DE3518131A1 - Vessel propulsion with suspension sail - Google Patents
Vessel propulsion with suspension sailInfo
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Abstract
Description
. Ing. Dieko Jruins. Ing. Dieko Jruins
Ludwigstr. 16 :.::"'...".'". Schweinfurt *3 £ 1 ß 1 ^ 1Ludwigstrasse 16 :. :: "'...".'". Schweinfurt * 3 £ 1 ß 1 ^ 1
fahrzeugantrieb mit Schwebesegel.vehicle drive with floating sail .
Die Erfindung betrifft den Antrieb von Fahrzeugen durch Windenergie mit Schwebesegeln, die mit dem Fahrzeug verbunden sind und es ziehen.The invention relates to the propulsion of vehicles by wind energy with levitation sails that are connected to the vehicle are and pull it.
Windenergie wird zum Antrieb von Wasser-Land-und Luftfabrzeugen verwendet.Wind energy is used to power water, land and air vehicles used.
Wasserfahrzeuge mit Antrieb durchWindenergie sind überwiegend Mastsegler, deren Segel am Käst und Mastbaum oder an einer Rahe befestigt sind. Diese sind mit dem Mast, der etwa in Fahrzeugmitte steht, beweglich verbunden.Watercraft powered by wind energy are predominantly mast sailors whose sails are attached to the box and mast boom or are attached to a yard. These are movably connected to the mast, which is roughly in the middle of the vehicle.
Der Wind fängt sich in den Segeln und erzeugt Schubkräfte, die das Fahrzeug schieben. Die Schubkräfte sind sehr verschieden groß, je nach Form und Größe der Segel, deren Einstellung, der Windgeschwindigkeit und dem Winkel zwisehen Wind-und Kielrichtung. Der theoretische Angriffspunkt der Schubkräfte am Segel heißt Druckpunkt. Bei Achterwind wird der Spinnaker gesetzt, ein Segel, das an Mast und Bug befestigt ist. Die entstehende Windkraft zieht das Fahrzeug.The wind is caught in the sails and creates thrust forces that push the vehicle. The thrust forces are very different large, depending on the shape and size of the sails, their setting, the wind speed and the angle Wind and keel direction. The theoretical point of application of the thrust forces on the sail is called the pressure point. The spinnaker, a sail that is attached to the mast and bow, is set when the wind is aft. The resulting wind power pulls the vehicle.
Am Segel ergibt sich durch den Aufwind eine Querkraft. Da diese theoretisch am Druckpunkt, oberhalb des Fahrzeugschwerpunkts angreift, entsteht ein Querkraftmoment,durch das das Fahrzeug krängt; wird es zu groß,dann kentert das Fahrzeug.The updraft creates a lateral force on the sail. Since this is theoretically at the pressure point, above the vehicle's center of gravity engages, a transverse force moment arises through which the vehicle heels; if it gets too big, it capsizes Vehicle.
Ein Gegenmoment wirkt dem entgegen. Gegenmomente ergeben sich beispielsweise durch einen tief liegenden, schweren und großen Kiel, durch Ausleger oder einen Doppelrumpf.A counter-torque counteracts this. Counter-torques arise, for example, from a deep, heavy one and large keel, through outriggers or a double hull.
ORiQiNAL !NSFi=CTEDORiQiNAL! NSFi = CTED
Landfahrzeuge werden selten mit einem Mastsegel durch Windenergie angetrieben. Sie laufen mit Rädern auf Schienen oder als Schlitten auf Kufen. Dem Kentern wirkt man entgegen durch große Breite des Fahrzeugs oder großes Gewicht.Land vehicles are rarely done with a mast sail Wind powered. They run with wheels on rails or as a sled on runners. You seem to capsize contrary to the great width of the vehicle or great weight.
Segelflugzeuge segeln im Aufwind durch Windenergie. Aufwinde entstehen vor Bodenerhebungen oder durch Bodenerwärmung. Ballons erreichen durch den Wind ihr Ziel.Gliders sail in the updraft from wind energy. Updrafts arise in front of elevations or through warming of the ground. Balloons reach their destination through the wind.
Kastsegler haben viele Nachteile.Box sailors have many disadvantages.
