DE29501822U1 - Drachenrigg - Google Patents

Description

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BESCHREIBUNG

DRACHENRIGG

Diese Erfindung ermöglicht die Ausnutzung und sichere Beherrschung von Zugkräften großer Drachen zum Antrieb von Segelfahrzeugen, insbesondere Segelschiffen. Der Hauptvorteil von Drachenzugkräften gegenüber Segelkräften besteht in der drastischen Verringerung der Krängungsmomente, bzw. je nach Schiffskonstruktion deren völligen Vermeidung. Während bei Segelriggs geschwindigkeitsvermindernder Ballast bzw. Auslegerschwimmer notwendig sind, und bei Krängung zusätzlich gewichtsvergrößernde Kraftkomponenten entstehen, kann bei Drachenriggs auf Ballast und Ausleger weitestgehend verzichtet werden. Darüberhinaus entstehen sogar gewichtsvermindernde Kraftkomponenten. Damit können höhere Windgeschwindigkeiten und Windkräfte ausgenutzt und höhere Fahrzeuggeschwindigkeiten erzielt werden.

Mittlerweile hat sich ein Drachensport entwickelt, bei dem unterschiedlichste Wasser-, Land- oder Eisfahrzeuge von Drachen gezogen werden, wobei diese meist von den Fahrern selbst an Seilen oder an Gestängen gehalten werden. Man kann für die vorliegende Aufgabenstellung im wesentlichen Drachenriggs mit einer freifliegenden, nur von Seilen gehaltenen Windfangfläche unterscheiden von solchen, bei denen die Windfangfläche relativ starr aber verstellbar außerhalb des Fahrzeuges drachenähnlich angeordnet ist. Die nur von Seilen gehaltenen Windfangflächen sind nicht gegen Herabfallen gehalten, z.B. Offenlegungsschrift Nr 29 33 050.

Die Schwierigkeit der Anwendung dieser Ziehsegel liegt besonders bei Schiffen darin, daß es bei Start und Landung der Drachen, aber auch während des Fluges nahezu unvermeidbar ist, daß die Drachen zu Boden oder zu Wasser gehen, und damit die Anwendung nicht praktikabel ist. Beispiele für die starren Drachenriggs sind z.B. Offenlegungsschrift Nr. 2431 710 oder das Schiff "Aquarius" in Marchaj, "Aero- und Hydrodynamik des Segeins", Seite 726. Bei diesen ist die Fläche während der Fahrt verstellbar und gegen Absturz gehalten, so daß damit bereits eine Anwendung auf Schiffen möglich ist. Jedoch ist hier entweder die Segelfläche zu klein, oder der Ausleger mit Windfangfläche zu lang und schwer, so daß schon in Ruhe zu große Krängungsmomente auftreten. Bei der "Aquarius" war zudem die Seetüchtigkeit nicht gegeben und es kam zu häufigen, gefährlichen Kenterungen, da durch die starre Segelhalterung bei Böen Krängungsmomente und Momente um die Schiffshochachse übertragen wurden.

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In Gebrauchsmuster Nr. G 87 02 480.2 ist das Drachenzugseil im Prinzip durch einen Mast ersetzt, der im Fußpunkt kugelgelenkartig drehbar befestigt ist. Durch die Begrenzung der Mastneigung mittels Anschlag wird zwar der Drachen gegen Herabfallen gesichert, jedoch werden wieder die o. g. Krängungsmomente bei Böen übertragen. Auch hier ist entweder die Segelfläche zu klein bei geringen Windstärken, oder der Ausleger mit Drachen zu lang und schwer. Um den Drachen zu bergen ist daher trotz Teleskopmast ein erheblicher Kraftaufwand erforderlich, der die Anwendbarkeit auf kleinere Boote beschränkt. Außerdem kippt der Drachen bei geringen Windstärken und wird nicht mehr von der Anströmkante her angeströmt, so daß er am senkrechten Mast angeschlagen werden muß und keine Kurse mehr hoch am Wind möglich sind. Um Drachenzugkräfte mit ihren Vorteilen nicht nur auf kleinen Fahrzeugen von Hand halten zu müssen, sondern auch zum Bau großer und schnellerer Segelfahrzeuge als bisher nutzbar zu machen, stellen sich daher immer noch folgende Probleme:

- Bewahrung der Windfangflächen vor dem Absturz und Flugstabil isation unter Erhaltung der gleichen Bewegungsfreiheit wie bei freifliegenden, leinengefesselten Drachen

- Vermeidung von zu großen dynamischen Krängungsmomenten bei Böen und Feh!steuerung, sowie statischen Krängungsmomenten ohne Wind

- Verwirklichung großer Drachensegelflächen für große Segelfahrzeuge und für schwache Winde bei gleichzeitig einfacher und sicherer Handhabung

