die Tragflächeneinheiten
30, 32 die gleiche Größe, Gestalt und den gleichen Aufbau; es ist jedoch vorgesehen,
die Größe und Gestalt nach Wunsch oder Notwendigkeit zu ändern. Jede der Uragflächeneinheiten
weist ein Paar schräger, aus- und abwärts verlaufender Aushebeflügel, ein Paar geneigter,
ab- und einwärts verlaufender Flugflügel 44, 46, in einer Form der Erfindung eine
waagrecht verlaufende Verbindungstrebe 48, ein Paar allgemein vertikal verlaufender
Stützstreben 50, 52, die auf den Flugflügeln 44, 46 vorgesehenen Leitflächenelemente
54, 56 und 58, 60, die Klemmhalterungen 62, 64 und das untere verstellbare Verbindungsband
66, 68 auf. In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung, wie in Fig. 15
dargestellt, ist zwischen den Flugflügeln 44, 46 keine Verbindungsstrebe
70
vorhanden. Die beiden Hälften jeder Tragflächeneinheft haben die gleiche Größe,
Gestalt und den gleichen Aufbau.
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Im allgemeinen haben die Flügelelemente der Tragflächeneinheit eine
Oberflächendurchdringungsgestalt und eine herkömmliche Querschnittsform - bspw.
einen Spitzbogenquerschnitt - mit einer flachen Unterseite 70, 71 und der gekrummten
Oberseite 72, 73, die in der derzeit bevorzugten Ausführungsform die Unterseite
in der Vorder- und der Hinterkante 74, 75 und 76,77 schneiden (Fig.
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6, 7). Die Aushebeflügel 40, 42 und die Flugflügel 44, 46 haben Diederwinkel
(spitzer Winkel zwischen den Flügeln und dem Wasser) von etwa 300 bzw. zwischen
etwa 35 und 500, wobei 400 derzeit bevorzugt sind. Die Aushebeflügel 40, 42 haben
vorzugsweise einen Anstellwinkel der Grundflächen 72 (Neigung nach außen und vorn
relativ zur Bewegungsrichtung) von etwa 2 bis 50; die Flugflügel einen Anstellwinkel
von 00, d.h. ihre Basisflächen 72 liegen parallel zur Bewegungsrichtung. Es ist
vorgesehen, auch die Flugflügelelemente der vorderen Tragflächeneinheit mit Vorteil
mit einem geringen Anstellwinkel von etwa 3 - 50 zu versehen, um die Stabilität
zu erhöhen.
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In der derzeit bevorzugten Ausführungsform sind die Aufhebeflügel
40, 42 zwischen den Kanten 74, 76 152 mm (6 in.) breit und haben eine maximale Dicke
von 12,7 mm (1/2 in.) zwischen den Flächen 70, 72, so daß sich ein Verhältnis der
Dicke zur Profiltiere von etwa 8,3 5o' ergibt; ihre Länge beträgt etwa 381 mm (15
in.)
Die oberen Teile 80 (Fig. 4) der Flugflügel 44, 46 sind ähnlich
gestaltet wie die Aushebeflügel und die unteren Teile 82 sind ab- und einwärts zu
einer minimalen Breite von etwa 44,5 bis 70 mm (1-3/4 bis 2-3/4 in.) zwischen den
Kanten 75, 77 und einer minimalen Dicke von etwa 6 mm (1 4 in.) zwischen den Flächen
71, 73 verjüngt. Die Flugflügelelemente haben eine Länge von etwa 584 mm (23 in.).
Der verjüngte Teil 82 beginnt etwa am Verbindungsbereich 84 zwischen den vertikalen
Streben 50, 52 und den Flugflügeln 44, 46, der etwa bei der Hälfte der Länge der
Flugflügel unter der Verbindung 86 zu den Aushebenflügelelementen liegt. Der verjüngte
Teil kann, wie erwünscht oder erforderlich, irgendwo zwischen dem vertikalen Strebenanschluß
84 und dem Aushebefiügelanschluß 106 beginnen. Die vertikalen Stützstreben 50, 52
können aus zwei aufeinandergelegten Elementen mit Spitzbogenquerschnitt (vergl.
