DE19829604A1 - Rennerspinnaker mit Auftriebsflügel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Vorwindsegel mit einem am Mast zu befestigenden oberen Bereich, und einem an einem Baum und einer Schot oder am Stag oder an einem zweiten Baum oder an einem Stag und einer Schot zu befestigenden unteren Bereich.

Beim Segeln vor dem Wind setzt das Vorwindsegel, beispielsweise ein Spinnaker dem Luftstrom einen Widerstand entgegen, wodurch die Luftströmung abgebremst und dadurch der Vortrieb des Schiffes erreicht wird. Die dabei erzielbare Vorschubkraft und somit die Geschwindigkeit des Schiffes ist einerseits von der Größe der Fläche des Segels und andererseits vom Einfallwinkel des Windes auf das Segel abhängig. Spinnaker sollen daher so viel Wind als möglich einfangen und den dabei entstehenden Wind- oder Staudruck über das Rigg auf den Rumpf des Schiffes übertragen. Das Profil des Spinnakers spielt im aerodynamischen Sinn dabei keine oder allenfalls eine sehr untergeordnete Rolle, so daß bei diesen Segeln die stärkste von der Luftströmung ableitbare Kraft, nämlich die aerodynamische Kraft ungenutzt bleibt. Damit ist die Anwendung von Spinnakern im wesentlichen auf das Segeln im Vor-Wind-Bereich beschränkt.

Wird außerhalb des Vor-Wind-Bereiches, beispielsweise im Am-Wind-Bereich gesegelt, so werden die Luftmassen nicht mehr abgebremst, sondern durch ein flaches, als aerodynamisches Profil ausgebildetes Segel abgelenkt. Dabei wird die Luftmasse an der dem Wind zugekehrten Seite des Segels (Luv) verzögert und an der dem Wind abgekehrten Seite des Segels (Lee) beschleu­ nigt. Dadurch entsteht in Luv ein Überdruck und in Lee durch die Beschleunigung der Luftströmung ein erheblich größerer Unter­ druck. Beide Kräfte wirken als Gesamtkraft in die gleiche Richtung, nämlich nahezu senkrecht zur Richtung des einfallenden Windes. Das Segel arbeitet daher nach dem selben Prinzip wie die Trag­ fläche eines Flugzeuges.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Vorwindsegel, insbesondere ein Spinnacker derart weiter zu bilden, daß zusätz­ lich zum Staudruck auch die aerodynamische Kraft der Luftströ­ mung zum Vorwärtstrieb des Schiffes nutzbar ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem gattungsgemäßen Vorwindsegel, insbesondere einem Spinnaker dadurch gelöst, daß zwischen seinem oberen und seinem unteren Bereich mindestens eine sich bei gesetztem Segel in im wesentlichen horizontal er Rich­ tung erstreckende Öffnung vorgesehen ist und innerhalb der Öffnung mindestens ein sich quer zum Segel erstreckender Auf­ triebsteil mit einem aerodynamischen Profil derart angeordnet ist, daß sowohl oberhalb als auch unterhalb des Auftriebsteils eine Durchströmöffnung für die dieses umströmende Luftmasse vor­ handen ist.

Eine weitere Lösung dieser Aufgabe kann bei einem gattungs­ gemäßen Vorwindsegel, insbesondere einem Spinnaker dadurch erzielt werden, daß zwischen dem oberen und dem unteren Bereich des Segels mindestens eine sich bei gesetztem Segel in im wesentlichen horizontaler Richtung erstreckende und als Durch­ strömöffnung für die Luftmasse dienende Öffnung vorgesehen ist, wobei der untere Bereich als Vortriebsteil dient und der obere Bereich als Auftriebsteil mit einem aerodynamischen Profil aus­ gebildet ist, dessen dünnes Ende der Öffnung benachbart ist.

Bei beiden Lösungen wirkt das Auftriebsteil tragflügelähnlich wobei die aerodynamische Kraft der das Auftriebsteil umströ­ menden Luftmasse zur Erzielung eines im wesentlichen nach vorn und nach oben gerichteten Auftriebes ausgenutzt und hierdurch die Wirkungsweise des Spinnakers insoweit unterstützt wird, als hierdurch der Rumpf und das Rigg durch den Auftrieb entlastet werden. Die Reibung des Schiffes wird hierdurch reduziert, so daß dieses leichter ins Gleiten kommt und sich seine Geschwindigkeit hierdurch erhöht.

