DE2224059A1

DE2224059A1 - Einrumpf-Tragflächensegelfahrzeug

Info

Publication number: DE2224059A1
Application number: DE19722224059
Authority: DE
Inventors: der Anmelder. M ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-05-17
Filing date: 1972-05-17
Publication date: 1972-12-14
Also published as: DE2224059C3; DE2224059B2; FR2138062B1; GB1348698A; NL7206692A; FR2138062A1; CA959351A; US3911845A

Description

Gerald. Herbert Holtom, Hy the, Kent / Großbritannien Einrumpf-Tragflächensege!fahrzeug

Die Erfindung bezieht sich auf ein Einrumpf-Tragflächensegelfahrzeug. ■ .

Herkömmliche Segelfahrzeuge sind so ausgelegt, daß sie so aufrecht wie möglich gesegelt werden müssen, um die besten, aerodynamischen Verhältnisse für das Segel oder die Segel zu erzielen und den Rumpfwiderstand auf ein Minimum zu verringern. Solch ein Fahrzeug benötigt einen Kiel und/oder Ballast und bei einem kleinen Segelfahrzeug kann die Mannschaft durch Ausreiten auf der Luvseite dazu beitragen, die besten Segelbedingungen zu erzielen.

-2-

209851/070 2

Weitere Leistungsverbesserungen können durch Steigerung der Länge eines Segelfahrzeuges im Verhältnis zu seiner Breite erzielt werden. Dieses führt zu einer Verminderung der seitlichen Stabilität, welcher normalerweise durch Vorsehen von Auslegern oder Schwimmern beggnet wird oder indem das Segelfahrzeug als Mehrrumpffahrzeug ausgebildet wird. Seit einiger Zeit werden auch Verminderungen des Widerstandes durch die Verwendung von Tragflächen erzielt, welche den Rumpf eines Wasserfahrzeugs aus dem Wasser heben.

Unglücklicherweise haben die verschiedenen Versuche die Wirkung einer Tragfläche mit einem Fahrzeug mit einem hohen Längen-zu Breiten-Verhältnis gewöhnlich zu einem Fahrzeug geführt, welches vielleicht theoretisch bei leichtem Wind eine erfolgreiche Auslegung darstellt. Wenn diese Auslegung jedoch auf ein Boot für die Praxis angewendet wird, hat sich herausgestellt, daß sich die Leistungsfähigkeit bekannter Boote nicht erreichen läßt, weil entweder die Belastung des Materials zu groß war oder das Fahrzeug nicht manövriert werden konnte. Das Gerät war zu empfindlich, um es an Verankerungen zu befestigen und schwierig auf Land zu bringen und zu transportieren.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein stabiles und praktikables Fahrzeug zu schaffen, welches Tragflächen so verwendet, daß das Segelfahrzeug nahezu aufrecht gehalten wird, während die benetzten Flächen vermindert und der Ballast und das Gewicht auf ein Minimum verringert werden. Die vorhandenen benetzten Flächen sollen im Verhältnis zur Länge eine so geringe Breite wie möglich aufweisen und das nachteilige Vorsehen von Schwimmern oder schwimmenden Tragflächen an Auslegern, welches nur das Gesamtgewicht und den Widerstand erhöht, soll vermieden werden. Gleichzeitig sollen beim Aufschießen und Wenden des Fahrzeugs erprobte und bekannte Manöververfahren beibehalten werden.

2 0 9 8 5 1/0702

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, 'daß der Rumpf mit Unterbringungsmöglichkeiten für einen Rudergänger versehen ist, sich Ausleger querschiffs auf jeder Seite des Rumpfes erstrecken, an Backbord und Steuerbord jeweils mindestens eine Tragfläche starr an den Außenenden der Ausleger befestigt ist und die Tragflächen so angeordnet sind, daß beim Eintauchen der unteren Spitze der einen Tragfläche unter die Konstruktions-Wasserlinie die andere Tragfläche oberhalb der Konstruktionswasserlinie angeordnet ist.

Demzufolge besteht die Erfindung aus einem Einrumpf-Tragflächensegelfahrzeug mit Tragflächen, welche starr an Auslegern auf jeder Seite des Fahrzeugs in einer solchen Höhe über der Ladewasserlinie befestigt sind, daß auf Raum- oder Kreuzkurs die luvseitige Tragflache(η) frei von-der Wasserfläche angehoben ist (sind).

