DE29823325U1

DE29823325U1 - Downwind sail

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Publication number: DE29823325U1
Application number: DE29823325U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Schaedlich Birgit De
Priority date: 1997-07-18
Filing date: 1998-06-29
Publication date: 1999-08-12
Anticipated expiration: 2008-06-30

Description

VorwindsegelDownwind sail

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.The invention relates to a downwind sail with an upper section to be attached to the mast and a lower section to be attached to a boom and a sheet or to the stay or to a second boom or to a stay and a sheet.

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, sodaß bei diesen Segeln die stärkste von der Luftstömung ableitbare Kraft, nämlich die aerodynamische Kraft ungenutzt bleibt. Damit ist die Anwendung von Spinnakern im wesentlichen auf das Segeln im Vor-Wind-Bereich beschränkt.When sailing downwind , the downwind sail, such as a spinnaker, offers resistance to the air flow, which slows down the air flow and propel the ship forward. The propulsion force that can be achieved and thus the speed of the ship depends on the size of the sail's surface area and the angle of the wind on the sail. Spinnakers are therefore designed to catch as much wind as possible and transfer the resulting wind or ram pressure via the rigging to the ship's hull. The profile of the spinnaker plays no or at most a very minor role in the aerodynamic sense, so that with these sails the strongest force that can be derived from the air flow, namely the aerodynamic force, remains unused. The use of spinnakers is therefore essentially limited to sailing downwind.

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) beschleunigt. Dadurch entsteht in Luv ein Überdruck und in Lee durch die Beschleunigung der Luftströmung ein erheblich größerer Unterdruck. 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-If you sail outside the downwind area, for example in the windward area, the air masses are no longer slowed down, but are deflected by a flat sail designed as an aerodynamic profile. The air mass is slowed down on the side of the sail facing the wind (windward) and accelerated on the side of the sail facing away from the wind (leeward). This creates an overpressure on the windward side and a considerably greater underpressure on the leeward side due to the acceleration of the air flow. Both forces act as a total force in the same direction, namely almost perpendicular to the direction of the incoming wind. The sail therefore works according to the same principle as the support

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fläche eines Flugzeuges.area of an aircraft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Vorwindsegel, insbesondere ein Spinnacker derart weiter zu bilden, daß zusätzlich zum Staudruck auch die aerodynamische Kraft der Luftströmung zum Vorwärtstrieb des Schiffes nutzbar ist.The invention is based on the object of developing a downwind sail, in particular a spinnaker, in such a way that in addition to the dynamic pressure, the aerodynamic force of the air flow can also be used to propel the ship forward.

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 horizontaler Richtung erstreckende Öffnung vorgesehen ist und innerhalb der Öffnung mindestens ein sich quer zum Segel erstreckender Auftriebsteil mit einem aerodynamischen Profil derart angeordnet ist, daß sowohl oberhalb als auch unterhalb des Auftriebsteils eine Durchströmöffnung für die dieses umströmende Luftmasse vorhanden ist.According to the invention, this object is achieved in a generic downwind sail, in particular a spinnaker, in that between its upper and lower regions at least one opening is provided which extends in a substantially horizontal direction when the sail is set and within the opening at least one buoyancy part extending transversely to the sail with an aerodynamic profile is arranged in such a way that both above and below the buoyancy part there is a flow opening for the air mass flowing around it.

Eine weitere Lösung dieser Aufgabe kann bei einem gattungsgemäßen 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 Durchströmöffnung für die Luftmasse dienende Öffnung vorgesehen ist, wobei der untere Bereich als Vortriebsteil dient und der obere Bereich als Auftriebsteil mit einem aerodynamischen Profil ausgebildet ist, dessen dünnes Ende der Öffnung benachbart ist.A further solution to this problem can be achieved in a generic downwind sail, in particular a spinnaker, by providing at least one opening between the upper and lower areas of the sail, which extends in a substantially horizontal direction when the sail is set and serves as a flow opening for the air mass, the lower area serving as a propulsion part and the upper area being designed as a buoyancy part with an aerodynamic profile, the thin end of which is adjacent to the opening.

