DE4344740A1

DE4344740A1 - Spaltenkiel mit Düseneffekt

Info

Publication number: DE4344740A1
Application number: DE4344740A
Authority: DE
Inventors: Guenter J Dipl Ing Peters
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-12-24
Filing date: 1993-12-24
Publication date: 1995-06-29
Also published as: DE19522035A1; DE4397735D2; WO1995018036A1

Description

Bei der Erfindung handelt es sich um einen festen Kiel mit Ballast, wie er für Hochseeyachten und Segelboote zum Einbau kommen kann. Bisher werden die Kiele mittschiffs am Unterwasserschiff montiert oder bereits bei Herstellung in das Unterwasserschiff integriert.

Bei der normalen Krängung auf See wird die "Aktionsfläche des Kiels gegen die Abtrift" infolge des Segeldrucks und der damit verbundenen Neigung der Yacht um ihre Längsachse kleiner, außerdem geht die Leeseite des Kiels in eine Art Gleitfläche über: die Abtrift wird also noch größer.

Die neueren Flügelkielkonstruktionen brachten Verbesserungen, aber keine entscheidende Änderung. Außerdem bleibt bei jener Kielkonstruktion in jedem Falle die KARMAN′sche Wirbelschleppe in Aktion; sie setzt am Ende des Kiels an und beeinflußt als weitere Folge jenes "Unterwasserpflugschareffekts" auch noch das Ruder negativ.

Hier will die Erfindung eine entscheidende Verbesserung erreichen:
die Strömung der Wasserfäden wird nicht mehr um beide Außenflächen des Kiels herumgeleitet, sondern strömt gebündelt mittschiffs durch die Düse des neuartigen Spaltenkieles.

Die Erfindung besteht aus zwei Spaltenkielplatten, Fig. 1, die steuerbords (1) und backbords (2) montiert sind und mit Abstand zum Unterwasserschiff aufeinandertreffen. Der weiterhin erforderliche Ballast (3) wird im untersten, äußersten Bereich der Platten angeordnet. Der Zwischenraum zwischen Außenhaut Unterwasserschiff, den beiden Spaltenkielplatteninnen flächen und der Oberseite des Ballastkörpers bildet damit die Düse (4).

Die das Unterwasserschiff umfließenden Wasserfäden strömen in die offene Kielöffnung = Düsenanfang ein, vgl. Fig. 2, vereinigen sich zu einem Strom und fließen am Ende der Spaltenkielplatten heraus, wie Fig. 2 zeigt. Zur Verstärkung des Düseneffektes ist die Oberseite des Ballastkörpers nach dem Venturi-Prinzip zu gestalten, Fig. 2, Ziff. 7.

Zur weiteren Lenkung und Vergleichmäßigung des Düsenstromes werden in den Zwickel zwischen Unterwasserschiff-Außenhaut und den Spalten kiel platten-Innenflächen konvexe Füllkörper eingebaut, wie in Fig. 1, Ziff. 5 dargestellt, die mit Leichtmaterial ausgeschäumt den Auftrieb vergrößern.

In die beiden Spaltenkielplatten sind Spalten schräg hineingefräst, wie Fig. 3, Ziff. 6 zeigt. Damit ist die gewählte Bezeichnung "Spaltenkiel" zweifach und umfassend definiert. Durch diese Spalten werden bei Fahrt weitere Wasserteilchen hinein gesaugt und verstärken den Düsenstrom. Gleichzeitig baut sich auf der Luvfläche der lotrecht stehenden Spaltenkielplatte ein Unterdruck auf, der eine Drift nach Luv erzeugt und damit der Abtrift entgegenwirkt - wie Fig. 4, Ziff. 9 zeigt.

Auf der Außenfläche der Lee-Spaltenkielplatte ist der Vorgang der gleiche, doch der Nebeneffekt hat hier eine andere Funktion: Bei der normalen Krängung der Yacht auf See liegt die Lee-Spaltenkielplatte nahezu waage recht: Fig. 4. Die in die Spalten hineinströmenden Wasserfäden erzeugen ebenfalls einen Unterdruck (10), den man hier als "virtuellen Ballast" definieren kann.

Der Anteil des "virtuellen Ballastes" am fest eingebauten Ballast wird umso größer, mithin die Yacht umso steifer, je schneller sie segelt. Diesen Zuwachs an Ballast bei schwerem Wetter kann man umgekehrt für eine gewisse Reduzierung des Ballastgewichtes und somit für eine Verkleinerung der Verdrängung in Rechnung setzen.

