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Segelmast sowie Verfahren zum Herstellen eines Segelmastes Die Erfindung
betrifft einen Segelmast, insbesondere Hohlmast aus glasfaserverstärktem Kunststoff
od. dgl., vorzugsweise für Surfbretter.
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Bereits bekannte Segelmaste bestehen im wesentlichen aus einem symmetrischen,
meist konischen Rohr, das in Anpassung an eine gewünschte Biegecnarakteristik aufge
baut ist. Die geometrische Form und das verwendete Material bestimmen dabei im wesentlichen
diese Biegecharakteristik, die somit die Auslenkung des Mastes bei Relastung festlegt.
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Nachteilig ist dabei, daß ein Mast nur bei einer bestimmten Betriebsart,
d. h. bei Schwach-, Mittel- oder Starkw-ind "optimal" einsetzbar ist.
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Es werden deshalb in der Praxis,insDesondere wenn Hochleistungen angestrebt
werde, je nach den herrschenden Verhältnissen unterschiedlic}le Maste verwendet
, was aDer einen vergleichsweise großen Aufwand erforoert unQ aucn umständ licn
in der Handhabung ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Segelmast der eingangs
erwähnten Art zu schaffen, der unter Vermeidung der vorerwähnten Nachteile insbesondere
mit geringe Aufwand an unterschiedliche Windverhältnisse u. dgl. durch entsprechende
unterschiedliche Biegecharakteristik2 gut an paßbr ist.
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Dazu wird erfindungsgemäß insbesondere vorgeschlagen, daß der Mast
in unbelastetem Zustand bezüglich seiner Länqsmitteiachse vorgekrümmt ist.
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Dadurch erhält man in der Hauptbelastungsebene des Mastes unterschiedliche
Biegesteifigkeiten, so daß man mit einem einzigen Mast bei unterschiedlichen Bedingungen
auskommt und einfach eine Anpassung vornehmen kann. Entgegen dieser Vorkrümmung
weist dann der Mast eine größere Steifigkeit als in umgekehrter Richtung auf.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung von eigenständiger Bedeutung sieht
vor, daß der Mast in seinen Seitenwandbereichen über seine Längserstreckung Werkstoff
mit gegenüber der Zug- bzw.
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Druckspannungsseite höherem Elastizitätsmodul aufweist. Obgleich durch
diese seitliche Aussteifung schon ein unerwünschtes seitliches Durchbiegen in vorteilhafter
Weise reduziert wird, ist insbesondere in Kombination mit der erfindungsgemäß vorgesehenen
Vorkrümmung des Mastes vorteilhaft, daß bei einem in unbelastetem Zustand nach vorne
vorgekrümmten Mast ein seitliches Ausweichen bei Belastung praktisch verhindert
wird. Aus diesem Grund benötigt man für die Fixierung des Mastes in beiden möglichen
Betriebszuständen keine zusätzlichen Halterungen außer einem Masttampen.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen eines rohrförmigen
Mastes, bei dem der Mastwerkstoff auf einen Kern mantelartig aufgetragen wird, dann
aushärtet und wobei danach der Kern -entfernt wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere dadurch gekennzeichnet,
daß der Kern entsprechend der gewünschten Vorkrümmung des Mastes vorgekrümmt, der
Mastwerkstoff aufgetragen und nach dem Aushärten schließlich der Kern aus dem Hohlmast
herausgezogen wird.
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Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß trotz der Vorkrümmung
der Formkern nach dem Aushärten des Mastwerkstoffes gut herausgezogen werden kann.
Je nach der Vorkrümmung des Kernes lassen sich Maste mit entsprechend unterschiedlicher
Vorkrümmung in Anpassung an die jweiligen Bedürfnisse herstellen.
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Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen
aufgeführt. Nachstehend ist die Erfindung mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand
der Zeichnung noch näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein Surfbrett-Segel
in Betriebsstellung, Fig. 2 eine Seitenansicht eines herkömmlichen, rotationssymmetrischen
Mastes ohne Belastung, Fig. 3 und 4 einen erfindungsgemäßen Mast in unterschiedlichen
Stellungen ohne Belastung, Fig. 5 eine Seitenansicht eines Mastes mit Segel in etwas
schematisierter Darstellung und unterschiedlichen Stellungen und Fig. 6 einen Querschnitt
eines Mastes mit bei diesem angeordneten, nur zum Teil dargestelltem Gabelbaum.
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Fig. 1 zeigt ein Rigg 1 für ein nur abschnittweise dargestelltes Surfbrett
2.
