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Die vorliegende Erfindung betrifft
die Konstruktion zur Herstellung einer neuartigen Segeljacht.
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Bekannt sind Einrumpfboote wie Segeljachten
und Segeljollen sowie Mehrrumpfboote wie: Katamarane, Trimarane,
Auslegerboote und Segelboote mit Tragflächen. Bekannt sind die Patente
DE 694 15 331 T2 und
DE 41 25 187 A1 .
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Segelboote unterscheiden sich hauptsächlich durch
die dem Boot zu Grunde liegende Konstruktionsart, welche angewandt
wird, um eine ausreichende Querstabilität des Segelbootes bei seitlichen
Winden zu erreichen.
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Diese Querstabilität ist erforderlich,
um die Kraft des seitlich einfallenden Windes, welche nicht nur
einen Vortrieb erzeugt; sondern gleichzeitig eine seitliche Schräglage (Krängung) des
Bootes zur Folge hat, durch wirksame Maßnahmen entgegenzuwirken, um
ein möglichst
aufrechtes Segeln mit einer möglichst
hohen Geschwindigkeit zu erzielen. Dies wird erreicht durch Vergrößerung der
Bootsbreite, wie z. B. bei Segeljollen und Mehrrumpfbooten oder durch
das Anbringen von Ballast wie z. B. bei Segeljachten.
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Eine große Querstabilität eines
Segelfahrzeuges erlaubt die Segelfläche zu vergrößern, um dem
Boot mehr Vortriebskraft zu geben, welche die Bootsgeschwindigkeit
erhöht.
Ein vordringliches Ziel jeder Segelbootkonstruktion ist in diesem
Zusammenhang die Größe des Wasserwiderstandes
bei Fahrt durchs Wasser soweit wie möglich zu reduzieren.
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Die Größe des Wasserwiderstandes wird
außer
von der Unterwasserform des Rumpfes und dessen Oberflächengröße hauptsächlich von
der Größe des Unterwasserrumpfquerschnittes
beeinflusst. Die Größe des Unterwasserrumpfquerschnittes
bestimmt die Wassermenge, die aus der Ruhe in Bewegung gesetzt und
seitlich von dem fahrenden Boot verdrängt wird. Je größer diese
Wasser menge ist, desto größer ist
verständlicherweise
der Widerstand, den das Wasser dem Boot entgegen setzt. So haben
sehr schnelle Segelboote wie z. B. Katamarane und Trimarane schmale,
lange Rümpfe
mit kleinen Unterwasserquerschnitten.
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Doch sind auch besonders leicht gebaute Jachten
und Boote mit sehr breiten, flachen Rümpfen bekannt, die bei Kursen
mit kräftigem
Wind von hinten ins Gleiten kommen und dabei recht schnell werden.
Hierbei ist der Rumpf so leicht und das Unterwasserschiff so flach
gestaltet, dass der Wasserwiderstand bei einer bestimmten Geschwindigkeit
ausreicht, um den Rumpf nach oben zu drücken, so dass dieser auf dem
Wasser zu gleiten beginnt. Dabei muss das Wasser nicht mehr seitlich
verdrängt
werden – ein
Vorgang der sehr viel Kraft erfordert –, sondern das Boot rutscht
jetzt über
das Wasser hinweg und wird nun durch den geringeren Wasserwiderstand
wesentlich schneller.
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Der Nachteil von Segeljachten ist,
dass diese auf Kursen mit seitlichem Wind und schräg gegen den
Wind, beim sogenannten Kreuzen nicht ins Gleiten kommen und so an
die Geschwindigkeiten von Katamaranen und Trimaranen nicht heranreichen. Katamarane
und Timarane sind hingegen kenterbar (ein Mangel an Sicherheit),
extrem breit (Liegeplatzproblem) und besitzen oft nur sehr beengte
Räumlichkeiten
im Vergleich zu gleich großen
Jachten.
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Auf der Basis dieses oben allgemein
bekannten Wissens basiert die Aufgabe zu dieser Erfindung. Diese
Aufgabe besteht darin, den Vorteil des geringen Wasserwiderstandes
von Booten mit extrem schlanken Rümpfen zum Tragen des Gewichtes
der Jacht zu nutzen und die erforderliche Querstabilität sowie
ein wohnliches Raumangebot durch Seitenrumpfteile mit surfbrettartigen
flachen Böden
miteinander zu verbinden.