Zur Erzielung des optimalen Effekts sind die Eintrittsöffnungen der Spalten auf den Spaltenkielaußenflächen gut ausgerundet auszubilden, damit die hineingesaugten Wasserfäden sich leicht und möglichst laminar mit dem Düsenstrom verbinden - s. Fig. 3, Ziff. 6. Die Austrittskanten der Düse sind so zu gestalten, daß möglichst keine Wirbelbildung entsteht - wie in Fig. 3, Ziff. 8 skizziert.

Eine weitere generelle Verbesserung durch die erfindungsgemäße Spalten kielkonstruktion ist dadurch zu erwarten, daß der Abstrom aus der Düse nicht so stark verwirbelt wird wie beim "Pflugschareffekt" des bisherigen einteiligen Kiels. Der gleichmäßigere und stärker mittschiffs verlaufende Abstrom benötigt weniger Ruderlegen, damit weniger Abtrift und weniger Geschwindigkeitsverlust.

Das Resultat aller dieser Einzeleffekte ist ein Geschwindigkeitszuwachs bei gleichgebliebenem Segeltragvermögen. Dazu bringt die zweimalige Verringe rung an Abtrift einen Gewinn an Höhe, bzw. an Geschwindigkeit als weiteren Vorteil der neuartigen Konstruktion. Endlich wird durch die gelenkte Düsenströmung eine größere Kursstabilität - angenehm insbesondere auf Vor-Wind-Kursen - und als Folge weniger und sanfteres Ruderlegen erreicht.

Claims

1. Fester Ballastkiel für Segelyachten, der aus zwei Platten besteht, die an der Steuerbord- (1) und der Backbordseite (2) des Unterwasserschiffes montiert sind, sich unter dem Unterwasserschiff treffen, mit dazwischenlie gendem Ballastkörper (3), dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum zwischen Yachtaußenhaut, Spaltenkiel-Innenflächen und Ballastkörper-Ober seite eine Düse (4) bildet, vgl. Fig. 4.

2. Kiel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung als einseitig scharf geschliffene Schneide ausgebildet ist, Fig. 3, Ziff. (8). Die Ballastkörperoberseite ist nach dem Venturi-prinzip zu gestalten, Fig. 2, Ziff. (7).

3. Kiel nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in beide Spaltenkielplatten Spalten (6) schräg hineingefräst sind, die den Zufluß der Wasserfäden und ihre Vereinigung mit dem Düsenstrom leicht ermöglichen, vgl. Fig. 3.

4. Kiel nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Unterwasserschiff und jeweiliger Spaltenkielplatten-Innenfläche ein konvex geformtes Element (5) eingebaut wird, um die tote Ecke und damit uner wünschte Wirbelbildung zu vermeiden. Die Zwickel sollten mit Leichtmaterial ausgeschäumt werden, um so noch einen Zuwachs an Auftrieb zu erhalten.

5. Kiel nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Folge des Umlenkens der Strömung der Wasserfäden durch die gefrästen Spalten in den Düsenstrom hinein auf der Außenfläche der Luv-Spaltenkielplatte ein Unterdruck (9) entsteht, der als Auftrieb der Abtrift der Yacht entgegen wirkt, vgl. Fig. 4.

6. Kiel nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der bei Fahrt sich gleichzeitig aufbauende Unterdruck auf der Außenfläche der Lee-Spaltenkielplatte als zusätzlicher "virtueller Ballast" (10) hinzukommt. Dessen Wirkung wird umso größer, je schneller die Yacht segelt.

7. Kiel nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweima lige Verringerung der Abtrift- an der Luv-Spaltenkielplatte und an der Luvfläche des Ruders - einen Geschwindigkeitsgewinn zur Folge hat.

8. Kiel nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der sich in Fahrt aufbauende "virtuelle Ballast" als eine Verkleinerung der Verdrän gung in Rechnung gesetzt und damit bei gleichgebliebenem Segelträgvermögen ebenfalls eine Steigerung der Geschwindigkeit erreicht wird.

9. Kiel nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das direkte Anströmen des Ruders durch die Düsenströmung und den Fortfall der bisherigen KARMAN′schen Wirbelschleppen geringeres Ruderlegen erfor derlich macht, damit weniger Vortriebsverlust und dazu geringere Abtrift die positiven Folgen sind, die wiederum einen Geschwindigkeitsgewinn bedeuten.

10. Kiel nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die beiden Spaltenkielplatten und die Oberseite des Ballastgewichts gelenkte Düsenströmung größere Kursstabilität - insbesondere bei achter lichen Winden - zur Folge hat und damit weniger und sanfteres Ruderlegen erforderlich macht.