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Anordnung für Segelfahrzeuge. Die Erfindung hat eine neue Anordnung
von Segelfahrzeugen zum Gegenstand, durch die die Kräfte, die- zur Verstellung des
Segels erforderlich sind, außerordentlich gering ausfallen im Vergleich zu den Kräften,
die der Wind auf die Segel ausübt.
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Der Erfindung gemäß wird die Anordnung für Segelfahrzeuge so getroffen,
daß die Segel lose drehbar angeordnet sind und durch den Wind geführt werden. Es
werden also die Strömungskräfte herangezogen, um das Segel ausschließlich oder im
wesentlichen in der vorgeschriebenen Segellage -zu halten. Durch diese Anordnung
werden die Ansprüche,' die an das -Bedienungspersonal gestellt werden, außerordentlich
verringert. Auch auf den größten Schiffen genügt ein Mann, um den ganzen Segelwald
zu bedienen. Die Bedienung selbst kann von Hand oder mit Hilfe von Zwischenmaschinen
beliebiger Art erfolgen, die jedoch. immer außerordentlich klein ausfallen im Vergleich
zu den Kräften, die bei den üblichen Segelfahrzeugen zum Verstellen und zum Festhalten
der Segel erforderlich sind.
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In der vorzugsweisen Ausführung der Erfindung dienen zur Verstellung
der lose drehbaren Segel Lenksegel, die auf das Hauptsegel einwirken, es in die
vorgeschriebene Lage führen und es dort festhalten. Zur Erläuterung der Verhältnisse
dient die Zeichnung.
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In Abb. i bedeutet i i ein Hauptsegel, 14 das Lenksegel gemäß der
Erfindung. a bedeutet die Fahrtrichtung, li die Windrichtung. Hängt das Hauptsegel
lose drehbar in seiner Achse, so würde es sich, falls es, nicht durch das Lenksegel
beeinflußt würde, in die Z'Vindrichtung einstellen. Wird jedoch das Lenksegel gegen
das Hauptsegel verstellt, beispielsweise nach Steuerbord, so entsteht auf der konvexen
Seite des Segels ein Unterdruck, der das Hauptsegel gegen den Wind anstellt.
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Abb.2 zeigt ein Segel il in der üblichen Ausführung und Befestigung
am Mast 12 von -im übrigen beliebiger Bauart eines Segelfahrzeuges 13. Das Segel
ii ist lose drehbar am Mast angeordnet und wird durch das an seiner Hinterkante
angeordnete, zwischen den Rahen 15 und 16 gelagerte, von Hand oder mittels einer
geeigneten übertragungseinrichtung' v om Schiff aus eingestellte Lenksegel 14 verstellt
und in seiner Lage gehalten.
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Bei der Anordnung nach Abb.3 sind an. den Rahen 15, 16 zwei kurze
Lenksegel17, 18 angeordnet; bei der Anordnung nach! Abb. 4 ist das Lenksegel 2o.
an Hebelarmen 21, 22 vor dem Lenksegel befestigt.
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Es ist nicht unbedingt erforderlich, die Lenksegel an einzelnen Segeln
anzuordnen. Sämtliche Segel eines großen Schiffes können mit Lenksegeln ausgerüstet
und je nach Bedarf getrennt mit Hilfe ihrer Lelksegel verstellt werden, es können
aber auch die ganzen Segel des Segelwaldes zugleich bedient werden, indem die Lenksegel
gemeinsam verstellt werden.
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In Abb.5 ist als Ausführungsbeispiel eine
Bewegungseinrichtung
zur Verstellung des Lenksegels veranschaulicht. Voni Segelverstellorgan wird die
Bewegung durch die hohle Achse oder um die Achae 12 des Segels i i zu dem Rad 29
geleitet, das gegen Achle und Hauptsegel drehüar ist, und mittels des Seiltriebes
27 die Einstellbewegung auf das Lenksegel übermittelt.
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Dieses Rad 29 dient als Richtungsweiser und schreibt die @"erstellrichtung
und das Verstellmaß des Hauptsegels vor.
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Wird der Richtungsweiser in dem Ausführungsbeispiel der Abb. 5 z.
B. im Uhrzeigersinne verstellt, so dreht sich das Lenksegel 1.1 im umgekehrten Sinne
und veranlaßt die \achdrehbewegung _ des Segelsystems im Uhrzeigersinne.
