DE3939014A1 - Antriftkiel fuer segelwasserfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kiel für Segelwasser­ fahrzeuge, der entweder in einheitlicher hydrodynamischer Form­ gebung oder in der Mittschiffebene geteilter Formgebung als sog. Kielform oder ½ Kielform unter dem Rumpf von Segelwasser­ fahrzeugen parallel zur Schiffslängsachse aufgehängt ist und mit dem ein Schiff in die Lage versetzt werden kann, sowohl in herkömmlicher Weise im aerodynamischen und hydrodynamischen Gleichgewicht als auch im Ungleichgewicht der genannten Gesamt­ kräfte in Richtung nach LUV zu segeln.

Das Gleichgewicht der genannten Kräfte bei der Segelfahrt ist vorzugsweise bei der Fahrt mit dem Winde von achterlichter als dwars (querab) obligatorisch und einstellbar, falls die Kiel­ flossenhalbkörper auf beiden Schiffsseiten der sog. Kielform störungsfrei eingebettet verbleiben und mit der Kielform eine optimale hydrodynamische Einheit bilden.

Eine solche hydrodynamische Einheit ist auch gewahrt, wenn beide Kielflossenhalbkörper in jeder Hälfte unter dem Schiffs­ boden liegend, verbleiben. (Sonderfall, wenn das Ungleichgewicht in Richtung nach Lee wegen anderer Vorteile in Kauf genommen werden kann).

Die sog. Kielform ist aus diesem Grunde auch als Kielstummel zu verstehen, der in hydrodynamisch optimaler Formgebung als geschlossene Einheit speziell für die raume Segelfahrt konstru­ iert worden ist.

Die geschlossene Einheit Kielform enthält auf jeder Schiffs­ seite einen Kielflossenhalbkörper mit der Profilierung für höchstmöglichen hydrodynamischen Auftrieb bei günstigem Ge­ samtwiderstand. Damit ist auch gesagt, daß die auf beiden Sei­ ten liegenden Auftriebsmulden der Kielform, in die die Kiel­ flossenhalbkörper eingebettet werden können, eine ebenso gün­ stigste Profilierung besitzen.

Da die Kielflossenhalbkörper jeweils einen eigenen hydraulischen Antrieb besitzen, ist gegeben, daß vorzugsweise bei der Fahrt beim Winde (vorlicher als dwars) durch Verschwenken des Kiel­ flossenhalbkörpers auf der Leeseite völlig freigelegt wird. Während die Auftriebsmulde der Luvseite mit dem darin einge­ betteten Luv-Kielflossenhalbkörper völlig geschlossen bleibt.

Diese völlig in optimaler Form hydrodynamisch verschlossene Luvseite ist die sog. Saugseite der Segelfahrt mit überhöhter Liftkraft. Hinzu kommt nun aber die Liftkraft der freigelegten Auftriebsmulde auf der Leeseite. Auch diese Liftkraft ist in Richtung nach Luv gerichtet.

Dadurch entsteht eine Übergröße der hydrodynamischen Gesamtkraft die ein Ungleichgewicht gegenüber der aerodynamischen Gesamt­ kraft auslöst.

Durch das genannte Ungleichgewicht, das also nur auf den Segelkursen mit dem Winde von vorlicher als querab (dwars) auftritt, wird mit berechenbarer Kraft bewirkt, daß das Segel­ schiff nicht wie bisher nach Lee abdriftet (Anstellwinkel des Kiels) sondern in einer mathematischen Kurve nach Luv fährt.

Also mehr eine reguläre Antrifftfahrt beschreibt, während es aber auch so eingestellt zu werden vermag, mit beidseitig ge­ schlossener Kielform ganz normale Abtrifftfahrt zurückzulegen.

In den bisher bekannten Veröffentlichungen FR-PS 14 30 517 und FR-PS 14 91 403 sowie P 27 51 364.o-22 geht es dagegen nur da­ rum, Kielhalbkörper entweder symmetrisch mit Zahnrad-Spindel­ trieb, Kniehebel oder hydraulische Kraft aus dem Bereich der Mittschiffsebene rechtwinklig zur Schiffslängsachse nach oben und unten zu verschwenken.

Bei der Erfindung des Antrifftskiels werden ja auch keine Kiel­ halbkörper, sondern eingebettete Kielflossenhalbkörper verwen­ det, die aber als zweitrangig anzusehen sind, während haupt­ sächlich die hydrodynamisch geformte Auftriebsmulde, die ge­ öffnet oder geschlossen werden kann, das alleinige Erfindungs­ merkmal darstellt.

Der Erfindung liegt also die Aufgabe zu Grunde, für alle Segel­ wasserfahrzeuge die Möglichkeit zu schaffen, die Navigation selbst größter Frachtsegler dadurch zu vereinfachen, daß das sog. Kreuzen "hoch am Winde", das für Ladung und Schiff immer überaus schädlich gewesen ist (und möglicherweise zum Vormarsch der Dampfschiffahrt geführt hat?) völlig in Fortfall kommen kann.

