-
-
BESCHREIBUNG
-
Schwert oder Finne für ein Secrelbrett Die Erfindungbezieht sich
auf bei einem Segelbrett üblichen Schwert oder Finne, insbesondere eine Finne.
-
Es ist bekannt, daß ein Segelbrett bei bestimmten Bedingungen zum
sogenannten Kentersturz (spin out) neigt.
-
Die zu einem Kentersturz führenden Kräfte entstehen am Schwert und/oder
an der/den Finnen bei hoher Geschwindigkeit und verhältnismäßig großem Anströmwinkel.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schwert und/oder eine
Finne für ein Segelbrett so auszugestalten, daß zu einem Kentersturz führende Kräfte
vermieden oder zumindest verringert werden.
-
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 enthaltenen Merkmale gelöst.
-
Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist aufgrund der Tordierbarkeit
der durch die untere Zone definierte untere Teil des Schwertes oder der Finne gegenüber
dem oberen Teil etwas beweglich, und zwar aus der Ebene des Schwertes oder der Finne.
Der untere Teil kann sich folglich ähnlich einer Windfahne - hier allerdings gegen
die elastische Rückstellkraft des Verbindungsbereichs - an die Strömungsrichtung
anpassen. Dies bedeutet, daß der untere Teil einen kleineren Anstellwinkel zur Strömung
erhält als der obere Teil. Hierdurch werden die zu einem
Kentersturz
führenden seitlichen Kräfte so weit gemildert, daß die Gefahr eines Kentersturzes
verringert oder sogar ein Kentersturz vermieden wird. Infolgedessen führt die erfindungsgemäße
Ausgestaltung auch gleichzeitig zu einer Vergrößerung des Funktionsbereichs bei
höheren Geschwindigkeiten.
-
Dabei bleibt bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung die von Natur
aus vorgegebene Funktion des Schwertes oder der Finne, nämlich die Vermeidung einer
Abdrift, voll erhalten, weil der obere Teil und der untere Teil im Rahmen der vorhandenen
Tors ions spannung eine stabile Baueinheit darstellen. Aufgrund der vorhandenen
Torsionselastizität zwischen dem Oberteil und dem Unterteil - die Biegeelastizität
zwischen Ober- und Unterteil kann durch entsprechende Formgestaltung des Verbindungsbereichs
auch erhöht sein - erfolgt eine kontinuierliche Anpassung des unteren Teils an die
sich jeweils ergebenden Seitenkräfteverhältnisse am Schwert bzw. an der Finne.
-
Während einer Torsionsbewegung führt der untere Teil gegenüber dem
oberen Teil eine Schwenkbewegung um eine aufwärts gerichtete Schwenkachse aus, deren
Ausrichtung von der Form des Schwertes oder der Finne abhängig ist.
-
Einen wesentlichen Einfluß auf die Ausrichtung dieser Schwenkachse
nimmt der Verlauf der Vorderkante des Schwertes oder der Finne. Bei einer nach hinten
geneigten Vorderkante kann sich eine Schwenkachse ergeben, die ebenfalls geringfügig
nach hinten geneigt ist.
-
Die im Anspruch 2 enthaltene Bemessung hat sich bei Versuchen als
vorteilhaft erwiesen.
-
Die Bemessung gemäß Anspruch 3 ist im wesentlichen abhängig vom Werkstoff
und dessen Festigkeit, aus dem das
Schwert oder die Finne besteht.
Die vorgegebene Bemessung bezieht sich auf im Surfbrettbau in üblicher Weise verwendete
Kunststoffe.
-
Es ist wesentliches Merkmal der Erfindung, daß der untere Teil des
Schwertes oder der Finne gegenüber dem oberen Teil um eine im Bereich der Vorderkante
aufwärts gerichtete Achse tordierbar ist. Für eine solche Ausgestaltung gibt es
mehrere Ausführungsbeispiele. Es ist möglich, das Schwert oder die Finne zwischen
dem oberen und dem unteren Bereich gemäß Anspruch 4 zu schlitzen oder gemäß Anspruch
7 zu schwächen. Im ersten Falle sind der obere und der untere Teil nur im Verbindungsbereich
miteinander verbunden. Im zweiten Falle sind der obere und der untere Teil auf der
ganzen Länge ihrer zueinander gewandten Seiten miteinander verbunden, jedoch ermöglicht
die Materialschwächung, z.B. im Sinne einer deutlichen Reduzierung der Materialdicke,
die erfindungsgemäße Anpassung an die Strömungsrichtung. Es ist im Rahmen der Erfindung
auch möglich, anstelle einer Materialschwächung den Schlitz mit einem elastischen
Material auszufüllen, z.B. durch Schweißen oder Kleben. Auch in einem solchen Fall
läßt sich der untere Teil gegenüber dem oberen Teil erfindungsgemäß tordieren.
