DE602004007535T2

DE602004007535T2 - Segel mit verstärkungsnähten und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE602004007535T2
Application number: DE602004007535T
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre Baudet
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-10-07
Filing date: 2004-10-07
Publication date: 2008-04-03
Anticipated expiration: 2024-10-08
Also published as: DE602004007535D1; US6843194B1; ATE366695T1; JP4685781B2; AU2004279613C1; AU2004279613A1; PL1670681T3; EP1670681B1; JP2007507391A; EP1670681A1; ES2287770T3; CA2541421C; AU2004279613B2; DK1670681T3; WO2005035357A1; CA2541421A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Segel und auf Verfahren zu deren Herstellung.
Segel können flach, zweidimensional oder dreidimensional sein. Am typischsten ist es, wenn dreidimensionale Segel durch sogenanntes Broadseaming einer Anzahl von Bahnen gefertigt werden. Die Bahnen, von denen jede einen fertiggestellten Sektor eines Segeltuchs darstellt, werden entlang einer Krümmung zugeschnitten und mit anderen Bahnen zusammengefügt, um die Dreidimensionalität des Segels herzustellen. Traditionell werden Segel aus Segeltuchbahnen hergestellt, die durch Nähte zusammengehalten werden. Bei diesen Nähten handelt es sich um schmale Überlappungen der Bahnen, die vernäht und/oder verklebt werden können. Die Breiten der Überlappungen variieren in Entsprechung zu der geplanten Stärke des Segels. Typischerweise werden bei stärker belasteten Segeln breitere Nähte verwendet. Die Nähte sind im Allgemeinen an der Wölbungsachse des Segeltuchs ausgerichtet. Bei Fertigung von Cross-Cut-Segeln kreuzen die Nähte gewöhnlich die Lastrichtung, und bei Herstellung von Radialsegeln und Triradial-Segeln sind sie gemeinhin parallel zur Lastrichtung. Die Bahnen weisen kennzeichnenderweise eine vierseitige oder dreieckige Form auf, deren maximale Breite traditionell durch die Breite der Rolle des fertiggestellten Segeltuchs beschränkt wird, von der aus der Zuschnitt erfolgt. Charakteristischerweise liegen die Breiten der Segeltuchrollen in einem Bereich zwischen etwa 91,5 und 137 Zentimetern (36 und 58 Inch).
Segeltuchhersteller haben schwach dehnbare Rollen aus Segeltuch, sei es nun gewoben, nicht gewoben oder laminiert, entwickelt, um die Kontrolle der Segelform zu unterstützen. Bei einigen Webmaterialien, die von Dimension-Polyant in Deutschland hergestellt wer den, besteht die Möglichkeit, größere Kettfäden oder Füllfäden oder auch eine Kombination aus denselben mit feineren Webfäden zwecks Erhöhung der Gewebestärke zu kombinieren.
Segelmacher haben versucht, die Nahtbreite zur Steigerung der Stabilität von Segeln zu nutzen. Beispielsweise zeigt das 1869 an Crandall erteilte US Patent Nr. 94400 die Verwendung strahlenförmig von den Schothörnern wegführender Nähte, die dazu dienen, dass einer Dehnung standgehalten und das Setzen des Segels verbessert wird. Während der 70er Jahre des 20. Jahrhunderts, als gewobene Cross-Cut-Segel hergestellt wurden, verwendeten die Segelmacher Hood typischerweise Bahnen halber Breite, um die Anzahl der Nähte und damit den Prozentanteil der Überlappungen im ganzen Segelkörper zu vergrößern. Später und seit den 80er Jahren haben die Segelmacher bei der Fertigung von Triradial-Segeln die Tangente der Nähte an den Lasten ausgerichtet, um die Stabilität des Segels zu erhöhen. Einer der Vorteile bestand in der Möglichkeit, das Gewicht des verwendeten Segelgewebes gegenüber den Cross-Cut-Konstruktionen ein wenig zu verringern.
Segelmacher sind vielen Einschränkungen und Bedingungen unterworfen. Sie müssen nicht nur Produkte fertigen, die sich dem durch Angriffe von Wetter und Scheuerung drohenden Verschleiß widersetzen, sondern sie verfolgen auch das Ziel der modernen Segelherstellung, das darin besteht, eine leichtgewichtige, flexible, dreidimensionale Antriebsfläche zu schaffen, welche die gewünschte aerodynamische Form in einem ausgewählten Windbereich bewahrt. Ein Schlüsselfaktor beim Erreichen dieses Ziels besteht in der Kontrolle der Antriebsflächendehnung. Diese Dehnung ist aus zwei Hauptgründen zu vermeiden: Erstens verzerrt sie mit zunehmendem Wind die Segelform, macht das Segel tiefer und verschiebt den Tiefgang nach achtern. Dies erzeugt sowohl einen nicht gewollten Widerstand als auch ein übermäßiges Krängen des Schiffs. Zweitens wird durch die Dehnung des Segels wertvolle Windenergie verschwendet, die eigentlich mittels der Takelage auf das Segelschiff übertragen werden soll.
Im Laufe der Jahre haben Segelmacher noch auf mehrere andere Arten versucht, die Dehnung und die daraus resultierende unerwünschte Verzerrung des Segels zu kontrollieren.
