WO2022238769A1 - Unterwasser-tragfläche für ein wasserfahrzeug - Google Patents

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WO2022238769A1
WO2022238769A1 PCT/IB2022/052148 IB2022052148W WO2022238769A1 WO 2022238769 A1 WO2022238769 A1 WO 2022238769A1 IB 2022052148 W IB2022052148 W IB 2022052148W WO 2022238769 A1 WO2022238769 A1 WO 2022238769A1
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support structure
underwater
hardness
hydrofoil
shaped body
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PCT/IB2022/052148
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Gerhard Pirker
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Efoiler Gmbh
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    • B63B1/285—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving additional lift from hydrodynamic forces of hydrofoil type with movable hydrofoils changing the angle of attack or the lift of the foil
    • B63B1/286—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving additional lift from hydrodynamic forces of hydrofoil type with movable hydrofoils changing the angle of attack or the lift of the foil using flaps

Definitions

  • the present application relates to an underwater hydrofoil for a watercraft, in particular water sports equipment, with an outer molded body forming the profile of the hydrofoil and made of at least one material of the first type with a first hardness and with at least one mast receptacle arranged in the underwater hydrofoil, and a method for their production.
  • Underwater hydrofoils or hydrofoils according to the present invention are commonly referred to as hydrofoils and are always used in water sports both for kitesurfing and for use with windsurfing sails with windsurfing boards or kitesurfing boards specially designed for the respective purpose more popular.
  • the purpose and the great advantage of the underwater hydrofoil in these new sports, known as foiling, is that the underwater hydrofoil, due to its profile, is able, from a certain speed of the surfboard, to the underwater hydrofoil with a mast is mounted projecting into the depths of the water to lift the surfboard and the surfer standing on it out of the water, as a result of which there is a dramatic drop in the resistance of the corresponding water sports equipment, as is the case with hydrofoils and ships. For this reason, hydrofoils enable wind-driven watercraft to achieve incredibly high speeds even in the slightest wind strength. As a result, the mast, which acts as the fin of the surfboard, is strongly guided in the water, which makes it possible to sail effectively upwind and thereby maintain or gain height upwind. 2
  • kitesurfing in particular is becoming increasingly popular due to the initially flat learning curve compared to windsurfing. For this reason, more and more inexperienced water sports enthusiasts can use hydrofoils.
  • kitesurfing which amateurs often underestimate.
  • hydrofoils protruding from the kiteboards or surfboards due to the mast, there is a non-negligible risk that an athlete sustains blunt injuries on the hydrofoil.
  • cuts and punctures which an athlete or a bystander can incur from the thin and sharp tips and edges of the hydrofoil due to aerodynamic reasons.
  • the hydrofoils have to meet high mechanical requirements and can therefore by no means be described as cheap to buy.
  • Highly developed materials and high-quality plug and screw connections as well as complex manufacturing processes lead to high costs, so that damage to the hydrofoils due to improper handling can be an important factor in a rental company's cost planning, especially if hydrofoils are to be rented out in the rental business.
  • the present invention is therefore based on the object of designing an underwater hydrofoil in such a way that on the one hand the risk of injury to the athlete and the risk of damage to the underwater hydrofoil are reduced, while the hydrodynamic performance of the hydrofoil should remain largely unimpaired.
  • the present invention is based on an underwater hydrofoil of the type mentioned, characterized in that it also has a support structure made of at least one material of the second type with a second hardness and the shaped body is molded onto the support structure and completely surrounds the support structure , where the second hardness is greater than the first hardness.
  • the underwater hydrofoil which is also referred to below as hydrofoil, is made of a relatively soft material on the outside, which means that injuries to the athlete as well as breaks and splintering of the hydrofoil, for example due to it lying on a stony beach, can be largely avoided.
  • the material of the first type has a relatively low hardness, it is not suitable for absorbing the extremely large hydrodynamic forces, as a result of which the underwater wing would twist. This is always associated with an enormous loss of performance of the hydrofoil and must therefore be compensated for by providing the support structure from at least one material of the second type with a second hardness, which, however, is entirely contained in the material of the first type. Since the shaped body is molded onto the support structure, the forces acting on the shaped body and thus on the hydrofoil are transferred to the support structure, so that excessive deformations of the 4 soft molded body can be largely avoided. In this way, an injury-proof and damage-resistant underwater wing is created, which nevertheless has very good hydrodynamic performance.
