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Die Erfindung betrifft einen Segelmast, insbesondere Hohlmast aus faserverstärktem Kunststoff für Segelbretter, der in unbelastetem Zustand in seiner in der Segelebene liegenden Hauptbelastungsebene vorgekrümmt ist.
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Allgemein bestehen bekannte Segelmasten im wesentlichen aus einem symmetrischen, meist konischen Rohr, welches zur Erzielung einer gewünschten Biegecharakteristik aufgebaut ist. Die geometrische Form und das verwendete Material bestimmen dabei im wesentlichen diese Biegecharakteristik, welche die Auslenkung des Mastes bei Belastung festlegt.
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Nachteilig ist dabei, daß ein Mast nur bei einer bestimmten Betriebsart, d. h. bei Schwach-, Mittel- oder Starkwind optimal einsetzbar ist.
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Es werden deshalb in der Praxis, insbesondere im Hochleistungssport, je nach den herrschenden Verhältnissen unterschiedliche Masten verwendet, was jedoch einen vergleichsweise großen Aufwand darstellt und umständlich in der Handhabung ist.
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Aus der EP-OS 0 030 495 ist ein Segelmast der eingangs genannten Art bekannt, bei welchem die dem Masten gegebene Vorkrümmung den Zweck hat, eine bessere Übereinstimmung zwischen der Segelgeometrie und der Mastbiegekurve zu erzielen. Durch die Vorkrümmung des Mastes wird hier nämlich eine Druckpunktverschiebung beim Segel im Sinne einer möglichst günstigen Position dieses Druckpunktes erreicht. Was die Biegecharakteristik betrifft, so weist dieser bekannte Mast eine definierte Biegecharakteristik auf, welche ebenfalls nur für einen bestimmten Bereich von Windstärken als optimal angesehen werden kann.
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Aus der DE-OS 30 17 336 ist ferner ein Segelmast bekannt, welcher in seitlichen Bereichen verstärkende Einlagen aufweist. Dieser bekannte Segelmast weist jedoch keinerlei Vorkrümmung auf, wobei bei den meisten Ausführungsformen zusätzliche Verstärkungen in der Hauptbelastungsebene vorgesehen sind. Dadurch weisen derartige bekannte Masten in der Hauptbiegeebene ebenfalls ein erhöhtes Widerstandsmoment auf.
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Aus der DD-PS 1 47 836 ist ferner noch ein Segelmast bekannt, welcher in bestimmten Seitenwandungsbereichen über seine Längserstreckung mit verstärkenden Einlagen versehen ist. Dieser bekannte Mast ist jedoch in unbelastetem Zustand nicht vorgekrümmt und weist seine Verstärkungen in der Hauptbelastungsebene auf. Ein derartiger Mast ist daher als ausgesprochen weich anzusehen und daher für Leichtwind geeignet.
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Ausgehend von einem Mast der eingangs genannten Art liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen derartigen Segelmast zu schaffen, welcher gleichzeitig zwei unterschiedliche Biegecharakteristiken aufweist.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Mast in seinen beidseits der Vorkrümmungsebene liegenden Seitenwandbereichen über seine Längserstreckung einen Werkstoff mit höherem Elastizitätsmodul als die an der Vorderseite und Rückseite des Mastes liegenden Sektoren des Mastquerschnitts aufweist, derart, daß der Mast zur Erzielung unterschiedlicher Biegecharakteristiken auch wahlweise um 180° gedreht mit der Vorkrümmung nach vorne weisend verwendet werden kann, ohne unter Belastung seitlich auszuweichen.
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Durch die Erfindung wird insbesondere der Vorteil erzielt, daß man durch die Kombination eines in seinen Seitenwandabschnitten biegesteiferen Mastes in Verbindung mit der Vorkrümmung in einem einzigen Mast zwei unterschiedliche Biegecharakteristiken erhält, je nachdem, ob die Vorkrümmung im unbelasteten Zustand entgegen oder in Richtung der späteren Hauptbelastungsebene angesetzt ist.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand einer in den Zeichnungen beispielhaft veranschaulichten Ausführungsform näher erläutert. Es zeigt
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Fig. 1 und 2 einen Mast in unterschiedlichen Stellungen ohne Belastung,
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Fig. 3 eine Seitenansicht eines Mastes mit Segel in etwas schematisierter Darstellung und unterschiedlichen Stellungen und
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Fig. 4 einen Querschnitt eines Mastes mit bei diesem angeordneten, nur zum Teil dargestelltem Gabelbaum.