Ein Weg, den Segelmacher beim Versuch, die Segeldehnung zu kontrollieren, beschritten haben, besteht darin, bei der Segeltuchherstellung schwach dehnbare Garne mit hohem Modul einzusetzen. Das spezifische Zugmodul in gr/denier beträgt ungefähr 30 bei Baumwollgarnen (die in den 40er Jahren des 20. Jahrhunderts zum Einsatz kamen), ungefähr 100 für Dacron^® Polyestergarne von DuPont (in den 50er bis 70er Jahren), ungefähr 900 für Kevlar^® Para-Aramid-Garne von DuPont (in den 80er Jahren) und ungefähr 3000 für Carbonfäden (in den 90er Jahren).
Ein weiterer Weg, welchen Segelmacher nicht unversucht gelassen haben, um die Segeldehnung zu kontrollieren, beinhaltet eine bessere Fadenanordnung basierend auf einem gestiegenen Verständnis der Verteilung mechanischer Spannung im fertigen Segel. Zwar leichtere, aber doch schwächer dehnbare Segel wurden geschaffen, indem das Gewicht und die Stärke des Segeltuchs optimiert wurden und an der Garnanordnung gearbeitet wurde, um den angetroffenen Intensitäten mechanischer Spannung und deren Richtungen präziser zu entsprechen. In die Anstrengungen wurden sowohl füllorientierte als auch kettorientierte Segeltücher und die einzelnen Fäden einbezogen, die sandwichartig zwischen zwei Folien angeordnet wurden.
Eine Herangehensweise an die Kontrolle der Segeldehnung besteht darin, ein traditionelleres Segel aus herkömmlichen füllorientierten Segeltuchbahnen zu fertigen und es außen zu verstärken, indem auf den Bahnen flache Bänder angebracht werden, die den antizipierten Lastlinien folgen. Siehe US-Patent Nr. 4,593,639 und 5,172,647 . Zwar erweist sich diese Herangehensweise als verhältnismäßig kostengünstig, besitzt aber dennoch ihre Nachteile. So können die Verstärkungsbänder schneller als das Segeltuch zwischen den Bändern schrumpfen, woraus sich schwerwiegende Unregelmäßigkeiten der Form ergeben. Das ungestützte Segeltuch zwischen den Bändern beult häufig aus, was das Design der Antriebsfläche beeinflusst. Bei Anbringung der normalerweise geraden Bänder entlang den gekrümmten Lastlinien werden die radial inneren Fäden zusammengedrückt, wohingegen die radial äußeren Faden angespannt werden, so dass die radial äußeren Fäden den Hauptteil der Last tragen und damit die Effizienz der Verstärkungsbänder verringern.
Eine weitere Herangehensweise besteht in der Fertigung schmaler Cross-Cut-Bahnen aus Segeltuch, welche individuelle aufgelegte Fäden besitzen, die den Lastlinien folgen. Die einzelnen Fäden sind sandwichartig zwischen zwei Folien angeordnet und verlaufen innerhalb jeder Bahn kontinuierlich. Siehe US-Patent Nr. 4,708,080 an Conrad. Da die individuellen sich strahlenförmig erstreckenden Fäden innerhalb jeder Bahn kontinuierlich sind, besteht ein festes Verhältnis zwischen Fadenverlauf und den erzielten Fadendichten. Dies gestaltet die Optimierung der Fadendichten innerhalb jeder Bahn schwierig. Aufgrund der begrenzten Breite der Bahnen ist das Problem, dass eine große Anzahl von horizontaler Nähte vorhanden ist, dieser Cross-Cut-Methode inhärent. Die schmalen Cross-Cut-Bahnen aus Segeltuch, die aus individuellen von einander entfernten und sich strahlenförmig erstreckenden Fäden gemacht sind, lassen sich nur mühsam erfolgreich miteinander vernähen; die Stiche halten nicht an den einzelnen Fäden. Selbst wenn die Nähte mithilfe von Klebstoff gesichert werden, um die Stiche zu minimieren, kann die Nähe horizontaler Nähte zu den in hohem Maße belasteten Ecken eine Quelle für Naht- und somit Segeldefekt darstellen.
Noch eine weitere Herangehensweise besteht in der gleichzeitigen Herstellung von Segeltuch und Segel in einem einzigen Stück (Membran) auf einem konvexen Formwerkzeug unter Verwendung nicht unterbrochener Fäden, welche einer Last standhalten und zwischen zwei Folien laminiert sind, wobei die Fäden den antizipierten Lastlinien folgen. Siehe US-Patent Nr. 5,097, 784 an Baudet. Während sehr leichte und schwach dehnbare Segel zur Verfügung gestellt werden, ist diese Methode mit ihren eigenen technischen und wirtschaftlichen Nachteilen behaftet. Die nicht unterbrochene Art jedes Fadens macht es schwer, die Dichte der Fäden, insbesondere an den Segelecken, zu optimieren. Außerdem macht der spezielle Charakter des Geräts, das für jedes einzelne Segel benötigt wird, diese Methode zu einem etwas kapitalintensiven und somit kostspieligen Weg zur Herstellung von Segeln.
