NO161304B - Styreanordning for en seilbaat. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en styreanordning for en seilbåt av den art som angitt i innledningen til krav 1.

Det er kjente styreanordninger for katamaranseilere som innbefatter to ror kinematisk forbundet med en irostyre-innretning og innbyrdes forbundet der mellom for samtidig svingning om deres akser for å starte dreiingen av fartøyet.

Den kinematiske koblingen mellom rorene innbefatter to styrepinner stivt forbundet ved sin ene ende med rorene og ved dens andre ende dreibart forbundet med et krysstykke som tjener som rorstyreinnretning for katamaraner av liten størrelse. Den geometriske aksen for dreiing av disse rorene er forskjøvet fremover mot punktene for påføring av total bølgetrykk utøvd på rorene i en retning som fører sammen med bevegelsesbanen til fatøyet.

Ved hard sjø er som kjent de øvre skiktene i vannet i vertikale og horisontale bevegelser som varierer retningen periodisk. Vannpartikler tett opptil overflaten beveges på en sirkulær bane slik at vannet på bølgekammen beveger seg langs bølgeutbredelsesretningen, mens ved en bølgedal beveger den seg i motsatt retning.

Dersom består av to kinematisk koblede ror er perpendikulært på bølgeutbredelsesretningen og ved et punkt eller et annet går et ror gjennom en bølgekam mens det andre roret beveger seg gjennom en bølgedal så vil vannet bevege seg i området tilliggende hvert ror på kryss av fartøyets bevegelsesretning i felles motsatte retninger. Eetningen til det innstrømmende vannet som går mot roret avviker derfra fra fartøyets kurs. P.g.a. at rorene bestemmer bevegelsesretningen for fartøyet har den innkommende vannstrømmen en tendens til å gå rundt roret ved en viss angrepsvinkel hvorved et ytterligere trykk blir utøvd på rorene, idet disse trykkene virker ved felles motsatte retninger. Med båtens bevegelse forover møter derfor hvert ror vekselvis bølgekam og bølgedal og ytterligere trykk utøvd på roret har en tendens til kontinuerlig å variere både i verdi og retning. Ved en relativ høy hastighet for katamaranen og ved forholdsvis grov sjø og med et av rorene over en brytende bølgekam, øker lasten på rorene med flere ganger vanntrykket på rorene når katamaranen beveger seg ved samme hastighet i rolig sjø. Dersom arealet på hvert ror til katamaranen f.eks. er 0,5 m<2>og katamaranen seiler ved en hastighet på 20 knop så vil ved sterk sjø innfallsvinkelen til det innstrømmende vannet mot rorene for en kort varighet øke til så mye som 8° - 10° og det ytterligere trykket på rorene kan være 1,5 - 2,0 t, som er 7 til 10 ganger større enn det maksimaltrykket utøvd på katamaranens ror når båten beveger seg ved samme hastighet i rolig sjø. Styreanordningen til en katamaran må derfor være tilstrekkelig sterk for disse formål og dette med-fører øket vekt samt større fremstillingskostnader.

For å redusere ovenfornevnte økede vanntrykk må rorarealet reduseres vesentlig, noe som igjen påvirker manøvreringsevnen til båten.

Foreliggende oppfinnelse er rettet mot anbringelse av en kinematisk leddforbindelse mellom en katamarans ror slik at det økede vanntrykket på rorene ved grov sjø og som også reduserer vekten og produksjonskostnaden til en katamaran så vel som forbedrer driftssikkerheten til katamaranen.

Formålet med foreliggende oppfinnelse tilveiebringes ved hjelp av en styreanordning av den innledningsvis nevnte art, hvis karakteristiske strekk fremgår av krav 1. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen fremgår av underkravene.

Styreanordning ifølge foreliggende oppfinnelse er for trinnsvis forsynt med en innretning for å begrense vinkelen ved hvilke rorene dreies fritt under påvirkning av ytre krefter, idet innretningen er tilpasset å samvirke med i det minste en av leddene til den kinematiske leddforbindelsen av rorene.

Styreanordningen forsynt med ovenfornevnte kinematiske leddanordning gjør det mulig for katamaranen å utvikle et ekstra drivtrykk ved grov sjø ved anvendelsen av sjøbølgeenergien.

