EP4695145A1 - Hydrofoil für ein wasserfahrzeug - Google Patents

Hydrofoil für ein wasserfahrzeug

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Publication number
EP4695145A1
EP4695145A1 EP24719044.0A EP24719044A EP4695145A1 EP 4695145 A1 EP4695145 A1 EP 4695145A1 EP 24719044 A EP24719044 A EP 24719044A EP 4695145 A1 EP4695145 A1 EP 4695145A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
section
fuselage
mast
side walls
hydrofoil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24719044.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Bratsch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Creaglobe GmbH
Original Assignee
Creaglobe GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Creaglobe GmbH filed Critical Creaglobe GmbH
Publication of EP4695145A1 publication Critical patent/EP4695145A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B1/00—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils
    • B63B1/16—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving additional lift from hydrodynamic forces
    • B63B1/24—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving additional lift from hydrodynamic forces of hydrofoil type
    • B63B1/242—Mounting, suspension of the foils
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B32/00—Water sports boards; Accessories therefor
    • B63B32/60—Board appendages, e.g. fins, hydrofoils or centre boards

Definitions

  • the present invention relates to a hydrofoil for a watercraft, having a mast and a fuselage attached to the mast, which has wings for generating lift, wherein the mast carries at least one pin which is received in a corresponding recess in the fuselage, and whose side walls are at least partially conically tapered in the fastening direction.
  • hydrofoils typically consist of a mast attached to the bottom of the watercraft, to the bottom of which is attached a slender, longitudinally extending component called a fuselage, on which the actual wings are attached, which generate the necessary lift and guidance depending on the travel speed.
  • US 9,896,158 A discloses a hydrofoil in which the fuselage is attached to the mast via a connection with pins. In this way, it is possible to ensure the exact alignment of the fuselage.
  • EP 3 486 159 B shows an alternative solution with pins, whereby the connection is secured by a cylindrical locking body.
  • the known solutions have the disadvantage of causing high point loads in the material.
  • the screws When countersunk screws are used to secure the connection, the screws also have a centering effect, which can lead to high additional stresses even with small manufacturing tolerances.
  • the object of the invention is to avoid these disadvantages and to provide a solution in which the connection between the mast and the fuselage is precise, free of play and resilient, but at the same time causes the lowest possible peak stresses. In particular, ease of use should be ensured.
  • the pin has a first section and a second section in the longitudinal direction of the fuselage, and the side walls of the first section and the side walls of the second section have different inclinations in cross-section.
  • inclination means the angle that the side walls have in cross-section with respect to a median plane of the mast and the fuselage.
  • this angle can be positive, i.e. the side walls taper downwards, it can be zero, i.e. the side walls are parallel to one another, or it can also be negative, i.e. the side walls diverge in a dovetail shape.
  • Hydrofoils are usually designed so that the mast exerts a torque on the fuselage, which pushes the tip of the fuselage downwards and the rear area upwards.
  • the first section is preferably arranged in front of the second section in the direction of travel and the side walls of the first section are more inclined than the side walls of the second section. This means that the first section is optimally designed to absorb pressure forces.
  • This constellation typically occurs in windsurfing.
  • the torque can also occur in the opposite direction, so that inclinations other than those described above can also make sense.
  • the clearance makes it possible for a projection in the form of a web to be arranged in the recess of the fuselage, which strengthens the structure of the fuselage and thus enables higher mechanical loads. It can also be provided that one edge of the pin forms a projection. In this way, the effect of a torque exerted by the mast on the fuselage can be absorbed without excessive stress on the fastening screws. This allows a corresponding projection on the mast to be gripped under and thus a positive connection to be created that can withstand high loads.
  • the projection is arranged at the end of the pin where the torque that typically occurs causes a local tensile force on the fuselage.
  • the fuselage is attached to the mast by two screws, which are arranged one behind the other in the first and second sections.
  • the fuselage is attached to the mast by one screw, which is arranged exclusively in the area of the second section. In this way, it is possible to spatially decouple the centering on the one hand and the fastening on the other, which results in a more favorable force introduction.
  • a particular advantage of this design variant is that the weakening of the structure by the screw holes is minimized.
  • a further improvement in the power transmission can be achieved by attaching the fuselage to the mast using a frictional connection.
  • the frictional connection can be implemented using a sleeve that can be moved in the longitudinal direction of the fuselage and that encompasses at least one attachment projection on the mast.
  • the frictional connection can also include at least one wedge that can be used to fix the fuselage to the mast.
  • the tenon has a length of between three and 20 times, and preferably between five and 15 times, the width at its root.
  • the width of the first portion at its tip may be between 70% and 90% of the width at its root.