Eine andere Methode, mit der Segelmacher die Dehnung kontrollieren und die richtige Segelform bewahren, besteht darin, die Kräuselung oder geometrische Dehnung des in den Segeln benutzten Fadens zu verringern. Gewöhnlich wird die Kräuselung als durch den Serpentinenweg bedingt angesehen, der von einem Faden im Segeltuch genommen wird. In einem Gewebe verlaufen beispielsweise der Füll- und der Kettfaden umeinander herum auf und ab. Dies verhindert, dass sie gerade sind und sich anfänglich einer Dehnung vollständig widersetzen. Wenn das gewobene Segeltuch einer Last ausgesetzt wird, neigen die Fäden dazu, gerade zu werden, bevor sie beginnen, sich der Dehnung augrund ihrer Zugfestigkeit und ihres Widerstands gegenüber einer Elongation zu widersetzen. Deshalb verzögert und verringert die Kräuselung den Dehnungswiderstand der Fäden zum Zeitpunkt einer Belastung des Segeltuchs.
Im Bemühen, die Probleme, welche diese „Gewebe-Kräuselung" aufwirft, zu beseitigen, wurde viel Arbeit geleistet, um von der Verwendung gewobener Segeltücher abzurücken. In den meisten Fällen wurden gewobene Segeltücher durch Verbundsegeltücher ersetzt, die typischerweise aus einzelnen aufgelegten (nicht gewobenen) Fäden gefertigt sind, die Belastung standhalten und zwischen zwei Folien aus Mylar^® Polyesterfolie von DuPont oder einem anderen geeigneten Material sandwichartig angeordnet sind. Zu diesem Gebiet gibt es zahlreiche Patente, wie z.B. Sparkman EP 0 224 729 , Linville US 4,679,519 , Conrad US 4,708,080 , Linville US 4,945,848 , Baudet, US 5,097,784 , Meldner US 5,333,568 und Linville US 5,403,641 .
Siehe US-Patente Nr. 6,265,047 und 6,302,044 .
EP-A-0475083 beschreibt ein dreidimensionales Segel, das erwartete Lastlinien und Verstärkungen für die erwarteten Lastlinien in Form von kontinuierlichen Fäden aufweist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Segelkörper jenes Typs, der erwartete Lastlinien aufweist. Der Segelkörper umfasst Segelkörpermaterial mit einer umlaufenden Kante und zumindest einem nahtlosen Bereich. Weiterhin weist der Segelkörper Verstärkungsnähte, welche Verstärkungsnahtfaden umfassen, entlang erwarteten Lastlinien innerhalb des nahtlosen Bereichs auf. Gegebenenfalls kann es sich bei dem Segelkörper um einen gemoldeten, dreidimensionalen Segelkörper handeln. Wenigstens die Hälfte der Verstärkungsnähte kann sich entlang zumindest der halben Länge der erwarteten Lastlinien ziehen. Darüber hinaus können die Verstärkungsnähte eine Kombination aus dehnungsresistenten und dehnungskontrollierten Nahtstilen umfassen, wobei die Kombination aus Nahtstilen ferner eine dehnungsresistente Nahtstrecke enthalten kann, der eine dehnungskontrollierte Nahtstrecke folgt oder vorangeht.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Segelkörpers jenes Typs, der erwartete Lastlinien aufweist. Zunächst wird ein Segelkörpermaterial ausgewählt, das eine umlaufende Kante und mindestens einen nahtlosen Bereich umfasst. Verstärkungsnähte, umfassend Verstärkungsnahtfaden, werden entlang erwarteten Lastlinien innerhalb des nahtlosen Bereichs angebracht. Gegebenfalls kann das Segelkörpermaterial gemoldet werden, um einen dreidimensionalen, gemoldeten Segelkörper zu schaffen. Der Molding-Schritt lässt sich vor oder nach dem Schritt des Anbringens der Verstärkungsnähte vornehmen. Es besteht die Möglichkeit, eine Kombination aus dehnungsresistenten und dehnungskontrollierten Nahtstilen für Verstärkungsnähte zu wählen. Unter Umständen wird es gewünscht, dass sich wenigstens die Hälfte der Verstärkungsnähte entlang zumindest der halben Länge der erwarteten Lastlinien zieht. Ferner kann es wünschenswert sein, eine Strecke von Verstärkungsnähten zu schaffen, die eine dehnungsresistente Nahtstrecke umfasst, der eine dehnungskontrollierte Nahtstrecke folgt oder vorangeht.
Ein Aspekt der Erfindung, der hervorgehoben werden sollte, besteht darin, dass sich die Verstärkungsnähte von jenen Nähten unterscheiden, die in traditionellen mittels Nähten zusammengesetzten Segeln benutzt werden. Der Zweck der Verstärkungsnähte liegt nicht darin, die Segelbahnen mit Nähten zu versehen, um sie miteinander zu verbinden. Vielmehr ist es die Aufgabe der vorliegenden Verstärkungsnähte, das Segelgewebe in Richtungen zu verstärken, welche der antizipierten Segellast folgen. Dies ermöglicht eine Variation der Nahtdichte pro Segelbereich, damit die Dehnungswiderstandcharakteristik des Segeltuchs im gesamten Segelkörper durchgängig variiert, was z.B. bei einer herkömmlichen Zwei-Achsen-Segeltuchkonstruktion nicht möglich wäre.