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Um den Zustand des Gleitens und die
damit verbundene hohe Geschwindigkeit möglichst unter vielen Segelbedingungen
zu erreichen, ist es notwendig, hierfür eine optimale Rumpfform,
Segelanordnung und Beballastung zu erfinden.
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Zusätzlich sollte die Jacht unter
normalen Bedingungen und richtigen seemännischem Verhalten auch bei
schwerem Wetter unkenterbar sein.
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Die Aufgabe wird durch die in den
Ansprüchen
gekennzeichneten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung gelöst.
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Insbesondere wird die Aufgabe gelöst durch die
Bereitstellung und das Zusammenwirken einer
- – neuen
Rumpfform,
- – neuen
Segelanordnung und
- – neuen
Beballastung
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Diese Lösung schafft eine bisher nicht
existierende Segelleistung für
eine unkenterbare Jacht zu verwirklichen. Diese Segelleistung beinhaltet, dass
diese neue Konstruktion die Möglichkeit
schafft, mit einer Jacht bei seitlichen Winden (halbem Wind) und
beim Segeln schräg
gegen den Wind, beim sogenannten Kreuzen, auf Gleitfahrt zu kommen
und dabei Geschwindigkeiten erreicht, die mit herkömmlichen
Jachten gleicher Größe nicht
möglich
sind.
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Es zeigen
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1 bis 6
Die Aufgabe nach
Anspruch 1 wird dadurch gelöst,
in dem ein symmetrischer Rumpf den Aufgaben der Rumpfabschnitte
gemäß in drei
Teile gegliedert wird, wobei der mittlere Rumpfabschnitt (1)
ein schmaler, langer Rumpf ist, der vorzugsweise 90 % bis 100 % des
Gesamtgewichts des Bootes in der Ruhestellung verdrängt und
an dessen beiden Längsseiten
je ein Rumpfabschnitt (2) mit guten Gleiteigenschaften
anschließt.
Die flachen Bodenflächen
der seitlichen Rumpfabschnitte (2) steigen zum Bug hin
an und fallen zum Heck hin ab und tauchen dort in Ruhestellung nicht
oder nur leicht ins Wasser ein. Die Konstruktionswasserlinie (15)
liegt vorzugsweise unterhalb der seitlichen Rumpfabschnitte (2)
oder geringfügig
höher,
so dass vorzugsweise nur bis zu 10% der Gesamtverdrängung von
den seitlichen Rumpfabschnitten (2) aufgenommen wird.
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Der mittlere Rumpfabschnitt (1)
ragt vorzugsweise vorn (1a) und hinten (1b) über die
beiden seitlichen Gleitrumpfabschnitte (2) hinaus.
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Der Ballast (4) an der Kielflosse
(3) wiegt vorzugsweise zwischen 10% bis 20%, bezogen auf
das Gesamtgewicht des Bootes.
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Diese klare Gliederung der Rumpfform
in zwei unterschiedliche Funktionsbereiche ist für Segeljachten neu und hat
folgenden Vorteil:
Der mittlere Rumpfabschnitt (1)
nimmt vorzugsweise das gesamte Gewicht der Jacht auf und verursacht dabei
auf Grund seines geringen Unterwasserrumpfquerschnittes als Verdrängungsrumpf
den geringsten Wasserwiderstand. Die Rumpfabschnitte (2)
sind Gleitrümpfe
mit sehr geringem Wasserwiderstand bei Gleitfahrt und stellen vorzugsweise
die für
das Segeln erforderliche Querstabilität her und verfügen bei entsprechender
Größe der Jacht über ein
großes Raumangebot
zum Wohnen.
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Die 4 zeigt
die Rumpfansicht von unten mit der Außenbegrenzung des Decks (22),
den untersten Kimmweger (23) des Rumpfabschnittes (2), den
Kimmweger (24), und Kiel (25) mit Kielflosse und Ballast
(4) des Rumpfabschnittes (1) und dem Ruder (20).
