DE20114841U1

DE20114841U1 - Segelmast

Info

Publication number: DE20114841U1
Application number: DE20114841U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-09-08
Filing date: 2001-09-08
Publication date: 2003-01-16
Anticipated expiration: 2011-09-09

Description

t· »&diams; ·· ·· e e ·&diams;·

Segelmast

Die Erfindung betrifft einen Segelmast nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Aus dem Stand der Technik sind fest auf einem Segelfahrzeug montierte Segelmasten mit einem Rundprofil oder mit abgerundeten Eckprofilen bekannt. In dem deutschen Gebrauchsmuster G 90 14 942 ist beispielsweise ein Segelmast mit im wesentlichen mehreckigem, vorzugsweise dreieckförmigem Querschnitt beschrieben. Derartige Segelmasten weisen bezüglich ihrer Längs-Mittelebene einen symmetrischen Querschnitt auf. Ferner sind aus dem Stand der Technik Segelmasten mit symmetrischem Profil bekannt, welche auf dem Segelfahrzeug drehbar angebracht sind. Feste Segelmasten weisen den Nachteil auf, daß sie insbesondere bei halbem Wind und Am-Wind-Kursen an ihrer Anströmkante Verwirbelungen hervorrufen, welche die Vortriebskraft des Segels nachteilig beeinflussen. Die effektive Segelfläche ist bei festen Segelmasten stark vermindert, da sich erst nach etwa einem Drittel der Segelfläche das gewünschte bauchige Profil ergibt. Diese Nachteile können durch drehbare Segelmasten vermieden werden, da diese in die Anströmrichtung des Windes gedreht werden können.

Zur Verbesserung der aerodynamischen Eigenschaften und insbesondere zur Erhöhung der effektiven Segelfläche wurden Segelmasten mit asymmetrischem Querschnitt vorgeschlagen. Starre, asymmetrische Segelmasten weisen jedoch den Nachteil auf, daß das Segelfahrzeug nur auf einem Bug gesegelt werden kann.

Ein aerodynamisches Element für Segelfahrzeuge, welches Mittel zur Beeinflussung seiner aerodynamischen Form aufweist, ist aus dem europäischen Patent EP 0 511 050 bekannt. Das aerodynamische Element umfaßt einen rechteckigen Mast und eine Besegelung, welche die aerodynamische Form des Elements bestimmt. Die aerodynamische Form der Besegelung, insbesondere deren Wölbung und Höhlung, ist durch zwei biegsame Gestaltungslatten beeinflußbar, an denen die Besegelung angeheftet ist. Durch Verstellung der Gestaltungslatten kann die Wölbung bzw. Höhlung der Besegelung verändert werden, so daß das aerodynamische Element in eine aerodynamisch bevorzugte Form gebracht werden kann.

·· j

Nachteilig bei diesem bekannten Element ist seine aufwendige Gestaltung. Das bekannte Element ist deshalb sehr teuer und fehleranfallig. Die aufwendige mechanische Konstruktion trägt ferner zu einem hohen Gewicht der Vorrichtung bei.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Segelmast bereitzustellen, welcher dem daran angeordneten Segel möglichst günstige Anströmverhältnisse bietet und damit die erzielbare Vortriebs- bzw. Auftriebskraft des Segels optimiert.

Diese Aufgabe wird mit einem Segelmast mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Segelmastes sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher beschrieben. Die Zeichnungen zeigen:

Figur 1: Seitenansicht eines Segelfahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Segelmast;

Figur 2: Darstellung des erfindungsgemäßen Segelmastes im Querschnitt;

Figur 3: Ansicht des Segelfahrzeuges von Figur 1 von oben in der jeweiligen

Wind- und Fahrtrichtung angepaßten Drehstellungen des Segelmastes;

Figur 4a: Rückansicht des Segelfahrzeuges von Figur 1;

Figur 4b: Detailansicht der Figur 4a im Bereich der oberen Salinge des Segelmastes;

Figur 4c: Querschnitt durch die Detailansicht der Figur 4b entlang der Linie I-I.