  • the underwater hydrofoil In order to enable the underwater hydrofoil to be attached to water sports equipment, it comprises a mast mount according to the invention.
  • the mast mount is located on the upper side (suction side) of the wing or wing, so that the wing lies more or less horizontally in the water during use in order to generate the appropriate lift.
  • the choice of material of the first type is of great importance both for the flexural and torsional rigidity of the shaped body and thus for the hydrodynamic behavior and for its relative flexibility to avoid injury on the one hand and splintering on the other.
  • the present invention is therefore preferably further developed such that the at least one first material is selected from one or more from the group consisting of elastomers for injection molding, polyurethane materials, silicone materials, ethylene-propylene-diene rubber and acrylonitrile-butadiene -Rubber. These materials are easy to shape and, if necessary, finish using methods known in the art and offer a good compromise between strength for hydrodynamic behavior and compliance to avoid injuries.
  • the at least one first material preferably has a Shore A hardness of 40 to 90, preferably 60 to 80, in particular 5 preferably 65-75.
  • the harder the material, for example with a hardness of Shore A 90 the better the hydrodynamic behavior.
  • the softer the material, for example with a hardness of Shore A 40 the better the protection against injury and the tendency to damage the hydrofoil is taken into account.
  • a Shore A hardness of preferably 65-75 has proven to be a useful compromise between these two conflicting requirements.
  • the molded body can comprise different areas made of different materials of the first type, as corresponds to a preferred embodiment of the present invention.
  • extensions of the underwater hydrofoil according to the invention can be made of a material of the first type in certain non-edge areas, for example with a Shore A hardness of 90, for example, in order to ensure increased resistance to bending and twisting in the molded body itself.
  • the material of the second type for the support structure must have the best possible mechanical properties with the lowest possible weight in order to compensate for the tendency of the soft molded body to deform.
  • the present invention is preferably further developed such that the second material is selected from the group consisting of fiber-reinforced, in particular glass-fiber-reinforced plastics, carbon-fiber-reinforced plastics, steel, stainless steel and aluminum. These materials 6 have a significantly greater hardness than the materials of the first type and can absorb the loads that occur.
  • the edges and edges of the underwater hydrofoil according to the invention soft and flexible.
  • this in turn means a compromise, since the edges and edges in particular are thin and therefore susceptible to deformation, but at the same time are of great importance for the hydrodynamic performance.
  • the wing tips for example, are usually shaped into winglets in order to divert unfavorable turbulence in the water.
  • the invention is preferably further developed such that the support structure extends over an area of at least 60%, at least preferably 70%, more preferably at least 80%, particularly preferably at least 90% of the span of the underwater wing extends.
  • the support structure is freely accommodated in the molded body.
  • at least part of the support structure is connected to the at least one mast mount, as corresponds to a preferred embodiment of the present invention.
  • the support structure in turn is supported on the at least one mast receptacle and subsequently on the mast, as a result of which the deformation of the shaped body is counteracted.
  • the support structure preferably consists of a plurality of rods, plates and/or rings.
  • a support structure according to the present invention can be constructed from these elements, wherein according to a further preferred embodiment 7 of the present invention rods, plates and rings can be connected to each other independently of the shaped body. The connection can be made by screwing, welding,
  • the rods, plates and/or rings can optionally be flattened. Rings can optionally also be formed into elliptical shapes or shapes that are flattened compared to the ring shape.
  • An alternative and preferred embodiment of the present invention provides for the support structure to be milled in one piece from the second material.
  • the support structure is milled from an aluminum block using a CNC milling machine, for example.
  • the present invention can preferably be further developed such that the support structure is at least partially coated with an adhesion-promoting layer.
  • the provision of a relatively soft molded body opens up the possibility of also equipping the underwater wing with active, possibly digitally automated control functions.