Bei beiden Lösungen wirkt das Auftriebsteil tragflügelähnlich, wobei die aerodynamische Kraft der das Auftriebsteil umströmenden 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, sodaß dieses leichter ins Gleiten kommt und sich seine Geschwindigkeit hierdurch erhöht.In both solutions, the lifting part acts like a wing, whereby the aerodynamic force of the air mass flowing around the lifting part is used to achieve a lift that is essentially directed forwards and upwards, thus supporting the effect of the spinnaker in that the hull and rigging are relieved by the lift. The friction of the ship is thus reduced, so that it can plane more easily and its speed is increased.

Das erfindungsgemäße Vorwindsegel stellt eine Kombination eines Auftriebs- und eines Vortriebssegels dar, dessen Einsatzmöglichkeit vom Vorwind- bis zum Halbwindkurs reicht.The downwind sail according to the invention represents a combination of a lift sail and a propulsion sail, the possible uses of which range from downwind to beam reach.

Bei achterlichen Winden reduziert der durch das Auftriebsteil bewirkte Auftrieb die vom Wasser benetzte Rumpffläche des Schiffes. Dabei erfolgt die Kraftübertragung des Auftriebes auf den Rumpf vorzugsweise über zwei Bäume.In aft winds, the lift created by the buoyancy part reduces the area of the ship's hull that is wetted by water. The force of the lift is transferred to the hull preferably via two booms.

Wandert der Windeinfallswinkel mehr in den Raum- oder Halbwindbereich, so liegt der Vorteil der Erfindung zunehmend im aufrichtenden 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.If the angle of incidence of the wind moves more towards the beam reach or beam reach, the advantage of the invention lies increasingly in the righting moment of the ship, which reduces the deflection and increases the speed. As the beam reach increases, the second boom can be dispensed with if the sheet is led over a halyard point on deck or if the tack is attached to the forestay.

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 wesentlichen parallel zueinander gerichtete Öffnungen vorgesehen sind und jeder der Öffnungen ein Auftriebsteil zugeordnet ist.In the first solution, a particularly large increase in the propulsion power of the ship can be achieved by providing several openings arranged at a vertical distance from one another and directed essentially parallel to one another and each of the openings is assigned a buoyancy part.

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 Auftriebsteil an diesen befestigt ist. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die die Bänder oder Leinen mittels sich quer zu ihrer Längsrichtung erstreckenden weiteren Bändern miteinander verbunden sind.A cost-effective solution for this is that the upper and lower areas are connected to one another with straps or lines that bridge the opening and the buoyancy part is attached to these. It is advantageous if the straps or lines are connected to one another by means of additional straps that extend transversely to their longitudinal direction.

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 Auftriebsteil an diesen befestigt ist.The same advantages can also be achieved if the upper and lower areas are connected by means of a net bridging the opening and the buoyancy part is attached to it.

Zur Erzielung des aerodynamischen Profils der AuftriebsteileTo achieve the aerodynamic profile of the lifting parts

können diese als Hohlkörper, die vorzugsweise in Kammern unterteilt sind, ausgebildet sein und jeweils eine Eintrittsöffnung für die Luftmasse aufweisen. Damit stellt sich bei entsprechendem Zuschnitt des Auftriebsteiles dessen aerodynamisches Pofil durch die Luftströmung bzw den entstehenden Überdruck in den Kammern jeweils selbsttätig ein.These can be designed as hollow bodies, which are preferably divided into chambers, and each have an inlet opening for the air mass. This means that if the lifting part is cut accordingly, its aerodynamic profile is automatically adjusted by the air flow or the excess pressure that arises in the chambers.

Auch können die Auftriebsteile als geschlossene Hohlkörper ausgebildet und mit einem Gas, vorzugsweise mit Luft befüllbar sein.The buoyancy parts can also be designed as closed hollow bodies and can be filled with a gas, preferably with air.