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Der in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Mast 4 weist bezüglich seiner Auslenkbarkeit unterschiedliche Biegesteifigkeiten auf. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, daß er bezüglich seiner Längsmittelachse L in unbelastetem Zustand bogenförmig vorgekrümmt ist. Dies ist gut insbesondere in den Fig. 1 und 2 erkennbar. In diesen beiden Figuren ist der Mast 4 in verschiedenen Stellungen z. B. bezüglich der durch den Pfeil Pf 1 gekennzeichneten Fahrtrichtung dargestellt. In Fig. 1 ist der Mast 4 so angeordnet, daß er mit seiner Vorbiegung in Fahrtrichtung und gemäß Fig. 2 in entgegengesetzte Richtung weist. Durch diese unterschiedlichen Stellungen können bei vorgegebener Verformung des Mastes 4 im Segel-Betrieb unterschiedliche Biegecharakteristika erzielt werden. Demnach würde ein gemäß Fig. 1 angeordneter Mast 4 - bezogen auf die Zeichnungsebene - eine steifere Biegecharakteristik ergeben als bei der in Fig. 2 gezeigten Stellung. Dies ist auch in Fig. 3 gut erkennbar, wo der durchgezogen gezeichnete Mast 4 in der Stellung wiedergegeben ist, die sich bei Belastung und steiferer Biegecharakteristik einstellt, während strichpunktiert die Stellung des Mastes 4 bei dessen Stellung bei weicherer Biegecharakteristik zeigt. Der durchgezogenen Darstellung des Mastes enspricht dabei in unbelastetem Zustand der Mast gemäß der Fig. 1, während dem strichpunktierten Mast in Fig. 3 der Mast in Fig. 2 entspricht.
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Die vorgeformte Auslenkung a (Fig. 1) der Mastspitze 8 aus der geraden Längsachse L kann, bezogen auf die Gesamtlänge des Mastes, etwa zwischen einem Vierzigstel bis einem Viertel von dieser Mastlänge betragen.
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Die vorgeformte Durchbiegung kann je nach Anwendungsfall und auch je nach Aufbau des Mastes bei der Mastherstellung unterschiedlich gewählt werden.
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In Fig. 4 ist gezeigt, daß zusätzlich zu den vorbeschriebenen Maßnahmen noch dafür gesorgt ist, daß der Mast 4 in Seitenrichtung gemäß dem Doppelpfeil Pf 2 eine höhere Biegesteifigkeit hat, als in der Vorkrümmungsebene, die im Winkel von 90° dazu liegt. Die der Vorkrümmungsebene zugeordneten Sektoren sind mit 12 und 13 bezeichnet. Man erreicht einerseits dadurch, daß das unerwünschte seitliche Durchbiegen des Mastes 4 zumindest wesentlich reduziert wird. Andererseits wird in Kombination mit der Vorkrümmung des Mastes 4 einem seitlichen Ausweichen von diesem bei einer nach vorne in unbelastetem Zustand vorgekrümmten Stellung entgegengewirkt.
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Im Ausführungsbeispiel sind in den Seitenwandbereichen 9, 9 a Werkstoffeinlagerungen mit größerem Elastizitätsmodul eingelegt. Bevorzugt kommen dazu Kohlenstoffasern in Frage. Je nach gewünschtem Maß der Seiten-Biegesteifigkeit können mehr oder weniger verstärkende Einlagen 10 in diesen Seitenwandbereichen 9, 9 a vorgesehen sein, wobei sowohl in radialer Richtung als auch in Umfangsrichtung Variationsmöglichkeiten bestehen. Im Ausführungsbeispiel erstrecken sich die verstärkenden Einlagen 10 an den gegenüberliegenden Seitenwandbereichen 9, 9 a etwa jeweils über ein Viertel des Mastumfanges. Durch die Seitenverstärkungen des Mastes 4 erreicht man auch, daß bei sonst etwa gleichbleibenden Eigenschaften des Mastes in der Biegeebene (= Vorkrümmungsebene) Auslenkungen in seitlicher Richtung dazu stark reduziert sind. Versuche haben gezeigt, daß diese Reduzierung in der Größenordnung von 50% liegen kann. Dadurch werden die aerodynamischen Verhältnisse am Segel erheblich verbessert.
