DE2923707A1 - Land- oder wasserfahrzeug mit nichtkraengender segeleinrichtung - Google Patents

Description

• Land- oder Wasserfahrzeug mit nichtkrängender Segeleinrichtung.
• Eeschreibuna: ahrzeuqe, die rit Segel ausgerüstet sind, besitzen im allgemeinen einen oder mehrere Masten, die senkrecht zum Fahrzeugkörner abgeordnet sind und an der oder denen das oder die Segel verschiedenartig angeordnet sind. Das Fahrzeug erhält seinen Vortrieb zur kleinen Teil aus einer in Fahrtrichtung des Fahrzeugs gerichteten Komponente V (Bild 1), die aus der Druckkraft des Windes t- resultiert und zum weitaus überwiegenden Teil aus der Sogkraft A, deren Komponente zur Vortrieb des Fahrzeugs aleichfalls in Richtung V zeigt und die dem Auftrieb am Tragflügel eines Flugzeuges entspricht.
• als Komponente senkrecht zum Vortrieb verbleibt die Kraft K, die z.B. bei Wasserfahrzeugen mit nur einem Bootskörper eine Neigung des D'astes zur Senkrechten in Leerichtung zur Folge hat, die als Krängung bezeichnet, wird. Bei Schiffen pit mehreren Rümpfen oder Landfahrzeugen wird diese raft entweder durch erhohte Stützkräfte auf den belasteten Schwimmkörper oder bei Landfahrzeugen durch Ee- und Entlastung des Auslegers wirksam, sofern nicht durch gelenkige Verbindung zwischen Mast und Fahrzeug körper die Trägung durch Neigung des Mastes allein herbeigeführt wird, und die Kräfte auf das Fahrzeug teilweise abgefangen und kompensiert werden.
• In jedem Falle besteht bei der üblichen Seqelanordnunq die Gefahr, daß das Fahrzeug hei starkem Wind oder plötzlichen Böen so heftig krängt, daß es kippt, wodurch natürliche Grenzen hinsichtlich Fahrgeschwindigkeit nutzbaren Windgeschwindigkeiten und Fahrsicherheit gegeben sind.
• Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugs mit Segel oder mehr oder weniger starrer indfläche, bei dem keine oder nur unwesentliche Krängungskräfte wirksam werden können, allenfalls solche, die nach Luv gerichtet sind und niemals ein das Fahrzeug kippende zement mitsichbringen können.
• Die prinzipielle Anordnung ist in Anspruch 1 beschrieben und soll im folgenden am Bild 2 erläutert werden.
• In einer angenommenen Ausführung des Erfindungsgedankens ist ein Eootsrumpf dargestellt, auf dem eine dem herkömlichen Mast vergleichbare Haltestrebe vorzugsweise gelenkig, lose oder feststellbar derart am Bootsrumpf montiert ist, daß sie gegenüber der Ouerachse v-v des Fahrzeugs einen Winkel γ einnimmt und gegenüber der Waagerechten den Winkel ungleich 900.
• An der Spitze der Haltestrebe sei ein Segel oder eine als solches wirkende aerodynamisch geformte Fläche senkrecht oder schiefwinklig zur Haltestrebe starr oder beweqlich angebracht. Unter aerodynamischer Formgebung sei hier verstanden, daß die Fläche materialbedingt vorgegeben oder im Falle eines Segels durch Windkräfte bedingt eine gewölbte Oberfläche aufweist und damit geeignet ist, Auftriebskräfte zu erzeugen, die im wesentlichen senkrecht auf die Fläche oder die Anströmrichtung gerichtet sind. Die Vorderkante der Fläche stehe senkrecht zur Windrichtung bzw. bei trapezförmigen oder anders geformten Flächen ihre längere Symmentrielinie.
• Wenn die Längsachse des Fahrzeugs x-x als mit der Fahrtrichtung übereinstimmend angenommen wird, so sei die Stellung der Haltestrebe mit dem Segel so gewählt, daß die Windrichtung mit der Sehne der gewölbten Fläche den (Anstell-)winkel i bildet, derart, daß - aus der Flugzeugaerodynamik entlehnt - die Gleitzahl, nämlich das Verhältnis aus Auftrieb und aerodynamischem Widerstand ein Optimum bildet.
