DE3425912C2 - Tragflügelwasserfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Tragflügelwasserfahrzeug mit seit­ lich nach außen geneigten Tragflächen, insbesondere ein Boot oder Schiff, wie beispielsweise ein Windsurfwasserfahrzeug oder ein Segelboot.

Es gibt eine große Vielfalt an Tragflügelwasserfahrzeugen und eine Beschreibung derselben in der Patentliteratur. Einziehbare Tragflügel sind in einer Anzahl von Zusammenhängen beschrieben. In US 3 789 789 ist ein Tragflügelsegelwasserfahrzeug beschrie­ ben, das einen Ausleger aufweist, auf dem verschwenkbare Trag­ flügel angebracht sind, deren diedrischer Winkel bzw. V-Winkel zur Horizontalen während des Betriebs eingestellt werden kann.

In US 3 520 267 ist ein verschwenkbar montierter uniplanarer Tragflügelstabilisator für einen Bootsrumpf beschrieben. In US 4 040 373 ist eine Steuer- und Stabilisierungseinrichtung für ein Wasserfahrzeug beschrieben, die Flügelteile besitzt, welche ihrerseits zwei Teile aufweisen, die unter einem Winkel in Be­ zug aufeinander angeordnet sind, und diese Flügelteile sind um eine Achse verschwenkbar, welche sich in einer Horizontalebene erstreckt.

Einstellbar positionierbare Tragflügelwasserfahrzeuge sind au­ ßerdem unter anderem in US 3 168 067, US 3 765 356, US 4 027 614 und US 4 356 786 beschrieben.

Weiterhin ist ein Tragflügelwasserfahrzeug der eingangs genann­ ten, gattungsgemäßen Art aus der DE-AS 11 57 956 bekannt. Die­ ses Tragflügelwasserfahrzeug, das beispielsweise ein U-Boot oder ein nicht tauchfähiges Schnellboot sein kann, besitzt Tragsäulen, die nach außen geneigt sind und am freien Ende Tragflächen haben, welche in einem festen Winkel zu den Trag­ säulen geneigt sind. Dieses Tragflügelwasserfahrzeug hat einen verhältnismäßig komplizierten Aufbau und die Steuerung der Auf­ triebskräfte damit ist relativ schwierig und beschränkt.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, ein Tragflügelwas­ serfahrzeug der gattungsgemäßen Art so auszubilden, daß es da­ durch ermöglicht wird, bei einfacherem Aufbau eine bessere Steuerung der Auftriebskräfte zu erreichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Tragfläche einen oberen Teil und einen unteren Teil aufweist, die mit einem Gelenk verbunden sind, dessen Gelenkachse in der Ebene der Tragfläche oder parallel dazu angeordnet ist, so daß der untere Teil derart verschwenkt werden kann, daß er mit dem oberen Teil einen diedrischen Winkel bildet.

Ein derart ausgebildetes Tragflügelwasserfahrzeug ist, obwohl es einen relativ einfachen Aufbau besitzt, von einer beachtli­ chen betriebsmäßigen Flexibilität, insbesondere, was die Steue­ rung der Auftriebskräfte anbetrifft.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Tragflächen relativ zum Rumpf des Wasserfahrzeugs um eine Achse verschwenkbar, die senkrecht zur Ebene des oberen Teils der Tragfläche angeordnet ist. Diese Ausführungsform kann so wei­ tergebildet sein, daß beim Schwenken der Tragfläche um die Achse der untere Teil der Tragfläche automatisch um die Ge­ lenkachse geschwenkt wird.

Was das Verschwenken des unteren Teils der Tragfläche anbe­ trifft, so ist in einer Ausführungsform der Erfindung vorgese­ hen, daß das Schwenken des unteren Teils der Tragfläche durch ein Zugelement bewirkt wird. Insbesondere kann dieses Zugele­ ment ein Band sein.

Eine andere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Tragflügelwasserfahrzeugs zeichnet sich dadurch aus, daß zu­ sätzlich wenigstens eine Klappe auf dem oberen Teil und/oder dem unteren Teil der Tragflächen angeordnet ist.

Gemäß einer noch anderen Ausführungsform der Erfindung ist das Tragflügelwasserfahrzeug so ausgebildet, daß die Tragflächen gemeinsam um die Achsen verschwenkt werden. Bevorzugt weisen hierzu die Tragflächen an ihren oberen nach innen gewandten Seitenteilen zur mechanischen Verbindung der beiden Tragflächen eine Plankerbverzahnung auf.

