DE611907C - Doppelboot mit Schwingmast - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 9. APRIL 1935

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

- KLASSE 65 c GRUPPE

Wilhelm Ottow in Zoppot Doppelboot mit Schwingmast

Patentiert im Deutschen Reiche vom 6. Dezember 1933 ab

Die Anwendung von Doppelbooten zum kentersicheren Auffangen eines großen seitlichen Segeldrucks ist bekannt. Auch ist bekannt, zur Querverbindung bei Doppelbooten einen vorderen und einen hinteren Querträger anzubringen und beide durch einen mittleren Längsträger mit dem Mast zu verbinden. Durch die Hebelwirkung, insbesondere des Längsträgers, und die Möglichkeit, von seinem hinteren Ende die Mastspitze abzuspannen, werden große Biegungsbeanspruchungen in den Bootskörpern vermieden, was besonders für Faltboote wesentlich ist. Ein in sich starrer derartiger Verband ist gegen den Wellenschlag unnachgiebig und bedingt schlagartige Beanspruchung der' Bootskörper. Es ist ferner bekannt, zur Erzielung einer gewissen Nachgiebigkeit die vom gemeinsamen Längsträger seitwärts ausgehenden Querträgerarme in sich federnd zu gestalten. Auch die Anwendung einer gelenkigen anstatt federnden Nachgiebigkeit gegenüber dem Wellenschlag ist bekannt, indem die Bootsverbindung aus zwei starren oder doch wenigstens tragfähigen Querträgern besteht, die gesondert voneinander in der senkrechten Ebene schwingen können und durch einen Längsträger mit dem Mast verbunden sind, um in der vorerwähnten günstigen 'Weise den Segeldruck verwindungsfrei auf die Bootskörper zu verteilen.

Dagegen ist den horizontalen Drehmomenten, welche durch die von einfachen Segelfahrzeugen grundsätzlich abweichende breite Auslage der beiden Boote entstehen, wenig Aufmerksamkeit geschenkt worden. In Abb. ι würde bei einem Windstoß das rechte Boot tiefer eintauchen und das linke mehr herausgehoben werden. Der entsprechend vergrößerte Wasserwiderstand am rechten Boot und verkleinerte Wasserwiderstand am linken Boot bedeutet in der Aufsicht (Abb.-2) ein Drehmoment rechtsherum. Die entsprechende Rechts drehung des Doppelbootes ergibt eine größere Windkomponente, die auf das Segel auftrifft, das rechte Boot taucht unter dem vergrößerten Segeldruck noch tiefer ein, das linke wird entsprechend weiter herausgehoben, und der Vorgang wiederholt sich, indem die rechtsdrehende Abweichung g₀ von der Fahrtrichtung immer größer wird. Wenn auch unter günstigen Verhältnissen die Möglichkeit besteht, die ursprüngliche Fahrtrichtung durch veränderte Segelstellung — also unter Verzicht auf günstigste Segelausnutzung — wieder zu erreichen, so bleibt immerhin die Fahrtrichtung sehr schwankend, was beim genauen An- oder Durchsteuern Kollisionsgefahr bedeutet.

Wenn ein bei Doppelbooten bereits bekannter Schwingmast benutzt wird, kommen dazu noch horizontale Drehschwankungen, die sich daraus ergeben, daß der Winddruckpunkt, wie in Abb. 2 ersichtlich, quer zu den Booten mit den Mastschwingungen 6g hin und her wandert und die Länge des Hebelarmes zur Segeldruckresultierenden sich entsprechend um die Strecke d¹ abwech-

selnd verringert, und vermehrt. Diese Längenänderung ist in der Segeisteilung hart am Wind nicht sehr groß, sie wird aber mit abfallender Segelstellung augenscheinlich größer, wobei noch der grundsätzliche Unterschied gegenüber einfachen Segelbooten zu berücksichtigen ist, daß ein Doppelboot keine ausgesprochene Schräglage einnehmen und fast unabhängig vom Wellengang beibehalten

ίο kann, sondern sich dem Wellengang eng anschmiegen muß. Bei hohem Wellengang wird dieses Rollen der Basis für die Mastabfederung, zumal die Schwingungsdämpfung durch eine mehr quer stehende Segelfläche nicht groß ist, erhebliche Mastschwingungen und damit horizontale Drehschwankungen des Ganzen bewirken.

