DE3522621C3 - Paddel für ein Wasserfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Paddel für ein Wasserfahrzeug entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Als Wasserfahrzeuge kommen insbesondere Kanus, aber auch andere Boote u. dgl. in Betracht. Während des Paddelns wird das Paddel ganz oder teilweise in das Wasser eingetaucht, um den gewünschten Vortrieb für das Wasserfahrzeug zu erzielen.

Ein Paddel entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE-OS 21 03 564 bekannt. Hiernach hat das Blatt des Paddels ein in bezug auf den Schaft symmetrisches Querschnittsprofil. Lediglich in Richtung der Schaftachse ist das Profil unregelmäßig bzw. asymmetrisch geformt.

Die Wirkung dieses bekannten Paddels und anderer bekannter Paddel beruht ausschließlich auf dem Widerstand, den das Wasser gegen eine Bewegung des Blatts durch das Wasser hindurch in einer Richtung bietet, die im wesentlichen unter einem rechten Winkel zu der Haupterstreckungsebene des Blatts steht. Auf diese Weise wird das Wasser als Abstützung oder Reaktionsoberfläche für den Vortrieb verwendet. Um das Blatt herum bilden sich jedoch Wirbelströme oder Turbulenzen, die das Blatt veran­ lassen, im Wasser in Richtung der aufgebrachten Kraft verlagert zu werden, d. h. in bezug auf die Bewegungsrichtung des Wasserfahrzeugs rückwärts, wodurch sich naturgemäß ein Kraftverlust ergibt. Beim Paddeln wird also das Blatt in bezug auf die beabsichtigte Vorwärtsbewegung des Wasser­ fahrzeugs bei jedem Paddelschlag um einen begrenzten Betrag rückwärts bewegt, so daß die zum Vortrieb des Wasserfahrzeugs aufgewandte Kraft sich nicht vollständig als Abstützkraft von dem Blatt auf das Wasser überträgt. Das Wasserfahrzeug wird zwar in bezug auf die Stelle, an der das Blatt in das Wasser eingetaucht wurde, im wesentlichen vorwärts bewegt. Jedoch tritt normalerweise bei Verwendung herkömmlicher Blätter eine geringfügige Rückwärtsbewegung des Blatts an dieser Stelle in der Größenordnung von etwa 5 bis 10 cm pro Schlag ein, so daß diese Rückwärts­ bewegung des Paddels bei jedem Schlag gegenüber der gewollten Vorwärts­ bewegung des Wasserfahrzeugs sozusagen verlorengeht. Das Ausmaß dieser Rückwärtsverlagerung hängt von der Geschicklichkeit des Paddlers ab.

Die Blätter herkömmlicher Paddel sind leicht gekrümmt und laufen zu den beiden Kanten hin spitz zu. Ferner haben bekannte Paddelblätter eine zentrale, stabilisierende Rippe in Richtung der Achse des Schafts.

In den vergangenen Jahren hat sich die Paddeltechnik verändert. Anstatt zu versuchen, das Paddel so dicht wie möglich an dem Wasserfahrzeug anzuordnen, wie es früher der Fall war, und das Paddel gerade zu halten und seitliche Paddelbewegungen zu vermeiden, wofür in hohem Maße die Armmuskeln benutzt wurden, haben sich heute viele Kanuwettkämpfer auf eine Technik verlegt, bei der die kraftvollen Muskelgruppen des Rückens bei einer verstärkten Verdrehung des Körpers und bei einem geringeren Biegen der Arme am Ellbogen benutzt werden, wodurch die Beanspruchung der Arme vermindert wird. Diese neue Paddeltechnik ergibt eine größere Zugkraft und veranlaßt das Paddel, sich in dem Wasser weiter von dem Kanu weg zu bewegen. Bei Betrachtung in bezug auf das Kanu wird das Paddel auf einer rückwärts und auswärts gerichteten Bahn bewegt. Wenn sich das Paddel in bezug auf das Wasser nur um einen sehr geringen Betrag nach hinten bewegt, bewegt es sich zur gleichen Zeit auf einer seitlichen Bahn relativ zu dem Wasser, und zwar von dem Kanu aus gesehen im wesentlichen geradewegs nach außen.