  • the underwater hydrofoil according to the invention can therefore be further developed according to a preferred embodiment of the present invention in such a way that the support structure is supplemented by a plurality of movable guide elements, which can preferably be moved by articulation elements penetrating the shaped body or by hydraulic elements arranged in the shaped body.
  • the guide elements are made of a material of the second type and therefore have a high level of strength.
  • the shaped body is also deflected by guide elements, which causes the buoyancy properties of the hydrofoil to be controlled.
  • the method according to the invention comprises at least the following steps:
  • Molding of a shaped body from at least one material of the first type with a first hardness
  • Molding preferably takes place by casting the first material into a mold containing the support structure with a first material selected from one or more of the group consisting of elastomers for injection molding, polyurethane materials, silicone materials, ethylene propylene diene rubber and Acrylonitrile-butadiene rubber, with preference being given to casting different areas of the molding from different materials of the first type.
  • a first material selected from one or more of the group consisting of elastomers for injection molding, polyurethane materials, silicone materials, ethylene propylene diene rubber and Acrylonitrile-butadiene rubber, with preference being given to casting different areas of the molding from different materials of the first type.
  • FIG. 1 shows a perspective view of an underwater hydrofoil according to the invention
  • FIG. 2 shows a support structure according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 3 shows a support structure according to a second embodiment of the invention
  • FIG 5 a support structure supplemented with guiding elements.
  • an underwater hydrofoil according to the invention is denoted by the reference numeral 1.
  • the underwater wing 1 has a leading edge 2 and a wing trailing edge 3 and can be connected to a streamlined mast (not shown in the figures) by means of a mast mount 4 on the upper side (suction side) of the wing or the wing. 1 also shows above all the shaped body 5 which forms the profile of the underwater hydrofoil and which forms the main body and the surface of the underwater hydrofoil.
  • the wing tips are denoted by the reference numeral 6 .
  • a support structure 7 is shown in FIG. 2 in a perspective view.
  • the plurality of bars 8 , plates 9 and rings 10 of the support structure 7 is connected to the mast receptacle 4 arranged centrally in the support structure 7 .
  • the support structure is also connected to the mast mount 4 .
  • the support structure it would also be conceivable for the support structure not to be connected to the pole mount 4 and for it to lie freely in the molded body 5 .
  • a plurality of mast mounts preferably two mast mounts, are provided.
  • a support structure 7 is shown, which is milled in one piece from the material of the second type.
  • the support structure 7 has recesses 11 for better connection to the shaped body.
  • the support structure 7 is supplemented by guide elements 12 which can be moved by corresponding articulation elements 13 .
  • a shaped body 5 is thereby also deformed in this area, as a result of which the buoyancy properties of the underwater hydrofoil according to the invention can be influenced. This enables active control of the underwater wing.

Abstract

Bei einer Unterwasser-Tragfläche (1) für ein Wassersportgerät mit einem äußeren, das Profil der Tragfläche ausbildenden Formkörper (5) aus zumindest einem Material erster Art mit einer ersten Härte und mit zumindest einer in der Unterwasser-Tragfläche (1) angeordneten Mastaufnahme (4) weist die Unterwasser-Tragfläche (1) weiters eine Stützstruktur (7) aus zumindest einem Material zweiter Art mit einer zweiten Härte auf und der Formkörper (5) ist an die Stützstruktur (7) angeformt und umgibt die Stützstruktur (7) vollständig, wobei die zweite Härte größer ist als die erste Härte.

Description

1
Unterwasser-Tragfläche für ein Wasserfahrzeug
Die vorliegende Anmeldung betrifft eine Unterwasser-Tragfläche für ein Wasserfahrzeug, insbesondere ein Wassersportgerät, mit einem äußeren, das Profil der Tragfläche ausbildenden Formkörper aus zumindest einem Material erster Art mit einer ersten Härte und mit zumindest einer in der Unterwasser- Tragfläche angeordneten Mastaufnahme sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.