Um die Relativlage des Auftriebsteils zum Segel an den Windeinfallswinkel einstellbar zu machen, sind Leinen vorgesehen, die einerends am freien Ende des Auftriebsteils und andererends am Se-gel befestigbar sind.In order to make the relative position of the buoyancy part to the sail adjustable to the angle of incidence of the wind, lines are provided which can be attached at one end to the free end of the buoyancy part and at the other end to the sail.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen.Further advantages and details of the invention emerge from the following description of embodiments shown in the drawings.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 a: Eine Prinzipdarstellung einer ersten Ausführungsform der Erfindung;Fig. 1 a: A schematic diagram of a first embodiment of the invention;

Fig. 1 b: Eine Prinzipdarstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ;Fig. 1 b: A schematic diagram of a second embodiment of the invention;

Fig. 1 c: Eine Prinzipdarstellung einer dritten Ausführungsform der Erfindung ;Fig. 1 c: A schematic diagram of a third embodiment of the invention;

Fig. 2: Eine schaubildliche Darstellung der ersten Ausführführungsform der Erfindung in Backbord-Blickrichtung; Fig. 2: A diagrammatic representation of the first embodiment of the invention in the port side view direction;

Fig. 3: Eine schaubildliche Darstellung der zweiten Ausführführungsform der Erfindung in Backbord-Blickrichtung; Fig. 3: A diagrammatic representation of the second embodiment of the invention in the port side view direction;

Fig. 4: Eine schaubildliche Darstellung der ersten Ausführführungsform in Ansicht von Achtern;Fig. 4: A diagrammatic representation of the first embodiment viewed from aft;

In der Zeichnung ist mit 1 der Rumpf eines (angedeuteten) SchiffesIn the drawing, 1 represents the hull of a (suggested) ship

bezeichnet, an dem in an sich bekannter Weise ein zur Aufnahme eines Segels dienender Mast 2 befestigt ist.to which a mast 2 serving to accommodate a sail is attached in a manner known per se.

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 befestigt ist. Der obere Bereich 5 des Segels 3 ist in an sich bekannter Weise am Mast 2 befestigt.In the first embodiment of the invention according to Fig. 1a, 2 and 4, the sail 3, which is designed as a spinnaker, for example, has a lower area 4 and an upper area 5. The lower area 4 of the spinnaker is attached to the mast 2 and to a sheet 7 on the hull 1 by means of a boom 6, to which a boom vang is assigned. The sheet 7 can also be replaced by a second boom, which is attached to the mast 2. The upper area 5 of the sail 3 is attached to the mast 2 in a manner known per se.

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.Both areas 4 and 5 of the sail 3 act as a propulsion part. An opening 8 is provided between the two areas 4,5, which extends almost to the lateral edge zones of the two areas 4,5 and serves as a flow opening for the air mass. Both areas 4,5 are connected to one another by bands 9 spanning the opening 8. Instead of the bands 9, a net spanning the opening 8 can also be used.

Innerhalb der Öffnung 8 ist ein Auftriebsteil 10 vorgesehen, das als Hohlkörper ausgebildet und in mehrere Kammern unter-teilt sein kann. Das Auftriebsteil 10 kann an seinem segelseitigen Ende offen oder auch hier verschlossen sein. Sofern das Auftriebs-teil 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 tragflügelhaft wirkt.A buoyancy part 10 is provided within the opening 8, which can be designed as a hollow body and divided into several chambers. The buoyancy part 10 can be open at its sail-side end or closed here. If the buoyancy part 10 is open, it is inflated by the wind; if the buoyancy part 10 is designed as a closed hollow body, it is provided with a valve so that it can be filled with air or another gas. The cut of the buoyancy part 10, which consists of a material normally used for sails, is selected so that the buoyancy part has an aerodynamic profile in its active state. The size of this profile is dimensioned in relation to the size of the opening 8 so that the air mass flows around the buoyancy part 10 on both its underside and its top, thereby giving it the effect of an airfoil.

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, sodaß dieses leichter ins Gleiten kommt und sich seine Geschwindigkeit hierdurch erhöht.This makes use of the aerodynamic force of the air mass flowing around the buoyancy part to achieve a lift that is essentially directed forwards and upwards, and in doing so supports the effect of the spinnaker in that the hull and rigging are relieved by the buoyancy. The friction of the ship is thus reduced, so that it can glide more easily and its speed is increased.

Da die Größe der aerodynamischen Kraft von den Umströmverhältnissen 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.Since the magnitude of the aerodynamic force depends on the flow conditions around the buoyancy part 10 and thus on the angle of incidence of the air mass, the position of the buoyancy part 10 and thus its relative position to the sail 3 can be adjusted using lines 11. These are attached at one end to the buoyancy part 10 and at the other end to the sail 3, whereby their effective length can be lengthened or shortened accordingly.