Die einheitliche Aufgabe zur Erzielung einer möglichst geradlinigen Fortbewegung besteht· also darin,

1. die aus den verschiedenen Wasserwiderständen der beiden Boote entstehenden Kursabweichungen zu verhindern und

2. bei Anwendung eines Schwingmastes auch noch die aus den seitlichen Mastschwingungen sich ergebenden Kursschwankungen zu beseitigen.

Die Lösung zu 2. ergibt sich dadurch, daß nach Abb. 1 der Mast über den Längsträger h in das an letzterem entlang verschiebbare Mittelschwert α² ausläuft. Da durch den seitlichen Wasserwiderstand gegen das Seitenschwert a¹ und beide Boote der Längsträger h als Schwingungsachse seitlich festgelegt ist, müßte bei jeder Mastschwingung das Mittelschwert α² um den Längsträger h schwingend durch das Wasser gedrückt werden. Infolge dieser hohen Dämpfung durch den seitlichen Wasserwiderstand am Schwert α² können wesentliche Mastschwankungen und damit horizontal-parallele Verschiebungen der Segeldruckresultierenden — in Abb. 2 um d¹ — nicht mehr auftreten. Die Lösung zu 1. setzt sich aus zwei einander ergänzenden Wirkungen zusammen:

I. Jedem entstehenden störenden horizontalen Drehmoment stellt sich ein gleichzeitig entstehendes entgegengesetztes Drehmoment durch selbsttätige entsprechende Verschiebung des Schwertdruckpunktes gegenüber dem Segeldruck entgegen, da sich nur das Luvschwert im Wasser befindet, und

II. die Grundursache, d. h. die breite Auslage der Boote oder anders gesagt ihr Abstand voneinander, ändert sich selbsttätig in einem die Rückdrehung jeweils begünstigenden Sinne.

Zu I kann eine Längsverschiebung des Schwertdruckpunktes in Abhängigkeit vom Segeldruck und der verschiedenen Eintauch- tiefe der Boote zwangsläufig mit irgendwelchen unter dem Segeldruck eintretenden Lageänderungen im Bootsverband gekoppelt werden, da das Vorbringen eines Schwertes in der Längsrichtung verhältnismäßig wenig Kraft erfordert/ So kann z. B. die Längsverschiabung eines Schwertes an einem mittleren Längsträger entlang auf einfache Weise durch Seilzug nach dem Flaschenzugprinzip von der Spitze des Mastes über die Enden eines Querträgers mit dem Ausschlagen eines Schwingmastes gekoppelt werden. Ebenso kann auch ohne Schwingmast die vom Segeldruck abhängende Verwindung der Querverbindung der Boote zum Längsverschieben eines Schwertes benutzt werden u. dgl. Diese direkten Koppelungen der Schwertverschiebung mit dem Segeldruck empfehlen sich aber nicht sonderlich, weil das ausgleichende Drehmoment dabei von vornherein in voller Höhe — das anfahrende Doppelboot gegen den Wind drehend — wirksam ist, während es sich zum möglichst vollkommenen Ausgleich erst allmählich bei zunehmender Fahrgeschwindigkeit mit dem wachsenden Unterschied der Wasserwiderstände auf beide Boote herausbilden soll. Eine solche Koppelung zwischen Wasserwiderstandsunterschied und Schwertdruckpunktverschiebung ist in der Ausführungsform der Abb. 2 und 3 in einfacher Weise dadurch gegeben, daß sich die Querträger e¹ und e² entgegen dem Druck einer Feder c horizontal zur Längsachse des Doppelbootes parallelogrammartig verdrehen können und ein durch Drahtverspannung parallel zum Längsträger h gehaltenes Seitenschwert α¹ am jeweils windzugewandten Ende eines der Querträger e¹, <r mitschwenkt. Mit dieser Anordnung wird der Unterschied der Bootswiderstände — weil durch ihn die Schwertverschiebung direkt gesteuert wird — ausgeglichen einschließlich des aus verschiedener Bootsbelastung oder Wellenschlag sich ergebenden Unterschiedes, wie folgende Überlegung zeigt.