Das erfindungsgemäße Tragflügelwasserfahrzeug kann aber auch so ausgebildet sein, daß die Tragflächen unabhängig voneinander um die Achsen verschwenkt werden.

Die Erfindung sei zu ihrem besseren und umfassenderen Verständ­ nis nachfolgend anhand einiger in den Fig. 1 bis 7 der Zeichnung dargestellter, besonders bevorzugter Ausführungsfor­ men näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines als Segelwas­ serfahrzeug ausgebildeten Tragflügelwasserfahrzeugs, das gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aufge­ baut und betreibbar ist;

Fig. 2 eine Seitenansichtsdarstellung der Schwenkbefestigung einer Tragfläche in einem Tragflügelwasserfahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 eine Darstellung der Verbindung der beiden Teile der Tragfläche miteinander auf entgegengesetzten Seiten des als Segelwasserfahrzeug ausgebildeten Tragflügel­ wasserfahrzeugs;

Fig. 4A und 4B teilweise im Schnitt dargestellte Seitenan­ sichtsdarstellungen einer Einrichtung zum Einstellen des diedrischen Winkels zwischen benachbarten plana­ ren Teilen der Tragfläche in einem Tragflügelwasser­ fahrzeug gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einer ersten und zweiten Betriebsposi­ tion;

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung eines Steuerelements für den diedrischen Winkel, das einen Teil der Ein­ richtung nach den Fig. 4A und 4B bildet;

Fig. 6A und 6B eine perspektivische Darstellung und eine Seitenansichtsdarstellung eines Gelenks, das in der Einrichtung nach den Fig. 4A und 4B verwendbar ist; und

Fig. 7 eine perspektivische Darstellung eines Teils der in Fig. 2 gezeigten Tragfläche in dem Bereich, der dort durch die Bezugslinien VII-VII angedeutet ist.

Es sei zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen, die ein zum Wind­ surfen geeignetes Segelwasserfahrzeug als Tragflügelwasserfahr­ zeug veranschaulicht. Es sei aber darauf hingewiesen, daß le­ diglich aus Gründen der Einfachheit und Klarheit der Beschrei­ bung hier ein Segelwasserfahrzeug im allgemeinen und ein Segel­ wasserfahrzeug vom Windsurftyp im besonderen als Tragflügelwas­ serfahrzeug beschrieben ist, die darin vorgesehenen baulichen Merkmale, die sich auf die Tragflächen beziehen, jedoch in kei­ ner Weise hierauf beschränkt sind. Vielmehr sind diese bauli­ chen Merkmale in gleicher Weise auch auf jeden anderen Typ ei­ ner Schiffseinrichtung bzw. eines Wasserfahrzeugs anwendbar, die beispielsweise auf kraftgetriebene Wasserfahrzeuge bzw. Schiffe von jeder anderen Art und Abmessung, welche für einen Tragflächenbetrieb geeignet sind. Es sei infolgedessen insbe­ sondere darauf hingewiesen, daß dort, wo eine manuell betreib­ bare Einrichtung gezeigt oder beschrieben ist, diese durch eine kraftgetriebene Einrichtung ersetzt werden kann, wo das ange­ messen ist.

Das generell in Fig. 1 veranschaulichte Tragflügelwasserfahr­ zeug umfaßt einen Rumpf 10, insbesondere einen Boots- bzw. Schiffskörper, einen Mast 12 und eine Segeleinrichtung 14. Auf dem Rumpf 10 ist eine erste und zweite Tragflächenpaaranordnung 16 und 18 angebracht. Wenigstens eine der Tragflächenpaaranord­ nungen 16 und 18 ist so aufgebaut, daß sie einziehbar und wahl­ weise positionierbar ist, während die übrige Tragflächenpaaran­ ordnung, wenn überhaupt bzw. wenn überhaupt vorgesehen, bezüg­ lich des Rumpfs 10 ortsfest oder in irgendeiner anderen Weise gefaltet bzw. zusammenklappbar sein kann.

Es sei darauf hingewiesen, daß wenigstens eine der Tragflächen­ paaranordnungen 16 und 18 zwei Tragflächen auf entgegengesetz­ ten Seiten des Wasserfahrzeugs aufweist, und typischer- bzw. vorzugsweise weisen beide Tragflächenpaaranordnungen 16 und 18 zwei Tragflächen auf entgegengesetzten Seiten des Wasserfahr­ zeugs auf, wobei jede dieser Tragflächen einen ersten und zwei­ ten, generell planaren Teil, nämlich einen oberen Teil 20 und einen unteren Teil 22 umfaßt, die in Reihe bzw. hintereinander angeordnet miteinander verbunden sind.