In Figur 1 ist ein Segelfahrzeug 14 dargestellt, welches mit einem Segelmast 1 ausgestattet ist. Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausfuhrungsbeispiel handelt es sich bei dem Segelfahrzeug 14 um ein Segelboot. Der erfindungsgemäße Segelmast 1 ist jedoch auch für andere Segelfahrzeuge bestimmt, welche in der Luft, auf dem Wasser oder auf dem Boden durch Windeinwirkung in Bewegung gesetzt werden können, wie z.B. Surfboote, Surfbretter, Drachenflieger, Segelschlitten, Flugdrachen und dergleichen.

Der Segelmast 1 ist auf dem Segelfahrzeug 14 in bekannter Weise drehbar befestigt, indem der Mastfuß 20 in eine übliche Segelmast-Tasche eingeführt ist. An dem Segelmast 1 ist ein Hauptsegel 16 befestigt und über einen Baum 21 gespannt. Der Baum 21 ist bevorzugt

drehbar am Segelmast 1 über ein Drehgelenk 30 angelenkt und in unterschiedlichen Drehstellungen bezüglich des Mastes 1 arretierbar.

Daneben ist das Segelfahrzeug 14 in bekannter Weise mit einem Vorsegel 17 ausgestattet.

Der Segelmast 1 ist um eine durch den Mastfuß 20 verlaufende vertikale Achse 13 drehbar gelagert.

In Figur 2 ist der Segelmast 1 im Querschnitt dargestellt. Der Segelmast 1 umfaßt ein starres Hohlprofil 2, welches eine Außenwand 10 aufweist. Das Hohlprofil ist bevorzugt als stranggepreßtes Aluminiumprofil ausgebildet. Es kann jedoch auch aus anderen Materialien wie z.B. Titan, Kunststoff, Carbon oder Glasfaser mit bekannten Verfahren hergestellt werden.

Das Hohlprofil 2 ist in einen vorderen Bereich mit den Außenwänden 10a und 10b und einen hinteren Bereich mit einer Außenwand 10c unterteilt. Die Anströmkante 23, befindet sich am Ende des vorderen Bereichs des Hohlprofils 2. Am Ende des hinteren Bereichs des Hohlprofils 2 ist in der Außenwand 10c eine sich längs des Mastes 1 erstreckende Mastnut 18 ausgebildet, in welche eine Vorliek 19 mit dem daran befestigten Hauptsegel 16 eingeführt ist. Im vorderen Bereich des Hohlprofils 2 umschließen die Außenwände 10a und 10b einen Hohlraum 22. Innerhalb dieses Hohlraums 22 sind die Außenwände 10a und 10b durch Querverstrebungen 24, 25 miteinander verbunden. Die Außenwände 10a und 10b gehen einerseits an der Anströmkante 23 und andererseits am Übergang zum hinteren Teil des Hohlprofils 2, bei Bezugszahl 26, ineinander über. Im hinteren Teil des Hohlprofils 2 gehen die Außenwände 10a und 10b zur Bildung einer Profilwand 10c ineinander über. Das Hohlprofil 2 weist insgesamt einen bezüglich zur Längs-Mittelebene 15 symmetrischen Querschnittt auf, wobei zumindest der vordere Bereich des Hohlprofils einen im wesentlichen tropfenförmigen Querschnitt hat. Die Spitze der Tropfenform des vorderen Teils des Hohlprofils 2 geht bei Bezugsziffer 26 über in den hinteren Teil des Hohlprofils mit der Profilwand 10c

Die Querstrebe 25 ist so ausgebildet, daß sie mit den Innenseiten der Außenwände 10a und 10b zwei voneinander getrennte Kanäle 7 und 8 ausbildet. Im Bereich der Kanäle 7 und 8 sind die Außenwände 10a und 10b mit Öffnungen 11, 12 versehen. Die Kanäle 7 und 8 sowie die Öffnungen 11 und 12 erstrecken sich über die gesamte Höhe des Hohlprofils 2. Die Kanäle 7 und 8 sind am Mastfuß und an der Mastspitze durch Deckplatten luftdicht abgedichtet.

