DE3211641A1

DE3211641A1 - Segel mit profilnase

Info

Publication number: DE3211641A1
Application number: DE3211641A
Authority: DE
Inventors: Franz Xaver Prof Dr I Wortmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-03-30
Filing date: 1982-03-30
Publication date: 1983-10-06

Description

Prof.Dr.-Ing. F.X.Wortmann 7030 Böblingen, den 25.3.82

£ Beethovenstr. 4

Segel mit Profilnase

Segel sind von ihrer Funktion her sehr dünne Membranflügel mit sehr geringem Gewicht. Die aerodynamische Leistungsfähigkeit ist jedoch beeinträchtigt, weil die so wichtige Vorderkante keine Profilform, d.h. keine geeignete Dickenverteilung, besitzt. Daß ein Segel, das üblicherweise mit einer Schiene an einem Mast befestigt ist (Großsegel), eine sehr gestörte Umströmung besitzt ist offensichtlich. Das gleiche gilt jedoch auch für die Vorsegel, die am Vorstag mit Stagreitern oder durch eine Nutschiene befestigt werden. Hier gibt es nur einen Anströmwinkel, bei dem die Strömung im Bereich der Vorderkante auf beiden Seiten anliegt. Jede Abweichung vom sogenannten "stoßfreien" Anströmwinkel führt zur Strömungsablösung, d.h. zu einer mehr oder minder großen Ablöseblase. Dadurch wird nicht nur der Strömungswiderstand vergrößert, sondern auch die Fähigkeit Auftrieb und Vortrieb zu erzeugen wird beeinträchtigt.

Üblich sind aber auch Segel, die z.B. bei unverstagtem Mast als Doppeltuch um den runden Mast herumgelegt sind, vgl. Fig.1. Eine Variante dieses Vorschlags sind Segel mit einer Segeltasche vgl. Fig.2 wie sie bei Jollen und Surfbrettern angewendet werden.

Diese Lösungen können aus zwei Gründen nicht befriedigen: Einerseits ist eine Profilform, die aus einem Halbkreis und zwei mehr oder weniger geradlinigen Fortsetzungen gebildet wird, aerodynamisch ungünstig, weil hohe Übergeschwindigkeiten auftreten. Besser ist es, wenn sich an eine runde Nase mit starker Krümmung noch ein Gebiet mit geringerer Krümmung, aber größerer Profildicke anschließt und eine "Stromlinien" -oder Tropfenform bildet.

Auch wird eine Unempfindlichkeit gegen fehlerhafte Anstellungen erst dann erreicht, wenn die maximale Profildicke,

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bezogen auf die gesamte Profiltiefe, wenigstens 10% oder mehr beträgt. Das bedeutet, daß die Länge der Segeltasche etwa ein Fünftel bis ein Drittel der Segeltiefe erreichen muß.

Die folgenden Vorschläge versuchen eine aerodynamisch bessere Nasenform dadurch zu erreichen, daß der Nasenbereich des Segels aus 2wei Kammern besteht, von denen die vordere eine große und die zweite Kammer eine geringere Krümmung, aber eine größere Profildicke aufweist. Die unterschiedliche Krümmung bedingt in der Vorkammer einen hohen Innendruck. der in der großen Kammer sehr viel kleiner sein kann. Es ist zweckmäßig den Innendruck durch Folienschläuche, FS, vgl. Fig. 3b, aufzubringen, die sich gegen das feste Segeltuch abstützen. Sie sind hier nur in Fig. 3b gezeichnet.

1) Großsegel

Zunächst sei der Fall eines Großsegels an unverstagten Masten behandelt. Fig.3 zeigt eine profilierte Segelnase nach den hier entwickelten Vorstellungen: die einfache Segeltasche nach Fig.2 ist in Fig.3 vergrößert und ergänzt durch eine kleinere Vorkammer VK die den Mast M umschlingt. Nachdem der Mast in die große Kammer eingeführt ist, wird das Segel zunächst durch den Groß- oder Gabelbaum gestrafft. Wenn die Innenseite der Vorkammer durch einige Gummibänder G, wie in Fig.3c,gehalten wird ergibt sich eine Zentrierung des Mastes auf die Mitte der Vorkammer von selbst. Anschließend wird der Schlauch der Frontkammer und dann der der großen Kammer aufgeblasen. Die Folienschläuche haben den Vorteil, daß sie ein Durchkentern des Bootes verhindern. Außerdem verhindern sie nach einer Kenterung das Vollaufen der Kammern mit Wasser, erleichtern also das Aufrichten des Segels aus dem Wasser. Eine zweite Variante dieses Vorschlags besteht darin, die vordere Kammer durch Schaumstoffprofile zu füllen. Man kann z.B. mit einem Hitzdraht aus Styrodurschaumstoff Profile wie in Fig.4 ausschneiden, über den Mast schieben und dann in die große Kammer einführen. Der Vorteil dieser Anordnung liegt in der frei wählbaren Geometrie der Nase, der Nachteil