Einer der Vorteile der Erfindung, insbesondere für kleinere Boote, besteht darin, dass sich bedingt durch die vergrößerte Stärke, welche die Verstärkungsnähte verleihen, das Gewicht des Segels reduzieren lässt, weil das Gewicht des Segelkörpermaterials unter jenes gesenkt werden kann, das für ein herkömmliches Segel benötigt wird. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass die daraus resultierenden verbesserten Leistungscharakteristiken eine gesteigerte Leistung über einen breiteren Windbereich erlauben könnten, was bei Bootklassen sehr erwünscht sein könnte, in denen das Segelinventar durch die Regeln für die entsprechende Klassen eingeschränkt wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung hervor, in der die bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen detailliert dargelegt sind.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Draufsicht auf ein einteiliges Segelkörpermaterial;
2 ist eine Darstellung des Segelkörpermaterials aus 1, und zwar mit Verstärkungsnähten entlang erwarteten Lastlinien;
3 ist eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäß hergestelltes Segel, einschließlich der Verstärkungsnähte aus 2 und Eck-Patches an den Ecken;
4 veranschaulicht gerade, kontinuierliche Nähte;
5 veranschaulicht gerade, diskontinuierliche Nähte;
6 veranschaulicht gerade, diskontinuierliche, seitlich versetzte Nähte;
7 ist eine vereinfachte, gedehnte Querschnittdarstellung, welche die Anordnung der Fäden bei einem Steppstich zeigt;
8 veranschaulicht einen Zickzackstich;
9 veranschaulicht Strecken gerader, kontinuierlicher Nähte, die zu Sektionen mit Zickzacknähten entlang Strecken gerader, kontinuierlicher Nähte benachbart sind;
10 ist eine Darstellung einer alternativen Ausführungsform der Erfindung, in der das Segel aus mehreren Körpersektionen gemacht ist, um mehrere nahtlose Bereiche zu schaffen;
11 ist eine weitere alternative Ausführungsform, die der Ausführungsform aus 10 ähnelt, aber in der sich die Verstärkungsnähte eines nahtlosen Bereichs nicht unbedingt mit den Verstärkungsnähten eines benachbarten nahtlosen Bereichs verbinden;
12 ist eine Querschnittdarstellung, welche jener aus 7 ähnelt und in welcher der obere Faden ein Strukturfaden mit höherer Stärke ist, der an einer Oberfläche des Segelkörpermaterials liegt;
13 und 14 sind jeweils eine Draufsicht und eine Querschnittdarstellung, die eine Zickzacknaht veranschaulichen, welche einen Strukturfaden an einer Oberfläche des Segelkörpermaterials sichert;
15 ist eine Darstellung, welche zwar 14 ähnelt, aber eine Zickzacknaht veranschaulicht, die einen Strukturfaden an sowohl der oberen als auch der unteren Fläche des Segelkörpermaterials sichert;
16 und 17 sind jeweils eine Draufsicht und eine Querschnittdarstellung, die eine Drei-Schritte-Zickzacknaht veranschaulichen, welche drei Strukturfäden an einer Oberfläche des Segelkörpermaterials sichert; und
18 und 19 sind jeweils eine Draufsicht und eine Querschnittdarstellung, welche Tandem-Zickzacknähte veranschaulichen, die zwei Strukturfäden an einer Oberfläche des Segelkörpermaterials sichern.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
3 veranschaulicht ein erfindungsgemäß gefertigtes Segel 10. In dieser Ausführungsform umfasst das Segel 10 einen Segelkörper 12 und besitzt drei Kanten, nämlich Vor liek 14, Achterliek 16 und Fuß 18. Außerdem hat das Segel 10 drei Ecken, also Kopf 20 an der Spitze, Hals 22 an der unteren vorderen Ecke des Segels am Schnittpunkt von Vorliek 14 und Fuß 18 und ferner Schothorn 24 an der unteren hinteren Ecke des Segels am Schnittpunkt von Achterliek und Fuß. Zwar handelt es ich bei dem Segel 10 typischerweise um ein gemoldetes, im Allgemeinen dreieckiges und dreidimensionales Segel, aber es könnte auch ein zweidimensionales Segel sein und jede aus einer Vielzahl von Formen besitzen. Das fertige Segel 10 umfasst Eck-Patches 26 an Kopf 20, Hals 22 und Schothorn 24 und ein Vorliekband entlang dem Vorliek 14, ein Achterliekband entlang dem Achterliek 16 und ein Fußband entlang dem Fuß 18, um ein fertiges Segel zu schaffen.
1 stellt einteiliges Segelkörpermaterial 30 dar, das eine umlaufende Kante 31 aufweist, von der aus der Segelkörper 12 erstellt ist. 2 zeigt Segelkörpermaterial 30 mit Verstärkungsnähten 32 entlang erwarteten Lastlinien. Die Verstärkungsnähte 32 sind dazu gedacht, dem Segel 10 zusätzliche Stärke zu verleihen, wo dies benötigt wird, nämlich entlang den erwarteten Lastlinien. Die erwarteten Lastlinien können sich, z.B. in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen, ändern.
