DE8237096U1 - Selbsttrimmende segelanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Segelanordnung für Wasser- oder Landfahrzeuge und insbesondere eine selbsttrimmende Segelanordnung.

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Eine bekannte selbsttrimmende Segelanordnung besteht aus einem Hauptsegel/ das um eine aufrechte Achse drehbar ist und einem Hilfsflügel oder "Heckflügel", der in Windrichtung hinter dem Hauptsegel angeordnet ist. Dieser Heckflügel ist an einem Baum befestigt, der am Hauptsegel vorsteht, so daß der Druck auf den Heckflügel den Heckflügel und den Baum um die aufrechte Achse dreht und eine Drehung des Hauptsegels bewirkt. Im Betrieb ist der Winkel des Heckflügels zum Hauptsegel eingestellt/ der

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resultierende Winddruck auf den Heckflügei drückt den Heckflügel und Baum in Richtung auf die Position des kleinsten Luftwiderstandes und bewirkt so die Drehung des Hauptsegels in einen, durch die Einstellung des Heckflügeis vorbestimmten Anstellwinkel.

Diese selbsttrimmenden Segelanordnungen haben gegenüber herkömmlichen Segeltakelungen bezüglich ihrer Steuerbarkeit, Effizienz und Antriebskraft Vorteile, haben aber relativ schlechte Segeleigenschaften vor dem Wind, da der Heckflügel unfähig ist, das Hauptsegel voll in die Strömungsabrißstellung zu bewegen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den vorstehend beschriebenen Nachteil selbsttrimmender Segelan-

Ordnungen zu verringern. '\

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine selbsttrimmende Segelanordnung mit einem HilJrsf lügel, der vor der Vorderkante des Hauptsegels derart angeordnet ist, daß eine Kraft auf den Hilfsflügel eine Drehung des | Hauptsegels bewirkt.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung hat eine selbsttrimmende Segelanordnung wenigstens einen Hilfs-

flügel/ der dem Drehmoment des Hauptsegels um seine eigene Achse entgegenwirken kann, wenn das Hauptsegel in Richtung auf eine Strömungsabreißstellung bewegt wird.

Der Hilfsflügel ist vorzugsweise starr ausgebildet, insbesondere eine starre Tragfläche mit symmetrischem Querschnitt, der oberhalb seines Schwerpunktes gelagert ist.

Die Segelanordnung hat vorzugsweise Ausgleichsgewichte, die im Hilfsflügel eingebaut sein können oder durch einen Baum aufgenommen sind, an dem der Hiifsflügel befestigt ist.

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der folgenden Figuren im einzelnen beschrieben.. Es zeigt :

Fig,, 1 eine schematieche Draufsicht, auf die selbsttrimmende Segelanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine vergrößerte schematische Draufsicht auf die Hilfsflügel der Segelanordnung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 jeweils in schematischer Draufsicht die Form der

und 4

Segelanordnung gemäß Fig. 1/ die diese bei Backbord- und Steuerbordkurs einnehmen;

• O · ■ · ·

Fig. 5 zeigen in schematischer Draufsicht die Segel- und 6 ^L

anordnung gemäß Fig. 1 in der Form, die diese bei

backbord- bzw. steuerbordsextigem Strömungsabriß einnimmt; und

f 5 Fig. 7 zeigt eine Seitenansicht der Segelanordnung geil

■| maß Fig. 1 .

i| Gemäß Fig. 1 sind ein Hauptsegel 1, das als Tragfläche

if- mit symmetrischem Querschnitt dargestellt und frei um eine

f aufrechte Achse 2 drehbar ist, und ein an einem am Haupt-

£ 10 ' segel 1 vorstehenden Baum 4 befestigter Hilfsflügel 3 vor-

i ist

I gesehen. Zusätzlich zum Hilfsflügel 3 ist ein zweiter Hilfs-

I flügel vorgesehen, der unter Nichtabreißbedingungen in Wind-

I richtung vor dem Hauptsegel positioniert ist. Der zweite

I Hilfsflügel, der im nachfolgenden als Vorderflügel 5 bezeich-

I 15 net wird, liegt ebenfalls an einem Baum 7 des Hauptsegels

Die Achse 2 des Hauptsegels 1 liegt auf der Sehne des Tragflächenquerschnittes mit einem Abstand zur Vorderkante der Tragfläche, d. h. innerhalb der Zone, in der der Druckmittelpunkt der Tragfläche im allgemeinen 20 während nicht abgerissenem Betrieb auftritt. Dieser Bereich liegt im allgemeinen im Bereich von 22% bis 40% der Sehnenlänge, gemessen von der Vorderkante. Der Heckflügel 3 wird ebenfalls um eine aufrechte Achse vorzugsweise innerhalb des Bereiches, in dem der Druckmittelpunkt im allgemeinen

