DE60300062T2 - Iso-stress-verbundwerkstoffssegelsstruktur und herstellungsverfahren - Google Patents

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Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Verschiedenartige Seglertypen wie etwa Segelboote, Eissegler und Windsurfbretter verwenden alle für ihre gesamte Antriebskraft oder einen Teil ihrer Antriebskraft verschiedene Typen von Segeln. Segel können ebene zweidimensionale Segel oder profilierte dreidimensionale Segel sein. Dreidimensionale Segel können einteilige, nahtlose, gegossene Segel sein oder typischer durch Breitsäumen einer Anzahl von Paneelen hergestellt sein. Die Paneele, wovon jedes ein endbearbeiteter Segeltuchabschnitt ist, werden auf einer gekrümmten Fläche zugeschnitten und zusammengefügt, um dem Segel ein dreidimensionales Erscheinungsbild zu geben.
  • Segelhersteller versuchen, einer Dehnung widerstehende Segelstrukturen zu entwickeln, die sowohl die Segelbelastungsrichtung als auch die Segelstärken betreffen, um die Form des Segels zur Maximierung der Seglergeschwindigkeit zu steuern. Ein als TriRadial-Konstruktion bezeichneter Segelstrukturtyp verwendet mehrere Teilabschnitte, wovon jeder aus schmalen, im Voraus zusammengesetzten radialen Paneelen gefertigt ist. Die stark belasteten Teilabschnitte des Segels wie etwa das Schothorn, der Kopf und die Achterliekabschnitte sind üblicherweise aus radialen Paneelen gefertigt, die aus schwerem Segeltuch geschnitten worden sind. Die weniger belasteten Segelabschnitte wie etwa das Vorliek und die Halsabschnitte können aus Paneelen gefertigt sein, die aus leichterem Segeltuch geschnitten worden sind. Obwohl TriRadial-Konstruktionen den Lastlinien ziemlich gut folgen, kann es schwierig sein, die Tuchstärke längs der Lastlinien effizient zu variieren.
  • Das Dublieren des Achterlieks ist ein Versuch, das Segel durch Aufnähen einer Lage aus zugerichtetem Segeltuch auf die Rückseite des Segels zu verstärken. Diese Lösung leidet unter der Tatsache, dass sie sehr zeitaufwändig zu konstruieren sein kann und die hinzugefügte Lage mit einer Rate schrumpfen kann, die sich vom Rest des Segels unterscheidet und somit die Form des Segels beeinflusst.
  • Eine andere Möglichkeit, die Segelstruktur zu verstärken, ist die Verwendung von Gefügebändern außen an dem zugerichteten Segeltextilmaterial. Jedoch ist festgestellt worden, dass das zwischen den Bändern gefangene Segeltuch dazu neigen kann, sich bei belastetem Segel zu bauschen, was die gewünschte Segel form stark beeinflussen kann.
  • Ein weiteres Verfahren verwendet mehrere einzelne, radial verlaufende Garne, die zwischen Schichten laminiert sind, um schmale Paneele oder Felder aus Segeltuch zu bilden. Obwohl diese Lösung ermöglicht, sich sowohl der Garnrichtung als auch den Garnstärken zuzuwenden, beruht sie auf der Verwendung von relativ dicken Schichten, um die Last von Feld auf Feld zu übertragen. Die Schichten besitzen ihre eigenen Nachteile. Erstens sind sie wegen ihres niedrigen Elastizitätsmoduls schlechte Mittel zum Übertragen von Lasten. Zweitens fügen Schichten dem Segeltextilmaterial ohne wesentlichen Beitrag für die strukturelle Festigkeit einiges an Gewicht hinzu. Drittens besitzen Schichten anders als viele Fasern die Tendenz, Falten und Kniffe einzuprägen, was die Entwurfssegelform dauerhaft und nachteilig beeinflussen kann.
  • Ein nochmals weiteres Segelstrukturverfahren schafft gegossene, nahtlose Segel. Dieses Konstruktionsverfahren ermöglicht das Erzeugen eines Textilmaterials konstanter Spannung gleichzeitig mit dem Formen und Fertigen des Segelkörpers. Jedoch ist diese Lösung höchst kostenaufwändig.