Das Hohlprofil 2 ist von einer formveränderlichen Außenhaut 3 umschlossen. Die Außenhaut 3 ist aus einem bahnförmigen Material gebildet, wie z.B. Kunststofffolie, Kevlargewebe, oder Segeltuch. Bevorzugt ist die Außenhaut 3 aus einem luftundurchlässigen Material.

Die Außenhaut 3 ist über die gesamte Höhe des Hohlprofils 2 längs Befestigungslinien 28, 29 an den beiden Außenseiten der Profilwand 10c befestigt. Die Befestigungslinien 28, 29 verlaufen bevorzugt im Bereich des äußeren Endes 27 des Hohlprofils 2, nahe der Mastnut 18.

Im vorderen Bereich des Hohlprofils 2 ist die Außenhaut längs einer Befestigungsfläche 30, an der Außenwand 10 befestigt, wobei die Befestigungsfläche 30 mittig Anströmkante 23 liegt. Zwischen der Außenhaut 3 und den Außenwänden 10a, 10b und 10c sind durch die Befestigung der Außenhaut 3 am Hohlprofil 2 zwei voneinander getrennte Kammern 5, 6 ausgebildet. Die im wesentlichen luftdichten Kammern 5 und 6 können unabhängig voneinander mittels einer im Bereich des Mastfußes 20 angeordneten Pneumatikpumpe 9 (vgl. Figur 1) mit Druck oder Unterdruck beaufschlagt werden. Die Beaufschlagung der Kammern 5, 6 mit Druck bzw. Unterdruck erfolgt über die Kanäle 7 und 8, welche an die Pumpe 9 angeschlossen sind und mit den Kammern 5, 6 über Öffnungen 11, 12 in Verbindung stehen. Mittels der Pumpe 9 können die beiden Kammern 5, 6 entweder unabhängig voneinander oder wechselseitig mit Druck oder Unterdruck beaufschlagt werden.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind auf dem Segelfahrzeug 14 Sensoren vorgesehen, mit denen die momentane Drehstellung des Segelmastes 1 bezüglich der Kielrichtung (K Fig. 3) erfaßbar ist. Bevorzugt werden induktive, kapazitive, optische, oder mechanische Sensoren verwendet. In Figur 3 ist das Segelfahrzeug 14 in drei unterschiedlichen Drehstellungen des Segelmastes 1 dargestellt. Bevorzugt wird die Drehstellung des Segelmastes 1 auf dem Segelfahrzeug 14 in mehrere Bereiche, beispielsweise links, rechts und mittig unterteilt und entsprechend über die Sensoren erfaßt und angegeben.

Die Verwendung des erfindungsgemäßen Segelmastes 1 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Figur 3 näher beschrieben. Hierbei zeigt Figur 3b das Segelboot 14 beim Segeln auf linkem Bug und Figur 3c beim Segeln aufrechtem Bug. Die Figur 3a zeigt die Drehstellung

des Segelmastes auf dem Segelboot beim Wenden, wobei die Kielrichtung K mit der Windrichtung W einen Winkel von 180° einschließt.

Beim Segeln wird der Mast 1 zunächst auf die gewünschte Seite gelegt, so daß der aus der Windrichtung W kommende Wind auf die Anströmkante 23 auftrifft, wie beispielsweise in Figur 3b für das Segeln auf linkem Bug gezeigt. Die so gewählte Drehstellung des Segelmastes 1 bezüglich der Kielrichtung K wird von dem Sensor zur Ermittlung der Drehstellung des Mastes erfaßt und an eine Steuerschaltung zur Steuerung der Pumpe 9 weitergeleitet. Der Baum 21 wird in bekannter Weise bezüglich der Windrichtung W (wahrer Wind) so ausgerichtet und am Mast 1 arretiert, daß dem Hauptsegel 16 möglichst gute Anströmverhältnisse geboten werden um eine möglichst große Fahrtkomponente zu ermöglichen. Der Baum 21 schließt in dieser Stellung mit der Längs-Mittelebene 15 des Segelmastes 1 einen spitzen Winkel &agr; ein (Figur 3b).