Fig. 5) mit gekrummten Seitenflächen 88, 90 zwischen der Vorder- und der Hinterkante
92, 94 bestehen; vorzugsweise handelt es sich um ein widerstandsarmes Profil NACA
Nr.
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0012 entsprechend der Fig. 16. In einer beispielhaften Ausführungsform
haben die Streben 50, 52 eine Breite von etwa 70 mm ( 2 -3/4 in.) zwischen den Kantenflächen
92, 94, eine maximale Dicke von etwa 12,7 mm ( 1/2 in.) zwischen den Flächen 88,
90 und eine Länge von etwa 343 mm ( 13- 1/2 in.). Die waagrechte Verbindungsstrebe
48 hat ein widerstandsarmes Profil NACA Nr. 0012 (vergl.
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Fig. 9) mit gleich gekrümmter Ober- und Unterseite 96, 98 zwischen
der Vorder- und der Hinterkante 100, 102 bei einer Breite von etwa 40 mm (1-9/16
in.) zwischen den Kantenflächen 100, 102,
einer maximalen Dicke
von etwa 6 mm ( 1/4 in.) zwischen den Flächen 96, 98 und einer Länge von etwa 406
mm ( 16 in.).
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Der Aufbau und die Anordnung sind so getroffen, daß die beiden Tragflächeneinheiten
eine Tiefe von etwa 559 mm (22 in.) zwischen der Unterseite 14 des Bretts und der
Verbindungsstrebe 70, ein Verhältnis Länge zu Breite von 2,5 : 1 bis 4,6 : 1 für
die Aushebe- und die Flügelelemente, eine gesamte Außenbordbreite von etwa 1370
mm (54 in.) zwischen den gegenüberliegenden Verbindungsstellen (Fig. 4) und ein
Gewicht von etwa 4,5 kg ( 10 lbs.) aufweisen, wenn man sie aus einer Kombination
von Werkstoffen wie Holz, Aluminiumlegierung und Stahl herstellt. Im Prototyp bestanden
die Aushebe-, Flugflügel und die vertikalen Strebenelemente aus Holz, die Verbindungsstrebenelemente
aus Stahl. Es ist jedoch vorgesehen, sämtliche Elemente aus geeignetem Eunststoffmaterial
- möglicherweis zusammen mit Metallverstärkungen und möglicherweise auch in einer
einteilig geformten Einheit herzustellen.
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Wie in den Fig. 11 - 14 dargestellt, weisen die Elemmbackenanordnungen
62, 64 ein langgestrecktes Plattenelement 110 aus Metall mit einem allgemein C-förmigen
gekrümmten Querschnitt entsprechend der Querschnittgestalt der Seitenkantenbereiche
des Bretts 10 auf. Ein langgestrecktes Neoprenkissen 112 ist auf der inneren Seitenfläche
114 des Plattenelements 110 angeordnet. Das Plattenelement 110 ist auf geeignete
Weise starr an einem Befestigungsblock
116 befestigt, an dem auch
die oberen Enden der Aushebeflügel- und des vertikalen Strebenelements jeweils auf
geeignete Weise starr befestigt sind. Ein Ende der verstellbaren Bänder 66, 68 ist
am Plattenelement 110 einer Klemmbackenanordnung 62, das andere Ende verstellbar
am Plattenelement 110 der anderen Klemmbackenanordnung 64 über eine nach dem Spannschloßprinzip
arbeitende herkömmliche Verstellanordnung 118 befestigt.
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Die Klemmbackenanordnungen 62, 64 und die Bänder 66, 68 stellen ein
Festklemmsystem dar, daß die Tragflächen zusammenzieht und zwischen sich das Brett
festhält, ohne es zu beschädigen. Hierzu schiebt man die Tragflächen von den Enden
her auf das gewendete Brett auf, bis jede Tragflächeneinheit die Sollage erreicht
hat; für die vordere Tragfläche liegt sie unmittelbar unter der Mastfußarmatur,
wo der Mast mit dem Brett verbunden ist, und für die hintere Tragfläche 914 bis
1118 mm ( 36" - 44") hinter dem Mastfuß. In der Sollage werden die Tragflächen dann
mit Spannschloßanordnungen ( erhältlich von der Fa. Aero-Seal Co.) festgezogen.
