NL1023770C2 - Stabiel en zich optimaal snel verplaatsend door wind bewegend voertuig, respectievelijk vaartuig. Deltasurfen/Spailboot is de naamdrager. - Google Patents

Description

Stabiel en zich optimaal snel verplaatsend door wind bewegend voertuig, respectievelijk vaartuig. Deltasurfen/Spailboot is de naamdrager.

De uitvinding, Deltasurfen heeft betrekking op door wind bewegende zeildragende 5 voertuigen, waarbij er voor deze voertuigen een geleiding is aangelegd, en

Deltasurfers/Spailboten hebben betrekking op door wind bewegende vaartuigen, waarbij deze voer- en vaartuigen, resp. Deltasurfers speciaal zijn ingericht voor normaal overbrenging van de resulterende, c.q. netto liftkracht ter plaatse van het contactvlak op een geleiding van de geleider, terwijl deze normaal krachtoverbrenging een optimale 10 krachtenoverdracht verzorgt binnen een sterk, en bij benadering star in de krachtenoverbrenging ingericht door wind aangedreven voer- en vaartuig, waarbij de liftkracht ten gevolge van de wind voor de werking van de genoemde uitvinding minimaal gelijk is of moet zijn aan het gewicht van de betreffende Deltasurfer om deze te liften, waarbij de stabiliteit relatief goed is, en waarbij de voer- en vaartuigen relatief 15 hoge snelheden behalen.

Een vergelijkbaar krachtenoverdracht van vleugeldracht binnen door wind gedreven voertuigen is bekend uit het Amerikaans octrooi USD443902S, zogenaamde “Kite’s”, en het "windgedreven voertuig" volgens het wereldwijd patent W003024781. In de bestaande windgedreven Kite’s en aanverwante voertuigen is de zeilkoppeling aan een 20 geleider ten behoeve van optimalisatie van de snelheid, kracht, stabiliteit, bedienbaarheid en toepasbaarheid niet gerealiseerd.

Deze uitvinding wordt gekenmerkt, doordat de optredende krachten binnen door wind bewegende zeildragende voer- en vaartuigen geoptimaliseerd worden, zodanig dat evenwicht, snelheid, kracht, stabiliteit, bedienbaarheid en toepasbaarheid optimaal zijn. 25 Met normaaloverbrenging van de liftkracht van het zeil in een door wind bewegend zeildragend voer- of vaartuig op een dwars op de wind gelegen geleiding wordt optimaal van de windkracht gebruik gemaakt ten behoeve van de snelheid van het voer- of vaartuig.

Deze uitvinding bestaat uit een samengesteld geheel, dat een zeil indirect via een 30 verbindingsconstructie draagt op een geleider/boot. De verbindingsconstructie tussen de geleider en het zeil is een sterke, flexibele en stevige afstandshouder. De afstandshouder tussen het in het zeilvlak gelegen zeilhart en geleider(hart) is geschematiseerd een stang met aan beide aangrijpingspunten bedienbaar bolschamieren, waarbij de stang 1 n 9 Q 7 *7 Π 2 bestuurbaar/controleerbaar axiaal roteerbaar is en het beneden kogelschamier is gehuisvest op een verrijder/traveller, die binnen een bepaald vlak of lijn op de geleider over een baanwerk beweegt dat is gemonteerd op de geleider.

Met bovengenoemd controle inrichting wordt de grondslag benoemd van een 5 volledig bedienbaar en in verschillende zeilstanden fïxeerbaar zeilvlak of vleugelconstructie ten op zichten van de geleider/boot.

De uitvinding zal hieronder nader aan de hand van een in de tekening afgebeeld uitvoeringsvoorbeeld van de compositie verduidelijkt worden. Daarbij tonen:

Figuur 1 een geschematiseerde compositie volgens de uitvinding in voor-de-windse-koers. 10 Figuur 2 een vooraanzicht gedeeltelijk doorsnede van figuur 1.

Figuur 3 een geschematiseerd compositie volgens de uitvinding in halve-windse koers. Figuur 4 een verdere variant van de compositie volgens de uitvinding in voor-de-windse-koers.

