EP0567092A2 - Rigg für Segelfahrzeuge - Google Patents

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EP0567092A2
EP0567092A2 EP93106458A EP93106458A EP0567092A2 EP 0567092 A2 EP0567092 A2 EP 0567092A2 EP 93106458 A EP93106458 A EP 93106458A EP 93106458 A EP93106458 A EP 93106458A EP 0567092 A2 EP0567092 A2 EP 0567092A2
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pivot bearing
rig
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H9/00Marine propulsion provided directly by wind power
    • B63H9/04Marine propulsion provided directly by wind power using sails or like wind-catching surfaces
    • B63H9/06Types of sail; Constructional features of sails; Arrangements thereof on vessels
    • B63H9/068Sails pivotally mounted at mast tip

Definitions

  • the invention relates to a rig for sailing vehicles, in particular sailing boats, surfboards, ice and sand sailers, according to the preamble of claim 1.
  • the sail In conventional rigging of sailing vehicles, the sail is attached to its luff on the mast as an aerodynamic propulsion surface. Because the mast is firmly connected to the vehicle, the sail can only be adjusted about the vertical axis. With such a construction, increasing wind causes the vehicle to heel, causing the sail, disadvantageously, to produce a downward force that cannot be used for propulsion. If, on the other hand, the sail is movably connected to the vehicle about the longitudinal axis, in addition to the propulsive force, a buoyancy force is created which can lift the vehicle in strong winds.
  • Riggs in which a symmetrical wing is pivotally mounted over the mast top are known for such sailing vehicles. These rigs are described in the publications AT-PS 94 817, DE-OS 34 32 970, US-PS 50 03 903, GB-PS 11 84 914 and FR-OS 24 61 642. Disadvantageously, however, the handling of the wing, and an adjustment of the angle of inclination and the angle of attack of the wing in a simple and safe manner is not possible. As a result, these constructions could not prove themselves in practice either.
  • the invention has for its object to design a rig of the type mentioned in such a way that simple and safe handling of the wing is achieved.
  • the wing can be held in a horizontal position symmetrically by lines and spring elements. In such a position, the wing does not generate aerodynamic forces. It also has the advantage that the wing can be opened and closed in this horizontal position.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment
  • Fig. 2 shows the embodiment with horizontal Wing in symmetrical middle position
  • Fig. 3 and Fig. 4 the pivot bearing in the pivoted and lowered state.
  • FIG. 1 shows a wing 1 with a mast 3 on a sailing vehicle 2 in a downwind sailing position in weak winds.
  • the wing 1 is constructed symmetrically and, as load-bearing elements connected to one another to form a structure, essentially wing tubes 9a, 9b, a curved wing spar 6 with a linear guide, and, lying in the plane of symmetry, a keel tube 10 and a spur 11.
  • the front end of the spur 11 is connected to the front end of a guide tube 8 together with tensioning cables 17a, 17b at the center of curvature 16 of the wing spar 6.
  • This guide tube 8 forms the pivot axis, and its rear end is fixedly connected to the pivotable parts of a pivot bearing 7.
  • the spur 11 and the guide tube 8 form an angle and are each orthogonal to the wing spar 6.
  • the wing spar 6 is connected to the pivot bearing 7 and to the mast top 4 via a linear bearing 19. As a result, the wing 1 can be pivoted in a turn or neck over the mast top 4 onto the respective leeward side of the vehicle.
  • This swinging over can be initiated by a sheet 12a, 12b on the vehicle windward side, or it occurs due to the shifting of the center of gravity of the wing 1 by its displacement with the help of traveler lines 14a, 14b along the curved wing spar 6.
  • a torsion spring element in particular a torsion spring 20 or an elastomeric bearing element 22 cushions the pivoting movement and supports the pivoting of the wing 1 into the horizontal position (FIGS. 3 and 4).
  • the swivel range is limited by rubber stops 21.