Aufbau und Wirkungsweise der in den Fig. 1b und 3 dargestellten zweiten Ausführungsform der Erfindung entsprechen dem vorbeschriebenen Aufbau und der Wirkungsweise der ersten Ausführungsform derselben.The structure and mode of operation of the second embodiment of the invention shown in Figs. 1b and 3 correspond to the previously described structure and mode of operation of the first embodiment of the same.

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, sodaß die Lage beider Auftriebsteile 10 durch Verlängern oder Verkürzen der wirksamen Länge der Leinen 11 gleichzeitig verändert werden kann.The only difference is that here two buoyancy parts 10 are arranged one above the other at a distance. The opening 8 is chosen to be large enough so that the air mass can flow around both buoyancy parts 10 on both their upper and lower sides. Of course, it is also possible to arrange two correspondingly smaller openings 8 at a distance from each other. The only important thing is that the air mass can flow around both buoyancy parts 10 on both their upper and lower sides. In order to be able to adjust the position of both buoyancy parts 10 relatively easily to the angle of incidence of the air mass, the free ends of the buoyancy parts 10 are connected to each other by means of lines 12, so that the position of both buoyancy parts 10 can be changed simultaneously by lengthening or shortening the effective length of the lines 11.

Auch die in Fig. 1c dargestellte dritte Ausführungsform der Erfindung arbeitet entsprechend den beiden vorbeschriebenen Ausführungsformen.The third embodiment of the invention shown in Fig. 1c also works in accordance with the two previously described embodiments.

Hier ist das Auftriebsteil 10 nicht von einem an das eigentliche Segel 3 zusätzlich angebrachten Teil gebildet. Vielmehr ist der obere 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.Here, the buoyancy part 10 is not formed by a part additionally attached to the actual sail 3. Rather, the upper area 5 of the sail 3 itself is designed as a buoyancy part 10 and, like the respective buoyancy part 10 of the other two embodiments, also has an aerodynamic profile around which the air mass flows on both its upper and lower sides, whereby this also flows through an opening 8.

Claims

Protection claims

1. Downwind sails with an upper section to be attached to the mast and a lower section to be attached to a boom and a sheet or to the stay or to a second boom or to a stay and a sheet,

characterized in that

between the lower and the upper region (4 or 5) at least one opening (8) is provided which extends in a substantially horizontal direction when the sail (3) is set, and within the opening (8) at least one buoyancy part (10) extending transversely to the sail (3) with an aerodynamic profile is arranged such that both above and below the buoyancy part (10) there is a flow opening for the air mass flowing around it.

2. Downwind sails with an upper section to be attached to the mast and a lower section to be attached to a boom and a sheet or to the stay or to a second boom or to a stay and a sheet,

characterized in that

between the lower and the upper region (4 and 5) at least one opening (5) is provided which extends in a substantially horizontal direction when the sail is set and serves as a flow opening for the air mass, the lower region (4) serving as a propulsion part and the upper region (5) being designed as a buoyancy part (10) with an aerodynamic profile, the thin end of which is adjacent to the opening (8).

3. Downwind sail according to claim 1, characterized in that
a plurality of openings (8) are provided which are arranged at a vertical distance from one another and are directed substantially parallel to one another, and each of the openings (8) is assigned a buoyancy part (10).

4. Downwind sail according to one or more of the preceding claims, characterized in that

the lower and upper areas (4 and 5 respectively) are connected to one another by bands (9) bridging the opening (8) and the buoyancy part (10) is attached to these.

5. Downwind sail according to one or more of the preceding claims, characterized in that

the bands (9) are connected to one another by means of further bands extending transversely to their longitudinal direction.

6. Downwind sail according to one or more of the preceding claims, characterized in that

the lower and upper areas (4 and 5) are connected to one another by means of a net bridging the opening (8) and the buoyancy part (10) is attached to these.

7. Downwind sail according to one or more of the preceding claims, characterized in that

the buoyancy parts (10) are designed as hollow bodies and each have an inlet opening for the air mass.

8. Downwind sail according to one or more of the preceding claims, characterized in that

the buoyancy parts (10) are designed as closed hollow bodies and can be filled with gas, preferably with air.

9. Downwind sail according to one or more of the preceding claims, characterized in that

that the relative position of the buoyancy part (10) to the sail (3) can be adjusted by lines (11) which can be attached at one end to the free end of the buoyancy part (10) and at the other end to the sail (3).