  • Segelstrukturen sind außerdem an ihren Ecken verstärkt, um die Dicke des Segels an den Ecken zu erhöhen und Ringanbringungen zu ermöglichen. Herkömmliche Eckstücke sind üblicherweise aus mehreren Lagen aus zugerichtetem, auf die Segelecken gestepptem Segeltextilmaterial hergestellt. Diese können so geplant sein, dass sie sich der der Veränderung der Stärke der Spannung in der Nähe der Ecken zuwenden und die notwendige Dicke für Eckringe zum Verzurren und Zubehör schaffen. Herkömmliche Eckstücke erstrecken sich nur über eine kurze Strecke längs der Kanten des Segels, d. h. bis maximal etwa 10–18 % der Länge der Kanten. Obwohl die Form der Außenkante des Eckstücks so zugeschnitten sein kann, dass sie den voraussichtlichen lokalen Iso-Stress-Linien an den Ecken des Segels folgt, sind sie nicht dazu gedacht, dem Segelkörper eine Iso-Stress-Struktur zu geben, die über die unmittelbaren Segeleckflächen hinausgehen.
  • Siehe US-Patente Nrn. 3.903.828, 3.954.076, 4.593.639, 4.708.080, 5.038.700, 5.097.784, 6.112.689, 6.265.047 und 6.302.044.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung schafft eine einfache und wirtschaftliche Möglichkeit zum Erhalten einer im Wesentlichen konstanten Dehnungscharakteristik bei einer Iso-Stress-Verbundsegelstruktur. Die vorliegende Erfindung ist dazu vorgesehen, den Segelkörper mit einer Iso-Stress-Struktur und einer Unterstützung, die weit über die durch die Eckstücke bedeckten, eingegrenzten Segelflächen hinausgeht, zu versehen. Ein Zweck der Erfindung ist es, dem Segelkörper dort, wo es vom Standpunkt der Segelformsteuerung erforderlich ist, Iso-Stress-Eigenschaften zu verleihen. Dadurch kann die gewünschte Segelform länger bestehen bleiben und können die gewünschten Segeltrimmeffekte besser erzielt werden. Obwohl Eckstücke als Anker für Segelzubehör dienen, indem sie das Segel lokal verstärken, um es vor einer Beschädigung an der Ecke zu bewahren, dient die vorliegende Erfindung als Formsteuerungsmittel, das sich von den Segelecken weiter weg und eventuell über die gesamte Länge einer Kante des Segels angeordnet ist.
  • Ein erster Aspekt der Erfindung ist auf eine Iso-Stress-Verbundsegelstruktur gerichtet, die einen Segelkörper umfasst, der in eine ausgewählte Segelform gebracht werden kann und der in einer gewählten Segelform und unter wenigstens einer Belastung innerhalb eines gegebenen Bereichs von Belastungen eine erwartete Iso-Stress-Linie (eine Linie konstanter Spannung) aufweist. Der Segelkörper umfasst einen Segelkörperwerkstoff sowie ein auf den Segelkörperwerkstoff laminiertes Iso-Stress-Element, um einen Iso-Stress-Abschnitt zu erzeugen, der sich von einer Ecke des Segelkörpers erstreckt. Der Iso-Stress-Abschnitt weist eine Kante auf, die so geformt ist, dass sie wenigstens im Allgemeinen zu der Iso-Stress-Linie parallel. ist. Der Iso-Stress-Abschnitt erstreckt sich von der Ecke längs wenigstens einer der Seiten des Segels über Strecken, die jeweils größer als etwa 20 % der Längen der Seiten sind.
  • Der Segelkörper kann mehrere Iso-Stress-Linien umfassen, wobei der Iso-Stress-Abschnitt mehrere Iso-Stress-Elemente umfassen kann, die sich von einer Ecke des Segelkörpers erstrecken, um an der Ecke Lagen von Iso-Stress-Elementen zu erzeugen. Die mehreren Iso-Stress-Elemente definieren mehrere der Kanten, die so geformt sind, dass sie wenigstens im Allgemeinen zu Entsprechenden der Iso-Stress-Linien parallel sind.