Ein solches Boot hat den Vorteil, daß die luvseitige Tragflache(n) der Wirkung der leeseitigen Tra^läche(n) nicht entgegenwirkt(en) und daß beim V/enden oder Halsen des Fahrzeugs die nicht benutzte Tragflache(n) durch Krängen zur Wirkung gebracht werden, während die vorherige leeseitige Tragflache(η) frei vom- Wasser angehoben wird (werden). Der Rudergänger braucht dabei nicht auf die Tragflächen zu achten und kann sich darauf konzentrieren, eine genaue Trimmung des Segels oder der Segel zu erzielen.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Fahrzeugs kann der Druckpunkt der Tragflächen im wesentlichen in derselben Ebene wie der Segelsystemschwerpunkt des Segels oder der Segel liegen. Dadurch wird sichergestellt, daß das Boot bezüglich der Steuerung stabil ist. Es kann bei sorgfältigem Trimmen des Segels oder der Segel möglich sein, daß sich das Boot selbst steuert.

Die Tragflächen können im wesentlichen dreieckig ausgebildet und so angeordnet sein, daß die Spitze des Dreiecks nach unten

209851/0702 -4-

weist, wobei die der Spitze gegenüberliegende Seite des Dreiecks im wesentlichen parallel zur Konstruktionswasserlinie angeordnet ist. Die zwei- übrigen Seiten sind gleich und der Spitzenwinkel liegt zwischen 9°° und Uo°, vorzugsweise bei loo .

Diese dreieckigen Tragflächen stellen sicher, daß bei stärkerem Eintauchen proportional größere Flächen der Tragfläche mit dem Wasser in Eingriff geraten und dieses dazu beiträgt, ein stabiles Gegenmoment gegen die krängende Kraft aufgrund des Winddruckes auf das Segel oder die Segel zu erzielen.

Der Rumpf kann unter Wasser einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweisen und die Krümmung des Halbkreises kann sich oberhalb der Wasserlinie weiter bis zum Deck erstrecken.

Dieses Merkmal stellt sicher, daß die benetzte Fläche des Rumpfes bei veränderter Krängung im wesentlichen gleichbleibt.

Die Tragflächen sind vorzugsweise so geformt, daß die Vorderkante parallel zur in Längsrichtung verlaufenden Konstruktionswasserlinie des Fahrzeugs liegt während die Hinterkante unter einem Winkel von 5° bis 2 1/2° nach außen gedreht ist. Dieses Merkmal trägt zu einer stabilen -Steuerung bei.

Die Ausleger können verschiebbar im Rumpf des Fahrzeugs befestigt sein, so daß die Gesamtbreite beim Verankern des Fahrzeugs oder beim Transport verringert werden kann.

Die Fläche der Tragfläche kann zwischen 4 1/2 und Io % der Segelfläche betragen.

Im folgenden Wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnähme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

-5-209851 /0702

Pig. 1 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Fahrzeugs von Backbord,

Fig. 2 einen Querschnitt durch das Fahrzeug der Fig. 1, und

Fig. 3 eine Draufsicht des in Fig. 2 gezeigten Fahrzeugs.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, wobei der Rumpf 1 eine Länge von 15,85 m (52') und eine Breite von 2,44 m (8'9") aufweist und eine maßstäblich vergrößerte Version eines Prototyps mit einer Länge von 6,22 m (2ο¹5") und einer Breite von 0,89 m (2¹Il") ist. Auf jeder Seite des Rumpfes 1 sind Tragflächen 2 an Auslegern 3 befestigt. Die-

2 2 Fläche der Tragfläche beträgt ungefähr 3,25 m (35 ft ). Das Boot ist mit einem Großsegel 4 in Form eines Hochsegels und einer Fock 5 ausgerüstet, sowie mit einem herkömmlichen Mast 6. An den Außenenden der Ausleger 3 sind die Tragflächen 2 mit einem Neigungswinkel von 45° bis 55 nach innen zu angebracht und werden durch Streben 7 und 7a unter diesem v/inkel gehalten. Die Strebe 7 wirkt von einem Punkt in der Nähe des Flächenmittelpunktes der Tragflächen auf einen Querträger 7b zwischen den Auslegern 3.