  • the invention also relates to a kit for a hydrofoil in which several fuselages with different inclinations of the recess are provided.
  • the hydrofoil can be adapted to the respective needs of the user.
  • it is essential that the inclination of the fuselage can be adjusted relative to the longitudinal axis of the watercraft without using wedges, shims or the like, which reduce the mechanical strength of the connection.
  • Fig. 1 shows an embodiment variant of the invention in an oblique view
  • Fig. 2 shows the vehicle of Fig. 1 in a partially exploded view
  • Fig. 3 shows a detail A of Fig. 2;
  • Fig. 4 shows a detail A from Fig. 1 to Fig. 3 in an oblique view
  • Fig. 5 is a longitudinal section of the detail of Fig. 3 and Fig. 4;
  • Fig. 6 is a section along line VI - VI in Fig. 5;
  • Fig. 7 is a section along line VII - VII in Fig. 5;
  • Fig. 8 shows a detail of a fuselage of a second embodiment in an oblique view
  • Fig. 9 the detail of Fig. 8 with an inserted section of the mast
  • Fig. 10 is a longitudinal section of the detail of Fig. 9;
  • FIG. 11 the detail of Fig. 9 and Fig. 10 in a side view
  • Fig. 12 is a section along line XII - XII in Fig. 11;
  • Fig. 13 is a section along line XIII - XIII in Fig. 11;
  • Fig. 14 is a section along line XIV - XIV in Fig. 11;
  • Fig. 15 shows a detail of a third embodiment in a representation corresponding to Fig. 10;
  • Fig. 16 is a section along line XVI - XVI in Fig. 15;
  • Fig. 17 is a section along line XVII - XVII in Fig. 15;
  • Fig. 18 shows a detail of a fourth embodiment in a representation corresponding to Fig. 10 and Fig. 15;
  • Fig. 19 shows a detail of a fifth embodiment in a representation corresponding to Fig. 10, Fig. 15 and Fig. 18;
  • Fig. 20 shows a detail of a sixth embodiment in a representation corresponding to Fig. 4 with the slide in the open position;
  • Fig. 21 the detail of Fig. 20 in a plan view
  • Fig. 22 the detail of Fig. 20 and Fig. 21 in a section along line XXII -
  • FIG. 23 the detail of Fig. 20 to Fig. 22 in a section along line XXIII -
  • Fig. 24 the detail of Fig. 20 to Fig. 23 in a side view
  • Fig. 25 the detail of Fig. 20 to Fig. 24 in a view from behind;
  • Fig. 26 is a section along line XXVI - XXVI in Fig. 25;
  • Fig. 27 the detail of Fig. 20 with the slide in closed position
  • Fig. 28 shows a detail of a seventh embodiment in a representation corresponding to Fig. 9;
  • Fig. 29 the detail of Fig. 28 in a plan view
  • Fig. 30 the detail of Fig. 28 and Fig. 29 in a side view
  • Fig. 31 the detail of Fig. 28 to Fig. 30 in a longitudinal section
  • Fig. 32 a section along line XXXII - XXXII in Fig. 30;
  • Fig. 33 is a section along line XXXII - XXXII in Fig. 30.
  • Fig. 1 shows a watercraft, namely a surfboard, kiteboard or similar (hereinafter referred to as board), with a hydrofoil.
  • the board 5 is equipped with a hydrofoil 6 on its underside, which is composed of a mast 2, a fuselage 1, a front wing 3 and a rear wing 4.
  • Fig. 2 shows that the mast 2 has a pin 7 at its lower end, which is intended to be received in a recess 8 of the fuselage 1, which essentially has the negative shape of the pin 7, so that a full-surface force transmission between the pin 7 and the recess 8 is ensured.
  • Fig. 4 to Fig. 6 show a first embodiment of the invention in detail.
  • the fuselage 1 is secured to the pin 7 of the mast 2 by two screws 10, which are screwed from below through the fuselage 1 into the pin 7.
  • the screws 10 are designed as countersunk head screws, so that on the one hand they are flush with the outer surface of the fuselage 1 and on the other hand have a centering effect due to the recessed areas 9 in the outer surface of the fuselage 1.
  • a first section 11 which in this embodiment is at the front in the direction of travel, the side walls 11a, 11b of the pin 7 (and thus also of the recess 8) are parallel to one another (see the section in Fig.
  • the second embodiment which is shown in Fig. 8 to Fig. 14, differs from the embodiment described above in that the first and second sections 11 and 12 are separated from one another by a clearance 13.
  • the clearance 13 has the shape of a wedge-shaped groove which extends in the lower region in the transverse direction of the pin 7.