- Ermöglichung von Kursen hoch am Wind und hohen Geschwindigkeiten durch Verwendung von Windfangflächen mit kleinem Verhältnis von Widerstand zu Auftrieb und zwangsläufig geringer Flugstabilität

- Anpaßungsmöglichkeit an geringe und hohe Windgeschwindigkeiten und verschiedene Kurse durch unterschiedliche Größen und Typen von Windfangflächen

- Stabiler Flug auf allen Kursen

Die Lösung dieser Probleme wird durch die vorliegende Erfindung nach den Ansprüchen 1 bis 14 ermöglicht. Sie wird im Folgenden anhand der Figuren 1 bis 4 beschrieben sowie durch weitere Ausführungen erläutert. Figur 1 zeigt

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ein Schiff mit einem Rigg, das mit einem Auslegermast und vier Windfangflächen aufgebaut ist. Figur 2 zeigt ein Rigg mit zwei Auslegermasten nach Anspruch 4. Figur 3 zeigt ein Beispiel für eine Steuereinrichtung. Figur 4 legt Winkelbezeichnungen fest anhand einer Windfangfläche in einer beliebigen Position im theoretisch möglichen Windfenster. GRUNDAUSFÜHRUNG

Die Halterung und Führung der Windfangflächen 3 am Auslegermast 2 verhindert das Herabfallen und ermöglicht die Führung der Flächen in unterschiedlicher Anzahl, Typ und Größe. Bei Riggs nach Anspruch 1 sind die Windfangflächen mit Führungsringen 13 oder Rutschern verbunden, die auf dem Auslegermast oder in einer an diesem befestigten Schiene verschiebbar angeordnet sind. Die Ringe bzw. Rutscher sind mit einem über das Ende des Auslegers umgelenkten Auslegerfall 8 verbunden. Hierdurch ist eine Vergrößerung und Verkleinerung (Reffen) der Segelfläche durch Setzen zusätzlicher Windfangflächen oder Bergen möglich. Durch Wechseln der Flächen während der Fahrt läßt sich das Rigg für unterschiedlichste Windverhältnisse und Kurse optimieren.

Das System kann den Freiflug der Drachen ohne Wasserberührung auch bei Fehlsteuerung sicherstellen, solang der Krängungswinkel des Schiffes kleiner als der Neigungswinkel Epsilon in Fig. 4 ist, der durch die Halteseile 5,6,7 eingestellt werden kann. Der Hilfsmast 1 hält den Auslegermast mit den Windfangflächen über die Halteseile im Ruhezustand und solang sie sich bei wenig Wind noch nicht selbst tragen. Das beim jeweiligen Kurs oben befindliche Halteseil 6 oder 7 kann so eingestellt werden, daß die Anströmkanten auch bei wenig Wind und am Wind vorteilhafterweise senkrecht angeströmt werden, wie in Fig. 1 gezeigt. Durch die freie Drehbarkeit des Auslegermastes um den Lagerdrehpunkt 10 und dadurch, daß der Hilfsmast nicht nach vorn verstagt und abgestützt ist, kann sich der Auslegermast mit den Windfangflächen von der Schiffslängsachse aus jeweils 90° nach backbord, steuerbord und nach oben frei bewegen, und so das gesamte theoretisch mögliche Windfenster ausnutzen. Damit werden alle Kurse des Schiffes relativ zum Wind wie bei konventionellen Segelriggs fahrbar. Die Kurse zum Wind und die entsprechenden Positionen der Drachen und des Auslegers relativ zum Schiff sind z.B. in "Lenkdrachen", van der Horst, Velthuizen beschrieben. Der Wechsel von Backbord- auf Steuerbordbug ist nur durch Halsen und nicht durch Wenden möglich. Die mögliche Höhe am Wind und die maximale Geschwindigkeit werden durch die aerodynamische Wirksamkeit des Riggs, d.h. das Verhältnis von Auftriebs- zu Widerstandskraft, sowie durch die hydrodynamischen Eigenschaften des Schiffes oder die Fahrzeugeigenschaften bestimmt.

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Das erfindungsgemäße Rigg gestattet die Bewegungsfreiheit wie bei freifliegenden Drachen, reduziert aber die Zahl der Freiheitsgrade, wodurch der Flug stabiler wird. Gleichzeitig werden die Drachen vor dem Absturz bewahrt. Es ist nur dafür zu sorgen, daß bei der Begrenzung der Bewegungsfreiheit nach unten keine, bzw. nur geringe Krängungsmomente übertragen werden, wie nach Anspruch 2 beschrieben.