• Die resultierende Auftriebskraft A ist in dieser Stellung in Streben-Längsachse gerichtet, und aus ihrer Stellung zum Bootsrumpf ergibt sich auf diesen die Vortriebskraft V.
• In Bild 3 sind die geometrischen Verhältnisse aus der Richtung betrachtet,aus der der Wind kommt und die Segelfläche trifft. Die Auftriebskraft zerlegt sich in die zwei KomPonenten Z in senkrechter Richtung und die waagerechte Richtung Y, die einen seitlichen Schub auf das Boot ausübt, der von dessen Lateralplan aufgenommen wird.
• Z bewirkt eine nach oben gerichtete Kraft, die in Abhängigkeit von dem frei zu wählenden Winkel T unter Einbeziehung der herrschenden Windeverhältnisse größer oder kleiner sein kann. Diese Komponente ist dafür verantwortlich, daß nie ein die Stabilität des Bootes beeinträchtigendes (kenterndes) Moment wirksam werden kann. Die Verbindungslinie zwischen Strebenangriffspunkt und Lateralschwerpunkt kann allenfalls mit der Strebenlangsachse zusammenfallen, wodurch der größtmögliche Krängungswinkel definiert ist.
• Je kleiner der Winkel f gewählt wird, desto größere Auftriebskräfte und damit Vortriebskräfte auf das Boot ergeben sich. Sie werden zu Null bei senkrechter Stellung der Haltestrebe. In den Zwischenstellungen kann das Boot Geschwindigkeiten erreichen, die lediglich durch die Summe der auf dasselbe wirkenden Widerstandskräfte begrenzt ist, nicht aber durch Kräfte, nicht aber durch rate, die das Boot zum entfern bringen könnten.
• Eine Segeleinrichtunq gemäß der Erfindung ermöglicht -im Gegensatz zu herkömmlichen Segeleinrichtungen -die Anbringunq von Tragflächenstützen 1 (Bild 4 und 5), mit deren Hilfe sich das Boot bei hohen Geschwindigkeiten aus dem Wasser hebt. Die qenannten Bilder geben eine solche Anordnung in einem AusfAhrungsbeispiel wieder.
• Darüber hinaus können die Stützflächen 1 um einen Drehpunkt 2 schwenkbar anqeordnet sein, wie es in der Draufsicht Bild 4 zu erkennen ist. Bei dieser Anordnung entsteht der Vorteil, daß bei genügender Fahrtaufnahme, wenn der Bootsrumpf aus dem Wasser gehoben ist, dieser in die Richtung des Windes geschwenkt werden kann, ohne daß die Fahrtrichtung sich damit ändern würde. Der Windwiderstand des Dootes wird Jedoch erheblich geringer, was eine weitere Erhöhung der Fahrgeschwindiakeit ermöglicht.
• Im Bild 5 ist ferner ein Stützschwimmer 4 und ein (Gegen-) gewicht 3 gezeichnet. Beide dienen gemeinsam oder einzeln der Kompensation des Gewichtes der Segeleinrichtung, die bei Stillstand des Fahrzeugs gegebenenfalls dieses zum Kentern bringen könnte. Beide haben keinen negativen Einfluß auf das Fahrverhalten des Fahrzeugs (Bootes), denn ein Stützschwimmer würde durch die aufrichtenden Kräfte am Segel während der Fahrt aus dem Wasser qehoben, könnte eingezogen und im Boot verstaut werden oder unterliegt sonst nur noch dem Luftwiderstand. Für das Gegengewicht gilt dasgleiche.
• Da auf die Haltestrehe nur Zugkräfte entfallen, ist es ausreichend, die Verbindunq zwischen Fahrzeug und ihr flexibel zu gestalten. Darunter sei zu verstehen, daß neben einer Verbindung als Gelenk, Verschraubung oder Verstelleinrichtung auch eine solche als einfaches Zugseil oder -band den Zweck erfüllt. In diesem Punkt unterscheidet sich die Anordnung gemäß dem Erfindungsgedanken von herkömmlichen Mastverbindungen, wie sie z.B. in der Patentauslegeschrift 1914604 (US-Patent 716547) in Ausführungen mittels Gelenken vorgeschlagen wird.