Unterwasser-Tragflächen bzw. -Tragflügel gemäß der vorliegenden Erfindung werden im allgemeinen Sprachgebrauch auch als Hydrofoils bezeichnet und im Wassersportbereich sowohl zur Verwendung beim Kitesurfen als auch zur Verwendung mit Windsurf-Segeln mit speziell für den jeweiligen Zweck ausgelegten Windsurf-Brettern oder Kitesurf-Brettern immer populärer. Der Zweck und der große Vorteil der Unterwasser- Tragfläche liegt bei diesen als Foilen bekannten, neuen Sportarten darin, dass die Unterwasser-Tragfläche aufgrund ihres Profils in der Lage ist, ab einer gewissen Geschwindigkeit des Surfbretts, an der die Unterwasser- Tragfläche mit einem Mast in die Tiefe des Wassers ragend montiert ist, das Surfbrett und den darauf stehenden Surfer aus dem Wasser zu heben, wodurch es wie bei Tragflügelbooten und -schiffen zu einem dramatischen Abfall des Widerstands des entsprechenden Wassersportgeräts kommt. Aus diesem Grund ermöglichen Hydrofoils windgetriebenen Wasserfahrzeugen schon bei geringsten Windstärken erstaunlich hohe Geschwindigkeiten. Hierdurch erfährt der Mast, der als Finne des Surfbretts wirkt, eine starke Führung im Wasser, wodurch es erst ermöglicht wird, effektiv am Wind zu fahren und dadurch Höhe am Wind zu halten oder zu gewinnen. 2
Insbesondere der Sport des Kitesurfens erfreut sich aufgrund einer im Vergleich zum Windsurfen anfangs eher flachen Lernkurve zunehmender Beliebtheit. Aus diesem Grund können immer öfter auch eher unerfahrene Wassersportler Hydrofoils benutzen. Trotz der relativ leichten Erlernbarkeit des Sports geht jedoch auch vom Kitesurfen eine Vielzahl von Risiken aus, die von Amateuren häufig unterschätzt werden. So besteht bei den von den Kitebrettern beziehungsweise Surfbrettern aufgrund des Masts abstehenden Hydrofoils aufgrund der hohen Anforderungen an die Biege- und Torsionssteifigkeit und der daraus resultierenden hohen Festigkeit der eingesetzten Materialien im Falle unsachgemäßen Umgangs und insbesondere im Fall von Stürzen ein nicht zu vernachlässigendes Risiko, dass sich ein Sportler stumpfe Verletzungen am Hydrofoil zuzieht. Häufig kommt es auch zu Schnitt- und Stichverletzungen, die sich ein Sportler oder auch ein Unbeteiligter an aus strömungstechnischen Gründen dünn und scharf auslaufenden Spitzen und Kanten des Hydrofoils zuziehen kann.
Die Hydrofoils müssen, wie bereits erwähnt, hohen mechanischen Anforderungen genügen und sind daher in der Anschaffung keineswegs als billig zu bezeichnen. Hochentwickelte Werkstoffe und hochwertige Steck- und Schraubverbindungen sowie aufwendige Herstellungsverfahren führen zu hohen Kosten, sodass insbesondere dann, wenn Hydrofoils im Leihgeschäft verliehen werden sollen, Schäden an den Hydrofoils durch unsachgemäße Behandlung einen in der Kostenplanung eines Verleiher bedeutenden Faktor einnehmen können. Hinzu kommt, dass gerade im Leihgeschäft tendenziell eher Sportler anzutreffen sein werden, die den Sport nur sporadisch ausüben und daher in der Regel über wenig Erfahrung verfügen. Gerade in diesem Bereich erscheint es daher sinnvoll, sowohl Sportler als auch Gerät zu schützen. 3
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Unterwasser-Tragfläche dergestalt auszubilden, dass zum einen das Verletzungsrisiko für den Sportler als auch das Risiko von Beschädigungen der Unterwasser-Tragfläche verringert werden, wobei jedoch die hydrodynamische Performance des Hydrofoils weitgehend unbeeinträchtigt bleiben soll.