DE8207403U1

DE8207403U1 - Fluegelsegel

Info

Publication number: DE8207403U1
Application number: DE19828207403U
Authority: DE
Original assignee: Walker Wingsail Systems Ltd
Current assignee: Walker Wingsail Systems Ltd
Priority date: 1981-03-19
Filing date: 1982-03-17
Publication date: 1982-12-09
Also published as: FI73936C; PT74591B; EP0061291B1; US4467741A; KR880002480B1; EP0061291A2; NO153759B; GR76478B; DK121182A; DE3277194D1; CA1172110A; KR830008887A; EP0061291A3; NO820894L; FI73936B; PT74591A; FI820883L; AU8104482A; ES8302573A1; ES510526A0

Description

^ Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Ausbildung einer steifen Flügelsegel-Takelung mit einem hohen Vorschub und niedrigem Strömungswiderstand, mit der sich die für das Kreuzen nach Backbord als auch nach Steuerbord und die für das Voraus- und Acht«raussegeln notwendige Umsteuerung durchführen läßt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Flügelsegel vorgesehen mit zwei steifen symmetrischen Tragflächenquerschnitt-Segelabschnitten, von denen der eine strömungsunterhalb des anderen angeordnet ist, der abwärtige Segelabschnitt an der Mittiie des aufwärtigen frei schwingbar montiert ist, so daß seine vorlaufende Kante die nachlaufende Kante des aufwärtigen Segelabschnittes gerade nicht berührt, wobei eine angelenkte symmetrische steife Klappe vorgesehen ist_r die sich von der nachlaufenden Kante des 159/1 aufwärtigen Segelabschnittes windabwärts erstreckt, die Klappe

Köln, den 16. März 1982 vÄ. Anmelderin: Walker Wingsail Systems Limited Mein Zeichen: W 159/1 Flügelsegel

Die Erfindung bezieht Sich »Uf 3β«β1«ϊ1ΟΓ<ΐΏ13Ρ«βΏ für Boote und ähn-

Iiehe Fahrzeuge und betrifft ein sogenanntes Flügelsegel, insbe- $

sondere eine Verbesserung für eine Flügelsegel-Takelung, die ein f

C Kreuzen sowohl nach Backbord als auch nach Steuerbord und ein Se- }

geln voraus und achteraus zulaßt. ^:

Eine Beschreibung der grundlegenden Flügelsegel-Takelung ist in den Aufsätzen von John Walker in "Wingsails the Rig of the Future", · veröffentlicht in Dinghy International December 1979, enthalten. Gegenüber einer üblichen Segel-Takelung haben die Flügelsegel in bezug auf Steuerbarkeit, Wirkungsgrad und Vortrieb viele Vorteile. ^ Infolge ihrer Natur lassen sie sich jedoch nicht ohne weiteres | "von iimen nach außen¹¹ wenden, wie dies bei einem normalen Segel i beim Durchkaien oder Schlagen auftritt. f

nach Maßgabe einer tschwingbewegung des abwärtigen Segeiabschnittes in bezug auf den aufwärtigen Segelabschnitt auf die eine oder andere Seite bewegbar ist, so daß die Leeseite der Klappe eine mehr oder weniger glatte Verlängerung der Leeseite des aufwärtigen Segelabschnittes bildet, der Abstand zwischen der Klappe und dem strömungsabwärtigen Segelabschnitt eine konvergente lineare Düse bildet, so daß er das Ausrichten einer Luftströmung über die Leeseite des abwärtigen Segelabschnittes unterstutzt und die örtliche Strömung mit Energie anreichert, die Strecke vergrößert, über der die Strömung anhaftet und das Erreichen eines optimalen Vortriebskoeffizienten ermöglicht.