Geleiding 4 voert/geleidt geleider 1. Een verbindingsconstructie, in het geheel met 2 15 aangegeven verbindt zeil 3 in het zeilhart van genoemd zeil met geleider 1 en indirect met geleiding 4. In geval van water is geleiding 4 water en geen vaste geleiding. Zeil 3 wordt nabij het in het zeilvlak gelegen lifthart gekoppeld door een zoals in de figuren geschematiseerd rechtlijnig en controleerbaar axiaal roteerbaar verbindingselement/stang 10 aan de geleider 1 met bedieningsinrichtingen 37 en 38 aan de beide einden van de 20 verbindingsconstructie 10.

Eenvoudig, en als zodanig geschematiseerd in de figuren 1-3 begint een enkele stang/verbindingselement 10 in de beneden bedienbaar en verrijdbaar bolgewricht 37 en koppelt het zeil 3 aan het tweede bedienbaar bolschamier 38. De sterke afstandshouder en hoofdbediening, de gehele verbindingsconstructie 2, grijpt aan in het vlak van de vleugel 25 in het zeilhart en bepaalt de afstand tussen de genoemde kem van het zeil en het benedenste bolschamier op de geleider/boot 1.

De hoofdbesturing is geïntegreerd in de twee bolschamieren, 37 en 38, met gecontroleerde axiale rotatie over de as van de verbindingsstang ten behoeve van zeilvlak rotatie. Via deze besturingswijze is een uitvoering genoemd voor normale controle of 30 normaal zeilen.

De vaste geleiding, veelal een rail of dergelijke constructie biedt de geleider een even met het grondvlak gelegen verplaatsbaar vlak door bijvoorbeeld een dubbele rail of een monorail die in figuur 2 wordt geschematiseerd met een ovale doorsnede van de 3 geleiding, terwijl te water een bij benadering stabiel vlak wordt gewaarborgd door speciaal ontworpen drijflichamen, zoals een-romps-boten met ballast of met een speciale catamaran.

De Spailboten hebben de eigenschap zich in elke andere koers dan de voor-de-5 windse koers af te zetten in het water tegen de liftkracht en de catamaran lift dan een drijver uit het water op het moment dat de vleugeldracht voldoende is opgebouwd voor stabiliteit die in de voor de windse koers werd gewaarborgd door de dubbele drijvers. In de voor-de-windse-koers is de stabiliteit ten opzichte van het grondvlak nodig omdat zeildruk onvoldoende is opgebouwd en de compositie relatief moeilijk controleerbaar is 10 door het eigen gewicht van de compositie. DrijfVermogen is niet meer nodig tijdens volle snelheid dwars door het windveld en alleen het onderwater profiel van de vaartuigen volgens de uitvinding trekt rechtstandig door het water. Door voornamelijk trekkrachten wordt de lei drijver van een catamaran volgens de uitvinding uit het water getild. Spailboten kenmerken zich door de universiteit aan mechanismen ten einde het benodigde 15 dwarse profiel voor de netto zijwaartse kracht door het water te voeren. Spailboten met twee asymmetrische rompen bieden weerstand tegen verleiering, resp. dwarse wegzetting van de boot door de zijwaarts gerichte liftkracht nadat de lei drijver is opgetrokken tot boven het water en de loefdrijver water voert.

Zeilconstructies kunnen eveneens meervoudig en in verschillende vormen worden 20 uitgevoerd. Evenals de catamarans en de een-romps-boten worden deze niet getoond.

Figuur 4 toont een aanzicht van een ontwikkeling op de in figuur 3 getoond verbindingsconstmctie 2, met de enkele stang 10 met de twee kogelschamieren 37 en 38, en deze ontwikkeling bestaat uit minimaal uit drie verbindingsstangen 14, in figuur 4 vier, met een beneden gelegen enkel bedienbaar knooppunt 39, dat roteerbaar is in een vlak 25 evenwijdig aan het grondvlak, respectievelijk roteerbaar in het vlak dat de geleider vormt in samenwerking met de geleiding, respectievelijk water.

