DE19528796A1 - Verfahren zum Betreiben eines Segelschiffes und Segelschiff - Google Patents
Verfahren zum Betreiben eines Segelschiffes und SegelschiffInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum abdriftarmen
oder gar abdriftfreien Betreiben eines Segelschiffes mit
Kielflosse mit einem außerhalb der Mittschiffsebene gehalte
nen und an den Wind entsprechend anstellbaren Segel, bei dem
die gesamte Takelage einschließlich des horizontal und verti
kal schwenkbaren Mastarmes und des Segels in eine eine opti
male Gesamtkraft erbringende Lage gebracht und gehalten wird.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Segelschiff mit einem
Schiffsrumpf mit absenkbarer Kielflosse und einem klappbaren,
schwenkbaren Mastarm und dem daran angebrachten Segel.
In der bisherigen Geschichte der Segelfahrzeuge, ins
besondere der Segelschiffahrt bestand immer eine funktionale
Abhängigkeit des Segeltragevermögens von der Stabilität. Die
Kräfte die durch den Wind von den Segeln erzeugt werden, wir
ken - wenn der Wind nicht genau von hinten, sondern in ir
gendeinem Winkel von einer Seite kommt - nicht nur in Fahrt
richtung, sondern zum weit überwiegenden Teil quer dazu. Dies
würde zum Kentern des Schiffes führen, wenn nicht bauliche
Vorsorge dagegen in Form der "Stabilität" des Schiffes ge
troffen würde. Hierzu gibt es prinzipiell zwei Möglichkeiten,
die meist in Kombination miteinander genutzt werden. Zur Er
zielung der sogenannten Gewichtsstabilität wird das Schiff
mit einer Art "Kontergewicht", dem Ballast versehen. Dieser
wird möglichst tief angebracht. Meist hängt der Ballast unten
an der starren und fest mit dem Schiff verbundenen Kielflos
se. Sobald der Winddruck das Schiff zur Seite neigt, also
krängt, entsteht zwischen der lotrechten Linie der Gewichts
kraft des Ballastes und der lotrechten Linie der gegenwirken
den hydrostatischen Auftriebskraft ein Abstand, der als He
belarm für den Ballast zur Bildung eines der Krängung ent
gegengerichteten Momentes wirkt. Die Wirkung dieses fest mon
tierten Ballastes kann noch durch beweglichen Ballast ver
stärkt werden, der jeweils auf der dem Wind zugewandten Sei
te, also im Luv positioniert wird. Sehr kleine Boote werden
nur mit beweglichem Ballast stabilisiert, indem sich die Crew
auf die Luvkante setzt und sich zusätzlich weit hinauslehnt.
Eine weitere Möglichkeit zur Gewinnung von Stabilität ergibt
sich durch eine größere Breite des Fahrzeugs. Diese Formsta
bilität ist am deutlichsten an einem Floß erkennbar. Hier
wirkt das Eigengewicht des Fahrzeuges mit seinem Abstand von
der seitlichen "Kippkante" des Fahrzeuges. Alle Mehrrumpf
boote, sowie Katamarane und Trimarane und Boote mit seitli
chen Schwimm- oder Gleitkufenauslegern verschaffen sich auf
diese Weise die nötige Stabilität zur Kompensierung der durch
den Wind verursachten Krängungsmomente.
Um einem Segelschiff ein möglichst großes Geschwindig
keitspotential geben zu können, muß es mit möglichst großen
Segelflächen ausgestattet werden. Große Segelflächen erzeugen
aber außer einer großen Vortriebskraft auch eine unerwünsch
te, große Querkraft, die zusammen mit ihrem Hebelarm, dem
Abstand des Segeldruckpunktes vom Lateraldruckpunkt ein gro
ßes Krängungsmoment erzeugt. Zur Erzeugung eines großen Ge
genmomentes brauchte man bisher deshalb viel Ballast und/oder
eine große Breite des Schiffes. Bei den Kielyachten beträgt
der Anteil des Ballastes am Gesamtgewicht heute oft 50% (bis
zu 80% bei Regattaschiffen). Der Ballast vergrößert die Was
serverdrängung der Schiffe und vernichtet dadurch wieder ei
nen großen Teil der Vorteile, die er schafft. Er mindert auch
die Nutzlast und er verlangt aufwendige Maßnahmen bei der
Befestigung am Schiffsrumpf und verteuert somit die Schiffe.
Auch große Schiffsbreite hat erhebliche Nachteile. Kentert
ein Schiff beispielsweise mit einer großen Formstabilität
durch, so ist es oft schwer, es wieder aufzurichten.