Die Erfindung betrifft ein Paddel, das für diese neue Paddeltech­ nik geeignet ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beschrie­ bene Rückwärtsbewegung bzw. den damit verbundenen Vortriebsverlust aus­ zuschalten oder zumindest zu vermindern und somit ein wirksameres Paddel zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das in Anspruch 1 angegebene Paddel gelöst. Die Erfindung besteht in der Gestal­ tung des Blattquerschnitts nach Art des Querschnittsprofils eines Flugzeug­ tragflügels. Dabei entspricht die beim Eintauchen in das Wasser voraus­ laufende Kante des Blatts der vorauslaufenden Kante des Flugzeugflügels. Diese Kante des Blatts ist vom Wasserfahrzeug am weitesten entfernt. Wenn somit nach dem Eintauchen das Blatt gegenüber dem Wasserfahrzeug nach außen bewegt wird, ergibt sich aufgrund der Tragflügelgestaltung eine Saug­ kraft, die sich analog wie die Hebekraft beim Tragflügel als zum Vorderende des Wasserfahrzeugs hin gerichtete Vortriebskraft auswirkt und die im wesentlichen senkrecht zu der Haupterstreckungsebene des Blatts verläuft. Diese Kraft verhindert zumindest in großem Maße, daß sich das Blatt wäh­ rend des Schlags nach rückwärts bewegt. Bei der Verwendung des erfindungs­ gemäßen Blatts hat sich herausgestellt, daß sich das Blatt zwar bei Beginn des Schlags geringfügig nach rückwärts bewegt, bis das das Blatt umströmende Wasser beginnt, das Blatt zu beeinflussen, worauf dann über den wesentli­ chen Teil des Schlags die erwähnte Saugkraft am Blatt auftritt, die das Blatt sogar zusätzlich vorwärts bewegt. Insgesamt ergibt sich also eine zumindest verringerte Rückwärtsbewegung des Blatts und damit eine bessere Umsetzung der vom Paddler aufgewendeten Arbeit in Vortriebskraft. Somit ist das erfindungsgemäße Paddel bei jedem Schlag erheblich wirksamer als bekannte Blätter, wenn man die Entfernung betrachtet, um die das Wasser­ fahrzeug bei jedem Schlag vorwärts bewegt wird.

Die Unteransprüche kennzeichnen vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Da gemäß Anspruch 2 das Blatt im wesentlichen frei von vorragenden Ab­ schnitten ist, werden bei der Bewegung des Blatts im Wasser Turbulenzen vermieden.

Gemäß Anspruch 5 kann die Rückseite des Blatts eine schüsselförmige Gestalt oder Hohlform aufweisen. Eine solche Gestalt ist an sich aus der DE-PS 3 46 420 bekannt. Dort ist jedoch die bei der Bewegung im Wasser vorn lie­ gende Seite des Blatts konkav ausgebildet. Dabei ist das Blatt an seiner oberen Kante scharf umgebogen, um das am Blatt von unten nach oben strö­ mende Wasser daran zu hindern, über die obere Kante hinwegzuströmen.

Dieses Prinzip hat jedoch nichts mit dem erfindungsgemäßen Tragflügelprofil zu tun.

Gemäß Anspruch 6 ist am äußeren Ende des Blatts eine Endplatte quer ange­ ordnet, um eine Wasserströmung über das Blattende hinaus zu verhindern. Aus der DD-PS 01 53 787 ist eine Schiffsschraube mit Sperrplatten an den Blattenden bekannt. Dabei handelt es sich jedoch nicht um ein Paddel, sondern um eine andere Technik.

Gemäß Anspruch 7 kann der Schwerpunkt des Blattquerschnitts hinter der Längsachse des Schafts liegen, was an sich aus der SU-PS 7 49 730 bekannt ist.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der fol­ genden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.

Fig. 1 veranschaulicht schematisch das Blatt und einen Teil des Schafts eines bekannten Paddels, wobei das Blatt unter einem rechten Winkel zu der Ebene seiner Haupterstrec­ kung und in der Bewegungsrichtung des Kanus während eines Vortriebhubs dargestellt ist,

Fig. 2 ist eine Schnittansicht nach der Linie A-A in Fig. 1,

Fig. 3 veranschaulicht schematisch ein erfindungsgemäßes Blatt und einen Teil des Paddelgriffs in einer Art ähnlich der Fig. 1,

Fig. 4 ist eine Schnittansicht nach der Linie B-B in Fig. 3,

Fig. 5 veranschaulicht schematisch die Bildung von Wirbelströ­ men oder Turbulenzen um das Blatt eines bekannten Pad­ dels herum, wenn das Blatt im wesentlichen unter einem rechten Winkel zu der Ebene seiner Haupterstreckung und rückwärts in bezug auf die beabsichtigte Bewegungs­ richtung verlagert wird,

