DE29908463U1 - Der geteilte und trimmbare Segelplan eines Windsurferriggs - Google Patents

Description

Der geteilte Segelplan eines Windsurferriggs.
Stand der Technik.

Bei Strand- Eis- Roll- und Windsurfern, auch bei kleinen Segelschiffen, wird bisher ausschließlich ein ungeteilter Segelplan verwendet, das heißt: ein einziges Segel verursacht sämtliche Auftriebs - Vortriebs Widerstands - und Zirkulationskräfte.

Eine Erklärung hierfür liegt sicher in der geringen Mannschaftsstärke der Besatzung oben genannter Fahrzeuge. Meist muß ein Einzelner gleichzeitig steuern, die Krängung ausgleichen und die Besegelung dem vorherrschenden Wind anpassen und trimmen.

Im Folgenden werden die aerodynamischen Nachteile des Einzelsegels samt negativem Masteinfluß beschrieben. Wie aus Abb.5 (entnommen aus:C.A.Marchai Die Aerodynamik der Segel, Verlag Delius Klasing, Bielefeld 1997 S. 68) zu ersehen ist, verursacht der anströmende und umgelenkte Wind an einem Segel vor allem im Eintrittsbereich starken Unterdruck auf der Leeseite und starken Überdruck auf der Luvseite. Im weiteren Strömungsverlauf nimmt die absolute Größe dieser Drücke ab, ebenso ihre Druckdifferenz. Auch die Richtung der durch diese Drücke verursachten Kräfte verändert sich in Richtung zum Austritt negativ, da sie mehr und mehr seitlich und nach hinten zeigt, somit werden nur noch Krängungskräfte und Reibungskräfte erzeugt, die bei bestimmten Segelanstellwinkeln keinen oder sogar negativen Vortrieb und Auftrieb erzeugen.

Als Grundüberlegung drängt sich daher auf, das Einzelsegel ohne Veränderung der Gesamtfläche, in mindestens zwei hintereinandergeschaltete Vor - und Nachsegel zu zerteilen. Hierdurch soll erreicht werdenden „kostbaren" vorderen Anströmbereich am Segeleintritt mit seinen größeren Druckdifferenzen und seiner positiven Kraftrichtung mehrmals zu nutzen.

Daß und wie sich hintereinander - oder parallelgeschaltete Segelflächen positiv in Bezug auf gesteigerten Auftrieb und Vortrieb, gesteigerte Gesamtzirkulation und verminderten Gesamtwiderstand verhalten,wird insofern als bekannt vorausgesetzt, da Abhandlungen über dieses Thema vor allem Untersuchungen zu Vor - und Großsegeln von konventionellen Segeljachten mit Hochrigg, Bücherschränke füllen. Alle diese Untersuchungen kommen zu einem übereinstimmenden Ergebnis:

Der Vortrieb und Auftrieb steigt, der Widerstand sinkt, eine Düsenwirkung verursacht durch geeignete Staffelung mit geeigneten Anstellwinkeln, erzeugt durch Gittereffekte,beschleunigt den anströmenden Wind und hebt dadurch ein oder mehrere Segel auf ein höheres Arbeitsniveau. Ablöseerscheinungen und Totwasser werden bei Aufteilung einer Gesamtsegelfläche reduziert und minimiert.

Die Handhabbarkeit einzelner, kleinerer Segel wird von der praxisbezogenen Seite als positiv angesehen, ebenso die Möglichkeit, die einzelnen Segel separat trimmen zu können.

Das Aufteilen einer Segelfläche in mehrere Einzelsegel bietet zudem den Vorteil, den negativen Masteinfluß auf die Umströmung der Segelflächen auf dasjenige Einzelsegel zu reduzieren, das am Mast gefahren wird während alle anderen Einzelsegel als sog. Stagsegel gefahren werden können, bei denen kein Mast die Anströmung stört.

Wie aus Abb. 6, entnommen aus H. Crosek , Aerodynamische Versuchsanstalt Göttingen, Beiträge zur Theorie des Segeins, Verlag Springer 1925, zu ersehen ist, beträgt der maximale Auftriebsbeiwert fur ein mastloses Einzelsegel (Variante a) 1,5, während Variante c ,die dem Rigg eines konventionellen,am Mast gefahrenen Einzelsegels entspricht, nur den maximalen Auftriebsbeiwert von 1,2 erreicht. Die Verminderung des negativen Masteinflusses läßt sich durch folgenden Zusammenhang leicht errechnen: Bei Teilung eines Einzelsegels in zwei nahezu gleich große Vor - und Nachsegel trägt das eine den Auftriebsbeiwert 1,2, das andere den Auftriebsbeiwert 1,5. Die Addition der Beiwerte ergibt 2,7, anschließende Halbierung ergibt 1,35 als Auftriebsbeiwert für das gesamte Rigg. Ein Dritteln des Originalsegels kann mit folgender Rechnung dargestellt werden:

1,5 plus 1,5 plus 1,2 ergibt 4,2,

diese 4,2 geteilt durch drei zeigt 1,4 als wiederum überlegenen Gesamtauftriebsbeiwert. Der Grenzwert von 1,5 wird annähernd erreicht bei einer Vielzahl von Teilsegelflächen, tatsächlich erreicht wird er durch das Weglassen des Segels, welches am Mast gefahren wird.