  • a projection 14 corresponding to the clearance 13 is provided, which engages in the clearance 13 in the assembled state.
  • the side walls 11a, 11b of the pin 7 in the first section 11 and the side walls 12a, 12b in the second section 12 are inclined at different angles, but here the side walls 11a, 11b in the first section 11 are conically tapered, while the side walls 12a, 12b in the second section 12 are parallel to one another.
  • Another special feature of this second embodiment is that the front edge 15 of the pin 7 is positively inclined so that the pin 7 can be easily inserted into the recess 8 of the fuselage 1.
  • the rear edge 16, however, is parallel to the longitudinal direction of the mast 2 so that the fit of the rear edge 16 with respect to the recess 8 of the fuselage 1 is independent of any tolerances in the insertion direction.
  • the third embodiment which is shown in Fig. 15 to Fig. 17, is largely analogous to the second embodiment, with the difference that here the side walls 11a, 11b in the first section 11 are arranged conically tapering at a small angle, while the side walls 12a, 12b in the second section 12 are inclined at a larger angle to each other.
  • the rear edge 16 is negatively inclined, ie the lower end of the edge 16 forms a projection 16a.
  • the recess 8 of the fuselage 1 has an undercut at this point.
  • the undercut is at the back, since the mast 2 typically exerts a torque in an anti-clockwise direction on the fuselage 1 during normal use, ie the fuselage 1 is pressed downwards at the front while a pulling force is exerted on it at the rear.
  • the undercut can thus absorb the forces exerted by the projection 16a at least partially by form-fitting.
  • the fifth design variant which is shown in Fig. 19, has, in contrast to the variants described above, an inclined lower edge 17 of the mast 2, so that in the assembled state it is inclined at a small acute angle to a longitudinal axis 19 of the fuselage 1.
  • This design makes it possible to create a modular system in which several fuselages 1 with different angles of the lower edge 17 are available, which can be optionally attached to the mast 2. In this way, the orientation of the fuselage 1 and thus of the hydrofoil as a whole can be adjusted depending on the needs of the user. Since there is a tight and full-surface fit between the fuselage 1 and the mast 2 in every case, a connection that can withstand high mechanical loads is always guaranteed.
  • a further difference is that only one screw hole 18 is provided here, which is provided in the second section 12, since tensile forces normally occur there.
  • Fig. 20 shows a sixth embodiment of the invention, in which the connection between the mast 2 and the fuselage 1 is secured by a sliding sleeve 20 in addition to screws or alternatively to screws.
  • the sliding sleeve 20 is in the open state.
  • This sliding sleeve 20 is guided in grooves 23 provided laterally in the fuselage 1, and it has a bore 22 through which the sliding sleeve 20 can be secured in the closed state by a screw 21, which is shown in Fig. 27.
  • Figs. 22 to 26 show various views and sections for explanation.
  • the seventh embodiment variant which is shown in Fig. 28 to Fig. 33, differs from the variants explained above in that the pin 7 of the mast 2 has a first section 11 and a second, undercut section 24.
  • the side walls 11a, 11b of the first section 11 are tapered downwards, while the side walls 24a, 24b of the second, undercut section 24 are dovetail-shaped.
  • the pin 7 has an enlarged clearance 25 to accommodate the projection 14 and to enable the assembly of the mast 2 and fuselage 1.
  • the recess 8 in the fuselage 1 has a recessed area 26 which is located mainly below the undercut section 24, which also serves to enable assembly.
  • the present invention makes it possible to realize a robust and rigid hydrofoil that offers high operating comfort.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hydrofoil für ein Wasserfahrzeug, mit einem Mast (2) und einem am Mast (2) befestigten Fuselage (1), der Flügel zur Erzeugung von Auftrieb aufweist, wobei der Mast (2) mindestens einen Zapfen (7) trägt, der in einer entsprechenden Ausnehmung (8) im Fuselage aufgenommen ist, und dessen Seitenwände (11a, 11b, 12a, 12b, 24a, 24b) in Befestigungsrichtung mindestens teilweise konisch verjüngt sind. Ein robustes und steifes Hydrofoil wird dadurch erreicht, dass der Zapfen (7) in Längsrichtung des Fuselage (1) einen ersten Abschnitt (11) und einen zweiten Abschnitt (12, 24) aufweist, und dass die Seitenwände (11a, 11b) des ersten Abschnitts (11) und die Seitenwände (12a, 12b, 24a, 24b) des zweiten Abschnitts (12) im Querschnitt unterschiedlich geneigt sind.