  • a tension element in particular a tension spring or a rubber cord, and limited by rubber stops 23.
  • the lowering of the wing 1 has the result that the aerodynamic pressure point of the wing 1 is always below the longitudinal axis of the pivot bearing 7. Increasing wind lifts wing 1, thereby automatically increasing its inclination. This leads to an increase in the upward vertical air force component and thus to the lifting effect on the entire vehicle described at the beginning.
  • the sheet 12a, 12b connects the wing 1 to the vehicle 2. It thus serves to transmit power and to adjust the angle of inclination of the wing 1. If it is designed as a rubber line, this angle of inclination is independently regulated in accordance with the strength of the wind.
  • the wing 1 In the horizontal position (FIG. 2), the wing 1 can be balanced by the two traveler lines 14a, 14b and placed symmetrically to the guide tube 8 and the mast 3.
  • the torsion spring element 20, 22 in the pivot bearing 7 holds the wing 1 in the horizontal position. At the same time, the spring element supports the swinging of the wing 1 in a turn or neck.
  • the wing 1 is articulated with the pivot bearing 7 on the mast top 4 for trimming purposes about the transverse axis. So that the position of the wing 1 with two lines 18 is adjustable.
  • the wing 1 is adjusted about the vertical axis (angle of attack) by rotating the mast 3 about its longitudinal axis.
  • a mast tiller 13 is attached to the mast base 5.
  • the torsional moment of the wing 1 is introduced into the mast 3 via the guide tube 8 and the pivot bearing 7 and transmitted to the mast tiller 13. This eliminates a sheet from the keel tube 10 to the vehicle.
  • wing 1 with wing spar 6 and integrated guide rail is both rigid, with ribs and planking, and flexible with canvas.
  • the wing tubes 9a, 9b are with the keel tube 10 articulated.
  • the wing 1 can be folded apart and folded together in a horizontal position on the mast 3, as shown in broken lines in FIG. 2.
  • the wing spar 6 then also serves to guide and hold the wing tubes 9a, 9b.
  • a canvas 15a, 15b is stretched between the wing tubes 9a, 9b and the keel tube 10.
  • the curvature of the sail profile can be predetermined in a known manner by battens.
  • the lines 24 necessary for unfolding and trimming the wing 1 are guided down to the vehicle 2 via the center of curvature 16 along the guide tube 8 and the mast 3.
  • the other lines are led directly downwards according to their respective function.

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Abstract

Beschrieben wird ein Rigg für ein Segelfahrzeug, bestehend aus einem mit dem Fahrzeug (2) fest verbundenen Mast (3), und einem Flügel (1), der als aerodynamische Vor- und Auftriebsfläche um die Längs-, Quer- und Hochachse schwenk-, kipp- und drehbar gelagert ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß der Flügel (1) an einem Flügelholm (6) mit Linearführung über ein Linearlager (19) und ein Schwenklager (7) derart mit dem Mast (3) verbunden ist, daß er über denselben auf die jeweilige Leeseite des Fahrzeugs (2) geschwenkt wird und sich dort aufgrund seines Eigengewichts absenkt. Dadurch befindet sich der aerodynamische Druckpunkt immer unterhalb der Längsachse des Schwenklagers (7). Der Flügel (1) hebt sich bei zunehmendem Wind selbständig an und übt damit eine anhebende Wirkung auf das gesamte Segelfahrzeug aus. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Rigg für Segelfahrzeuge, insbesondere Segelboote, Surfbretter, Eis- und Strandsegler, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Bei herkömmlichen Riggs von Segelfahrzeugen ist das Segel als aerodynamische Vortriebsfläche an seinem Vorliek am Mast befestigt. Dadurch, daß der Mast fest mit dem Fahrzeug verbunden ist, ergibt sich eine Einstellmöglichkeit des Segels nur um die Hochachse. Bei einer derartigen Konstruktion bewirkt zunehmender Wind eine Krängung des Fahrzeugs nach Lee, wodurch das Segel, in nachteiliger Art und Weise, eine zum Vortrieb nicht nutzbare senkrecht nach unten gerichtete Kraft erzeugt. Wird hingegen das Segel um die Längsachse beweglich mit dem Fahrzeug verbunden, so entsteht zusätzlich zur Vortriebskraft eine Auftriebskraft, die bei starkem Wind das Fahrzeug anheben kann.
