DE68908860T2 - Kiel. - Google Patents

Description

• Die gegenständliche Erfindung betrifft Segelboote, sie beschäftigt sich besonders mit einer verbesserten Kieleinrichtung, die in solchen Booten zur Verringerung von Abtrift verwendet werden soll. Ihre Wirkung besteht in einem Aufrichten des Bootes, womit der Gefahr des Kenterns, herbeigeführt durch seitliche Kräfte auf die Takelage, entgegengearbeitet wird. Die Kieleinrichtung kann auch zur Verringerung der Wasserverdrängung des Bootes eingesetzt werden, wodurch der wellenerzeugende Widerstand verringert wird.
• Üblicherweise sind Segelboote mit einem Kiel bzw. einem Schwert ausgestattet, um der Abtrift entgegenzuwirken, wobei der Kiel durch seinen Ballast ein Aufrichten bewirkt, wenn das Boot zu kentern droht. Damit eine seitliche Kraft gegen die Abtrift wirkt, bewegt sich das Boot im Wasser in einem abweichenden Winkel, wobei damit der Kiel in einem Einfallswinkel liegt. Dadurch verhält sich der Kiel wie eine Tragfläche, indem er sich mit einer seitlichen Ausrichtung aus dem Wasser hebt. allerdings bewirkt diese Bewegung ein Treiben des Bootes.
• Die gegenständliche Erfindung versucht, eine Einrichtung zur Verfügung zu stellen, die, wenn sie auf einem Boot montiert ist, eine seitliche Kraft und / oder eine rollende Bewegung auslösen kann, wenn das Boot sich durch das Wasser bewegt. Bei entsprechender Einstellung wird auch eine vertikale, nach oben wirkende Kraft ausgelöst, durch die die Schlingerbewegung des Bootes reduziert wird.
• Gemäß der gegenständlichen Erfindung handelt es sich um eine Kieleinrichtung, mit der zugleich Abtrift und Kentern in einem Segelboot entgegengewirkt werden soll, bzw. damit Wasserverdrängung reduziert werden soll.Die Einrichtung besteht aus mindestens zwei Tragflächen, die in symmetrischen Abständen von der Mitschiffslinie entfernt liegen und zur Drehung auf Achsen montiert sind, die parallel dazu verlaufen, wobei jede Tragfläche in der Lage ist, eine hydrodynamische Kraft, die lotrecht auf ihre Achse wirkt, auszuüben. Die Tragflächen können unabhängig voneinander über die individuellen Drehungsachsen gesteuert werden, was dadurch charakterisiert wird, daß:
• a) die leeseitige Tragfläche eine Kraft, die aus einer luvseitigen und einer aufwärtswirkenden Komponente besteht, ausübt sowie die luvseitige Tragfläche eine Kraft, die aus einer luvseitigen und einer abwärtswirkenden Komponente besteht, ausübt, oder..
• b) die leeseitige Tragfläche eine Kraft, die aus einer aufwärtswirkenden Komponente besteht, ausübt und die luvseitige Tragfläche eine Kraft, die aus einer reinen luvseitigen Komponente besteht, ausübt, oder..
• c) beide Tragflächen Kräfte ausüben, die eine aufwärtswirkende Komponente haben.
• Vorzugsweise besteht jede Tragfläche aus zwei Finnen, die symmetrisch um die Drehungsachse der Tragfläche angeordnet sind und in einem vorbestimmten Einfallswinkel zu den Tragflächen stehen. Es ist vorgesehen, daß der Einfallswinkel der Tragflächen variiert werden kann.Die Tragflächen werden vorzugsweise am Rumpf des Bootes durch ein oder zwei Masten, die vom Rumpf herausragen, befestigt, wobei jede Tragfläche zur Drehung auf der freien Nock des Masts bzw. zwischen den freien Nocken der Masten befestigt wird. Die Ausrichtung jeder Tragfläche in Relation zur Vertikalen wird sinnvollerweise so bewerkstelligt daß eine Welle drehbar in dem Mast befestigt wird, die mit einem Kegelradgetriebe - am Außenbordende ausgestattet ist, wobei das Kegelradgetriebe in ein weiteres Kegelradgetriebe ineinandergreift, das an der Tragfläche befestigt ist, sodaß die Drehung der Welle eine Drehung der Tragfläche um ihre Achse bewirkt.
