DE3519279A1 - Stroemungsleitkoerper, insbesondere schwert oder ballastkiel an einem segelboot - Google Patents

Description

• Strömungsleitkörper. insbesondere Schwert oder-
• Ballastkiel an einem Segelboot Die Erfindung Detrifft einen Strömungsleitkörper gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
• Aus dem buch Aerodynamik und Hydrodynamik des segels von C.A. Marchaj, Verlad Delius & Klasing, 1982, Seite 620, ist eine Kielflosse mit variabler Geometrie bekannt. bei dieser in Längsrichtung des Schiffes dreiteilig ausgebildeten Kielflosse können das vordere Teil und das hintere Teil relativ zum Mittelteil verstellt werden, sodaß sich unterschiedliche Wölbungslinien des Kiels ergeben, die einem Abreißen der Strömung bei großen Anstellwinkeln mit allen damit einnergehenden nachteiligen Effekten entgegenwirken sollen.
• sinne Eigenart herkömmlicher Kiel-und Schwertkonstruktionen liegt darin, daß zum Aufbau einer eine Abdrift verhindernden Seitenkraft der Kiel bzw. das Schwert, da sie als symmetrisches Profil ausgebildet sind, zwingend schräg angeströmt werden müssen, d.h. de zugehörige Rumpf sich "schräg" durch das Wasser bewegt.
• Dadurch steigt sowohl der Strömungswiderstand des Schiffes alsauch wird die Höhe, die das schiff lauten kann, d.h. der Winkel, in den zum vind aufgekreuzt werden kann, nachteilig beeinflußt.
• Konstruktionen, bei denen der Kiel bzw. das schwert insgesamt relativ zum Schiffsrumpf verdreht werden können, damit sich zwar der Schiffsrumpf in Längsrichtung durchs Wasser bewegt, der nlel bzw. das Schwert aber dennocn zum Erzeugen einer ;iuerkraft bzw. von Auftrieb schräg angeströmt wird, konnten sich in der Praxis nicht durchsetzen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Strömungsleitkörper gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs dahingehend weiterzubilden, daß bei einfachem AuSbau des Strömungsleitkörpers eine ;uerkraft auch dann erzeugbar ist, wenn der Strömungsleitkörper im wesentlichen in seiner Längsrichtung angeströmt wird.
• Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des hauptanspruchs gelöst.Je nach der Mende des in dem Zwischenraum zwischen Grundkörper und Membran befindlichen Fluids bildet der Strömungsleitkörper ein unterschiedliches Profil. Wenn kein Fluid im Zwischenraum ist, kann dieses Profil symmetrisch sein, d.h. bei Anströmung in Längsrichtung querkraftfrei. Wenn der Zwischenraum zunehmend mit Fluid gefüllt ist, wird das Profil unsymmetrisch, beispielsweise in Art eines Tragflügels. Der Strömungsleitkörper entwickelt eine Querkraft.
• Ein erfindungsgemäßer Strömungsleitkörper eignet sich für unterschiedlichste Anwendungsfälle, beispielsweise als Tragflügel für Flugzeuge, für windgeneratoren, als Ruderblatt für Schiffe usw.
• Die Unteransprüche kennzeichnen weiterbildungen der Erfindung, die sich insbesondere als Kiel bzw. Schwert für Segelschiffe eignen: Dabei kennzeichnet der Anspruch 2 den grundsätzlichen Aufbau einer Ausführungsform, die selbsttätig bein Auftreten einer von den Segeln des Schiffes herrührenden @eitenkraft ein unsymmetrisches Profil aufbaut, welches einen Auftrieb erzeugt, der der Seitenkraft entgegenwirkt, also die Abdrift des Schiffes vermindert. Auf diese weise kann sowohl höher am wind esegelt werden alsauch verringert sich der Fahrtwiderstand.
• Der Anspruch 3 ist auf eine Ausführungsform der Membran gerichtet, mit der sich in einfacher else das gewünshte Profil einstellt.
• Der anspruch 4 kennzeichnet eine Ausführungsform des Kiels, bei welcher im unteren Bereich Ballast konzentriert werden kann und die dennoch sehr gute hydrodynamische Eigenschaften aufweist.
• Für spezielle snwendungsfälle, z.B. zur begrenzung er @ölbung des Profils bei extremen Verhältnissen kann es zweckmäßig sein, den Strömungsleitkörper gemaß dem Anspruch 6 auszubilden.
• Die Erfindung wird im Folgenden beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten anhand schematischer Zeichnungen erlautet.
• Es stellen dar: Fig. 1 eine Seitenansicht eines Schiffsrumpfes, Fig. 2 eine vergrößerte Aufsicht auf den längs der Linie II-II geschnittenen Kiel der Fig 1 xig. 3 die Aufsicht gemäß Fig. 2 unter abgeänderten Bedingunfen und Xig. 4 eine Vorderansicht auf den längs der Linie IV-IV geschnittenen Kiel gemäß Fig 1.