  • Ein zweiter Aspekt der Erfindung ist auf ein Verfahren zum Herstellen einer Iso- Stress-Verbundsegelstruktur gerichtet, das das Auswählen einer ausgewählten Segelform für einen Segelkörper umfasst, wobei der Segelkörper eine erste und eine zweite Kante besitzt, die sich von einer Ecke erstrecken, wobei die erste und die zweite Kante eine erste bzw. eine zweite Länge besitzen. Eine erwartete Iso-Stress-Linie für die Segelform wird bestimmt, wenn sie wenigstens einer Belastung innerhalb eines gegebenen Bereichs von Belastungen unterliegt. Der Segelkörper wird so konstruiert, dass er einen Iso-Stress-Abschnitt aufweist, um eine Iso-Stress-Verbundsegelstruktur an dem Iso-Stress-Abschnitt zu erzeugen, Der Konstruktionsschritt umfasst außerdem das Wählen des Körperwerkstoffs und eines Iso-Stress-Elements, das Formen einer Kante des Iso-Stress-Elements, damit es im Allgemeinen der Iso-Stress-Linie entspricht, das Ausrichten der Kante des Iso-Stress-Elements auf die wenigstens im Allgemeinen parallele Iso-Stress-Linie, das Erstrecken des Iso-Stress-Elements von der Ecke längs der ersten und der zweiten Kante über eine erste und eine zweite Strecke, das Laminieren des Segelkörperwerkstoffs und des Iso-Stress-Elements, um den Segelkörper mit dem Iso-Stress Abschnitt zu erzeugen, und das Wählen der ersten und/oder der zweiten Strecke in der Weise, dass sie wenigstens 20 % der ersten bzw. der zweiten Länge ist.
  • Das Verfahren kann in der Weise ausgeführt werden, dass mehrere erwartete Iso-Stress-Linien bestimmt werden. Der Segelkörper kann aus Segelkörperwerkstoff und mehreren übereinander geschichteten Iso-Stress-Elementen gebildet werden, die mit dem Segelkörperwerkstoff verbunden sind und sich von einer Ecke des Segelkörpers erstrecken, um an der Ecke einen übereinander geschichteten Iso-Stress-Abschnitt zu bilden. Der Iso-Stress-Abschnitt kann in der Weise gebildet werden, dass der Iso-Stress Abschnitt ein effektiv einteilig ausgebildeter Abschnitt des Segelkörpers ist. Die Iso-Stress-Elemente können die Kanten des Iso-Stress-Abschnitts bilden und so geformt werden, dass sie im Allgemeinen den Iso-Stress-Linien entsprechen. Die Kanten der Iso-Stress-Elemente können so ausgerichtet werden, dass sie wenigstens im Allgemeinen zu Entsprechenden der Iso-Stress-Linien parallel sind.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich aus der folgenden Beschreibung, in der die bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit der begleitenden Zeichnung im Detail dargelegt worden sind.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • 1 ist eine Draufsicht eines gemäß der Erfindung hergestellten Segels;
  • 2 ist eine Draufsicht des Segelkörpers von 1 mit einer beispielhaften Menge erwarteter Iso-Stress-Linien, die durch gestrichelte Linien gezeigt sind;
  • 3 zeigt einen gegossenen dreidimensionalen Segelkörper, der an jeder der drei Ecken Iso-Stress-Abschnitte aufweist, wobei jeder der Iso-Stress-Abschnitte übereinander geschichtete Iso-Stress-Elemente aufweist;
  • 4 ist eine längs der Linie 4-4 in 3 aufgenommene Querschnittsansicht, die vier Lagen von Iso-Stress-Elementen zwischen einer ersten und einer zweiten Werkstoffschicht zeigt, wobei die Strecken zwischen den Elementen zur Klarheit übertrieben dargestellt sind;
  • 5 zeigt zweidimensionale (ebene) Teilabschnitte, die zusammengefügt worden sind, um einen dreidimensionalen Segelkörper zu erzeugen, der dem in 3 gezeigten gleicht; und
  • 6 zeigt ein gemäß der Erfindung hergestelltes Großsegel, das an einem Mast angebracht ist, bei dem sich zwei der Iso-Stress-Elemente längs des gesamten Unterlieks zwischen dem Schothorn und dem Hals erstreckt, um dazu beizutragen, sicherzustellen, dass das Unterliek während extremer Lastbedingungen gerade und entlang der gesamten Vorlieks zwischen dem Hals und dem Kopf bleibt, um für eine zusätzliche Festigkeit des Vorlieks zu sorgen und eine Verwendung des Segel zum Steuern des Mastbiegung zu ermöglichen.
  • GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • 1 zeigt ein gemäß der Erfindung hergestelltes Segel. In dieser Ausführungsform umfasst das Segel einen Segelkörper 12 und besitzt drei Kanten, das Vorliek 14 (die vordere oder voreilende Kante), das Achterliek 16 (die hintere oder nacheilende Kante) und das Unterliek 18. Das Segel 10 weist drei Ecken auf, den Kopf 20 an der Oberseite, den Hals 22 an der unteren vorderen Ecke des Segels an der Schnittlinie von Vorliek 14 und Unterliek 18 und das Schothorn 24 an der unteren hinteren Ecke des Segels an der Schnittlinie von Achterliek und Unterliek.