Description

Hydrofoil für ein Wasserfahrzeug
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hydrofoil für ein Wasserfahrzeug, mit einem Mast und einem am Mast befestigten Fuselage, der Flügel zur Erzeugung von Auftrieb aufweist, wobei der Mast mindestens einen Zapfen trägt, der in einer entsprechenden Ausnehmung im Fuselage aufgenommen ist, und dessen Seitenwände in Befestigungsrichtung mindestens teilweise konisch verjüngt sind.
Es ist bekannt, dass der Strömungswiderstand von Wasserfahrzeugen, durch Hydrofoils dramatisch verringert werden kann, was sehr hohe Geschwindigkeiten ermöglicht. Bei kleinen Wasserfahrzeugen, wie etwa Surfboards, bestehen solche Hydrofoils typischerweise aus einem Mast, der an der Unterseite des Wasserfahrzeugs angebracht ist, an dessen Unterseite ein schlanker, sich in Längsrichtung erstreckender Bauteil angebracht ist, der als Fuselage bezeichnet wird und auf dem die eigentlichen Flügel angebracht sind, die den erforderlichen Auftrieb und die Führungskräfte in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit erzeugen.
Die Kräfte und Momente, die während der Fahrt auf ein solches Hydrofoil einwirken, sind relativ groß und gleichzeitig sollen die einzelnen Bauteile möglichst schlank ausgebildet sein, um den Strömungswiderstand gering zu halten. Daher sind die Bauteile und deren Verbindungen sehr hoch belastet.
Aus der US 9,896,158 A ist ein Hydrofoil bekannt, bei dem der Fuselage am Mast über eine Verbindung mit Zapfen befestigt ist. Auf diese Weise ist es möglich, die genaue Ausrichtung des Fuselage zu gewährleisten.
Die EP 3 486 159 B zeigt eine alternative Lösung mit Zapfen, wobei die Verbindung durch einen zylindrischen Verriegelungskörper gesichert ist.
In der US 5,649,846 A ist ein Surfboard beschrieben, bei dem eine Finne in einem Schlitz gehalten ist, wobei durch schwalbenschwanzförmige Querschnitte ein fester Sitz angestrebt wird.
In der US 5,176,096 A ist eine ähnliche Lösung beschrieben, bei der Keile zur Befestigung von Finnen eingesetzt werden.
Die bekannten Lösungen haben den Nachteil, hohe punktförmige Belastungen im Material hervorzurufen. Bei Verwendung von Senkkopfschrauben zur Sicherung der Verbindung kommt hinzu, dass die Schrauben eine Zentrierungswirkung hervorrufen, die bereits bei geringen Fertigungstoleranzen zu hohen Zusatzspannungen führen kann. Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Lösung anzugeben, bei der die Verbindung zwischen Mast und Fuselage präzise, spielfrei und belastbar ist, aber gleichzeitig möglichst geringe Spitzenspannungen hervorruft. Dabei soll insbesondere eine einfache Bedienbarkeit gewährleistet werden.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Zapfen in Längsrichtung des Fuselage einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt aufweist, und dass die Seitenwände des ersten Abschnitts und die Seitenwände des zweiten Abschnitts im Querschnitt unterschiedlich geneigt sind. Mit Neigung ist in diesem Zusammenhang der Winkel gemeint, den die Seitenwände im Querschnitt gegenüber einer Medianebene des Masts und des Fuselages haben. Grundsätzlich kann dieser Winkel positiv sein, d.h., dass die Seitenwände nach unten hin konisch zulaufen, er kann Null sein, d.h., dass die Seitenwände zueinander parallel sind oder er kann auch negativ sein, d.h., dass die Seitenwände schwalbenschwanzförmig auseinanderlaufen.
Durch die unterschiedliche Gestaltung der Seitenwände ist es möglich, den verschiedenen Anforderungen in optimaler Weise Rechnung zu tragen. In den Bereichen des Zapfens, in denen hohe Druckbelastungen auftreten, kann durch eine erhöhte Neigung eine optimale Druckverteilung erreicht werden, während in anderen Bereichen ein geringes Spiel die Einstellung und den Zusammenbau erleichtert, was durch eine geringere Neigung oder eine parallele Ausbildung begünstigt wird.
Zumeist werden Hydrofoils so ausgelegt, dass der Mast ein Drehmoment auf den Fuselage ausübt, das die Spitze des Fuselage nach unten und den Heckbereich nach oben drückt. Um dem Rechnung zu tragen, ist der erste Abschnitt vorzugsweise in Fahrtrichtung vor dem zweiten Abschnitt angeordnet und die Seitenwände des ersten Abschnitts sind stärker geneigt als die Seitenwände des zweiten Abschnitts. Damit ist der erste Abschnitt optimal zur Aufnahme von Druckkräften ausgebildet. Diese Konstellation tritt typischerweise beim Windsurfen auf. Bei Wasserfahrzeugen, die für das Kitesurfen vorgesehen sind, kann das Drehmoment jedoch auch in umgekehrter Richtung auftreten, so dass auch die Neigungen unterschiedlich zur der oben beschriebenen Weise sinnvoll sein können.
