EP0736451A1 - Vorrichtung zur Regulierung bzw. Minderung des Winddrucks auf ein Segel - Google Patents

Vorrichtung zur Regulierung bzw. Minderung des Winddrucks auf ein Segel Download PDF

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EP0736451A1 EP96105044A EP96105044A EP0736451A1 EP 0736451 A1 EP0736451 A1 EP 0736451A1 EP 96105044 A EP96105044 A EP 96105044A EP 96105044 A EP96105044 A EP 96105044A EP 0736451 A1 EP0736451 A1 EP 0736451A1
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    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H9/00—Marine propulsion provided directly by wind power
    • B63H9/04—Marine propulsion provided directly by wind power using sails or like wind-catching surfaces
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    • B63H9/04—Marine propulsion provided directly by wind power using sails or like wind-catching surfaces
    • B63H9/08—Connections of sails to masts, spars, or the like
    • B63H9/10—Running rigging, e.g. reefing equipment
    • B63H9/1085—Boom vangs

Definitions

  • the invention relates to a device for regulating or reducing the wind pressure on a sail of a vehicle driven by wind power, in which the sail opens resiliently when suddenly stronger winds come in and the sail is automatically returned when the strong wind is released, at least one of which elastic element is arranged between the sail and a fixed point on the sailing vehicle.
  • the invention relates to a device for reducing the wind pressure on a sail, which saves a sail-powered vehicle, in particular a sailboat, from capsizing, falling over, extreme inclination or excessive loading of the rig by elastic opening of the sail in the event of sudden strong winds and in the event of slackening the strong wind load brings the sail back to the starting position.
  • the invention has for its object to provide a device of the type described above, which reduces the disadvantages and risks mentioned, which opens the sail resiliently in particular in the event of sudden strong wind or in strongly changing wind conditions (gusts, normal wind, gusts) and in the event of slackening strong sails automatically pulls the sail back tight, thus enabling a safer and more even sailing.
  • this object is achieved in that between sheet and sail or sheet and tree or sheet and a fixed point on the sailing vehicle, e.g. one or more elastic elements (e.g. ropes, straps, tension springs) can be installed on the mast or directly in the sheet, the retraction force of which can be adapted to the size of the sail and the heeling behavior of the sailing vehicle.
  • This device according to the invention is suitable for use for head sails as well as for main sails.
  • the principle of the present invention is based on the fact that the sailor can select a certain characteristic curve of the elastic elements depending on the weather conditions, the nature of the boat and the desire of the sailor. According to this choice, the device according to the invention responds to excessively strong winds and enables the vehicle to travel smoothly, even in the event of gusts.
  • FIG. 5 shows the device in the idle state. 6 in the expanded
  • FIG. 7 shows the simplified plan view of one of the ends of the device without the expansion limitation device 5 and the connecting element 6.
  • the device consists of one or more elastic elements 1, preferably made of rubber, which are arranged parallel to one another at a distance from one another and which have devices for fastening 2 at their ends.
  • the elastic elements 1 are surrounded by the protective jacket 3 and are positioned relative to one another by the guide bushings 4 attached to the ends of the protective jacket 3.
  • the expansion limiting device 5 ensures that the elastic elements 1 can only expand up to a predetermined length when subjected to strong winds.
  • the connecting element 6 one or more elastic elements can be connected between the sail and the sheet or the tree and the sheet or the sheet and a fixed point on the sailing vehicle or only with the sheet.
  • the driver of a sailing vehicle can adapt the opening of the sail to the particular circumstances of the sailing vehicle.
  • the length limitation device 5 can be adjusted by a suitable device. That way the opening of the sail can be set arbitrarily in a certain area.
  • the elastic elements have different expansion characteristics and retraction forces, which enable the driver of a sailing vehicle to more precisely adapt the opening of the sail to the particular conditions of the sailing vehicle.
  • the elastic elements are club-shaped and have non-linear characteristics.
  • the opening path of the sail is initially large in strong winds and becomes smaller as the opening increases, which is particularly useful for light sailing vehicles.
  • the characteristic curve can also be influenced in a favorable manner.
  • the elastic elements are equipped with at least one mechanical or electronic transmitter, which gives a pulse to the control element of the sailing vehicle to change direction when the elastic elements and a certain opening of the sail are reached.
  • the sailing vehicle could be relieved of the wind automatically for a short time and returned to the specified course if the expansion of the elastic elements was undershot.
  • curve D it was a strand with a diameter of 10 mm.
  • the two curves E and F refer to strands with a diameter of 8 mm, two strands belonging to curve E and one strand belonging to curve F.