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Das gesamte Rigg besteht im wesentlichen aus dem Segel 3, dem Mast
4 sowie dem Gabelbaum 5. Das Segel 3 weist zum Verbinden mit dem Mast 4 eine saumartige
Masttasche 6 auf. Der Mast 4 ist über den Mastfuß 7 gelenkig mit dem Surfbrett 2
verbunden.
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Im Gegensatz zu dem in Fig. 2 dargestellten herkömmlichen Mast 4
a weist der erfindungsgemäße Mast 4 (Fig. 1, 3 bis 6) bezüglich seiner Seitenauslenkbarkeit
unterschiedliche Biegesteifigkeiten auf. Dies wird insbesondere dadurch erreicht,
daß er bezüglich seiner Längsmittelachse L in unbelastetem Zustand bogenförmig vorgekrümmt
ist. Dies ist gut insbesondere in den Figuren 3 und 4 erkennbar. In diesen beiden
Figuren ist der Mast 4 in verschiedenen Stellungen z. B. bezüglich der durch den
Pfeil Pf 1 gekennzeichneten Fahrtrichtung dargestellt. InFig. 3 ist der Mast 4 so
angeordnet, daß er mit seiner Vorbiegung in Fahrtrichtung und gemäß Fig. 4 in entgegengesetzte
Richtung weist. Durch diese unterschiedlichen Stellungen können bei vorgegebener
Verformung des Mastes 4 im Surf-Betrieb unterschiedliche Biegecharakteristika erzielt
werden. Demnach würde ein gemäß Fig. 3 angeordneter Mast 4 - bezogen auf die Zeichnungsebene
- eine steifere Biegecharakteristik ergeben als bei derin Fig. 4 gezeigten Stellung.
Dies ist auch in Fig. 5 gut erkennbar, wo der durchgezogen gezeichnete Mastn der
Stellung wiedergegeben ist, die sich bei Belastung und steiferer Biegecharakteristik
einstellt, während strichpunktiert die Stellung des Mastes % ei dessen Stellung
bei weicherer Biegecharakteristik zeigt. Der durchgezogenen Darstellung des
Mastes
entspricht d-abei in unbelastetem Zustand der Mast gemäß Fig. 3, während dem strichpunktierten
Mast in Fig 5 der Mast in Fig. 4 entspricht.
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Die vorgeformte Auslenkung a (Fig. 3) der Mastspitze 8 aus der geraden
Längsachse L kann, bezogen auf die Gesamtlänge des Mastes' etwa zwischen einem Vierzigstel
bis einem Viertel von dieser Mastlänge betragen.
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Die vorgeformte Durchbiegung kann je nach Anwendungsfall und auch
je nach Aufbau des Mastes bei der Mast-Herstellung unterschiedlich gewählt werden.
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Fig. 6 zeigt eine wesentliche Weiterbildung der Erfindung, wonach
zusätzlich zu den vorbeschriebenen Maßnahmen noch dafür gesorgt ist, daß der Mast
4 in Seitenrichtung gemäß dem Doppelpfeil Pf 2 eine höhere Biegesteifigkeit hat,
als in der Vorkrümmungsebene, die im Winkel von 900 dazu liegt. Die der Vorkrümmungsebene
zugeordneten Sektoren sind mit 12 und 13 bezeichnet. Man erreicht einerseits dadurch,
daß das unerwünschte seitliche Durchbiegen des Mastes 4 zumindest wesentlich reduziert
wird. Endererseits wird in Kombination mit der Vorkrümmung des Mastes 4 einem seitlichen
Ausweichen von diesem bei einer nach vorne in unbelastetem Zustand vorgekrümmten
Stellung entgegengewirkt.
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Im Ausführungsbeispiel sind in den Seitenwandbereichen 9, 9a Werkstoffeinlagerungen
mit größerem Elastizitätsmodul eingelegt. Bevorzugt kommen dazu Kohlestoffasern
in Frage. Je nach gewünschtem Maß der Seiten-Biegesteifigket können mehr oder weniger
Einlagen in diesen Längswandbereichen 9, 9 a vorgesehen sein, wobei sowohl in radialer
Richtung als auch in Umfangsrichtung Variationsmöglichkeiten bestehen. Im Ausführungsbeispiel
erstrecken sich die verstärkten, gegenüberliegenden Längsseitenbereiche 10 etwa
jeweils über ein Viertel des Mastumfanges. Durch die Seitenverstärkungen 10 des
Mastes 4 erreicht man auch, daß bei sonst etwa gleichbleibenden Eigenschaften des
Mastes in der Biegeebene (= Vorkrümmungsebene) Auslenkungen in seitlicher Richtung
dazu stark reduziert sind. Versuche haben gezeigt, daß diese Reduzierung in der
Größenordnung von 50 °>
liegen kann. Dadurch werden die aerodynamischen
Verhältnisse am Segel erheblich verbessert.