Durch Anwendung von Winschen, Kurbeln und anderen Zugmitteln zur Verringerung von Betätigungskräften in den Halte- und Steuerseilen können gleiche Größenordnungen von Schiffen und Segelflächen wie bei konventio-nellen Riggs verwirklicht werden. Schiffe mit konventionellen Riggs und sogar Motorboote können recht einfach auf das Drachenrigg umgerüstet werden. KRÄNGUNGSSTABILITÄT

Segel sind aerodynamisch umso wirksamer, je langer die Anströmkante im Verhältnis zur Profilbreite ist. Je länger aber die Anströmkante der bei Am -Wind-Kursen hochkant stehenden Windfangfläche ist, desto länger muß auch der Auslegermast sein, bei gleicher Höhe oder Erhebungswinkel Epsilon über dem Wasser. Um ausreichend große Segelflächen bei geringen Windstärken setzen zu können, ist es daher besser die Gesamtfläche in mehrere kleinere Einzelflächen aufzuteilen. Ansonsten wäre wie bei Offenlegung 24 31 710 durch die erforderliche weite Auslage ein zu großes statisches Krängungsmoment durch Ballast oder Auslegerrümpfe auszugleichen. Dieses statische Krängungsmoment kann sehr klein gehalten werden durch Verwendung von Leichtbaumaterial für Windfangflächen, Auslegermast und Leinen. Ein weiterer sehr wichtiger Grund für die Anwendung mehrerer paralleler Segel ist die Kippstabilität bei Böen, Fehlsteuerungen und ungleichmäßiger Windbeaufschlagung der Windfangflächen. Diese dynamische Stabilität ist umso größer, je kleiner der Hebelarm ist, unter dem die Drachenkräfte angreifen, d. h. je kürzer die Anströmkante bei gleicher Auslegerlänge gemacht werden kann durch Aufteilung auf mehrere Flächen.

Zusätzlich zu dieser Stabilität sind weitere Maßnahmen nach Anspruch 2 vorgesehen zur Vermeidung von zu hohen dynamischen Krängungsmomenten durch Böen oder Fehlsteuerung. Diese vergrößern die Auftriebskräfte der Windfangflächen umso weiter, je stärker der Ausleger mit den Windfangflächen vom Wind abwärts gedrückt und das über die Halteseile im Falle der Begrenzung übertragene Krängungsmoment wird. Hierzu werden beispielsweise zuerst die Halteseile in der Nähe des Auslegermastendes belastet, so daß sich dieser nach unten durchbiegt und die Windfangflächen durch einen flacheren Flugwinkel Gamma größeren Auftrieb erzeugen, der dem Krängungsmoment entgegenwirkt. Hinzu kommt, daß sich das Zentrum der Windkräfte in einigem Abstand

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vom Auslegermast befindet und dadurch bei Begrenzung ein Moment um diesen herum ausgeübt wird, wodurch sich die Anströmkanten aus der Senkrechten heraus in Richtung Steigflug drehen, so daß auch hiermit eine weitere Reduzierung des Krängungsmomentes erfolgt. Zu diesem Zweck können die Windfangflächen auch gekippt werden, so daß sich der Steuerwinkel Phi in Richtung größeren Auftriebs verändert. Die vorstehenden Ziele können auch durch teilweise dehnbare Steuer- und Halteseile oder andere Maßnahmen unterstützt oder verbessert werden.
FLUGSTABILITÄT

Aus den Erfahrungen mit an Leinen gefesselten Drachen und bemannten Hanggleitern ist bekannt, daß für stabilen Flug Stabilisationseinrichtungen notwendig sind und diese zwangsläufig den aerodynamischen Wirkungsgrad vermindern. Bei Drachen wird die Gier-, Roll- und Nickstabilität um die Hoch-, Längs- und Querachsen gewöhnlich durch Schränkung, Tunnel, Pfeilung, Länge-/Breitenverhältnis, Reflex u.s.w. unter Vergrößerung des Widerstandes erkauft. Von diesen Stabilisationseinrichtungen ist beim vorliegenden Konzept nur noch ein Minimum erforderlich, da sich die parallelen Windfangflächen gegenseitig in Zugrichtung abstützen und vom Ausleger senkrecht dazu abgestützt werden. Die Flugstabilität steigt u. a. mit zunehmender Länge der Waageschenkel, solang die Leinen straff sind. Da sie beim vorliegenden Rigg maximal lang sind, nämlich vom Drachen bis zum Schiff, ist die Stabilität um die Längs- und Querachse bereits sehr hoch. Lediglich um die Hochachse bzw. den Auslegermast sind Momente zu kompensieren. Verwendet man hierzu kleine Flächenteile, die sich an den Flächenenden befinden und etwa senkrecht zu diesen stehen, so wird gleichzeitig der induzierte Widerstand vermindert, und es lassen sich sehr einfach aufgebaute Segeltuchtragflächen ohne Verwindung einsetzen, die gleichzeitig einen sehr hohen Wirkungsgrad aufweisen.

Eine Stabilisation um die Auslegerachse wird auch bewirkt, wenn eines der Halteseile 6 oder 7, wie in Figur 1 gezeigt, am Ende einer der Windfangflächen angreift. Wenn sie sich noch nicht selbst tragen, müßten sie sich bei Drehung um den Auslegermast gegen die Schwerkraft anheben, wodurch dieser Drehung Widerstand entgegengesetzt wird.