In einem typischen Fall ist die abwärtige Kante der Klappe mit einem Seil oder einer Leine an der aufwärtigen Kante des nachlaufenden Segelabschnittes befestigt und die Länge des Seiles ist so gewählt, daß die erforderliche Winkelstellung der Klappe unter zweckmäßigen Windbedingungen erreicht wird, wenn der abwärtige Segelabschnitt relativ zu dem aufwärtigen Segelabschnitt schwingt. Da die Klappe frei an dem aufwärtigen Segelabschnitt angelenkt ist, ist ihr Winkel dann eine Funktion des Winkels des äbwärtigen. Segelabschnittes gegenüber der Mittellinie des aufwärtigen Segelabschnittes, vorausgesetzt, daß genügend Wind vorhanden ist, um las Seil dicht zu ziehen. Eine Bewegung des abwärtigen Segelabschnittes gegenüber dem aufwärtigen Segelabschnitt bis auf einen extremen Winkel, der sich zum Beispiel für eine abwindige Arbeit eignet, wird somit die Klappe in eine Stellung ziehen, in der die Düse die für diese Segellage optimale Konfiguration einnimmt, während ein Herabsetzen des Winkels des abwärtigen Segelabschnittes in eine für ein Windwärts-Segeln besser geeignete Stellung der Klappe ermöglicht, sich von der maximalen Ablenkstellung proportional wegzubewegen. In dieser Stellung wird die zusammengesetzte leewärtig gelegene Fläche des aufwärtigen Segelabschnittes und der Klappe leicht "zurückgebogen¹¹. Die Anordnung führt aber noch zu einer geeigneten Schlitzform.

Da sich die Klappe entlang der nachlaufenden Kante des aufwärtigen Segelabschnittes über die vorlaufende Kante des abwärtigen Segelabschnittes hinaus windabwärts erstreckt, um die optimal kon-

vergierende Schlitzform zu erhalten, kann der abwärtige Segeiabachnitt nicht gegenüber dem aufwärtigen Segelabschnitt voll nach Backbord oder Steuerbord schwingen, es sei denn, daß sich die Klappe aus ihrem Weg heraus bewegt. Bei einer Richtungsänderung, zum Beispiel während des Kreuzens, ist es wichtig, daß die gemeinsame Wölbung sämtlicher Segelabschnitte zum Erzielen eines sogenannten Spiegeleffektes umgekehrt werden kann. Bei der konventionellen Weichentakelung wird dies durch eine Änderung des "Bauches" dee Grevebesegels erreicht- Bei der vorliegenden Erfindung erreicht ■an dies durch den Durchgang der Klappe durch den Spalt zwischen der nachlaufenden Kante des aufwärtigen Segelabschnittes und der O vorlaufenden Kante des abwärtigen Segelabschnittes.

Zum Erzielen der längstmöglichen Klappenbreite wird der Punkt, an dem die Klappe durchtritt, in die Nähe der maximalen Abbiegung des abwärtigen Segelabschnittes gegenüber dem aufwärtigen Segelabschnitt gesetzt. Dies bedeutet, daß bei einem windwärts gerichteten Segelbetrieb der abwärtige Segelabschnitt zur Freigabe der Klappe bis auf seine maximale Abbiegung abgebogen und dann auf eine Abbiegung zurückgeführt wird, die sich besser für ein Segeln im Wind eignet. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine solche Anordnung beschränkt. Es gibt weiter keinen Grund für die Annahme, daß die Erfindung nicht auch bei einer Anordnung angewendet wer- ~ den sollte, bei der die Klappe bei minimaler betrieblicher Äblen- ~ kung durchtritt und eine weitere Ablenkung des abwärtigen Segelabschnittes leicht zum Erreichen eines Segeins im Wind oder anderer Segelbedingungen eingestellt wird.

Am Beispiel der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsform wird die Erfindung nun weiter beschrieben. In der Zeichnung ist:

Fig. 1 eine Aufsicht auf eine erfindungsgeiaäße Flügelsegel-Takelung,

Fig. 2 eine Ansicht der schon in Fig. 1 gezeigten Takelung mit

solcher Segelstellung, daß bei einem von der Backbordseite kommenden Wind Vortrieb erzeugt wird, W 159/1

Fig. 3 eine teilweise Seitenansicht der Takelung nach dan Figuren

1 und 2,

Fig. 4 eine Aufsicht der Takelung nach den Figuren 1, 2 und 3 bei verschiedenen Wölbungs-Einstellungen,

'·* Fig. 5 eine ähnliche Aufsicht auf die Takelung der Figuren 1* 2

und 3 unter Darstellung des Zustandes gerade nach dem Durchgang der Klappe.

■? Fig. 6 eine Darstellung der Stellung der Klappe, wenn die Mittel-O linien des auf- und des abwärtigen Abschnittes miteinander

ausgerichtet sind,

! Fig. 7 eine mphr ins einzelne gehende Darstellung der Lage der

' Klappe und der Segelabschnitte gerade vor dem Durchgang

der Klappe und

Fig. 8 eine Ansicht ähnlich Fig. 7, aber mit der Darstellung des Zustandes der Klappe und der Segelabschnitte gerade nach dem Durchgang der Klappe.