Slike kinematiske leddforbindelser av rorene innbefatter fortrinnsvis to styrepinner fastgjorte til rorene, krysstykker som har anordnet ved dens begge ender trinser med et endeløst fleksibel elementført derover for å danne to deler, idet hver av delene av det endeløse fleksible elementet er forbundet med styrepinnen på en av rorene og en innretning for å begrense bevegelsen til krysstykket i forhold til styrepinnene i det horisontale og vertikale planet.

En slik kinematisk leddforbindelse som forbinder rorene til katamaranen er enkel å fremstille pålitelig i drift og kan bli anvendt ved små og mellomstore sjøgående katamaraner .

En vertikal stift er fortrinnsvis fastgjort til den fremre enden av hver styrepinne, idet krysstykket er hult innvendig for å oppta i sitt indre trinser og det endeløse fleksible elementet, hvis hver del er festet til en av stiftene, idet krysstykket har langsgående spalter i motsatte vegger som strekker seg mot enden av krysstykket, ved hvilke spalter er anbrakt glidbart fastgjort vertikale stifter, idet den begrensede bevegelsen til krysstykket i forhold til styrepinnene er fastlagt av samvirke mellom spaltene og stiftene. Ovenfornevnte konstruksjon av den kinematiske leddforbindelsen gjør den mindre massiv og sikrere for seilere.

Innretning for å begrense vinkelen ved hvilke rorene dreies fritt har fortrinnsvis form av en sylindrisk fjær festet ved sin ene ende til krysstykket og ved sin andre ende er anbragt en plate med to huller for passasje der-igjennom av delene av det endeløse fleksible elementet, idet disse delene ved ene siden av fjærplaten i tett nærhet dertil har kuleformede deler med en diameter større enn diameteren til hullene i fjærplaten.

Ovenfornevnte anordning er svært enkel, og muliggjøre an-vendelse av innretningen for begrensning av vinkelen ved hvilke rorene blir dreiet under påvirkning av bølger ved det indre av det hule krysstykket.

For større katamaraner kan styreanordningen bli konstruert slik at den kinematiske leddforbindelse som forbinder rorene innbefatter trinser som er festet til hver av rorene og et endeløst fleksibelt element som går over trinsene i hhv. urviserretningen og mot urviserretningen, idet hver av delene av det endeløse fleksible elementet føres over et par første ruller fastgjort til båtens skrog for å danne en sløyfe ført over en blokk opphengt ved enden av et annet fleksibelt element ført rundt en trommel til styreinnretningen.

Ovenfornevnte anordning er å foretrekke ved at alle leddene kan bli gjemt inne i fartøyets skrog.

Den kinematiske leddkoblingen som forbinder rorene kan ha form av en fIrehengslete flerleddmekanisme, idet endene til noen av leddene i denne mekanismen er forbundet for parallell frem- og tilbakegående bevegelse til den ene delen av det endeløse flesible elementet ført over en blokk fastgjort på båtens skrog og anbrakt rundt en trommel til styrelnnretnlngen.

Styreanordningen til seilbåten Ifølge foreliggende oppfinnelse gjør det mulig å redusere belastningen for rorene flerfold når båten seiler i grov sjø, som igjen gjør det mulig i vesentlig grad å redusere vekten på styreanordningen og følgelig vekten på båten.

Den foreslåtte styreanordningen frembringer dessuten ekstra drivtrykk når det er hard sjø, som medfører forbedrede sjøgående egenskaper ved katamaranen.

Oppfinnelsen skal nå beskrives nærmere med hjelp av forskjellige utførelsesformer i forbindelse med tegningene, hvor: Fig. 1 viser et planriss av en katamaran forsynt med den styreanordning ifølge foreliggende oppfinnelse . Fig. 2 viser et forstørret snitt langs linjen II-II på

fig. 1.

Fig. 3 viser skjematisk en katamaran forsynt med den styreanordning ifølge foreliggende oppfinnelse, ved hvilken den kinematiske leddanordningen mellom rorene har form av et fleksibelt

element.

Fig. 4 viser skjematisk en katamaran forsynt med den styreanordning ved hvilke den kinematiske leddanordningen mellom rorene har form av en firehengslet flerleddmekanisme.