Typischerweise wird bei den Verstärkungsnähten 32 ein dehnungsresistenter Nahtstil angewandt, wie z.B. die geraden, kontinuierlichen Nähte 40 aus 4 zeigen. 7 veranschaulicht eine in vertikaler Richtung gedehnte Querschmittdarstellung eines typischen Steppstichs 34, und erläutert den Verlauf der Fäden 36, 38 entlang sich abwechselnden Seiten des Segelkörpermaterials 30. Der Einsatz von Verstärkungsnähten 32 liefert ein im Allgemeinen einfaches Mittel zur Erhöhung der Stärke des Segelkörpers 12, ohne dass die Notwendigkeit besteht, die verhältnismäßig komplizierten herkömmlichen Verfahren zur Segelkonstruktion anzuwenden. Die Verstärkungsnähte 32 des Segels 10 (siehe 3 und 10), die entlang Lastlinien verlaufen, die für eine gewählte Nutzungsbedingung erwartet werden, können ein Segel schaffen, das unter der gewählten Nutzungsbedingung konstante Dehnungscharakteristiken aufweist.
Die Zugfestigkeit des Segelkörpers 12 entlang den erwarteten Lastlinien kann reguliert oder modifiziert werden, indem die passende Zugfestigkeit für den Faden 36, 38 der Verstärkungsnähte 32 abgestimmt oder ausgewählt wird. Auch die laterale Beabstandung oder Dichte der Verstärkungsnähte 32 lässt sich verändern, um die Zugfestigkeit des Segelkörpers 12 entlang den erwarteten Lastlinien abzustimmen. Beim Faden 36, 38 kann es sich um Monofilament oder Multifilament handeln, und er kann beispielsweise aus Naturfasern, Kunstfa sern, Metallfasern oder einer geeigneten Kombination aus denselben gefertigt sein. Typischerweise verfügt der Faden 36, 38 über eine hohe Stärke und besteht aus dauerhaftem Material, z.B. wie Nylon, Carbonfaser, Polyester, Spectra^®Gelfaserpolyethylen von der Allied Signal Corporation oder Kevlar^® Para-Aramid-Faser von DuPont.
5 veranschaulicht gerade, diskontinuierliche Verstärkungsnähte 42 entlang erwarteten Lastlinien. Gerade, diskontinuierliche, seitlich versetzte Nähte 44 sind in 6 dargestellt. Die Nähte 40, 42, 44 lassen sich in einer Vielzahl von Kombinationen verwenden, um die gewünschte Zugfestigkeit zu erreichen. An verschiedenen Abschnitten des Segelkörpers 12 kann durch Nahtstile 42, 44, insbesondere durch gerade, diskontinuierliche Nähte 42, ein bescheidener Grad an kontrollierter Dehnung zur Verfügung gestellt werden.
In einigen Situationen kann es wünschenswert sein, dehnungsresistente Nähte weder im gesamten Segelkörper 12 noch in einem Teil davon zu benutzen, sondern eher einen oder mehrere dehnungskontrollierte Nahtstile einzusetzen, wie z.B. die Zickzacknähte 46 aus 8, und zwar allein oder in Verbindung mit geraden Nähten 40. 9 zeigt Sektionen 48 mit Zickzacknähten 46, die entlang geraden, kontinuierlichen Nähten 40 eingestreut sind. Beispielsweise kann es erwünscht sein, gerade Nähte 40 (oder 42, 44) entlang dem mittleren Abschnitt des Achterlieks 16 zu benutzen, um die Steifigkeit entlang diesem Abschnitt zu vergrößern, und Zickzacknähte 48 entlang anderen Abschnitten zu gebrauchen, wo ein weniger steifes Segel gewünscht wird. Diese Kombination könnte verwendet werden, um die Art des Achterliek-Twists zu fördern und dem Boot sowohl Höhenlaufen als auch ein natürliches Überlaufen des oberen Achterlieks in die Winde zu verschaffen, das heißt, wenn sich die Windgeschwindigkeit und/oder -richtung rasch ändert bzw. ändern.
10 veranschaulicht ein Segel 10A, das zwar dem Segel 10 aus 3 im Wesentlichen ähnlich ist, in dem aber der Segelkörper 12A, zumindest in diesem Beispiel, aus vier Körpersektionen, nämlich 50, 52, 54, 56, gefertigt ist, wobei jede Körpersektion an Nahtbereichen 58 mit den Kanten 60 benachbarter Körpersektionen, welche überlappen, durch sogenanntes Broadseaming verbunden ist. In dieser Ausführungsform ähneln die Verstärkungsnähte 32 im Wesentlichen jenen aus 3, wobei die Verstärkungsnähte über den Nahtbereichen 58 verlaufen.
11 zeigt ein Segel 10B, das zwar jenem aus 10 ähnelt, aber diesem gegenüber zwei wesentliche Unterschiede aufweist. Erstens verfügt Segel 10B nur über drei Körpersektionen, also 50B, 52B, 54B, und zweitens sind die Verstärkungsnähte 32B einer Kör persektion 50B, 52B, 54B nicht unbedingt an den Verstärkungsnähten 32B einer benachbarten Körpersektion ausgerichtet oder zu diesen kontinuierlich. Darüber hinaus sollte beachtet werden, dass sich in der Ausführungsform aus 11 nicht jede Strecke der Verstärkungsnähte 32B notwendigerweise zu einer anderen Strecke von Verstärkungsnähten oder zu einem Rand einer Körpersektion 50B, 52B, 54B oder auch zwischen zwei Positionen entlang der umlaufenden Kante 31B erstreckt.
