DE29709471U1 - Vario-Profil Kiel, Kiel mit variablem, horizontalen Querschnittprofil für Segelfahrzeuge, vorzugsweise Sportschiffe - Google Patents

Description

Kiel mit variierbarem Profil für den Einsatz bei Wasserfahrzeugen mit Segelantrieb.

Stand der Technik:

Kiele kommen vorzugsweise auf Wasserfahrzeugen mit Segelantrieb zum Einsatz. Kiele sind unter Wasser befindliche, vorwiegend mittig unter dem Schiffsrumpf sitzende, vertikal in Schiffslängsrichtung ausgerichtete, zumeist starr mit dem Schiffsrumpf verbundene und mit Gewicht versehene Flossen,

Der Kielflosse kommen bei Wasserfahrzeugen mit Segelantrieb zwei Funktionen zu.

A) Reduzierung der seitlichen Abdrift ( Vertreiben durch Seitenwind )

des Segelfahrzeuges, denn sie weisen in Fahrtrichtung des Schiffes einen geringeren Wasserwiederstand auf als quer zu dieser Fahrtrichtung, wirken somit wie ein Tragflügel eines Flugzeugs unter Wasser.

B) Erzeugen eines aufrichtenden Moments, denn sie wirken durch ihre Positionierung unter dem Schiffsrumpf und ihr Gewicht, der über Wasser in den Segeln angreifenden Windkraft entgegen.

Kiele sind hinsichtlich ihres horizontalen Querschnittprofils symetrische, starre Körper, weche aus Gewichtsgründen aus Metall, z.B. Eisen oder Blei bestehen, oder mit diesen Metallen gefüllt bzw. versehen sind.

Kiele mit einem variablen, horizontalen Querschnittsprofil sind in der Art realisiert, daß sich hinter der Kielflosse mit einem starren horizotalen Querschnittsprofil eine weitere, um eine vertikale Achse verschwenkbare vertikale Flosse, eine Trimmflosse, mit starrem horizontalem Querschnittprofil befindet.

Durch verschwenken der kleinen Flosse ( Trimmflosse ) und somit ihres starren horizontalen Querschnittprofils um die vertikale Achse., entsteht in Verbindung mit dem starren, horizontalen Kielflossenprofil ein variables, aus der Stellung der beiden starren Flossenprofile zueinander, resultierendes, horizontales Querschnittprofil.

Problem:

Kiele arbeiten nach dem Prinzip eines'Tragflögels· "dessen Wirkungsweise auf seiner Anströmung durch das ihn umgebenden Medium, in diesem Falle der, des Wassers basiert.

Bei Kielen, im Wasser wirkenden, annähernd vertikal stehende Tragflächen, ist wie beim Flugzeugflügel für die Effizienz nicht nur die Flügelfläche, sondern vor allem das Fiügelprofil ausschlaggebend.

Der Auftrieb des Flugzeugflügeis basiert auf seiner Querschnittform, welche die ihn umströmende Luft zwingt auf der gewölbten Oberseite einen längeren Weg als auf der geraden Unterseite zurücklegen.

Durch den an der Fiugzeugflügeloberseite längeren, zurückzulegenden Weg, wird die an der Fiugzeugflügeloberseite vorbeiströhmende Luft verhältnismäßig zu der an der Flugzeugflügelunterseite vorbeiströhmenden Luft beschleunigt, was an der Fiugzeugflügeloberseite einen Sog und somit eine nach oben gerichtete Kraft zur Folge hat, welche das Flugzeug in der Luft hält.

Das Gleiche gilt auch für die Kielflosse eines Segelschiffes. Um der Abdrift, dem seitlichen Versatz des Schiffes duch die am Schiff angreifende Windkraft, optimal entgegen zu wirken, muß der Kiel an seiner dem Wind zugewandten Seite ( Luv ), seinem horizontalen Querschnitt nach, ein gewölbtes, und an seiner dem Wind abgewanten Seite (Lee ), ein gerades Profiel aufweisen.

Bei derartiger Profilausformung des Kiels, muß das den Kiel an der Luvseite umströhmende Wasser einen längeren Weg zurücklegen, als das, den Kiel an der Leeseite umströhmende Wasser, und wird durch den längeren zurückzulegenden Weg relativ zu dem , an der Leeseite des Kiels vorbeiströmenden Wasser beschleunigt und erzeugt an der Luvseite des Kiels einen Unterdruck, aus welchem eine nach Luv gerichtete Kraft entsteht, weche der Abdrift entgegen wirkt.

Das Problem besteht darin, das abhängig von Windrichtung und Schiffskurs, abwechselnd beide Schiffsseiten und somit auch beide Kielseiten, dem Wind sowohl zu- als auch abgewendet sein können.