Med henvisning til fig. 1 Innbefatter seilbåten, i dette spesielle tilfellet en katamaran, to ror 1 kinematisk leddforbundet for tvungen dreiing av rorene slik at kata maranen skal begynne en vending og for å kunne dreie fritt om aksen 2 ved en lik vinkel a i gjensidig motsatt retning under trykket fra vannet. Rotasjonsaksene 2 til rorene 1 er anbragt foran punktene R^ , Rg for å påføre det totale vanntrykket på rorene 1.

Den kinematiske leddforbindelsen som forbinder rorene 1 innbefatter to styrepinner 3 som hver er forbundet med tilsvarende ror 1, et krysstykke 4 og et endeløst fleksibelt element 5. Krysstykket 4 (fig. 2) er innvendig hult, idet dets indre opptar ved motsatte ender trinser 6, idet det fleksible endeløse elementet 5 ført over trinsene 6.

For å variere strekket i det fleksible elementet 5 kan trinsene 6 bli trukket sammen eller ført fra hverandre, idet justeringsskruer 7 for dette formålet er anbrakt i dekkplaten 8 som lukker krysstykket 4 på sine motsatte ender.

Frontenden til styrepinnene 3, dvs. endene motsatt i de forbundet med rorene 1, har vertikale stifter 9, 10 som tjener som forbindelser av styrepinnene 3 med det fleksible elementet 5. En del 5a av det fleksible elementet 5 er forbundet med stiften 9 til en styrepinne 3, mens derimot den andre delen 5b av det fleksible elementet 5 er forbundet med stiftene 10 til den andre styrepinnen 3.

Gjennomgående spalter 11, 12 er anbragt på motsatte sider

av krysstykket 4, idet disse spaltene tjener til mottagelse av stiftene 9, 10 og begrenser den horisontale forskyvningen av krysstykket 4 i forhold til styrebenene 3. Vertikal forskyvning av krysstykket 4 i forhold til styrepinnen 3 er begrenset av stifthodene 13, idet diameteren til stifthodet 13 er større enn bredden på spaltene 12.

Det indre av krysstykket 4 har også en innretning 14 for å begrense vinkelen a til den frie dreiingen av rorene 1 i forhold til motsatte retninger under påvirkning av en ytre kraft spesielt trykket ut av vann. Denne innretning har form av en sylindrisk fjær, med henvisningstallet 14. Fjæren 14 er festet med dens ene ende til veggene i kryss-stykket 4 slik at delene 5a, 5b av det fleksible elementet 5 passerer der igjennom.

Fjærens 14 andre ende har festet dertil en plate 15 med to huller 16 gjennom hvilke delene 5a, 5b av det fleksible elementet 5 går igjennom. Kuleutforminger 17 er anordnet på delene 5a, 5b av det fleksible elementet 5 i nærheten av platen 15 inn i fjæren 14, Idet diameteren til disse kulene 17 overskrider diameteren for hullene 16.

Med henvisning til fig. 3 er det vist en modifisert form av styreanordning ifølge oppfinnelsen hvor den kinematiske leddanordningen som forbinder rorene 18, 19 innbefatter trinser 20, 21 festet til rorene 18, 19 henholdsvis. Den innbefatter dessuten et endeløst fleksibelt element 22 og to par med føringsruller 23, 24 og 25, 26 fastgjort til katamaranens skrog. Et annet fleksibelt element 28 går over en trommel 29 til et håndhjul 27 for å forbinde det endeløse fleksible elementet 22 med håndhjulet 27, idet dette fleksible elementet 28 er forbundet ved disse ender med blokker 30 og 31.

Det fleksible endeløse elementet 22 ved sin del 22a, som strekker seg fra trinsen 20 er sukksesivt ført over før-ingsrullen 23, blokk 30 og føringsrull 24 for å danne en sløyfe og strekker seg videre til trinsen 21. Delen 22b av det fleksible elementet 22 strekker seg ved trinsen 21 til sukksesiv å passere overføringsrullen 26, blokken 31 og førlngsrullen 25 for likeledes å danne en sløyfe som strekker seg ytterligere mot trinsen 20. På denne måten er det endeløse fleksible elementet 22 bragt til å passere over trinsene 20 og 21 i urviseretningen og mot urviseretningen.