Wenn es sich bei dem Segel 10, 10A oder 10B um ein gemoldetes, dreidimensionales Segel handelt, können die Verstärkungsnähte 32 angebracht werden, bevor oder nachdem das Segelkörpermaterial 30 zu einer dreidimensionalen Form gemoldet worden ist. Es wird davon ausgegangen, dass der beste Zeitpunkt für das Anbringen der Verstärkungsnähte 32 typischerweise nach dem Molding-Prozess ist; dies ist insbesondere der Fall, wenn nicht thermoformbare Garne in den Verstärkungsnähten verwendet werden. Falls sich jedoch das Segelmaterial während eines Heiß-Molding-Prozesses in ausreichendem Maß entspannen kann, besteht die Möglichkeit, die Verstärkungsnähte 32 vor dem Molding-Prozess auf dem Segelkörpermaterial 30 anzubringen, weil sich die nicht thermoformbaren Verstärkungsnähte an die neue Form anpassen können.
Falls gewünscht, kann ein Harztyp-Schutzmaterial auf die Verstärkungsnähte 32 aufgetragen werden, um die Nähte gegen Abrieb und andere Beschädigungen zu schützen. Das Segelkörpermaterial 30 kann aus verschiedenen Materialien gefertigt werden, wie z.B. aus gewobenem Segeltuch, Polymerfolie, Verbund-Segeltuch, laminiertem Material oder einer zweckgemäßen Kombination aus denselben. Stoßnähte oder andere Nahtarten können einige oder alle der Nahtbereiche 58 bilden. Die Erfindung lässt sich für den Entwurf einer Vielzahl von Segeltypen einsetzen, einschließlich Großsegel, Klüver (jib) und Spinnaker.
Das Segelkörpermaterial weist, wenn es ein Gewebe umfasst, charakteristischerweise Kett- und Füllfaden auf, die rechtwinklig zueinander ausgerichtet sind, wie dies üblich ist. Da die erwarteten Lastlinien einer solch regelmäßigen Ausrichtung nicht folgen, folgen die Verstärkungsnähte typischerweise auch nicht dem Verlauf der Kett- und Füllgarne. Vielmehr sind die Verstärkungsnähte größtenteils, wenn nicht gänzlich, in verschiedenen Winkeln in Bezug auf Kett- und Füllfäden ausgerichtet.
Während des herkömmlichen Nähens mit Steppstichen, wird der obere Faden durch das Material gezwungen, wo er durch den sich drehenden Umlaufgreiferhaken der Spulenanordnung aufgegriffen und zurück nach oben durch das Material gezogen wird. Davon ausge hend, dass beide Fäden die gleichen sind und ähnlich stark angespannt, ähnelt die daraus resultierende Naht jener aus 7, wobei jeder Faden etwa halb durch das Material 30 dringt und gekräuselt wird.
In einigen Fällen, und wenn es die für die jeweilige Klasse geltenden Regeln erlauben, ist es unter Umständen vorzuziehen, einen mehr strukturellen Faden mit einem Nähfaden zu mischen. Beispielsweise könnte es sich bei dem unteren Spulenfaden 64 in 12 um einen herkömmlichen Faden handeln, wie er zum Nähen verwendet wird, etwa um einen leichten Nylon- oder Polyesterfaden. Die Anspannung des Fadens 64 wäre verhältnismäßig locker. Ein oberer Strukturfaden 66 würde aus einer mehr strukturellen Faser mit größerer Stärke hergestellt; in Frage kämen z.B. schwach dehnbarer Polyester, Pentex-Polyester von Honeywell, Spectra^®, Aramid, Carbon, PBO oder andere Materialien, deren Größe typischerweise in einem Bereich zwischen 200 und 3000 Denier liegt. Der untere Spulenfaden 64 auf der Unterseite ist verhältnismäßig lose im Vergleich zur auf den Strukturfaden 66 wirkenden Spannung, so dass der Strukturfaden 66 mit der größeren Stärke und der höheren Spannung nach jedem Stich dazu neigt, sich der Dehnung zu widersetzen und zu strecken, um die Kräuselung zu verringern oder zu beseitigen. Der daraus resultierende Strukturfaden 66 ist im Allgemeinen gerade, was bedeutet, dass er parallel zu und an einer Oberfläche des Segelkörpermaterials 30 liegt und nicht länger durch das Material 30 verläuft, wie dies beim Spulenfaden 64 der Fall ist. Der Strukturfaden 66 kann mit einem flexiblen Harz oder Ähnlichem vorbeschichtet sein, um die Gefahr einer Filamentbeschädigung und übermäßigen Scheuerns zu begrenzen.