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auftritt, aedreht. Der Vorderflügel 5 «.wird_ frei um eine f

aufrechte Achse 6 gedreht, die vor dem Bereich, in dem |

der Druckmittelpunkt im allgemeinen auftritt, Vorzugs- |

'» weise im Bereich von 0-18% der Sehnenlänge, gemessen $■

von der Vorderkante, liegt, obwohl der Vorderflügel 5 %

um eine Achse gedreht werden kann, die vor seiner Vorder- * kante liegt-

Fig. 2 zeigt in vergrößertem Maßstab die äußeren Tei- | Ie der Bäume 4 und 7, die jeweils den Heckflügel 3 und den Vorderflügel 5 tragen, und es ist aus der Fig. 2 zu ersehen, daß die hintere Kante des Vorderflügels 7 mit dem Heckflügel durch ein Seil 12 verbunden ist. Das Seil 12 ist durch Führungen 11, wie beispielsweise Leitrollen, geführt, und an dem Heckflügel 3 an einer Verlängerung 13 befestigt, die an dem Heckflügel nach vorne vorsteht. Die Länge des Seils 12 ist so, daß es locker bleibt, wenn der Heckflügel 3 zwischen seinen normalen Betriebsstellungen (das sind Stellungen, in denen kein Strömungsabriß am Hauptsegel auftritt) durch die Arme 10 bewegt wird, einer typischen An-Ordnung, die das Seil 12 locker läßt, wenn der Heckflügel bis zu wenigstens 30° in jede Richtung geschwenkt wird. Wenn das Seil 12 locker ist, kann der Vorderflügel 5 sich selbst nach Art eines "Wetterhahns" entsprechend der lokalen Luftströmung ausrichten, aber wenn das Seil 12 durch Schwenken des Heckflügels 3 in eine Stellang außerhalb seiner normalen Betriebsstellungen festgezogen wird, wird

Die Fig. 5 und 6 zeigen jeweils die Segelanordnungsform, die für Strömungsabriß in Backbord- oder Steuerbordstellung notwendig ist, wie dies beim Segeln vor dem Wind

erforderlich sein kann. Wie dargestellt, ist der Heckflügel 3 in eine extreme

der Vö-rderflügel 5 zum Baum 7 fluchtend gezogen und gehalten, so daß die Kraft des Windes auf den Vorderflügel 5 bewirkt, daß der Vorderflügel an seinem Baum um die Achse 2 des Hauptsegels schwenkt und damit das Ausrichten des Hauptsegels mit Bezug zum Wind verändert.

In den Fig. 3 und 4 sind die allgemeinen Bedingungen für jeweils nicht abgerissenen Backbord- und Steuer- | bordkurs dargestellt. In diesen Figuren geben die Strömungslinien 14 die Luftströmung an und es ist zu ersehen, daß in jedem Fall das Hauptsegel 1 durch die Einstellung des in seine Stellung des kleinsten Luftwiderstandes vorgespannten Heckflügels 3 mit dem gewünschten Anstellwinkel positioniert ist, wobei die Drehung des Baumes 4, wenn der Heckflügel 3 diese Position einnimmt, dazu verwendet worden ist, das H.auptsegel 1 zu drehen. Daher dient bei dieser Ausführungsform der Heckflügel 3 als ein Regulator, der einmal eingestellt die Segelanordnung selbsttrimmend macht. Die Einstellung des Heckflügels 3 ist so, daß das Seil 12 locker ist und daher das Vordersegel 5 frei beweglicht ist, um sich entsprechend dem lokalen Luftstrom auszurichten, da es vor seinem Druckmittelpunkt gelagert ist.