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Abstract

Vorrichtung zur Minderung des Winddrucks auf ein Segel eines durch Windkraft angetriebenen Fahrzeuges, bei welchem bei plötzlich einfallendem stärkeren Wind das Segel elastisch nachgebend öffnet und bei Nachlassen der Starkwindbeaufschlagung das Segel selbsttätig wieder zurückgeführt wird, wozu mindestens ein zugelastisches Element (1) zwischen Segel und einem Festpunkt am Segelfahrzeug angeordnet ist. Die Federeigenschaften der zugelastischen Elemente (1) hinsichtlich des Weges bzw. der Dehnung und der Kraft innerhalb eines Kennlinienfeldes vermittels einfacher Handgriffe sind einstellbar ausgebildet. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Regulierung bzw. Minderung des Winddrucks auf ein Segel eines durch Windkraft angetriebenen Fahrzeuges, bei welchem bei plötzlich einfallendem stärkeren Wind das Segel elastisch nachgebend öffnet und bei Nachlassen der Starkwindbeaufschlagung das Segel selbsttätig wieder zurückgeführt wird, wozu mindestens ein zugelastisches Element zwischen Segel und einem Festpunkt am Segelfahrzeug angeordnet ist.
  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Minderung des Winddrucks auf ein Segel, die bei plötzlich einfallendem starken Wind ein mit Segeln betriebenes Fahrzeug, insbesondere ein Segelboot, vor Kentern, Umfallen, extremer Schräglage oder übergroßer Belastung des Riggs durch elastisches Öffnen des Segels bewahrt und bei Nachlassen der starken Windbeaufschlagung das Segel wieder in die Ausgangslage zurückführt.
  • Bei einem mit Wind und Segeln angetriebenem Fahrzeug besteht bei plötzlich einfallendem starken Wind die Gefahr, daß das Fahrzeug kentert, umfällt oder das Rigg beschädigt wird. Besonders bei Segelbooten können dabei Menschen zu Schaden kommen. Außerdem führt extreme Schräglage eines Bootes zur Verringerung der Geschwindigkeit durchs Wasser.
  • Um den vorgenannten Gefahren zu begegnen, stehen nach dem z. Zt. bekannten Stand der Technik nur aufwendige und nicht zufrieden stellende Lösungen zur Verfügung. So sind mit Federn versehene Masten bekannt, die bei Starkwindeinfall auf das Segel entsprechend der Federeinstellung dem Wind ausweichen und somit dem Kentern entgegenwirken. Ein besonderer Nachteil dieses Systems besteht darin, daß ein mit einem solchen Mast ausgestattetes Schiff eine Sonderkonstruktion, besonders als Segelboot, darstellt. Ein solches Boot hat keine Stützung des Mastes durch Wanten, d.h. der Mast muß extrem stark ausgelegt sein. Außerdem beanspruchen die Rückführfedern, die meist unter Deck angebracht sind, zusätzlichen Platz und schränken die Nutzflächen eines solchen Bootes ein (DE-OS 2 913 434).
  • Des weiteren sind Vorrichtungen bekannt, bei denen die Schot bei Erreichen einer gewissen Zugkraft ganz oder teilweise ausrauscht und somit das Segel ganz in den Wind fliegen läßt oder das Segel teilweise bis zu einem vorbestimmten Punkt zusätzlich öffnet. Durch eine schnell ausrauschende Schot können Menschen verletzt werden. Das mit dem Wind flatternde Segel oder der Ruck der plötzlich wieder festgehaltenen Schot führt zu zusätzlichen Belastungen des Riggs und kann zu dessen Beschädigung führen, die in letzter Konsequenz sogar die Manöverierunfähigkeit eines Segelbootes zur Folge haben kann. Ein weiterer Nachteil besteht bei dieser Ausführungsart darin, daß nach jedem Öffnen der Sicherheitseinrichtung die Schot wieder dichtgeholt und in der Sicherheitseinrichtung neu belegt werden muß (DE-GM 93 00 913.5).
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die die genannten Nachteile und Risiken vermindert, die insbesondere bei plötzlichem starken Windeinfall oder bei stark wechselnden Windverhältnissen (Böen, Normalwind, Böen) das Segel elastisch nachgebend öffnet und bei Nachlassen des starken Windeinfalls das Segel selbsttätig wieder dichtholt und damit ein sichereres und gleichmäßigeres segeln ermöglicht.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen Schot und Segel oder Schot und Baum oder Schot und einem Festpunkt am Segelfahrzeug, z.B. am Mast oder direkt in die Schot ein oder mehrere zugelastische Elemente (z.B. Seile, Bänder, Zugfedern) eingebracht werden, deren Rückzugskraft der Segelgröße und dem Krängungsverhalten des Segelfahrzeugs entsprechend angepaßt werden kann. Diese erfindungsgemäße Vorrichtung ist sowohl für die Verwendung für Vorsegel als auch für Hauptsegel geeignet.
  • Das Prinzip der vorliegenden Erfindung beruht darauf, daß der Segler je nach Witterungsbedingungen, Eigenart des Bootes und Wunsch des Seglers eine bestimmte Kennlinie der zugelastischen Elemente auswählen kann. Entsprechend dieser getroffenen Wahl spricht die Vorrichtung gemäß der Erfindung bei übermäßig starken Winden an und ermöglicht eine gleichmäßige Fahrt des Fahrzeuges, auch bei Böen.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise erläutert.
    • Die Fig. 1 und 2