Kentergefahr besteht bei zu großem Querkraf tmonient, besonders bei Seitenwind.There is a risk of capsizing if the transverse force is too great, especially in cross winds.
3ei Seitenwind muß man kreuzen, um das Ziel zu erreichen; Weglänge und Fahrzeit werden größer. An den Wendepunkten sind Teilwendungen, Halsen, notwendig, was schwierig und gefährlich ist.In cross winds one must cross in order to reach the goal; Distance and travel time are increasing. At the turning points partial turns, jibes, are necessary, which is difficult and dangerous.
Bei Böen, die an der Erdoberfläche häufig sind, kann man garnicht oder nur mit gerefftem Segel, das heißt langsamer
fahren.
Flauten verlangsamen die Fahrt oder das Fahrzeug liegt fest.In the case of gusts, which are frequent on the surface of the earth, you cannot drive at all or only with the sail reefed, which means that you can drive more slowly.
A calm slows down the journey or the vehicle is stuck.
Die Schubkraft am Segel,die etwa in Fahrzeugmitte angreift und die Querkraft am Segel erschweren die Lenkung.The thrust on the sail, which acts roughly in the middle of the vehicle and the lateral force on the sail make steering difficult.
Käst und Besegelung erfordern viel Platz an Deck.The chest and sails require a lot of space on deck.
Die Bedienung der Segel wird bei größeren Fahrzeugen von geschulten Kräften ausgeführt. Die damit verbundenen Gefahren sind erheblich.The operation of the sails is carried out by trained personnel on larger vehicles. The associated dangers are substantial.
meistens
Kastsegler dienenYnur als Küstenfahrzeuge und für Sport.usually
Box sailors are only used as coasters and for sport.
Die vorliegende Erfindung,Fahrzeugantrieb mit Schwebesegel, vermeidet weitgehend die genannten Mangel der Hastsegler und verbessert die Ausnutzung der Windenergie für den Fahrzeugantrieb.The present invention, vehicle propulsion with levitation sail, largely avoids the mentioned shortcomings of the hurrying sailors and improves the utilization of wind energy for vehicle propulsion.
Die Anwendung des Schwebesegels beschränkt sich,wie bei Mastseglern auf die Nutzung der Achterwinde. Sie sind auch bei geringer Abweichung der Windrichtung von der Fahrtrichtung zu verwenden, wenn die damit verbundene Abdrift des Fahrzeugs durch das Ruder auszugleichen ist, oder es sich lohnt, Maschinenkraft dafür einzusetzen.The use of the hover sail is limited, as in Mast sailors on the use of the aft winch. Even if the wind direction deviates slightly from the To use the direction of travel if the associated drift of the vehicle is to be compensated for by the rudder, or it pays to use machine power for this.
Grundgedanken zur Erfindung.Basic idea for the invention.
Es ist bekannt, daß ein Segel bei Wind nach dem Drachenprinzip infolge des Auftriebs auf eine Höhe steigt, die durch Größe und Form des Segels, Gewicht von Segel und Halteseil, sowie der Windgeschwindigkeit gegeben ist. Das Segel schwebt dort und zieht ein Fahrzeug, das mit ihm verbunden ist, bei ausreichender Zugkraft mit sich. Bei nachlassender Windgeschwindigkeit oder Windstille fällt das Segel.It is known that a sail rises in wind after the kite principle due to the buoyancy to a height that is given by the size and shape of the sail, the weight of the sail and tether, and the wind speed. The sail floats there and pulls a vehicle with it connected to it, with sufficient pulling force. With decreasing wind speed or calm the sail falls.
Zweck der Erfindung ist daher, das Segel durch eine Schwebe vorrichtung, unabhängig von der V/indgeschwindi?;-keit auf einer bestimmten Höhe zu halten. Zweckmäßig ist eine Höhe ·κΌη.>»50 m über der Erd-bezw. Wasseroberfläche. Dort treten nur geringe Turbulenzen auf,die Windgeschwindigkeiten sind konstant und größer als an der Erdoberfläche.The purpose of the invention is therefore to hover the sail through a hovering device, regardless of the speed to hold at a certain height. A height · κΌη.> »50 m above the ground or Water surface. There is only little turbulence there, the wind speeds are constant and greater than on the surface of the earth.