Wie in Fig. 1 zu sehen ist, sind die Tragflächen dreieckig ausgebildet, wobei die Spitze A nach unten gerichtet ist und die der Spitze gegenüberliegende Seite, d.h. die Oberseite so angeordnet ist, daß sie im wesentlichen in Längsrichtung parallel zur Konstruktionswasserlinie W verläuft. Die dreieckige Tragfläche hat eine Vorderkante Io und eine Hinterkante 11, welche etwa gleich lang sind und der Winkel an der Spitze A beträgt vorzugsweise ungefährt loo°, er liegt optimal zwischen 9o° und Ho . Die Form der Tragfläche kann von einer dreieckigen Form, welche, wie sich bei Versuchen herausstellte, gleichschenklig sein muß, zu einer gekrümmten Fläche z.B. einem Halbkreis abgewandelt werden.

209 85 1/0702

-6-

Wie in Fig. 3 zu sehen ist, sind die Tragflächen leicht gekrümmt, so daß die Vorderkante Io das Wasser unter einem Winkel parallel zur Mittellängsachse des Fahrzeugs schneidet, während die Hinterkante unter einem Winkel von ungefähr 2 1/2° von der Mittellängsachse abweicht. Beim Prototyp wurde ein Winkel von ungefährt 5° verwendet.

Es ist in Fig. 1 zu sehen, daß der Segelsystemschwerpunkt C der Segel 4,5 im wesentlichen in derselben vertikalen Ebene wie der Druckpunkt C, der Backbord- oder Lee-Tragfläche liegt. In Fig. 2 kann man erkennen, daß die Steuerbord- oder Luv-Tragfläche außerhalb des Wassers ist, so daß sie außer ihrem Gewicht keinen Einfluß auf die seitliche Stabilität des Fahrzeugs hat. Es ist mindestens ein Krängungswinkel von 12 1/2° notwendig, damit die luvseitige Tragfläche die Konstruktionswasserlinie erreicht. Es ist aus Fig. 2 zu ersehen, daß die Querstabilität in der Hauptsache auf einem Gleichgewicht der Momente beruht, welche durch die im Segelsystemsehwerpunkt angreifende Kraft F und die an der Tragfläche angreifende Kraft P_h hervorgerufen werden. Die horizontale Komponente der die Tragfläche aufrichtenden Kraft P, wirkt entgegengesetzt zur horizontalen Querkomponente F des auf

das Segel wirkenden Druckes durch den Segelsystemsehwerpunkt C,. Die Komponenten der Kräfte P, und F wirken um die Drehachse X. Die Dreiecksform der Flügel stellt sicher, daß bei größerem Wert von F eine größere Fläche der Tragfläche eintaucht, was den Wert der Kraft P, proportional steigert, bis wieder Gleichgewicht erhalten wird. Die Wirkung der Tragflächen ist so, daß der Krängungswinkel 0 klein ist und der Mast des Bootes in einer nahezu aufrechten Lage gehalten wird, so daß eine gute Leistung des Segels sichergestellt wird.

Durch Steigern der Leistung des Segels, können Gewicht und Widerstand des Fahrzeugs vermindert werden und unterstützt durch den geringen Widerstand der dünnen und leichten Tragflächen 15 und 16

209851/0702

am Bug und am Heck kann ein Segelfahrzeug für sehr hohe Geschwindigkeit erhalten werden. Bei Versuchen hat ein solches SegeT-fahrzeug mehr als doppelte Windgeschwindigkeit erreicht. .

Es versteht sich aus der vorhergehenden Beschreibung der auftretenden Kräfte, daß durch Steigern der seitlichen Entfernung der Tragfläche von der Mittellinie des Fahrzeugs eine größere Segelfläche getragen werden kann.

In Fig. 1 ist zu sehen, daß die am Bug angeordnete Tragfläche so angeordnet ist, daß sie zum Verstauen und zur Verwendung in flachem Wasser einziehbar ist. Das Ruder 17 und die am Heck angeordnete Tragfläche 16 sind an einem horizontalen Drehpunkt 18 befestigt, um sicherzustellen, daß sie ebenfalls eingezogen oder ziemlich aus dem Wasser gehoben werden können. Ein Schnappstift 19 ist vorgesehen, so daß beim Auftreffen des Ruders und der Tragfläche 16 auf ein Hindernis dieselben angehoben und nicht beschädigt werden. Das Ruder 17 ist um einen vertikalen Drehzapfen 2o in herkömmlicher Weise mit Hilfe eines Ruderhelms 21 und Drähten 22 steuerbar, welche mit einem Steuerrad 23 im Cockpit 2Ά verbunden sind. Ein vorderer Steuerstand 25 ist ebenfalls vorgesehen.