Eine Einrichtung zum Bestimmen der Ausrichtung bzw. der Lage der einziehbaren und wahlweise positionierbaren Tragflächenan­ ordnung oder einziehbaren und wahlweise positionierbaren Trag­ flächenanordnungen wie auch des diedrischen Winkels bzw. V-Win­ kels zwischen den Teilen 20 und 22 der Tragflächenanordnung ist in Fig. 2 veranschaulicht, welche die Tragflächenpaaranordnung 16 zeigt. Diese umfaßt eine verschwenkbare bzw. verdrehbare Be­ festigung, wie etwa einen Stift oder eine Achse 24, der bzw. die den planaren, oberen Teil 20 auf dem Rumpf 10 haltert. Der Stift oder die Achse 24 ist normalerweise längs einer Achsrich­ tung angeordnet, die sich senkrecht zu der Längsachse 26 des Rumpfs 10, wie beispielsweise eines Schiffs- oder Bootsrumpfes, erstreckt.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, kann die Tragflächenpaaranord­ nung 16 längs eines Bereichs von Positionen bzw. über einen Be­ reich von Positionen positioniert werden, die sich von einer vollständig eingezogenen Position, welche in gestrichelten Li­ nien dargestellt und mit dem Bezugszeichen 30 versehen ist und in welcher die Tragflächenpaaranordnung 16 vollständig in einer angemessen konfigurierten bzw. geformten Ausnehmung 32 sitzt bzw. untergebracht ist, die in der Seite des Rumpfs 10 ausge­ bildet ist, bis zu einer vollständig ausgefahrenen Position, in welcher die Tragfläche 34 in ausgezogenen Linien dargestellt ist, erstrecken.

Der Bereich von Positionen der Tragflächenpaaranordnung 16 kann dadurch diskret gemacht werden, daß man geeignete Ausnehmungen oder Vorsprünge 36 vorsieht, die in einem Bogen entlang dem oberen Bereich 38 des Teils 20 angeordnet sind und zum Eingriff mit einer geeigneten Klinke 39 oder einer anderen wahlweisen Halteeinrichtung dienen. Die Bestimmung bzw. Festlegung der Po­ sition der Tragflächenpaaranordnung 16 kann, wie dargestellt, mittels eines Kabels 40 erzielt werden, das an einer Stelle 42 auf dem oberen Bereich 38 des Teils 20 befestigt ist und sich über jeweilige Seilscheiben 44 und 46 zu einer oder mehreren Stellen oberhalb des Rumpfs 10 erstreckt, die dem Benutzer bzw. einer Bedienungsperson zugänglich ist bzw. sind. Geeignete Stau-, Hemm- oder Bremskeile, Pfeiler, Einbaustücke oder andere Halteeinrichtungen (nicht gezeigt) können zum Festhalten des Kabels 40 in den gewünschten Relativpositionen vorgesehen sein.

Alternativ zu einem Kabel 40 oder zusätzlich zu einem solchen Kabel 40 können die Ausnehmungen oder Vorsprünge 36 im Bereich 38 so angeordnet bzw. ausgebildet sein, daß ein Benutzer bzw. eine Bedienungsperson mittels des Fußes in Eingriff damit tre­ ten kann, um die Ausrichtung bzw. Position der Tragflächenpaar­ anordnung 16 zu bestimmen bzw. festzulegen.

Der gegenseitige Eingriff und die relative Ausrichtung bzw. Lage der beiden Tragflächen 34 auf jeder Seite des Tragflügel­ wasserfahrzeugs sind in Fig. 3 veranschaulicht, welche die oberen Bereiche 38 der beiden oberen Teile 20 des Tragflächen­ paars der Tragflächenpaaranordnung 16 zeigt, und diese oberen Bereiche 38 befinden sich in Eingriff durch eine Plankerbver­ zahnung 48, 50. Durch diesen Eingriff wird sichergestellt, daß sich die beiden Tragflächen zusammen bzw. gemeinsam beim Ein­ ziehen und Ausfahren bewegen. Alternativ muß eine solche ge­ meinsame Bewegung nicht vorgesehen sein, statt dessen kann die Möglichkeit einer unterschiedlichen bzw. differentiellen Ver­ setzung bzw. Verschwenkung der Tragflächen vorgesehen sein, und zwar zur Erzielung von Steuer- oder anderen Zwecken.