• Die Haltestrebe selbst kann gerade oder gekrümmt ausgeführt sein. Die gekrümmt Ausführung ist in dem Falle vorteilhaft, wenn die Segeleinrichtung nicht indirekt über Seile oder Leinen, sondern durch direkten Zugriff seitens der bedienenden Person gehandhabt wird. Durch geeignete Formgebung der Strebe läßt sich diese in griffgerechte Position in Relation zur Stellung der Bedienperson bringen.
• Die Strebe kann sogar aus einem Seil oder einer entsprechenden Zugverbindung bestehen, sofern es gelingt, das Segel zum Zeitpunkt des Fahrbeginns in seine Ausgangsposition zu bringen. Zu diesem Zweck kann das Segel als Hohlkörper ausgeführt sein, der mit Gas leichter als Luft gefüllt ist, so daß die Gasfüllung das Gewicht der Segeleinrichtung kompensiert.
• Das Segel selbst kann als Rahmen oder Spierengestell ausgeführt sein, das mit Segeltuch bespannt ist oder aber im Ganzen aus einem mehr oder weniger festen oder flexiblem sraterial bestehen wie z.B. Metallblech, Holz, Kunststoff oder einem Verbund aus einem oder mehreren dieser Materialien z.B. in soo. Sandwichbauweise.
• Die Spieren können auch so, wie bei einem Regenschirm angeordnet sein, und die Spierenenden können zur Verstärkung und/oder zur Definition der Wölbung durch ein Seil, einen Kunststoff- oder entsprechenden Faden oder auf ähnliche Weise miteinander verbunden sein, wodurch das ganze Segel für Transportzwecke wie eben ein herkömmlicher Schttm zusammenklappbar ist.
• Ein weiteres Ausfahrungsbeispiel ist in Bild 6 dargestellt.
• In diesem Falle sind zusätzlich zwei Gelenke 5 angeordnet und eine zentrale Spiere mit je zwei Spreizarmen 6 vorgesehen ist, deren Endendurch ein umlaufendes Seil lo miteinander verbunden sind. Das Seil verläuft ferner über die verlängerten Enden der Klappachse 11, die mit der Haltestrebe starr, aber für Transportzwecke vorzugsweise lösbar miteinander verbunden ist. überhaupt sind alle Teile vorzugsweise mittels Schraub-,Steck- oder Klemmverbindungen lösbar miteinander verbunden und auf kleinsten Raum zusammenlegbar, um den Transport zu vereinfachen.
• Die Gelenke 5 bewirken in Verbindung mit dem Schiebestück 8 den Streben 7 und der Feder 9, daß beide Segelhälften im Ruhezustand in gespreizter Stellung gehalten werden, die als Betriebsstellung anzusehen ist. Für den Fall jedoch, daß durch Fehlbedienunq oder plötzliches mschwenken des Windes dieser das Segel von der Oberseite her trifft, ist es zweckmäßig, daß es durch Zusammenklappen diesem Druck nachgibt, dann aber automatisch in die alte Stellung zurückkehrt, wenn es wieder normal im Sinne des Erfindungsgedankens angeblasen wird.
• Die Feder kann durch Gummiseile, Gasfedern oder andere, eine entsprechende Punktion ausübende, Bauteile ersetzt werden und auch innerhalb der Haltestrebe, der anderen Streben oder an beliebiger Stelle zweckentsprechend angeordnet sein, wie die gesamte Rlapsanordnung in an sich bekannter Art verschiedenartig dem vorgesehenen Zweck entspreNchend ausgeführt sein kann.
• Die Betätiguna der Segeleinrichtung kann bei größerer Bauausführung durch Seile oder Leinen in herkömmlicher Weise geschehen. Z.B. kann eine Leine an der Spitze der Haltestrebe befestigt über Rollen am Bug des Fahrzeugs parallel zum Fahrzeugkörper verlaufend über eine oder mehrere Rollen am Heck wieder zurück zur Strebenspitze geführt sein.Durch Verschiebung der Seile in Fahrzeuglängsachse direkt oder über eine Winde wird der Neigungswinkel der Strebe gesteuert. In entsprecdnder Weise können Leinen vom äußersten Rand des Segels über Rollen in Querrichtung geführt werden, und durch Betätigung beider Leinen ist der Winkel f in Bild 2 in jeder gewünschten Stellung einstellbar.