Genoemd enkelvoudig bedienbaar knooppunt 39 met minimaal drie en zoals heeft getoond in figuur 4 met vier verbindingstangen 14 heeft een vergelijkbare uitwerking op het zeil met de twee bedienbare bolschamieren 37 en 38 met axiaal rotatie over de lengte 30 van de verbindingstang 10 en kenmerkt zich doordat de massa ten behoeve van de bediening in het beneden knooppunt is opgenomen. Knooppunten met twee verbindingsstangen vergen vijzels of een ander soort mechanisme nabij het zeil ten einde de genoemde bewegingen van het zeil te kunnen maken.

4 λ ·.

4

Knooppunt 39 is ofwel direct aan de geleider gemonteerd of is zoals getoond in figuur 4 gehouden op een tafel 15 met ringbaan aan een hefconstructie 16, van een tweede knooppunt.

Knooppunt 39 met eventueel een tweede en derde knooppunt is verplaatsbaar over 5 een baanwerk 17 op de geleider voor de positionering van de krachtenafzetting, respectievelijk krachtenoverdracht positie.

Knooppunt 39 heeft één of meerdere kantelmechanismen 18 voor de hoekcontrole van de stangen 14 ten opzichte van bijvoorbeeld het grondvlak, knooppunt 39 heeft een ringbaan 19 en rotatie mechanismen voor de axiaal rotatie om de lengteas van de 10 verbindingsconstructie, waardoor het zeilvlak meebeweegt, knooppunt 39 heeft uitschuifmrichtingen 20 voor de, zoals in figuur 4 getoonde vier onafhankelijk ten opzichte elkaar verticaal bewegende stangen 14. Vijzels of een ander een soort mechanisme 18 kantelen een mantel 21 met roteerbaar erin een drum 22 met in de drum de schachten 23 van de vier verbindingdelen 14. Vijzels of ander soort schuifmechanisme 15 onder de verbindingsstangen in de schachten van de drum verlengen of verkorten de in een vierkantopstelling rondom het in het zeilvlak gelegen zeilhart stangen om de vleugel te positioneren en om de vleugeldracht te reguleren. Het gesynchroniseerd verlengen/verkorten van de stangen in de drum in samenwerking met synchronisatie van de overige genoemde mechanismen in het knooppunt 39 en de tweede hulp knooppunt 20 direct aan de geleider bepaalt zeilvlak posities vergelijkbaar met posities van de met twee bedienbaar aangedreven bolschamieren en enkele stang verbonden zeil. Het verschil tussen de in figuren 1-3 aangegeven bedieningsinrichting en de genoemde ontwikkeling zoals heeft afgebeeld in figuur 4 is de gewichtsverdeling/massaverdeling.

Verbindingsconstructie 2 is sterk en bewerkstelligt een bij benadering starre 25 verbinding tussen zeil en geleiding, en is niet per definitie recht, zoals is getekend in figuur 4. In en door de verbindingsconstructie kunnen krachten en momenten worden opgenomen voor de uiteindelijke overbrenging van de liftkrachten tot op het contactvlak waar de normaaloverdracht tussen de lift en de geleiding plaats vindt.

Binnen de uitvinding ligt de nadruk op de normaal overbrenging op de geleiding en 30 niet in de normaal overbrenging tussen zeil en geleider. In de genoemde “Kite’s” uit het Amerikaans octrooi bestaat de verbindingsconstructie uit draden en er is daarom geen stabiliteit en geen controle bij hoge snelheden. (Draden kunnen geen inwendige momenten opnemen en zijn derhalve ongeschikt.) In het genoemd windgedreven voertuig uit het 5 wereldwijd patent wordt ook geen oplossing gegeven voor instabiliteit en oncontroleerbaarheid ten aanzien van de ophef door de liftkracht van het vaartuig uit het water bij hoge snelheden. Spailboten en Deltasurfers zijn controleerbaar omdat de bouwstenen zijn afgestemd op elkaar en er is feitelijk niet meer spraken van drie 5 bouwstenen maar van een compositie dat zoveel mogelijk de krachten op een normale wijze verwerkt. Instabiliteit bij gewone zeilboten wordt veroorzaakt doordat de liftkracht niet in een zelfde lijn werkt met de waterweerstand op de kiel en het onderwaterschip.