Aus der DE-OS 42 38 786.8 ist eine Takelung für Wasser
fahrzeuge bekannt, die es ermöglicht, das oder die Segel au
ßerhalb der Mittschiffsebene zu halten und gegen den Wind
krängend anzustellen, indem als Segel ein gleichschenkliges
Dreiecksegel verwendet wird, das mit einem Baum mittig zu
spannen und das mit der Basislinie als Vorliek in einer be
liebig positionierbaren und einstellbaren Rah gehalten und
über einem klappbar und verschwenkbar ausgebildeten Kragarm
als Mast gehalten ist. Mit einem solchen Schiff bzw. einer
solchen Takelung ist es möglich, das von der Windkraft bzw.
von dem Segel ausgehende Drehmoment etwas zu verringern.
Durch entsprechende Stellung des Segels kann man die Kraftli
nie durch die Höhe der Dreh- oder Rollachse des Schiffes füh
ren, so daß die Gesamtkraft des Segels einen kleinen oder gar
keinen Hebelarm mehr zur Krängung des Schiffes hat. Letztlich
ist es sogar möglich, die Kraftlinie unter das Schwert bzw.
den Kiel in Höhe der Lage des Lateralpunktes zu führen, so
daß das Drehmoment - gebildet aus Wasserkraft und Abstand des
Lateraldruckpunktes - von der Drehachse kompensiert wird. Der
Kiel, der als Tragfläche dient, braucht zur Erzeugung eines
Auftriebes im Wasser einen bestimmten Anstellwinkel. Dieser
Anstellwinkel stellt sich bei heutigen Konstruktionen, bei
denen die Kielflosse fest mit dem Schiffsrumpf verbunden ist,
automatisch dadurch ein, daß das Schiff abdriftet, also nicht
in Richtung seiner Längsachse fährt. Dabei stellt sich heute
nur in sehr seltenen Fällen dieser Abdriftwinkel optimal ein.
Nachteilig ist auf jeden Fall, daß der gesamte Schiffsrumpf
diesen Winkel mitmachen muß. Da er fest mit dem Schiffsrumpf
verbunden ist, muß der gesamte Schiffskörper diesen Anstell
winkel mitmachen, wodurch das Segelschiff nicht mehr in sei
ner Längsrichtung fährt, sondern schräg dazu. Das erzeugt
erhebliche Widerstände und verringert die Geschwindigkeit.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ver
fahren und ein Segelschiff zu schaffen, die ein Segeln ohne
krängendes Drehmoment und ohne Schrägstellung des Schiffes
ermöglichen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
vom Segel erbrachte Gesamtkraft ermittelt und daß dann die
Kielflosse, die über einen Drehturm und einen Mastarm mit dem
Segel verbunden ist, bezüglich Wirkfläche und/oder Wölbung
und/oder Profilform und/oder Anstellwinkel so der Stellung
des Segels angepaßt wird, daß die dabei von der Kielflosse
erzeugte Gesamtkraft der Projektion der Gesamtkraft des Se
gels auf die horizontale Ebene genau entgegengesetzt gerich
tet ist und gleichzeitig das Verhältnis von Auftrieb zu Wi
derstand der Kielflosse maximiert wird, während der Schiffs
rumpf exakt in Fahrtrichtung bleibt.
Damit wird es möglich, ein ausreichend stabiles Schiff
vorzugeben und zwar auch dann, wenn das Segelschiff selbst
beliebig große Segelflächen gesetzt hat. Es kann so in erheb
lichen Umfang Ballast und Schiffsbreite eingespart werden.
Die Segelschiffe werden bei gleicher Windstärke erheblich
schneller fahren, sie werden dabei aufrecht fahren, was hin
sichtlich des Komforts und der Sicherheit erhebliche Vorteile
mit sich bringt. Durch die extreme Verringerung des Ballastes
ist es ebenfalls möglich, den Kiel von seiner bisherigen Dop
pelfunktion - Flosse und Halterung des Ballastes - zu befrei
en und ihn schwenkbar und in seinem Profil veränderbar bzw.
insgesamt veränderbar zu gestalten. Er verhindert somit eine
Abdrift, so daß die Segelkraft insgesamt benutzt werden kann,
um das Segelschiff entsprechend vorwärts zu bewegen. Grund
sätzlich hat es zwar bereits Versuche gegeben, wölbbare Kiele
zu verwenden oder auch den Kiel schwenkbar auszubilden, doch
konnten sich diese Konstruktionen nicht durchsetzen, da die
wegen des anhängenden Ballastes notwendige Festigkeit einen
Zielkonflikt ergab (DE-GM 82 11 104, DE-OS 32 48 580.8 und
DE-OS 33 29 508.5). Darüber hinaus hatten diese bekannten
Konstruktionen nicht das Ziel und auch nicht die Möglichkeit
mit den Segelkräften nach Stärke und Richtung und mit der
Geschwindigkeit des Schiffes korrespondierend zu arbeiten und
auf diese Weise das Schiff zu steuern.