Ein einseitiger Wellenschlag gegen die rechte Bootsspitze der Abb. 2 bewirkt nämlich vorerst ein Zurückbleiben des rechten Bootes unter parallelogrammartigem Verdrehen der Querträgere¹, e² anstatt Drehung des Doppelbootes bei winkelfester Querverbindung. Gleichzeitig damit geht das linke nur im Eingriff befindliche Seitenschwert α¹ vor und, bevor die stärkere Biegung der Feder c in Abb. 3 sich rechtsdrehend auf das Ganze auswirken kann, hat sich bereits ein entgegengesetztes Drehmoment durch Verlängerung des Hebelarmes zum Segeldruck um die Strecket gebildet. In derselben Weise erfolgt der Ausgleich einer einseitigen ungleichen Belastung — auch in Form des Winddruckes —, da dervermehrte

Wasserwidersjand beim tiefer eintauchenden Boot einem einseitigen Wellenschlag auf dieses Boot gleichkommt, nur daß die vorbeschriebene Ausgleichseinstellung des Schwertes a¹ dann eine bleibende ist. Auf jeweils genauen Ausgleich kommt es dabei nicht so sehr an, da eine geringe Überwertigkeit der Schwertverschiebung keine wesentlichen Mängel begründet, wie folgende Überlegung zeigt.

Wenn nach Einstellung der Fahrtrichtung mit Hilfe des längsverschiebbaren Mittelschwertes a², wie weiter unten erläutert, beim Ausgleich einer plötzlichen Windzunahme das Seitenschwert aus der Stellung a¹' in Abb. 2 vorgeht und die entsprechende Verlängerung der Strecke d mit dem zugehörigen Ausgleichsmoment dabei etwas zu groß ausfällt, ergibt sich ein überschüssiges linksdrehendes Moment. Bei der entsprechenden Linksdrehung des Doppelbootes — im Gegensatz zur oben erläuterten Rechtsdrehung bei winkelfester Quervenbindung — dreht die Segelfläche in den Wind. Der Segeldruck wird dabei geringer. Würde er bis auf den ursprünglichen Wert heruntergehen, was schon nach geringer Drehung der Fall wäre, weil die Windzunahme zumeist nur einen Bruchteil der herrschenden Stärke ausmacht, so würde das Seitenschwert die alte Stellung α¹' wieder einnehmen, da die an der Ouerträgerverdrehung beteiligten Faktoren — Segelstellung, -Segeldruck und die von beiden abhängende Geschwindigkeit — wieder die gleichen wären. Bei dieser ursprünglichen Schwertstellung a¹' mit ursprünglicher Größe und Lage der horizontalen Kräfte würde das Doppelboot wegen der stabilen Lage des Schwertes zum Segel wiederum der zugehörigen ursprünglichen Fahrtrichtung zustreben. Die aus der Windzunahme sich ergebende tatsächliche Kursabweichung muß also geringer als die vorstehend angenommene sein. Ihre Größe hängt offenbar von dem jeweils wirksamen Übermaß an Schwertverschiebung ab. Bei Windabnahme tritt offenbar eine entgegengesetzte Kursabweichung ein. Schwankungen der Windstärke wirken sich also in geringfügigen, auch bei einfachen Segelbooten auftretenden Kursschwankungen aus, die sich im Mittel ausgleichen und nötigenfalls durch Steuerdruck leicht beseitigen lassen. Hält die Windzunahme dagegen an und ist sie erheblich, so kann ein evtl. vorhandenes übermäßiges Vorgehen des Seitenschwertes ß¹ und damit die vorbeschriebene entsprechende Kursabweichung durch Zurückverlegen des Mittelschwertes a² ausgeglichen werden.

