NO168348B

NO168348B - SAILBOAT

Info

Publication number: NO168348B
Application number: NO870939A
Authority: NO
Inventors: Jan Arthur Christensen
Original assignee: Christensen Jan Arhur; Oehrn Carl Oscar
Priority date: 1985-08-09
Filing date: 1987-03-06
Publication date: 1991-11-04
Also published as: SE8503754L; AU6224486A; DK110587D0; DK165971C; DK110587A; EP0232359B1; WO1987000812A1; SE8503754D0; AU587857B2; NO870939L; NO168348C; JPS63500446A; DE3684590D1; ATE74088T1; DK165971B; NO870939D0; SE456237B; EP0232359A1

Abstract

A sailing boat having a pivotally mounted mat (12). Guy wires (16) are attached to the mast (12) and are arranged to maintain the latter in a vertical position with a predetermined biasing force. The guy wires (16) are attached to hydraulically operating piston-and-cylinder units (18) which are part of a hydraulic system (18, 22, 24, 26). The hydraulic system is arranged to control the position of a train of weights (30) which are moveable transversely across the hull (28) of the sailing boat (10). When the wind acts on the sails of the sailing boat (10) the guy wires (16) affect the hydraulic system, whereby the weights (30) will be moved to a predetermined position wherein they generate a moment of forces balancing the effects of the wind, whereby the hull (28) will remain in a horizontal position.

Description

Oppfinnelsen vedrører et avbalanseringssystem for seilbåt med om mastefoten sideveis svingbar mast og med til masten og til en i båtens skrog anordnet avbalanseringsvekt festede vaiere, under mellomkopling av et fluidum-system som innbefatter en respektiv fluidum-kraftanordning mellom vaier og skrog og en mellom de to fluidum-kraftanordninger innkoplet dobbeltvirkende fluidum-kraftanordning som påvirker avbalanseringsvekten slik at den beveges i båtens tverretning når masten beveges sideveis grunnet vindkraft mot mastens seil. The invention relates to a balancing system for a sailing boat with a mast that can be pivoted laterally around the foot of the mast and with wires attached to the mast and to a balancing weight arranged in the boat's hull, with intermediate coupling of a fluid system that includes a respective fluid power device between the wire and the hull and one between the two fluid power devices connected double-acting fluid power device which affects the balancing weight so that it is moved in the transverse direction of the boat when the mast is moved laterally due to wind force against the mast's sails.

Konvensjonelle seilbåter arbeider etter det prinsipp at vindkreftene mot seilene balanseres av den kraft og det moment som tilveiebringes av båtens kjøl i vannet. Vann-motstanden og kjølvekten utnyttes for å tilveiebringe denne kraft og dette moment. Conventional sailboats work according to the principle that the wind forces against the sails are balanced by the force and torque provided by the boat's keel in the water. The water resistance and the keel weight are utilized to provide this force and this moment.