Fig. 6 veranschaulicht schematisch die Bildung von Wirbelströ­ men oder Turbulenzen um das Blatt gemäß Fig. 5 herum, wenn dieses seitlich und auch rückwärts verlagert wird,

Fig. 7 veranschaulicht schematisch die Strömung längs der Oberfläche eines erfindungsgemäßen Blatts, wenn das Blatt rückwärts und seitlich verlagert wird,

Fig. 8 ist eine schematische Ansicht eines Teils eines Blatts, das eine Endplatte aufweist, wobei das Blatt unter einem rechten Winkel zu der Ebene seiner Haupterstreckung betrachtet wird,

Fig. 9 veranschaulicht das in Fig. 8 gezeigte Blatt bei Betrach­ tung von der Seite gemäß Fig. 8,

Fig. 10 veranschaulicht schematisch ein Paddel, bei dem der Schwerpunkt des Blattquerschnitts deutlich in bezug auf die Längsachse des Paddelgriffs seitlich versetzt ist.

Gemäß Fig. 1 hat das Paddel einen Paddelgriff 1 oder Paddelschaft, der an einem Ende 2 ein bekanntes Blatt 3 trägt. Das Blatt 3 hat einen im wesentlichen symmetrischen Querschnitt in bezug auf eine Mittellinie verjüngt sich in Richtung auf seine Seiten­ kanten 4. Das Blatt 3 hat auch eine Rippe 7, 8, die sich jeweils auf einer Seite 5, 6 des Blatts in der Richtung der Längsachse des Paddelgriffs 1 erstreckt, und das Blatt 3 ist gekrümmt und somit nach hinten konkav bei Betrachtung in bezug auf die beab­ sichtigte Paddelrichtung. Bei Betrachtung in bezug auf seine Haupterstreckungsebene kann das Blatt symmetrisch zur Längs­ achse des Paddelgriffs 1 sein, wie es in vollen Linien in Fig. 1 gezeigt ist, oder es kann asymmetrisch sein, wie es in strichpunktierten Linien dargestellt ist.

Bei einem erfindungsgemäßen Paddel entsprechend den Fig. 3, 4 und 7 mit einem Blatt 9 ist das Querschnittsprofil im wesent­ lichen des ganzen Blatts im wesentlichen senkrecht zu der Längsachse des Paddelgriffs 1 von asymmetrischer Gestalt, die ähnlich dem Querschnittsprofil des Flügels eines Flugzeugs ist, wobei eine solche Gestalt die bevorzugte ist. In diesem Fall entspricht ein erster Randteil 10 des Quer­ schnitts des Blatts 9 der vorauslaufenden Kante eines Flugzeug­ flügels und ist dazu bestimmt, den vorauslaufenden Randteil bei seitlicher Verlagerung des Blatts in der beabsichtigten Weise zu bilden. Dieser Randteil 10 ist vorzugsweise sanft abgerundet. Der zweite Randteil 11 läuft vorzugsweise allmäh­ lich sich verjüngend aus, vorzugsweise in einer ei-förmigen Gestalt. Um die Bildung von Wirbelströmen oder Turbulenzen zu vermeiden, ist zusätzlich das Querschnittsprofil der beiden Seiten 12′ und 12′′ des Blatts 9 zwischen den beiden Randteilen 10 und 11 frei von nach außen vorragenden, Turbu­ lenzen erzeugenden Vorsprüngen, wie Rippen oder dergleichen.

Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat die Seite 12′ des Blatts 9, die dazu bestimmt ist, in bezug auf die beabsich­ tigte Bewegungsrichtung des Kanus nach hinten zu weisen, eine ausgesprochen ausgehöhlte oder schüsselförmige Gestalt.

Die Fig. 8 und 9 veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel, bei dem eine Endplatte 13 oder dergleichen an dem von dem Paddel­ griff 1 entfernten Ende 14 des Blatts 9 angeordnet ist.

Diese Endplatte dient dazu, eine Wasserströmung an dem Ende des Blatts 9 vorbei zu verhindern.

Fig. 10 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel, das aus Grün­ den der Stabilität des Blatts so konstruiert ist, daß der Schwerpunkt des Blattquerschnitts merklich hinter der Längs­ achse des Paddelgriffs in bezug auf die beabsichtigte Bewegungs­ richtung des Kanus angeordnet ist.