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die vorliegende Erfindung ausgehend von einer Unterwasser-Tragfläche der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, dass diese weiters eine Stützstruktur aus zumindest einem Material zweiter Art mit einer zweiten Härte aufweist und der Formkörper an die Stützstruktur angeformt ist und die Stützstruktur vollständig umgibt, wobei die zweite Härte größer ist als die erste Härte. Dies bedeutet, dass die Unterwasser-Tragfläche, die im Folgenden auch als Hydrofoil bezeichnet wird, außen aus einem relativ weichen Material besteht, wodurch Verletzungen des Sportlers aber auch Brüche und Absplitterungen am Hydrofoil beispielsweise durch dessen Aufliegen an einem steinigen Strand weitgehend vermieden werden können. Da aber das Material erster Art eine relativ geringe Härte aufweist, ist es nicht geeignet, die überaus großen hydrodynamischen Kräfte aufzunehmen, wodurch sich die Unterwasser-Tragfläche verwinden würde. Dies ist immer mit einem enormen Performanceverlust des Hydrofoils verbunden und muss daher durch das Vorsehen der Stützstruktur aus zumindest einem Material zweiter Art mit einer zweiten Härte kompensiert werden, die aber gänzlich in dem Material erster Art aufgenommen ist. Da der Formkörper an die Stützstruktur angeformt ist, werden die auf den Formkörper und somit auf das Hydrofoil einwirkenden Kräfte auf die Stützstruktur übertragen, sodass übermäßige Verformungen des 4 weichen Formkörpers weitgehend vermieden werden können. Auf diese Weise wird eine verletzungssichere und beschädigunsresistente Unterwasser-Tragfläche geschaffen, die dennoch eine sehr gute hydrodynamische Performance aufweist.
Um die Anbringung der Unterwasser-Tragfläche an einem Wassersportgerät zu ermöglichen, umfasst diese erfindungsgemäß eine Mastaufnahme. Zur Befestigung des Mastes an der erfindungsgemäßen Unterwasser-Tragfläche befindet sich die Mastaufnahme an der Oberseite (Saugseite) der Tragfläche bzw. des Tragflügels, damit die Tragfläche im Gebrauch mehr oder weniger horizontal im Wasser zu liegen kommt, um entsprechenden Auftrieb zu erzeugen.
Die Wahl des Materials der ersten Art ist sowohl für die Biege- und Verwindungssteifigkeit des Formkörpers und damit für das hydrodynamische Verhalten als auch für dessen relative Nachgiebigkeit zur Vermeidung von Verletzung einerseits und von Absplitterungen andererseits von großer Bedeutung. Die vorliegenden Erfindung ist daher bevorzugt dahingehend weitergebildet, dass das zumindest eine erste Material ausgewählt ist aus einem oder mehreren aus der Gruppe bestehend aus Elastomeren für den Spritzguss, Polyurethan- Werkstoffen, Silikon-Werkstoffen, Ethylen-Propylen-Dien- Kautschuk und Acrylnitril-Butadien-Kautschuk. Diese Materialien lassen sich gut mit im Stand der Technik bekannten Methoden formen und gegebenenfalls nachbearbeiten und bieten einen guten Kompromiss zwischen Festigkeit für das hydrodynamische Verhalten und Nachgiebigkeit zur Vermeidung von Verletzungen.
Bevorzugt weist das zumindest eine erste Material eine Shore A-Härte von 40 bis 90, bevorzugt 60 bis 80, insbesondere 5 bevorzugt 65-75 auf. Je härter das Material ist, beispielsweise mit einer Härte von Shore A 90, desto besser ist das hydrodynamische Verhalten. Je weicher das Material ist, beispielsweise mit einer Härte von Shore A 40, desto besser wird der Verletzungsschutz und auch die Tendenz zu Beschädigungen des Hydrofoils berücksichtigt. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung hat sich eine Shore A-Härte von vorzugsweise 65-75 als brauchbarer Kompromiss zwischen diesen beiden einander entgegenstehenden Anforderungen erwiesen.
Um bei noch sehr gutem Verletzungsschutz bereits mit dem relativ weichen Formkörper eine gute hydrodynamische Performance des erfindungsgemäßen Hydrofoils zu erzielen, kann der Formkörper unterschiedliche Bereiche aus unterschiedlichen Materialien der ersten Art umfassen, wie dies einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entspricht. So können Ausläufer der erfindungsgemäßen Unterwasser-Tragfläche in gewissen nicht randständigen Bereichen Bereiche aus einem Material der ersten Art beispielsweise mit einer Shore A-Härte von beispielsweise 90 gefertigt sein, um in dem Formkörper selbst für erhöhte Festigkeit gegen Biegen und Verwindungen zu gewährleisten.