Nach einer zweckmäßigen Ausbildung der Erfindung ist
vorgesehen, daß die Anströmkante des Segels immer rechtwink
lig zum scheinbaren Wind und das Segel darüber hinaus so ge
stellt wird, daß die Kraftlinie der Gesamtkraft des Segels
den Lateralplan unterhalb des Lateraldruckpunktes schneidet
und/oder vorlich oder achterlich oder seitlich des Late
ralplanes verläuft. Aufgrund dieser Ausführung des Verfahrens
kann das Segel jeweils in eine Position gebracht werden, die
die Ermittlung der Gesamtkraft des Segels möglich macht, so
daß wiederum die entsprechende Veränderung am Kiel mit der
notwendigen Sicherheit und nach einem genau vorgebbaren Mu
ster möglich macht. Damit kann durch entsprechende Anpassung
des Kiels bzw. der Kielflosse eine der Gesamtkraft des Segels
exakt entgegenwirkende resultierende Kraft entwickelt werden,
so daß auf das Schiff während der Geradeausfahrt keinerlei
Drehmomente wirken, für die Kurvenfahrt aber ein Drehmoment
einstellbarer Größe um die Hochachse entsteht und so daß das
Segelschiff auch bei seitlich einfallendem Wind genau in
Richtung seiner Längsachse fahren kann.
Eine weitere Ausbildung der Erfindung sieht vor, daß der
Kiel mit den vom Segel ausgehenden Kräften und mit der Rela
tivgeschwindigkeit der Wasserströmung korrespondierend auto
matisch nach Größe der aktiven Fläche und/oder dem Anstell
winkel und/oder dem Profil eingestellt wird. Die Automatik
hat den Vorteil, daß alle unterschiedlichen Komponenten be
rücksichtigt werden können und zwar jeweils so, daß sich dar
aus die für den "Antrieb" des Segelschiffes optimale Auswir
kung ergibt.
Zur Durchführung des Verfahrens ist ein Segelschiff vor
gesehen, bei dem der Kiel als mehrteilige, ballastfreie Kiel
flosse ausgebildet ist, die in ihrer Gesamtheit in den
Schiffsrumpf einziehbar und relativ zur Schiffslängsachse
schwenkbar ist und deren Teile über Scharniere eine veränder
bare Wölbung ergebend verbunden sind. Bei einem derart ausge
bildeten Segelschiff bzw. bei einer derartigen Ausbildung
seines Kiels ist es möglich, das weiter vorn beschriebene
Verfahren zu verwirklichen und die damit erzielbaren Vorteile
zu verwirklichen. Durch die besondere Ausbildung der Kiel
flosse kann sowohl eine Veränderung oder Anpassung der Wöl
bung wie auch der Profilform insgesamt erreicht werden. Dar
über hinaus kann ja nach dieser Lösung die Kielflosse ins
gesamt verschwenkt werden, so daß der Anstellwinkel gegenüber
der Strömung entsprechend verändert wird und schließlich kann
die Kielflosse als solche auch bei Bedarf in den Schiffsrumpf
aufgenommen oder aber aus ihm abgesenkt werden, wodurch die
Wirkfläche den Messungen entsprechend verändert werden kann.
Je nach Gegebenheiten kann es auch notwendig sein oder nur
notwendig sein, die Profilform der Kielflosse zu verändern,
wobei dies gemäß der Erfindung dadurch erreicht wird, daß die
Kielflosse insgesamt bzw. ihre Teile auch in der Profilform
veränderbar ausgebildet sind. Dies wird dadurch erreicht, daß
die Teile der Kielflosse aufblähbar oder einschrumpfbar sind,
so daß dadurch die Profilform jeweils den Anforderungen ent
sprechend sich ändert.