In Fig. 2 ist die Anordnung für die verschiebliche Befestigung der Ausleger 3 am Rumpf zu sehen. Der Rumpf ist mit Rohren J>o aus glasfaserverstärktem Kunststoff versehen, welche in den Rumpf an einem Spant angeordnet sind, so daß die Ausleger 3 m (Io') rechtwinklig durch den Rumpf gleiten können, so daß sie 1,75 m (5*9") auf der gegenüberliegenden Seite herausragen, wodurch die Gesamtbreite von 12,19 m (4ο¹) auf ungefähr 6,lo-m (2o') vermindert wird. Ein Stützdraht ^l und ein Band 32 aus rostfreiem Stahl sind zur Verstärkung der Ausleger vorgesehen.

Die Segelflächen bei dem Fahrzeug von 15,85 m (52') Länge be-

2 ' 2

tragen voraussichtlich ungefähr 35 m (380 ft ) für das Großsegel

209851/0702

-8-

2 2
und Io m (Ho ft ) für die Fock, wobei gegebenenfalls zusätzlich

2 2 ein weiteres Vorsegel mit 8 m (9o ft ) verwendet werden kann.

Der Rumpf kann aus glasfaserverstärktem Kunststoff und unter Verwendung von Spanten aus PVC-Hartsehaum hergestellt werden.

-9-209851 /0702

Claims

_ 9 _ Patentansprüche

1.\ Einrumpf-Tragflächensegelfahrzeug, dadurch

ekennzeich.net, daß der Rumpf (1) mit Unterbringungsmöglichkeiten (24, 25) für einen Rudergänger versehen ist, sich Ausleger (3) querschiffs auf jeder Seite des Rumpfes (1) erstrecken, an'Backbord und Steuerbord jeweils mindestens eine Tragfläche (2) starr an den Außenenden der Ausleger (3) befestigt ist und die Tragflächen (2) so angeordnet sind, daß beim Eintauchen der unteren Spitze der einen Tragfläche (2) unter die Konstruktionswasserlinie (W) die andere Tragfläche (2) oberhalb der Konstruktionswasserlinie (W) angeordnet ist.

2. Einrumpf-Tragflächensegelfahrzeug nach

Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragflächen (2) einen Druckpunkt (Cj₁) aufweisen, der im wesentlichen in derselben Ebene wie der Segelsystemschwerpunkt (C ) des Segels oder der Segel liegt.

3« Einrumpf-Tragflächensegelfahrzeug nach

Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragflächen (2) im wesentlichen dreieckig ausgebildet und so angeordnet sind, daß die Spitze (A) des Dreiecks unten ist und die der Spitze (A) gegenüberliegende Dreiecksseite in bezug auf die Schiffslängsachse im wesentlichen parallel zur Konstruktionswasserlinie (W) verläuft.

4. Einrumpf-Tragflächensegelfahrzeug nach

Anspruch 1, 2 oder 3* dadurch gekennzeichnet , daß der Rumpf (1) unterhalb der Wasserlinie (W) halbkreisförmigen Querschnitt aufweist und sich die Krümmung des Halbkreises vorzugsweise über der Wasserlinie (W) bis zum Schnittpunkt mit einem Deck erstreckt.

-Ib-209851 /0702

2224053

- Io -

5· Einrumpf-Tragflächensegelfahrzeug nach

einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragflächen so geformt sind, daß die Vorderkante (lo) parallel zur Mittellängsachse des Fahrzeugs verläuft, während die Hinterkante (11) in bezug auf die Mittellängsachse unter einem Winkel zwischen 5° und 2 1/2° nach außen gedreht ist.

6. Einrumpf-Tragflächensegelfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß die Ausleger (3) verschiebbar in Gehäusen (Jo) befestigt sind, welche im oder am Rumpf (1) vorgesehen sind, so daß die Gesamtbreite des Fahrzeugs verringert werden kann, wenn es nicht segelt.

7. Einrumpf-Tragflächensegelfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche der Tragfläche zwischen 4 1/2 und Io % der Segelfläche beträgt.

8. Einrumpf-Tragflächensegelfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7* dadurch gekennzeichnet, daß vordere und hinter.e auf der Mittellängsachse angeordnete Tragflächen (15, 16) vorgesehen sind, welche vorzugsweise einziehbar sind.

9. Einrumpf-Tragflächensegelfärzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die hintere Tragfläche (16) Teil eines einziehbaren oder anhebbaren Teiles ist, an welchem ein Ruder (17) drehbar befestigt ist.

209851 /0702