im höheren Gewichts- und Kostenaufwand. Damit das Segel bei einer Verwindung die Profilnase mitnehmen kann, muß die Reibung zwischen Segeltuch und Schaum größer sein als das Reibmoment zwischen Schaum und Mastoberfläche. Es ist deshalb zweckmäßig, das Segeltuch im Innern der Masttasche aufzurauhen, z.B. durch eine Hälfte eines Klettverschlußbandes. Auch-die Torsionssteifigkeit des Schaumes soll durch einen Schlitz, vgl. Fig.4, vermindert werden.

Bei der ersten Variante mit einer durch Innendruck aufgeblasenen Frontkammer ist eine Drehung der Profilnase gegenüber dem Mast leichter als bei der Schaumnase, weil nur eine Rollbewegung stattfindet.

Eine weitere Variante ergibt sich, wenn man die aus kleiner und großer Kammer gebildete Profilnase als selbständige Einheit ansieht und das anschließende Segel durch eine Nutschiene an der Hinterkante der Profilnase gesondert setzen und bergen kann. In diesem Fall benötigt man zwischen Mast und Nutschiene Abstandsspreizen, die beim Aufblasen der Vorkammer unter Druck gesetzt werden und dadurch das Tuch der Profilnase straffen, ähnlich wie in Fig.8c.

2) Vorsegel

Besitzt ein Großsegel ein Vorsegel, so ist ein profilierter Nasenbereich vor allem am Vorsegel wichtig, weil sich eine Anstellwinkeländerung in erster Linie dort bemerkbar macht.

Die einfachste Lösung ergibt sich bei Segeln, die "fliegend" gefahren werden. Hier ist das Vorliek meistens aus Stahldraht und fest mit dem Segel verbunden. Man kann dann die Lösung der Fig.3 übernehmen: lediglich das Mastrohr schrumpft zum eingenähten Stahldraht, vgl. Fig.5.

Eine zweite Variante, vgl. Fig.6, besteht darin, das Zweikammersystem in Längsrichtung zu halbieren und auf jede Segelseite eine Kammerhälfte aufzunähen. Das ursprüngliche Segeltuch liegt jetzt in der Symmetrieebene und die Befestigung am Vorstag erfolgt in konventioneller Weise.

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Eine dritte Variante ist in Fig.7 angegeben. Hier ist das Segel z.B. in die Vorstagschiene eines Rollreffs eingehängt. Beim Setzen wird das. Tuch der Profilnase um das Vorstag herum gelegt und dabei die Mitte-der Vorkammer mit Rutschern oder Nutbandstücken am Vorstag .zentriert. Danach wird die große Kammer beim Setzen des Segels mit einem Reißverschluß R geschlossen. Nach dem Setzen werden beide Kammern mit passendem Druck aufgeblasen. Wenn man den Innendruck abläßt, kann das Rollreff in üblicher Weise gerefft werden.

Eine vierte und fünfte Variante ergibt sich dadurch, daß man vgl.Fig.8b die Hinterkante des profilierten Nasenteils mit einer Nutschiene NS versieht, die mehrere Nuten besitzt, in die man Vorsegel verschiedener Größe einziehen kann. Beim normalen Segelwechsel bleibt also die Zuspannung nach rückwärts erhalten. Anstelle des Reißverschlusses zum Schließen der großen Kammer kann man nun auch die Nutschiene selbst benutzen. Die beiden hinteren Nuten haben einen Schlitz nahe der Mittelebene, damit der Segelzug kein großes Moment auf die Schiene ausübt.

Damit man den profilierteren Nasenteil besser setzen und bergen kann, ist es wünschenswert, daß die Nutschiene an der Hinterkante etwa ähnlich elastisch bleibt·, wie ein für Fallen benutztes Stahlseil. Das kann entweder durch die Elastizität eines passenden Kunststoffes oder aber durch. ein Aufgliedern der Nutschiene in viele Einzelglieder ge-■schehen, die gelenkig mit einander verbunden sind. Im Grenzfall kann diese Schiene ähnlich aussehen wie ein Reißverschluß, dessen Verbindungsgurt als Gelenk, dessen Glieder nach Fig.8b jedoch die erforderliche Festigkeit zum Halten des Segels besitzen.