• Als weiterer Aspekt der Erfindung kann die Kontrolle über ein Segelboot, das wie erwähnt mit Tragflächen ausgestattet ist, weiter verbessert werden durch den Einsatz eines Bugflügels, der an einem einzelnen Mast unter dem vorderen Teil des Bootes befestigt ist. Der Mast wird vorzugsweise ein stromlinienförmiges Profil aufweisen, er wird um eine vertikale Achse drehbar sein und damit als Ruder dienen und vielleicht das konventionelle Ruderblatt ersetzen.Ein hebbares Metallblatt, das an dem Bugmast montiert ist, ermöglicht dem Boot, seine Richtung in Relation zur Meeresoberfläche einzuhalten, womit vorübergehende Änderungen im Winkel bei den Tragflächen weiter achtern reduziert werden.Der Winkel des Bugflügels kann fix oder variabel sein.
• Eine Darstellung der Erfindung wird nun mit Verweis auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, wobei
• Abbildung 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer Tragfläche und der sie stützenden Masten darstellt, und
• Abbildungen 2-4 schematische Ansichten eines Bootes sind, das mit zwei der Tragflächen (wie in Zeichnung 1) ausgestattet ist.
• Unter Bezug auf Abbildung 1 kann man zwei Masten (1+2) sehen, die vom Rumpf des Bootes nach unten herausragen. (das ist teilweise in der Abbildung gezeigt).
• Zwischen den freien Enden der Masten 1+2 ragt die Welle 4 hervor, deren Enden in den Lagern 5+6 der Masten 1+2 liegen, um die Drehung um die Achse zu ermöglichen. Die Welle ist so angeordnet, daß ihre Achse parallel zur Mittschiffslinie liegt, und verläuft generell horizontal.
• Am vorderen Ende der Welle 4 ist ein Kegelradgetriebe 7 befestigt, das mit einem gleichgeschalteten Getriebe 8 ineinandergreift, das an einer Kontrollwelle 9 befestigt ist. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, verursacht die Drehung der Weile 9 eine Drehung der Welle 4 im Verhältnis zu den Getrieben 7 und 8.
• Auf der Welle 4 ist eine Tragfläche 10 befestigt, die aus zwei Finnen 11+12 besteht, die einen gekrümmten Flügel aufweisen und in einem Winkel in Relation zur Wellenachse angeordnet sind, damit ein hydrodynamischer Auftrieb durch die Finnen entsteht, wenn das Boot sich durch das Wasser bewegt. Der Auftrieb wirkt so in einer lotrechten Richtung zur Achse der Welle 4.
• In einer bevorzugten Installation, wie in den Abbildungen 2 bis 4 gezeigt, ist der Rumpf des Bootes 3 mit zwei Tragflächen 10L, 10W ausgestattet, die in symmetrischen Abständen von der Mittschiffslinie entfernt liegen. Antriebsmechanismen (nicht gezeigt) sind im Rumpf 3 vorgesehen. Sie können eingesetzt werden, um die Wellen 4 zu drehen, womit sie und auch die Tragflächen 10L und 10W in jeder gewünschten Winkelposition gehalten werden können. Der Antriebsmechanismus kann ein manueller sein, zum Beispiel ein einfaches Handrad, das an der Welle 9 an einem zugänglichen Platz im Inneren des Bootes montiert ist, oder der Antriebsmechanismus ist ein Elektromotor oder sonst ein ferngelenkter antrieb. Die Kraftübertragung vom Antrieb auf die Welle 4 kann über eine Kontrollwelle