Die in der Zeichnung dargestellte Flügelsegel-Takelung enthält ei- ; -~ nen aufwärtigen Segelabschnitt 10, einen abwärtigen Segelauschnitt -* 12 und eine Klappe 14. Die beiden Segelabschnitte 10 und 12 und die Klappe 14 weisen sämtlich Tragflächen-Querschnitt auf und sind

J symmetrisch zu ihren vertikalen Mittellinien angeordnet. In den Zeichnungen geht die Luftströmung von links nach rechts.

In der S dargestellten Ausführungsform ist der aufwärtige Segelabschnitt 10 um die Achse 11 verschwenkbar am Boot befestigt. Der Mittelpunkt der vorlaufenden Kante des abwärtigen Segelabschnittes 12 ist mit zwei Armen 16 an der Mittellinie des aufwärtigen Segelabschnittes 10 an der Achse 18 angelenkt, so daß sich der abwärtige Segelabschnitt 12 gegenüber dem aufwärtigen Segelabschnitt 10 frei verschwenken kann, wobei die vorlaufende Kante des abwärtigen Segelabschnittes die nachlaufende Kante des aufwärtigen Segelabf 159/1 schnittes gerade freigibt. Nach der Darstellung in Fig. 3 sind die

Arme 1δ gegenüber den Enden der Breite nach innen versetzt, um damit sowohl auf den auswärtigen als auch auf den abwärtigen Segelabschnitt einwirkende Biegemomente herabzusetzen.

Die Klappe 14, die eine geringe Tiefe und einen symmetrischen Querschnitt aufweist, ist an ihrer Mittellinie um die Achse V verschwenkbar an die nachlaufende Kante des aufwärtigen Segelabschaittes 10 angelenkt. Infolge der Einstellung in der Lage der Arme 16 tunfaSt die Klappe 14 drei voneinander getrennte KlappenftDschnitte. Pisse sind in geeigneter ¥eiss so angeordnet, daS ihr© Schwenktewegungen nicht von den Amen 16 "behindert werden.

Die Mittellinie der nachlaufenden Kante der Klappenabschnitte 14 ist mit der Mittellinie der vorlaufenden Kante des abwärtigen Segelabschnittes 12 über mehrere flexible Leinen 20 verbunden. Die länge dieser Leinen (die einstellbar sein kann* in der vorliegenden Ausführungsfora jedoch festliegt) i3t so besessen, daß bei einem Drehen des abwärtigen Segelabschnittes 12 um die Achse 18 in die Stellung maximaler Abschnittswölbung, wie sie in etwa in Fig. 2 gezeigt wird, die Klappe 14 zwangsweise eine bestimmte Lage einniaat, so daß ihre leeseitige Oberfläche eine mehr oder weniger glatte Verlängerung der leeseitigen Oberfläche des aufwärtigen Segelabschnittes 10 darstellt. Elastomere Abdichtstreifen können zum Abdichten des Spaltes zwischen dem Abschnitt 10 und der Klappe 14 vorgesehen werden. Der Raum zwischen der Klappe 14 und dem abwärtigen Segelabschnitt 12 bildet nun eine konvergente lineare Düse. Diese Düse richtet Luft über die leeseitige Oberfläche des abwärtigen Segelabschnittes 12, so daß die lokale Strömung mit Energie angereichert und die Strecke, über der die Strömung anhaftet, ver-Bngert wird und damit bei einem guten Verhältnis von Vorschub zu Strömungsverlusten hohe Vorschubkoeffizienten erreicht werden können.

Man ersieht aus Fig. 4, daß, da die Klappe 14 frei verschwenkbar an den aufwärtigen Segelabschnitt 10 angelenkt ist und die Leinen 20 eine fest© Länge aufweisest der Wnel der Mittellinie der Klappe 14 zu der Kittellinie des Abschnittes 10 eins Funktion des 159/1 Winkels des abwärtigen Segelabschnittes 12 zu der Mittellinie des

Abschnittes 10 ist, vorausgesetzt, daS der Wind zum Dichtziehen der Leinen 20 ausreicht. Sine Bewegung des abwärtigen Segelabschnittes 12 in Uhrzeigerrichtung auf einen extremen Winkel, wie Y₁, der sich zum Beispiel für ein Segeln vor dem Wind eignet, zieht die Klappe 14 in eine Stellung fast wie bei X₁, während ein Herabsetzen des Winkels des Abschnittes 12 in eine für ein Segeln gegen den Wind geeignete Stellung Y₂ die Klappe nach X₂ gehen läßt, leicht "zurückgebogen¹¹, aber immer noch eine geeignete ,S^bIitzform bildend.