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Dieses System oder jedes andere einstellbare Zugsystem kann dazu dienen,
von einer (in der Gestalt des Bretts vorgeformten) Klemmbacke zur anderen zu ziehen.
Diese Klemmbacken verlaufen nur wenige Centimeter über die Oberseite des Bretts,
um die Fußarbeit des Windsurfers nicht zu behindern. Das Brett ist von einer 1,5
mm dicken Neoprenschicht geschützt, die in jede Backe eingeklebt ist. Dieses vorliegende
Klemmbackensystem wird gemeinsam mit einer
waagerechten, keinen
Auftrieb erzeugenden Strebe eingesetzt, die die Tragflächenspitzen im Unterteil
der Anordnung zusammenhält.
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Wenn die Tragflächen auf das Brett gespannt sind, stellt das Brett
selbst denjenigen Teil dar, der die Einheit vervollständigt.
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Wie nun die Fig. 8 - 10 darstellen, ist die Verbindungsstrebe 48 mit
den Flugflügelelementen über ein Netallplattenelement 120 mit einem gekrümmten und
einwärts verjüngten Unterteil 122, das auf geeignete Weise am Endteil 124 des Elements
48 befestigt ist, sowie ein langgestrecktes Flachteil 126 verbunden, das so in einem
Schlitz 128 im hinteren Geil des Elements 46 sitzt, daß es bündig mit der flachen
Unterseite 71 abschließt.
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Wie die Fig. 17 darstellt, umfaßt der Umriß der Elemente 54, 56, 58,
60 in der Prototypeinheit vollständig den spitzbogenförmigen Querschnitt des Unterteils
82 des Elements 46 mit einer gekrümmten Vorderkantenfläche 130, einer gekrümmten
Oberkantenfläche 132, einer ab- und rückwärts geneigten unteren Kantenfläche 134
und einer gekrümmten Hinterkantenfläche 136, die einen vergrößerten unteren Flossenteil
138 bildet. Die Fig. 18 zeigt ein alternatives- Leitflächenelement mit einem NACA-Hochleistungsprofil
(d.h. NACA 4412, 66-5209) für die Flugflügelelemente mit oberen und unteren gekrümmten
Oberflächen und Hinterkantenflächen 144, 146. Bei dieser Ausführung verläuft die
obere gekrümmte Kantenfläche 148 von der Vorderkantenfläche 144 ab und eine ab-
und rückwärts verlaufende unten Eantenfläche 150 schneidet einen
zwischenliegenden
rückwärtigen Teil der unteren Fläche 142. Die obere und untere Kantenfläche 148,
150 sind durch eine hintere gekrümmte Kantenfläche 152 miteinander verbunden. Die
Leitflächenelemente dienen dazu, Kavitation oder
Ventilation zu verhindern. Die unteren Leitflächenelemente liegen nahe bei oder
unmittelbar an den unteren Enden der Flugflügelelemente, die oberen Leitflächenelemente
liegen bei der Gleitgeschwindigkeit so nahe wie möglich an der Wasserlinie. Es ist
vorgesehen, die oberen Leitflächenelemente verstellbar zu machen, um ihre Lage nach
Wunsch oder Notwendigkeit ändern zu können.
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In der alternativen Ausführungsform nach Fig. 15 sind die Flügelelemente
40 a, 42 a, 44 a, 46 a und die Strebenelemente 50 a, 52a so aufgebaut, wie oben
beschrieben. Die Verbindungsstrebe 48 entfällt und die xlemmbackenanordnungen 62
a, 64 a sind dahin -gehend geändert, daß der obere und der untere Teil 150, 152
breiter sind, so daß sie von den Seitenflächen des Bretts eine erhebliche Strecke
einwärts vorstehen, um die beiden Hälften der Tragflächeneinheit zu versteifen,
ohne daß eine Verbindungsatrebe erforderlich wäre. Der Aufbau und die Konstruktion
der Klemmbackenanordnungen 62 a, 64 a sind ansonsten so, wie oben bereits beschrieben
wurde.