Die Funktion des Blatts und damit des erfindungsgemäßen Paddels ergeben sich zum großen Teil aus der vorstehenden Beschreibung. So hat das Blatt ein Querschnittsprofil, mit dem Druck- und Saugkräfte ausgenutzt werden, die auftreten, wenn das Blatt seitlich durch das Wasser hindurch verlagert wird, und zwar im wesentlichen in Richtung der Haupterstreckungsebene, wobei diese Ebene einen gewissen Winkel mit der Verlagerungsrichtung bildet und im wesentlichen quer zu der Längsachse des Paddel­ griffs 1 angeordnet ist. Hierbei ist das Blatt so geformt, daß Kräfte, die durch einen Pfeil 15 in Fig. 7 markiert sind, einer Rückwärtsverlagerung des Blatts durch das Wasser hindurch wäh­ rend eines Paddelhubs entgegenwirken, so daß Kraftverluste in­ folge einer Turbulenz vermieden sind.

Die Strömung um das Blatt herum ist in den Fig. 5 bis 7 veran­ schaulicht. Wie Fig. 5 zeigt, bilden sich Wirbelströme oder Turbulenzen an den Kanten des Blatts während dessen Rückwärts­ bewegung. In den Fig. 5 bis 7 ist die beabsichtigte Bewegungs­ richtung durch Pfeile 16 gezeigt, und das Kanu oder das entspre­ chende Wasserfahrzeug befindet sich auf derselben Seite des Blatts wie die Pfeile 16. Die Richtung der Blattverlagerung in bezug auf das Wasser ist durch unterbrochene Pfeile 17 mar­ kiert. Eine solche Rückwärtsverlagerung und Turbulenzbildung tritt in einem gewissen Ausmaß sowohl mit dem bekannten Blatt als auch mit dem Blatt gemäß der Erfindung auf. Bei der Verlage­ rung eines bekannten Blatts gemäß Fig. 6, und zwar selbst bei dessen Seitwärtsverlagerung, werden beträchtliche Wirbelströme oder Turbulenzen gebildet, und zwar sowohl an der vorauslaufen­ den Kante bei Betrachtung in Bewegungsrichtung als auch an den Rippen 7, 8, wodurch die Wirksamkeit stark vermindert wird. Bei der Verlagerung eines Blatts gemäß der Erfindung entspre­ chend Fig. 7 in der beabsichtigten Weise, und zwar selbst bei einer Seitwärtsverlagerung, wird eine im wesentlichen laminare Strömung längs des Blatts erreicht, wodurch Wirksamkeitsverluste vermieden werden.

Aus dem vorstehenden sollte ersichtlich sein, daß ein Paddel gemäß der Erfindung gegenüber bekannten Paddeln beträchtliche Vorteile bietet. Während diejenigen Kräfte ausgenutzt werden, die bei einer seitlichen Verlagerung des Blatts durch das Was­ ser hindurch auftreten können, wird eine Rückwärtsverlagerung des Blatts bei jedem Paddelhub vermindert. Eine die Wirksam­ keit vermindernde Turbulenz wird in dem größtmöglichen Ausmaß vermieden.

Es wurden wissenschaftliche Untersuchungen beim Paddeln mit bekannten Paddeln und mit nach der Erfindung konstruierten Paddeln durchgeführt, wobei der Milchsäuregehalt oder Laktatge­ halt im Blut des Kanufahrers gemessen wurde. Diese Versuche haben gezeigt, daß klar ein höherer Grad von Wirksamkeit er­ reicht wird, wenn mit einem Paddel gemäß der Erfindung gepad­ delt wird. Zum Beispiel haben die Versuche gezeigt, daß bei dem sogenannten OBLA-Niveau, wobei OBLA für "onset of blood lactate accumulation" (Anfang der Blut-Laktat-Anhäufung) steht und normalerweise auf 4,0 mmol/l eingestellt wird, die erreich­ te Wirksamkeit mit einem Paddel gemäß der Erfindung viel höher ist, wobei diese Wirksamkeit beispielsweise als Geschwindigkeit des Vortriebs gemessen wird.

Die Versuche haben auch gezeigt, daß die Geschwindigkeit in bezug auf die Anzahl der Paddelschläge pro Zeiteinheit eben­ falls höher ist. Auf andere Weise ausgedrückt kann gesagt werden, daß bei Verwendung eines erfindungsgemäßen Paddels ein Kanu bei jedem Paddelschlag eine größere Entfernung zurück­ legt und daß auf seiten des Kanufahrers bei einer gegebenen Vortriebsgeschwindigkeit weniger Arbeit erforderlich ist.

