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Rigg in Tragfliigelform
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für besegelte Fahrzeuge Die Erfindung betrifft ein Rigg für besegelte
Wasser- oder Landfahrzeuge, das in UmriX und Querschnitt einem i'lugzeugtragflügel
entspricht, aufrecht auf dem Fahrzeug steht und infolge Vorrichtungen zur Profilverstellung
beidseitig besegelbar ist.
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Bekannt sind folgende Typen larninarumströmter Segel bzw. Riggs: Tuchsegel
in der Form eines Dreiecks oder dem Dreieck angenäherter Form mit Mast und Baum.
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Der Naohteil dieser Riggs besteht darin, daß etwa die hintere Hälfte
des Segels bei Amwind-, Halbwind- und Raumwindkursen für den Vortrieb nicht nur
überflüssig, sondern sogar hinderlich sind. Bekanntlich verursacht bei einem richtig
zugeschnittenen und getrimmten Segel nur der vordere Teil den Vortrieb; die grobe
Segellänge von Mast bis Schothorn ditnt lediglich der Formhaltung. In dem hinteren
Segel teil kommt es zu einem Staudruck, der bremsellti wirkt und auMerdem starke
Querkräfte verursacht, die sich in verstärktem seitlichen
Driften
mit damit verbundener stärkerer Krängung und in den erforderlichen größeren Haltekräften
für den Segler bemerkbar machen. Ferner ist der Ilbergang von Mast zu Segel strömungsungünstig.
Weiterhin hat das Segel unterhalb des Tops, wo bekanntlich die Windgeschwindigkeit
höher ist als am Unterliek, nur eine geringe Länge von Mast bis Achterliek mit entsprechend
geringem Vortrieb, zumal sich dieser Teil des Segels bei zunehmenden Wind um mehr
als das erwünschte Maß verwindet und zum Achterliek ausweht, sodaß dieser Teil für
den Vortrieb nicht nur ausfällt, sondern auch noch bremsend wirkt. Ein weiterer
Nachteil liegt darin, daß bei sehr wenig Wind der Segelbauch unter dem Gewicht des
Tuches zusammenfällt und damit kein Vortrieb mehr entsteht. Ein großer Nachteil
besteht bei Tuchsegeln darin, daß der Wind parallel zu dem unmittelbar hinter dem
MAsten befindlichen Teiles des Segels einströmen muß und nicht etwa, wie bei Tragfiügelprofilen,
parallel zur Querschnitt-Längsachse, was insbesonders die Möglichkeiten dea Am-Wirx
Segellle vertjchlechtert.
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Rigg, bei dem vordere hälfte, die gleichzeitig den Mast ersetzt, in
Form und querscimitt einem symmetrischen Tragflügel entspricht und sich daran ein
Dreiecks-Tuchsegel anschließt, das durch einen Baum gespannt wird.
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Der Nachteil dieses ltiggs liegt darin, daß am vorderen
symmetrischen
Tragflügelteil kein Druckunterschied und damit kein Vortrieb erfolgen kann. Dieser
Vortrieb erfolgt erst im hinteren Segelteil bei entsprechend geringem Wirkungsgrad
in Relation zur Ringgröße verbunden mit hohen, querab bis achteraus wirkenden Qerkräften,
was einen Am-Wind-Kurs nahezu ausschließt.
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Rigg, dessen Länge von Vorder- bis Hinterkante zu mehr als 60 aus
einem symmetrischen Tragflügelprofil besteht, an das sich eine verstellbare Klappe
anschließt.
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Diese Ausführung weist die gleichen Nachteile auf wie das vorhergehend
geschilderte Rigg bei noch schlechterem Wirkungsgrad.
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Rigg, das aus einem senkrecht stehenden aßymmetrischen Flügel, ähnlich
dem eines i?lugzeugtragflügels besteht, zum Teil mit Heckklappe.
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Dieses Rigg hat zwar einen sehr guten Wirkungsgrad, kann aber nur
äuf einer Seite gesegelt werden, z.B. bei Geschwindigkeitswettbewerben, die nur
auf einer kurzen Strecke in einer Hichtung gesegelt werden.
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Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein Rigg zu schaffen,
bei dem einerseits die geschilderten Nachteile der bekannten Higgs vermieden werden,
andrereseits aber der gute Wirkungsgrad eines asymetrischen Tragflügels ausgenutzt
wird.
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Dieses wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Rigg aus einer
verhältnismäßig kurzen, als Mast dienenden Flügelnase mit symmetrischem Querschnitt
und einer daran anschließenden längeren verstellbaren Klappe mit symmetrischem Querschnitt
besteht. Die bei fluchtender Stellung beider Teile gegebene syiametrische Tragflügelfoim
wird.durch beidseitig mögliches Verschwenken der Klappe in ein asymmetrisches Profil
ähnlich dem eines Flugzeugtragflügels umgewandelt. Das auf dem Fahrzeug aufrecht
stehende Traglügelrigg hat in der Seitenansicht die Form eines aufrecht stehenden
Rechtecka oder einer diesem angenäherten Form, wobei.vorteilhaft die Länge von Vorder-
bis Hinterkante oben länger sein sollte als unten. Der Übergang von Flügelnase zu
Flügelklappe ist ohne strömungsbehindernden Absatz bzw. Fuge ausgebildet.