Eine Verbesserung des Gesamtauftriebsbeiwerts gelang den Australiern auf eine andere Art. Sie erfanden den sog.

Turbulator für moderne Wingmasten. Abb. 7, entnommen aus : Frank Bethwaite, Hochleistungssegelii, S 288, Delius Klasing Verlag. Seine Funktion wird folgendermaßen beschrieben:

a) Die Strömung wird am Flügelmast beschleunigt

b) nach innen gelenkt

c) und reißt an der Abrißkante ab

d) die Scherschicht wird turbulent

e) und legt sich in turbulentem Zustand sofort wieder an das Segel an.

Eine Annäherung des Mastquerschnitts an diese optimierte Form oder eine Verkleidung eines vorhandenen Masts, welche ebenfalls diese Form annähert ist auch für das unten beschriebene Windsurferrigg empfehlenswert.

Beschreibung des neuartigen, geteilten Segelplans fur Windsurfer. Bilder 1 mit 4

An einem konventionellen Rumpf 1 mit Schwert 2 und Finne(n) 3 ist die doppelt kardanisch oder gummigelagerte Mastspur 4 angebracht. Der vorzugsweise gebogene Mast 5 trägt einen üblichen oder bei Bedarf im achterlichen Bereich leicht verbreiterten Gabelbaum 6. In den Masttop 7 ist ein als bekannt vorauszusetzender Bügel 8 gesteckt, der durch eine Klemmung 9 oder durch einen Quersplint gegen Verrutschen oder Verdrehen gesichert ist. Dieser Bügel 8 ermöglicht es normalerweise, die Segelfläche im Topbereich des Mastes zu vergrößern und deren Form zu stützen, um den, durch den Windgradient verursacht, höherwertigeren Wind mit größerer Windgeschwindigkeit im Topbereich des Mastes zu nutzen.

Diese Aufgabe erfüllt Bügel 8 auch beim geteilten Segelplan, es wird ihm jedoch zusätzlich ein Bügel 10 im Bereich des Mastfußes gegenübergestellt. Dieser Fußbügel 10 ist ebenfalls gegen Verrutschen oder Verdrehen gesichert und gegebenenfalls mit einer Zugleine oder einem Zugstab 11 gegen Verbiegen. In den Bereich am Mast werden das oder die Vorsegel 12 gesetzt.

Sie werden vorzugsweise mit flexiblen Segellatten 13 ausgesteift und sind in ihrem Anstellwinkel zum Wind und in ihrer Wölbung beim Aufriggen und während des Segeins verstellbar. Diese Verstellungen werden durch einige Topschoten 14, Fußschoten 15 und nach Bedarf Schoten aus dem mittleren Bereich des Achterlieks des Vorsegels 12 durchgeführt.

Beim Aufriggen wird der sogenannte Grundtrimm eingestellt und fixiert.

Während der Fahrt besteht nun die Möglichkeit, über oben genannte Schoten 14, 15 und Mittelschoten den Feintrimm oder die Nachregelung durchzuführen, da jene für das Vorsegel vorzugsweise zum oder in die Nähe des Griffpunkts der vorlicheren Hand des Surfers umgelenkt und dort fixierbar sind. Eine bewährte Ausführung dieser Verstell - und Fixiermöglichkeit ist es, die verschiedenen Schoten einzeln oder getrennt an einem Drehgriff um den Gabelbaum, ähnlich dem Gasgriffeines Motorrads, anzubringen .

Durch Drehen dieses Griffs wird die Länge der Schoten verändert, anschließend wird der Griff gegen Verdrehen gesichert. Eine Einhandbedienung für Verstellen und Fixieren ist vorzuziehen.

Zwischen die Enden von Bügel 8 und Bügel 10 wird ein Zugstab oder ein Zugseil 16 gespannt, welche zusätzlich durch einen Querstab oder ein Querseil 17 zwischen den Holmen des Gabelbaums 6 unterstützt werden können. An dieses „Vorstag" 17 wird das „Nachsegel" 18 angeschlagen. Es kann wiederum mit Segellatten 19 ausgesteift sein und durch einige Top - Achterlieks - und Unterlieksschoten 20 welche vorzugsweise an den achterlichen Enden der Segellatten angebracht sind, verstellt werden.