ORIGINORIGIN
Die Erfindung wird beispielsweise an den Figuren 1 bis 3 erklärt.The invention is explained using FIGS. 1 to 3, for example.
Das Schwebesegel besteht aus vier Teilen.Das eigentliche Segel 15 ist in einem Segelrahmen 14 befestigt, an dem die Schwebevorrichtung und die Halteseile 13 a,b,c,d angreifen. Der Segelrahmen 14 kann ein biegsames Rohr sein oder ein Schlauch,der mit Druckluft gefüllt ist.The floating sail consists of four parts: the actual one Sail 15 is fastened in a sail frame 14 on which the levitation device and the tethers 13 a, b, c, d engage. The sail frame 14 can be a flexible tube or a hose that is filled with compressed air.
Schwebevorrichtungen können Ballons aller Art sein, mit einer Gasfüllung,Helium,leichter als Luft, deren Auftrieb
größer ist,als das Gewicht von Schwebesegel und Halteseilen. Die Halteseile 13 a,b,c,d laufen zum Fahrzeug 10, wo sie
auf Seiltrommeln 12 a,b,c,d gewickelt werden, die vonhand oder mechanisch gedreht werden.
Durch Längenänderungen aller Halteseile 13 ergibt sich die Steighöhe h des Schwebesegels. Mit längenänderungen der
einzelnen Halteseile wird das Segel den Windverhältnissen entsprechend eingestellt.Floating devices can be balloons of all kinds, with a gas filling, helium, lighter than air, whose buoyancy is greater than the weight of the floating sail and tethers. The holding ropes 13 a, b, c, d run to the vehicle 10, where they are wound on cable drums 12 a, b, c, d which are rotated by hand or mechanically.
Changes in the length of all of the holding ropes 13 result in the height of rise h of the floating sail. By changing the length of the individual holding ropes, the sail is adjusted according to the wind conditions.
An Bord des Fahrzeugs stehen Tanks oder Gasflaschen, in denen das Leichtgas unter hohem Druck gespeichert wird.There are tanks or gas bottles on board the vehicle in which the light gas is stored under high pressure.
Bei Gegenwind, Flauten oder Liegezeiten wird das Schwebesegel eingeholt, erst mit den Seiltrommeln, dann durch Leeren der Ballons durch Absaugen des Leichtgases mit einer Saugpumpe, das in den Tanks mit einer Druckpumpe gespeichert wird. Segel und die leeren Ballons werden so an Bord verstaut,daß sie wenig Platz einnehmen.When there is a headwind, calm or idle times, the floating sail is hauled in, first with the rope drums, then through Empty the balloons by sucking off the light gas with a suction pump, which is stored in the tanks with a pressure pump will. Sails and the empty balloons are stowed on board in such a way that they take up little space.
Figur 1 zeigt ein Wasserfahrzeug 10,auf dessen Vorderdeck 11vier Seilwinden 12 a,b,c,d stehen. Von deren Seiltrommeln laufen die Halteseile 13 a,b,c,d zum Segelrahmen 14, an dem Segel 15 befestigt ist.Figure 1 shows a watercraft 10 on its front deck 11 there are four winches 12 a, b, c, d. From their rope drums the tethers 13 a, b, c, d run to the sail frame 14 to which the sail 15 is attached.
Die Schwebevorrichtung besteht aus Schläuchen 16, die auf der Vorder-oder Rückseite von Segel 15 angebracht sind.Die gasdichten Schläuche 16 werden mit Leichtgas gefüllt oder es werden mit Leichtgas gefüllte Ballons in ihnen eingesetzt«The hovering device consists of hoses 16 which are attached to the front or back of sail 15 gas-tight hoses 16 are filled with light gas or balloons filled with light gas are used in them «
'Figur 2 zeigt ein Segel 15»das am Segelrahmen 14 befestigt ist, von dem die Halteseile 13 a,b,c,d zu den Seiltrommeln 12 a,b,c,d an Deck des Fahrzeugs laufen. Die Schwebevorrieh tung besteht aus vier Leichtgas-Ballons 17 a,b,c,d parallel zum Segelrahmen,mit dem sie verbunden sind.FIG. 2 shows a sail 15 which is attached to the sail frame 14 is, from which the tethers 13 a, b, c, d run to the cable drums 12 a, b, c, d on the deck of the vehicle. The hover device consists of four light gas balloons 17 a, b, c, d parallel to the sail frame with which they are connected.