  • Zum Zweck dieser Abhandlung wird angenommen, dass das Segel 10 ein 3-dimensionales, gegossenes, profiliertes Segel ist; es könnte auch ein 2-dimensionales ebenes Segel sein. Außerdem ist das Segel 10 aus einem einzigen Teil gefertigt. Anstelle eines einzigen Teils könnte das Segel mehrere Teile enthalten, wie mit Bezug auf 5 besprochen wird. Das fertige Segel 10 weist an drei Ecken herkömmliche Keil- oder Eckstücke 26, die eine Verstärkung für die Ringe 28 bilden, durch die zum Befestigen des Segels 10 an dem Schiff Leinen geführt sind, und längs des Vorlieks 14, des Achterlieks 16 und des Unterlieks 18 eine feste Kante 30 auf.
  • Über eine herkömmliche Kräftebestimmungssoftware, wie sie etwa unter dem Warenzeichen Relax von Halsey Lidgard Sailmakers, San Mateo, Kalifornien und Auckland, Neuseeland erhältlich ist, können Lastdiagramme für Segelkörper 12 erhalten werden, die für verschiedene Lastbedingungen unter einem Bereich von Lastbedingungen die Kraftrichtungen und die erwarteten Iso-Stress-Linien 32, die in 2 gezeigt sind, angeben. Iso-Stress-Linien 32 gleichen den Höhenlinien in den Diagrammen und geben an, wo die Spannung an dem Segelkörper gleich ist. Die erwarteten Iso-Stress-Linien 32 werden bestimmt, wenn sich der Segelkörper 12 in wenigstens einem Lastzustand innerhalb eines gegebenen Bereichs von Lastzuständen befindet. Beispielsweise könnte ein Lastzustand dem Segeln mit einem kleinen Mehrrümpfer-Großsegel mit 12 Knoten bei einer Windstärke von 20 Knoten, wobei die Mannschaft außen in einem Trapez hängt, entsprechen. (Siehe 6.) Im Allgemeinen basiert die Entwurfslastbedingung darauf, das Segel so zu entwerfen, dass es den auf verschiedene Abschnitte des Segels ausgeübten Höchstlasten unter einem Bereich von Lastzuständen, widersteht. Daher kann es sein, dass die lokale Verstärkung, die sich von einer Ecke des Segelkörpers erstreckt, auf unterschiedlichen Lastzuständen innerhalb des Bereichs von erwarteten Lastzuständen basiert. Daher verändern sich die Orte der Iso-Stress-Linien 32 entsprechend den angenommen Lastbedingungen.
  • Wie aus 2 hervorgeht und wie erwartet wird, benötigt der Segelkörper 12 an manchen Stellen wie etwa an den Ecken mehr Verstärkung als an anderen Stellen. Die vorliegende Erfindung erkennt den Bedarf an einer Verstärkung an den Ecken und sorgt durch die Verwendung von einer oder mehreren Lagen von Iso-Stress-Elementen 34, siehe 3 und 4, in denen die Kanten 36 der Elemente 34 Ausgewählten der erwarteten Iso-Stress-Linien 32 folgen, für eine Verstärkung. In der offenbarten Ausführungsform werden die Iso-Stress-Elemente 34 mittels Wärme und/oder Druck zwischen die erste und die zweite Lage aus Segelwerkstoff 38, 40 laminiert. Alternativ könnten eines oder mehrere Iso-Stress-Elemente auf eine Außenfläche des Segelwerkstoffs laminiert werden. Beispielsweise werden für Surfbrettsegel häufig Dickschichtpolymere verwendet; Iso-Stress-Abschnitte 42 können durch Laminieren eines oder mehrerer Iso-Stress-Elemente 34 auf die Außenfläche des Dickschichtpolymerwerkstoffs erzeugt werden. In jedem Fall sind die Iso-Stress-Elemente 34 in den Segelwerkstoff integriert, so dass die Iso-Stress-Abschnitte 42 Bestandteile des Segelkörpers 12 sind. Die Laminierung kann an einer ebenen Fläche, um die ebenen Teilabschnitte 4447 von 5 zu erzeugen, oder unter Anwendung von dreidimensionalen Gießtechniken erfolgen. Im Allgemeinen könnten Vakuum-Bagging-Techniken oder eine Autoklaven-Behandlung angewandt werden, um den erforderlichen Druck zu liefern, obwohl mittels eines erwärmten Fluids, einer erwärmten Fläche und/oder Strahlungswärme auch Wärme angewandt werden könnte.