Hastigheten til konvensjonelle seilbåter bestemmes av flere ulike faktorer. Den mest vesentlige faktor er seilarealet og utformingen av kjølen og skroget. For å muliggjøre bruk av store seilareal har det vært foreslått ulike kjølutforminger for tilveiebringelse av en kraft og et moment for balansering av vindkraften mot seilene. Et eksempel på en seilbåt som er konstruert etter dette prinsipp er den suksessrike Australia II, vinneren av America's Cup. Store kjøler har imidlertid den ulempe at de gir stor slepemotstand, bremser båten og således i en viss utstrekning motvirker den hastighetsøkning som man oppnår ved å øke seilarealet. The speed of conventional sailboats is determined by several different factors. The most important factor is the sail area and the design of the keel and hull. In order to enable the use of large sail areas, various keel designs have been proposed for providing a force and a moment for balancing the wind force against the sails. An example of a sailboat constructed according to this principle is the successful Australia II, winner of the America's Cup. Large coolers, however, have the disadvantage that they provide great drag, slow the boat and thus to a certain extent counteract the increase in speed that is achieved by increasing the sail area.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en seilbåt som er konstruert for bruk av store seilareal uten behov for konstruksjon av båten med en konvensjonell større kjøltype. Ytterligere fordeler ved seilbåten ifølge oppfinnelsen vil få frem av den etterfølgende beskrivelse. Hensikten med oppfinnelsen oppnås derved at avbalanseringsvekten, som i og for seg kjent, er slik opplagret i skroget at vektens tyngdepunkt beveges translatorisk, og ved at det i fluidum-systemet er lagt inn en respektiv ekspansjonsbeholder mellom fluidum-kraftanordningene og den dobbeltvirkende fluidum-kraftanordning. The purpose of the present invention is to provide a sailing boat which is designed for the use of large sailing areas without the need for the construction of the boat with a conventional larger keel type. Further advantages of the sailboat according to the invention will emerge from the following description. The purpose of the invention is achieved by the fact that the balancing weight, which is known per se, is stored in the hull in such a way that the center of gravity of the weight moves translationally, and by the fact that a respective expansion container is inserted in the fluid system between the fluid power devices and the double-acting fluid power device .

Ytterligere kjennetegnende trekk ved oppfinnelsen vil gå frem av de uselvstendige krav. Further characteristic features of the invention will be apparent from the independent claims.

Oppfinnelsen skal beskrives mer detaljert nedenfor, under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 og 2 viser skjematiske riss av en seilbåt i ulike driftsstillinger i samsvar med The invention shall be described in more detail below, with reference to the drawings, where: Fig. 1 and 2 show schematic drawings of a sailing boat in various operating positions in accordance with

oppfinnelsen, the invention,

fig. 3-6 viser skjematiske riss hvor prinsipp-ene til oppfinnelsen er vist, i den hensikt å vise en sammenligning mellom forholdene i forbindelse med en konvensjonell seilbåt og en seilbåt fig. 3-6 show schematic drawings where the principles of the invention are shown, with the intention of showing a comparison between the conditions in connection with a conventional sailboat and a sailboat

ifølge oppfinnelsen, mens according to the invention, while

fig. 7 og 8 viser prinsippet for en alternativ utførelsesform av seilbåten ifølge oppfinnelsen. fig. 7 and 8 show the principle of an alternative embodiment of the sailboat according to the invention.

Fig. 1 og 2 viser skjematisk hvordan seilbåten 10 ifølge oppfinnelsen virker. Båten har en mast 12 som er svingbart montert på en aksel 14 slik at masten kan tilte eller vippe i tverretningen, altså tverrskips. I den i fig. 1 viste utgangsstilling eller nøytrale stilling holdes masten i den vertikale stilling ved hjelp av to eller flere vant eller vaiere 16 som er festet til stempelstengene 20 i hydraulisk betjente stempel-sylinderenheter 18, en på hver side av båten. Stempel-sylinderenhetene 18 er fordelaktig enkeltvirk-ende og anordnet for utøvelsen av en bestemt pådragskraft på vaierne 16. Fig. 1 and 2 show schematically how the sailboat 10 according to the invention works. The boat has a mast 12 which is pivotably mounted on an axle 14 so that the mast can tilt or tilt in the transverse direction, i.e. across the ship. In the one in fig. 1 shown initial position or neutral position, the mast is held in the vertical position by means of two or more winches or wires 16 which are attached to the piston rods 20 in hydraulically operated piston-cylinder units 18, one on each side of the boat. The piston-cylinder units 18 are advantageously single-acting and arranged for the application of a specific force on the wires 16.

Stempel-sylinderenhetene 18 utgjør deler av et hydraulisk system som også innbefatter en dobbeltvirkende hydraulisk betjent stempel-sylinderenhet 22. Denne enhet 22 har forbindelse med stempel-sylinderenhetene 18 gjennom ledninger 24 og to ekspansjonsbeholdere 26. The piston-cylinder units 18 form parts of a hydraulic system which also includes a double-acting hydraulically operated piston-cylinder unit 22. This unit 22 is connected to the piston-cylinder units 18 through lines 24 and two expansion containers 26.