Føringsrullene 23, 24 og 25, 26 og blokkene 30 og 31 er anordnet slik at delene av sløyfen dannet der mellom forløper parallelt.

En firehengslet flerleddmekanisme kan dessuten bli anvendt som en kinematisk kjede som forbinder rorene 32 og 33 som vist på fig. 4.

Et tverrledd 34 er forbundet med de langsgående leddene 37 og 38 via hengslene 35 og 36. Leddene 37 og 38 er igjen forbundet med leddene 41 og 42 via hengslene 39, 40, idet motsatte ender av leddene 41 og 42 er stivt forbundet med rorene 32, 33. Tverrledd 34 er forbundet ved dets midtpunkt med et fleksibelt element 43 som går rundt en trommel 44 til et håndratt 45 over en blokk 46 fastgjort til et katamaran-skrog.

En del av det fleksible elementet 45 forbundet med tverrledd 34 er ført via føringen 47 festet til katamaranens skrog. Leddene 41 og 42 er anordnet ved en av sidene av rorene 32 og 33 ved rette vinkler.

Styreanordningen til en seilbåt (katamaran) ifølge foreliggende oppfinnelse opererer som følgende.

Når katamaranen seiler i rolig sjø virker fjæren 14 for å opprettholde en konstant avstand mellom stiftene 9, 10 hvor styreanordningen ifølge oppfinnelsen funkjsonerer lik en konvensjonell styreanordning for seilende katamaraner.

Ved grov sjø når bevegelsesbanen til katamaranen kommer over sideforskyvningen til bølgene med forskjellige retninger virkende på rorene 1 blir katamaranens hastighetsvektor V tillagt hastighetsvektorene W2for sideforskyvningen til vannet i området til hvert ror 1 for å danne hastighetsvektorene 01, Q2til innstrømmingen på hvert ror 1 som har vinkelen e>^og e2 i forhold til katamaranens bevegelsesbane. Kreftene E1og Rg blir i tillegg tilført rorene 1, bakenfor dreieaksene 2 til rorene 1, som virker på dreiingen av rorene 1 i gjensidig motsatte retninger ved en vinkel cx. Stiftene 9 og 10 glir derved i spaltene 11, 12 for å bevege delene 5a, 5b til det fleksible elementet 5 i motsatte retninger og strekker fjæren 14. P.g.a. reduk-sjonen i vinkelen (p^og cp2på det innfallende innkommende vannet blir kreftene R1og R2redusert mens strekket i fjæren 14 øker inntil kreftene R^og Rg er i balanse. Kreftene R^og Rg tilført rorene 1 og som dreier rorene vinkelen a, har komponentene T 1 og T2rettet fremover og gir en ytterligere drivtrykkraft.

Når retningen på sidebevegelsene til vannet endres blir rorene 1 dreiet i motsatte retninger. Som følge av det faktum at rorene 1 alltid er dreiet lik vinkel cx i gjensidig motsatte retninger blir startbevegelsesbanen til katamaranen opprettholdt.

En annen fordel ved den foreslåtte styreanordningen ligger i at når katamaranen bøyer p.g.a. plutselig vindgust kort før kantring og når værsiden av skroget til katamaranen og et ror 1 kommer ut av vannet, vil skrogets ror 1 bevirkes til å dreie under påvirkning av kraften til dritsmotstanden hvorved katamaranen har en tendens til å endre dens kurs som er mot vinden. Dette resulterer i et redusert vindtrykk på seilet og følgelig mindre krenking av katamaranen.

De alternative styringsanordningene vist på fig. 3 og 4 drives generelt på en lignende måte. Rorene 18, 19 og 32, 33 til de to alternative modifikasjonene kan fritt dreiet i motsatte retninger. Ved seiling i grov sjø vil rorene til disse styreanordningene ha en tendens til å dreie under påvirkning av forskjellige trykk inntil trykket tilført rorene 18, 19 eller 32, 33 er i balanse og summene av disse trykkene lik motstandskraften til driften tatt opp av styreanordningen.

Blokkene 30 og 31 på flg. 3 og tverrleddet 34 på fig. 4 vil ha en tendens til å dreie seg ved dette. Ved endring av kursen til katamaranen ved å dreie trommelen 29 og 44 til håndhjulene blir blokkene 30, 31 og tverrleddet 34 underlagt lineær bevegelse for rorene 18 og 19 (eller 32 og 33) til katamaranen for å dreie i samme retning.