Besonders günstig ist es, wenn der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt durch eine Freistellung voneinander getrennt sind. Auf diese Weise können geringfügige Fertigungstoleranzen durch kleine Verformungen ausgeglichen werden. Zusätzlich dazu ermöglicht es die Freistellung, dass in der Ausnehmung des Fuselage ein Vorsprung in der Art eines Stegs angeordnet sein kann, der die Struktur des Fuselage verstärkt und damit höhere mechanische Belastungen ermöglicht. Es kann auch vorgesehen sein, eine Kante des Zapfens einen Vorsprung bildet. Auf diese Weise kann die Wirkung eines vom Mast auf den Fuselage ausgeübten Drehmoments aufgefangen werden, ohne die Befestigungsschrauben übermäßig zu belasten. Damit kann ein entsprechender Vorsprung am Mast Untergriffen werden und damit eine formschlüssige Verbindung hergestellt werden, die hoch belastbar ist. Der Vorsprung ist an dem Ende des Zapfens angeordnet, an dem das typischerweise auftretende Drehmoment eine lokale Zugkraft auf den Fuselage bewirkt.
Üblicherweise ist der Fuselage durch zwei Schrauben am Mast befestigt, die hintereinander im ersten und im zweiten Abschnitt angeordnet sind. Vorzugsweise ist der Fuselage jedoch durch eine Schraube am Mast befestigt, die ausschließlich im Bereich des zweiten Abschnitts angeordnet ist. Auf diese Weise ist es möglich, die Zentrierung einerseits und die Befestigung andererseits räumlich zu entkoppeln, wodurch eine günstigere Krafteinleitung gegeben ist. Ein besonderer Vorteil diese Ausführungsvariante besteht darin, dass die Schwächung der Struktur durch die Schraubenbohrungen minimiert wird.
Eine weitere Verbesserung der Kraftübertragung kann dadurch erreicht werden, dass der Fuselage durch eine reibschlüssige Verbindung am Mast befestigt ist. Insbesondere kann dabei die reibschlüssige Verbindung durch eine in Längsrichtung des Fuselage verschiebbare Hülse realisiert sein, die mindestens einen Befestigungsvorsprung am Mast umgreift. Die reibschlüssige Verbindung kann auch mindestens einen Keil umfassen, durch den der Fuselage gegenüber dem Mast festlegbar ist.
Vorzugsweise weist der Zapfen eine Länge auf, die zwischen dem dreifachen und dem 20fachen, und vorzugsweise zwischen dem fünffachen und dem 15fachen der Breite an seiner Wurzel beträgt. Die Breite des ersten Abschnitts an seiner Spitze kann zwischen 70% und 90% der Breite an seiner Wurzel betragen.
Die Erfindung betrifft auch einen Bausatz für ein Hydrofoil, bei dem mehrere Fuselages mit unterschiedlicher Neigung der Ausnehmung vorgesehen sind. Auf diese Weise kann der Hydrofoil an die jeweiligen Bedürfnisse des Benutzers angepasst werden. Alternativ ist es auch möglich, dass mehrere Masten mit unterschiedlicher Neigung des Zapfens vorgesehen sind. Wesentlich ist jedenfalls, dass die Neigung des Fuselage gegenüber der Längsachse des Wasserfahrzeugs eingestellt werden kann, ohne Keile, Beilagplättchen oder dgl. zu verwenden, die die mechanische Festigkeit der Verbindung reduzieren.