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Flügelnase und PlügelklHl,e bilden zwei in sich starre, formhaltige
und weitgehendst verwindungsfreie Körper.
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Die Länge der Flügelnase beträgt zwischen 20 % und 45 % der Gesamt-länge
des Higgs von Vorder- bis Hinterkante. Die als Mast dienende Flügelnase wird drehbar
auf dem Fahrzeug aufgestellt und das ganze Rigg durch Schoten bedient.
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Die Größe des Winkels, der bei Verstellen der Klappe zwischen Flügelnase
und Klappe entsteht, wird durch eine verstellbare Vorrichtung begrenzt; das ist
die Trimmung, mit der das Rigg den jeweiligen Windstärken und Fahrzuständen angepaßt
werden kann.
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Bei Verwendung als Segelbrett-Rigg wird beidseitig in Griffhöhe an
Flügelnase und Flügelklappe je ein Griff angebracht, daran wird das allseitig schwenkbar
mit dem Segelbrett verbundene Rigg gehalten und bedient. Flügelnase und Flügelklappe
werden vom Segler mittels dieser Griffe gegeneinander verstellt. Um serienmäßige
Mastfußgelenke bekannter Segelbret-triggs verwenden zu können, wird unten in die
Flügelnase ein um die Hochachse drehbar gelagertes Rohr eingesetzt, in dessen unteres
Ende ein übliches Mastfußgelenk gesteckt wird.
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Da das Rigg bei Segelbrettern mit zunehmendem Wind entsprechend der
Verlagerung des Gesamt-Lateralpunktes nach achtern geneigt wird, ist infolge der
Diagonalströmung die Strömungsstrecke verlängert und damit die für stärkere Winde
erforderliche Profilverflachung gegeben.
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Um ein Abreißen der Strömung an der Leeseite des sich nach hinten
verjüngenden Tragflügelprofils zu verhindern, kann die Oberfläche der Klappe ab
deren breitester Stelle bis zu deren Hinterkante Löcher, Vertiefungen, Noppen oder
quer zur Strömung laufende Rillen erhalten. Durch diese Unebenheiten bildet sich
der sogenannte "Golfba Effekt", das heißt, es bildet sich an den Unebenheiten ein
nach hinten breiter werdendes Polster
iiuu kleinen Lu4Lwlrbeln,
auf dem die Laminarströmung ohne Abriß anliegt. Hierdurch läßt sich die Länge des
Riggs von Vorder- bis Hinterkante reduzieren, was Gewichtseinsparung und leichtere
Handhabung bei gleichem Vortrieb bedeutet.
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Aus Haltbarkeitsgründen sowie zur Vermeidung von Verletzungen sollte
die Flügelklappe aus einem formhaltenden Gerüst und einer Beplankung aus weichem
Material, z.B. Schaumstoff oOä., bestehen.
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Das erfindungsgemäße Rigg hat den Vorteil, daß ein größerer Unterschied
zwischen Luv- und Lese druck und damit ein größerer Vortrieb als bei bekannten Riggs
gleicher Größe entsteht, sowie, daß dieser Vortrieb weiter vorlicher gerichtet ist,
ferner, daß der Wind weiter vorlicher anströmen kann und damit höher am Wind gesegelt
werden kann als bei bekannten Riggs.
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Weiterhin entfallen die bei Segeltuchriggs im hinteren Teil auftretende
bremsende Staudruckwirkung und die nicht in Vortrieb umsetzbaren, sondern lediglich
Segler und Fahrzeug belastenden Querkräfte. Ferller können )?lugelnase und -Klappe
auch bei sehr wenig Wind in strömungsgünstigem Profil zueinander gehalten Werden,
wodurch auch dann noch Vortrieb entsteht, wenn Tuchsegel bereits zusammenfallen.
Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Riggs sind, daß es infolge der großen Länge
im oberen Teil den dort stärker werdenden Wind voll ausnutzt, daß ein günstigeres
Anströmprofil gegeben ist als bei Tuchsegeln mit Masten, daß es aufgrund seines
günstigen Höhen-Längenverhaltnisses einen mindestens ebenso
großen
Vortrieb erzeugt wie ein doppelt so großes Dreieck-Tuchsegel, daß bei Verwendung
als Segelbrettrigg das Aufholen des im Wasser liegenden Riggs leichter ist als bei
dem durch das Wassergewicht belastete Tuchsegel, daß der Auf- und Abbau einfacher
und schneller vonstatten geht als beim Tuchrigg und daß die Trimmung erheblich einfacher
ist.
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Der Durchblick ist wie bei üblichen Riggs dadurch gewahrleistet, daß
die Flügelklappe in Augenhöhe aus durchsichtigem Material besteht.
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Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung
näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt die Seitenansicht des auf einem Boot aufgestellten Riggs.
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Fig. 2 zeigt den Querschnitt des Rigge mit fluchtender Stellung von
Flügelnase und -klappe als symmetrisches Profil.