Das Material der zweiten Art für die Stützstruktur hingegen muss bei möglichst geringem Gewicht möglichst gute mechanische Eigenschaften aufweisen, um die Tendenz zur Verformung des weichen Formkörpers auszugleichen. Die vorliegende Erfindung ist in diesem Zusammenhang bevorzugt dahingehend weitergebildet, dass das zweite Material ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus faserverstärkten, insbesondere glasfaserverstärkten Kunstoffen, kohlenstofffaserverstärkten Kunstoffen, Stahl,, Edelstahl und Aluminium. Diese Materialien 6 weisen eine bedeutend größere Härte auf als die Materialien der ersten Art und können die auftretenden Lasten aufnehmen.
Bei der vorliegenden Erfindung wird besonderes Augenmerk darauf gelegt, die Ränder und Kanten der erfindungsgemäßen Unterwasser-Tragfläche weich und nachgiebig zu gestalten. Dies bedeutet aber wiederum einen Kompromiss, da gerade die Ränder und Kanten dünn und damit verformungsanfällig, gleichzeitig aber für die hydrodynamische Performance von großer Bedeutung sind. Aus diesem Grund sind beispielsweise die Tragflächenspitzen in der Regel zu Winglets ausgeformt, um ungünstige Verwirbelungen des Wassers abzuleiten. Um aber dennoch eine ausreichende Stabilität zu erreichen, ist die Erfindung bevorzugt dahingehend weitergebildet, dass sich die Stützstruktur über einen Bereich von mindestens 60%, mindestens bevorzugt 70%, weiter bevorzugt mindestens 80%, insbesondere bevorzugt mindestens 90% der Spannweite der Unterwasser-Tragfläche erstreckt.
Grundsätzlich kann es ausreichend und vorgesehen sein, dass die Stützstruktur frei im Formkörper aufgenommen ist. In der Regel ist es jedoch vorgesehen, dass zumindest ein Teil der Stützstruktur mit der zumindest einen Mastaufnahme verbunden ist, wie dies einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entspricht. Auf diese Weise stützt sich die Stützstruktur ihrerseits an der zumindest einen Mastaufnahme und in der Folge am Mast ab, wodurch der Verformung des Formkörper entgegengewirkt wird.
Bevorzugt besteht die Stützstruktur aus einer Mehrzahl von Stäben, Platten und/oder Ringen. Aus diesen Elementen kann eine Stützstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut werden, wobei gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung Stäbe, Platten und Ringe unabhängig vom Formkörper miteinander verbunden sein können. Die Verbindung kann hierbei durch Verschrauben, Verschweißen,
Löten oder dergleichen erfolgen. Die Stäbe, Platten und/oder Ringe können gegebenenfalls abgeflacht sein. Ringe können gegebenenfalls auch zu elliptischen oder im Vergleich zur Ringform abgeflachten Formen ausgebildet sein.
Eine alternative und bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht hierzu vor, dass die Stützstruktur einstückig aus dem zweiten Material gefräst ist. Die Stützstruktur wird hierbei beispielsweise mittels einer CNC-Fräse aus einem Aluminiumblock gefräst.
Um eine dauerfeste Verbindung von Formkörper und Stützstruktur zu gewährleisten, kann die vorliegende Erfindung bevorzugt dahingehend weitergebildet sein, dass die Stützstruktur zumindest teilweise mit einer haftvermittelnden Schicht beschichtet ist.