• Gemaß Fig. 1 weist ein Schiffsrumpf 2 einen Kiel Der ilel besteht aus einem insgesamt mit 6 (Fig. 4) bezeichneten, starren Grundkörper, welcher wiederum aus einem Mittelteil 8, einem oberen Endteil 10 und einem unteren Endteil 12 zusammengesetzt ist. ser obere Endteil, der unmittelbar am Schiffsrumpf 2, beispielsweise in an sich bekannter Weise mittels Schraubbolzen, befestigt ist, ist in Längsrichtung des Schiffes als Profil mit einer der Aufsicht der Fig. 2 entsprechenden symmetrischen Kontur ausgebildet. Der sattelteil 8 ist eine vorne abgerundete und hinten spitz auslaufende Platte mit gegenüber dem Profil des oberen endteils 10 geringerer Dicke. Der untere Endteil 12 wiederum ist als symmetrisches Profil ähnlich dem oberen Endteil lo ausgebildet und kann einen wesentlichen leil des Ballastes bilden.
• Am vorderen und hinteren Rand des Mittelteils 8 sowie am unteren Rand des oberen Endteils 10 und am oberen Rand des unteren Endteils 12 ist je eine elastisch verformbare Membran 16 bzw. 18 befestigt. Die Membranen können aus einem Elastomer oder aus metallfolie bzw. dünnem Blech gebildet sein. Die Membranen können mit dem Grundkörper 6 verklebt oder, falls sie aus Metall bestehen, verlötet oder verschweißt sein.
• Zwischen jeder der Membranen 16 bzw. 18 und dem mittelteil 8 des Grundkörpers 6 ist auf diese Weise ein nach außen hin dichter Zwischenraum gebildet, welcher mit einem Fluid, beispielsweise wasser,gefüllt ist. Durch den Mittelteil @ hindurch stehen die beiden Zwischenräume 20 und 22 über in dem mittelteil @ ausgebildete Durchgangsöffnungen 24 in Verbindung.
• Die Menge des in den Zwischenräumen enthaltenen Fluids ist so eingestellt, daß sich bei nicht in Fahrt befindlichem Schiff 2 insgesamt ein schlankes, mit einem geringen Strömungswiderstand behafteter Profil ergibt. Dieses Profil stellt sich neben der entsprechenden Ausbildung der Ränder des oberen und unteren Endteils auch deshalb ein, weil die Membranen 16 und 18 über ihre itläche mit unterschiedlicher Dicke ausgebildet sind. Dabei ist die Dicke so gewählt, daß sie etwa proportional zum erwünschten Krümmungsradius des Profils ist.
• An dieser Utelle sei erwähnt, daß beide Membranen 16 und 18 um das vordere munde des Mittelteils 8 herum einteilig ausgeoildet sein können, was die einwandfreie Ausbildung des Profils stützt.
• Die Funktion des Kiels ist folgende: enn sich das Schiff 2 seitenkraftfrei in wahrt befindet, beispielsweise vor dem Wind fährt oder geschleppt wird, so ist das Profil des Kiels 4 symmetrisch.
• Bei Auftreten einer Seitenkraft passiert Folgendes: Es sei in Fig. 1 angenommen, daß der Wind in Schiffslängsrichtung gesehen von rechts, also aus der Papierebene heraus bzw. in Fig. 3 in Richtung des Pfeils W bläst.
• Die vom jind auf die nicht dargestellten Segel des schiffes L ausgeübte Gesamtkraft hat dann eine Seitenkraftkomponente in Fahrtrichtung des Schiffes gesehen nach links. Diese bei tenkraftkomponente führt zu einem erhöhten Druck auf der linken Seite des Kiels 4. Dieser erhöhte Druck wiederum führt dazu, daß Fluid aus dem Zwischenraum 18 in den Zwischenraum 16 verdrängt wird, sodaß der Kiel 4 ein unsymmetrisches, an das einer Tragfläche angenähertes Profil annimmt. Dieses Profil beweirkt einen der zeitenkraftkomponente entgegengerichteten Auftrieb, welcher die Abdrift des Schiffes vermindert.
• Insgesamt segelt ein mit dem erfindungsgemäßen Kiel versehenes schiff also höher zum Wind und zusätzlich schnellerals ein mit konventionellem, in sich starren Kiel ausgerüstetes ochiff, weil die Schräganströmung des Kiels mit allen damit einer genenden Problemen vermindert ist.
• Die Eigensteifigkeit der Membran und der Druck innerhalb der Zwischenräume können jeweils auf die Erfordernisse des mchiffstyps abgestimmt werden, sodaß optimale Ergebnisse erzeilt werden. Der erfindungsgemäße Kiel pas3t sich den jeweiligen Verhältnissen in gewisser weise selbst an, weil er je nach Richtung der Seitenkraft sein Profil durch Überströmen des Fluids selbsttätig ändert.
• Für besondere Zwecke, beispielsweise um die Unsymmetrie des Profils zu begrenzen und die Abdrift auf Null einzustellen, können nicht eingezeichnete Vorrichtungen zum Verschließen der Durchgangs öffnungen 24 vorgesehen sein. Auch kann selbstverständlich eine Einrichtung zum ablassen oder fiachfüllen von Fluid vorgesehen sein.