Et sett vekter 30 er anordnet slik at det kan forskyves 1 tverrskipsretningen, dvs. tvers over skroget 28 til seilbåten 10. Vektene 30 er anordnet på en egnet praktisk måte, eksempelvis slik at de kan forskyves inne i en kanal utformet i båtskroget. Vektene tjener som balanseringslegemer og stabiliserer seilbåten 10. A set of weights 30 is arranged so that it can be moved in the transom direction, i.e. across the hull 28 of the sailboat 10. The weights 30 are arranged in a suitable practical way, for example so that they can be moved inside a channel formed in the boat's hull. The weights serve as balancing bodies and stabilize the sailboat 10.

Seilbåten ifølge oppfinnelsen virker på følgende måte. Når vinden virker mot seilet vil masten 12 vippe som vist i fig. 2. En av vaierne 16 (den venstre i fig. 2) gis ut og hydraulisk fluidum vil da strømme fra den tilhørende hydrauliske stempel-sylinderenhet 18 og til den dobbeltvirkende hydrauliske stempel-sylinderenhet 22. Stempelstangen 32 i enheten 22 vil forskyves fra sin sentrale eller likevektsstilling med en kraft som tilsvarer vindkraften mot seilene. Hydraulisk fluidum vil strømme inn i den andre stempel-sylinderenhet 18 og vaieren 16 på denne siden strammes derfor inn, slik at vaieren 16 således hele tiden vil være stram. Innstrammingen av den ene vaier er litt større enn utgivingen av den andre vaier. The sailboat according to the invention works in the following way. When the wind acts against the sail, the mast 12 will tilt as shown in fig. 2. One of the wires 16 (the left one in Fig. 2) is released and hydraulic fluid will then flow from the associated hydraulic piston-cylinder unit 18 and to the double-acting hydraulic piston-cylinder unit 22. The piston rod 32 in the unit 22 will be displaced from its central or equilibrium position with a force corresponding to the force of the wind against the sails. Hydraulic fluid will flow into the second piston-cylinder unit 18 and the wire 16 on this side is therefore tightened, so that the wire 16 will thus be taut at all times. The tightening of one wire is slightly greater than the release of the other wire.

Bevegelsen av stempelstangen 32 benyttes for å forflytte vektene 30 til en stilling i hvilken vektene vil gi et moment om båtens bevegelsessenter tilstrekkelig til balansering av vindkraften på seilene og for å holde seilbåtens 10 skrog 28 horisontalt. Lasten overføres fra stempelstangen 32 til vektene ved hjelp av et mekanisk og/eller hydraulisk system (ikke vist på tegningene). Eksempelvis kan systemet være utført slik at stempelstangen 32 utgjør en tannstang som har inngrep med et tannhjul. Tannhjulet er forbundet med et andre tannhjul eller flere gir eller lignende for drift av endeløs kjede som er forbundet med vektrekken 30. Kraftoverføringen mellom tannhjulet og girene kan være mekanisk eller hydraulisk og girforholdet bør være dimensjonert på egnet måte. Når det benyttes hydraulisk kraftoverføring mellom tannhjulet og giret har konstruktøren relativt stor valgfrihet med hensyn til plasseringen av den hydrauliske stempel-sylinderenhet 22 og ekspansjonsbeholderen 26 i skroget 28. Det kan være fordelaktig å plassere disse komponenter "ute av veien", eksempelvis i den aktre del av båten 10. The movement of the piston rod 32 is used to move the weights 30 to a position in which the weights will provide a moment about the boat's center of motion sufficient to balance the wind force on the sails and to keep the hull 28 of the sailboat 10 horizontal. The load is transferred from the piston rod 32 to the weights by means of a mechanical and/or hydraulic system (not shown in the drawings). For example, the system can be designed so that the piston rod 32 constitutes a toothed rod that engages with a toothed wheel. The gear wheel is connected to a second gear wheel or several gears or the like for operation of the endless chain which is connected to the weight chain 30. The power transmission between the gear wheel and the gears can be mechanical or hydraulic and the gear ratio should be sized appropriately. When hydraulic power transmission is used between the gear and the gear, the designer has a relatively large freedom of choice with regard to the location of the hydraulic piston-cylinder unit 22 and the expansion tank 26 in the hull 28. It can be advantageous to place these components "out of the way", for example in the aft part of the boat 10.