Es sind verschiedene Abwandlungen der Erfindung möglich. Bei­ spielsweise kann unter anderem die Krümmung des Querschnitts­ profils, dessen Dicke und/oder die Breite zwischen den Randtei­ len 10 und 11 verändert werden. In dieser Beziehung kann das Blattprofil recht erheblich von dem Tragflügelquerschnitt eines Flugzeugflügels abweichen, wobei dennoch der Saugkrafteffekt und der Druckkrafteffekt aufrechterhalten werden, die durch eine solche asymmetrische Querschnittsgestalt erzielt werden. Innerhalb der erfindungsgemäßen Blattform ist es somit möglich, daß das Blatt eine Verdickung an oder in enger Nachbarschaft zu dem ersten Randteil aufweist und daß das Querschnittsprofil bei Betrachtung in Richtung auf den zweiten Randteil sehr schnell dünner wird, um eine im wesentlichen gleichförmige Dicke im wesentlichen bis zu dem zweiten Randteil hin beizube­ halten, an welcher Stelle das Querschnittsprofil vorzugsweise mit einer Spitze von gegebener Länge endet. Auch andere Quer­ schnittsprofile sind denkbar, die mehr einem gefüllten Segel ähneln, wobei eine Sogwirkung auftritt, die ähnlich derjenigen ist, die bei den Flügeln von Flugzeugen festgestellt wurde.

Dem Blatt kann auch eine Querschnittsgestalt derart gegeben werden, daß die aus den Einzelkräften zusammengesetzte Kraft nicht zentral angreift, wenn man das Blatt in der Querrichtung oder Breitenrichtung des Blatts betrachtet.

Es sind auch Ausführungsbeispiele denkbar, bei denen der Paddel­ griff nicht zentral wie in Fig. 3 angeordnet ist, wenn man das Blatt in der Querrichtung oder Breitenrichtung betrachtet.

Auch sind Ausführungsbeispiele denkbar, bei denen die rückwärti­ ge Seite des Blatts, die der unteren Oberfläche eines Flügels entspricht, oder die Hauptebene des Blatts im wesentlichen eben oder planar ist.

Claims (9)

1. Paddel für ein Wasserfahrzeug mit einem Schaft (1) und einem gewölbten Blatt (9) an wenigstens einem Ende des Schafts (1), wobei das Blatt (9) - bezogen auf die beabsichtigte Art der Benutzung und auf die Bewegungsrichtung des Wasserfahrzeugs - eine Vorderseite (12′′) und eine Rückseite (12′) hat, dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen das ganze Blatt (9) quer zur Längsachse des Schafts (1) ein asymmetrisches Querschnittsprofil, im wesentlichen ähnlich dem Querschnittsprofil eines Flugzeugtragflügels, mit einem konvex abgerundeten vorauslaufenden Randteil (10) der Art hat, daß es bei seitlicher Verlagerung im Wasser - mit dem vorauslaufenden Randteil (10) voraus und unter einem kleinen Winkel gegenüber seiner Haupterstreckungsebene und im wesentlichen quer zum Schaft (1) - Saugkräfte (15) erzeugt, die in Richtung der Vorwärtsbewegung (16) des Wasserfahr­ zeugs wirken und eine Rückwärtsbewegung des Blatts (9) begrenzen.

2. Paddel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderseite (12′′) und die Rückseite (12′) des Blatts (9) im wesentlichen frei von vorragenden, turbulenzerzeugenden Abschnitten sind.

3. Paddel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der voraus­ laufende Randteil (10) sanft abgerundet ist.

4. Paddel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der nach­ laufende Randteil (11) allmählich ausläuft oder spitz zuläuft.

5. Paddel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückseite (12′) des Blatts (9) eine schüsselförmige Gestalt oder Hohlform aufweist.

6. Paddel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem von dem Schaft (1) entfernten Ende (14) des Blatts (9) eine Endplatte (13) oder dergleichen vorgesehen ist, die dazu bestimmt ist, eine Strömung des Wassers über das Blattende (14) hinaus zu verhindern.

7. Paddel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwerpunkt des Blattquerschnitts in bezug auf die beabsich­ tigte Bewegungsrichtung (16) des Wasserfahrzeugs merklich hinter der Längsachse des Schafts (1) liegt.

8. Paddel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Blatts (9) so gestaltet ist, daß die Kraft das Blatt bei Betrachtung in Querrichtung des Blatts nicht in der Mitte beaufschlagt.

9. Paddel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (1) bei Betrachtung in Querrichtung oder Breitenrichtung des Blatts (9) gegenüber der Mitte seitenversetzt ist.