-
Die Ausbildung gemäß Anspruch 6 ist insbesondere in den Fällen vorteilhaft,
in denen gemäß Anspruch 6 der Schlitz mit elastischem Material ausgefüllt wird.
Durch einen divergierenden Schlitz lassen sich verhältnismäßig große Bewegungen
an der Rückkante des unteren Teils des Schwertes oder der Finne bei einer verhältnismäßig
großen Steifigkeit des Materials im geschwächten oder im ausgefüllten Bereich erreichen.
-
Mit der Ausgestaltung gemäß Anspruch 8 lassen sich Strömungsturbulenzen
und ein Ansaugen von Luft von der
Wasseroberfläche her vermeiden.
Dabei sind die Ausgestaltungsmerkmale nach Anspruch 9 aus strömungstechnischen Gründen
von weiterem Vorteil.
-
Die Ausbildungen nach den Ansprüchen 10 und 11 ermöglichen eine Versteifuna
des Verbindungsbereichs gegen ein seitliches Ausknicken des Schwertes oder der Finne
um eine Knickachse, die etwa längs des Schlitzes oder der Materialschwächung verläuft,
wenn eine solche Bewegung des Schwertes oder der Finne nicht erwünscht ist.
-
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer
vereinfachten Zeichnung beschrieben. Es zeigt Fig. 1 eine erfindungsgemäß ausgestaltete
Finne in der Seitenansicht als erstes Ausführungsbeispiel; Fig. 2 einen Teilschnitt
nach der Linie II-II in Fig. 1; Fig. 3 eine erfindungsgemäß ausgestaltete Finne
in der Seitenansicht als zweites Ausführungsbeispiel; Fig. 4 einen Teilschnitt nach
der Linie IV-IV in Fig. 3; Fig. 5 einen dem Teilschnitt gemäß Fig. 4 entsprechenden
Teilschnitt als drittes Ausführungsbeispiel.
-
Die in Fig. 1 allgemein mit 1 bezeichnete Finne ist an der Unterseite
2 eines im einzelnen nicht dargestellten Segelbrettes in üblicher Weise befestigt.
Die Art der Befestigung ist im vorliegenden Zusammenhang von untergeordneter Bedeutung
und soll deshalb nicht beschrieben werden.
-
Die Finne 1 ist durch einen Schlitz 3 in einen oberen Teil 4 und einen
unteren Teil 5 geteilt. Der obere Teil 4 und der untere Teil 5 stehen lediglich
durch einen Verbindungshereich in Form eines Steges 6 in Verbindung, der sich von
der Vorderkante 7 der Finne über etwa einem Viertel bis einem Drittel der Breite
B der Finne 1 an dieser Stelle erstreckt. Die Breite des Steges 6 ist mit b bezeichnet.
-
Die Breite c des Schlitzes 3 ist möglichst gering, um die Größe der
Seitenfläche der Finne 1 möglichst wenig zu reduzieren. Oberhalb des Schlitzes 3
erstreckt sich eine an sich bekannte Kavitationsplatte 8, deren Zweck es ist, die
Strömung zu beruhigen und laminar zu führen sowie Luftansaugungen von der Wasseroberfläche
her aufgrund der Neigung der Vorderkante 7 nach rückwärts zu vermeiden. Die Kavitationsplatte
8 steht rundherum um die Finne 1 mit einem Überstand d von der Finne 1 ab.
-
Die Oberkante des Schlitzes 3 und die Unterkante der Kavitationsplatte
8 liegen in einer Ebene. Dies ist aus strömungstechnischen Gründen vorteilhaft.
Aus den gleichen Gründen ist die Kavitationsplatte 8 rundherum geringfügig angespitzt.
-
Der Schlitz 3 läuft an der rückwärtigen Kante 9 der Finne 1 frei aus.
-
Während des Segelns im Wasser wird die Finne 1 in Richtung des Pfeils
11, nämlich der Fahrtrichtung, durch das Wasser gezogen. Die Fahrtrichtung erstreckt
sich etwa parallel zur Kavitationsplatte 8 und zum Schlitz 3.
-
Während der Fahrt wirken an der Finne 1 seitlich nach außen gerichtete
Kräfte 12 im Sinne von Drehmomenten, deren Größe von der Höhe der Geschwindigkeit
und der
Größe des Anströmwinkels des Wassers ist. Je nach Ausrichtung
des Anströmwinkels entsteht entweder ein rechts oder links drehendes Drehmoment,
das bei hohen Fahrgeschwindigkeiten und großem Anstellwinkel einen Kentersturz des
Segelbrettes herbeiführen kann.