Um den Flug paralleler Windfangflächen weiter zu stabilisieren und einem Verheddern entgegenzuwirken, können die Verbindungsseile zwischen ihnen nach Anspruch 3 durch Distanzröhrchen geführt werden, bzw. durch solche ersetzt werden.

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MEHRERE AUSLEGER

Die Flugstabil isation läßt sich durch Anwendung mehrerer Auslegermasten oder Spieren nach Anspruch 4 weiter verbessern, wobei sich die Stabilisation, insbesondere um die Auslegerachse, durch Einschränkung der Zahl der Freiheitsgrade erhöht und diese wiederum umso geringer ist, je mehr Auslegermasten verwendet werden. Hierdurch sind Maßnahmen zur Flugstabilitätserhöhung von Windfangflächen gänzlich überflüssig, wodurch Windfangflächen mit dem höchsten Wirkungsgrad verwendet werden können. Allerdings erhöht sich auch der Widerstand durch zusätzliche Masten. Ein weiterer Vorteil ist die höhere Betriebssicherheit, da sich kaum etwas verdrehen und verheddern kann. Bei Verwendung von mehr als zwei Auslegermasten, die in einem Fußpunkt zusammenlaufen, entsteht ein starrer Auslegerrahmen, der nach Anspruch 10 aus zusammensteckbaren Teilen aufgebaut oder aufgepumpt werden kann. TYPEN VON WINDFANGFLÄCHEN

Nach Anspruch 5 kann eine große Typenvielfalt von bereits bekannten oder auch speziell auf die Anforderungen hin konstruierten Windfangflächen eingesetzt werden. Tragflächen haben den höchsten aerodynamischen Wirkungsgrad und ermöglichen die höchsten Geschwindigkeiten und die größte Höhe am Wind. Sie haben andererseits die geringste Flugstabilität, was jedoch mit der vorliegenden Erfindung beherrschbar ist, wie oben dargelegt. Sie können ein wirkungsvolles asymmetrisches Profil mit der optimalen Profildicke haben, entweder starr, oder als Doppelsegel, da sie auch bei Wechsel der Bugseite von der richtigen Seite angeströmt werden.

Der aerodynamische Wirkungsgrad spielt auf Kursen mit achterlichem Wind keine Rolle, so daß hier andere Segel verwendet werden können als auf Am-Wind-Kursen, z.B. sehr leichte stablose Drachen wie Parafoils und Gleitschirme oder auch stabile Hanggleiter. Hier kommt es eher darauf an, möglichst hohe Anstellwinkel ohne Strömungsabriß zu erzielen und viel Segelfläche mit hoher Festigkeit und hoher Flugstabilität zu setzen. Bei diesen Kursen können die Drachen mit großen Anstellwinkeln geflogen werden. Dies setzt jedoch voraus, daß sie dynamisch gesteuert werden, d.h. permanent horizontal hin und her fliegen, da sie ansonsten zu hoch steigen oder zu weit in den Wind fliegen würden.
ANBINDUNG UND STEUERUNG DER WINDFANGFLÄCHEN

Die Anbindung der Windfangflächen über Zug- und Steuerseile ist bei den einzelnen Typen von Windfangflächen unterschiedlich. Bei mehreren parallelen Windfangflächen gleicher Größe ist darauf zu achten, daß die erste zur Aufnahme von Kräften in Richtung Anströmkante konstruktiv verstärkt ausgeführt werden muß oder entsprechend mehr Zug-/Steuerleinen oder stärkere Waagen

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eingesetzt werden müssen. Nach Anspruch 7 ist der Steuerwinkel Delta über eine Waage an den Windfangflächen fest eingestellt, wie bei Zwei leiner-Lenkdrachen üblich. Die Steuerung erfolgt dann lediglich durch die Veränderung des Steuerwinkels Phi und der Anstellwinkel Alpha bleibt dann konstant. Hierdurch können Leinen und damit auch Widerstand gespart werden.

Eine weitergehende Steuerung und Veränderung von Kurswinkeln erlaubt die Vierleinen-Steuerung, die jedoch auch mit drei oder mehr als vier Leinen durchgeführt werden kann. Hiermit können beide Winkel Delta und Phi gleichzeitig verändert werden, wodurch die Zugkräfte bei unterschiedlichen Auslegerpositionen und Schiffskursen frei wählbar sind, und das gesamte Windfenster ausgenutzt werden kann.

Statt die gesamte Windfangflächen-Fläche um die beiden Steuerwinkel zu kippen, brauchen nach Anspruch 7 nur zwei kleine Flächenteilbereiche an den Enden von flexiblen Windfangflächen über zwei Leinen verändert zu werden, wie von Gleitschirmen bekannt. Es sind dann nur zwei Zugleinen und zwei wesentlich dünnere Steuerleinen zur Flugsteuerung nötig. Bei starren Windfangflächen können hierzu verstellbare Klappen angeordnet werden.