In der Folge wird die vorliegende Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Ausführungsvariante der Erfindung in einer Schrägansicht;
Fig. 2 das Fahrzeug von Fig. 1 in einer teilweisen Explosionsdarstellung;
Fig. 3 ein Detail A von Fig. 2;
Fig. 4 ein Detail A von Fig. 1 bis Fig. 3 in einer Schrägansicht;
Fig. 5 einen Längsschnitt des Details von Fig. 3 und Fig. 4;
Fig. 6 einen Schnitt nach Linie VI - VI in Fig. 5;
Fig. 7 einen Schnitt nach Linie VII - VII in Fig. 5;
Fig. 8 ein Detail eines Fuselage einer zweiten Ausführungsvariante in einer Schrägansicht;
Fig. 9 das Detail von Fig. 8 mit einem eingesetzten Abschnitt des Masts;
Fig. 10 einen Längsschnitt des Details von Fig. 9;
Fig. 11 das Detail von Fig. 9 und Fig. 10 in einer Seitenansicht;
Fig. 12 einen Schnitt nach Linie XII - XII in Fig. 11;
Fig. 13 einen Schnitt nach Linie XIII - XIII in Fig. 11;
Fig. 14 einen Schnitt nach Linie XIV - XIV in Fig. 11;
Fig. 15 ein Detail einer dritten Ausführungsvariante in einer Darstellung entsprechend Fig. 10;
Fig. 16 einen Schnitt nach Linie XVI - XVI in Fig. 15;
Fig. 17 einen Schnitt nach Linie XVII - XVII in Fig. 15;
Fig. 18 ein Detail einer vierten Ausführungsvariante in einer Darstellung entsprechend Fig. 10 und Fig. 15;
Fig. 19 ein Detail einer fünften Ausführungsvariante in einer Darstellung entsprechend Fig. 10, Fig. 15 und Fig. 18;
Fig. 20 ein Detail einer sechsten Ausführungsvariante in einer Darstellung entsprechend Fig. 4 mit dem Schieber in geöffneter Stellung;
Fig. 21 das Detail von Fig. 20 in einer Draufsicht; Fig. 22 das Detail von Fig. 20 und Fig. 21 in einem Schnitt nach Linie XXII -
XXII in Fig. 25;
Fig. 23 das Detail von Fig. 20 bis Fig. 22 in einem Schnitt nach Linie XXIII -
XXIII in Fig. 25;
Fig. 24 das Detail von Fig. 20 bis Fig. 23 in einer Seitenansicht;
Fig. 25 das Detail von Fig. 20 bis Fig. 24 in einer Ansicht von hinten;
Fig. 26 einen Schnitt nach Linie XXVI - XXVI in Fig. 25;
Fig. 27 das Detail von Fig. 20 mit dem Schieber in geschlossener Stellung;
Fig. 28 ein Detail einer siebenten Ausführungsvariante in einer Darstellung entsprechend Fig. 9;
Fig. 29 das Detail von Fig. 28 in einer Draufsicht;
Fig. 30 das Detail von Fig. 28 und Fig. 29 in einer Seitenansicht;
Fig. 31 das Detail von Fig. 28 bis Fig. 30 in einem Längsschnitt;
Fig. 32 einen Schnitt nach Linie XXXII - XXXII in Fig. 30; und
Fig. 33 einen Schnitt nach Linie XXXII - XXXII in Fig. 30.
In Fig. 1 ist ein Wasserfahrzeug, nämlich ein Surfboard, Kiteboard oder dgl. (in der Folge kurz als Board bezeichnet), mit einem Hydrofoil dargestellt. Das Board 5 ist an seiner Unterseite mit einem Hydrofoil 6 ausgestattet, das sich aus einem Mast 2, einem Fuselage 1, einem Frontwing 3 und einem Rearwing 4 zusammensetzt.
Fig. 2 zeigt, dass der Mast 2 an seinem unteren Ende einen Zapfen 7 aufweist, der dazu bestimmt ist, in einer Ausnehmung 8 des Fuselage 1 aufgenommen zu werden, die im Wesentlichen die Negativform des Zapfens 7 aufweist, so dass eine vollflächige Kraftübertragung zwischen Zapfen 7 und Ausnehmung 8 gewährleistet ist.
Die Fig. 4 bis Fig. 6 zeigen eine erste Ausführungsvariante der Erfindung im Detail. Der Fuselage 1 ist am Zapfen 7 des Mastes 2 durch zwei Schauben 10 gesichert, die von unten durch den Fuselage 1 in den Zapfen 7 gedreht sind. Die Schrauben 10 sind als Senkkopfschrauben ausgebildet, so dass sie einerseits bündig mit der Außenfläche des Fuselage 1 abschließen und durch die eingesenkten Bereiche 9 in der Außenfläche des Fuselage 1 andererseits eine Zentrierwirkung aufweisen. In einem ersten Abschnitt 11, der in dieser Ausführung in Fahrtrichtung vorne ist, sind die Seitenwände 11a, 11b des Zapfens 7 (und damit auch der Ausnehmung 8) parallel zueinander (siehe den Schnitt von Fig. 6), während die Seitenwände 12a, 12b des Zapfens 7 in einem zweiten Abschnitt 12, der in dieser Ausführung in Fahrtrichtung hinten ist, nach unten hin verjüngt sind (siehe den Schnitt von Fig. 7), d.h. in einem spitzen Winkel aufeinander zulaufen. Auf diese Weise kann auch beim Auftreten von Toleranzen eine sichere und spielfreie seitliche Führung erreicht werden.