• Durch zusätzliche Festverbindungen zwischen Segelendpunkten und Fixpunkten am Fahrzeugkörper läßt sich vor allem in Richtung der Ouerbewegung, z.B. beim Wendemanöver,eine zwangsweise Steuerung des Winkels ß zwischen Strebe und Segel (Bild 3) bewirken, wodurch das Gewicht der Segeleinrichtung kompensiert wird.
• Die rt des Fahrzeugs selbst kann gemäß dem Erfindungsgedanken sehr vielqestalt sein. In kleiner Ausführung als Wasserfahrzeug kann es ein dem Surfbrett ähnliches Einmannqefahrt sein und in ähnlicher Weise gehandhabt werden.
• Ein Vorteil besteht darin, daß aufgrund der Eigenstabilität die Bedienperson nicht durch Gewichtsverlagerung einen stabilen Gesamtzustand des Fahrzeugs während der Fahrt herbeifübren rrtuß, sondern dieses sogar in sitzender Stellung bedienen kann, wobei gleichfalls aus Gründen der Eigenstabilität wesentlich höhere Fahrgeschwindigkeiten erreichbar sind.
• In diesem Falle ist es auch möglich, die Segeleinrichtung ohne jegliche mechanische Verbindung zum Fahrzeug zu handhaben. Diese Anordnung kann auf kleinfahrzeuge nahezu jeqlicher Art übertragen werden wie z.B. Skate-boards, Rollschuhe, Fahrräder, Fahrkarren usw.
• Wie vorher erwähnt ist die Größe der Vortriebskomponente von einer möglichst senkrechten Stellung des Segels abhängig. Bei größerer Sea,elfläche müßte, um dies zu erreichen, gleichzeitiq die Länge der Haltestrebe zunehmen, wodurch die Segeleinrichtung in nicht unbedingt zweckdienlicher Weise große Abmessungen bekäme. Dies läßt sich einer-seits durch eine V-Stellung beider,durch die Achse 11 oder eine ihrer Richtung entsprechenden gedachten Svmmetrielinie setrennten, Seoelhälften zueinander oder durch Anordnung von zwei oder mehr Flächen übereinander unter Beibehaltung der gewünschten Gesamtfläche umgehen, wobei gerinafügige Interferrenzverluste inkauf genommen werden können.

Claims (10)

1. Schutzansprüche 1. Land- oder Wasserfahrzeug mit Segeleinrichtung dadurch gekennzeichnet, daß das Segel oder eine - vorzugsweise aerodynamisch profilierte-Fläche bezogen auf das Fahrzeug und bezogen auf die gegebene Windrichtung so angeordnet ist, daß die am Segel oder der Fläche angenähert senkrecht zu dieser entstehende Auftriebskraft sich in eine Komponente in Fahrzeugvortriebsrichtung und eine solche in Richtung entgegen dem Segeleigengewicht und zusätzlich auf dieses wirkende äußere Kräfte zerlegen läßt, wodurch keine krängende Kräfte auf das Fahrzeug wirksam werden.
2. @. Fahrzeug gemäß 1. dadurch gekennzeichnet, daß das Segel in herkömmlicher Weise aus Tuch, Folie oder sonstigen flexiblen Materialien entsprechender Eigung besteht und durch ein Rahmengestellt, falls erfroderlich mit zusätzlichen Aussteifungen, in eine Stellung gemäß den Bedingungen, wie in Anspruch 1 erklärt, gebracht werden kann, wobei das Rahmengestellt mit dem Fahrzeug mittels einer oder mehrerer Streben, die ihrer Funktion nach mit den Mast eines Segelschiffes vergleichbar sind, mit dem Fahrzeug verbunden ist, wobei die Verbindung sowohl seitens des Segels wie des Fahrzeuges starr, lösbar oder gelenkig vorgesehen werden kann, wie auch in allen Kombinationen hiervon.
3. 3. Fahrzeug gemäß 1 bis 2. dadurch gekennzeichnet, daß das Segel aus einer aerodynamisch profilierten starren Fläche besteht, die mit oder ohne tragende Konstruktion oder Rahmmngestell wie in 2. beschrieben ausgeführt und aus Holz, Metallblech oder Kunststoff besteht oder auch aus flexibl#n Materialien z.B. als aufblasbarer oder Gasgefüllter Hohlkörper ausgeführt sein kann.