  • Die Außenkanten 27 der Eckstücke 26 sind im Allgemeinen parallel zu den Iso-Stress-Linien. Jedoch sind sie nicht als Formsteuerungsmittel für den Segelkörper 12 gedacht und wirken nicht als solche.
  • Der Segelwerkstoff kann aus herkömmlichen oder unüblichen Werkstoffen, die herkömmliches Segeltuch, Dickschichtpolymere, faserverstärkte Polymere oder eine Kombination daraus umfassen, gefertigt sein.
  • Iso-Stress-Elemente 34 können ebenfalls mittels herkömmlicher oder unüblicher Werkstoffe gefertigt sein. Beispiele von Werkstoffen für Iso-Stress-Elemente 34 umfassen im Voraus beschichtetes gewebtes und nicht gewebtes Scrim, ultraleichte, im Voraus beschichtete Garnlagen und Sektoren und/oder übereinander gelegte Streifen aus einem oder mehreren der oben genannten Werkstoffe. Die zum Herstellen des Segelwerkstoffs und der Iso-Stress-Elemente 34 verwendeten Werkstoffe umfassen beispielsweise Kohlenstofffasern, Aramide, Spectra, PBO, Pentex, Polyester und ultraleichte, im Voraus beschichtete Schichten.
  • 5 zeigt vier zweidimensionale Teilabschnitte 4447 vor ihrem Zusammenfügen zum Erzeugen eines dreidimensionalen, profilierten Segels ähnlich jenem, das in 3 gezeigt ist. Wie aus 5 hervorgeht, sind einige der Iso-Stress-Elemente 34 für die Laminierung zwischen die erste und die zweite Lage 38, 40 aus Segelwerkstoff für jeden Sektor 4447 in zwei oder mehr Teilabschnitte getrennt. Um die Sektoren 4447 zusammenzufügen und so einen dreidimensionalen Segelkörper zu schaffen, werden herkömmliche Breitsäumtechniken angewandt. Nachdem der Segelkörper fertig gestellt ist, kann das Segel 10 durch Hinzufügen von Eckversteifungen 26, Ringen 28 und der festen Kante 30 fertig gestellt werden.
  • Es ist wichtig, zu erkennen, dass die vorliegende Erfindung viel mehr als nur das Verstärken des Bereichs des Segelkörpers 12, der die Ringe 28 umgibt, bewirkt. Die vorliegende Erfindung schafft eine Iso-Stress-Verbundsegelstruktur mittels Iso-Stress-Elementen 34, die sich um große Strecken längs des Vorlieks 14, des Achterlieks 16 und des Unterlieks 18 von den Ecken erstrecken. Im Allgemeinen liegen die Strecken längs des Vorlieks 14 vom Hals 22 oder Kopf 20 im Bereich von etwa 20–60 % der Länge des Vorlieks 14. Siehe beispielsweise die Strecken 50, 51 und 52 in 1. Ähnlich liegen die Strecken längs des Achterlieks 16 vom Schothorn 24 oder vom Kopf 20 im Bereich von etwa 20–60 % der Länge des Achterlieks 16. Die Strecken längs des Unterlieks 18 vom Hals 22 oder dem Schothorn 24 liegen im Bereich von etwa 15–40 % der Länge des Unterlieks 18. Wenn an einer Ecke nur eine einzige Lage von Elementen 32 verwendet wird, betragen die Strecken längs der Seiten vorzugsweise etwa 60–100 % der Länge des Vorlieks 14/Achterlieks 16 und etwa 40–100 % der Länge des Unterlieks 18.
  • Die bevorzugte Ausführungsform zeigt die Verwendung von drei Iso-Stress-Elementen 34 am Kopf 20 und am Hals 22 und von zwei Iso-Stress-Elementen 34 am Schothorn 24. Ein zusätzliches Iso-Stress-Element 34A erstreckt sich zwischen dem Kopf 20 und dem Hals 22. Es können andere Anordnungen und eine andere Anzahl von Iso-Stress-Elementen verwendet werden, einschließlich der Verwendung von keinem oder einem Iso-Stress-Element 34 an einer Ecke. In der bevorzugten Ausführungsform ist jedes Iso-Stress-Element 34 aus demselben Werkstoff gefertigt und besitzt die gleiche Dicke; Iso-Stress-Elemente 34 können aus unterschiedlichen Werkstoffen sein und/oder verschiedene Abweichungen aufweisen.