Die auf der Sogseite S liegende Kammer 6 wird mittels der Pumpe 9 mit Überdruck und die auf der Druckseite D liegende Kammer 5 mit Unterdruck beaufschlagt (Figur 3b). Durch die Beaufschlagung mit Überdruck wölbt sich die Außenhaut 3 auf der Sogseite S bauchförmig aus, während die Außenhaut 3 auf der gegenüberliegenden Druckseite, im Bereich der Kammer 5, aufgrund des dort herrschenden Unterdrucks an die Außenseite 4 des Hohlprofils angesaugt wird und dort zur Anlage kommt. Auf diese Weise bildet sich ein bezüglich der Längs-Mittelebene 15 asymmetrisches Querschnittsprofil aus.

Durch das asymmetrische Profil, welches die aerodynamischen Eigenschaften des Segelmastes 1 bestimmt, ist die im Hauptsegels 16 wirkende effektive Segelfläche gegenüber einem symmetrischen Mastprofil erhöht, weil der aus der Richtung W kommende Wind besser in das Hauptsegel 16 einströmen kann. Ferner werden durch das asymmetrische Profil Verwirbelungen an der Anströmkante 23 vermieden, wodurch das Segel 16 ab dem Vorliek voll funktionsfähig ist. Die Segelfläche kann deshalb bei gleichbleibendem Vortrieb kleiner gewählt werden, wodurch die kränkenden Kräfte reduziert werden. Durch die Vermeidung der Verwirbelungen im Bereich der Anströmkante 23 können ferner höhere Kurse am Wind gefahren werden, weil das Segel erst später einfällt.

Bei der Wende des Segelbootes (Figur 3a) wird der Baum 21 zunächst in die Mittelstellung gebracht, in welcher der Baum 21 mit der Längs-Mittelebene 15 des Hohlprofils 2 fluchtet.

• »•8 « » « « » &PSgr;&PSgr;

t · · &igr; · · it»·

Diese Stellung des Baums 21 und des Segelmastes 15 wird vom Sensor erfaßt und der Steuerschaltung zur Steuerung der Pumpe 9 weitergegeben. Die Pumpe 9 sorgt in dieser Stellung für einen Druckausgleich zwischen den Kammern 5 und 6, so daß der Segelmast 1 ein aerodynamisch neutrales, d.h. symmetrisches Profil annimmt. Dieses symmetrische Querschnittsprofil wird dadurch erreicht, daß in beiden Kammern 5 und 6 jeweils ein in etwa gleicher Überdruck aufrechterhalten wird, so daß sich die Außenhaut 3 zu beiden Seiten der Längs-Mittelebene 15 gleichförmig aufbläht, wodurch die gesamte aerodynamische Form des Segelmastes 1 ein im wesentlichen tropfenförmiges Profil einnimmt. Beim weiteren Umlegen des Mastes 1 bzw. des Baumes 21 wird die entsprechende Stellung wiederum vom Sensor erfaßt und die Pneumatikpumpe 9 so gesteuert, daß wiederum die auf der Sogseite liegende Kammer 5 mit Überdruck und die auf der Drucksseite D liegende Kammer 6 mit Unterdruck beaufschlagt wird (Figur 3c).

Gegenüber drehbaren Masten mit starrem, symmetrischen Querschnitt ergibt sich auf diese Weise für das Segeln auf beiden Bugseiten (linker Bug bzw. rechter Bug) eine wesentliche Steigerung der Vortriebskraft und eine Verbesserung des Anströmprofils in jeder Drehstellung des Mastes 1, da beim Übergang des Segeins vom linken auf den rechten Bug (und umgekehrt) das aerodynamische Profil des Mastes 1 so angepaßt werden kann, daß sich in jeder Drehstellung des Mastes 1 die günstigsten Anströmverhältnisse für das Hauptsegel 16 ergeben.