Es sei nun zusätzlich auf die Fig. 4A und 4B Bezug genommen, die zusammen mit Fig. 2 die Einrichtung zum Bestimmen bzw. Festlegen des diedrischen Winkels bzw. V-Winkels zwischen den Teilen 20 und 22 der Tragflächen veranschaulichen. Grundsätz­ lich umfaßt der Mechanismus, der zum Bestimmen bzw. Festlegen des diedrischen Winkels bzw. V-Winkels zwischen den Teilen 20 und 22 der Tragflächen verwendet wird, eine wahlweise verstell­ bare Bandeinrichtung, die sich entlang dem Teil 20 von einer damit verbundenen Spannanordnung 60 aus zu einem auf die Band­ verstellung ansprechenden Gelenk 62, beispielsweise einem Scharnier, erstreckt, welches die Teile 20 und 22 miteinander verbindet.

Die Spannanordnung 60 ist in näheren Einzelheiten in Fig. 5 veranschaulicht und umfaßt, wie dargestellt, einen verdreh- bzw. verschwenkbaren Stab 64, der so angeordnet ist, daß er ei­ ne Verschwenkbewegung um eine Achse 66 ausführen kann, die in Bezug auf den Teil 20 ortsfest ist. Auf dem Stab 64 ist ein er­ stes und zweites spannendes Band 68 und 70 angebracht. Außerdem ist auf dem Stab 64 ein Hebelelement 72 angebracht, das sich in Eingriff mit einer Feder 74 befindet, welche den Stab 64 norma­ lerweise in eine entspannte Ausrichtung bzw. Lage drückt, in der die Bänder 68 und 70 unter minimaler Spannung stehen.

Das auf eine Bandverstellung ansprechende Gelenk 62 ist in den Fig. 6A und 6B veranschaulicht und umfaßt ein erstes und zweites Gelenkelement 71 und 73, die so angeordnet bzw. ausge­ bildet sind, daß sie eine Schwenk- bzw. Drehbewegung relativ zu einer Gelenkachse 75 ausführen können. Ein Ende von jedem Band 68 oder 70 ist um das Gelenkelement 71 von jedem Gelenk 62 her­ umgeschlagen und daran befestigt, wie aus den Fig. 4A und 4B ersichtlich ist. Es ist infolgedessen erkennbar, daß die beiden Gelenke 62 oder ein Doppelgelenk mit jedem der Tragflächenteile 20 verbunden sind bzw. ist.

Es sei nun wieder auf die Fig. 4A und 4B Bezug genommen, aus denen ersichtlich ist, daß die Spannanordnung 60 auf dem Teil 20 angebracht ist, und daß das Teil 20 eine Dreh- bzw. Ver­ schwenkbewegung zwischen Gehäusewandelementen 76 und 78 ausfüh­ ren kann, die an dem Rumpf 10 befestigt sind. Wie Fig. 4A zeigt, beschränken die Gehäusewandelemente 76 und 78 normaler­ weise die Ausrichtung des Hebelelements 72 und bewirken ein Zu­ sammendrücken desselben gegen die Druckkraft der Feder 74, so daß sie auf diese Weise die Bänder 68 und 70 spannen und eine Positionierung der Gelenke 62 bewirken, wie aus Fig. 4A er­ sichtlich ist, wodurch der Teil 22 in einer uniplanaren Aus­ richtung bzw. in einer Ebene mit dem Teil 20 gehalten wird, wie dargestellt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Gehäusewandteil 78 mit einer Ausnehmung 80 versehen (siehe Fig. 4A und 4B), die derart positioniert ist, daß die Achse 66 die Ausnehmung in einer Schenkausrichtung der Tragfläche erreicht, welche einer Position entspricht, in der es erwünscht ist, daß ein diedri­ scher Winkel bzw. V-Winkel zwischen den Teilen 20 und 22 gebil­ det ist, der nicht null ist. Eine derartige Ausrichtung ist in Fig. 4B gezeigt, worin die Achse 66 in der Ausnehmung 80 ange­ ordnet ist, was ein Ausfahren des Hebelelementes 72 unter dem Druck der Feder 74 gestattet, so daß auf diese Weise die Bänder 68 und 72 etwas freigegeben werden. Die Freigabe der Bänder 68 und 72 ermöglicht ein Verstellen der Bänder 68 und 72 in der Abwärtsrichtung und gestattet es, daß sich die Gelenke 62 ver­ drehen, so daß der Teil 22 einen vorbestimmten, gewünschten diedrischen Winkel, der nicht null ist, mit Bezug auf den Teil 20 einnimmt, wie in Fig. 4B veranschaulicht ist. Normalerweise bewirkt die Auftriebskraft des Wasser, die gegen den Teil 22 wirkt, daß sich dieser in Bezug auf den Teil 20 verschwenkt, so daß er die in Fig. 4B veranschaulichte Ausrichtung einnimmt.