  • Das Vorliek 14 ist gewöhnlich die am wenigsten belastete Kante des Segels. Jedoch ziehen Seeleute, wie durch die Krümmung des Masts 56 in 6 angedeutet ist, häufig an der am Ring 28 am Hals 22 befestigten Takelage 58, um die Biegung des Masts zu steuern. Dadurch wird das Vorliek 14 unter eine starke Zugspannung gesetzt. Um diesem zu begegnen, erstreckt sich das Iso-Stress-Element 34A (das eine zweite Kante 36A neben dem Vorliek 14 aufweist) vom Hals 22 bis zum Kopf 20 entlang des gesamten Vorlieks 14, um dazu beizutragen, dass das Segel zum Steuern der Biegung des Masts 56, beispielsweise durch Verwendung der mit dem Hals 22 verbundenen Takelage 58, verwendet werden darf.
  • 6 zeigt eine alternative Ausführungsform eines gemäß der Erfindung hergestellten Segelkörpers 12, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen. Der Segelkörper 12 von 6 zeigt ein Großsegel, das mit zwei Iso-Stress-Elementen 34, die in 6 mit 34B und 34C gekennzeichnet sind und sich längs des gesamten Unterlieks 18 zwischen dem Schothorn 24 und dem Hals 22 erstrecken. Diese Zusatzverstärkung trägt dazu bei, sicherzustellen, dass das Unterliek während extremer Lastzustände gerade bleibt. Außerdem erstrecken sich die Iso-Stress-Elemente 34B und 34C vom Hals 22 bis zum Kopf 20, um für eine zusätzliche Verstärkung längs des Vorlieks 14 zu sorgen und dazu beizutragen, dass das Segel, im Allgemeinen durch Verwendung der mit dem Hals 22 verbundenen Takelage 58, zum Steuern der Biegung des Masts 56 verwendet werden darf.
  • Die Iso-Stress-Elemente erstrecken sich wenigstens längs einer Kanten über wenigstens 20 % der Länge der Kante und vorzugsweise (a) wenigstens längs etwa 25 % einer der Kanten, (b) wenigstens längs 20 % beider Kanten, (c) wenigstens längs etwa 25 % beider Kanten, (d) längs 20–60 % beider Kanten oder (e) längs etwa 25–60 % beider Kanten.
  • Die vorliegende Erfindung sollte sich für verschiedenartige Segelstrukturen einschließlich jener, die in den US-Patenten Nrn. 6.112.689 und 6.302.044 offenbart sind, gut eignen. Die Erfindung sollte außerdem für Segelstrukturen, die beispielsweise große laminierte Segelteilabschnitte, warmgeformte gegossene Segel, große Segel wie etwa große Mehrrümpfer-Rollen-Zeising-Genaker, andere Genaker-Vorsegel und die Großsegel für kleinere Boote, Segel für Surfbretter und kleine Einheits-Mehrrümpfer verwenden, gut geeignet sein.
  • An den offenbarten Ausführungsformen können Abänderungen und Abwandlungen vorgenommen werden, ohne vom Gegenstand der Erfindung, wie ihn die folgenden Ansprüche definieren, abzuweichen. Beispielweise muss es nicht notwendig sein, an einer oder mehreren der Ecken Eckverstärkungen 26 zu verwenden.

Claims (30)

  1. Iso-Stress-Verbundsegelstruktur, die umfasst: einen Segelkörper (12), der in eine ausgewählte Segelform gebracht werden kann und umfasst, eine erwartete Iso-Stress-Linie (72), wobei die Iso-Stress-Linie bestimmt wird, wenn die Segelform wenigstens einer Belastung innerhalb eines gegebenen Bereichs von Belastungen unterliegt; eine Ecke (20, 22, 24); eine erste und eine zweite Kante (14, 16, 18), die sich von der Ecke (20, 22, 24) erstrecken, wobei die erste und die zweite Kante eine erste bzw. eine zweite Länge besitzen; und einen Segelkörperwerkstoff (40) sowie ein auf den Segelkörperwerkstoff laminiertes Iso-Stress-Element (34), um einen Iso-Stress-Abschnitt zu erzeugen, der sich von der Ecke längs der ersten und der zweiten Kante über eine erste bzw. eine zweite Strecke erstreckt; wobei der Iso-Stress-Abschnitt (34) eine Kante aufweist, die so geformt ist, dass sie wenigstens im Allgemeinen zu der Iso-Stress-Linie (32) parallel ist, und wobei die erste und/oder die zweite Strecke größer als 20 % der ersten bzw. der zweiten Länge (14, 16, 18) sind.