Es müßte für einen optimal der Abdrift entgegenwirkenden Kiel, mit dem Wechsel der, dem Wind zugewandten Seite des Schiffs auch die Profilform des horizontalen Kielquerschnitts gewechselt werden.

Da dieses Problem bis heute nicht gelöst wurde, stellen alle zum Stand der Technik gehörenden Kiele eine Kompromißlösung dar, weiche unter allen Bedingungen befridigende Ergebnisse erzielen.

Das gilt auch für die Kiele mit Trimmflossen, da durch die starren Querschnitte der Flossenprofile keine optimale Anpassung an die jeweiligen Erfordernisse vorgenommen werden kann.

Lösung:

Die oben beschriebenen Probleme werden mit den in Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.

Erreichte Vorteile:

Durch die Erfindung ist ein Kiel entständen,"der ©ine optimale, praxisgerechte und den verschiedenen hydrodynamischen Anforderungen rechnung tragende Variation des horizontalen Kielquerschnitts gewährleistet und für jedes Wasserfahrzeug mit Segelantrieb einzusetzen ist.

Beschreibung der Erfindung:

Ein Ausführungsbeispiei wird anhand derFigur 1 bis 6 erläutert.

Es Zeigen:

Fig. 1 Kiel mit mittiger Exzenterstellung ( Draufsicht) Fig. 2 Kiel mit nach rechts verschwenktem Exzenter ( Draufsicht) Fig. 3 Kiel mit nach links verschwenktem Exzenter ( Draufsicht) Fig. 4 Kielaufbau im Längsschnitt ( Seitenansicht) Fig. 5 Kiel mit mittiger Exzenterstellung ( Perspektive ) Fig. 6 Kiel mit nach rechts verschwenktem Exzenter ( Perspektive )

Aufbau: Fig. 1 bis Fig. 6

Der die Erfindung darstellende Kiel mit variablem horizontalem Querschnittprofil besteht aus dem Ballastkörper 1., den Kielstützen 2., den Profilflächen 3., der Kielvorderkannte 4. mit der Drehachse 5., der Kielhinterkannte 6. mit der Drehachse 7. und dem Exzenter 8. mit der Drehachse 9.

Die Kielstützen 2. verbinden den Ballastkörper 1. mit dem Schiffsrumpf 10. und haben ausschließlich statische Funktion.

Auf den vertikalen, mit ihrm oberen Ende im Boden des Sch if fs rumpf es 10. und mit ihrem unteren Ende im Ballastkörper 1. gelagerten, Drehachsen 5. und 7. sitzen horizontal schwenkbar, die vertikal ausgerichtete Kielvorderkannte 4. am vorderen Kielende und die vertikal ausgerichtete Kielhinterkannte 6. am hinteren Kielende, zwischen dem Ballastkörper 1. und dem Boden des Schiffrumpfes 10..

Beidseits der Kielstützen 2. befinden sich die Profilflächen 3., welche die Kieiforderkannte 4. mit der Kielhinterkannte 6. verbinden, an diesen flexiebel ( z.B. vulkanisierte Fuge, Scharnier) gelagert sind und ihrer Höhe nach dem Abstand zwischen der Oberkannte des Ballastkörpers 1. und dem Boden des Schiffsrumpfes

entsprechen.

Der auf einer vertikal ausgerichteten, horizontal schwenkbar gelagerten Drehachse fixierte Exzenter 8. befindet sich, in der Kielseitenansicht betrachtet, zwischen der Kielvorderkannte 4. und der Kielhinterkannte 6 und liegt mittig zwischen den

Profilflächen 3..

Die Drehachse 9. des Exzenters 8. ist mit ihrem unteren Ende im Ballastkörper 1., und mit ihrem oberen Ende, welches gegebenenfalls auch den Boden des Schiffsrumpfes 10. durchdringt, im Boden des Schiffsrupfes 10. horizontal schwenkbar

gelagert.

Verstellen des Profils:

Fig. 1,FIg. 5

In der neutralen Stellung befindet sich der Exzenter 8. mit seiner Drehachse 9. in Kiellängsrichtung ausgerichtet und wölbt in diesem Zustand beide Profiiflächen 3. gleichmäßig, zu einem symetrischen, horizontalen Profiel aus.

Fig. 2, Fig. 6

Durch verschwenken des Exzenters 8. mittels der Drehachse 9. z.B. zur rechten Kielseite, wird die rechte Profilfläche 3. von dem Exzenter 8. nach aussen gedrückt und somit stärker überwölbt, während die Wölbung der linken Profilfläche 3. so weit reduziert wird, bis die linke Profilfläche 3. wieder an der linken Seite des nach rechts verschwenkten Exzenters 8. anliegt.