  • Diese anhebende Wirkung der aerodynamischen Kraft ist seit langem bekannt, konnte aber für herkömmliche Segelfahrzeuge noch nicht sinnvoll technisch umgesetzt werden. Für Windsurfer ist aus der DE 19 14 604 ein Rigg bekannt, bei dem dieses durch ein Universalgelenk mit dem Segelfahrzeug (Surfbrett) verbunden ist, und um drei Achsen bewegt werden kann. Das Rigg wird vom Bediener in der Hand gehalten, und es neigt sich mit diesem bei zunehmendem Wind nach Luv. Der dadurch entstehende Auftrieb kann für kürzere Flugphasen genutzt werden.
  • Weiterentwicklungen dieses Prinzips werden in den Druckschriften DE 31 21 796, DE 37 06 631 und DE 37 23 655 beschrieben. Es wird ein symmetrischer Tuchflügel schwenk- und kippbar an einem mit dem Surfbrett gelenkig verbundenen Mast befestigt. Durch Horizontalstellen des Flügels sollen längere kontrollierte Flugphasen möglich sein. Diese Konstruktionen haben sich aber nachteiligerweise nicht praktisch bewährt. Außerdem sind sie aufgrund ihrer Konzeption ebenso wie das Windsurfrigg nur für Windsurfbretter und nicht für Segelfahrzeuge geeignet, bei denen das vollständige Rigg nicht, wie beim Windsurfer, vom Bediener in der Hand gehalten, sondern über Leinen vom Fahrzeug aus bedient wird.
  • Für derartige ebengenannte Segelfahrzeuge sind Riggs bekannt, bei denen ein symmetrischer Flügel über den Masttopp schwenkbar gelagert ist. Diese Riggs werden in den Druckschriften AT-PS 94 817, DE-OS 34 32 970, US-PS 50 03 903, GB-PS 11 84 914 und FR-OS 24 61 642 beschrieben. Nachteiligerweise ist aber die Handhabung des Flügels, sowie eine Einstellung des Neigungswinkels und des Anstellwinkels des Flügels auf einfache und sichere Art und Weise nicht möglich. Folglich konnten sich auch diese Konstruktionen nicht praktisch bewähren.
  • Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Rigg der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß eine einfache und sichere Handhabung des Flügels erreicht wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen wird in besonders vorteilhafter Weise erreicht, daß auch bei Segelfahrzeugen, bei denen nicht der Bediener das Rigg in der Hand hält, ein Auftrieb entsteht, der zu einer Verminderung der nach unten wirkenden, durch das Gesamtgewicht des Fahrzeugs hervorgerufenen Kraft führt. Dies bewirkt eine Verringerung der benetzten Wasseroberfläche, und damit eine Steigerung der Fahrtgeschwindigkeit. Außerdem wird die Bedienung verbessert, und die Verletzungsgefahr drastisch reduziert.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, daß der Flügel symmetrisch durch Leinen und Federelemente in horizontaler Stellung gehalten werden kann. Bei einer derartigen Stellung erzeugt der Flügel keine aerodynamischen Kräfte. Außerdem hat es den Vorteil, daß der Flügel in dieser horizontalen Lage auseinander- und zusammengeklappt werden kann.
  • Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnungen dargestellt und sind in der Beschreibung erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel; Fig. 2 das Ausführungsbeispiel mit waagrecht gestelltem Flügel in symmetrischer Mittelstellung; Fig. 3 und Fig. 4 das Schwenklager im geschwenkten und abgesenkten Zustand.