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Führt dagegen das Segel gegen den Richtungsweiser eine unerwünschte
Bewegung aus, so rollt sich das Seil 2; am festgehaltenen Richtungsweiser ab und
veranlaßt die Korrekturbewegung des Lenksegels, so daß das Segelsystem wieder in
die durch den Richtungsweiser vorgeschriebene Lage gebracht wird.
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Abb.6 zeigt die Anordnung, bei der ein Lenksegel 28 vor dem Kopf des
Hauptsegels 25 angeordnet ist; die Seilübertragung zwischen beiden ist hier umgekreuzt,
da hier die Bewegung des Lenksegels zur Verstellung des Hauptsegels im umgekehrten
Sinn erfolgt wie bei der Anordnung in Abb. 5.
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An Stelle des Seilzuges können auch andere Übertragungseinrichtungen,
wie Kurbeln, Zahnräder u. dgl., verwendet werden, auch elektrische oder magnetische
Steuerungen sind möglich.
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Der Richtungsweiser kann von Hand verstellt werden, er kann aber auch
von einer Einrichtung, z. B. einer Windfahne 31 (Abb. 7),
gesteuert werden,
die die Windrichtung relativ zum Segel überwacht. Durch eine geeignete Kupplung
kann der Richtungsweiser gegen die Windfahne verstellt werden, so daß je nach der
Verstellung das Segelsystem sich in einen vorgeschriebenen Winkel zur Windrichtung
einstellt und auch bei wechselndem Winde diesen Winkel beibehält.
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Abb.8 zeigt das Kupplungsgetriebe, 29 ist der Richtungsweiser, 32
ein Zahnrad, das finit der Windfahne fest verbunden ist. Zur Verstellung des Richtungsweisers
gegen die Windfahne dienen Zahnstange 35 und die Räder 33, 34., 36. I?s ist soiliit
möglich, die Segel in jede Lage zum Winde zu bringen und zu halten, je nach der
Einstellung 1 der Fahne zum Richtungsweiser. 1 Stellt man z. B. bei Sturm den Richtungsweiser
#,o ein, daß die Segel >ich in die Windrichtung stellen, 5o werden #ie auch hier
diese Lage zum Wind heibelialten, gleich- ; gültig, ii-ie sich der Wind dreht. Es
können also vom Winde, auch beim stärksten Sturm, auf das Segel nur geringe Kräfte
ausgeübt werden, die dem Querprofi,). des Segels entsprechen.
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Durch diese Eigenschaft des neuen Segels gemäß der Erfindung ist es
nunmehr mvglich, das Segel völlig abweichend von der bisherigen Bauart auszuführen,
indem die lose drehbaren Segel als steife Segel von z. B. fischförmiger Querschnittsform,
im besonderen als Metallsegel, ausgeführt werden: Ein derartiges steifes Segel 25
ist in Abb. % veranschaulicht, das um den Mast 12 drehbar ist. Vorzugsweise werden
die L#Ietallsegel inder gleichen Weise ausgeführt, wie man die großen Metalltragflächen
für Flugzeuge ausführt. Im besonderen erhalten sie solche Form, wie sie für steife,
sich selbst tragende Flügel in Betracht kommen. Es können Rippenkörper geeigneter
Form mit Metallplatten verkleidet werden;' es können aber auch die Oberflächen aus
sich selbst versteifenden Teilen gebildet werden, indem man beispielsweise Wellblech
oder ähnlich profilierte Formen verwendet. Es kann aber auch unter Umständen ein
steifes Gerüst mit Tuch, Holztafeln bekleidet werden. Der Längsquerschnitt des steifen
Segels hat zweckmäßige Fischform, indem sich an den parabolisch gerundeten Kopf
eine in der Nähe der Drehachse beginnende Zuschärfung anfügt. Diese Formen weisen
sehr geringen Strömungswiderstand auf; ihre Wirksamkeit in der Strömung kann unter
Umständen sehr erhölxt werden, indem man durch Wahl. eines dicken Profils (beispielsweise
Dicke zur Länge= 1: 4) für eine kräftige Ausbildung der Strömung im Unterdruckgebiet
sorgt.