In anderen Fällen lässt sich der Strukturfaden 66 mit herkömmlichen Zickzackstichen 46 kombinieren, wie aus 13 und 14 hervorgeht. Eine Spule mit Strukturfaden 66 kann hinter der Nähmaschine platziert werden, und dann würde der Faden 66 zwischen den Zickzackstichen 46 an seinem Platz gehalten. Dies würde die Kräuselung (geometrische Dehnung) des Strukturfadens 66 einschränken und wäre gleichzeitig für die Strukturfilamente ein etwas schonenderes Verfahren als das Zwängen durch das Segelkörpermaterial 30 nach oben und nach unten. Dem gleichen Gedankengang folgend könnte, wie 15 zeigt, ein zweiter Strukturfaden zur unteren Seite des Segelgewebes hinzugefügt werden, wobei die Unterseite des selben Zickzackstichs benutzt wird. Bei Verwendung von Viel-Schritt-Zickzacknähten, wie z.B. den in 16 und 17 dargestellten Drei-Schritt-Zickzacknähten 68, ließen sich auf einer oder beiden Seiten viele Strukturfäden 66 hinzufügen. Auch hierbei besteht die Mög lichkeit zur Vorbeschichtung der Strukturfäden mit einem flexiblen Polyester oder Ähnlichem, um die Gefahr einer Filamentbeschädigung und übermäßigen Scheuerns zu begrenzen.
Einige Nähmaschinen sind in der Lage, zwei äquidistante Nähte gleichzeitig nebeneinander zu legen und deshalb jedweder der obigen Methoden in Tandem- oder kombinierter Form zu folgen. Beispielsweise sind Tandem-Zickzackstiche 46, welche Strukturfäden 66 fassen, in 18 und 19 veranschaulicht.
Viele Fäden aus Strängen, wie sie z.B. in 16-19 dargestellt sind, können geradlinig oder krumm verlaufen. Ein Vorteil gegenüber der Verwendung flacher Verstärkungsbänder, die auf das Segelkörpermaterial aufgebracht werden, besteht bei Befolgung eines gekrümmten Verlaufs darin, dass die radial inneren Strukturfäden nicht zusammengedrückt und die radial äußeren Strukturfäden nicht angespannt werden, wie dies beim herkömmlichen flachen Band der Fall ist.
An den offenbarten Ausführungsformen können Modifikationen und Variationen vorgenommen werden, ohne vom Gegenstand der Erfindung abzuweichen, die durch die folgenden Ansprüche definiert ist. Beispielsweise besteht die Möglichkeit, den Strukturfaden 66 mit einem Klebemittel vor- oder nachzubeschichten, um dazu beizutragen, dass das gewünschte enge Dehnungsübertragungsverhältnis zwischen den Verstärkungsnähten und dem Segelkörpermaterial aufrechterhalten wird. Ein solches Klebemittel kann auch erhitzt oder in anderer Weise aktiviert werden.

Claims

Segelkörper (12), eines Typs mit erwarteten Lastlinien, umfassend: Segelkörpermaterial (30) mit einer umlaufenden Kante (31) und zumindest einem nahtlosen Bereich; und Verstärkungsnähte (32), umfassend Verstärkungsnahtfaden (36, 38), entlang erwarteten Lastlinien innerhalb des nahtlosen Bereichs.
Segelkörper nach Anspruch 1, wobei das Segelkörpermaterial (30) aus einem nahtlosen, einteiligen Segelkörpermaterial (30) besteht.
Segelkörper nach Anspruch 1, wobei das Segelkörpermaterial (30) eine Mehrzahl nahtloser Bereiche umfasst, wobei die nahtlosen Bereiche benachbarte Kanten aufweisen, wobei die nahtlosen Bereiche an Nähten entlang den benachbarten Kanten zusammengefügt sind, um Nahtbereiche (58) zu schaffen.
Segelkörper nach Anspruch 3, weiterhin umfassend Nahtverstärkungsnähte innerhalb der Nahtbereiche (58).
Segelkörper nach Anspruch 1, wobei sich zumindest einige der Verstärkungsnähte (32) kontinuierlich von einer Position entlang der umlaufenden Kante (31) zu einer anderen Position entlang der umlaufenden Kante ziehen.
Segelkörper nach Anspruch 1, wobei sich zumindest einige der Verstärkungsnähte (32) nur teilweise entlang einer erwarteten Lastlinie ziehen.
Segelkörper nach Anspruch 1, wobei die Verstärkungsnähte (32) eine Kombination aus dehnungsresistenten und dehnungskontrollierten Nahtstilen aufweisen.
Segelkörper nach Anspruch 1, wobei der Segelkörper (12) ein gemoldeter Segelkörper ist.
Segelkörper nach Anspruch 1, weiterhin umfassend ein Material, das zumindest einige der Verstärkungsnähte (32) abdeckt.
Segelkörper nach Anspruch 1, wobei das Segelkörpermaterial (30) ein laminiertes Segelkörpermaterial umfasst.
Segelkörper nach Anspruch 1, weiterhin umfassend Mittel zum Abstimmen der Zugfestigkeit des Segelkörpers (12) entlang erwarteten Lastlinien.
Segelkörper nach Anspruch 1, wobei das Segelkörpermaterial (30) erste und zweite Oberflächen aufweist und die Verstärkungsnähte (32) einen Strukturfaden (66) mit größerer Stärke und einen Positionierfaden mit geringerer Stärke umfassen.
Segelkörper nach Anspruch 12, wobei der Strukturfaden (66) allgemein an der ersten Oberfläche des Segelkörpermaterials (30) liegt und der Positionierfaden durch das Segelkörpermaterial verläuft.