Et par fjærer 34 er anordnet for demping av uønskede og plutselige bevegelser av vektene 30. Fjærene 34 er haket på vektene 30 i en likevektstilstand for disse og er beregnet for strekking når vektene 30 beveger seg. Ekspansjonsbehold-erne 26 demper plutselige bevegelser i det hydrauliske system, hvilke bevegelser kan oppstå som følge av eksempelvis raske vindskiftninger eller vindstøt.og absorberer eventuell slakk I vaierne. A pair of springs 34 are arranged for dampening unwanted and sudden movements of the weights 30. The springs 34 are hooked on the weights 30 in an equilibrium state for them and are intended for stretching when the weights 30 move. The expansion tanks 26 dampen sudden movements in the hydraulic system, which movements can occur as a result of, for example, rapid wind changes or gusts of wind, and absorb any slack in the cables.

Som følge av vektenes 30 bevegelse på tvers i skroget 28 vil seilbåtens 10 hydrauliske system tilveiebringe et moment som balanserer det moment som vindkreftene mot seilene tilveiebringer. Skroget 28 vil forbli horisontalt i vannet, uav-hengig av størrelsen til den vindkraft som virker på seilene. Utformingen av skroget 28 uten en større kjøl av den konvensjonelle type gir en seilbåt 10 som har mindre dypgående enn en konvensjonell seilbåt, og den nye båt vil derfor være raskere. Dens manøvrering lettes, med tilhørende redusering av grunnstøtingsfare under ilandstigning langs moloer og lignende. As a result of the movement of the weights 30 across the hull 28, the hydraulic system of the sailboat 10 will provide a torque that balances the torque that the wind forces against the sails provide. The hull 28 will remain horizontal in the water, regardless of the magnitude of the wind force acting on the sails. The design of the hull 28 without a larger keel of the conventional type gives a sailboat 10 which has less draft than a conventional sailboat, and the new boat will therefore be faster. Its maneuvering is made easier, with a corresponding reduction in the risk of grounding during disembarkation along breakwaters and the like.

Seilbåten 10 ifølge oppfinnelsen er mer stabil enn konvensjonelle seilbåter fordi skroget hele tiden vil holdes i en horisontal stilling i vannet og vindkraften vil være balan-sert som følge av forflytningen av vektene 30. Ved å velge vektmassene i relasjon til båtens vekt vil det være mulig The sailboat 10 according to the invention is more stable than conventional sailboats because the hull will always be kept in a horizontal position in the water and the wind force will be balanced as a result of the movement of the weights 30. By choosing the weights in relation to the boat's weight, it will be possible

å kunne øke seilarealet betydelig sammenlignet med konvensjonelle seilbåter. Med en vekt av elementene 30 lik den for en tilsvarende kjøl og med samme deplasement, har forsøk vist at det er mulig å øke seilarealet med 35% eller mer. Denne to be able to increase the sail area significantly compared to conventional sailboats. With a weight of the elements 30 equal to that of a corresponding keel and with the same displacement, experiments have shown that it is possible to increase the sail area by 35% or more. This

mulighet bidrar også til øket hastighet for seilbåten 10 ifølge oppfinnelsen, sammenlignet med konvensjonelle seilbåter . possibility also contributes to increased speed for the sailboat 10 according to the invention, compared to conventional sailboats.