Met behulp van actief door een piloot en een eventueel aangevuld met een adaptief besturingssysteem met bestuurbare kogelschamieren 37 en 38 en verbindingselementen of 10 aanverwante ontwikkelingen hierop zoals in figuur 4 is getoond, kan het zeilvlak in/naar elke positie worden bewogen en worden gefixeerd. Door de in het zeilvlak opgewekt vleugeldracht optimaal te benutten wordt normaal gezeild. Kenmerkend voor normaal zeilen is de bij benadering horizontale overbrenging op de geleiding omdat eerst het eigen gewicht van de compositie wordt getild en de rest van de liftkracht wordt gebruikt voor ♦ 15 snelheid en diende gevolge bij benadering horizontaal in de overbrenging op het contactvlak is. Tevens is controle van de compositie volgens de uitvinding gebaseerd op het gelijk houden van de verticaal omhoog werkende liftkracht met het eigengewicht met behulp van het genoemde adaptieve besturingssysteem en de piloot, in samenwerking met besturingsinrichting met de twee kogels 37 en 38 aan de verbindingsstang 10.

20 Eenvoudig is het uitgangspunt van de compositie volgens de uitvinding; bij te veel omhoog werkende lift wordt voornamelijk de kantelstand van de verbindingsconstructie aangepast en ten gevolge hiervan wordt het zeil meer verticaal gezet hetgeen minder opwaartse lift oplevert maar meer zijwaartse kracht. Zijwaartse kracht, respectievelijk horizontale kracht van de lift zet zich af tegen de geleider ten behoeve van snelheid. Een 25 evenwicht tussen eigengewicht en opwaarts werkende liftkracht van het zeil wordt constant nagestreefd. Telkens wordt bij overschrijding van het eigen gewicht door de opwaartse lift de verbindingsconstructie vlakker gezet met dezelfde gevolgen voor de resulterende liftkracht van het zeil. Aanpassing van zeilposities vergt synchronisatie van alle besturingsmechanismen.

30 Op topsnelheid is de voortgaande richting dwars door het windveld (halve wind) omdat dan de wind optimaal wordt omgezet en er bij benadering geen arbeid wordt verricht in de richting van de windkracht. De invalhoek van de schijnbare wind is dan bij 6 benadering dwars op de wind zodat de windvectoren bij benadering dwars worden omgezet met optimaal energiebenutting tot gevolg van een gegeven zeilvlak.

Op topsnelheid is bovendien de overdracht van de resulterend liftkracht op het contactvlak tussen de geleider en de geleiding vrijwel horizontaal omdat de verticaal 5 component van de lift evenwicht maakt met het eigengewicht van de compositie volgens de uitvinding. Normaal zeilen, Deltasurfen is tweeledig: 1 vleugeldracht overdracht is normaal op de geleiding, respectievelijk water zodat de compositie volgens de uitvinding niet instabiel is; ook niet bij zeer harde wind!! 2 tijdens het zeilen wordt gewichtloosheid van de compositie volgens de uitvinding 10 nagestreefd ten einde alle krachten van het zeil optimaal te benutten.

Door simultaan met alle in een zeilboot optredende krachten om te gaan en deze vervolgens te verwerken in een zeildragend geleid voertuig of vaartuig wordt een compositie opgezet volgens de uitvinding. Naast de theoretische grondslag ten aanzien van snel en gewichtloos zeilen voorziet de uitvinding in de controle en stabiliteit ervan door 15 middel van praktisch uitvoerbare ontwerpen aan de hand van de genoemde bedieningsinrichting.

Uit de hierboven beschreven varianten volgt dan de uitvinding die op verschillende wijzen uitgevoerd kan worden. Vanzelfsprekend zijn verdere varianten mogelijk die direct voor de hand liggend zijn voor degenen bekwaam in de stand der techniek· en in zeil -en 20 vliegkunst en liggen binnen het bereik van de bijgaande conclusies.