4. 4. Fahrzeug gemäß 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß als tragende Gestell oder Gerüst des Segels oder die Fläche und diese( s ) selbst zerlegbar, rollbar oder faltbar, z.B.

   auch i der art eines Regenschirms, ausgeführt wein kann und das die mastartige(n)Strebe(n) gemäß Anspruch 2. durch 2 oder mehr Zugseile, -drähte oder Tauwerk ersetzt werden können.
5. 5. Fahrzeug gemäß Anspruch 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet daß das Segel oder die Fläche in der in Anspruch 1 beschriebenen Weise angeordnet mittels Zugseilen, -drähten, Tauwerk oder @estänge derart @t g rt, d.ll. in seiner Ige und Stellung verändert wermen kann, daß Geschwindigkeit und Kurs des Fahrzeuges dadurch beeinflußt wenden können.
6. 6. Fahrzeug gemäß 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrztugsteuerung gen . durch veränderung der Stellung der mastartiger; Strebe(n) relativ zum Fahrzeug bewirkt, wobei das Segel oder die Fläche starr oder mit arretierbarem Gelenk mit der oder den Maststreben verbunden ist
7. 7. Fahrzeug gemäß 1 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß im Falle es sich um ein Wasserfahrzeug handelt, der Fahrzeugkörper in Form eines Bootes in herkömmlicher Weise ausgebildete sein kann das zur Stabilisierung,i sbesondere im Stillstand, einen Ausleger mit Schwimmer haben kann, wobei dessen Stellung zum Schiffsrumpf so gewählt werden kann, daß er zum Verminderung des Strömungswiderstandes durch die aufwärts wirkende Kraftkomponente des Segel s aus dem Wasser gehöben wird. Ferner kann der Bootskörper Stütz-Tragflächen besitzen, die ihn bei höherer Geschwindigkeit, wie bei sog. Tragflächenbooten üblich, aus dem Wasser herausheben und damit den Strömungswiderstand weiterhin entscheidend herabsetzen Die Stütztragflächen können zuden rit dem Fahrzeugkörper um eiu senkrecte Achse drehbar verbunden sein, so daß sich der Bootsrumpf im herausgehobenen Zustand durch gleichsinniges Drehen der Stütztragflächen in eine andere als die Fortbewegungsrichtung des Fahrzeuges bringen läßt, vorzugsweise parallel der effektiven Windrichtung, um dadurch auch den Luftwiderstand des Fahrzeuges weitmöglichst zu verringern.
8. 8. Fahrzeug gemäß 1 bis 7. dadurch gekennzeichnet, daß im Falle es sich um ein @undhahrzeug handelt, 2 oder @e r äder analog zu der unter7,.beschriebenen Anordung für die Stütztragflächen bzw. den Ausleger mit @emq@hrzeug Verbunden sind, oder aber daß statt der @äder Schneekufen, Luftkrissem oder andere für die @ortbewegung geeingnete @auelemente als Zwischenglied zwischen Fahrzeug und Soden angeordnet werden oder auch in Kombination mit solchen, die für die Fortbewegung auf oder im Wasser geeignet sind.
9. 9. Fahrzeug gemäß 1-bis @. dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug als Wasserfahrzeug von einer @erson bedient in ähnlicher Weise wie ein sog. Surbrett oder Wasserski gehandhabt werden kann, wobei das Segel oder die Fläche mittels dem mastartigen Strebe (n) mit oder ohne Verbindung zum Fahrzeugkörper von der Bedienungsperson frei gehalten und Fahrtrichtung und -geschwindigkeit durch Veränderung der Segelstellung beeinflußt werden können,.

   auf dem Lande können in ählicher Funktionsweise Rollschuhe, Rollenbretter (sog.Skateboards). Fahrräder oder andere unmittelbar mit der Bedienperson verbundene und für dessen Fortbewegung geeignete Fahrzeuge verwendet werden.
10. 10. Fahrzeug gemäß 1 bis 9. dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr Segel oder Flächen übereinander angeordnet sein können, um bei Verringerung der Segelbreite (Streckung) zu einer gleichen oder größeren wirksamen Fläche zu kommen wobei die Segel bzw.

    Flächen jede fr sich in ihren Stellungen den 3edingungen, wie in Anspruch 1 beschrieben, genügen sollen.