Zweckmäßigerweise ist die Kielflosse um bis zu 90° nach
jeder Seite schwenkbar mit dem Schiffsrumpf bzw. mit dem
Drehturm verbunden ist und zwar nach jeder Seite hin, so daß
bei An- und Ablegemanövern eine seitliche Bewegung des
Schiffskörpers erreichbar ist. Auch unter extremen Bedingun
gen wie einem Orkan kann mit einer quer- und einer längsge
stellten Kielflosse die Wirkung eines großen Schleppankers
erzeugt werden, insbesondere wenn der Lateralplan, wie erfin
dungsgemäß weiter vorgesehen ist, zwei Kielflossen aufweist,
die unabhängig voneinander absenkbar und einziehbar, schwenk
bar, nach Profil und Wölbung veränderbar in Schiffslängsachse
hintereinander angeordnet sind, wobei einer der beiden Kiel
flossen in der Mitte des Schiffes, wahlweise aber auch weiter
in Richtung auf den Bug des Schiffes zu positioniert sein
kann. Dabei wird die zweite Kielflosse insbesondere unter
Motorfahrt eingesetzt, wenn eine Ruderwirkung benötigt wird
oder wenn wie erwähnt bei starker Welleneinwirkung die Rich
tungsstabilität des Schiffes verbessert werden soll.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausbildung ist die
Kielflosse dreiteilig ausgebildet, wobei das Mittelteil die
Schwenkachse aufweist und die Profilnase und das hintere
Flossenteil über Scharniere mit dem Mittelteil schwenkbar
verbunden sind. Dadurch ist es insbesondere möglich, eine
asymmetrisches Profil in Abstimmung auf die Segelkräfte ein
zustellen und zwar im Wesentlichen ohne daß es eines kon
struktiven Aufwandes bedarf. Dabei können die einzelnen Teile
der Kielflosse miteinander verbunden, also beispielsweise
durch eine Außenhaut verbunden sein, oder sie können auch
getrennte Teile sein, die entsprechend verschwenkbar über die
Scharniere miteinander verbunden werden.
Die schon weiter vorne erwähnte vorteilhafte Ausnutzung
der Segelkräfte ist insbesondere dadurch möglich, daß der
Mastarm horizontal und vertikal schwenkbar und um seine
Längsachse drehbar über ein Vielgelenk mit dem Schiffsdeck
verbunden und außerdem längenveränderlich und in jeder Posi
tion fixierbar ausgebildet ist. Damit kann das Segel als sol
ches in jede beliebige Position auch weit außerhalb des
Schiffskörpers manövriert werden, wobei wie erwähnt über die
Veränderung bzw. Anpassung der Kielflosse die Stellung des
Schiffskörpers bei verhinderter Abdrift gewährleistet ist.
Weiter ist die Ausbildung des auf das Segel zutreffenden
Teils des Segelschiffes zu optimieren, wenn dem Kopf des
Mastarmes eine einachsiges, fixierbares Gelenk zugeordnet
ist, an dem der Hauptbaum mit innenliegender, um ihre Längs
achse drehbarer und in Längsachse verschiebbarer Schwenkwelle
angelenkt ist und daß die Schwenkwelle ein Kopf stück mit ei
nem Getriebe zur Betätigung der in der Rah verlagerten, die
Segeltücher aufnehmenden Reffwellen aufweist. Hierdurch wird
das eigentliche Segel in jede beliebige Position gebracht,
wobei durch die besondere Ausbildung des Mastarmes und der
nachgeordneten Teile der Takelage die jeweilig eingenommene
Position auch so identifiziert werden kann, daß daraus die
notwendigen Rückschlüsse bezüglich der Form und Stellung des
Kiels gezogen werden können.
Eine für die Aufgabe des Segels besonders günstige Form
wird erreicht, wenn an der Rah über Scharniere blockierbare
und mit Umlenkrollen ausgerüstete Außenbäume angelenkt sind.
Insbesondere kann so dem Segel eine strömungsgünstigere,
rechteckige Form gegeben werden.
Weiter vorn ist bereits darauf hingewiesen worden, daß
über die Stellung des Segels bzw. durch Berücksichtigung der
an der Stellung vorgenommenen Änderungen auf die Gesamtkraft
des Segels rückgeschlossen werden kann, um daraus die Kiel
flosse entsprechend anzupassen. Um hier die notwendigen Eck
werte ermitteln und schnell ermitteln zu können, ist jedem
Gelenk ein Winkelsensor zweckmäßigerweise zugeordnet.
Sowohl bezüglich der Aufnahme des Windes, wie auch der
Auswertung der entsprechenden Eckdaten ist es von Vorteil,
wenn die als Profilnase ausgebildete Rah mit zwei in der Rah
aufrollbaren Segeltüchern eine "dicke" Tragfläche bildet,
deren Wölbung und deren Verhältnis von Länge zur Tiefe (Brei
te) veränderbar ist.
Preisgünstiger und leichter kann die Vorrichtung gebaut
werden, wenn eine Reffwelle zwei Segeltücher aufnimmt, die an
der Hinterkante der Rah durch ein rechtwinkelig zu den Segel
tüchern stehendes Blech mit abgerundeten Kanten gehalten
sind. Damit ist es möglich, die Segel beim Aufreffen im Ab
stand der gewünschten Profildicke zu halten, wobei es weiter
von Vorteil ist, wenn die Segeltücher einzeln auf- und abwic
kelbar sind, um so den jeweiligen Windverhältnissen entspre
chend eine gezielte Kraft durch das Segelschiff aufnehmen zu
lassen.
Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus,
daß ein Verfahren zu Betreiben eines Segelschiffes und ein
Segelschiff geschaffen sind, die ein Segeln ohne nachteiliges
krängendes Drehmoment ermöglichen und dabei eine Möglichkeit
geben, das Segelschiff bzw. den Schiffsrumpf jeweils waage
recht zu halten, so daß insgesamt der Komfort und die Sicher
heit eines derartigen Segelschiffes deutlich erhöht wird,
ganz davon abgesehen, daß eine optimale Ausnutzung der vom
Wind ausgeübten Kraft ermöglicht ist.
Damit sind die bisher bestehenden Abhängigkeiten aufge
löst, nach denen große Segelflächen nur gesetzt werden kön
nen, wenn das Schiff über eine ausreichend große Stabilität
verfügt. Es ist möglich, auf einem Segelschiff beliebig große
Segelflächen zu setzen (auch wenn das Segelschiff nur eine
geringe Stabilität besitzt). Dadurch kann gleichzeitig die
Nutzlast der Schiffe erhöht werden, ganz davon abgesehen, daß
auch das Gesamtgewicht reduziert werden kann, so daß insge
samt schneller fahrende Schiffe und besser zu lenkende Segel
schiffe möglich werden.
Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegen
standes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der
zugehörigen Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausführungsbei
spiel mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen
dargestellt ist. Es zeigen:
Fig. 1 ein gemäß erfindungsgemäßen Verfahren
betriebenes Segelboot,
Fig. 2 einen Querschnitt durch die Rah in per
spektivischer Ansicht,
Fig. 3 eine dreiteilige Kielflosse,
Fig. 4 eine andere Wölbung der Kielflosse,
Fig. 5 eine noch weiter veränderte Profilform
und
Fig. 6 eine geänderte Profilform bei einem
gleichzeitig veränderten Anstellwinkel,
Fig. 7 ein ausgestelltes und mit dem Schwenkwin
kel geschwenktes Segel,
Fig. 8 ein Schiff mit auf Schwachwind gestelltem
Segel,
Fig. 9 ein Schiff mit auf Drachensegel gestell
tem Segel,
Fig. 10 ein im Orkan befindliches Segelschiff,
Fig. 11 ein Segelschiff beim Durchfahren von
Brückendurchfahrten und
Fig. 12 ein im überdachten Liegeplatz abgestell
tes Segelschiff.
Fig. 1 zeigt das Prinzip des erfindungsgemäßen Verfah
rens. Das Segelschiff 1 bzw. der Schiffsrumpf 2 ist von hin
ten gesehen dargestellt, wobei der Kiel 3 und das am Mastarm
4 gelenkig angebrachte Segel 5 mit dem Segeltuch 6 erkennbar
sind. Der Mastarm 4 ist um ein Vielgelenk 8, das mit dem
Schiffsdeck 9 verbunden ist, verschwenkbar. Der Mastarm 4 ist
im übrigen nur angedeutet. Durch die besondere Ausbildung des
Mastarmes 4 kann das Segel 5 quasi auch in Schiffslängsachse
10 verschoben werden.
Die vom Segel 5 erzeugte Gesamtkraft 14, die am Segel
druckpunkt 11 angreift, ist zerlegbar in die Segelquerkraft
12 und die Segelhubkraft 13. Am Lateraldruckpunkt 16 greift
die der aerodynamischen Querkraft bzw. der Segelquerkraft 12
entgegengerichtete hydrodynamische Querkraft 17 an. Die hier
nicht eingezeichnete gravitative Gewichtskraft des Schiffs
rumpfes 2 wird normalerweise durch die hier ebenfalls nicht
eingezeichnete hydrostatische Auftriebskraft im Wasser voll
kompensiert. Dadurch aber, daß das geneigte Segel 5 eine Se
gelhubkraft 13 entwickelt, wird der Schiffsrumpf 2 etwas an
gehoben, wodurch ein Teil der gesamten Gewichtskraft nun als
gravitative Gegenkraft bzw. Gewichtskraft 18 der Hubkraft 13
entgegentritt. Dieser Teil der Gewichtskraft 18 bildet zu
sammen mit der hydrodynamischen Querkraft 8 ein Kräftepar
allelogramm mit der Gesamtkraft 19. Die Gesamtkraft 14 und
die Gesamtkraft 19 liegen entgegengesetzt gerichtet auf einer
Linie. Dadurch ist kein Hebelarm gegeben, womit auch kein
Drehmoment auftreten kann. Die Querkräfte 12 und 17 sind al
lerdings - da sie sich in einem dynamischen Prozeß ausbilden
- nicht immer gleich groß. Bei Ungleichgewichten treten neben
linearen Beschleunigungen auch Drehbeschleunigungen auf, wes
halb auch die erwähnte Möglichkeit bestehen muß, die Linie
der Gesamtkraft des Segels 5 unterhalb des Lateraldruckpunk
tes 16 oder sogar unterhalb des Lateralplans durchlaufen zu
lassen.