Die zweite Ausführungsvariante, die in den Fig. 8 bis Fig. 14 dargestellt ist, unterscheidet sich von der oben beschriebenen Ausführungsvariante dadurch, dass der erste und der zweite Abschnitt 11 bzw. 12 durch eine Freistellung 13 voneinander getrennt sind. Die Freistellung 13 hat die Form einer keilförmigen Nut, die sich im unteren Bereich in Querrichtung des Zapfens 7 erstreckt.
In der Ausnehmung 8 des Fuselage 1 ist ein der Freistellung 13 entsprechender Vorsprung 14 vorgesehen, der in zusammengebautem Zustand in die Freistellung 13 eingreift.
Auch bei dieser Ausführungsvariante sind die Seitenwände 11a, 11b des Zapfens 7 im ersten Abschnitt 11 und die Seitenwände 12a, 12b im zweiten Abschnitt 12 unterschiedlich geneigt, jedoch sind hier die Seitenwände 11a, 11b im ersten Abschnitt 11 konisch zulaufend, während die Seitenwände 12a, 12b im zweiten Abschnitt 12 parallel zueinander sind.
Eine weitere Besonderheit dieser zweiten Ausführungsvariante besteht darin, dass die vordere Kante 15 des Zapfens 7 positiv geneigt ist, so dass der Zapfen 7 leicht in die Ausnehmung 8 des Fuselage 1 eingeführt werden kann. Die hintere Kante 16 jedoch ist parallel zur Längsrichtung des Masts 2, so dass die Passung der hinteren Kante 16 gegenüber der Ausnehmung 8 des Fuselage 1 unabhängig von allfälligen Toleranzen in Einführrichtung ist.
Die dritte Ausführungsvariante, die in den Fig. 15 bis Fig. 17 dargestellt ist, ist weitgehend analog zur zweiten Ausführungsvariante, mit dem Unterschied, dass hier die Seitenwände 11a, 11b im ersten Abschnitt 11 konisch in einem kleinen Winkel zulaufend angeordnet sind, während die Seitenwände 12a, 12b im zweiten Abschnitt 12 in einem größeren Winkel zueinander geneigt sind.
Bei der in der Fig. 18 dargestellten vierten Ausführungsvariante der Erfindung, die ansonsten den oben beschriebenen Ausführungsvarianten entspricht, ist die hintere Kante 16 negativ geneigt, d.h. dass das untere Ende der Kante 16 einen Vorsprung 16a bildet. Korrespondierend dazu weist die Ausnehmung 8 das Fuselage 1 an dieser Stelle eine Hinterschneidung auf. Die Hinterschneidung ist hinten, da der Mast 2 während des normalen Gebrauchs typischerweise ein Drehmoment in entgegengesetztem Uhrzeigersinn auf den Fuselage 1 ausübt, d.h. dass der Fuselage 1 vorne nach unten gedrückt wird, während hinten eine Zugkraft auf ihn ausgeübt wird. So kann die Hinterschneidung, die vom Vorsprung 16a ausgeübten Kräfte zumindest teilweise durch Formschluss aufnehmen.
Die fünfte Ausführungsvariante, die in der Fig. 19 dargestellt ist, besitzt im Unterschied zu den oben beschriebenen Varianten eine geneigte Unterkante 17 des Masts 2, so dass diese im zusammengebauten Zustand in einem kleinen spitzen Winkel gegenüber einer Längsachse 19 des Fuselage 1 geneigt ist. Diese Ausführung ermöglicht es, ein Baukastensystem darzustellen, bei dem mehrere Fuselages 1 mit unterschiedlichem Winkel der Unterkante 17 zur Verfügung stehen, die wahlweise am Mast 2 befestigbar sind. Auf diese Weise kann die Ausrichtung des Fuselages 1 und damit des Hydrofoils insgesamt je nach den Bedürfnissen des Anwenders eingestellt werden. Da in jedem Fall eine enge und vollflächige Passung zwischen dem Fuselage 1 und dem Mast 2 gegeben ist, wird immer eine mechanisch hoch belastbare Verbindung gewährleistet.
Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass hier nur eine Einschraubbohrung 18 vorgesehen ist, die im zweiten Abschnitt 12 vorgesehen ist, da dort im Normalfall Zugkräfte auftreten.
In Fig. 20 ist eine sechste Ausführungsvariante der Erfindung dargestellt, bei der die Verbindung zwischen dem Mast 2 und dem Fuselage 1 zusätzlich zu Schrauben oder auch alternativ zu Schrauben durch eine Schiebehülse 20 gesichert wird. In Fig. 20 ist die Schiebehülse 20 in geöffnetem Zustand. Diese Schiebehülse 20 ist in Nuten 23 geführt, die seitlich im Fuselage 1 vorgesehen sind, und sie weist eine Bohrung 22 auf, durch die die Schiebehülse 20 im geschlossenen Zustand durch eine Schraube 21 gesichert werden kann, was in Fig. 27 dargestellt ist. Die Fig. 22 bis Fig. 26 zeigen verschiedene Ansichten und Schnitte zur Erklärung.