  • Die Fig. 1 zeigt einen Flügel 1 mit einem Mast 3 auf einem Segelfahrzeug 2 in Amwind-Segelstellung bei schwachem Wind.
  • Der Flügel 1 ist symmetrisch aufgebaut und weist als tragende, untereinander zu einer Struktur verbundene Elemente im wesentlichen Flügelrohre 9a, 9b, einen gekrümmten Flügelholm 6 mit Linearführung, sowie, in der Symmetrieebene liegend, ein Kielrohr 10 und einen Sporn 11 auf.
  • Das vordere Ende des Sporns 11 ist zusammen mit Spannseilen 17a, 17 b im Krümmungsmittelpunkt 16 des Flügelholms 6 mit dem vorderen Ende eines Führungsrohrs 8 verbunden. Dieses Führungsrohr 8 bildet die Schwenkachse, und sein rückwärtiges Ende ist fest mit den schwenkbaren Teilen eines Schwenklagers 7 verbunden. Der Sporn 11 und das Führungsrohr 8 bilden einen Winkel, und stehen jeweils orthogonal zum Flügelholm 6.
  • Über ein Linearlager 19 ist der Flügelholm 6 mit dem Schwenklager 7 und mit dem Masttopp 4 verbunden. Dadurch kann der Flügel 1 in einer Wende oder Halse über den Masttopp 4 auf die jeweilige Leeseite des Fahrzeugs geschwenkt werden.
  • Dieses Herüberschwenken kann durch eine Schot 12a, 12b auf der Fahrzeugluvseite eingeleitet werden, oder es geschieht aufgrund der Verlagerung des Gewichtsschwerpunkts des Flügels 1 durch dessen Verschiebung mit Hilfe von Travellerleinen 14a, 14b entlang des gekrümmten Flügelholms 6.
  • Ein Torsionsfederelement, insbesondere eine Torsionsfeder 20 oder ein elastomeres Lagerelement 22 federt die Schwenkbewegung ab und unterstützt das Hochschwenken des Flügels 1 in die horizontale Stellung (Fig. 3 u. Fig. 4). Der Schwenkbereich wird durch Gummianschläge 21 begrenzt.
  • Entsprechend wird die Verschiebung des Flügels 1 entlang des Flügelholms 6 durch ein Zugelement, insbesondere eine Zugfeder oder eine Gummileine unterstützt, bzw. abgefedert und durch Gummianschläge 23 begrenzt.
  • Aufgrund der beschriebenen Lagerung des Flügels 1 sind die Schwenkbewegung und die lineare Verschiebung miteinander gekoppelt. Wird nämlich der Flügel 1 aus der horizontalen, symmetrischen Mittelstellung (Fig. 2) mittels einer der beiden Travellerleinen 14a, 14b nach einer Seite verschoben, so führt dies aufgrund der damit verbundenen Gewichtsverlagerung zwangsläufig zu einem Abschwenken des Flügels 1 auf dieselbe Seite. Andererseits führt ein Abschwenken des Flügels 1 auf eine Seite mittels einer der beiden Schoten 12a, 12b, zwangsläufig zu einer linearen Verschiebung auf diese Seite, d, h. zu einem Absenken des Flügels 1 aufgrund seines Eigengewichts.
  • Das Absenken des Flügels 1 hat zur Folge, daß sich der aerodynamische Druckpunkt desselben immer unterhalb der Längsachse des Schwenklagers 7 befindet. Zunehmender Wind hebt den Flügel 1 an, und vergrößert damit selbständig dessen Schrägstellung. Dies führt zu einer Zunahme der nach oben gerichteten, vertikalen Luftkraftkomponente und damit zu der eingangs beschriebenen anhebenden Wirkung auf das gesamte Fahrzeug.