und die Kegelradgetriebe erfolgen oder kann über eine flexible Kupplung oder ein Universalgelenk geschehen, beziehungsweise kann die Kontrollwelle 9 durch eine Kette oder ein anderes Antriebsmodell ersetzt werden. Sinnvollerweise wird eine Anzeige der Winkeleinstellung der Wellen vorgesehen sein dadurch, daß die Handräder beim manuellen Antrieb markiert werden und eine elektrische Anzeige der Winkelpositionen der Wellen 4 durch elektrische Sensoren vorgesehen wird, die auf die Kontrollwellen 9 oder die Wellen 4 oder auf die Antriebskette wirken und Information über Positionierung über ein Display ausgeben.
• Die Einrichtung ist deswegen einfach zu bedienen, weil die Ausrichtung der Auftriebskräfte, die durch die Tragflächen erzeugt werden, durch Drehung der Wellen 4 in die gewünschten Stellungen eine daraus resultierende Kraft und/oder ein Drehmoment auf das Boot bewirkt, das der Abtrift und der Krängung, die durch Wind in der Takelage und in den Segeln erzeugt wird, entgegenwirkt.
• Zum Beispiel sind in dem Boot in Abbildung 2 die Wellen 4 voneinander durch den Abstand b getrennt. Wenn nun jede der Tragflächen 10L, 10W einen Auftrieb F (durch einen Pfeil angezeigt) im rechten Winkel auf die Wellenachse ausübt, ergibt sich, wie in Abbildung 2 gezeigt, eine daraus entstehende aufwärtswirkende Kraft von 2F, die die Tendenz hat, das Boot zu heben.Das ist nützlich, wenn man vor dem Wind segelt, weil die Verdrängung durch den Rumpf reduziert wird, wodurch ein Treiben verringert wird.
• Mit dem Wind von dwars, wie mit dem Pfeil A bezeichnet, unterliegt das Boot einer Krängung auf Grund der lateralen Kräfte, die auf die Segel und die Takelage einwirken. Durch die Drehung der luvseitigen Tragfläche 10W in eine umgekehrte Position wird sein "Auftrieb" F nach unten wirken, daher ist der kombinierte Effekt der zwei Tragflächen 10L und 10W ein Moment von Fb, das der Krängung entgegenwirkt. Solch eine Einrichtung wird allerdings keine laterale Kraft gegen die Abtrift ausüben, folglich wird eine ähnliche Position wie in Abbildung 3 eingenommen, wo die leeseitige Tragfläche 10L nach oben gerichtet und leicht nach Luv aus der Vertikalen geneigt wird und die luvseitige Tragfläche 10W nach unten gerichtet und leicht nach Luv aus der Vertikale geneigt wird, womit eine Kombination aus einer lateralen Kraft nach Luv und einer aufrichtenden Kraft erzeugt wird.
• In der Position wie in Abbildung 4 ist die leeseitige Tragfläche 10L so angeordnet. daß damit eine vertikal nach oben gerichtet Kraft entsteht, und die luvseitige Tragfläche 10W so ausgerichtet ist, daß damit eine starke horizontale Kraft nach Luv wirkt. Das erzeugt wieder eine aufrichtende Kraft und eine Kraft gegen Abtrift.
• Selbstverständlich kann der Steuermann die Kombination von Ausrichtungen der beiden Tragflächen wählen, die am besten seinem Segelziel und der Windstärke zu einer gewissen Zeit entspricht.
• Es ist zwar vorteilhaft, zwei der Tragflächen 10L und 10W zu installieren, aber auch möglich, das Boot mit einer Mehrzahl solcher Tragflächen auszustatten. Eine weitere Alternative ist etwa die Montage jeder Tragfläche an einem einzigen Masten. Die Tragflächen können von erheblichem Gewicht sein, um Ballastwirkung zu erzielen, da die Drehung einer Tragfläche 10 ihren Schwerpunkt nicht verschiebt und damit das Trimmen des Bootes verändert