Das Vorsehen eines relativ weichen Formkörpers eröffnet im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung die Möglichkeit, der Unterwasser-Tragfläche auch mit aktiven, gegebenenfalls digital automatisierten Steuerfunktion auszustatten. Die erfindungsgemäße Unterwasser-Tragfläche kann daher gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dergestalt weitergebildet sein, dass die Stützstruktur durch eine Mehrzahl von beweglichen Leitelementen ergänzt wird, die bevorzugt durch den Formkörper durchdringende Anlenkungselemente oder durch im Formkörper angeordnete Hydraulikelemente bewegbar sind. Die Leitelemente sind aus einem Material der zweiten Art ausgebildet und weisen daher eine hohe Festigkeit auf. Bei entsprechender Auslenkung der 8
Leitelemente wird auch der Formkörper ausgelenkt, wodurch eine Steuerung der Auftriebseigenschaften des Hydrofoils bewirkt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte :
Bereitstellen einer Stützstruktur aus zumindest einem Material zweiter Art mit einer zweiten Härte, wobei zumindest eine Mastaufnahme im Bereich der Stützstruktur angeordnet wird
Anformen eines Formkörpers aus zumindest einem Material erster Art mit einer ersten Härte.
Bevorzugt erfolgt das Anformen durch Gießen des ersten Materials in eine die Stützstruktur enthaltende Form mit einem ersten Material ausgewählt aus einem oder mehreren aus der Gruppe bestehend aus Elastomeren für den Spritzguss, Polyurethan-Werkstoffen, Silikon-Werkstoffen, Ethylen- Propylen-Dien-Kautschuk und Acrylnitril-Butadien-Kautschuk, wobei bevorzugt das Gießen unterschiedlicher Bereiche des Formkörpers aus unterschiedlichen Materialien der ersten Art erfolgt .
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In dieser zeigen Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Unterwasser-Tragfläche, Figur 2 eine Stützstruktur gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, Figur 3 eine Stützstruktur gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform, Figur 4 eine Ansicht der erfindungsgemäßen Unterwasser-Tragfläche teilweise im Schnitt und Figur 5 eine mit Leitelementen ergänzte Stützstruktur . 9
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Unterwasser-Tragfläche mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Die Unterwasser-Tragfläche 1 weist eine Anströmkante 2 und eine Flügelhinterkante 3 auf und ist mittels einer Mastaufnahme 4 an der Oberseite (Saugseite) der Tragfläche bzw. des Tragflügels mit einem in den Figuren nicht dargestellten strömungsgünstigen Mast verbindbar. In Fig. 1 ist weiters vor allem der das Profil der Unterwasser- Tragfläche ausbildende Formkörper 5 ersichtlich, der den Hauptkörper sowie die Oberfläche der Unterwasser-Tragfläche ausbildet. Die Flügelspitzen sind mit dem Bezugszeichen 6 bezeichnet .
Eine Stützstruktur 7 ist in Figur 2 in perspektivischer Ansicht dargestellt. Die Mehrzahl von Stäbe 8, Platten 9 und Ringe 10 der Stützstruktur 7 ist in dieser Ausführungsform mit der mittig in der Stützstruktur 7 angeordneten Mastaufnahme 4 verbunden. Ebenso ist die Stützstruktur mit der Mastaufnahme 4 verbunden. Es wäre aber auch denkbar, dass die Stützstruktur nicht mit der Mastaufnahme 4 verbunden ist und frei im Formkörper 5 liegt. Weiters ist es denkbar, dass eine Mehrzahl von Mastaufnahmen, bevorzugt zwei Mastaufnahmen vorgesehen sind.
In Fig. 3 ist eine Stützstruktur 7 gezeigt, die einstückig aus dem Material zweiter Art gefräst ist. Die Stützstruktur 7 weist zur besseren Verbindung mit dem Formkörper Ausnehmungen 11 auf.
In Fig. 4 ist zu erkennen, dass der Formkörper 5 an die Stützstruktur 7 angeformt ist, wodurch hydrodynamische Kräfte vom Formkörper 5 auf die Stützstruktur 7 übertragen und von dieser aufgenommen werden. 10
In Figur 5 ist die Stützstruktur 7 durch Leitelemente 12 ergänzt, die durch entsprechende Anlenkungselemente 13 bewegbar sind. Ein Formkörper 5 wird dadurch in diesem Bereich mit verformt, wodurch die Auftriebseigenschaften der erfindungsgemäßen Unterwasser-Tragfläche beeinflusst werden können. Dies ermöglicht eine aktive Steuerung der Unterwasser- Tragfläche .