Die Veränderung der beiden Steuerwinkel Delta und Phi kann nach Anspruch 9 auch durch ein von den Windfangflächen getrenntes Höhen- und Querruder wie bei Flugzeugen erfolgen. Dieses Leitwerk kann vor oder hinter den Windfangflächen angeordnet sein und statt über Leinen auch elektrisch oder pneumatisch ferngesteuert werden. Hierdurch wird in einfacher Weise auch eine automatische Selbststeuerung der Windfangflächen und des Kurses möglich. Zur Vereinfachung kann ein größeres Leitwerk die Steuerung aller Windfangflächen übernehmen.
STEUEREINRICHTUNG

Die Betätigung der Steuerleinen kann bei kleinen Riggs mit von Lenkdrachen her bekannten Lenkstangen oder Lenkgriffen erfolgen, die zur Kraftersparnis über Seile mit dem Lagerdrehpukt verbunden sind. Bei großen Riggs sind kraftuntersetzende Steuereinrichtungen nach Anspruch 8 notwendig. Nach Figur 3 werden die Zugkräfte der einzelnen Steuerleinen ausbalanciert, so daß nur noch die Differenzkräfte zwischen links/rechts und vorn/hinten zur Verschiebung der Leinen überwunden werden müssen.

Zusätzlich können die verbleibenden Kräfte durch Hebel, Winschen oder Ähnliches untersetzt werden. Eine Verschiebung der an den Enden der Windfangflächen angreifenden Steuerleinen gegeneinander bewirkt eine Veränderung des Steuerwinkels Phi. Eine Verschiebung der an den An- und Abströmkanten

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der Windfangflächen angreifenden Steuerleinen gegeneinander bewirkt eine Veränderung des Steuerwinkels Delta. Dieser für den Anstellwinkel Alpha der Flächen maßgebende Steuerwinkel wird z.B. über eine Winde soweit veränderlich gemacht, daß der Anstellwinkel nahezu Null werden kann und kein Auftrieb mehr vorhanden ist. Zur Sicherheit gegen zu hohe Zugkräfte ist diese Einrichtung mit einer Schnellauslösung versehen. Ein Beispiel für eine von vielen konstruktiv möglichen Steuereinrichtungen zeigt Figur 3.

Die Steuerseile 9 sind an den Enden des Rahmens 15 befestigt, im Zentrum des Rahmens sind die Zugkräfte zum großen Teil ausbalanciert. Dort ist der Rahmen über Scharniergelenke 17 um 2 Achsen drehbar mit dem Verbindungsstab 16 verbunden, der die Zugkräfte auf den Lagerdrehpunkt 10 überträgt. Dieser besteht hier aus einem Kreuzgelenk 18 und einem Drehlager 17. Der Lagerdrehpunkt ist in der Führungsschiene 19 verschiebbar am Fahrzeug befestigt. Der Steuerwinkel Delta ist über die Seilwinde 20 und Seil 22 z.B. mit Handkurbel durch Kippen des Rahmens einstellbar. Über Seil 23 und Seilwinde 21 mit Handrad wird der Rahmen so gekippt, daß der Steuerwinkel Phi verändert wird.

Bei Riggs mit mehreren Auslegern nach Anspruch 4 sind anstelle der Steuerleinen die Enden der Auslegermasten an die Steuereinrichtung angebunden, bzw. beides falls vorhanden.

TYP AUSLEGERMAST UND VERBINDUNG WINDFANGFLÄCHEN/AUSLEGERMAST Die Auslegermasten können relativ dünn und leicht sein, da sie keine Segelantriebskräfte sondern nur Führungskräfte aufzunehmen haben. Um den oder die langen Auslegermasten nicht ständig aufrecht im Wind stehen zu lassen, wenn das Schiff nicht segelt, können er/sie auch vom Lagerdrehpunkt abgenommen und an Deck befestigt werden. Dies ist auch bei großen Riggs möglich, da der Ausleger bei der Montage/Demontage über mindestens ein Halteseil vom Hilfsmast getragen werden kann. Er kann dabei nach Anspruch 10 aus mehreren handhabbaren Teilen zusammensteckbar sein, was auch die Staumöglichkeiten an Deck verbessert.