Figur 4 a zeigt das Segelfahrzeug 14 von Figur 1 in der Rückansicht mit einer bevorzugten Ausführungsform des Segelmastes 1. Der Segelmast 1 weist in seinem oberen Teil und in seinem unteren Teil jeweils querschiffs angebrachte Salinge 34, 35, 36, 37 auf. Die Salinge 34, 35 im oberen Teil des Mastes sind durch Wanten 38, 39 mit dem Masttop 40 verbunden. Am Masttop 40 greifen an der Bordwand 43 befestigte Wanten 41, 42 an. Im Bereich der oberen Salinge 34, 35 sowie im Bereich der unteren Salinge 36, 37 sind am Hohlprofil 2 zu beiden Seiten des Hohlprofils jeweils Leitbleche 31, 32, 33, 34 befestigt. Die Leitbleche 31, 32 sind ebenfalls aus der Seitenansicht von Figur 1 ersichtlich.

Figur 4b zeigt eine Detaildarstellung des Segelmastes 1 im Bereich der oberen Salinge 34, 35. Figur 4c zeigt einen Querschnitt durch den Segelmast 1 gemäß Figur 4b entlang der Linie I-I. Die Leitbleche 31, 32, 33 und 34 sind der Form der Außenhaut im druckbeaufschlagten Zustand angepaßt, so daß sich die Außenhaut 3 an die Leitbleche 31, 32, 33 und 34 anlegt,

wenn beide Kammern 5, 6 mit Überdruck beaufschlagt sind. Dieser Zustand ist in Figur 4c gezeigt. Die Leitbleche 31, 32, 33 und 34 dienen damit der seitlichen Stabilisierung der Außenhaut 3 im druckbeaufschlagten Zustand. Die Einhaltung der durch die Leitbleche 31, 32, 33 und 34 vorgegebenen Form ist insbesondere auf der Sogseite über die gesamte Höhe des Mastes wichtig, da etwa zwei Drittel der Vortriebskraft auf der Sogseite erzeugt werden.

Claims

1. Segelmast (1), umfassend ein Hohlprofil (2) und Mittel zur Beeinflussung der aerodynamischen Form des Segelmastes (1), dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlprofil (2) starr ist und die Mittel zur Beeinflussung der aerodynamischen Form gebildet sind durch eine das Hohlprofil (2) umschließende, formveränderliche Außenhaut (3).

2. Segelmast nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenhaut (3) an dem Hohlprofil (2) derart befestigt ist, daß sich zwischen der Außenhaut (3) und der Außenseite (4) des Hohlprofils (2) zwei voneinander getrennte Kammern (5, 6) bilden, welche mit Druck oder Unterdruck beaufschlagbar sind.

3. Segelmast nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern des Hohlprofils (2) Kanäle (7, 8) vorgesehen sind, welche an einer Pumpe (9) angeschlossen sind und mit den Kammern (5, 6) in Verbindung stehen, wobei die beiden Kammern (5, 6) unabhängig voneinander oder wechselseitig mittels der Pumpe (9) mit Druck oder Unterdruck beaufschlagbar sind.

4. Segelmast nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kanal (7, 8) mit jeweils einer Kammer (5, 6) über Öffnungen (11, 12) in Verbindung steht.

5. Segelmast nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Segelmast (1) um eine vertikal angeordnete Achse (13) drehbar auf einem Segelfahrzeug (14) befestigt ist.

6. Segelmast nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlprofil (2) einen bezüglich seiner Längs-Mittelebene (15) symmetrischen, im wesentlichen tropfenförmigen Querschnitt aufweist.

7. Segelmast nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Segelfahrzeug (14) Sensoren vorgesehen sind, mit denen die Drehstellung des Segelmastes erfaßbar ist.