Segelkörper nach Anspruch 1, der ein dreidimensionaler, gemoldeter Segelkörper ist, wobei sich zumindest die Hälfte der Verstärkungsnähte (32) entlang zumindest der halben Länge der erwarteten Lastlinien zieht; und wobei die Verstärkungsnähte (32) eine Kombination aus dehnungsresistenten und dehnungskontrollierten Nahtstilen (46) aufweisen, wobei die Kombination aus dehnungsresistenten und dehnungskontrollierten Nahtstilen eine dehnungsresistente Nahtstrecke umfasst, der eine dehnungskontrollierte Nahtstrecke folgt oder vorangeht.
Verfahren zum Herstellen eines Segelkörpers (12), eines Typs mit erwarteten Lastlinien, umfassend: Auswählen eines Segelkörpermaterials (30) mit einer umlaufenden Kante (31) und zumindest einem nahtlosen Bereich; und Anbringen von Verstärkungsnähten (32), umfassend Verstärkungsnahtfaden (36, 38), entlang erwarteten Lastlinien zumindest innerhalb des nahtlosen Bereichs des Segelkörpermaterials (30).
Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Auswahlschritt das Auswählen von nahtlosem, einteiligem Segelkörpermaterial (30) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Auswahlschritt das Auswählen von Segelkörpermaterial (30) mit einer Mehrzahl nahtloser Bereiche umfasst, wobei die nahtlosen Bereiche benachbarte Kanten aufweisen, wobei die nahtlosen Bereiche an Nähten entlang den benachbarten Kanten zusammengefügt sind, um Nahtbereiche (58) zu schaffen.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Auswahlschritt das Auswählen von Segelkörpermaterial mit Nahtverstärkungsnähten innerhalb der Nahtbereiche (58) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Schritt des Anbringens der Verstärkungsnähte das kontinuierliche Ziehen zumindest einiger der Verstärkungsnähte (32) von einer Position entlang der umlaufenden Kante (31) zu einer anderen Position entlang der umlaufenden Kante (31) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Schritt des Anbringens der Verstärkungsnähte umfasst, dass zumindest einige der Verstärkungsnähte (32) nur teilweise entlang einer erwarteten Lastlinie gezogen werden.
Verfahren nach Anspruch 15, weiterhin umfassend das Auswählen einer Kombination aus dehnungsresistenten und dehnungskontrollierten Nahtstilen für Verstärkungsnähte (32).
Verfahren nach Anspruch 21, wobei der Schritt des Anbringens das Schaffen einer Strecke von Verstärkungsnähten (32) umfasst, die eine dehnungsresistente Nahtstrecke umfasst, der eine dehnungskontrollierte Nahtstrecke folgt oder vorangeht.
Verfahren nach Anspruch 15, weiterhin umfassend das Molding eines gemoldeten Segelkörpers aus dem Körpermaterial (30).
Verfahren nach Anspruch 23, wobei der Molding-Schritt vor dem Schritt des Anbringens der Verstärkungsnähte vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 15, weiterhin umfassend das Abdecken zumindest einiger der Verstärkungsnähte (32) mit einem Material.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Schritt des Auswählens von Körpermaterial (30) das Auswählen eines laminierten Segelkörpermaterials umfasst.
Verfahren nach Anspruch 26, wobei der Auswahlschritt so vorgenommen wird, dass das gesamte Segelkörpermaterial (30) laminiert ist.
Verfahren nach Anspruch 15, weiterhin umfassend das Abstimmen der Zugfestigkeit des Segelkörpers (12) entlang erwarteten Lastlinien.
Verfahren nach Anspruch 28, wobei der Schritt des Abstimmens der Zugfestigkeit zumindest das Abstimmen der Zugfestigkeit des Verstärkungsnahtfadens (36, 38); oder das Abstimmen der lateralen Beabstandung der Verstärkungsnähte (32) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Schritt des Anbringens umfasst, dass als die Verstärkungsnähte (32) ein Strukturfaden (66) mit größerer Stärke und ein Positionierfaden mit geringerer Stärke angebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 30, wobei der Schritt des Anbringens das Anbringen von Strukturfaden (66) umfasst, der allgemein an einer ersten Oberfläche des Segelkörpermaterials (30) liegt, und das Anbringen des Positionierfadens, der durch das Segelkörpermaterial verläuft.
Verfahren nach Anspruch 30, wobei der Schritt des Anbringens das Sichern erster und zweiter Strukturfäden (66) an der ersten Oberfläche des Körpermaterials mit dem Positionierfaden umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, zum Herstellen eines dreidimensionalen, gemoldeten Segelkörpers, und umfassend: Auswählen einer Kombination aus dehnungsresistenten und dehnungskontrollierten Nahtstilen für Verstärkungsnähte (32); Anbringen von Verstärkungsnähten, umfassend Verstärkungsnahtfaden, entlang erwarteten Lastlinien innerhalb des nahtlosen Bereichs; wobei der Schritt des Anbringens der Verstärkungsnähte umfasst; Ziehen zumindest der Hälfte der Verstärkungsnähte entlang zumindest der halben Länge der erwarteten Lastlinien; und Schaffen einer Strecke von Verstärkungsnähten, die eine dehnungsresistente Nahtstrecke umfasst, der eine dehnungskontrollierte Nahtstrecke folgt oder vorangeht; und wobei der Molding-Schritt vor dem Schritt des Anbringens der Verstärkungsnähte vorgenommen wird.