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In Kombination mit der Verformung in der Biegeebene (vgl. Fig. 1 u. 2) erhält man somit insgesamt die wesentlichen Vorteile, daß in Biegerichtung zwei unterschiedliche Biegecharakteristika und gleichzeitig auch die nötige Elastizität vorhanden ist, während in seitlicher Richtung eine deutlich reduzierte Durchbiegung vorhanden ist.
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Um auch in Betriebsstellung erkennen zu können, in welcher Stellung sich der Mast 4 befindet, können - bezogen auf die Krümmungsebene nach Fig. 1 u. 2 - an der Vorder- und/oder Rückseite des Mastes 4 diese jeweils kennzeichnende, vorzugsweise unterhalb einer transparenten Beschichtung angebrachte Markierungen 11 vorgesehen sein. Diese Markierungen 11 zur Unterscheidung der "harten" bzw. "weichen" Seite sind dadurch auch vor Beschädigungen dauerhaft geschützt am Mast angebracht.
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Der Mast 4, beispielsweise aus glasfaserverstärktem Kunststoff, wird auf einem Formkern hergestellt, auf den mantelartig der Mastwerkstoff aufgetragen wird. Dabei wird der Kern zunächst entsprechend der gewünschten Vorkrümmung des Mastes vorgekrümmt und erst danach mit Mastwerkstoff versehen. Nach dem Aushärten kann dann der Kern aus dem Hohlmast herausgezogen werden. Dieses Entformen ist in überraschender Weise trotz der Vorkrümmung des Mastes gut möglich. Ein aus Metall bestehender Kern kann beispielsweise durch eine Auslenkkraft elastisch in die vorgekrümmte Lage gebracht werden. Durch unterschiedliche Auslenkkräfte sind dabei auch unterschiedliche Krümmungen auf einfache Weise einstellbar, so daß man mit einer einzigen Form (Kern) für verschiedenste Vorkrümmungen auskommt. Die Maste 4 können so bei geringstem Aufwand, nach Belieben auf die jeweiligen Bedürfnisse ausgerichtet, hergestellt werden.
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Erwähnt sei noch, daß bei einem in unbelasteter Lage etwas nach vorne weisenden, vorgekrümmten Mast 4 ein Ausweichen über eine Seitenlage in die nach hinten weisende, "weichere" Stellung in der Praxis einerseits durch die Seitenwandarmierungen und auch dadurch verhindert wird, daß bei geringer Belastung, wo noch eine nach vorne über eine Gerade hinausgerichtete Vorkrümmung vorhanden ist, die am Mast angreifenden Reibungskräfte insbesondere auch am Gabelbaumtampen, ausreichen, eine solche Drehung zu verhindern. Bei einer über eine Gerade hinausgehenden elastischen Verformung des Mastes nach hinten ist aber bereits die Stellung überschritten, wo noch für eine unerwünschte Drehung wirksame Kräfte auftreten. Somit ist trotz dreh- und schwenkbarer Lagerung des Mastes eine Fixierung in der jeweils vorgesehenen Lage vorhanden.
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Bei der Herstellung des Mastes kann man die Vorkrümmung (vgl. den Abstand a in Fig. 1) in weiten Grenzen nach den jeweiligen Bedürfnissen wählen. Der fertige, vorgekrümmte Mast 4 stellt dem Segler beim Segeln praktisch zwei unterschiedliche Maste 4, 4&min; (Fig. 3) von unterschiedlicher Ausgangslage, insbesondere aber auch unterschiedlicher Biegecharakteristik in der Vorkrümmungsebene (= Zeichnungsebene von Fig. 3) zur Verfügung. Der in Fig. 3 ausgezogen dargestellte Mast 4 hat die steifere Biegecharakteristik, der dort gestrichelt dargestellte Mast 4&min; die weichere Biegecharakteristik. Der Segler kann dadurch mit einem einzigen Mast 4 gut alle auftretenden Windbereiche überdecken und dabei auch unterschiedliche, den jeweiligen Windverhältnissen von Schwachwind bis Sturm angepaßte Segel verwenden.