Diese Schoten werden einzeln oder zusammengefaßt zum oder in die Nähe des Griffbereichs der achterlicheren Hand des Surfers umgelenkt und dort auf geeignete Art verstellt und fixiert.

Den Grundtrimm und die Grundspannung des Nachsegels 18 und die Biegung des Masts bewerkstelligen Spannelemente 21 zwischen Nachsegel und dem achterlichen Ende des Gabelbaums, ebenso ist das Vorliek 16 mit dem Querspanner 17 an der Gesamtspannung des Riggs beteiligt.

Die Bedienung eines geteilten, während der Fahrt trimmbaren Segelplans erfordert naturgemäß etwas mehr Aufwand beim Wenden oder Halsen, ist jedoch auch von Anfängern leicht erlernbar ,wie im Folgenden beschrieben wird. .

Vor der Wende oder Halse steht der Surfer in Luv des Segels auf seinem Board und gleicht! durch sein Körpergewicht und teilweise seine Körperkraft das Krängungsmoment, welches von dem oder den Segeln hervorgerufen wird, aus. In der Vorberettungsphase hat er die Klemmung der Vor - bzw. Nachsegel aufzufieren, also nachzulassen, bis der neutrale Trimmzustand der Segel erreicht ist. Dieser neutrale Trimmzustand ist gleich

• · · I

dem Zustand, den alle Surfer mit Einzelsegeln fahren Sie müssen bei keiner Wende oder Halse am Trimm ihres Segels etwas verändern außer daß sie bei durchgelatteten Segeln darauf zu achten haben, daß der Wölburgsbauch des Segels auf dem neuen Kurs nach Lee durchbeult. Dies hat der Surfer mit geteiltem Segelplan auch zu beachteter hat danach jedoch zusätzlich die Möglichkeit seine Segel fein nachzujustieren .

Der Nachteil, daß ein mastloses Segel, wie es alle Segel die an Stagen gefahren werden sind, so auch oben beschriebene Nachsegel,daß sie präziser angestellt und getrimmt werden müssen, wird durch den erhöhten Vortrieb und Auftrieb, bei gleichzeitig vemindertem Wiederstand, leicht aufgehoben.

Einige Windfäden in der Nähe der Vor - und Achterlieken, wie von Regattasegelbooten hinlänglich bekannt, jeweils in Luv und Lee der vorzugsweise durchsichtigen Vor - und Nachsegel angebracht, zeigen dem Surfer ständig, ob saubere An - und Abströmung vorliegt, sie wehen in diesem Fall sauber nach hinten aus, oder ob abgelöste Strömung vorliegt, sie wirbeln dann nach oben oder klappen nach vorne um.

Durch eine Drehung oder Neigung des gesamten Riggs oder durch eine Feinnachstellung eines der vorhandenen Segel kann somit auf jedem Kurs anliegende Strömung erzeugt werden.

Claims (5)

1. Rigg eines Windsurtbretts, Strand-, Eis-, Rollseglers oder eines kleinen Segelboots, dadurch gekennzeichnet, daß es einen einzelnen doppelkardanisch oder gummigelagerten Mast hat, daß es einen geteilten Segelplan aufweist, also mindestens zwei oder mehr voneinander getrennte Einzelsegel hat, welche entweder unabhängig voneinander oder miteinander verstellbar und fixierbar sind und sich bei Anströmung durch Wind in ihren Wirkungen für Auftrieb und Vortrieb gegenseitig positiv beeinflußen und gleichzeitig ihren Widerstand reduzieren.

2. Rigg nach vorangegangenem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Mastverlängerungsbügeln am Masttop und Fußbügeln im Bereich des Mastfußes ein oder mehrere Zugstäbe oder Zugseile neben- oder hintereinander gespannt werden können, an oder um welche Nachsegel angebracht werden können.

3. Rigg nach vorangegangenen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß oben genannte Zugstäbe oder -seile durch eine Querverspannung zwischen den Holmen des Gabelbaums zusätzlich verspannt und stabilisiert werden können und daß vorzugsweise das Vorliek samt Stag des Nachsegels an dieser geraden oder gepfeilten Querverspannung nach Luv oder Lee verschoben und fixiert werden kann.

4. Rigg nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise durchgelattete Vor- und Nachsegel mit Trimmschoten versehen sind, welche gemeinsam oder getrennt verstellt und fixiert werden können, um den neutralen Trimm, den auch konventionelle Einzelsegel aufweisen, auch während der Fahrt verbessern zu können.

5. Rigg nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mastquerschnitt ähnlich dem Querschnitt des australischen Turbulators ist und daß Windfäden in der Nähe der Vor und Achterlieken der Segel in Lee und Luv angebracht sind, da Turbulatormasten und Stagsegel etwas präzisere Anströmwinkel erfordern.