EP0567092A2

EP0567092A2 - Rigg für Segelfahrzeuge

Info

Publication number: EP0567092A2
Application number: EP93106458A
Authority: EP
Inventors: Arwed Theuer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-04-24
Filing date: 1993-04-21
Publication date: 1993-10-27
Also published as: DE4213467C2; EP0567092A3; DE4213467A1

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

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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Rigg nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, daß der Flügel (1) auseinander- und zusammenklappbar ist.
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.
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.
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.
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.
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.