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Schwertanordnung. Im. Hauptpatent ist eine Schwertanordnung für Segelschiffe
(Handels- und Sportfahrzeuge, Modell- und Spielzeugschiffe) beschrieben, bei der
durch Schräglage und passende Wahl des Neigungswinkels und der Entfernung des .Schwertes
von der Mitschiffsebene die senkrecht zur Schwertebene gerichtete Komponente des
Wasserwiderstandes die vertikale Längsebene des Schiffes in derselben oder annähernd
derselben Höhe wie die Windkraft trifft, zum Zwecke, das Segelmoment ganz aufzuheben;
oder zu vermindern. Die eine Ausführungsform dieser Schwertanordnung war dabei derart
getroffen, daß zwei um einen Winkel gegen die Horizontalebene geneigte und an Auslegern
befestigte Schwerter verwendet wurden.
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Die vorliegende Erfindung hat nun zunächst eine weitere Ausführungsform
desselben Gedankens zum Gegenstand, und zwar werden die beiden, Schwerter in ihrer
Winkellage derart einstellbar gemacht, daß der Schnittpunkt zwischen der senkrecht
zur luvseitigen Schwertebene gerichteten Komponente des
Wasserwiderstandes
und der vertikalen Längsebene des Schiffes unterhalb des Angriffspunktes: der Windkraft
gelegt werden kann, während der Schnittpunkt der senkrecht zur teeseitigen Schwertebene
gerichteten Komponente des Wasserwiderstandes und der vertikalen Längsebene des
Schiffes oberhalb des Angriffspunktes der Windkraft gelegt werden kann. Hierdurch
wird unter Erhöhung der Stabilität im: wesentlichen dasselbe erreicht wie bei Einstellung
eines gemeinsamen, mit dem Druckmittelpunkt des Windes zusammenfallenden Schnittpunktes
der Wasserwiderstandskomponenten. mit der Längsachse des Schiffes infolge gleicher
Winkellage der Schwerter.
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Werden nun bei dieser Anordnung die Schwerter um eine zur Schiffsachse
parallele Achse derart gelagert, daß sie sich unter dem Einfluß des Wasserwiderstandes.,
je nach dessen Größe und Richtung, selbsttätig frei um einen kleinen Winkel drehen
können, so wird damit der Fortschritt einer automatischen Stabilisierung des: Fahrzeuges
durch die Windkraft selbst erreicht.
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Eine weitere Verbesserung besteht darin, daß die Schwerter parallel
zur Längsebene des Schiffes verschiebbar gelagert werden. Dies ermöglicht, die Angriffspunkte
der Wasserwiderstände derart längsschiff zu verschieben, daß die zur Mitschiffsebene
winkelrechten Komponenten von Windkraft und Wasserwiderstand auch bei etwaigen Längsverschiebungen
des Druckmittelpunktes des Windes stets wieder in Übereinstimmung gebracht werden
können.
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Diese Verschiebbarkeit der Schwerter parallel zur Längsachse des Schiffes
wird zweckmäßig mit Hilfe einer Parallelführung erreicht. Diese bringt -dann gleichzeitig
den weiteren Vorteil mit sich, daß die Schwerter beigeklappt werden können, um so
gewünschtenfalls die Breitenausdehnung des Fahrzeuges zu verringern.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung besteht endlich in der Übertragung
der für die Schwertanordnung gemäß dem Hauptpatent und der vorliegenden Erfindung
aufgestellten Grundsätze auf die Gleitflächen von Segelgleitbooten.
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Die Erfindung ist auf der Zeichnung in einer beispielsweisen Ausführungsform
dargestellt. Abb. i zeigt die Ausführungsform der Schwerter bei selbsttätiger Einstellbarkeit
ihrer Winkellage. Abh. 2 veranschaulicht die Anordnung der Schwerter an einer Parallelführung
und gleichzeitig eine Möglichkeit ihrer Ausbildung bei der Anwendung auf Gleitboote.
Abb. 3 und ¢ zeigen weitere Ausführungsformen der Gleitflächen von Gleitbooten.
In der Darstellung der Abb. i ist die Winkellage der beiden Schwerter S, (teeseitig)
und & (luvseitig) derart verschieden voneinander gewählt, daß der Angriffspunkt
a der Windkraft P auf jeden Fall! zwischen die Schnittpunkte b1 und b, der senkrecht
zu den Schwertebenen gerichteten Komponenten der Wasserwiderstände W, und WZ mit
der vertikalen Längsebene des Schiffes zu liegen kommt. Bei einer geeigneten Einstellbarkeit
der Winkellage der Schwerter S, :und SZ kann also, ebenso wie im Hauptpatent, die
Resultierende der im Punkt b,. angreifenden Horizontalkomponente H, des teeseitigen
Wasserwiderstandes W,. und der im Punkt b2 angreifenden Horizontalkomponente H,
des luvseitigen Wasserwiderstandes W2 zum. genauen oder annähernden Zusammenfallen
mit dem Druckmittelpunkt a des Windes gebracht und damit das Segelmoment aufgehoben
oder vermindert werden.
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Mit dieser Anordnung ist nun aber ferner in einfacher Weise eine automatische
Stabilisierung auch dann zu erreichen, wenn, was unter gewissen Verhältnissen eintritt,
der Druckmittelpunkt a des Windes keine völlig konstante Lage besitzt, sondern in
gewissen Grenzen schwankt. Hierdurch -würden Krängungsmomente entstehen, die, ohne
automatische Stabilisierung, durch die statische Stabilität des Schiffes aufgenommen
werden müssen.
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Die Möglichkeit einer automatischen Stabilisierung ist ebenfalls aus
Abb. i zu ersehen. Bei den Verhältnissen, die dieser Darstellung zugrunde liegen,
ist der Winkel, den das Schwert S, mit der Horizontalen bildet, um einen Winkel
ö größer als der Winkel zwischen dem Schwert S,. und der Horizontalen. Werden nun
aber die Schwerter S1 und S2 derart um eine zur Schiffsachse parallele Achse gelagert,
daß sie sich, je nach der Richtung und Größe des Wasserwiderstandes, um eben diesen
kleinen Winkel 8 drehen können, so ist damit eine automatische Stabilisierung des
Fahrzeuges durch die Windkraft selbst erzielt; sollte sich nämlich die Windkraft
P nach oben bewegen, so erfährt das Schiff eine Neigung nach links.. Durch die größere
Eintauchung des linken und die kleinere des. rechten Schwertes wird der Widerstand
W, größer als Wz und damit auch die Horizontalkomponente H, größer als H.. Die Resultierende
von H, und Hy bewegt sich also nach oben, d. h. in der- i selben Richtung wie P.
Sollte die Neigung des Schiffes so groß werden, daß das rechte Schwert S2 austaucht,
so würde HZ verschwinden und Hl gleich P werden. Da aber der Punkt b,, von. vornherein
so bestimmt wurde, i daß sein Abstand e1 vom Druckmittelpunkt a immer positiv ist,
bleibt stets ein rechtsdrehendes
Moment übrig, welches das Schiff
so weit aufrichtet, daß das rechte Schwert S2 wieder eintaucht und H,
- e,:= HZ # e2 wird, wobei e. der Abstand des Punktes b., von a ist.
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Zu einem ähnlichen Schluß kommt man, falls eine Neigung nach rechts
angenommen wird. Fällt der Wind von links ein, so wechseln die Wasserwiderstände
W, und W, ihre Richtung, wodurch sich die Schwerter S, und SZ um den Winkel drehen.
Die Punkte b, und b2 wechseln ihre Lage, und das Schiff bleibt, wie vorher, stabil.
Der Druck des Windes ist also nicht nur für die Stabilität ungefährlich, sondern
wird sogar, gleichgültig von welcher Seite er einfällt, zur Erhaltung derselben
benutzt, indem ein etwa geneigtes Schiff durch den Winddruck selbsttätig wieder
aufgerichtet wird.
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Unter gewissen Umständen kann nun aber auch eine Verschiebung des
Druckmittelpunktes a des Windes in Richtung der Längsachse des Schiffes eintreten,
insbesondere bei Änderungen der Segelfläche. Um auch bei =derartigen Längsverschiebungen
des Druckmittelpunktes a die Angriffspunkte der Wasserwiderstände an den Schwertern
derart längsschiffs zu verschieben, daß die Schnittpunkte der zur Mitschiffsebene
winkelrechten Komponenten der Wasserwiderstände wieder senkrecht über b.zw. unter
den Druckmittelpunkt a zu liegen kommen, sind gemäß Ab-b.:2 die Schwerter S,. und
SZ mit Hilfe einer Parallelführung c parallel zur Längsachse des Schiffes gelagert.
Die Schwerter können also längsschiffs stets derart eingestellt werden, daß das
Schiff beim Segeln weder lee- noch luvgierig wird.
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Diese Anordnung der Schwerter an einer Parallelführung hat außerdem
noch den Vorteil, daß die Schwerter vollkommen beigeklappt werden können, was beim;
Anlegen oder bei einer- Durchfahrt durch enge Gewässer .mitunter erwünscht ist.
Die Einstellung bzw. das Beikl'appen der Schwerter erfolgt durch die Seile d und
e.
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Da die vorbeschriebene Anordnung es ermöglicht, bei einem gegebenen
Fahrzeug die Segelfläche ohne Hinzufügung von Stabilisierungsgewichten weit über
das bisherige Maß hinaus zu steigern, wird es auch möglich, ein derartiges Fahrzeug
zum Gleiten auf der Wasseroberfläche zu bringen. Um das Gleiten zu erleichtern,
können z. B. die Vorderkanten g der Schwerter (Abb-. 2) etwas erhöht werden. Selbstverständlich
könnten aber auch ganz allgemein die für die Schwertanordnung nach dem Hauptpatent
und der vorliegenden Erfindung aufgestellten Grundsätze sinngemäß auf die Ausbildung
aller oder einiger der Gleit- bzw. Tragflächen von Gleitbooten übertragen werden:.
Da bekanntlich solche Gleitboottragflächen bei: einem bestimmten Anstellwinkel von
etwa 6° ihren größten Wirkungsgrad, der gleich ist dem Auftrieb dividiert durch
den Fortbewegungswiderstand, haben, so könnten sie etagenweise übereinander angeordnet
werden. Bei Steigerung der Geschwindigkeit taucht so viel Tragfläche aus dem, Wasser
heraus, bis gerade eben der nötige .Auftrieb noch erhalten bleibt. Dagegen würde
der unnötige Wasserwiderstand durch das Austauchen der Fläche ausgeschaltet. Eine
Verminderung der Geschwindigkeit und damit des Auftriebes bewirkt wiederum ein Eintauchen
von Tragfläche, wodurch der Auftrieb wieder bis auf das erforderliche Maß gesteigert
wird. Der Wirkungsgrad behält also immer annähernd denselben Wert.