Die Handhabung des Auslegers und das Setzen und Bergen der Windfangflächen können weiter vereinfacht werden, indem aufblasbare Versteifungen als Auslegermast verwendet werden, wie beispielsweise Feuerwehrschläuche. Diese bieten bei geringem Gewicht und Durchmesser eine hohe Biegefestigkeit, da sie bei einem Druck von 15 bar betrieben werden können und einen Berstdruck von 45 bar haben. Zur Sicherung gegen Unfälle kann im Anfangsbereich ein Schutzrohr dienen. Wenn auch für die Windfangflächen derartige aufblasbare Versteifungen verwendet werden, hat man ein komplett aufblasbares Rigg. Das

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Setzen und Bergen der Windfangflächen ist dann besonders einfach, da Segeltuch, Leinen und Schläuche zusammen auf eine Trommel aufgewickelt werden können. Nachteilig ist lediglich ein gewisser plastischer Anteil an der jeweiligen Durchbiegung, der aber andererseits eine vorteilhafte Schwingungsdämpfung ausübt. Die für 15 bar erforderliche Luftmenge kann von einem Kompressor geliefert werden und bei Bedarf können Pressluftflaschen mitgeführt werden, um kurzfristig mehrfach das Rigg wechseln zu können. An den Verbindungsstellen zwischen Ausleger und Windfangflächen können die Schläuche durch feste Rohrteile oder T-Stücke unterbrochen sein, um nach Anspruch 12 eine feste Verbindung zu schaffen. Diese nicht verschieb- und drehbare Verbindung bewirkt eine weitere Flugstabilisation der Windfangflächen und ermöglicht das Auf-/Abrollen des gesamten Riggs auf eine Trommel. Man erspart sich hiermit auch das Fall am Ausleger zum Setzen und Bergen der Windfangflächen.

Feste Verbindungen zwischen Ausleger und Windfangflächen können sich auch vereinfachend und stabilisierend bei geteilten, zusammensteckbaren Auslegern und bei Riggs mit mehreren Auslegern auswirken. TYP HILFSMAST

Da der Hilfsmast keine Segelkräfte aufzunehmen hat, sondern nur die relativ kleinen Haltekräfte für den Auslegermast, kann er verhältnismäßig dünn und leicht sein. Er kann nach Anspruch 11 teleskopartig verlängerbar oder aufblasbar sein. Damit muß er nur zum Setzen und Bergen so lang wie der Ausleger sein und kann beim Segeln in verkürzter Form Widerstand sparen bzw. in der restlichen Zeit ganz entfernt werden.

Der Hilfsmast muß nicht senkrecht stehen, sondern er kann auch geneigt oder gekrümmt sein, so daß der Drehpunkt der Halteseile an seiner Spitze noch vor der Senkrechten über dem Lagerdrehpunkt liegt. Dadurch stellt sich der Auslegermast ohne Steuerung automatisch in Richtung Schiffslängsachse ein. SETZEN UND BERGEN DER WINDFANGFLÄCHEN

Zum Setzen und zum Bergen der Drachen kann der Ausleger an den Mast herangezogen, bzw. senkrecht gestellt werden. Je nach Windverhältnissen und Start-/Bergeverfahren ist dies jedoch auch bei geneigtem Ausleger möglich. Der Schiffskurs wird so gehalten daß der Wind immer achterlich einfällt. Die Windfangflächen werden aufgebaut, sofern sie nicht starr sind oder keine Versteifungen haben, und mit den Ringen am Ausleger verbunden. Die Verbindungsleinen zwischen den Windfangflächen, die Halteleinen, das Auslegerfall und die Zug- und Steuerleinen an der ersten Windfangflächen werden befestigt. Dann können die Windfangflächen mit dem Auslegerfall hochgezogen

werden, wobei die Halteleinen durch Aufrollen und die Zug-/Steuerleinen durch fieren nachgeführt werden, so daß sie nicht auswehen. Anschließend kann der Ausleger gesenkt werden, indem sämtliche Halteleinen bis in die gewünschte Begrenzungsposition gefiert werden. Nun können die Windfangflächen gegen den Wind angestellt und in die erwünschte Flugposition gesteuert werden.

Bei komplett aufblasbaren Riggs vereinfacht sich der Start/Berge-Vorgang durch die Möglichkeit, das komplette Rigg aufzuwickeln, wie oben beschrieben. Das Anschlagen der Halte- und Verbindungsleinen entfällt und das Rigg kann als Ganzes am Hilfsmast hochgezogen und nach dem Aufpumpen gestartet werden. Bei Riggs mit mehreren Auslegermasten müssen die Ausleger entweder geteilt oder aufblasbar sein, um montiert oder demontiert werden zu können. Das Bergen der Windfangflächen erfolgt nachdem der Anstellwinkel durch Fieren der Steuerleinen der Abströmkanten freigegeben ist. Sie können dann mit den Steuerleinen der Anströmkanten herangezogen werden, während das Auslegerfall und die anderen Steuer- und Halteleinen nachgeführt werden. VERSCHIEBUNG DES LAGERDREHPUNKTES