  • Die Schot 12a, 12b verbindet den Flügels 1 mit dem Fahrzeug 2. Sie dient damit der Kraftübertragung und der Einstellung des Neigungswinkels des Flügels 1. Wird sie als Gummileine ausgeführt, so erhält man eine selbständige Regulierung dieses Neigungswinkels entsprechend der Stärke des Windes.
  • In waagrechter Lage (Fig. 2) kann der Flügel 1 durch die beiden Travellerleinen 14a, 14b ausbalanciert und symmetrisch zum Führungsrohr 8 und zum Mast 3 gestellt werden. Das Torsionsfederelement 20, 22 im Schwenklager 7 hält den Flügel 1 in der waagrechten Lage. Gleichzeitig unterstützt das Federelement das Herüberschwenken des Flügels 1 in einer Wende oder Halse.
  • Der Flügel 1 ist mit dem Schwenklager 7 auf dem Masttopp 4 zu Trimmzwecken um die Querachse gelenkig gelagert. Damit ist die Lage des Flügels 1 mit zwei Leinen 18 einstellbar.
  • Die Einstellung des Flügels 1 um die Hochachse (Anstellwinkel) erfolgt durch Verdrehen des Masts 3 um seine Längsachse. Dazu ist am Mastfuß 5 eine Mastpinne 13 angebracht. Das Torsionsmoment des Flügels 1 wird über das Führungsrohr 8 und das Schwenklager 7 in den Mast 3 eingeleitet und auf die Mastpinne 13 übertragen. Dadurch entfällt eine Schot vom Kielrohr 10 zum Fahrzeug.
  • Die Ausführung des Flügels 1 mit Flügelholm 6 und integrierter Führungsschiene ist sowohl starr, mit Rippen und Beplankung, als auch flexibel mit Segeltuch möglich.
  • Bei einer Segeltuchausführung sind die Flügelrohre 9a, 9b mit dem Kielrohr 10 gelenkig verbunden. Dadurch kann der Flügel 1 in waagrechter Stellung auf dem Mast 3 auseinander- und zusammengeklappt werden, wie in Fig. 2 strichliert dargestellt ist. Der Flügelholm 6 dient dann auch zur Führung und Halterung der Flügelrohre 9a, 9b.
  • Ein Segeltuch 15a, 15b wird gespannt zwischen den Flügelrohren 9a, 9b und dem Kielrohr 10. Die Wölbung des Segelprofils kann in bekannter Weise durch Segellatten vorgegeben werden.
  • Die zum Auseinanderklappen und zum Trimmen des Flügels 1notwendigen Leinen 24 werden über den Krümmungsmittelpunkt 16 entlang des Führungsrohrs 8 und des Masts 3 nach unten zum Fahrzeug 2 geführt. Die übrigen Leinen werden ihrer jeweiligen Funktion entsprechend direkt nach unten geführt.

Claims (16)

  1. Rigg für ein Segelfahrzeug, bestehend aus einem mit dem Fahrzeug (2) fest verbundenen Mast (3), und einem zwei Flügelrohre (9a, 9b) und ein Kielrohr (10) aufweisenden Flügel (1), der als aerodynamische Vor- und Auftriebsfläche um die Längs-, Quer- und Hochachse schwenk-, kipp- und drehbar gelagert ist, wobei ein am Masttopp (4) angeordnetes Schwenklager (7) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Rigg einen Flügelholm (6) aufweist, der im wesentlichen orthogonal zur Längsachse des Schwenklagers (7) verläuft, daß der Flügelholm (6) im Schwenklager (7) verschiebbar geführt ist, daß der Flügelholm (6) mit beiden Flügelrohren (9a, 9b) und dem Kielrohr (10) des Flügels (1) verbunden ist, sodaß durch die gleitende Lagerung des Flügelholms (6) im Schwenklager (7), der derartig mit dem Mast verbundene Flügel (1) auf die jeweilige Leeseite des Fahrzeugs (2) schwenkbar ist, und sich dort aufgrund seines Eigengewichts absenkt, sodaß der aerodynamische Druckpunkt sich immer unterhalb der Längsachse des Schwenklagers (7) befindet und sodaß sich der Neigungswinkel des Flügels (1) bezüglich des Masts (3) bei zunehmendem Wind selbständig vergrößert.