Das erfindungsgemäße Vorwindsegel stellt eine Kombination eines Auftriebs- und eines Vortriebssegels dar, dessen Einsatzmöglich­ keit vom Vorwind- bis zum Halbwindkurs reicht.

Bei achterlichen Winden reduziert der durch das Auftriebsteil bewirkte Auftrieb die vom Wasser benetzte Rumpffläche des Schif­ fes. Dabei erfolgt die Kraftübertragung des Auftriebes auf den Rumpf vorzugsweise über zwei Bäume.

Wandert der Windeinfallswinkel mehr in den Raum- oder Halb­ windbereich, so liegt der Vorteil der Erfindung zunehmend im auf­ richtenden Moment des Schiffes, wodurch die Abtrifft reduziert und die Geschwindigkeit erhöht wird. Dabei kann bei zunehmend halbem Wind dann auf den zweiten Baum verzichtet werden, wenn die Schot über einen Holepunkt an Deck geführt ist, oder wenn der Hals am Vorstag befestigt ist.

Bei der ersten Lösung kann eine besonders große Steigerung der Vortriebskraft des Schiffes dadurch erreicht werden, daß mehrere in vertikalem Abstand zueinander angeordnete und im wesent­ lichen parallel zueinander gerichtete Öffnungen vorgesehen sind und jeder der Öffnungen ein Auftriebsteil zugeordnet ist.

Eine kostengünstige Lösung hierfür ergibt sich dadurch, daß der obere und der untere Bereich mit die Öffnung überbrückenden Bändern oder Leinen miteinander verbunden sind und das Auf­ triebsteil an diesen befestigt ist. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die die Bänder oder Leinen mittels sich quer zu ihrer Längsrichtung er­ streckenden weiteren Bändern miteinander verbunden sind.

Die gleichen Vorteile können auch dadurch erreicht werden, wenn der obere und der untere Bereich mittels eines die Öffnung überbrückenden Netzes miteinander verbunden sind und das Auf­ triebsteil an diesen befestigt ist.

Zur Erzielung des aerodynamischen Profils der Auftriebsteile können diese als Hohlkörper, die vorzugsweise in Kammern unter­ teilt sind, ausgebildet sein und jeweils eine Eintrittsöffnung für die Luftmasse aufweisen. Damit stellt sich bei entsprechendem Zu­ schnitt des Auftriebsteiles dessen aerodynamisches Profil durch die Luftströmung bzw den entstehenden Überdruck in den Kammern jeweils selbsttätig ein.

Auch können die Auftriebsteile als geschlossene Hohlkörper aus­ gebildet und mit einem Gas, vorzugsweise mit Luft befüllbar sein.

Um die Relativlage des Auftriebsteils zum Segel an den Windein­ fallswinkel einstellbar zu machen, sind Leinen vorgesehen, die ei­ nerends am freien Ende des Auftriebsteils und andererends am Segel befestigbar sind.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von in den Zeichnungen darge­ stellten Ausführungsformen.

Es zeigt:

Fig. 1a eine Prinzipdarstellung einer ersten Ausführungs­ form der Erfindung;

Fig. 1b eine Prinzipdarstellung einer zweiten Ausführungs­ form der Erfindung;

Fig. 1c eine Prinzipdarstellung einer dritten Ausführungs­ form der Erfindung;

Fig. 2 eine schaubildliche Darstellung der ersten Aus­ führführungsform der Erfindung in Backbord-Blick­ richtung;

Fig. 3 eine schaubildliche Darstellung der zweiten Aus­ führführungsform der Erfindung in Backbord-Blick­ richtung;

Fig. 4 eine schaubildliche Darstellung der ersten Aus­ führführungsform in Ansicht von Achtern.

In der Zeichnung ist mit 1 der Rumpf eines (angedeuteten) Schiffes bezeichnet, an dem in an sich bekannter Weise ein zur Aufnahme eines Segels dienender Mast 2 befestigt ist.