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Durch, die Wahl des steifen Segels ergeben sich auch mechanisch .günstige
Verhältnisse, indem jetzt das Segel einen zwar drehbaren aber festen Konstruktionsraum
des Schiffes bildet, der zugleich infolge seines geringen Strömungswiderstandes
dazu dienen kann= störende Aufbauten des Schiffes in sich aufzunehmen; so kann man
durch die steifen Segel die Schornsteine, und Entlüftungsvorrichtungen führen; auch
kann man die Segel, die gegenüber dem Schiffe als steife KOristrÜktiorieil, ausgeführt
sind, zur rlufnalune der Ladeeinrichtungen, wie z. B. Ladekrane, verwenden.
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Um die Verstellkräfte auch bei großen Segeln genügend" klein zu halten,
kann man zu einem Hauptsegel mehrere Lenksegel nebeneinander oder auch mehrere Lenksegel
hintereinander abnehmender Größe aufeinanderwirkend anordnen, wie dies beispielsweise
Abb. «i o zeigt, in der .)o, .11, 4 2 Teilsegel eines in der Höhenrichtung unterteilteil
Hauptsegel,' l;edeuten, die cinzchl mittels
hintereinandergeschalteter
Lenksegel .1;. .1+ ,besteuert «erden. Durch die Unterteilung der Segel der Höhe
nach ist es möglich, den Abweichungen Rechnung zu tragen, die mit zunehmender Höhe
Windstärke und Windrichtung erfahren. Urigünstige Beanspruchungen, die bei starren
Segeln auftreten könnten, wenn sie sich über die ganze Höhe'erstrekken, werden durch
die Unterteilung in übereinanderliegende Segelflächen vermieden.
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Um die Verstellkräfte für das Segel klein 'zu halten, wird man das
Segel zweckmäßig sowohl in bezug auf den Strömungsdruck als auch in bezug auf das
Gewicht oder auch nur in bezug auf eines dieser beiden ausbalancieren. Zur Ausbalancierung
des Ge-Wichts kann man Zusatzmassen vor der Drehachse oder Hohlräume im Segel hinter
der Drehachse verwenden. Zur Ausbalancierung der Strömungskräfte dient die Verlängerung
der Segelflächen nach vorn über die Drehachse hinaus oder auch die Anordnung kleiner
fester oder einstellbarer Zusatzflächen an Hebelarmen vor dem Kopf des Segels.
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Unter Umständen, im besonderen bei unbalancierten Segeln, kann auf
den Richtungsweiser verzichtet werden. Das Lenksegel kann auch fest mit dem Hauptsegel
verbunden sein, so daß z. B. der Schwanz des Hauptsegels einseitig gekrümmt ist,
für Segel, die vorwiegend nur eine Lage zum Wind einnehmen.
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Da das Segel gemäß der Erfindung aus starren Körpern bestehen kann,
so sind nunmehr neuartige und ä,ußerordentlich betriebssichere. und konstruktiv
gut durchbildbare Anordnungen zu ihrer Befestigung am Schiffskörper möglich.
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Abb. I I zeigt beispielsweise eine Anordnung des Segelwaldes,
wie er gemäß -der Erfindung ausgeführt werden kann. Die festen, um ihre Achsen drehbaren
Segel 50 sind mit ihren Achsen 51 in einem. Spannwerk aufgehängt, das an
Masten oder geeigneten Türmen befestigt ist. 52 sind Masten, die durch geeignete
Spannvorrichtungen, Seile 11-(191- 53, 54, 55, 56, 57 gegeneinander und mit dem
Schiffskörper verspannt sind. Für dieses Spannwerk können die Konstruktionen verwendet
werden, wie sie beispielsweise für die großen Spannwerke zur Aufhängung von Antennennetzen
in Betracht kommen.
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Die Segel gemäß der Erfindung können nun in ihrem 'Wald dadurch eingestellt
werden daß sie um ihre Achse 51 mittels der Lenksegel einzeln verdreht werden oder
auch gemeinschaftlich durch ein gemeinsames Triebwerk.