Es sei nun kurz auf Fig. 7 Bezug genommen, die einen Schnitt durch den Teil 20 veranschaulicht, der ein Band 68 und Sockel zum Aufnehmen der Gelenke 62 aufweist. Dieser Schnitt ist ent­ lang den Linien VII-VII in Fig. 2 ausgeführt.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Betätigung der Bänder 68 und 70 auf einer Spannungsbasis oder alternativ auf einer Druck-Zug-Basis erfolgen kann. Die Bänder können aus hochfestem verstärktem Kunststoff, Metall oder irgendeinem anderen ge­ eigneten Material ausgebildet sein.

Es sei außerdem darauf hingewiesen, daß zusätzliche Klappen 90 (siehe Fig. 2) auf den Teilen 22 vorgesehen sein können, wenn das gewünscht ist. Diese Klappen 90 können durch einen Bandan­ trieb im wesentlichen oder vollständig in der gleichen Weise gesteuert bzw. betätigt werden, wie oben in Verbindung mit den Fig. 4A und 4B beschrieben ist, und sie können gesonderte Betätigungs- bzw. Steuerorgane haben, so daß es dadurch ermög­ licht wird, das Tragflügelwasserfahrzeug mittels dieser Klappen zu steuern oder die Steuerung des Tragflächenwasserfahrzeugs mittels dieser Klappen zu unterstützen.

Es sei schließlich noch darauf hingewiesen, daß alternativ oder zusätzlich zu der oben beschriebenen Einrichtung zum automati­ schen Festlegen des diedrischen Winkels in Abhängigkeit von der Schwenkausrichtung der Tragflächen eine unabhängige Steuerung des diedrischen Winkels vorgesehen sein kann.

Claims (9)

1. Tragflügelwasserfahrzeug mit seitlich nach außen ge­ neigten Tragflächen, dadurch gekennzeichnet daß die Tragfläche (34) einen oberen Teil (20) und einen unte­ ren Teil (22) aufweist, die mit einem Gelenk (62) verbunden sind, dessen Gelenkachse (75) in der Ebene der Tragfläche (34) oder parallel dazu angeordnet ist, so daß der untere Teil (22) derart verschwenkt werden kann, daß er mit dem oberen Teil (20) einen diedrischen Winkel bildet.

2. Tragflügelwasserfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragflächen (34) rela­ tiv zum Rumpf (10) des Wasserfahrzeugs um eine Achse (24) ver­ schwenkbar sind, die senkrecht zur Ebene des oberen Teils (20) der Tragfläche (34) angeordnet ist.

3. Tragflügelwasserfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Schwenken der Tragflä­ che (34) um die Achse (24) der untere Teil (22) der Tragfläche (34) automatisch um die Gelenkachse (75) geschwenkt wird.

4. Tragflügelwasserfahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwenken des unteren Teils (22) der Tragfläche (34) durch ein Zugelement bewirkt wird.

5. Tragflügelwasserfahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugelement ein Band (68, 70) ist.

6. Tragflügelwasserfahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zu­ sätzlich wenigstens eine Klappe (90) auf dem oberen Teil (20) und/oder dem unteren Teil (22) der Tragflächen (34) angeordnet ist.

7. Tragflügelwasserfahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragflächen (34) gemeinsam um die Achsen (24) verschwenkt wer­ den.

8. Tragflügelwasserfahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragflächen (34) an ih­ ren oberen nach innen gewandten Seitenteilen zur mechanischen Verbindung der beiden Tragflächen (34) eine Plankerbverzahnung (48, 50) aufweisen.

9. Tragflügelwasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trag­ flächen (34) unabhängig voneinander um die Achsen (24) ver­ schwenkt werden.