Die Zugkraft des Riggs greift im Lagerdrehpunkt an, der so auf dem Schiff befestigt wird, daß es weder luv- noch leegierig ist. Der Lagerdrehpunkt kann jedoch nach Anspruch 13 in Richtung der Schiffslängsachse verschiebbar befestigt werden, um damit das Schiff steuern zu können. Hierdurch kann bei Am-Wind-Kursen das Schiffsruder aus dem Wasser genommen werden, um den Wasserwiderstand zu verringern. Das gleiche kann auch über eine Verschiebung entlang der Schiffsquerachse bewirkt werden oder in beide Richtungen gleichzeitig, so daß die Wirklinie der Zugkraft nach Möglichkeit direkt durch den Lateral schwerpunkt verläuft oder diesem möglichst nah kommt. Hierdurch können Krängungsmomente und bremsende Momente um die Schiffshochachse minimiert bzw. gänzlich vermieden werden.
KONVENTIONELLES SEGEL

Da der Hilfsmast ähnlich wie ein Hochmast eines konventionellen Riggs angeordnet ist, können an ihm nach Anspruch 14 auch konventionell angeschlagene Segel gesetzt werden. Eines der Halteseile kann als Vorstag dienen, zwei andere jeweils als Fall, so daß ein Vorsegel gesetzt werden kann und bei entsprechender Ausbildung der achteren Verstagung und Abstützung des Hilfsmastes auch ein Großsegel. Der Hilfsmast muß dann entsprechend stärker dimensioniert werden und ggf. mit einer Schiene ausgerüstet sein. Segeln ist somit auch dann möglich, wenn aus Platzgründen oder bei zu wenig Wind im Verhältnis zum Seegang das Drachenrigg ungünstig ist. Auch eine Kombination beider Riggs kann bei schwachem Wind vorteilhaft sein.

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BEZUGSZEICHENLISTE

1 - Hilfsmast

2 - Auslegermast

3 - Windfangfläche

4 - Steuereinrichtung

5 - Halteseil für Auslegerende

6 - Steuerbord-Halteseil

7 - Backbord-Halteseil

8 - Auslegerfall

9 - Zug-/Steuerleinen

10 - Lagerdrehpunkt

11 - Fahrtrichtungspfeil

12 - Windrichtungspfeil

13 - Führungsring

15 - Rahmen

16 - Verbindungsstange

17 - Scharniergelenk

18 - Kreuzgelenk

19 - Führungsschiene

20 - Seilwinde mit Handkurbel

21 - Seilwinde mit Handrad

22 - Seil für Seilwinde

23 - Seil für Seilwinde

et - Alpha - Anstellwinkel zwischen Horizontalebene und Windfangflächensehne &bgr; - Beta - Winkel zwischen Horizontalebene und Auslegermast ^f - Gamma - Winkel zwischen Horizontalebene und Anströmkante der Windfangflächen

O - Delta - Winkel zwischen Windfangflächensehne und Auslegermast y - Phi - Winkel zwischen Auslegermast und Anströmkante der

Windfangflächen £ - Epsilon - Winkel zwischen Grundebene oder Wasseroberfläche und

tiefstem Punkt der Windfangflächen &khgr; - Horizontale Achse senkrecht zur Windrichtung y - Horizontale Achse in Windrichtung &zgr; - Vertikale Achse

Claims (1)

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   &tgr;-WFEtff ANSPRÜCHE

   Drachenrigg zum Antrieb von Fahrzeugen, insbesondere von Schiffen, mittels Drachen, Segeln oder ähnlichen Windfangflächen, welche von Seilen und beweglichen Spieren gehalten und gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß

   - eine oder mehrere Windfangflächen 3 von einem oder mehreren Auslegermasten 2 geführt und gehalten werden

   - der Auslegermast in dem Lagerdrehpunkt 10 des Fahrzeuges kugelgelenkartig in alle Richtungen schwenkbar und um die eigene Achse drehbar gelagert ist

   - der Auslegermast über ein oder mehrere Halteseile 5,6,7 von einem Hilfsmast 1 aus gehalten bzw. im Neigungswinkel begrenzt ist

   - die Windfangflächen von einem oder mehreren Zugseilen 9 gehalten werden, die gemeinsam mit dem Auslegermast im Lagerdrehpunkt in alle Richtungen schwenkbar und drehbar befestigt sind

   - die Windfangflächen über Steuerseile, die gleichzeitig auch die Zugseile sein können, von einer Steuereinrichtung gesteuert werden, die gemeinsam mit Auslegermast und Zugseilen im Lagerdrehpunkt in alle Richtungen schwenkbar und drehbar befestigt ist.