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In Kombination mit der Vorformung in der Biegeebene (vgl. Fig 3 u.
4) erhält man somit insgesamt die wesentlichen Vorteile, daß in Biegerichtung zwei
unterschiedliche Biegecharakteristika und gleichzeitig auch die nötige Elastizität
vorhanden ist, während in seitlicher Richtung eine deutlich reduzierte Durchbiegung
vorhanden ist.
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Um auch in Betriebsstellung erkennen zu können, in welcher Stellung
sich der Mast 4 befindet, können - bezogen auf die Krümmungsebene nach Fig. 3 u.
4 - an der Vorder- und/oder Rückseite des Mastes 4 diese jeweils kennzeichnende,
vorzugsweise unterhalb einer transparenten Beschichtung angebrachte Markierungen1
vorgesehen sein. Diese Markierungen1 zur Unterscheidung der "harten" bzw. "weichen"
Seite sind dadurch auch vor Beschädigungen dauerhaft geschützt am Mast angebracht.
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Der Mast 4 wird auf einem Formkern hergestellt, auf den mantelartig
der Mastwerkstoff aufgetragen wird. Bevorzugt besteht der Mast aus glasfaserverstärktem
Kunststoff. Erfindungsgemäß wird nun der Kern zunächst entsprechend der gewünschten
Vorkrümmung des Mastes vorgekrümmt und mit Mastwerkstoff versehen werden. Nach dem
Aushärten kann dann der Kern aus dem Hohlmast 4 herausgezogen werden. Dieses Entformen
ist in überraschender Weise trotz der Vorkrümmung des Mastes gut möglich. Vorzugsweise
wird ein aus Metall bestehender Kern durch eine Auslenkkraft vorzugsweise elastisch
in die vorgekrümmte Lage gebracht. Vorteilhaft ist dabei, daß durch unterschiedliche
Auslenkkräfte auch unterschiedliche Krümmungen auf einfache Weise einstellbar sind,
so daß man mit einer einzigen Form (Kern) für verschiedenste Vorkrümmungen auskommt.
Die Maste 4 können so bei geringstem Aufwand, nach Belieben auf die jeweiligen Bedürfnisse
ausgerichtet, hergestellt werden.
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Erwähnt sei noch, daß bei einem in unbelasteter Lage etwas nach vorne
weisenden, vorgekrümmten Mast 4 ein Ausweichen über
eine Seitenlage
in die nach hinten weisende, "weichere" Stellung in der Praxis einerseits durch
die Seitenwandarmierungen und auch dadurch verhindert wird, daß bei geringer Belastung,
wo noch eine nach vorne über eine Gerade hinausgerichtete Vorkrümmung vorhanden
ist, die am Mast angreifenden Reibungskräfte insbesondere auch am Gabelbaumtampen,
ausreichend, eine solche Drehung zu verhindern. Bei einer über eine Gerade hinausgehenden
elastischen Verformung des Mastes nach hinten ist aber bereits die Stellung überschritten,
wo noch für eine unerwünschte Drehung wirksame Kräfte auftreten.
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Somit ist trotz dreh- und schwenkbarer Lagerung des Mastes eine Fixierung
in der jeweils vorgesehenen Lage vorhanden.
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Bei der Herstellung des Mastes kann man die Vorkrümmung (vgl.
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den Abstand a in Fig. 3) in weiten Grenzen nach den jeweiligen Bedürfnissen
wählen. Der fertige, vorgekrümmte Mast 4 stellt dem Surfer beim Segeln praktisch
zwei unterschiedliche Maste 4, 4' (Fig. 5) von unterschiedlicher Ausgangslage, insbesondere
aber auch unterschiedlicher Biegecharakteristik in der Vorkrümmungsebene (= Zeichnungsebene
von Fig. 5) zur Verfügung. Der in Fig. 5 ausgezogen dargestellte Mast 4 hat die
steifere Biegecharakteristik, der dort gestrichelt dargestellte Mast 4' die weichere
Biegcharakteristik. Der Surfer kann dadurch mit einem einzigen Mast 4 gut alle auftretenden
Windbereiche überdecken und dabei auch unterschiedliche, den jeweiligen Windverhältnissen
von Schwachwind bis Sturm angepaßte Segel verwenden.
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Alle in der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten
Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich
sein.
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- Zusammenfassung -