Winkelstellung von ungefähr 90° geschwenkt worden, wodurch das Seil 12 strammgezogen wird und den Vorderflügel 5 zum Baum 7 ausrichtet. Mit dem so festgelegten Vorderflügel 5 neigt die Kraft des Windes dazu, den Vorderflügal 5 an seinem Baum 7 um die Achse 2 des Hauptsegels 1 zu drehen, bis sowohl das Hauptsegel als auch der Vorderflügel wie in den Fig. 5 und 6 dargestellt, abreißen; die Strömujigslinien 16 stellen die vollständig abgerissene Wirbelströmung der Luft um die Tragflächen dar. -

Das genaue Ausmaß, bis zu dem der Eeckflügel 3 geschwenkt werden muß, um das Seil 12 zu spannen, hängt von der Seillänge und der relativen Länge der anderen Bauteile, wie beispielsweise den Abmessungen 13, ab.

Wie dargestellt ist der Heckflügel mit der Windrichtung ausgerichtet und der Vorderflügel fluchtet mit seinem Baum, jedoch ist es für den Steuermann allein notwendig, den Heckflügel um den maximalen Winkel, den das Seil erlaubt, zu drehen, was bei einer alternativen Ausführungsform den Vorderflügel nicht vollständig zu seinem Baum ausrichten (oder auf Mitte stellen) muß.

Bei der vorstehend beschriebenen Beschreibung ist die Achse 2 des Hauptsegels 1 so beschrieben worden, daß

sie in dem Bereich liegt, in dem der Druckmittelpunkt

des Hauptsegels im allgemeinen auftritt- Da jedoch das Hauptsegel bis zu einem Anstellwinkel von 90° gedreht

Ü wird, um ein Abreißen zu erzielen, verschiebt sich der

5 Druckmittelpunkt entlang der Sehne weg von der vorderen

: Kante, bis unter Umständen infolge der Kraft auf das Haupt-

segel 1 selbst um die Achse 2 ein merkliches Drehmoment auftritt, welches entgegen der Drehung in die Abreißposi-

tion wirkt. Daraus ist zu ersehen, daß der Vorderflügel 5 dazu dient, dem Drehmoment des Hauptsegels 1 um seine eigene Achse entgegenzuwirken, wenn das Hauptsegel in seine Abreißposition gedreht wird. Unter diesen Bedingungen wird eventuell ein Gleichgewicht erzielt, wenn das Drehmoment am Vorderflügel gleich dem Drehmoment am Hauptsegel um die Achse 2 ist. Die Fläche des Vorderflügels ist so ausgewählt, daß sie einen Nettoanstellwinkel verursacht, der im wesentlichen größer als der entsprechend der Abreißbedingungen ist.

Fig. 7 zeigt eine Seitenansicht einer Segelanordnung ähnlich der in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Anordnung.

In den Fig. 1 bis 7 sind das Hauptsegel 1 und die Hilfsflügel, d.h. der Heckflügel 3 und der Vorderflügel 5, als einstückige,starre,symmetrische Tragflächen dargestellt,

aber jedes Teil kann auch aus Segeltuch und/oder ein
mehrteiliges Segel sein, und für den Fall, daß die Hilfsflügel mehrteilige Elemente sind, können sie an einem
oder mehreren Bäumen befestigt sein. Obwohl die in der
Fig. 1 dargestellte Symmetrie um die Achse A-A vorzuziehen | ist, ist sie nicht wesentlich. J

i*· i In einer bevorzugten Ausführungsform tragen der Baum f

(oder die Bäume) 7 oder der Vorderflügel (oder die Flügel) 5 f| Ausgleichsgewichte, um die Segelanordnung um die Hauptsegel- $

achse 2 auszubalancieren, beispielsweise wie in der Fig. 7 ψ

dargestellt die Gewichte 17 und 18. Alternativ können die Γ

is Gewichte durch eine Stange gebildet sein, die von dein Baum | oder den Bäumen vorsteht, wobei der Vorderflügel auf der
Stange gelagert ist. Der Baum 7 kann zum Hauptsegel 1 in

der Nähe dessen Vorderkante gelagert sein, um zusätzlich um
die Achse 2 zu drehen, um eine Umdrehung des Baums 7 in die
Rückstellung der Ausgleichsgewichte zu erlauben, ohne daß
eine Drehung des Hauptsegels bewirkt wird. Bei diesem Beispiel wird der Drehvorgang des Baumes um die Vorderkante des

Hauptsegels 1 durch einige Bauelemente,wie beispielsweise
eine Sperrvorrichtung ausgeführt, wenn der Vorderflügel zum
Drehen des Hauptsegels verwendet werden soll.