Skroget 28 vil hele tiden ha en tendens til å innta en horisontal stilling i vannet, hvilket letter alle bevegelser og forflytninger ombord. Seilbåten 10 gir øket sikkerhet for mannskapet, fordi skroget 28 ikke har tendens til å legge seg over. Som følge herav vil komforten ombord bedres. The hull 28 will constantly tend to assume a horizontal position in the water, which facilitates all movements and transfers on board. The sailboat 10 provides increased safety for the crew, because the hull 28 does not tend to tip over. As a result, comfort on board will be improved.

Roret (ikke vist) vil alltid innta en vertikal stilling og roret vil derfor alltid ha optimal virkning. Rorene på konvensjonelle seilbåter skråstilles under seiling, med resulterende negativ innflytelse på styrefunksjonen. The rudder (not shown) will always assume a vertical position and the rudder will therefore always have optimal effect. The rudders of conventional sailboats tilt during sailing, with a resulting negative influence on the steering function.

Det er mulig å sørge for at noe av seilbåtens utstyr, såsom brensel tanker, motor, vanntanker etc, kan forskyves sammen med vektene. I et slikt tilfelle kan man redusere massen av vektene 30 og man kan derfor redusere båtens 10 deplasement eller øke seilarealet. It is possible to ensure that some of the sailboat's equipment, such as fuel tanks, engine, water tanks etc., can be moved along with the weights. In such a case, the mass of the weights 30 can be reduced and the displacement of the boat 10 can therefore be reduced or the sail area can be increased.

Skroget 28 kan konstrueres ut i fra den primære forutsetning å øke båtens hastighet, fordi båten ikke vil legge seg over under seiling. Det relativt flate skrog og et tilhørende lite dypgående vil også lette båtens fremdrift med motor. Båtens plane skrog bidrar til å gjøre båten mer egnet for høye hastigheter enn konvensjonelle seilbåter, som har en forholdsmessig stor kjøl. Skroget 28 vil heller ikke ha noen tendens til å skjære seg ned i vannet. The hull 28 can be constructed based on the primary premise of increasing the boat's speed, because the boat will not capsize while sailing. The relatively flat hull and an associated low draft will also facilitate the boat's propulsion with an engine. The boat's flat hull helps to make the boat more suitable for high speeds than conventional sailboats, which have a proportionately large keel. The 28 hull will also have no tendency to cut into the water.