    zeigen eine Draufsicht auf ein Segelboot mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung bei unterschiedlicher Windbelastung.
    Die Fig. 3 und 4

    zeigen entsprechende Vorderansichten.
    Die Fig. 5 und 6

    zeigen Längsschnittansichten der Vorrichtung gemäß der Erfindung.
    Fig. 7
    zeigt eine Draufsicht der Vorrichtung gemäß der Erfindung.
    Fig. 8
    zeigt ein Kennlinienfeld Zugkraft über der Dehnung und dient der Erläuterung der Vielfalt der Einstellmöglichkeiten der Vorrichtung gemäß der Erfindung.
  • Anhand der Abbildungen 1 bis 4 sei schematisch der Einsatz der Vorrichtung erklärt:
    • Fig. 1 zeigt eine bei einem Segelboot zwischen Vorschot und Vorsegel eingebrachte Vorrichtung, die mit mehreren zugelastischen Elementen ausgestattet ist, im entspannten Zustand bei Normalwindbeaufschlagung.
    • Fig. 2 zeigt die Vorrichtung eingebracht zwischen Vorschot und Vorsegel im gespannten Zustand bei Starkwindbeaufschlagung. In diesem Fall haben die elastischen Elemente der Vorrichtung dem erhöhten Winddruck auf das Vorsegel nachgegeben. Bei dieser Segelposition kann der Wind leichter aus dem Segel entweichen und der Gesamtwinddruck auf das Segel nimmt ab.
    • Fig. 3 zeigt eine zwischen Baum und Hauptschot eingebrachte Vorrichtung,
      in Position a.) im entspannten Zustand bei Normalwindbeaufschlagung,
      in Position b.) im gespannten Zustand bei Starkwindbeaufschlagung.
    • Fig. 4 zeigt die Vorrichtung eingebracht zwischen Großschot und Baum, wobei deren Rückzugskraft über eine Rolle am Ende des Baumes auf den Baum übertragen wird,
      in Position a.) im entspannten Zustand,
      in Position b.) im gespannten Zustand.
  • Anhand der Fig. 5, 6, 7 sei schematisch der Aufbau einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert. Fig. 5 zeigt die Vorrichtung im Ruhezustand. Fig. 6 im gedehnten, Fig. 7 zeigt die vereinfachte Draufsicht auf eines der Enden der Einrichtung ohne die Ausdehnungsbegrenzungsvorrichtung 5 und das Verbindungselement 6.
  • Die Vorrichtung besteht aus einem oder mehreren im Abstand parallel zueinander angeordneten zugelastischen Elementen 1, vorzugsweise aus Gummi, die an ihren Enden Vorrichtungen zum Befestigen 2 aufweisen. Die zugelastischen Elemente 1 sind vom Schutzmantel 3 umgeben und sind durch die an den Enden des Schutzmantels 3 angebrachten Führungsbuchsen 4 zueinander positioniert. Die Ausdehnungsbegrenzungseinrichtung 5 stellt sicher, daß die zugelastischen Elemente 1 sich nur bis zu einer vorgegebenen Länge bei Belastung durch starken Wind ausdehnen können. Mit dem Verbindungselement 6 können ein oder mehrere zugelastische Elemente zwischen dem Segel und der Schot oder dem Baum und der Schot oder der Schot und einem Festpunkt am Segelfahrzeug oder nur mit der Schot verbunden werden.