Bei der ersten Ausführungsform der Erfindung gemäß den Fig. 1a, 2 und 4 weist das Segel 3, das beispielsweise als Spinnaker ausgebildet ist, einen unteren Bereich 4 und einen oberen Bereich 5 auf. Dabei ist der untere Bereich 4 des Spinnakers mittels eines Baumes 6, dem ein Baumniederholer zugeordnet ist, am Mast 2 und an einer Schot 7 am Rumpf 1 befestigt. Die Schot 7 kann dabei auch durch einen zweiten Baum ersetzt sein, der am Mast 2 befes­ tigt ist. Der obere Bereich 5 des Segels 3 ist in an sich bekannter Weise am Mast 2 befestigt.

Beide Bereiche 4 und 5 des Segels 3 wirken als Vortriebsteil. Zwischen beiden Bereichen 4, 5 ist eine Öffnung 8 vorgesehen, die sich bis nahezu in die seitlichen Randzonen der beiden Bereiche 4, 5 erstreckt und als Durchströmöffnung für die Luftmasse dient. Beide Bereiche 4, 5 sind mit die Öffnung 8 überspanndenden Bändern 9 miteinander verbunden. Anstelle der Bänder 9 kann auch ein die Öffnung 8 überspannendes Netz dienen.

Innerhalb der Öffnung 8 ist ein Auftriebsteil 10 vorgesehen, das als Hohlkörper ausgebildet und in mehrere Kammern unterteilt sein kann. Das Auftriebsteil 10 kann an seinem segelseitigen Ende offen oder auch hier verschlossen sein. Sofern das Auftriebsteil 10 offen ist, wird es durch den Wind aufgeblasen; ist das Auftriebsteil 10 als geschlossener Hohlkörper ausgebildet, so wird es mit einem Ventil versehen, um es mit Luft oder einem anderen Gas befüllen zu können. Der Zuschnitt des Auftriebsteiles 10, das aus einem für Segel üblicher Weise verwendeten Material besteht, ist dabei so gewählt, daß das Auftriebsteil in seinem Wirkzustand ein aerodynamisches Profil aufweist. Die Größe dieses Profiles ist dabei in Bezug auf die Größe der Öffnung 8 so bemessen, daß die Luftmasse das Auftriebsteil 10 sowohl an seiner Unterseite als auch an seiner Oberseite umströmt und dieses dadurch tragflügel­ haft wirkt.

Hierdurch wird die aerodynamische Kraft der das Auftriebsteil umströmenden Luftmasse zur Erzielung eines im wesentlichen nach vorn und nach oben gerichteten Auftriebes ausgenutzt und hierbei die Wirkungsweise des Spinnakers insoweit unterstützt, als hierdurch der Rumpf und das Rigg durch den Auftrieb entlastet werden. Die Reibung des Schiffes wird hierdurch reduziert, so daß dieses leichter ins Gleiten kommt und sich seine Geschwindigkeit hierdurch erhöht.

Da die Größe der aerodynamischen Kraft von den Umströmverhält­ nissen des Auftriebsteiles 10 und damit vom Einfallswinkel der Luftmasse abhängt, ist die Lage des Auftriebsteiles 10 und damit seine Relativlage zum Segel 3 durch Leinen 11 einstellbar. Diese sind einerends am Auftriebsteil 10 und andererends am Segel 3 befestigt wobei ihre wirksame Länge entsprechend verlängert oder verkürzt werden kann.

Aufbau und Wirkungsweise der in den Fig. 1b und 3 dargestellten zweiten Ausführungsform der Erfindung entsprechen dem vorbe­ schriebenen Aufbau und der Wirkungsweise der ersten Ausfüh­ rungsform derselben.

Ein Unterschied besteht nur insoweit, als hier zwei Auftriebsteile 10 im Abstand übereinander angeordnet sind. Dabei ist die Öffnung 8 so groß gewählt, daß die Luftmasse beide Auftriebsteile 10 jeweils sowohl an ihrer Ober- als auch an ihrer Unterseite zu umströmen vermag. Selbstverständlich ist es auch möglich, zwei entsprechend kleiner gestaltete Öffnungen 8 im Abstand zueinander anzuordnen. Wichtig ist lediglich, daß die Luftmasse beide Auftriebsteile 10 sowohl an ihrer jeweiligen Ober- als auch an ihrer Unterseite zu umströmen vermag. Um die Lage beider Auftriebsteile 10 relativ einfach an den Einfallswinkel der Luftmasse anpassen zu können, sind die freien Enden der Auftriebsteile 10 mittels Leinen 12 miteinander verbunden, so daß die Lage beider Auftriebsteile 10 durch Verlängern oder Verkürzen der wirksamen Länge der Leinen 11 gleichzeitig verändert werden kann.