Noen faktorer, såsom massen til vektene 30, spennkraften i vaierne 16, velges under hensyntagen til de kvaliteter som man ønsker båten skal ha. Mastens 12 stivhet kan eksempelvis velges i tilpassing til vind- og avdriftforhold. En fjær 38 kan anordnes for påvirkning av stempelsylinderenheten 22 for kontroll av driften av det hydrauliske system og systemets treghet. Fig. 3 viser forskjell i oppførsel mellom en konvensjonell seilbåt 40 og seilbåten ifølge oppfinnelsen, utsatt for relativ hård vind. Masten 12 i båten 10 i samsvar med oppfinnelsen stiller seg inn 1 samme vinkel som masten 42 i seilbåten 40. Seilbåten 10 har et seilareal som er 3556 større enn seilarealet på den ellers sammenlignbare, konvensjonelle seilbåt 40. Seilbåtens 40 skrog krenger sterkt, mens seilbåtens 10 skrog 28 forblir horisontalt. Fig. 4 viser en seilbåt 40 som har veltet. Masten 42 ligger horisontalt og kjølen 44 har hevet seg opp over vannflaten, flg. 5 viser seilbåten 10 ifølge oppfinnelsen med masten 12 i en horisontal stilling. Båten 10 er ikke veltet og vektene 30 befinner seg i en stilling i hvilken de forsøker å dreie skroget 28 tilbake til horisontalstillingen. Seilbåten 10 ifølge oppfinnelsen er således veltesikker. Det moment som utøves av vektene 10 vil dreie båtskroget tilbake til den i fig. 6 viste horisontale stilling. I motsetning til hva som er tilfellet ved konvensjonelle seilbåter, vil det ikke være nødvendig først å reve seilene. Some factors, such as the mass of the weights 30, the tension force in the wires 16, are chosen taking into account the qualities that you want the boat to have. The stiffness of the mast 12 can, for example, be chosen to suit wind and drift conditions. A spring 38 can be arranged to actuate the piston cylinder assembly 22 to control the operation of the hydraulic system and the inertia of the system. Fig. 3 shows the difference in behavior between a conventional sailboat 40 and the sailboat according to the invention, exposed to relatively strong winds. The mast 12 in the boat 10 in accordance with the invention sets itself at the same angle as the mast 42 in the sailboat 40. The sailboat 10 has a sail area that is 3556 larger than the sail area of the otherwise comparable, conventional sailboat 40. The hull of the sailboat 40 lists strongly, while the sailboat 10 hull 28 remains horizontal. Fig. 4 shows a sailboat 40 that has capsized. The mast 42 is horizontal and the keel 44 has risen above the surface of the water, fig. 5 shows the sailboat 10 according to the invention with the mast 12 in a horizontal position. The boat 10 is not overturned and the weights 30 are in a position in which they attempt to turn the hull 28 back to the horizontal position. The sailboat 10 according to the invention is thus anti-tip. The moment exerted by the weights 10 will turn the boat hull back to that in fig. 6 showed horizontal position. In contrast to what is the case with conventional sailboats, it will not be necessary to first furl the sails.

Fig. 7 og 8 viser den prinsippielle utførelse av en annen mulig utførelsesform av seilbåten ifølge oppfinnelsen. Seilbåten er forsynt med en utvendig, bevegbar kjøl som tjener som en balanseringsanordning på samme måte som vektene 30. Kjølen kan beveges i en vanntett kanal 39 og dens stilling styres av det samme hydrauliske system som for vektene 30. Det hydrauliske system er tilknyttet kjølens 36 stillingsregulerende midler ved hjelp av en aksel 40 som går gjennom et vanntett lager i skroget. Fig. 7 and 8 show the principle design of another possible embodiment of the sailboat according to the invention. The sailboat is provided with an external, movable keel which serves as a balancing device in the same way as the weights 30. The keel can be moved in a watertight channel 39 and its position is controlled by the same hydraulic system as for the weights 30. The hydraulic system is connected to the keel's 36 position regulating means by means of a shaft 40 which passes through a waterproof bearing in the hull.

En mindre kjøl eller et senterbord kan eventuelt benyttes. Senterbordet kan være innstillbart vertikalt for optimal tilpassing til de eksisterende forhold. A smaller keel or a center table can possibly be used. The center table can be adjusted vertically for optimal adaptation to the existing conditions.

Claims

1. Balancing system for a sailing boat with a laterally pivotable mast (12) around the mast foot (14) and with cables (16) attached to the mast and to a balancing weight (30;36) arranged in the boat's hull, with intermediate coupling of a fluid system that includes a respective fluid - power device (18) between cable and hull and a double-acting fluid power device (22) connected between the two fluid power devices (18) which affects the balancing weight so that it is moved in the transverse direction of the boat when the mast is moved laterally due to wind force against the mast's sail, characterized by that the balancing weight (30; 36), which is known in and of itself, is stored in the hull (28) in such a way that the center of gravity of the weight is moved translationally, and in that a respective expansion container (26) is inserted in the fluid system between the fluid power devices (18) and the double-acting fluid power device (22).

2. Balancing system According to claim 1, characteristic ert in that the fluid power devices (18,22) are hydraulic working cylinders.

3. Balancing system according to claim 1 or 2, characterized in that the balancing weight is a displaceable keel (36).