Claims

11 Patentansprüche :
1. Unterwasser-Tragfläche für ein Wasserfahrzeug, insbesondere ein Wassersportgerät mit einem äußeren, das Profil der Tragfläche (1) ausbildenden Formkörper (5) aus zumindest einem Material erster Art mit einer ersten Härte und mit zumindest einer in der Unterwasser-Tragfläche angeordneten Mastaufnahme (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Unterwasser-Tragfläche (1) weiters eine Stützstruktur (7) aus zumindest einem Material zweiter Art mit einer zweiten Härte aufweist und der Formkörper (5) an die Stützstruktur (7) angeformt ist und die Stützstruktur (7) vollständig umgibt, wobei die zweite Härte größer ist als die erste Härte.
2. Unterwasser-Tragfläche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine erste Material ausgewählt ist aus einem oder mehreren aus der Gruppe bestehend aus Elastomeren für den Spritzguss, Polyurethan- Werkstoffen, Silikon-Werkstoffen, Ethylen-Propylen-Dien- Kautschuk und Acrylnitril-Butadien-Kautschuk.
3. Unterwasser-Tragfläche nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine erste Material eine Shore A-Härte von 40 bis 90, bevorzugt 60 bis 80, insbesondere bevorzugt 65-75 aufweist.
4. Unterwasser-Tragfläche nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper (5) unterschiedliche Bereiche aus unterschiedlichen Materialien der ersten Art umfasst .
5. Unterwasser-Tragfläche nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Material ausgewählt 12 ist aus der Gruppe bestehend aus faserverstärkten, insbesondere glasfaserverstärkten Kunstoffen, kohlenstofffaserverstärkten Kunstoffen, Stahl, Edelstahl und Aluminium.
6. Unterwasser-Tragfläche nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Stützstruktur (7) über einen Bereich von mindestens 60%, mindestens bevorzugt 70%, weiter bevorzugt mindestens 80%, insbesondere bevorzugt mindestens 90% der Spannweite der Unterwasser-Tragfläche (1) erstreckt .
7. Unterwasser-Tragfläche nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Stützstruktur (7) mit der zumindest einen Mastaufnahme (4) verbunden ist.
8. Unterwasser-Tragfläche nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstruktur (7) aus einer Mehrzahl von Stäben (8), Platten (9) und/oder Ringen (10) besteht .
9. Unterwasser-Tragfläche nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei der Mehrzahl der Stäbe (8), Platten (9) und/oder Ringe (10) unabhängig vom Formkörper (5) miteinander verbunden sind.
10. Unterwasser-Tragfläche nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstruktur (7) einstückig aus dem Material zweiter Art gefräst ist. 13
11. Unterwasser-Tragfläche nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstruktur (7) zumindest teilweise mit einer haftvermittelnden Schicht beschichtet ist.
12. Unterwasser-Tragfläche nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstruktur (7) durch eine Mehrzahl von beweglichen Leitelementen (12) ergänzt wird.
13. Unterwasser-Tragfläche nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitelemente (12) durch den Formkörper (5) durchdringende Anlenkungselemente (13) oder durch im Formkörper (5) angeordnete Hydraulikelemente bewegbar sind.
14. Verfahren zur Herstellung einer Unterwasser-Tragfläche
(1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, umfassend zumindest die folgenden Schritte:
Bereitstellen einer Stützstruktur (7) aus zumindest einem Material zweiter Art mit einer zweiten Härte, wobei zumindest eine Mastaufnahme (4) im Bereich der Stützstruktur (7) angeordnet wird,
Anformen eines Formkörpers (5) aus zumindest einem Material erster Art mit einer ersten Härte.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Anformen durch Gießen des ersten Materials in eine die Stützstruktur (7) enthaltenden Form erfolgt mit einem ersten Material ausgewählt aus einem oder mehreren der Gruppe bestehend aus Elastomeren für den Spritzguss, Polyurethan- Werkstoffen, Silikon-Werkstoffen, Ethylen-Propylen-Dien- Kautschuk und Acrylnitril-Butadien-Kautschuk, wobei bevorzugt das Gießen unterschiedlicher Bereiche des Formkörpers aus unterschiedlichen Materialien der ersten Art erfolgt.
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