  2. Segelstruktur nach Anspruch 1, bei der die erste und/oder die zweite Strecke größer als etwa 25 % oder vorzugsweise 20–60 % und stärker bevorzugt 25–60 % der ersten bzw. der zweiten Länge sind; wobei vorzugsweise beide Strecken größer als 20 %, vorzugsweise größer als 25 % oder stärker bevorzugt 20–60 % und am stärksten bevorzugt 25–60 % der ersten bzw. der zweiten Länge sind.
  3. Segelstruktur nach Anspruch 1, wobei die Segelstruktur aus einer Segelboot-Segelstruktur und aus einer Surfbrett-Segelstruktur gewählt ist.
  4. Segelstruktur nach Anspruch 1, bei der der Segelkörper mehrere erwartete Iso-Stress-Linien umfasst, die bestimmt werden, wenn die Segelform der wenigstens einen Belastung unterliegt.
  5. Segelstruktur nach Anspruch 4, bei der der Iso-Stress-Abschnitt mehrere Kanten umfasst, die so geformt sind, dass sie wenigstens im Allgemeinen parallel zu Entsprechenden der Iso-Stress-Linien sind.
  6. Segelstruktur nach Anspruch 5, bei der der Segelkörper mehrere auf den Segelkörperwerkstoff laminierte Iso-Stress-Elemente umfasst, um den Iso-Stress-Abschnitt zu erzeugen, wobei die Iso-Stress-Elemente die mehreren Kanten definieren.
  7. Segelstruktur nach Anspruch 6, bei der wenigstens einige der mehreren Iso-Stress-Elemente übereinander gelegt sind.
  8. Segelstruktur nach Anspruch 7, bei der der Segelkörper eine Ecke besitzt und jedes der Iso-Stress-Elemente sich von der Ecke erstreckt.
  9. Segelstruktur nach Anspruch 8, bei der der Segelkörper eine erste und eine zweite Ecke besitzt und bei der sich wenigstens eines der Iso-Stress-Elemente von der ersten Ecke zu der zweiten Ecke erstreckt.
  10. Segelstruktur nach Anspruch 1, bei der die Kante im Allgemeinen auf die Iso-Stress-Linie ausgerichtet ist.
  11. Segelstruktur nach Anspruch 1, bei der der Segelkörperwerkstoff Lagen aus Segeltextilmaterial enthält und das Iso-Stress-Element zwischen die Lagen aus Segeltextilmaterial laminiert ist, um den Iso-Stress-Abschnitt zu erzeugen.
  12. Segelstruktur nach Anspruch 1, bei der der Segelkörperwerkstoff eine Polymerschicht umfasst und das Iso-Stress-Element auf die Polymerschicht laminiert ist, um den Iso-Stress-Abschnitt zu erzeugen.
  13. Segelstruktur nach Anspruch 1, bei der die gewählte Segelform eine ebene zweidimensionale Form oder eine gekrümmte dreidimensionale Form ist.
  14. Segelstruktur nach Anspruch 13, bei der der Segelkörper eine einteilige gegossene Konstruktion oder eine mehrteilige Konstruktion aus Segelkörperelementen ist.
  15. Segelstruktur nach Anspruch 14, bei der die Segelkörperelemente ebene zweidimensionale Elemente sind, bevor sie zusammengefügt werden, um den Segelkörper zu bilden.
  16. Segelstruktur nach einem vorhergehenden Anspruch, bei der der Iso-Stress-Abschnitt des Segelkörpers ein effektiv einteilig ausgebildeter Abschnitt des Segelkörpers ist.