Die siebente Ausführungsvariante, die in den Fig. 28 bis Fig. 33 dargestellt ist, unterscheidet sich von den oben erläuterten Varianten dadurch, dass der Zapfen 7 des Masts 2 einen ersten Abschnitt 11 und einen zweiten, hinterschnittenen Abschnitt 24 aufweist. Die Seitenwände 11a, 11b des ersten Abschnitts 11 sind nach unten hin verjüngt, während die Seitenwände 24a, 24b des zweiten, hinterschnittenen Abschnitts 24 schwalbenschwanzförmig ausgebildet sind. Der Zapfen 7 besitzt zur Aufnahme des Vorsprungs 14 und um den Zusammenbau von Mast 2 und Fuselage 1 zu ermöglichen, eine vergrößerte Freistellung 25. Darüber hinaus hat die Ausnehmung 8 im Fuselage 1 einen vertieften Bereich 26, der sich hauptsächlich unterhalb des hinterschnittenen Abschnitts 24 befindet, der ebenfalls dazu dient, den Zusammenbau zu ermöglichen. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, ein robustes und steifes Hydrofoil zu realisieren, das hohen Bedienungskomfort bietet.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Hydrofoil für ein Wasserfahrzeug, mit einem Mast (2) und einem am Mast (2) befestigten Fuselage (1), der Flügel zur Erzeugung von Auftrieb aufweist, wobei der Mast (2) mindestens einen Zapfen (7) trägt, der in einer entsprechenden Ausnehmung (8) im Fuselage aufgenommen ist, und dessen Seitenwände (11a, 11b, 12a, 12b, 24a, 24b) in Befestigungsrichtung mindestens teilweise konisch verjüngt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen (7) in Längsrichtung des Fuselage (1) einen ersten Abschnitt (11) und einen zweiten Abschnitt (12, 24) aufweist, und dass die Seitenwände (11a, 11b) des ersten Abschnitts (11) und die Seitenwände (12a, 12b, 24a, 24b) des zweiten Abschnitts (12) im Querschnitt unterschiedlich geneigt sind.
2. Hydrofoil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (11) in Fahrtrichtung vor dem zweiten Abschnitt (12) angeordnet ist und dass die Seitenwände (11a, 11b) des ersten Abschnitts (11) stärker geneigt sind als die Seitenwände (12a, 12b, 24a, 24b) des zweiten Abschnitts (12).
3. Hydrofoil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (11) und der zweite Abschnitt (12, 24) durch eine Freistellung (13) voneinander getrennt sind.
4. Hydrofoil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt (12) zueinander parallele Seitenwände (12a, 12b) aufweist.
5. Hydrofoil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kante (16) des Zapfens (7) einen Vorsprung (16a) bildet.
6. Hydrofoil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Fuselage (1) durch mindestens eine Schraube (10) am Mast (2) befestigt ist.
7. Hydrofoil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Fuselage (1) durch eine Schraube (10) am Mast (2) befestigt ist, die ausschließlich im Bereich des zweiten Abschnitts (12, 24) angeordnet ist.
8. Hydrofoil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Fuselage (1) durch eine reibschlüssige Verbindung am Mast (2) befestigt ist.
9. Hydrofoil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die reibschlüssige Verbindung mindestens einen Keil umfasst, durch den der Fuselage (1) gegenüber dem Mast (2) festlegbar ist.
10. Hydrofoil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Fuselage (1) durch eine in Längsrichtung des Fuselage (1) verschiebbare Hülse (20) realisiert ist.
11. Hydrofoil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiebbare Hülse (20) in mindestens einer Nut (23) am Fuselage (1) geführt ist.
12. Hydrofoil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen eine Länge aufweist, die zwischen dem dreifachen und dem 20fachen, vorzugsweise zwischen dem fünffachen und dem 15fachen der Breite an seiner Wurzel beträgt.
13. Hydrofoil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des ersten Abschnitts an seiner Spitze zwischen 70% und 90% der Breite an seiner Wurzel beträgt.
14. Bausatz für ein Hydrofoil nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Fuselages (1) mit unterschiedlicher Neigung der Ausnehmung (8) vorgesehen sind.
15. Bausatz für ein Hydrofoil nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Masten (2) mit unterschiedlicher Neigung des Zapfens (7) vorgesehen sind.
2024 04 08
BA/IV
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