Hieraus geht umgekehrt hervor, daß durch Verschieben des Mittelschwertes a² verschiedene Fahrtrichtungen eingestellt-werden können. Zur Grundeinstellung aller' möglichen Fahrtrichtungen müßte das Seitenschwert a¹ bei Doppelbooten, welche nicht die Einrichtungen zum parallelogrammartigen Verdrehen der Querträger besitzen, mitsamt dem Querträger oder allein am Boot entlang verschoben werden. Beides ist z. B. bei Faltbooten nicht gut möglich. Deshalb ist statt dessen die Verschiebung des Schwertdruckpunktes mit Hilfe " eines beiden Seitenschwertern α¹ zugeordneten, am Längsträger/» entlang verschiebbaren Mittelschwertes α² gefunden worden. Diese Verschiebung des Schwertdruckpunktes vor dem Segel entlang kann in der Längsrichtung erfolgen, weil für die Fahrtrichtungen hart am Wind bis mit halbem Wind, die wegen des großen seitlichen Segeldruckes hauptsächlich Schwierigkeiten bereiten, das Segel näher der Mittschiffsebene steht.

Ist die konstruktive Ausführung so gehalten, daß das seitlich federnd schwingende Mittelschwert weit hinten bei a²' und das mehr senkrecht bleibende Seitenschwert a¹ vorne liegt, so ergibt sich ganz von selbst eine weitere selbsttätig ausgleichende horizontale Drehwirkung durch selbsttätige Längsverschiebung des Schwertdruckpunktes zwischen beiden Schwertern α¹' und a²'. Für die zu betrachtenden, eben erwähnten Fahrtrichtungen erfolgt die Schwertdruckpunktverschiebung zwischen a²' und dem Wind zugewandten Seitenschwert a¹ fast parallel zum Segel. Die Änderung des Hebelarmes zum Segeldruck erfolgt so am wirksamsten. Es kommt aber hierbei nicht auf das seitliche Herausrücken des vorderen, seitlich festen Schwertes an, sondern darauf, daß die Segeldruckresultierende zwischen beiden Schwertern hindurchläuft. Unter dieser Bedingung ■ergeben auch zwei Mittelschwerter dieselbe, allerdings abgeschwächte Wirkung. Unter dieser Bedingung bringt eine Verstärkung des Winddruckes eine Verstärkung des Wassergegendruckes auf beide Schwerter a¹ und a² mit sich.. Diesem verstärkten Wassergegendruck kann nur das seitlich gefederte Schwert a^z nachgeben. Es bleibt von ihm dann nur noch eine kleinere Schwertpro j ektion auf die Senkrechte wirksam, d. h. der gemeinsame Druckpunkt der beiden Schwerter a¹ und a² rückt näher an das voll im Eingriff gebliebene Schwert a¹ heran, also vor. Das seitliche Ausschwingen des Schwertes ar wird nach Abb. 1 durch den Winddruck auf den Schwingmast noch verstärkt. Diese im Anwendungsbereich der obenerwähnten Ausgleichsmittel zu 1. I und 2. von selbst sich einstellende Nebenwirkung kann zum Ausgleich einer anfänglichen Unter-

Wertigkeit der anderen, Ausgleichsmittel dienen, da hier wiederum die ausgleichende Drehwirkung von vornherein in voller Höhe wirksam ist und sich nicht erst mit dem Widerstandsunterschied an beiden Booten bei zunehmender Fahrgeschwindigkeit herausbildet. Zugunsten einer größeren Wendigkeit der Doppelboote empfiehlt es sich, die beiden Schwertflächen a¹ und a² konstruktiv

ίο so zu legen, daß sie beim Segeln am Wind — vor dem Wenden — möglichst nebeneinanderliegen. Sie können so mit geringstem Widerstand in den engsten Wendekurven tangential laufen, was bei hintereinander — auch schräg hintereinander — liegenden Schwertflächen nicht möglich ist.