Anstelle des Windes von "rechtvorlicher als dwars" also gegen die Windrichtung und gegen den Seegang, tritt die höchste Wind­ richtung von mehr querab als vorlich auf. Dadurch kommen Wind und Wellen nahezu von der Seite, alle Segel müßten nicht so dicht geholt werden und das Segelschiff könnte mit höchstem Vortrieb weitersegeln. Die Fahrt in Richtung nach Luv soll also nicht mehr durch die Kunst der Navigation garantiert werden, sondern durch die Verstellung des Antrifftkiels.

Dadurch bleibt bei allen Windrichtungen und Fahrtzielen jedes Segelwasserfahrzeug beherrschbar, bei Segelyachten künftiger Bauweise ist sogar zu erwarten, daß sie bei der Segelfahrt nach Luv ihre Gleitfahrt beibehalten können. (Was ja sog. Multihulls nicht möglich ist).

Die Segelfahrt mit dem Antrifftkiel erfolgt also völlig wider­ standsarm bei Fahrten im Tradewind (achterlicher als dwars), bei dem es auf höchste Geschwindigkeit ankommt und selbsttätig anluvend, wo es darauf ankommt, hauptsächlich ein in Luv liegen­ des Ziel zu erreichen.

Daß zur Sicherstellung des Lateralplanes und sonstiger Vortei­ le, die mit der Stabilitätserhöhung durch dydrodyn. Auftriebs­ kraft und sogar Steueraufgabe zu tun haben, die in den Auftriebs­ mulden einzubettenden Kielflossenhalbkörper keine Kielhalbkör­ per (wie in den bisherigen Veröffentlichungen wie oben) verfüg­ bar sind, versteht sich von selbst.

Aus Ausführungsbeispiel der Erfindung, dem die Kielform zugrunde liegt, die als ein ungetreilter hydrodynamischer Körper im Bereich der Mittschiffsebene unter Schiffsrümpfe untergebolzt werden kann, auch mehrere Aggregate bei großen Frachtseglern, wird in den Zeichnungs 1-3 aufgezeigt.

Die Zeichnung 1 zeigt
den Querschnitt durch einen Schiffsrumpf mit der darunter befestigten Kielform (große Kielform).

Wird die Kielform wie eingangs erwähnt, in der Mittschiffs­ ebene geteilt und die Hälften jede für sich auf beiden Schiffs­ seiten am Schiffsboden in hydrodynamisch günstigster Formge­ bung befestigt, so handelt es sich um die Flachkielform.

Die Kielflossenhalbkörper sind mit den dazugehörenden Keil­ wellen im Spitzenprofil der Kielform gelagert.

In der Zeichnung 1 kommt es darauf an, zu zeigen, daß die durch den Kielflossenhalbkörper 1 freigelegte Auftriebsmulde eine hohe Liftkraft (hydrodyn. Auftrieb) zu erzeugen vermag, die zusätzlich zu dem Auftrieb der geschlossenen Luvseite, die hy­ drodynamische Gesamtkraft der Kielform erheblich verstärkt.

Außerdem kommt es in der Zeichnung 1 darauf an, den Bereich des Drehmomentumkehrungssektors zu veranschaulichen, der ja nur bei dieser großen Kielform auftritt.

In der Zeichnung wurde ferner der Vollständigkeit halber dar­ gestellt, daß die beliebig verschwenkbaren Kielflossenhalbkör­ per "auch" eine geschlossene Kieleinheit bilden könnten, falls es wegen zu langsamer Fahrt auf die Ausschwenkung des Ballast­ wichtes auf die Luvseite ankommt, um die Stabilität zu erhö­ hen. Diese Möglichkeit ist z. B. während des Beidrehens unver­ zichtbar, wenn das Segelwasserfahrzeug nicht Reffen soll usw. Wie schon oben erläutert, hat das nichts damit zu tun, daß verschwenkbare Kielhalbkörper, die ja nicht Teil der Kielform sein können, mechanisch oder hydraulisch bewegt werden sollen.

Die Zeichnung 2 zeigt
den Längsschnitt durch eine große Kielform, wie in Zeichnungs 1. Zur Öffnung und Schließung der Mulden auf beiden Schiffsseiten ist je ein Kielflossenhalbkörper mit eigenem hydraulischen Antrieb vorh. Für den hydraulischen Antrieb kann man zwischen Kulissen-, Zahn­ stangen- und Kettenantrieb wählen.

Die Zeichnung 3 zeigt
die Darstellung des Kräfteungleichgewichtes. Das Kräfteungleichgewicht dauert so lange an, wie eine für die Schiffsgröße erforderliche Minimalgeschwindigkeit andauert.

Je größer die Geschwindigkeit ist, desto steiler (verminderter Radius der math. Kurve) kann die Antrift nach Luv erfolgen.