Fig» 5 2elgt die gleiche Segelstellung auf dem gleichen Boot bei dem gleichen Wind wie in Fig. 4« jedoch spiegelbildlich, um einen Vortrieb in umgekehrter Richtung oder einen Vortrieb auf dea ent gegengesetzten Schlag zu erzielen.

Die Figuren 6 mis 8 zeigen das Prinzip, das diese Umkehr ermöglicht.

Fig. 6 zeigt den abwärtigen Segelabschnitt 12, der von der in Fig. 4 gezeigten Lage atisgehend in Gegenuhrzeigerrichtung bis auf die Mittellinie der gesetzten Segelstellung verschwenkt wurde. Die Klappe 14 wurde frei in die gleiche Richtung gedreht und die Leinen 20 hängen locker durch. In Fig. 7 wird dann gezeigt, daß sich der abwärtige Segelabschnitt 12 weiter in Gegenuhrzeigerrichtung bis nahe an seinen Betriebs-Ablenkbereich gedreht hat. Der Wind bläst die Klappe 14 nun gegen den Abschnitt 12. Die Breite der Klappe 14 liegt nun so, daß der Bogen der Bewegungsbahn ihrer nachlaufenden Kante bei maximaler Ablenkung gerade d^s vorlaufende Kantenprofil des Abschnittes 12 freigibt.

Fig. 8 zeigt den noch weiter weggebogenen abwärtigen Segelabschifctt 12 nach Freigabe der Klappe 14, die sich vor dem Wind (in der Figur nach rechts) schnell weiterbewegt, bis sie durch ihre Leine 20 wieder angehalten wird.

In der vorliegenden Ausführungsform und zum Erzielen der größtmöglichen Breite der Klappe 14 ist der Durchtrittspunkt nahe an die maximale Ablenkung des abwärtigen Segelabschnittes 12 gelegt wor-159/1 den. Dies bedeutet, daß der abwärtige Segelabschnitt bei eines Se-

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geln gegen den Wind Dei jedem Schlag zum Freigeben der Klappe bis zu seinem Maximum weggebogen und anschließend in eine Wegbiegestellung zurückgeführt werden isuß, die sich besser für ein Segeln gegen den Wind eignet.

Eine andere Ausführungsform mag einen Durchgang durch eine minima-Ie betriebliche Ablenkung zulassen, wobei bei einer weiteren Ablenkung einfach eine Einstellung für ein optimales Segeln mit rau-Ben Wind oder vor dem Wind erfolgt (grob gesprochen, der Winkel des «iwärtigen Segelabschnittes liegt für ein Segeln gegen den Wind bei 28° , für Segeln alt raumem Wind bei 35°, für Segeln vor ü de» Wind bei 42 bis 45⁰J dies entspricht Yortriebskoeffi2ienten von 1, 2 und 2,7).

Die vorstehende Beschreibung befaßt sich in erster Linie mit verhältr.icÄäßig kleinen Takelungen mit einem Segel mit einer Höhe von einigen sitben Ms zehn Metern. Das erfindungsgemäße Prinzip läßt sich gleichermaßen Jedoch auch auf größere Segel anwenden. An der Klappe mögen dann einige Modifikationen nötig «erden, Ii wie sie bei der Erfindung vorgesehen sind. Bei kleineren Segeltakelungen wird die Klappenstellung mit flexiblen Leinen geste-iert, wie es in den Zeichnungen dargestellt ist. Bei einer größeren Takelung würden die Klappen einzeln ait Motorkraft über einen Seivomechanis- p, aus in Koordination mit dem Betrieb von größeren Segeln betrieben und Leinen oder Seile wären nicht erforderlich. Das Prinzip und der Bewegungsablauf wären jedoch exakt die gleichen, wie sie für die kleineren in den Zeichnungen dargestellten Segel beschrieben wurden.