Auch die in Fig. 1c dargestellte dritte Ausführungsform der Erfindung arbeitet entsprechend den beiden vorbeschriebenen Ausführungsformen.

Hier ist das Auftriebsteil 10 nicht von einem an das eigentliche Segel 3 zusätzlich angebrachten Teil gebildet. Vielmehr ist der obe­ re Bereich 5 des Segels 3 selbst als Auftriebsteil 10 ausgestaltet und weist, wie das jeweilige Auftriebsteil 10 der beiden anderen Ausführungsformen, ebenfalls ein aerodynamisches Profil auf, das sowohl an seiner Ober- als auch an seiner Unterseite von der Luftmasse umströmt wird, wobei diese ebenfalls durch eine Öffnung 8 strömt.

Claims (9)

1. Vorwindsegel mit einem am Mast zu befestigenden oberen Bereich und einem an einem Baum und einer Schot oder am Stag oder an einem zweiten Baum oder an einem Stag und einer Schot zu befestigenden unteren Bereich, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem unteren und dem oberen Bereich (4 bzw. 5) mindestens eine sich bei gesetztem Segel (3) in im wesentlichen horizontaler Richtung erstreckende Öffnung (8) vorgesehen ist und innerhalb der Öffnung (8) mindestens ein sich quer zum Segel (3) erstreckendes Auftriebsteil (10) mit einem aerodynamischen Profil derart angeordnet ist, daß sowohl oberhalb als auch unterhalb des Auftriebsteiles (10) eine Durchströmöffnung für die dieses umströmende Luftmasse vorhanden ist.

2. Vorwindsegel mit einem am Mast zu befestigenden oberen Bereich und einem an einem Baum und einer Schot oder am Stag oder an einem zweiten Baum oder an einem Stag und einer Schot zu befestigenden unteren Bereich, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem unteren und dem oberen Bereich (4 bzw. 5) mindestens eine sich bei gesetztem Segel in im wesentlichen horizontaler Richtung erstreckende und als Durchströmöffnung für die Luftmasse dienende Öffnung (5) vorgesehen ist, wobei der untere Bereich (4) als Vortriebsteil dient und der obere Bereich (5) als Auftriebsteil (10) mit einem aerodynamischen Profil ausgebildet ist, dessen dünnes Ende der Öffnung (8) benachbart ist.

3. Vorwindsegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere in vertikalem Abstand zueinander angeordnete und im wesentlichen parallel zueinander gerichtete Öffnungen (8) vorgesehen sind und jeder der Öffnungen (8) ein Auftriebsteil (10) zugeordnet ist.

4. Vorwindsegel nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der untere und der obere Bereich (4 bzw. 5) mit die Öffnung (8) überbrückenden Bändern (9) miteinander verbunden sind und das Auftriebsteil (10) an diesen befestigt ist.

5. Vorwindsegel nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bänder (9) mittels sich quer zu ihrer Längsrichtung erstreckenden weiteren Bändern miteinander verbunden sind.

6. Vorwindsegel nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der untere und der obere Bereich (4 bzw. 5) mittels eines die Öffnung (8) überbrückenden Netzes miteinander verbunden sind und das Auftriebsteil (10) an diesen befestigt ist.

7. Vorwindsegel nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftriebsteile (10) als Hohlkörper ausgebildet sind und jeweils eine Eintrittsöffnung für die Luftmasse aufweisen.

8. Vorwindsegel nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftriebsteile (10) als geschlossene Hohlkörper ausgebildet sind und mit Gas, vorzugsweise mit Luft, befüllbar sind.

9. Vorwindsegel nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß daß die Relativlage des Auftriebsteils (10) zum Segel (3) durch Leinen (11) einstellbar ist, die einerends am freien Ende des Auftriebsteils (10) und andererends am Segel (3) befestigbar sind.