Claims (4)

1. P A A g E N T A N S P R Ü C H E 1. Strömungsleitkörper, insbesondere Schwert oder Ballastkiel an einem Segelboot, zum Erzeugen einer im wesentlichen quer zur Strömung gerichteten Kraft, mit einer Einrichtung zum Verändern des Profils des Strömungsleitkörpers, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsleitkörper (Kiel 4) einen in sich starren Grundkörper (6) aufeist, welcher zumindest einseitig eine elastisch verformbare Membran (16, 18) trägt und daß der Zwischenraum (20,22) zwischen dem Grundkörper und der Membran mit einem Fluid gefüllt ist, wobei die Oberfläche der Membran ein von der Fluidmenge abhängiges Profil bildet.
2. 2. Strömungsleitkörper nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (6) beidseitig eine membran (16, 18) trägt und mit i)urchgangsöffnungen (24) versehen ist, welche die mit Fluig gefüllten Zwischenräume (20,22) zwischen den Membranen und dem Grundkörper verbinden.
3. 3. Strömungsleitkörper nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die lokale Dicke der Membran (16, 18) etwa proportional dem Krümmungsradius des gewünschten Profils ist.
4. 4. otrömungsleitkörper nach Anspruch 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (6) in seinem Mittelteil (8) als dünnes profil und an seinem oberen und unteren Endteil (10,12) als dickeres Profil ausgebildet ist und daß die Membran (16,18) mit dem vorderen und hinteren Ende des Grundkörpers sowie mit den Rändern des oberen und unteren Endteils verbunden ist.

   p. Strömungsleitkörper nach einem der Ansprüche 2 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsöffnungen (24) verschließbar sind.