Die Orte des Vorderflügels 5 und des Heckflügels 3,
die in der Fig. 1 als Kreis 8 dargestellt sind, in der die

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Orte übereinstimmen, da die Vorderkante des Vorderflügels und die Hinterkante des Heckflügels zur Achse 2 den gleichen Abstand haben, liegen vorzugsweise innerhalb der Umrißlinie des Fahrzeuges, um die Gefahr des unbeabsichtigten Zusammen-Stoßes der Segelanordnung zu verringern. (Die Fig. 3 bis 6 zeigen der Einfachheit halber eine kleinere Fahrzeugumrißlinie) . Um das Trägheitsmoment der Segelanordnung· zu verringern, liegt die Vorderkante des Vorderflügels 5 vorzugsweise näher an der Achse 2 als die hintere Kante des Heckflügels 3.

Anzumerken ist, daß das Seil 12 zum Festlegen des Vorderflügels 5 durch andere Gestänge, wie beispielsweise Stoßstangen oder Kniehebel, oder sogar durch einen Servomechanismus ersetzt werden kann. Weiterhin ist es nicht erfindungswesentlich,.daß der Vorderflügel, während er das Hauiptsegel dreht, parallel zum Baum festgelegt ist, wie dies in den Figuren dargestellt ist, sondern beispielsweise der oder jeder Vorderflügel außermittig zu seinem Baum montiert sein kann.

Alternative Anordnungen zum Festlegen des Vorderflügels, die anders als durch maximales Ausschlagen des Steuers für den Heckflügel sind, sind denkbar. Beispielsweise können Klappen am Hauptsegel mit dem Vorderflügel verbunden sein, oder es kann nur ein Gestänge vom Vorderflügel bis zu seinem Baum angeordnet sein. Wenn die Steuerung des Vorderflügels manuell

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ist, soll die Operation aus der Bewegung eines Steuerelementes in eine extreme Position, wie die beschriebene Bewegung des Steuers für den Heckflügel, oder der Bewegung des Vorderflügelbaumes in eine extreme Position bestehen.

Der Vorderflügel kann auch eine Verkleidung für die Ausgleichsgewichte bilden.

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Zusammenfassung

Ein Hauptsegel (1) dreht um eine aufrechte Achse (2) und ein Hilfssegel oder Flügel (3) ist vor dem Hauptsegel (1) befestigt. Der Flügel (3) ist an einem Baum (4) befestigt, der am Hauptsegel (1) vorsteht, so daß das Hauptsegel (1) getrimmt wird, wenn der Heckflügel (3) in seine Position geringsten Luftwiderstandes bewegt wird. Ein zweiter Hilfsflügel (5) ist vor der Vorderkante des Hauptsegels (1) befestigt und kann dem Drehmoment des Hauptsegels (1) um seine eigene Achse entgegenwirken, wenn das Hauptsegel in Richtung auf seine Abreißstellung zu bewegt wird.

Claims (5)

G 82 37 096.6 9.3.84 A 12 Walker Wingsail ... Neue Schutzansprüche

1. Selbsttrinraiende Segelanordnung mit einem schwenkbaren Hauptsegel und einem hinter der Abrißkante des Hauptsegels angeordneten schwenkbaren Hilfssegel, gekennzeichnet durch ein Zusatzsegel (5), welches vor der Vorderkante des Hauptsegels (1} um eine aufrechte Achse schwenkbar gelagert ist, welche vor dem Druckmittelpunkt des Zusatzsegels (5) angeordnet ist, und durch eine Verbindungsvorrichtung (12) zwischen Hilfssegel (3) und Zusatzsegel (5), die das Zusatzsegel (5) bei einer vorbestimmten Auslenkung des Hilfssegels (3) von der Längsebene der Segelanordnung unter einem bestimmten Winkel zum Hauptsegel (1) festlegt.

2. Selbsttrimmende Segelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Segel (1 ,3,5) starre Tragflächen sind.

3. Sölbsttrimmende Segelanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Segelanord-

nung symmetrisch zur Windachsenebene des Hauptsegels (1) ist.

4. Selbsttrimmende Segelanordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Zusatzsegel (5) m.tt Ausgleichsgewichten (17,18) versehen ist.

5. Selbsttrimmende Segelanordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Zusatzsegel (5) an einem Baum (7) befestigt ist, der mit dem Eauptsegel (1) verbunden ist und an welchem Ausgleichsgewichte angeordnet sind.