-
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ermöglicht eine Bewegung des unteren
Teils 5 der Finne 1 in horizontaler Ebene, und zwar um den Steg 6, d.h. um eine
gedachte Achse 13, die im Bereich des Steges 6 etwa senkrecht verläuft. Eine solche
Verstellung des unteren Teils 5 entspricht einer Torsion der Finne 1 um den Steg
6, wobei die vorhandene Materialspannung mit zunehmender Torsion zunimmt und nach
Entlastung den unteren Teil 5 wieder in die ursprüngliche Stellung zurückstellt,
in der er mit dem oberen Teil 4 fluchtet. Während der Fahrt folgt der untere Teil
5 den auftretenden Kräften 12 automatisch gegen die vorhandene Materialspannung.
Durch die Tordierung des unteren Teils 5 wird der Anstellwinkel verkleinert, d.h.,
die Kräfte 12 werden im Bereich des unteren Teils 5 der Finne 1 bedeutend verringert.
-
Die Breite b des Steges 6 ist im Hinblick auf die Materialfestigkeit
so abgestimmt, daß die Tordierung des unteren Teils 5 der Finne 1 im elastischen
Bereich bleibt.
-
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist deshalb sehr wirksam, weil
der Bereich der Finne 1, nämlich der untere Teil 5, von den Kräften 12 erheblich
entlastet wird, der den größeren Abstand a von der Unterseite 2 des Segelbrettes
aufweist, d.h., der aufgrund seines verhältnismäßig großen Abstandes a sehr wirksam
ist.
-
Die durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung erzielbare Verringerung
der Kräfte 12 am unteren Teil 5 der Finne 1
führt entsprechend
zu einer wesentlichen Verringerung der wirksamen Drehmomente, die Kenterstürze herbeiführen,
so daß diese verhindert oder zumindest deutlich reduziert werden. Der obere Teil
4 und der untere Teil 5 erstrecken sich etwa über die Hälfte der Länge L der Finne
1.
-
In der Fig. 2 ist der untere Teil 5 in einer Position dargestellt,
in der er gegenüber dem oberen Teil 4 seitlich tordiert ist, d.h., der Anströmwinkel
im unteren Teil 5 ist gegenüber dem im oberen Teil 4 deutlich verringert.
-
Das in den Fig. 3 und 4 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet
sich vom vorbeschriebenen ersten dadurch, daß ein erheblich breiterer Schlitz 14
vorhanden ist, der entgegen der Fahrtrichtung 11 divergiert. Wie schon beim ersten
Ausführungsbeispiel ist auch beim zweiten Ausführungsbeispiel das dem Steg 15 zugewandte
Ende des Schlitzes 14 gerundet, um die Materialspannungen in diesem Bereich zu verringern.
Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel ist beim zweiten der Schlitz 14 jedoch
mit einem elastischen Material 16 gefüllt, das mit den Rändern 17 des oberen Teils
18 und des unteren Teils 19 verklebt oder verschweißt ist. Aufgrund dieser Ausgestaltung
vermag der untere Teil 19 in einer mit dem ersten Ausführungsbeispiel vergleichbaren
Weise den seitlichen Kräften 12 zu folgen, wobei die durch das elastische Material
16 gebildete Wand 21 sich geringfügig schräg stellt.
-
Die Finne 1 besteht aus einem verhältnismäßig steifem Material, z.B.
festem Kunststoff, der zusätzlich glasfaserverstärkt sein kann. Die Wand 21 besteht
aus einem elastischen Kunststoff, z.B. Polyurethan.
-
Um ein seitliches Ausknicken der unteren Teile 5, 19 um die in den
Fig. 2 und 4 parallel zur Fahrtrichtung 11 gerichteten Achsen 22 zu verhindern oder
zu reduzieren, können in den neutralen Phasen der Stege 6, 15 etwa senkrecht ausgerichtete
Verstärkungselemente, z.B.
-
Stifte, angeordnet sein. Ein solches Verstärkungselement ist in Fig.
3 angedeutet und mit 22 bezeichnet. Es ist auch möglich, eine solche Verstärkung
durch die Glasfaserverstärkung zu erreichen. Das Verstärkungselement 22 kann ebenfalls
wie Glasfasern bei der Herstellung der Finne 1, z.B. durch Spritzgießen, eingebracht
werden.
-
Fig. 5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel, bei dem die Finne 1
hinter dem in Fig. 4 mit 15 bezeichneten Steg durch beidseitig eingearbeitete konkave
Ausnehmungen 23 geschwächt ist,und zwar in einem dem Schlitz 14 entsprechenden Bereich.
Der obere und der untere Teil der Finne 1 stehen dabei durch eine verhältnismäßig
dünne Wand 24 in Verbindung. Auch bei einer solchen Ausgestaltung ist ein seitliches
Ausweichen des unteren Teils 26 gegenüber dem oberen Teil 25 um den Steg 27 gewährleistet,
wenn vorbeschriebene Kräfte am unteren Teil 26 wirken.