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Die 5 zeigt
die wasserbenetzte Fläche des
Rumpfes (26) bei Gleitfahrt und die Position des Wasserballasttanks
(5), der zur seitlichen Trimmung nach Bedarf. gefüllt oder
geleert wird,
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6 veranschaulicht
gemeinsam mit der 5 die
Form des Unterwasserschiffes. Neu und erfinderisch ist hierbei,
dass die Rumpfform so gestaltet ist, dass die beim Segeln erforderliche
Querstabilität
nicht wie üblich
durch die Verdrängung
und den daraus resultierenden Auftrieb des Wassers erreicht wird;
sondern durch den Zustand des Gleitens (3) des leeseitigen Rumpftabschnittes
(2) auf dem Wasser. Der durch das Gleiten auf der Wasserobertläche erzeugte
Widerstand verhindert ein Eintauchen des Rumpfes und erzeugt so
die erforderliche Querstabilität.
Dieses ist jedoch nur möglich,
wenn der seitliche Druck der Segel durch eine besondere Segelanordnung
(7, 8, 9) und eine zusätzliche
variable Beballastung (5) reduziert wird.
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Zudem ist die Jacht so konstruiert,
dass der vordere Mittelrumpfabschnitt (1a) ein weiches
Einsetzen des Bootes bei starkem Wellengang bewirkt und somit die
Stampfbewegungen mindert. Dies ist erforderlich, um auch beim Segeln
schräg
gegen den Wind bei Wellengang möglichst
lange optimale Gleitbedingungen herzustellen.
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Die von dem vorausragenden Bug des
Mittelrumpfabschnittes (1a) erzeugte Bugwelle gestaltet sich
so, dass bei Erreichung der Rumpfgeschwindigkeit das Heckteil des
Rumpfabschnittes (2) auf dem zweiten Wellenberg (17)
der Bugwelle aufliegt und sich dadurch die vom Wasser benetzte Bodenfläche (26)
verkleinert, womit sich der Reibungswiderstand verringert.
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Es zeigen 1–3
Die Vorteile von der
neuen Segelanordnung der Jacht sind u. a., dass der Vorstag (8a)
des Vorsegels (8) mittels eines Schlittens (12)
auf einer Schiene (12a) über die gesamte Bootsbreite
verschiebbar ist, um so das Segel um seine waagerecht Achse, ähnlich wie
bei einem Drachen, schräg
zum Wind zu stellen. Damit werden die sich aus dem Winddruck (13) ergebenden
Kräfte
aufwärts
gelenkt, womit sich der durch die Hebelkraft des Mastes bedingte
Druck (14) von oben auf den seitlichen Rumpfabschnitt (2)
verringert.
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Das Vorsegel (8) ist für dieses
Fahrzeug das Hauptantriebssegel beim Gleiten und wird bei geringeren
Windstärken
durch ein leicht zu reffendes Großsegel (9, 9a)
unterstützt.
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Vorteilhaft ist hierbei die Anordnung
des tief und weit nach hinten gelegten Gesamtlateralschwerpunktes
der Segel (10) als auch der in diesem Zusammenhang weit
nach hinten gelegten Lateralschwerpunktes des Unterwasserschiffes
(11). Beide Maßnahmen
sind erforderlich, um
- 1. den Druck durch die
seitliche Kraft des Windes auf den seitlichen Rumpfabschnitt (2)
zu verringern und gezielt auf den hinteren Gleitrumpfboden (26)
auszurichten und um
- 2. den vorwärts
gerichteten Druck des Windes auf den vorderen Mittelrumpfabschnitt
(1a) möglichst gering
zu halten, denn es ist für
das Gleiten unvorteil halt, wenn der Rumpf vorn zu tief eintaucht,
wie es bei konventionell getakelten Jachten der Fall ist.
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Vorbild für diese Konstruktion ist das
Verhalten von Surfern, die bei hoher Geschwindigkeit das Segel und
ihr Gewicht nach hinten verlagern. So wird auch hier im Zusammenhang
mit dem Lateralschwerpunkt des Unterwasserschiffes die Beballastung
(4, 5, 6) mit nach hinten auf Höhe des größten Raumvolumens
der Rumpfabschnitte (2) gelegt, um somit die erforderliche
Querstabilität
für Gleitfahrt
zu erhalten und zudem die Jacht kentersicher zu machen.