   Drachenrigg nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß eine Stabilisation gegen dynamische Krängungsmomente erfolgt, die z.B. durch Böen oder Fehlsteuerungen über die Begrenzung des Neigungswinkels des Auslegermastes ausgeübt werden, indem durch Begrenzungskräfte in den Halteleinen automatisch mehr Auftrieb erzeugt wird, der der Krängung entgegenwirkt, dadurch daß die Halteleinen so am Auslegermast bzw. den Windfangflächen angebracht und eingestellt oder teilweise dehnbar ausgeführt werden,

   - daß entweder der Steuerwinkel Phi in Richtung stärkerer Auftrieb verändert wird

   - oder eine Durchbiegung des Auslegermastes oder der Windfangflächen in Richtung stärkeren Auftriebs erfolgen

   - oder eine Drehung der Windfangflächen um den Auslegermast erfolgt mit der Folge daß sie höher fliegen

   - oder eine Kombination der vorstehenden Maßnahmen erfolgt. Drachenrigg nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Windfangflächen eingesetzt werden

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   können, und daß die Verbindungsleinen zwischen den Windfangflächen von Distanzrohren oder Hülsen ummantelt oder durch Stäbe oder Rohre ersetzt werden können.

   4. Drachenrigg nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Führung und Stabilisation der Windfangflächen durch einen oder mehrere Auslegermasten erfolgen kann, die alle gemeinsam um den Lagerdrehpunkt kugelgelenkartig in alle Richtungen schwenkbar/drehbar am Fahrzeug befestigt sind, und daß die Übertragung der Zugkräfte über die Leinen oder die Auslegermasten oder aufgeteilt auf beide erfolgen kann.

   5. Drachenrigg nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß

   - Windfangflächen unterschiedlicher Art, z.B. feste Tragflächen, Segeltuchtragflächen, Lenkdrachen, Parafoils, Hanggleiter oder Gleitschirme verwendet werden können

   - die Windfangflächen stablos oder mit Stäben/Versteifungen ausgerüstet sein können

   - die Stäbe oder Versteifungen starr oder aufblasbar sein können.

   6. Drachenrigg nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß Waagen, wie aus dem Drachensport bekannt, zur Bewahrung der Form der Windfangflächen und zur Verminderung ihres Versteifungsaufwandes sowie der Zahl der Zug-/Steuerleinen eingesetzt werden können.

   7. Drachenrigg nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß

   - der Steuerwinkel Delta zwischen Windfangflächensehne und Auslegermast mittels einer Waage fest eingestellt ist, und nur der Steuerwinkel Phi zwischen Auslegermast und Anströmkante der Windfangflächen mit der Steuereinrichtung über 2 Leinen oder Auslegermasten eingestellt werden kann

   - oder beide Steuerwinkel Delta und Phi über 3 oder mehr Leipets mit der Steuereinrichtung eingestellt werden können

   - oder beide Steuerwinkel Delta und Gamma durch an den seitlichen Enden der Windfangflächen befindliche bewegliche Flächenteile oder Ruder über 2 Leinen beeinflußt werden können.

   8. Drachenrigg nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß

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   - die Steuerleinen oder die Enden der Auslegermasten durch eine Steuereinrichtung kräftemäßig ausbalanciert und unter Ausnutzung von kraftuntersetzenden Mitteln so gegeneinander verschoben werden können, daß dadurch die Steuerwinkel Delta und Phi eingestellt werden

   - über die Steuereinrichtung sämtliche oder nur ein Teil der Zugkräfte übertragen werden

   - der Steuerwinkel Delta bzw. der Anstellwinkel der Windfangflächen über eine Schnellauslösevorrichtung plötzlich vollkommen freigegeben werden kann, sodaß keine Zugkräfte mehr wirken.

   9. Drachenrigg nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß

   - die Steuerung der Windfangflächen durch ein Leitwerk bestehend aus Höhen- oder Seitenruder oder beiden zusammen erfolgen kann

   - das Leitwerk in Anströmrichtung vor oder hinter den Windfangflächen angeordnet sein kann

   - das Leitwerk über Leinen oder ferngesteuert pneumatisch oder elektrisch betätigt werden kann.

   10. Drachenrigg nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß

   - die Auslegermasten starr oder aufblasbar oder kombiniert starr/aufblasbar sein können.

   - die Auslegermasten ein- oder mehrteilig oder teleskopartig verlängerbar sein können.

   11. Drachenrigg nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß

   - der Hilfsmast einteilig, teleskopartig verlängerbar oder aufblasbar sein kann

   - sein oberes Ende in der Senkrechten über dem Lagerdrehpunkt oder vor dieser liegen kann

   - er so angeordnet, verstagt und abgestützt ist, daß die Bewegungsfreiheit des Auslegermastes nicht behindert wird.

   12. Drachenrigg nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Windfangflächen am Auslegermast verschiebbar und drehbar befestigt, oder fest mit ihm verbunden sein können.

   13. Drachenrigg nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der ßefestigungspunkt des Lagerdrehpunktes am Fahrzeug in Längsrichtung oder in Querrichtung oder in beide

   • · O

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   Richtungen verschoben werden kann.

   14. Drachenrigg nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß das Rigg und insbesondere der Hilfsmast so konstruiert und ausgerüstet sind, daß anstelle der Windfangflächen oder gemeinsam mit ihnen konventionelle Segel gefahren werden können, die an einem feststehenden Mast befestigt sind.