  • Durch Einhängen von einem oder mehreren zugelastischen Elementen 1 in das Verbindungselement 6 kann der Führer eines Segelfahrzeugs die Öffnung des Segels den besonderen Gegebenheiten des Segelfahrzeugs anpassen.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsart ist die Ausdehnungsbegrenzungseinrichtung 5 durch eine geeignete Vorrichtung in ihrer Länge verstellbar. Auf diese Weise kann die Öffnung des Segels in einem bestimmten Bereich beliebig eingestellt werden.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsart weisen die zugelastischen Elemente unterschiedliche Ausdehnungscharakteristika und Rückzugskräfte auf, die es dem Führer eines Segelfahrzeugs ermöglichen, noch genauer die Öffnung des Segels den besonderen Verhältnissen des Segelfahrzeugs anzupassen.
  • Bei einer weiteren Ausführungsart sind die zugelastischen Elemente keulenartig ausgebildet und haben nichtlineare Kennlinien. Bei dieser Ausführungsart ist der Öffnungsweg des Segels bei Starkwind zunächst groß und wird bei zunehmender Öffnung geringer, was besonders bei leichten Segelfahrzeugen von Nutzen ist. Durch das Einhängen unterschiedlich langer Elemente kann die Kennlinie ebenfalls in günstiger Art und Weise beeinflußt werden.
  • Besonders für längere Segeltörns kann es zweckmäßig sein, daß die zugelastischen Elemente mit mindestens einem mechanischen oder elektronischen Geber ausgestattet sind, der bei Erreichen einer gewissen Ausdehnung der zugelastischen Elemente und einer entsprechenden Öffnung des Segels einen Impuls auf das Steuerorgan des Segelfahrzeugs zwecks Richtungsänderung gibt. Auf diese Weise könnte das Segelfahrzeug zusätzlich kurzzeitig automatisch vom Wind entlastet und bei Unterschreitung der Ausdehnung der zugelastischen Elemente wieder auf den vorgegebenen Kurs zurückgeführt werden.
  • In der Fig. 7 sind die einzelnen Kennlinien für eine Vorrichtung gemäß der Erfindung wiedergegeben. Es ist hier auf der Ordinate die Zugkraft in N angegeben und auf der Abzisse die Dehnung in Prozenten wiedergegeben, die sich bei einfachen Kraft-Dehnungsversuchen ergeben haben.
  • Die ermittelten Werte sind für eine Vorrichtung nach den Fig. 5, 6 und 7 ermittelt worden, wobei im einzelnen folgendes galt:
  • Bei der Kennlinie A wurden vier Stränge mit einem Durchmesser von 10 mm eingesetzt.
  • Bei der Kurve B wurden nur drei Stränge mit einem Durchmesser von 10 mm eingesetzt.
  • Bei der Kurve C waren es zwei Stränge mit 10 mm.
  • Bei der Kurve D war es ein Strang mit einem Durchmesser von 10 mm.
  • Es ist zu erkennen, daß durch einfaches Einhängen eines Stranges mehr oder weniger ein Zugkraft-Dehnungsbereich überstrichen werden kann, der je nach Windverhältnissen und Wunsch des Seglers ausgewählt werden kann.
  • Die beiden Kurven E und F beziehen sich auf Stränge mit 8 mm Durchmesser, wobei zur Kurve E zwei Stränge und zur Kurve F ein Strang gehört.