  17. Verfahren zum Herstellen einer Iso-Stress-Verbundsegelstruktur, das umfasst: Auswählen einer ausgewählten Segelform für einen Segelkörper, wobei der Segelkörper eine erste und eine zweite Kante besitzt, die sich von einer Ecke erstrecken, wobei die erste und die zweite Kante eine erste bzw. eine zweite Länge besitzen; Bestimmen einer erwarteten Iso-Stress-Linie für die Segelform, wenn sie wenigstens einer Belastung innerhalb eines gegebenen Bereichs von Belastungen unterliegt; Konstruieren des Segelkörpers, so dass er einen Iso-Stress-Abschnitt aufweist, um eine Iso-Stress-Verbundsegelstruktur an dem Iso-Stress-Abschnitt zu erzeugen; und wobei der Konstruktionsschritt umfasst: Wählen eines Segelkörperwerkstoffs und eines Iso-Stress-Elements; Formen einer Kante des Iso-Stress-Elements, damit es im Allgemeinen der Iso-Stress-Linie entspricht; Ausrichten der Kante des Iso-Stress-Elements auf die wenigstens im Allgemeinen parallele Iso-Stress-Linie; Erstrecken des Iso-Stress-Elements von der Ecke längs der ersten und der zweiten Kante über eine erste bzw. eine zweite Strecke; Laminieren des Segelkörperwerkstoffs und des Iso-Stress-Elements, um den Segelkörper mit dem Iso-Stress-Abschnitt zu erzeugen; und Wählen der ersten und/oder der zweiten Strecke in der Weise, dass sie wenigstens 20 % der ersten bzw. der zweiten Länge ist.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, bei der der Wählschritt so ausgeführt wird, dass die erste und/oder die zweite Strecke größer als 25 % oder vorzugsweise 20–60 % oder stärker bevorzugt 25–60 % der ersten bzw. der zweiten Länge ist; wobei der Wählschritt vorzugsweise so ausgeführt wird, dass sowohl die erste als auch die zweite Strecke größer als 20 %, vorzugsweise größer als 25 % oder stärker bevorzugt 20–60 % und am stärksten bevorzugt 25–60 % der ersten bzw. der zweiten Länge sind.
  19. Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Verfahren auf die Herstellung einer Struktur gerichtet ist, die aus einer Segelboot-Segelstruktur und aus einer Surfbrett-Segelstruktur gewählt ist.
  20. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem der Bestimmungsschritt das Bestimmen mehrerer erwarteter Iso-Stress-Linien umfasst, wenn die Segelform unter der wenigstens einen Belastung steht.
  21. Verfahren nach Anspruch 20, bei dem der Konstruktionsschritt so ausgeführt wird, dass ein Iso-Stress-Abschnitt konstruiert wird, der mehrere Kanten umfasst, die wenigstens im Allgemeinen zu Entsprechenden der Iso-Stress-Linien parallel sind.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, das ferner das Wählen eines Segelkörperwerkstoffs und mehrerer Iso-Stress-Elemente umfasst, um den Iso-Stress-Abschnitt zu konstruieren, wobei die Iso-Stress-Elemente mehrere Kanten definieren.
  23. Verfahren nach Anspruch 22, bei dem der Konstruktionsschritt ferner das Übereinanderschichten wenigstens einiger der mehreren Iso-Stress-Elemente umfasst.
  24. Verfahren nach Anspruch 23, bei dem der Auswahlschritt so ausgeführt wird, dass der Segelkörper eine Ecke besitzt, und der Konstruktionsschritt so ausgeführt wird, dass sich jedes der Iso-Stress-Elemente von der Ecke erstreckt.
  25. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem der Kantenausrichtungsschritt so ausgeführt wird, dass die Kante effektiv auf die Iso-Stress-Linie ausgerichtet ist.
  26. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem der Wählschritt das Erhalten eines Segelkörperwerkstoffs umfasst, der Lagen aus Segeltextilmaterial enthält, und der Laminierungsschritt das Laminieren des Iso-Stress-Elements zwischen die Lagen aus dem Segeltextilmaterial umfasst.
  27. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem der Wählschritt dadurch ausgeführt wird, dass ein Segelkörperwerkstoff des Polymerschichttyps erhalten wird, und der Laminierungsschritt das Laminieren des Iso-Stress-Elements auf die Polymerschicht umfasst.
  28. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem der Auswahlschritt das Wählen eines Segelkörpers umfasst, der entweder eine ebene zweidimensionale Form oder eine gekrümmte dreidimensionale Form hat.
  29. Verfahren nach Anspruch 28, bei dem der Auswahlschritt das Wählen eines Segelkörpers aus einer einteiligen, gegossenen Konstruktion oder aus einer mehrteiligen Konstruktion von Segelkörperelementen umfasst.
  30. Verfahren nach Anspruch 29, bei dem der Auswahlschritt mit Segelkörperelementen ausgeführt wird, die ebene zweidimensionale Elemente sind, bevor sie zusammengefügt werden, um den Segelkörper zu bilden.
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