1 ! ; /

Claims (5)

1. Door wind bewegende zeildragende voer- en vaartuigen, bestaande uit een zeil 3, geleider 1, respectievelijk drijflichaam met speciaal onderwaterschip en geleiding 4, respectievelijk water ingericht ten behoeve van een normaal overbrenging van 5 vleugeldracht op de geleiding via een overbrengconstructie 2 op de geleider 1, respectievelijk drijflichaam met speciaal onderwater profiel. (Opmerking: een normaal overbrenging is een overbrenging van twee of meer krachten in/door een zelfde werklijn, waardoor het in de overbrenging ontbreekt aan een arm of koppel.) Een geleider 1 draagt indirect een zeil 3 met behulp van een met een of meerdere stangen uitgevoerde 10 verbindingsconstructie 2, en is een samengestelde compositie waarin de genoemde onderdelen binnen een ontwerp volgens de uitvinding volledig op elkaar zijn afgestemd, waarbij de compositie in staat is zichzelf met behulp van een piloot en een besturingsysteem in evenwicht te houden. Dit evenwicht wordt bepaald door het eigengewicht van de compositie. Overschrijding, of mogelijke overschrijding van de 15 verticaal werkende component van de liftkracht, respectievelijk opwaartse component van de vleugeldracht van het eigengewicht van de compositie is niet van toepassing omdat de compositie speciaal is ingericht dit evenwicht tussen opwaartse lift en eigengewicht van de compositie te waarborgen, waarbij kenmerkend is dat het verminderen van de opwaartse component een vermeerdering inhoudt van de totale liftkracht omdat het zeilvlak steiler 20 ten opzichte van het grondvlak wordt gezet. Uitgaande van een maximum windkracht is het benodigd dwarse onderwater profiel en de sterkte van de geleiding bekent, alsmede de dimensies van de gehele compositie waardoor bij benadering optimale benutting van de netto liftkracht gepaard gaat met een bij benadering horizontaal en dwars op de geleiding overgebracht vleugeldracht. Doordat 25 de krachten binnen de compositie voornamelijk normaal worden overgebracht is het relatief eenvoudig de compositie te dimensioneren op sterkte.

2. Ingericht voer- en vaartuigen volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de optredende krachten optimaal worden gebruikt voor snelheid van de voer- en vaartuigen, waarbij de controle wordt gewaarborgd door een speciaal voor deze voer -en vaartuigen ontwikkeld 30 verbindingsconstructie 2 die in de meest eenvoudige uitvoering bestaat uit een axiaal roteerbare verbindingstang 10 met aan beide aangrijpingspunten bedienbare bolschamieren 37 en 38, die zich vasthouden in nabij de beide kernen van respectievelijk de geleider 1 en het zeilvlak 3.

3. De uitvinding wordt gekenmerkt door optimalisatie van de krachten en het evenwicht • ervan en controle mogelijkheden van de volgens conclusie 1 en 2 ingericht voer -en vaartuigen.

4. Afhankelijk van de toepassing van genoemd volgens conclusie 1 tot en met 3 voer - en 5 vaartuigen volgen de vormen van het zeil, of meerdere zeilen, de geleider, geleiding en verbindingsconstructie, waarbij binnen de ontwerpen van composities volgens de uitvinding alle onderdelen samenhang vertonen en ontwikkelingen doen ontstaan voor vervolmaking van dergelijke composities volgens de uitvinding. Draaiing van een speciaal gemodificeerd rond zeil veroorzaakt lift en aandrijving in 10 en door windstille gebieden.

5. Controle van een zeilvlak 3 volgens een ingetrokken tot in het zeil variant op de verbindingsinrichting 2 volgens conclusie 1-4 tot in de kem van het zeilvlak is de basis voor hypothetische bestuurbaar uitgevoerde vluchten van bijvoorbeeld frisbees door de lucht en/of zelfs vliegende schotels in de ruimte, aangedreven door fotonen. De 15 bedieningsinrichting/besturing 2 is een stabiliserend mechanisme en kan worden gebruikt voor bovengenoemde zelfstandige vluchten van dergelijke frisbees/vliegende schotels.