Fig. 2 zeigt in perspektivischer Ansicht einen Quer
schnitt durch die Rah 26 und einen Längsschnitt durch den
Hauptbaum 23 mit der innen liegenden, längs zum Hauptbaum 23
verschiebbaren und im Hauptbaum 23 drehbaren Schwenkwelle 13,
dem Getriebe 25 zur Betätigung an der Rah 26 verlagerten Wel
le 27 die über die Enden 28 der Rah 26 die Reffwellen 29 in
Drehung versetzen können. Die um die Reffwellen 29 aufzuwic
kelnden Segeltücher 6 sind nicht dargestellt. Zu sehen ist in
dieser Figur noch einer der beiden Außenbäume 30, mit deren
Hilfe dem Segel 5 eine rechteckige Form verliehen werden kann
und das einachsige Gelenk 22, mit dem der Anstellwinkel des
Segels 5 zum Wind eingestellt werden kann. Die Verschiebe
möglichkeit der Schwenkwelle 24 im Hauptbaum 23 in dessen
Längsrichtung hat zum Ziel, die Verschiebung des Segeldruck
punktes bzw. des Lateraldruckpunktes 16 bei unterschiedlichen
Anstellwinkeln des Segels 5 auszugleichen. Das Gelenk 22 ist
am Kopf 21 des Mastarms 4 angeordnet.
Der schon erwähnte Kiel 3 besteht nach den Fig. 3, 4, 5
und 6 aus drei Teilen und wird als Kielflosse 33 bezeichnet.
Diese Kielflosse 33 ist wie schon erwähnt in den Schiffsrumpf
2 einschiebbar bzw. aus diesem ausschiebbar ausgebildet, wo
bei hier auf eine zeichnerische Darstellung verzichtet ist.
Die einzelnen Teile 34, 37, 38 sind über Scharniere 35 und 39
gelenkig miteinander verbunden, so daß die Wölbung der Kiel
flosse 33 entsprechend verändert werden kann, indem die ein
zelnen Teile 34, 37, 38 gegeneinander verschränkt werden. Das
Mittelteil 37 verläuft in der Regel in Schiffslängsachse 10,
wobei allerdings gemäß Fig. 6 auch ein Verschwenken um die
Schwenkachse 40 möglich ist, so daß der Anstellwinkel dieser
Kielflosse 33 den Gegebenheiten entsprechend verändert werden
kann. Dabei kann wie Fig. 6 verdeutlicht die einmal einge
stellte Wölbung beibehalten werden, so daß die weiter vorne
erwähnte Anpassung der Form der Kielflosse 33 an die vom Se
gel 5 ausgehenden Kräfte gesichert ist. Die Wölbungsverände
rungen sollen ebenso wie die Drehung nach dem erfindungsgemä
ßen Verfahren mit der Segelstellung korrespondierend erfol
gen. Die Schwenkachse 40 ist übrigens in der Schiffsmitte 36
zu finden.
Fig. 7 zeigt das Ausstellen des Segels 5 um einen be
stimmten Betrag und das Schwenken des Segels 5 mit dem
Schwenkwinkel. Deutlich wird, daß eine Verstellung bzw. An
passung des Segels 5 auf diese Art und Weise und durch die
besondere Ausbildung und des in der Länge verschiebbar ausge
bildeten Mastarms 4 leicht möglich ist.
Fig. 8 verdeutlicht das Segeln am Wind bei geringem
Wind, d. h. bei Schwachwind. Der Kragarm 4 ist hier etwas
luvwärts der Mittschiffsebene gestellt. Die Rah 26 wird lot
recht geschwenkt, entweder auf 0° oder auf 180°, je nach
Windrichtung. Die Anstellung an den Wind erfolgt mit dem op
timalen Winkel. Die Wölbung des Segels 5 wird - dem schwachen
Wind entsprechend - vergrößert. Luv- und Leegierigkeit werden
durch leicht nach vorne oder nach hinten geneigte Stellung
des Mastarmes 4 und sich daraus ergebenden Verschiebung des
Segeldruckpunktes (vor oder hinten die Lotrechte durch den
Lateraldruckpunkt 16) gesteuert. Diese Verschiebung des Se
geldruckpunktes könnte dann auch zur Kursänderung des Segel
schiffes 1 verwendet werden.