Figur 3 hat ein kreisförmiges Segel 15 mit entsprechendem Segelrahmen 14 und den angelenkten Halteseilen 13 a,b,c,d. Zwei am Segelrahmen gegenüber liegende Zapfen 21 greifen in Buchsen 22 an den Enden von Bügel 20 ein. Die Seile um Ballon 18 laufen zusammen in Öse 23, deren Zapfen 24 in eine Bohrung eingreift,in der Mitte von Bügel 20.Figure 3 has a circular sail 15 with a corresponding Sail frame 14 and the articulated tethers 13 a, b, c, d. Two pins 21 located opposite on the sail frame grip in sockets 22 at the ends of bracket 20. The ropes around balloon 18 run together in eyelet 23, the pin 24 in a hole engages in the center of bracket 20.
Der Segelrahmen 14 wird durch Indern der Seillängen 13 a-d in eine Stellung geschwenkt, die den Windverhältnissen entspricht.The sail frame 14 is pivoted by inderning the rope lengths 13 a-d in a position that the wind conditions is equivalent to.
Ballon 18 kann ein Leichtgas-Ballon sein oder ein Heißluft-Ballon, dessen Brenner den Brennstoff über einen Schlauch vom Fahrzeug aus erhält.Balloon 18 can be a light gas balloon or a hot air balloon, whose burner receives the fuel via a hose from the vehicle.
Der Fahrzeugantrieb mit Schvebeserel hat große tihniche und wirtschaftliche Vorteile für Wasser-Land- und Luftfahrzeuge aller Art.The vehicle drive with swinging donkey has large tihniche and economic advantages for water, land and air vehicles of all kinds.
Er wird verwendet bei Achterwind mit Abweichungen bis zu - 60°. Günstig ist der Einsatz des Segels in Höhen über 50 m, da dort die Windgeschwindigkeiten größer und stetiger sind als an der .Erdoberfläche und weniger Turbulenzen auftreten. It is used in aft winds with deviations of up to - 60 °. It is advantageous to use the sail at heights over 50 m, because there the wind speeds are greater and more constant than on the surface of the earth and less turbulence occurs.
Hohe Windgeschwindigkeiten mit großen Zugkräften können gefahrlos genutzt werden, da keine Kentergefahr besteht.High wind speeds with large pulling forces can be safe be used as there is no risk of capsizing.
Der Einsatz des Antriebs mit Schwebesegel ist nur begrenzt durch die Festigkeit der Einzelteile.The use of the drive with floating sail is only limited by the strength of the individual parts.
Schwebesegel benötigen wenig Platz an Bord und sind nicht hinderlich beim Laden und Entladen.Suspension sails require little space on board and are not a hindrance when loading and unloading.
Bei Liegezeiten und Fahrt mit Motorantrieb wird das Schwebesegel eingeholt mit den Seilwinden und die Ballons werden entleert. Das Leichtgas wird in !Tanks oder Gasflaschen gespeichert. Segel und Ballon v/erden gefaltet, so daß sie wenig Stauraum benötigen.During lay times and when driving with a motor, the suspension sail is hauled in with the cable winches and the balloons emptied. The light gas is stored in tanks or gas bottles. The sail and balloon are folded so that they are require little storage space.
Für die Bedienung des Fahrzeugs werden wenige Hilfskräfte gebraucht; die Arbeit ist leicht und gefahrlos.Few auxiliary workers are required to operate the vehicle second hand; the work is easy and safe.
Schwebesegel und die erforderlichen Einrichtungen können nachträglich an Fahrzeugen angebracht werden.Hover sails and the necessary facilities can can be retrofitted to vehicles.
Beim Einsatz von Schwebesegeln ergeben sich große Treibstoff ersparnisse .The use of levitation sails results in large amounts of fuel savings.
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ens'*ens' *
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