In der vorstehenden Beschreibung der Erfindung stellt der aufwärtige Segelabschnitt den Hauptsegelabschnitt dar, an dem die Klappe und der abwärtige Segelabschnitt befestigt sind. Ohne Änderung eignet sich die Erfindung jedoch gleichermaßen gut für eine Konfiguration, bei der der abwärtige Segelabschnitt der Hauptsegelabschnitt ist und der aufwärtige Segeiabschnitt zusammen mit der Klappe an diesem angelenkt ist.

159/1 Während die Erfindung weiter in bezug auf vertikale rechteckförmi-

ge Segelformen beschrieben mirde, ist sie gleichermaßen ohne Änderung des Prinzips auf Segel mit geneigter Parallelogrsmiaform und auf Segel mit spitz zulaufendem oder bogenförmigem Umriß anwendbar.

Claims

Schutzansprüche

1t Flügelsegel mit mindestens einem steifen symmetrischen Tragflächenquerschnitt-Segelabschnitt, dadurch gekennzeichnet/ daß zwei steife symmetrische Tragflächenquerschnitt-Segelabschnitte (10/ 12) vorgesehen sind, wobei ein nachlaufender Abschnitt (12) strömungsunterhalb eines vorlaufenden Abschnittes (10) angeordnet und frei verschwenkbar an der Mit tellinie de* vorlaufenden Segelabschnittes (10) montiert ist/ wobei mindestens ein kleiner Zwischenraum zwischen der vor laufenden Kante des nachlaufenden Segelabschnittes und der nachlaufenden Kante des vorlaufenden Segelabschnittes in sämtlichen Stellungen beibehalten wird/ eine symmetrische steife Klappe (14) an die nachlaufende Kante des vollaufenden Segelabschnittes (10) angelenkt ist, die Klappe (14) nach beiden Seiten um ihre Schwenkachse verschwenkbar ist, der Abstand zwischen dbr Klappe (14) und dem nachlaufenden Abschnitt (12) eine konvergente lineare Düse bildet und die Abmessungen der Klappe (14) in bezug auf den Abstand zwischen den Segelabschnitten (10, 12) die Klappe (14) und die Segelabschnitte (10, 12) daran hindern, koplanar ai sein.»/

2. Flügelsegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abwärtige Kante der Klappe (14) mit einem Seil oder einer Leine (20) an der aufwärtigen Kante des nachlaufenden Segelabschnittes (12) befestigt ist.

3. Fitigelsegel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Servomechanismus mit der Klappe (14) verbunden ist. um diese in die erforderliche Winkelsteilung zu bewegen. _y

4. Flügelsegel nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet;, daß der Punkt, an dem die Klappe (14) durch den Spalt zwischen der abwärtigen Kante des aufwärtigen Segelabschnittes (10) und der aufwärtigen Kante des abwärtigen Segelabschnittes (12) durchtritt, so gelegt ist, daß er nahe an der maximalen Auslenkung des abwärtigen Segelabschnittes (12) gegenüber dem aufwärtigen Segelabschnitt

(10) liegt.

5· Flügelsegel nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis j, dadurch gekennzeichnet, daß £er Punkt, an dem die Klappe (14) durch den Spalt zwischen der abwärtigen Kante des aufwärtigen Segelabschnittes {10) und der aufwärtigen Kante des abwärtigen Segelabschnittes (12) durchtritt, so gesetzt ist, daß sich eine minimale betriebliche Auslenkung des abwärtigen Segelab* schnittes (12) gegenüber dem aufwärtigen Segelabschnitt (10) ergibt. _i

6. Flügelsegel nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Segelabschnitte (10, 12) eine vertikale rechteckförmige Konfiguration aufweisen.

7. Flügelsegel nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch elastomere Dichtstreifen zum Abdichten des Spaltes zwischen dem aufwärtigen Segelabschnitt und der Klappe.

8. Flügelsegel nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der abwärtige Seigelabschnitt (12) verschwenkbar an dem aufwärtigen Segelabschnitt (10) an Armen (16) montiert ist, die an den Enden des aufwärtigen Segelabschnittbereiches befestigt sind, wobei die Klappe getrennte Klappenabschnitte aufweist, die so angeordnet sind, daß die Schwingbewegung der Klappenabschnitte durch die nicht behindert wird..