Bei entsprechendem Wind kann der Mastarm 4 auch weit
nach vorne geneigt werden, was Fig. 9 verdeutlicht. Die Rah
26 wird wieder rechtwinklig zum scheinbaren Wind gedreht. Der
Anstellwinkel kann jetzt sehr viel größer gewählt werden als
beim Segeln am Wind, da der Widerstand des Segels 5 jetzt
auch in Fahrtrichtung des Segelschiffes 1 weist. Bei welchem
Anstellwinkel die größte Vortriebskraft erzeugt wird, ist
durch Versuch zu ermitteln.
Bei Starkwind und Segeln am Wind wird der Kragarm nach
Lee seitwärts ausgestellt, wobei der Schiffsrumpf aus der
Mittschiffsebene gedreht wird. Die Rah 26 wird wieder recht
winklig zum scheinbaren Wind gestellt, dabei aber soweit ge
schwenkt, daß die Kraftlinie der vom Segel 5 erzeugten Ge
samtkraft 14 etwas unter die Höhenlinie des Lateraldruckpunk
tes 16 im Lateralplan, aber auch so weit bugwärts des Late
raldruckpunktes 16 zeigt, daß das nun stärkere luvgierende
Moment der Vortriebskraft wieder kompensiert wird. Die Wöl
bung des Segels 5 wird - der Windstärke entsprechend - fla
cher gewählt.
Sollte auf hoher See das Segelschiff 1 in schweren Sturm
oder Orkan geraten, so daß bei einer herkömmlichen Segelyacht
die Gefahr des Kenterns unter nacktem Rigg bestünde, so kann
das Segel 5 und der Mastarm 4 ganz eingefahren und auf dem
Schiffsdeck 9 abgelegt und fixiert werden. Hierdurch ist die
Gefahr des Kenterns sehr viel geringer. Kentert das Schiff
trotzdem z. B. durch Welleneinwirkung durch, so kann das ab
gelegte und fixierte Segel 5 und Mastarm 4 nicht abreißen. In
einer solchen Ausnahmesituation wird das Segelschiff 1 fast
jeder schweren See standhalten können.
Diese Möglichkeit, Mastarm 4 und Segel 5 schnell und
einfach auf dem Schiffsdeck 9 abzulegen, hat den weiteren
Vorteil, daß man mit einer derart verringerten Gesamthöhe der
"Aufbauten" unter jeder noch so niedrigen festen Brücke her
fahren kann und auch an Öffnungszeiten von Hub- und Schwenk
brücken nicht mehr gebunden ist. Entsprechendes verdeutlicht
Fig. 11, wobei ein entsprechendes Segelschiff 1 gezeigt ist,
das gerade eine Brückendurchfahrt 41 geringer Höhe durch
fährt.
Darüber hinaus ergibt sich aufgrund der speziellen Aus
bildung des Segelschiffes 1 gemäß Erfindung die Möglichkeit,
überdachte Liegeplätze bzw. Schiffsanleger 42 zu nutzen, ein
Vorteil, der all jenen sofort deutlich wird, die ihr Segel
schiff an jedem Wochenende ersteinmal - und immer wieder -
von den Blättern der benachbarten Bäume und vom Flugstaub
befreien und die Schäden von Einbrüchen und Diebstählen behe
ben müssen. Entsprechendes zeigt Fig. 12 deutlich.
Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein
zu entnehmenden, werden allein und in Kombination als erfin
dungswesentlich angesehen.