Es ist daher vorauszusehen, daß mit Hilfe des Antriftkieles die Segelfahrt "hoch beim Wind" zugunsten der Segelfahrt "noch beim Winde" (mit höchster Geschwindigkeit) aufgegeben werden könnte (Schonung von Schiff und Zuladung).

Im Anhang werden zwei Fotos des Prototyps der großen Kielform gezeigt, die damit als standardisierbares Aggregat herstellbar sein müßte für Schiffe von ca. 9 m-25 m (mehrere Aggregate).

Claims (6)

1. Antriftkiel für Segelwasserfahrzeuge bestehend aus der sog. Kielform und zwei Kielflossenhalbkör­ pern, die in der Kielform eingebettet sind, die in der Mittschiffsebene bei allen Segelwasserfahrzeu­ gen untergebolzt ist, wobei die Kielflossenhalbkör­ per mit hydraulischer Kraft rechtwinklig seitlich zur Mittschiffsebene in Richtung zur gegenüberlie­ genden Schiffsseite geschwenkt werden können, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Kielflossenhalb­ körper nicht nur eine eigene Verstelleinrichtung zugeordnet ist, (Garantie der unabhängigen Ver­ stellbarkeit), sondern, daß in den sog. Auftriebs­ mulden, ebenso wie an den Kielflossenhalbkörpern, auf jeder Schiffsseite der Kielform hydrodynamische Auftriebskraft zusätzlich zu der Auftriebskraft an den Kielflossenhalbkörpern erzeugt werden kann.

2. Antriftkiel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrodynamische Auftriebskraft in den sog. Auftriebsmulden gleichgerichtet auf beiden Schiffs­ seiten (unter Zuhilfenahme eines Kielflossenhalbkör­ pers) erzeugt zu werden vermag, und zwar in der Auf­ triebsmulde auf der Leeseite des Segelwasserfahrzeugs allein im regulären Drehmomentsektor Mo = Q · R und auf der Luvseite mit Hilfe des (nur einen Spalt breit) ge­ öffneten Kielflossenhalbkörpers im Drehmomentumkeh­ rungssektor).

3. Antriftkiel nach AnspruchAbb. 1 + 2, dadurch gekennzeich­ net, daß nach der Öffnung der Kielformmulde auf der Leeseite (Auftriebsmulde der Leeseite), nachdem der Kielflossenhalbkörper der Leeseite mit hydraulischer Kraft nach Luv geschwenkt worden ist, wobei die Auf­ triebsmulde auf der Luvseite durch den in ihr liegenden Kielflossenhalbkörper fest verschlossen bleibt, zusätz­ lich zu dem nach Luv gerichteten hydrodynamischen Auftrieb an der Luvseite der sog. Kielform (Saugseite) eine weitere nach Luv gerichtete Auftriebskraft auftritt, die im Gesamtver­ halten der Kräfte von Aerodynamik und Hydrodynamik das sonst bei Segelwasserfahrzeugen notwendige Gleichgewicht völlig aufhebt, (zugunsten des Übergewichtes der hydrodyn. Gesamtkraft).

4. Antriftkiel nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die nach Luv gerichtete Kraft des einstellbaren Un­ gleichgewichtes mit erheblichem Übergewicht der hydrodyn. Gesamtkraft, und die allein der sog. Kielform innewohnt, jedes Segelwasserfahrzeug in einer mathematischen Kurve, die von den Schiffbauelementen abhängig ist, in Richtung nach Luv driften läßt (Antrift).

5. Antriftkiel nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Teilung der sog. Kielform in der Mittschiffs­ linie in zwei Hälften, wobei in jeder Hälfte ein Kiel­ flossenhalbkörper eingebettet bleibt und jede dieser Kiel­ formhälften in hydrodynamisch günstigster Bauweise unter dem Schiffsrumpf angeordnet werden soll, ebenso nach der Schwenkung des leeseitigen Kielflossenhalbkörpers in der Richtung nach Luv in der nun geöffneten Auftriebsmulde der Leeseite zusätzlich zu dem hydrodyn. Auftrieb des geschwenk­ ten leeseitigen Kielflossenhalbkörpers ein damit gleich­ gerichteter hydrodyn. Auftrieb erzeugt zu werden vermag, der ebenso gleichgerichtet mit dem Auftrieb der geschlosse­ nen Kielformhälfte auf der Luvseite, das Deplacement des Schiffes während der Segelfahrt vermindert und das Segel­ tragvermögen durch wesentliche Stabilitätsvergrößerung erhöht (das dabei auftretende leichte Ungleichgewicht in Richtung nach Lee, das die Abtrift verstärkt, tritt ja allein am Kielflossenhalbkörper der Leeseite auf).

6. Antriftkiel nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kielflossenhalbkörper auf beiden Seiten ein opti­ males Profil besitzen, z. B. Clark Y, das sich jeweils da­ nach richten muß, unter welchen Gesichtspunkten es aufge­ wölbt sein muß. (Im Gegensatz zum Kielhalbkörper, der auf der Innenseite ja völlig (plan) zu sein hat).