  2. Rigg nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß sich der Neigungswinkel des Flügels (1) durch eine Gummischot (12a, 12b) auf der jeweiligen Leeseite entsprechend der Windstärke selbständig einstellt.
  3. Rigg nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkbewegung des Flügels (1), während einer Wende oder Halse, durch die sich in Luv befindliche Schot (12a, 12b) eingeleitet werden kann.
  4. Rigg nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkbewegung durch Gewichtsverlagerung aufgrund einer Verschiebung des Flügels (1) längs des Flügelholms (6) mittels einer Travellerleine (14a, 14b) eingeleitet werden kann.
  5. Rigg nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß das Anheben des Flügels (1) zu Beginn der Schwenkbewegung durch Federelemente, insbesondere ein Torsionsfederelement, im Schwenklager (7) und ein Zugfederelement längs des Flügelholms (6) unterstützt wird.
  6. Rigg nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß der Flügel (1) um die Querachse zu Trimmzwecken kippbar gelagert ist, sodaß die Lage vom Fahrzeug aus durch Leinen (18) einstellbar ist.
  7. Rigg nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß der Mast (3) mit dem Flügel (1) um die Hochachse drehbar gelagert ist, sodaß der Anstellwinkel des Flügels (1) am Mastfuß (5) mit einer Mastpinne (13) einstellbar ist.
  8. Rigg nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß der Flügel (1) durch zwei Travellerleinen (14a, 14b), ausbalanciert in die Mitte der Führungsschiene (6) gestellt und durch Torsionsfederelemente, insbesondere eine Torsionsfeder, im Schwenklager (7) in einer waagrechten Stellung gehalten wird.
  9. Rigg nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß der Flügel (1) mit integrierter Führungsschiene (6) als starre Struktur mit Rippen und Beplankung ausgeführt ist.
  10. Rigg nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß der Flügel (1) aus zwischen den Vorliekspieren (9a, 9b) und dem Kielrohr (10) gespannten Segeltuch (15a, 15b) aufgebaut ist.
  11. Rigg nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, daß der Flügel (1) auseinander- und zusammenklappbar ist.
  12. Rigg nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11 dadurch gekennzeichnet, daß die Vorliekspieren (9a, 9b) gelenkig mit dem Kielrohr (10) verbunden sind, sodaß der Flügel (1) auseinander- und zusammenklappbar ist.
  13. Rigg nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12 dadurch gekennzeichnet, daß der Flügelholm (6) mit einem Radius um seinen Krümmungsmittelpunkt (16) gebogen ist, und zur Führung der Flügelrohre (9a, 9b) beim Auseinander- und Zusammenklappen des Flügels (1) dient.
  14. Rigg nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13 dadurch gekennzeichnet, daß der Flügel (1) von einem Führungsrohr (8) gehalten wird, das sich vom Krümmungsmittelpunkt (16) zum Masttopp (4) erstreckt.
  15. Rigg nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14 dadurch gekennzeichnet, daß der Flügel (1) am Flügelholm (6) durch einen Sporn (11) und durch Spannseile (17a, 17b) im Krümmungsmittelpunkt (16) mit dem Führungsrohr (8) verbunden ist.
  16. Rigg nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 15 dadurch gekennzeichnet, daß die zum Trimmen des Flügels (1) notwendigen Leinen (24) zum Krümmungsmittelpunkt (16), dann entlang des Führungsrohrs (8) zum Masttopp (4) und entlang des Masts (3) zum Fahrzeug (2) geführt werden.
EP93106458A 1992-04-24 1993-04-21 Rigg für Segelfahrzeuge Withdrawn EP0567092A2 (de)

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