Claims (16)

  1. Vorrichtung zur Minderung des Winddrucks auf ein Segel eines durch Windkraft angetriebenen Fahrzeuges, bei welchem bei plötzlich einfallendem stärkeren Wind das Segel elastisch nachgebend öffnet und bei Nachlassen der Starkwindbeaufschlagung das Segel selbsttätig wieder zurückgeführt wird, wozu mindestens ein zugelastisches Element zwischen Segel und einem Festpunkt am Segelfahrzeug angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Federeigenschaften der zugelastischen Elemente (1) hinsichtlich des Weges bzw. der Dehnung und der Kraft innerhalb eines Kennlinienfeldes vermittels einfacher Handgriffe einstellbar ausgebildet sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zugelastischen Elemente (1) zugelastische Seile oder Bänder aus Gummi oder Kunststoff sind.
  3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die zugelastischen Elemente (1) von einem Schutzmantel (3) umgeben sind.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die zugelastischen Elemente (1) durch mindestens eine Führungsbuchse (4) positioniert sind.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausdehnung des oder der zugelastischen Elemente (1) durch eine Ausdehnungsbegrenzungseinrichtung (5) begrenzt ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausdehnungsbegrenzungseinrichtung (5) aus Tauwerk oder Kunststoff besteht.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausdehnungsbegrenzungseinrichtung (5) in ihrer Länge verstellbar ist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzmantel (3) vorzugsweise aus Gummi oder Kunststoff besteht.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zugelastischen Elemente (1) zusätzlich mit mindestens einem Verbindungselement (6) ausgestattet sind.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (6) aus Tauwerk, Kunststoff oder Gummi besteht.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die zugelastischen Elemente (1) und/oder der Schutzmantel (3) mit mindestens einem mechanischen oder elektronischen Geber ausgestattet sind, der bei Erreichen einer vorgegebenen Ausdehnung des oder der zugelastischen Elemente (1) einen Impuls auf das Steuerelement des Segelfahrzeuges gibt zum Zwecke der Richtungsänderung.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bereich zwischen
    einer Kennlinie mit
    10 % Dehnung und 400 N bis 50 % und 1200 N und einer Kennlinie mit
    10 % Dehnung und 20 N bis 100 % und 100 N umfaßt ist.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zugelastischen Elemente (1) unterschiedliche Federkennlinien ausweisen, insbesondere auch nichtlineare Kennlinien mit Bereichen unterschiedlicher Steigungen.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zugelastischen Elemente (1) unterschiedliche Längen aufweisen.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente (6) unterschiedliche Längen aufweisen.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente (6) in ihrer Länge verstellbar sind.
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