Claims (11)

1 . Eine Kieleinrichtung, mit der zugleich Abtrift und Kentern in einem Segelboot entgegengewirkt werden soll, bzw. damit Wasserverdrängung reduziert werden soll. Die Einrichtung besteht aus mindestens zwei Tragflächen (10), die in symmetrischen Abständen von der Mittschiffslinie entfernt liegen und zur Drehung auf Achsen montiert sind, die parallel dazu verlaufen, wobei jede Tragfläche in der Lage ist, eine hydrodynamische Kraft, die lotrecht auf ihre Achse wirkt, auszuüben. Die Tragflächen - (10L, 10W) können unabhängig voneinander über die individuellen Drehungsachsen gesteuert werden, was dadurch charakterisiert wird, daß :

a) die leeseitige Tragfläche (10L) eine Kraft, die aus einer luvseitigen und einer aufwärtswirkenden Komponente besteht, ausübt sowie die luvseitige Tragfläche (10W) eine Kraft, die aus einer luvseitigen und einer abwärtswirkenden Komponente besteht, ausübt, oder..

b) die leeseitige Tragfläche (10L) eine Kraft, die aus einer aufwärtswirkenden Komponente besteht, ausübt und die luvseitige Tragfläche (10W) eine Kraft, die aus einer reinen luvseitigen Komponente besteht, ausübt, oder..

c ) beide Tragflächen (10L, 10W) Kräfte ausüben, die eine aufwärtswirkende Komponente haben.

2 . Eine Einrichtung gemäß Titel 1, charakterisiert dadurch, daß jede der Tragflächen (10) zwei Finnen (11,12) aufweist, die zur Drehung auf einer Achse (4), die durch ihre Enden führt, befestigt sind und parallel zur Mittschiffslinie des Bootes ausgerichtet sind.

3 . Eine Einrichtung gemäß Titel 2, charakterisiert dadurch, daß die Befestigung der besprochenen Tragflächen am Boot aus Masten (1) besteht, die vom Bootsrumpf (3) herausragen, wobei jede Tragfläche zur Drehung auf der freien Nock der Masten befestigt wird.

4 . Eine Einrichtung gernäß jedem der vorherigen Titel, charakterisiert dadurch, daß jede Tragfläche (10) aus einer Welle (4) und zwei Finnen (11,12) besteht, die darauf befestigt sind, wobei die Welle an ihren Enden in Lagern (5) in der freien Nock der beiden vom Bootsrumpf (5) herausragenden Masten (1) verankert wird.

5 . Eine Einrichtung gemäß Titel 3 oder 4, charakterisiert dadurch, daß der Ausrichtungsmechanismus (7,8,9) für jede der Tragflächen aus einem Antriebsmechanismus und einer Übertragung, die Antriebsmechanismus und Tragfläche miteinander verbindet, besteht.

6 . Eine Einrichtung gemäß Titel 5, charakterisiert dadurch, daß die Übertragung aus einer drehbaren Kontrollwelle (9) und zwei Kegelradgetrieben (7,8) besteht

7 . Eine Einrichtung gemäß Titel 5, charakterisiert dadurch, daß die Übertragung aus einer Kette und Radzähnen besteht.

8 . Eine Einrichtung gemäß jedem der Titel 5 bis 7, charakterisiert dadurch, daß der Antriebsmechanismus eine manuelle Handhabung vorsieht.

9 . Eine Einrichtung gemäß Titel 8, charakterisiert dadurch, daß der Antriebsmechanismus ein Handrad oder eine Kurbel sein kann.

10. Eine Einrichtung gemäß jedem der Titel 5 bis 7, charakterisiert dadurch, dar der Antriebsmechansimus durch einen Motor erfolgt.

11. Eine Einrichtung gemäß Titel 10, charakterisiert dadurch, daß der Antriebsmechanismus in einem Elektromotor besteht.