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Die Segel können durch dieses Triebwerk unter jeden beliebigen Winkel
zum Wind bzw. zur Fahrtrichtung gestellt werden, so daß die Geschwindigkeit de,
Schilfe-, in beliebigem Maße geregelt werden kann, ohne daß es erforderlich wäre,
auch bei den stärksten Stürmen schwierige und zeitraubende Manöver vorzunehmen,
wie das Reffen oder Abtakeln von Segeln. Mit Rücksicht auf die konstruktiv- feste
und sichere Anordnung ist der Segelwald auch den stärksten Beanspruchungen im Sturm
gewachsen.
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Abb. 12 und 13 zeigen ein weiteres Beispiel für die Anordnung der
Segel gemäß der Erfindung. Die Segel selbst sind hier als Türme 6o, 6i.
62 ausgeführt und um am Schiffskörper feste Achsen 65 drehbar. Die Segeltürme
werden zweckmäßig nach oben hin .verjüngt, so daß sie gewissermaßen Körper gleicher
Festigkeit darstellen und somit zur Aufnahme großer Biegungskräfte geeignet sind.
Zur Abstützung der Turmsegel und zur Abstützung der Drehung dienen Rollen 66.
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Bei der in Abb. 7 veranschaulichten Anordnung wurden die Lenksegel.
von einer Einrichtung. gesteuert, die die Windrichtung relativ zum Segel überwacht.
Im besonderen diente der 'Wind dazu, die Segellage einzustellen. Man kann nun die
Einrichtungen weiter vervollkommnen, . indem man" wie _Abb.1.1 zeigt, die die Windrichtung
überwachende Einrichtung 7o auch auf das Ruder 71 einwirken läßt, beispielsweise
indem von dieser -Einrichtung ein Hilfsruder 72 gesteuert wird, so daß bei
dieser Einrichtung von der Windfahne. 7o aus bei einer Änderung der 'Windrichtung
sowohl Segellage als auch Fahrtrichtung korrigiert werden kann. Unter Umständen
kann man sich auch darauf beschränken, die Fahrtrichtung allein von der 'Windrichtung
aus zu korrigieren.
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Abb. 15 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Hauptsegel 8o die
Form eines senkrechtgestellten Tragflügels aufweist. Bei dieser Form können unter
Umständen der Strömung größere Kräfte zur Verstellung des Lenksegels 81 entnommen
werden. Die Wölbung des Segels kann dadurch eingestellt werden, daß mehrere aneinander
angelenkte Teilsegel gegeneinander verstellt werden. Die Teilsegel sind sy-minetrisch
ausgeführt und können nun durch geeignete Verstellvorrichtungen vom Schiffe aus
unmittelbar eingestellt werden.
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Abb. 16 zeigt die Anordnung eines aus drei Teilsegeln 83, 84,
85 bestehenden Segels. Zur Verstellung der Teilsegel können die oben beschriebenen
Lenksegel verwendet werden, indem jedes Teilsegel durch ein vom Schiff aus zu bedienendes
Lenksegel verstellt wird. Einfacher ist die in Abb.16 veranschaulichte Anordnung,
bei der jedes folgende Teilsegel Lenksegel des vorangehenden ist.
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Zum Ausgleich des einseitigen Segeldrukkes auf das Schilt können Einrichtungen
wie
die bekannten Schwerter verwendet werden oder aber auch besondere Gegendruckflächen,
die lose drehbar am Schiff angeördnet sind und mit Hilfsäruckflächen, z. B. vom
Segeldruck, gesteuert werden. Eine zweckmäßige Anordnung ergibt sich, wenn man,
wie die Abb. 17 und 18 zeigen, an der Hinterkante des Segels 9o oder in deren Nähe
Tragflächen 91, 92 93 anordnet, die in der Strömung einen Auftrieb auf das Segel
ausüben und das unter dem Segeldruck schiefliegende Fahrzeug aufrichten. -Man kann
unter Umständen die Segelwirkung weiter verbessern, indem man in der Segelfläche
die bekannten Öffnungen anordnet, die dem Unterdruckgebiet eine verstärkte Strömung
zuführen, so daß die Unterdruck-. Wirkung des Segels gesteigert wird.
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Werden. die Öffnungen durch Segelkörper von erheblichem, -dickem Profil
geführt, so wird man die Kanäld so anordnen., daß jeweils von der Druckseite nach
der Unterdruckseite hin die Strömung in den in Betracht kommenden Kanälen entsprechend
der Abnahme des Druckes beschleunigt wird.