Mit einer gelenkigen oder elastischen Nutschiene kann man das Tuch der Profilnase um das Vorstag legen und bereits in Deckshöhe die große Kammer bilden. Dabei wird gleichzeitig durch Klammern K oder ähnliche Mittel, die am Vorstag (vgl.8a) rutschen können, die Mitte der Vorkammer am Vorstag zentriert.

Diese einfache Lösung kann jedoch nur solange funktionieren,

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fjolanqc ein Bcjelzug nach rückwärts gegeben ist. Es ist deshalb zweckmäßig, die große ßegeltasche auszusteifen, sodaß sie auch ohne den Zug eines Segels ihre Form beibehält. Das kann am einfachsten durch Latten geschehen, die in Taschen auf beiden Innenseiten der großen Kammer gehalten werden und deren Länge von der Nahtstelle der Vorkammer bis zur Nutschiene reicht.

Eine weitere Variante ist in Fig.8b gezeichnet: in die Mitte der großen Kammer sind Spreizen SP eingebunden, die das Vorstag V umschließen und Vorstag V und Nutschiene NS auseinanderhalten. Die Spreizen können aus Kunststoffrohren bestehen, die an ihren Enden Bohrungen besitzen. Am Segel sind kurze Leinen oder Bänder B angenäht, die mit den Spreizen verknotet werden und sie in ihrer Position relativ zum Segel festhalten. Das vordere Band verbindet gleichzeitig das Vorstag und die Spreize miteinander. Nach dem Heissen wird zunächst die Vorkammer aufgeblasen und dadurch auch das Tuch der großen Kammer gestrafft. Diese profilierte Nase kann jetzt auch unabhängig vom Zug eines Segels stabil stehen. Da es wenig Masse hat und sich leicht wie eine Windfahne in den Wind stellt, kann man die Profilnase in vielen Fällen stehen lassen, ohne daß dadurch die Steuerbarkeit des Bootes behindert wird. Abb.8c zeigt noch wie der gleiche Gedanke bei einem Großsegel ausgeführt sein kann. Hier ist lediglich die Mastseite der Spreize verändert. Sie gabelt sich und stützt sich mit einer passenden Rundung am Mast ab. Die Rundung kann auch durch ein Gurtband GB gebildet sein, das sich von selbst dem Mast anpaßt. In ähnlicher Weise können auch Segellatten ausgebildet sein, die sich am Mast abstützen müssen.

Leerseite

Claims

;·:\· 321 Ί 641 Ansprüche:

1) Segel mit Profilnase dadurch gekennzeichnet, daß

der vordere Bereich des Segels aus zwei Kammern, einer kleineren
Vor- und einer größeren Hauptkammer besteht, die durch passenden
Innendruck aufgeblasen werden und "zusammen mit einer Zug- oder
Druckkraft in Tiefenrichtung, eine Profil- oder Tropfenform bilden.

2) Segel mit Profilnase nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß anstelle der Vorkammer eine profilierte Schaumstoffüllung
tritt.

3) Segel mit Profilnase nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet

daß Vor- und Hauptkammer als Hälften auf jede Seite eines Segels
ρ aufgenäht werden.

4) Segel mit Profilnase nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß zum Schließen der Hauptkainmer ein Reißverschluß oder eine
Nutschiene verwendet wird.

5) Segel mit Profilnase nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet,

daß die MiHzte der Vorkammer relativ zu Vorstag oder Mast durch
Gummibänder, Klammern oder Rutscher zentriert wird.

6) Segel mit Profilnase nach Anspruch 1,4,5, dadurch gekennzeichnet,

daß die Nutschiene elastisch oder "gelenkig ausgeführt ist, um
das Setzen und Bergen zu erleichtern. -.

7) Segel mit Profilnase nach Anspruch 1,4,5,6, dadurch gekennzeichnet,'

daß zwischen Mast oder Vorstag und Nutschiene Spreizen angebracht j sind, die durch Leinen, Gurte oder Tuchtaschen mit den.Kammmer- j wänden verbunden sind und anstelle einer Zugkraft in Tiefenrichtung eine entsprechende Druckkraft aufnehmen können. !

8) Segel mit Profilnase nach Anspruch 1,2 und 7, dadurch gekennzeichne-

daß die Spreizen oder Segellatten in der Kammermitte liegen und ;

auf der Mastseite als Gabeln ausgebildet sind, die ihren Druck j

über ein Füllstück oder ein Gurtband oder über Taschen, die am j

Schaumstoff befestigt sind, auf den Mast übertragen. ·