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Fig. 3 zeigt den Querschnitt des Riggs mit verstellter Klappe als
asymmetrisches Tragflügelprofil, also in Segelstellung.
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Fig. 4 zeigt im Querschnitt den Strömungsverlauf aufgrund der unebenen
Außenfläche der Flügelklappe am asymmetriohen Profil.
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Fig. 5 zeigt das Rigg im Querschnitt mit seitlichen Griffen für die
Verwendung auf einem Segelbrett.
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Fig. 6 zeigt im.Längsschnitt und Fig. 7 im Querschnitt die Verbindung
von Plügelnase und Flügelklappe.
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Gemäß Fig. 1, bei der L gleichbedeutend ist mit "Länge" und H gleichbedeutend
ist mit "Höhe", besteht das mit drehbarem Einsatzstück 1 auf dem Fahrzeug aufgestellte
Rigg aus der als Mast dienenden Tragflügelnase 2 und der Klappe 3 und ähnelt'in
der Seitenansicht den Umrissen eines Rechtecks, wobei der obere Teil eine größere
Länge hat.
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Gemäß Fig. 2, bei der B ftir"Breite" steht, beträgt das Längenverhältnis
der Flügelnase 2 zur Flügelklappe 3 1 : 4 bis 1 ; 3. Die als Mast dienende Flügelnase
ist an der Rückseite offen; in dieser Öffnung dreht. sich paßgenau der als Halbkreis
ausgebildete vordere Abschluß der Flügelklappe 3.
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In Fig. 3 sind Flügelnase und Klappe im Winkel zueinander gestellt
und bilden damit ein asymmetrisches auftriebs-, bzw. beim stehenden Rigg, vortriebserzeugendes
Tragflügelprofil.
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Zwischen den seitlich an Flügelnase und Klappe befindlichen Stegen
4 können zur Begrenzung des Klappenausschlages zwecks Trimmung Leinen, Ketten,-Riemen
oder Lochbänder 5 gespannt werden, deren Länge durch Klemmen oder durch das Einengen
in
Dorne'oder Haken verändert werden kann0 Die gleiche Funktion hätten auch die in
Fig. 3 gezeichneten verstellbaren Metall- .oder Kunststoffprofile 6.
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Gemäß Fig. 4 liegt die Strömung 7 än der obertlächenglatten Flügelnase
an, würde jedoch bei größerer Geschwindigkeit am Übergang zur Klappe 3 an der gewölbten
Lee seite abreißen, wenn die Oberfläche der Klappe 3 ebenfalls glatt wäre. Durch
Aufrauhen der Klappenoberfläche mittels Rillen, Löchern, Noppen u.ä. werden sich
an diesen Unebenheiten jedoch Wirbel 8 bilden, die wiederum die angrenzenden Luftschichten
zur Wirbelbildung veranlassen, sodaß sich die Wirbelzone nach hinten verbreitert.
Auf dem so entstehenden Wirbelpolster gleiten die laminar strömenden Buftschichten
an der Luv- und Leeseite und treffen hinter dem abklingenden Wirbelpolster wieder
zusammen, ohne, daß es, zu einem Abriß der Strömung kommt.
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Dadurch wird das Tragflügelprofil auf aerodynam&schem Wege verlängert,
wobei sich als Folge der Profilstreckung im hinteren Teil die größte Profilbreite
vorteilhaft sehr weit :nach vorne verlagert. Bedingt durch den Unterdruck auf der.
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Le,eseite.9,kann sich dort die Wirbelzone 8 mehr ausdehnen als im
Überdruck der Luvseite 10.
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In Fig. 5 ist der Querschnitt eines Segelbrettriggs dargestellt an
dem beidseitig an Flügelnase und Flügelklappe die Griffe 14 und 15 angebracht sind,
an denen das drehbar und allseitig schwenkbar auf dem Segelbrett aufgestel-lte Rigg
gehalten
und bedient wird. Zwischen den Griffen befinden sich hier die in Fig. 3 näher beschriebenen
Trimmelemente 5.
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Die Griffe werden mittels Steckbuchsen oder/und Schrauben mit Handgriff
derart mit Flügelnase und Klappe verbunden werden, dab für den Transport eine unkomplizierte
und schnelle Demontage möglich ist.
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Fig. 6 - Längsschnitt - und Fig. 7 - Querschnitt - zeigen eine Ausführungsform
der Verbindung von Flügelnase 2 und Klappe 3.
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In der offenen Rückseite der Flügelnase sind Konsolen angebracht,
auf denen sich Zapfen 11 befinden, die entweder alle nach oben oder alle nach unten
zeigen. In Aussparungen in der vorderen Rundung der Flügelklappe befinden sich waagerechte
Auflagerflächen mit Löchern 12, die auf die Zapfen 11 gesteckt werden.
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Die Schraube 13 oder ein arretierbarer Splint verhindern, daß sich
Zapfen und Auflager voneinander lösen. Diese Verbindung erlaubt eine schnelle, einfache
Demontage und Wiedermontage von Flügelnase und Klappe.
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