Die zu i. I vorbeschriebene Ausgleichswirkung des Seitenschwertes a¹ läßt bei großer Verwinkelung der Querträger nach

zo wegen der bei dieser Ausführungsform gegebenen kreisförmigen Schwertverlagerung. Von a^v bis a¹" nimmt die Strecke d und damit das ausgleichende Drehmoment nur noch wenig zu. Dafür tritt dann aber in steigendem Maße die oben unter 1. II erwähnte Ausgleichswirkung ein, indem in der Stellung α¹" beide Boote sehr dicht beieinanderliegen und fast wie ein verhältnismäßig schmaler Bootskörper wirken. Hier liegt die Ausgleichswirkung offenbar in der selbsttätigen Verkürzung des Hebelarmes der das Gleichgewicht störenden Momente, indem bei zunehmendem Wind der Abstand des tiefer eintauchenden rechten Bootes zum mehr herausgehobenen linken sich, wie vorbeschrieben, selbsttätig verkürzt. Damit verkürzt sich auch der -Hebelarm auf die Widerstandserhöhung am rechten und die Widerstandsverminderung am linken Boot. Diese Widecstandsänderungen würden sonst beide zusätzlich rechtsdrehend wirken. Bei der vorbeschriebenen Anwendung einer horizontalen Verdrehung der Querträger ergibt sich ferner der wesentliche Vorteil, daß jedes Boot für sich einem Wellenschlag von vorn weich zurückfedernd begegnen kann. Ohne diese federnde Nachgiebigkeit des Bootsverbandes müßte ein abwechselnder Wellenschlag gegen die Bootsspitzen sehr hart aufgenommen werden, weil dann das einzelne Boot nur unter entsprechender Drehung des ganzen Doppelbootes dem Wellenschlag von vorn nachgeben könnte. Beim Fehlen eines besonderen Längsträgers h kann die der parallelogrammartigen horizontalen Verwinkelung der Querträger entgegenstehende Federkraft an den Bootskörpern ihren Halt finden. An Stelle der seitlich weit herausgerückten besonderen Seitenschwertes a^l können selbstverständlich auch Schwertboote u. dgl. mit abwechselnd zu senkenden Schwertern zur Anwendung kommen. Die mit der Abnahme des Bootsabstandes bei zunehmender Querträgerverdrehung geringer werdende Kenterfestigkeit bedeutet keinen wesentlichen Nachteil, da die Boote auch in hoher Fahrt bei Fortnahme des seitlichen Segeldrucks sofort wieder eine breite Auslage einnehmen. "Dasselbe ist der Fall, wenn keine oder wenig Fahrt gemacht wird, denn in beiden Fällen ist der Wider-Standsunterschied an beiden Booten und damit die Querträgerverdrehung gering. In Sturmgefahr kann also bei breiter, sicherer Auslage der Boote mit fast flatterndem Segel und wenig Fahrt eben so sicher gegen den 75 Wind laviert wie mit halbem Wind und vor dem Wind gesegelt werden.

Die bei einzeln segelnden Faltbooten außerordentlich große Kentergefahr läßt sich durch die vorbeschriebene Verbindung zu Doppelbooten unter Erhaltung oder gar Steigerung der Segeltüchtigkeit sicher beseitigen. Eine wesentliche Gewichtsvermehrung ist damit nicht verbunden, da Segel und Gestängeteile konstruktiv so gehalten werden können, daß sie beim Zeltbau Verwendung finden.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Doppelboot mit Schwingmast, bei dem die Boote durch zwei in der senkrechten Ebene unabhängig voneinander schwenkbar angeordnete Querträger verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Querträger (e¹, e²) ganz oder in Teilabschnitten entgegen dem Druck einer Feder (c) o. dgl. horizontal zur Längsachse des Doppelbootes parallelogrammartig verdrehen können und einer der Querträger (e¹, e²) an den Enden mit abwechselnd im Eingriff befindlichen, um eine senkrechte Achse schwenkbaren Seitenschwertern (α¹) versehen ist, denen ein gemeinsames, an einem Längsträger (h) entlang verschiebbares Mittelschwert (a²) zugeordnet ist.
2. 2. Doppelboot mit Schwingmast, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingmast unten in ein Schwert (α²) ausläuft.
3. 3. Doppelboot nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß vorn ein seitlich festes Schwert (α¹) oder sein entsprechender Ersatz und hinten ein seitlich federnd schwingendes Schwert (α²) angeordnet ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen