DE2916069A1

DE2916069A1 - Segelboot mit schwenkschwert

Info

Publication number: DE2916069A1
Application number: DE19792916069
Authority: DE
Inventors: Franck Guigan
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-04-25
Filing date: 1979-04-20
Publication date: 1979-11-08
Also published as: ES479914A1; GB2019785B; IT7967879A0; IT7953215V0; US4377124A; GB2019785A

Description

SEGELBOOT MIT SCHWENKSCHWERT

Die Erfindung bezieht sich auf ein Segelboot mit schwenkbarem Schwert und mit Schwenkmitteln hierfür, die das Schwert durch den Druck des Wassers auf die Schwertfläche seitlich um mindestens eine Achse schwenken, die im wesentlichen parallel zur wirksamen Schwertfläche und über dem Schwert liegt, sodaß die Querkomponente der Bootsbewegung eine Auftriebskraft durch die Wirkung des Wassers auf die Schwertfläche erzeugt.

Eine derartige begrenzte Schwenkung des Schweuts ergibt neben der horizontalen, der Abtrift entgegenwirkenden Kraft eine hydrodynamische Auftriebskraft, die das wirksame Gewicht des Boots und damit die Menge verdrängten Wassers verringert.

Im Fall zweier Schwerter zu beiden Seiten der Mittelachse des Bootes kann die leeseitige Auftriebskraft größer gemacht werden als die luvseitige Auftriebskraft, sodaß das Rückstellmoment vergrößert wird, das sich der Schräglage des Bootes widersetzt. Eine derartige Anordnung ist in der US-PS 3 179 078, insbesondere Fig. 11 dargestellt.

Derartige bekannte Anordnungen ergeben einen hydrodynamischen Auftrieb nur, solange das Boot auf Grund einer Seitenkomponente des Winds abtriftet, d.h. solange die Bootsbewegung eine Seitenkomponente aufweist. Die tatsächliche Bootsbewegung entspricht also nicht der Bewegung entlang dem Profil des geringsten Gleitwiderstands des getauchten Bootskörpers.

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Diese Bemerkung gilt insbesondere,wenn der Bootskörper eine mehr oder minder dreieckige Form aufweist mit einem spitzen Bug und einem nach hinten breit und flach werdenden Boden. In diesem Fall verändert sich nämlich durch die Schräglage des Bootes die Form des getauchten Teils des Bootskörpers derart,daß seine Achse bei Schräglage um den Kiel dreht, das heißt^daß die Richtung des geringsten Gleitwiderstands sich dem Wind entgegendreht _t wodurch der Winkel zwischen dieser Richtung geringsten Gleitwiderstands und der Fortbewegungsrichtung des Bootes vergrößert wird.

Aus der DE - OS 246o479 ist außerdem ein Segelboot mit einem schwenkbaren Schwert bekannt, bei dem die Schwenkachse in einer senkrechten Längsebene des Boots liegt und dabei gegenüber der Waagerechten nach vorne abfallend geneigt ist. Auch mit einer solchen Anordnung des schwenkbaren Schwerts lassen sich die oben erwähnten Nachteile nicht beseitigen, wenn man a:n der Schwertfläche eine Auftriebskraft erzeugen will.

Aufgabe der Erfindung ist es_/ ein Segelboot mit schwenkbarem Schwert der Eingangs genannten Art so auszubilden daß eine hydrodynamische Auftriebskraft am Schwert wirksam wird und gleichzeitig der Winkel zwischen der Fortbewegungsrichtung des Bootes und der Richtung des geringsten hydro- dynamischen Gleitwiderstands klein bleibt.

Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 definierte Segelboot gelöst. Bezüglich von Merkmalen bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung wird auf die Unteransprüche verwiesen.

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Nachfolgend wird die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele mit Hilfe der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. ' zeigt ein erfindungsgemäßes Segelboot von der Seite.

Fig. "■>. zeigt die Schwenkmittel für das Schwert des Bootes aus Fig. I. in Perspektive.

Fig. 3 zeigt im Schnitt die Schwenkmittel aus Fig. 2

Fig. 4 zeigt einen Orthogonalschnitt zur Darstellung von Fig. 3.

Fig. 5 zeigt eine Ansicht von oben auf die Schwenkmittel aus Fig. 2

Fig. 6 zeigt die Unterseite eines Bootskörpers,

Fig. 7 zeigt ein Schwert für ein weiteres erfindungsgemäßes Segelboot.

Fig. 8 und Fig. 9 zeigen zwei weitere erfindungsgemäße Segelboote von unten.

Das Segelboot gemäß Fig. ] ist als leichte Jolle ausgebildet und besitzt einen Bootskörper Lo2 mit einer horizontalen Längsachse Io5. Man erkennt außerdem ein Schwert Io4^das in üblicher Weise an einer querliegenden Achse 1.6o angelenkt ist und durch Drehung um diese Achse in einen Schwertkas"-^ön hochgezogen werden kann.

In der gezeichneten Normalstellung steht das Schwert nach unten aus dem Bootskörper hervor.

Das Boot ist außerdem mit einem Segelmast I3o versehen^an dem ein Großsegel 136 mit Hilfe eines Baums L32 sowie ein Focksegel 137 befestigt sind.

Es ist bekannt, daß insbesondere beim Kreuzen geyen deri Wind die Querkomponente des auf die Segel einwirkenden Winds

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die Tendenz hat,das Boot seitlich abtriften zu lassen und damit das Kreuzen gegen den Wind mehr und mehr unwirksam zu machen. Man muß also dafür sorgen, daß eine entsprechend große Kraft sich dieser Seitenbewegung widersetzt und damit die Längsbewegung des Boots zu einer bevorzugten Bewegung macht.

Hierzu ist es bekannt, die seitliche Kraft / der das Schwert unterliegt, dazu zu benutzen,das Schwert gegen .die Windrichtung zu schwenken und somit unter der Wirkung der verbleibenden Seitenbewegung des Boots eine Anhebung des Bootskörpers auf Grund der auf das Schwert einwirkenden Auftriebskraft, d.h. der Wirkung des Wassers auf das Schwert zu erreichen.

In bekannten derartigen Booten schwenkt man das Schwert bzw. die Schwerter um eine Achse,deren Richtung horizontal ist und die in einer senkrechten Längsebene des Bootes liegt. Damit kann eine bestimmte Neigung des Schwerts in Windrichtung erreicht werden, d.h. daß sich die Unterkante des Schwerts in Seitenrichtung verschiebt.

Die Schwenkachse 166 des Schwerts im Boot gem. Fig. 1 liegt nicht horizontal, sondern steigt nach vorne an, sodaß sich bei einem bestimmten Schwenkwinkel ein zusätzlicher hydrodynamischer Auftrieb auf Grund der Längsbewegung des Bootes ergibt und die Querbewegung des Boots verringert wird.

Der Winkel A der Schwenkachse zur Waagerechten liegt vorzugsweise zwischen 1° und 6o . Der Neigungswinkel des Schwerts

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bezüglich der senkrechten Längssymmetrieebene des Bootes kann beispielsweise 45 betragen.

Diese Winkel werden so gewählt, daß bei maximaler Auslenkung des Schwerts die Schnittlinie des Schwerts bezüglich einer Horizontalebene mit der Längsachse des Bootes einen Winkel B einschließt, der zwischen 1° und 9° gewählt ist, beispielsweise 1 für ein Regattaboot und 6 für ein sonstiges Segelboot beträgt.

Die Figuren 2 bis 5 zeigen genauer die Schwenkmittel für das Schwert gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Diese Mittel weisen einen Schwertkopf 156 in Form eines nach unten offenen U auf,der die waagrechte Querachse 16o für das Anheben des Schwerts io4 in einen Schwertkasten 158 trägt. In Querrichtung ist der Schwertkopf mit dem Schwert über die Achse I6o starr verbunden und wird mit diesem gemeinsam um eine in der senkrechten Längsebene des Bootes liegende Achse geschwenkt.

Die Unterkanten des U-förmigen Schwertkopfes 156 liegen auf dem Boden eines Lagergehäuses 162 auf^das in der Verlängerung des Schwertkastens nach vorne ausgebildet ist. Der Boden dieses Lagergehäuses ist hinreichend eng,um eine Seitenbewegung des Unterteils des Schwertkopfes zu verhindern^ während die Seitenwände so geneigt sind, daß der Oberteil des Kopfes beim Schwenken des Schwertes nicht behindert ist. Der Boden des Lagergehäuses 162 weist zwei seitliche gerade Kanten 166 und 168 auf,die nach vorne ansteigen und auf denen der Schwertkopf 156 wechselweise aufliegt je nachdem , ob das Schwert nach backbord oder nach steuerbord geneigt ist.

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Elastische Seile 114 und 1.15 sind einerseits an der Oberseite des Schwertkopfes L56 befestigt und sind andererseits zu beiden Seiten des Schwerts am Bootskörper verankert. Sie bilden elastische Rückholmittel für die Schwenkung des Schwerts und versuchen das Schwert jeweils in die Längssymmetrieebene des Boots zurück ^uholen Diese Seile könnten auch durch andere Rückholmittel wie Federn oder ein Elastomer ersetzt werden.

Für Boote geringer Länge wie z.B. für Surfbrette^ für die ein Winkel B in der Nahe von 3 oder 4 gewünscht ist, oder auch für Boote, deren Achse geringsten Gleitwiderstands sich bei Schräglage dreht, könnte im Rahmen der Erfindung auch ein Schwert gemäß Fig. 7 in einen klassischen Schwertkasten eingesetzt werden. In diesem Fall ist der Schwertkopf 41o während der Fahrt starr im Bootskörper verankert und ragt nur wenig nach unten aus diesem hervor. Das eigentliche Schwert 411 ist mit dem Schwertkopf 4Io über elastische Schwenkmittel 412 verbunden,die hier aus einem in den Schwertkopf 4Io und das Schwert 41.1 eindringenden Federstreifen gebildet sind. Dieser Streifen ist etwa 10 cm breit, 1,5 mm stark und besteht aus Stahl. Er ist in ein Schwert für ein Surfbrett eingesetzt, dessen Außenstärke 19 mm beträgt. Der Abstand zwischen dem Kopf und dem Schwert wird durch ein elastisches Material 413 ausgefüllt)dessen einzige Funktion die Verhinderung von Wirbeln ist.

Dieser Abstand ist nach vorne etwas größer als nach hinten, um die Seitenverschiebung des Vorderteils des Schwerts zu vergrößern.

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Der Winkel λ zwischen einer zur Bootsachse Io5 parallelen

'•'aagrechten Geraden Io5 und der wirksamen Schwenkachse entspricht dem gleichnamigen Winkel ?. .gemäß der ersten Ausführungsform (Pig.^)

Unabhängig "on der Uisfuhrungsform der Schwenkmittel kann es nützlich sein,den Winkel Ά so festzulegen, daß der Winkel B gleich oder· geringfügig größer als der Driftwinkel beim segeln hart am Wind wird ( dieser Driftwinkel wird an horizontalen Schnittlinien der wirksamen Schwertfläche gemessen). 7^suf diese Weise erreicht man, daß das Boot sich entlang seiner Längsachse "bewegt, falls diese Längsachse von der Konstruktion her die Achse des geringsten Gleitwiderstands ist.

Fig. 6 zeigt einen Bootskörper von unten,an dem in gestrichelten Linien der Umriss des eingetauchten Bootskörpers bei Schräglage eingetragen ist. Der Bootskörper ist nach vorne spitz und besitzt nach hinten einen ebenen Boden, sodaß die Richtung des geringsten hydrodynamischen Gleitwiderstands sich gegen den Wind verdreht,wenn das Boot in Schräglage kommt.

Man erkennt, daß die Achse 4o6 des eingetauchten Teils des Bootskörpers bei maximaler Schräglage mit der Mittelachse des Bootes einen Winkel C einschließt. Will man auch in Schräglage eine schnelle Fahrt_/so muß man den Winkel Ά so wählen, daß der Winkel B ungefähr gleich dem Winkel ist, um den das Boot bei Fahrt hart am Wind abtriftet, vergrößert um den Winkel C, um dann eine Fahrt in Richtung der Achse 4o6 zu

ist
bekommen. Diese Richtung in der Tat diejenige,für die der Konstrukteur den geringsten Gleitwiderstand bei entsprechender Schräglage vorgesehen hat.

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Wenn das Boot zwei schwenkbare Schwerter 2o6 und 2o8 zu beiden Seiten der senkrechten Mittelebene des Boots besitzt, dann kann man den Winkel B zwischen den horizontalen Schnittlinien der Schwertfläche und der Längsachse des Bootes und damit den gewünschten Auftrieb erfindungsgemäß nicht nur dadurch erreibhen, daß die Schwenkachse nach vorne ansteigend angeordnet wird, sondern auch dadurch,daß die senkrechte Ebene,in der die Schwenkachse liegt,um einen Winkel D zur

vertikalen Längsachse des Bootes geneigt wird. Die senken
rechten Ebenenjvdenen die Schwenkachsen der beiden Schwerter liegen, können dann nach vorne auf einen Punkt in der Bootsmittelachse konvergieren (Fig. 8). Wenn die beiden Schwenkachsen horizontal sind (A=O), dann bleibt der Winkel B stets gleich dem VJinkel D, unabhängig von der Schwenkposition des Schwerts. Itfenn dagegen der Winkel A nicht Null ist, dann ist der Winkel D gleich dem Xiinkel B,wenn das Schwert sich in seiner vertikalen Mittelstellung befindet.

■ Es ist wünschenswert zum Ausgleich des Kippmoments auf Grund des Winds,den Auftrieb auf Grund des leeseitigen Schwerts möglichst groß und den Auftrieb auf Grund des luvseitigen Schwerts wesentlich kleiner oder ganz zu Null zu machen, zumindest wenn gegen den Wind gekreuzt wird. Dies kann entweder durch die einfache Wirkung der Schräglage des Boots erreicht werden, wodurch die Schwertfläche bei Fahrt hart am Wind aus dem Wasser ragt, oder aber man benutzt Anschlagmittel zur Begrenzung der Schwenkbewegung der beiden Schwerter derart, daß nur das leeseitige Schwert sich im Wasser befindet, während das luvseitige Schwert auf der Wasseroberfläche liegt.

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Man kann dieses Schwert sogar durch ein geeignetes Mittel aus dem Wasser ganz herausheben. Diese Mittel zur Verringerung des Auftriebs bei Fahrt am Wind sind allerdings nur bei einem breiten Boot wirksam und nur bei großer Schräglage.außerdem steht das luvseitige Schwert seitlich oder oberhalb des Bootskörpers vor, was vielfach stört. Man kann aber auch folgende Anordnung wählen:

Der Winkel D der senkrechten Mittelebene 2o4 des Bootes mit der senkrechten Ebene, in der die Schwerter stehen, wird gleich dem Winkel zwischen der Fortbewegungsrichtung und der Längsachse des Bootes bei Fahrt hart am Wind gewählt,wobei Rückholmittel 412 vorgesehen sind^mit denen die Schwenkung des Schwerts verhindert wird, solange das Wasser auf das betreffende Schwert keinen Druck ausübt, sodaß die Ebene des luvseitigen Schwerts im wesentlichen parallel zur Gleitrichtung des Boots ist und daß der Auftrieb im wesentlichen durch das leeseitige Schwert erzeugt wird.

Fig. 8 zeigt diese Anordnung unter der Annahme, daß der Winkel A Null ist und sich die beiden Schwerter 2o6 und 2o8 in Normalstellung befinden.

Diese Lösung ergibt jedoch leider keine Ausrichtung der Schwertflächen parallel zur Längsachse des Bootes, wenn der Wind von hinten kommt und wenn der Winkel A Null ist. Deshalb ist es günstiger, bei zwei seitlichen Schwertern die Schwenkachsen nach vorne ansteigen zu lassen (positiver Winkel A) und die Schwenkbewegung nach außen enger zu begrenzen als nach innen. Der größte Schwenkwinkel nach innen, z.B. 45° wird nach den oben angegebenen Bedingungen gewählt,

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sodaß das leeseitige Schwert sowohl einen Auftrieb als auch eine seitlich gerichtete Reaktionskraft erzeugt, die das Boot entlang der Richtung des geringsten Gleitwiderstands, z.B. der Längsachse gleiten lässt.

Der maximale Schwenkwinkel nach außen wird dagegen so festgelegt, daß bei einer Bewegung des Bootes entlang seiner Längsachse das luvseitige Schwert parallel zu dieser Bewegung liegt und keinen Auftrieb erzeugt.Im übrigen erzeugt dieses Schwert keine seitliche Reaktionskraft und kann gegebenenfalls in einen Schwertkasten hochgezogen werden, um den Reibungswiderstand an den Flächen dieses Schwerts auszuschalten. Wenn aber die Richtung des geringsten Gleitwiderstands bei schräg und hart am Wind liegendem Boot bezüglich der Längsachse des Bootskörpers in den Wind dreht, dann wird der maximal nach außen zulässige Schwenkwinkel so gewählt, daß die Schnittlinie der Fläche des luvseitigen Schwerts mit horizontalen Ebenen zu dieser Richtung parallel liegt. Eine derartige unterschiedliche Begrenzung der Schwenkbewegung in beide Richtungen kann einfach dadurch erreicht werden, daß für jedes Schwert zwei elastische Seile wie in der Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis 5 vorgesehen werden. Es genügt hierzu beispielsweise, eines der Seile durch ein nicht elastisches Seil zu ersetzen oder ein nicht elastisches Seil geeigneter Länge parallel zu einem der elastischen Seile anzuordnen.

Fig. 9 zeigt diese Ausführungsform für ein Segelboot mit zwei Schwertern 3o6 und 3o8 zu beiden Seiten der Mittelachse 3o4 des Bootskörpers. Die Ebene des Schwerts 3o8 wird als senkrecht angenommen,während die Ebene des anderen Schwerts 3o6 auf Grund des durch den Pfeil F angedeuteten Wasserdrucks

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in Schrägstellung gelangt ist.

Die beiden äußersten Schwenkstellungen sind einmal durch die vertikale Stellung ( Begrenzung nach außen) und andererseits durch eine bestimmte Schrägstellung nach innen definiert. Es wird angenommen, daß der Winkel D gleich Null ist.

Der Winkel B erscheint als der Winkel zwischen der senk-

und

rechten Mittelebene des Boots /einer waagrechten Schnittlinie 3o9 durch das geschwenkte Schwert 3o6 (SchnittfIäche3o7).

Selbstverständlich kann man bei Verwendung zweier Schwerter jedem Schwert in bekannter W-sise ein asymmetrisches Profil geben, wodurch ein besseres Verhältnis zwischen Auftrieb und Gleitwiderstand erreicht wird.

Im übrigen können die beiden Schwerter mit Blei belastet werden, sodaß die Last der Schrägneigung des Boots entgegen-wirkt.

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, 'AS:

L e e r s e 11 e

Claims

F~anck GUIG'M 9, ?ν. de Suffren, 75007 P?-TE:".S F* ^NK-''.Ε ICH

SEGELBOOT ΠΙΤ -SCH'fEHKSCrT/ER

PATEM¹ANoPRUCHE

1 - Segelboot mit Schwenkschwert und Schwenkmitteln hiierfür., die das Schwert durch den Druck des Wassers auf die Schwertfläche seitlich um mindestens eins Achse schwenken, die im wesentlichen parallel zur wirksamen Schwertf.lache und über dem Schwert" liegt, sodaß die Querkomponente der Bootsbewegung eine Auftriebskraft durch die Wirkung des viassers ai:E die Ichwertfläche erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkmittel der Schwenkachse ρ66) eine solche Richtung geben, daß zumindest, wenn das Schwert (Io4) geneigt ist, die Schnittlinien der Schwertebene mit einer horizontalen Ebene gegenüber der Längsachse (Io5) des Boots so geneigt sind, daß der nach vorne weisende Teil dieser Schnittlinien im Verhältnis zum nach hinten weisenden Teil auf die selbe Seite verschoben ist wie der untere Teil des Schwerts bezüglich des oberen Teils des Schwerts, wobei die Längskomponente der Bootsbewegung eine Auftriebskraft für das Boot erzeugt und die Fortbewegungsrichtung des Boots der Richtung geringsten Gleitwiderstands des Bootskörpers angenähert ist.

BAD ORIGINAL

2 - Segelboot nach Ansnruch 1 , d a d u r c h ge k e η nzeichnet, daß die Schwenkachse (166) in einer senkrechten Längse'oene des Bootes liegt und v.ur Waagrechten nach hinten abfallend geneigt ist.

3 - Segelboot nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η-zeichnet, daß der Winkel (Γ) zwischen der Waagerechten und der Schwenkachse (166) und der maximale Schwenkwinkel· des Schwerts (!o4) um die Schwenkachse so gewählt sind, daß bei maximal geschwenktem Schwert die Schnittlinien der Schwertfiäche mit der Waagrechten einen Winkel (B) mit der Richtung geringsten Gleitwiderstands des Bootskörpers einschließen, der zwischen ι und 9 liegt.

4 - Segelboot nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwert an einem starr am Boot befestigten Schwertkopf (4!O) über ein Schwenkmittel (412) verankert ist.

5 - Segelboot nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkmittel· (4l·2) aus einer el·astischen Verbindung bestehen, die am oberen Rand des Schwerts angreift.

6 - Segeiboot nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die g^astische Verbindung einen Federstreifen aufweist, der einerseits im Schwertkopf (410) und andererseits im Schwert verankert ist und dünner als das

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BAD ORiQSNAL

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Schwert ist, und dass der Zwischenraum zwischen Schwertkopf und Schwert mit einem verformbaren Material (413) ausgefüllt ist, durch das .Wirbel verhindert werden.

7- ,Segelboot nach Anspruch l, dadurch ge ken n— zeichnet, daß bei Verwendung zweier schwenkbarer Schwerter (?.o6, 2o8) zu beiden Seiten der Bootslängsachse (^o4) die senkrechten Ebenen, in denen die .3chwenk.ach.sen liegen, zur Bootsspitze hin konvergieren.

8 - Segelboot nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung zweier schwenkbarer Schwerter (Ho6, 3o8) zu beiden Seiten der Bootslängsachse(3o4) die Schwenkmittel mit einem Anschlag versehen sind, mit denen die Schwenkung der Schwerter nach außen enger begrenzt wird als nach innen.

9- Segelboot nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkmittel elastische Rückholmittel (114, 115) aufweisen, mit denen das Schwert (Io4) bei Abwesenheit äußerer Kräfte in die senkrechte Mittelstellung gebracht wird.

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