Durch das Herausdrücken der rechten Profilfläche 3. verkürzt sich der Abstand der vertikalen Kanten der rechtenProfilfläche 3., welche mit der Kielvorderkante 4. bzw. mit der Kielhinterkante 6. flexiebel verbunden sind.

Hierdurch werden die Kielvorderkante 4. und die Kielhinterkante 6. um ihre vertikalen Drehachsen 5. und 7. horizontal zu der Seite verschwenkt, wo die Überwölbung der Profilfläche 3. durch das Verschwenken des Exzenters erhöht wurde.

Das ist in diesem Beispiel die rechte Seite.

Das Verschwenken der Kielvorderkante 4. und der Kielhinterkante 6. in beschriebener Weise unterstützt die Reduzierung der Überwölbung der linken Profilfläche 3., da die Distanz der vertikalen Kanten der linken Profilfläche 3., die flexiebel an der Kielforderkante 4. und an der Kielhinterkante 6. fixiert sind, durch das horizontale Verschwenken der Kielvorderkante 4. und Kielhinterkante 6. in beschriebener Weise, verlängert wird und die linke Profilfläche 3. gerade zieht.

Fig. 3 zeigt den Vorgang für die andere Seite.

Anmerkung:

Es kann vorteilhaft sein zur Erhöhung der Beulsteifigkeit der Konstruktion, den Hohlraum im Innern der Kielkonstruktion mit einem Gas oder einer Flüssigkeit zu füllen, um auf diese Weise einen Gegendruck zu dem, von aussen auf den Kiel wirkenden Wasserdruck zu erzeugen.

Claims (3)

Ernst-Moritz-Arndt Str. 118 *··'*··· *.."...* ..* : Kai- Igor Koeppen Ernst- Moritz- Arnd 38304 Wolfenbütte] Schutzansprüche:

1. Kiel mit variablem, horizontalen, Querschnittprofil für Segelfahrzeuge, vorzugsweise Sportschiffe, dadurch gekennzeichnet, daß

a) ein Bailastkörper (1) mittels Kielstützen (2) auf Distanz, unter einem Schiffsrumpf befestigt ist ;

b) die Kielflanken von zwei, flexiblen Profilflächen (3) gebildet werden ;

c) die Profilfiächen (3) ihrer Höhe nach der Distanz zwischen Ballastkörper (1) und der Unterseite des Schiffsrumpfes (10) entsprechen ;

d) die Profilfiächen (3) an ihrer angenähert lotrechten Vorderkante eine flexible Verbindung mit der Kieivorderkante (4) aufweisen ;

e) die Kielvorderkante (4) mitteis einer angenähert lotrechten Drehachse (5) horizontal zu beiden Seiten verschwenkbar gelagert ist;

f) die Profilflächen (3) an ihrer angenähert lotrechten Hinterkante eine flexible Verbindung mit der Kielhinterkante (6) aufweisen ;

g) die Kielhinterkante (6) mitteis einer angenähert lotrechten Drehachse (7) horizontal zu beiden Seiten verschwenkbar gelagert ist;

h) die beiden, mit der Kielvorderkante (4) und der Kielhinterkante (6) flexibel verbundenen, die Kielflanken bildenden Profiiflächen (3) zwischen sich einen Holraum bilden, welcher die Kielstützen (2) sowie den Exzenter (8) und die Exzenterachse (9) aufnehmen ;

i) durch verdrehen der Exzenterachse (9) der auf der Exzenterachse (9) fixierte Exzenter (8) horizontal nach beiden Seiten verschwenkbar ist;

j) die Profilflächen (3) mit ihren Innenflächen mittelbar oder unmittelbar an dem

Exzenter (8) anliegen;
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k) durch verschwenken des Exzenters (8) eine verstärkte Überwölbung der exzenterverschwenkrichtungsseitigen Profilfläche (3) sowie eine Überwölbungsreduzierung der Exzenterverschwenkrichtung entgegengesetzt liegenden Profilfläche (3) erzeugt wird; 40

I) die Kielvorderkante (4) und die Kielhinterkante (6) durch verschwenken um ihre jeweiligen Achsen (5) und (7) die Distanzveränderung der Vorder- und Hinterkante der Profilflächen (3) zueinander bei den jeweiligen Verschwenk- und Überwölbungszuständen ausgleichen. 45

• 4 ··

2. Kiel nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum zwischen den Profilflächen (3), der Kielvorderkante (4), der Kielhinterkante (6), dem Ballastkörper (1) und dem Schiffsrumpf (10) Flüssigkeits- bzw. Gasdicht konzipiert ist, so daß zur Erhöung der Beulsteifigkeit mittels Gas- oder Fiüssigkeitsbefüllung ein Innendruck erzeugt werden kann, welcher dem Wasseraußendruck entgegen wirkt.

3. Kiel nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die

Fiüssigkeitsbefüllung des Hohlraums als zusätziicher Baüast dient.