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Beim Segeln vor dem Wind ist statt
dem sonst üblichen
Spinnaker nach beiden Seiten je ein Vorsegel zu setzen (sogenannte
Passatsegel). Diese Segel erzeugen durch den flachen Winkel des
Vorstags eine nach oben gerichtete Vortriebskraft und verhindern
so ein tiefes Eintauchen des Vorschiffes, welches für eine Gleitfahrt
hinderlich wäre.
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Da der lange Lateralplan des Unterwasserschiffes
zwar für
viel Kursstabilität
sorgt, so ist er doch für
ein schnelles Wenden hinderlich. Das Vorsegel (7) dient
deshalb hauptsächlich
der Jacht beim Wenden.
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Um die Manövrierfähigkeit der Jacht zu verbessern,
kann es von Vorteil sein, ein zweites Ruder (21) unter
den Bug der Jacht einzubauen. Dieses Ruder kann dabei so angebracht
sein, dass es bei Nichtbedarf in eine Art Schwertkasten aufgeholt
werden kann.
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Dieses Boot vertilgt über 3 verschiedene
Formen von Ballast mit unterschiedlichen Aufgaben.
- 1.) Der Außenballast
(4) an der Kielflosse (3) beträgt aufgrund der großen Schiffsbreite
im hinteren Bereich der Jacht vorzugsweise nur 10% bis 20% und macht
damit die Jacht unter normalen Bedingungen unkenterbar.
- 2.) Durch den variablen Wasserballast (6) im Mittelrumpfabschnitt
(1) kann bei schwerer See die Sicherheit erhöht und die
Schiffsbewegungen verringert werden. Der Wasserballast (6)
gibt zudem der Jacht mehr Anfangsstabilität, wenn die Jacht im Hafen
oder vor Anker liegt.
- 3.) Der variable Wasserballast (5) im äußeren Bereich
der Rumpfabschnitte (2) untergebracht dient ausschließlich als
Gegengewicht zum krängenden
Druck der Segel (14) und ist somit für eine seitliche Trimmung (19)
der Jacht notwendig, um möglichst
wenig Druck auf den leeseitigen Rumpfabschnitt (2) zu bringen
und um somit optimale Gleitbedingungen zu schaffen. Hierzu gehört auch
das Gewicht der Mannschaft(16).
Die beiden Tanks für den Wasserballast
(5) sind über
eine entsprechende Rohrleitung miteinander verbunden. Damit fließt beim Öffnen eines
Ventils das Wasser bei Schräglage
in den gegenüberliegenden
Tank. Dieses ist aber auch mittels einer Pumpe möglich.
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Wenn alle drei Tanks geleert werden,
sind diese zusätzliche
Auftriebskörper,
welche die Jacht unsinkbar machen, ggf. durch weitere Auftriebskörper in
sonst nicht genutzten Bereichen des Rumpfes ergänzt werden.
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Das Boot verfügt ohne Wasserballast (6)
im Mittelrumpfabschnitt über
eine geringe Anfangsstabilität
bei 0 – 10
Grad Schräglage.
Dieses kann bei leichten Winden vorteilhaft genutzt werden, indem
allein durch den Ballast (4) und das Gewicht der Mannschaft
(16) die Jacht aufrecht segelt, ohne dass die Rumpfabschnitte
(2) ins Wasser eintauchen. Durch den hierdurch erzielten
geringen Reibungswiderstand ist die Jacht auch unter diesen Windverhältnissen
wesentlich schneller als konventionellen Jachten.
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Die Vorteile, wie sie oben beschrieben
sind und wie sie sich aus den Patentansprüchen her ableiten, werden bei
den Regatta- und Fahrtenseglern auf starkes Interesse stoßen, so
dass sich für
die gewerbliche Anwendung der Erfindung eine große Nachfrage ergeben wird.
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Die Erfindung ist für den Einzel-
wie für
den Serienbau von Jachten in allen üblichen Materialien ausführbar.