Claims (15)
1. Verfahren zum abdriftarmen oder gar abdrift
freien Betreiben eines Segelschiffes mit Kielflosse mit einem
außerhalb der Mittschiffsebene gehaltenen und an den Wind
entsprechend anstellbaren Segel, bei dem die gesamte Takelage
einschließlich des horizontal und vertikal schwenkbaren Mast
armes und des Segels in eine eine optimale Gesamtkraft er
bringende Lage gebracht und gehalten wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die vom Segel erbrachte Gesamtkraft ermittelt und daß
dann die Kielflosse, die über einen Drehturm und einen Mast
arm mit dem Segel verbunden ist, bezüglich Wirkfläche
und/oder Wölbung und/oder Profilform und/oder Anstellwinkel
so der Stellung des Segels angepaßt wird, daß die dabei von
der Kielflosse erzeugte Gesamtkraft der Projektion der Ge
samtkraft des Segels auf die horizontale Ebene genau entge
gengesetzt gerichtet ist und gleichzeitig das Verhältnis von
Auftrieb zu Widerstand der Kielflosse maximiert wird, während
der Schiffsrumpf exakt in Fahrtrichtung bleibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anströmkante des Segels immer rechtwinklig zum
scheinbaren Wind und das Segel darüber hinaus so gestellt
wird, daß die Kraftlinie der Gesamtkraft des Segels den Late
ralplan unterhalb des Lateraldruckpunktes schneidet und/oder
vorlich oder achterlich oder seitlich des Lateralplanes ver
läuft.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kiel mit den vom Segel ausgehenden Kräften und mit
der Relativgeschwindigkeit der Wasserströmung korrespondie
rend automatisch nach Größe der aktiven Fläche und/oder dem
Anstellwinkel und/oder dem Profil eingestellt wird.
4. Segelschiff mit einem Schiffsrumpf (2) mit ab
senkbarem Kiel (3) und einem klappbaren, schwenkbaren Mastarm
(4) und dem daran angebrachten Segel (5),
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kiel (3) als mehrteilige, ballastfreie Kielflosse
(33) ausgebildet ist, die in ihrer Gesamtheit in den Schiffs
rumpf (2) einziehbar und relativ zur Schiffslängsachse (10)
schwenkbar ist und deren Teile (34, 37, 38) über Scharniere
(35, 39) eine veränderbare Wölbung ergebend verbunden sind.
5. Segelschiff nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kielflosse (33) bzw. ihre Teile (34, 37, 38) auch in
der Profilform veränderbar ausgebildet sind.
6. Segelschiff nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kielflosse (33) um bis zu 90° nach jeder Seite
schwenkbar mit dem Schiffsrumpf (2) bzw. mit dem Drehturm
verbunden ist.
7. Segelschiff nach Anspruch 4,
da durch gekennzeichnet,
daß der Lateralplan zwei Kielflossen (33) aufweist, die un
abhängig voneinander absenkbar und einziehbar, schwenkbar,
nach Profil und Wölbung veränderbar in Schiffslängsachse (10)
hintereinander angeordnet sind, wobei eine der beiden Kiel
flossen (33) in der Mitte des Schiffes, wahlweise aber auch
weiter in Richtung auf den Bug des Schiffes zu positioniert
sein kann.
8. Segelschiff nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kielflosse (33) dreiteilig ausgebildet ist, wobei
das Mittelteil (37) die Schwenkachse (40) aufweist und die
Profilnase (34) und das hintere Flossenteil (38) über Schar
niere (35, 39) mit dem Mittelteil (37) schwenkbar verbunden
sind.
9. Segelschiff nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Mastarm (4) horizontal und vertikal schwenkbar und um
seine Längsachse drehbar über ein Vielgelenk (8) mit dem
Schiffsdeck (9) verbunden und außerdem längenveränderlich und
in jeder Position fixierbar ausgebildet ist.
10. Segelschiff nach Anspruch 4 und Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß dem Kopf (21) des Mastarmes (4) eine einachsiges, fixier
bares Gelenk (22) zugeordnet ist, an dem der Hauptbaum (23)
mit innenliegender, um ihre Längsachse drehbarer und in
Längsachse verschiebbarer Schwenkwelle (24) angelenkt ist und
daß die Schwenkwelle (24) ein Kopf stück mit einem Getriebe
(25) zur Betätigung der in der Rah (26) verlagerten, die Se
geltücher (6) aufnehmenden Reffwellen (29) aufweist.
11. Segelschiff nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß an der Rah (26) über Scharniere blockierbare und mit Um
lenkrollen ausgerüstete Außenbäume (30) angelenkt sind.
12. Segelschiff nach Anspruch 4 bis Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß jedem Gelenk (8, 22, 27) ein Winkelsensor zugeordnet ist.
13. Segelschiff nach Anspruch 4 bis Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die als Profilnase ausgebildete Rah (26) mit zwei in der
Rah (26) aufrollbaren Segeltüchern (6) eine "dicke" Tragflä
che bildet, deren Wölbung und deren Verhältnis von Länge zur
Tiefe (Breite) veränderbar ist.
14. Segelschiff nach Anspruch 4 bis Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Reffwelle (29) zwei Segeltücher (6) aufnimmt, die an
der Hinterkante der Rah (26) durch ein rechtwinkelig zu den
Segeltüchern (6) stehendes Blech mit abgerundeten Kanten ge
halten sind.
15. Segelschiff nach Anspruch 4 bis Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Segeltücher (6) einzeln auf- und abwickelbar sind.
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