Styreanordningen ifølge oppfinnelsen kan anvendes ved seilende katamaraner.

Anordningen ifølge oppfinnelsen er spesielt virkningsfull ved bruk ved store sjøgående katamaraner.

Claims (7)

1. Styreanordning til en seilbåt innbefattende to ror kinematisk koblet med en rorstyreinnretning og innbyrdes forbundet for samtidig dreiing om deres akser anbragt foran punktene for påføringen av det totale bølgetrykket på rorene,karakterisert vedat den kinematiske koblingen (3,4,5) mellom rorene (1) er konstruert slik at rorene (1) kan dreies fritt ved hovedsaklig like vinkler (a) i motsatt retning under påvirkning av ytre krefter som bølger, strøm eller lignende.

2. Styreanordning ifølge krav 1,karakterisertved at der er anordnet en innretning (14) for begrensning av vinkelen (cx) ved hvilken av rorene (1) dreies fritt under virkning av ytre krefter, idet innretning (14) samvirker med i det minste en av leddene til den kinematiske kobllngsanordningen som forbinder rorene (1).

3. Styreanordning ifølge krav 1,karakterisertved at den kinematiske koblingen som forbinder rorene (1) innbefattende to styrepinner (3) fastgjort til rorene (1), et krysstykke (4) med trinser (6) ved sine begge ender, idet et endeløst fleksibelt element (5) er ført over trinsene (6) og danner derved to deler (5a, 5b), idet hver del av det endeløse fleksible elementet er forbundet med styrepinner (3) til et av rorene (1), og innretning for å begrense krysstykkets (4) bevegelse i forhold til styrepinnene (3) i horisontal og vertikal planet.

4. Styreanordning ifølge krav 3,karakterisertved at en vertikal stift (9,10) er fastgjort ved den fremre enden av hver styrepinne (3), idet krysstykket (4) er hult innvendig for å oppta trinsene (6) og det endeløse fleksible elementet (5), hvis hver del (5a,5b) er festet til en av stiftene (9,10), idet krysstykket har langsgående spalter (11,12) i motsatte vegger og seg strekkende mot hver ende, i hvilke spalter de vertikale stiftene er glidbart festet, idet den begrensede bevegelse til krysstykket (4) i forhold til styrepinnene (3) er sikret ved samvirkning mellom spaltene (11, 12) og stiftene (9, 10).

5. Styreanordning ifølge et hvilket som helst av kravene 2 eller 4,karakterisert vedat innretningen (14) for å begrense vinkelen (a) ved hvilken rorene (1) er fritt dreibare har form av en sylindrisk fjær festet ved sin ene ende med krysstykket (4) og ved sin andre ende forsynt med en plate (15) med to huller (16) for gjennomføring av delene (5a,5b) av det fleksible elementet (5), idet disse delene har nær ved en side av platen (15) kuleformede deler 17 med en diameter større en diameteren til hullene (16) i platen (15).

6. Styreanordning ifølge krav 1,karakterisertved at den kinematiske koblingen som forbinder rorene (18,19) innbefatter trinser (20,21) festet til hver av rorene (18,19) og et endeløst fleksibelt element (22) ført over disse trinsene (20,31) i hhv. urviserretning og mot urviserretningen, idet hver av delene (22a,22b) av det endeløse fleksible elementet er ført over et par lederruller (23,24 og 25,26) fastgjort til båtens skrog for å danne en sløyfe ført over en blokk (30,31) opphengt ved enden av et andre fleksibelt element (28) anbragt rundt en trommel (29) til en styrekontrollinnretningen (27).

7. Styreanordning ifølge krav 1,karakterisertved at den kinematiske koblingen som forbinder roret (32,33) har form av en firehengslet flerleddmekanisme, idet enden av leddene (41,42) til denne mekanismen er stivt forbundet med rorene (32,33), idet et kryssledd (34) er forbundet for parallell frem og tilbakegående bevegelse av en av delene av det endeløse fleksible elementet (43) ført over en blokk (46) fastgjort til båtens skrog anbragt under en trommel (44) til en styrekontrollinnretning (45).