NO854547L

NO854547L - RIGG FOR A SAILBOARD.

Info

Publication number: NO854547L
Application number: NO854547A
Authority: NO
Inventors: Hans Oppermann
Original assignee: Thoma Robert Rotho Kunststoff
Priority date: 1985-07-25
Filing date: 1985-11-14
Publication date: 1987-01-26
Also published as: DE3526647A1; DK487385D0; ES290355Y; ES290355U; DK487385A; FI853347L; PT81435B; FI853347A0; FI853347A7; PT81435A; DD240142A5; EP0209620A1

Description

Oppfinnelsen vedrører en rigg for et seilbrett, med en særlig som hulmast av fiberforsterket plast utført mast og et med sitt forlik til masten festet seil, hvis skjøtbarm er festet til hekkbeslaget på en på tvers av masten forløp-ende gaffelbom. The invention relates to a rig for a sailing board, with a mast made particularly as a hollow mast of fibre-reinforced plastic and a sail attached to the mast with its yoke, whose connecting beam is attached to the stern fitting on a forked boom extending across the mast.

Ved kjente rigger av denne type anvendes det vanligvis hulmaster av glassfiberforsterket plast eller av alumin-iumrør. Hulmasten er et symmetrisk, vanligvis konisk rør som har en bøyekarakteristikk som mest mulig er avstemt etter den enkelte riggs krav. Disse ønskede bøyeegenskaper bestemmes av mastens geometriske form og av dens materialopp-bygning. With known rigs of this type, hollow masts of glass fiber reinforced plastic or of aluminum tubes are usually used. The hollow mast is a symmetrical, usually conical tube that has a bending characteristic that is as much as possible matched to the requirements of the individual rig. These desired bending properties are determined by the mast's geometric shape and by its material structure.

Ved moderne høyeffekt-rigger av den ovenfor nevnte type, særlig rigger hvor det anvendes Mylar-seil, som prak-tisk talt ikke tøyer seg, er man gått over til ekstremt stive master. Ved slike rigger, som i samsvar med seiltil-skjæringen har et forholdsmessig sterkt krummet forlik, kreves det betydelige kraftanstrengelser for optimal trimming av riggen. Ved moderne høyeffekt-rigger benyttes det derfor kraftige tautaljer for strekkingen av forliket. Man har i praksis funnet at slike rigger i ubelastet tilstand etter optimal trimming har forlikspenninger opptil 240 kg. I tilsvarende størrelsesorden ligger også de herav betingede spenninger i akterliket hhv. i den fra skjøtbarmen til toppen og halsen førende kraftlinje. With modern high-power rigs of the type mentioned above, especially rigs where Mylar sails are used, which practically do not stretch, people have switched to extremely rigid masts. In the case of such rigs, which, in accordance with the cut to the sail, have a proportionately strongly curved jib, considerable effort is required for optimal trimming of the rig. With modern high-power rigs, powerful rope hoists are therefore used for stretching the tie. In practice, it has been found that such rigs in an unloaded state after optimal trimming have settlement stresses of up to 240 kg. In a similar order of magnitude, the resulting stresses are also located in the stern body, respectively. in it from the joint bosom to the top and the neck leading line of force.

I praksis har det forekommet at seilet etter en fullstendig trimming ikke tåler disse belastninger, selv uten vindbelastning. In practice, it has happened that the sail after a complete trim cannot withstand these loads, even without wind load.

Ut i fra dette er det således en hensikt med oppfinnelsen å tilveiebringe en rigg av den innledningsvis nevnte type, hvilken rigg kan trimmes optimalt på en matrialskånsom måte og allikevel i trimmet tilstand ha den ønskede høye stivhet. Based on this, it is thus a purpose of the invention to provide a rig of the type mentioned at the outset, which rig can be optimally trimmed in a material-friendly manner and yet in the trimmed state have the desired high stiffness.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen i hovedsaken derved at masten i sitt fremre område over i det minste en del av sin lengde er utformet med et materiale som i en første fase av mastens elastiske deformering i retning av seilets skjøtbarm har en forholdsmessig lav elastisitetsmodul og i en derpå følgende andre fase av den elastiske deformering har en forholdsvis høy elastisitetsmodul, og at den ubelastede mast har en forkrumming som tilnærmet svarer til seilets forliks-forløp. According to the invention, this is mainly achieved by the fact that the mast in its front area over at least part of its length is designed with a material which in a first phase of the mast's elastic deformation in the direction of the sail's joint beam has a relatively low modulus of elasticity and in a the following second phase of the elastic deformation has a relatively high modulus of elasticity, and that the unloaded mast has a curvature that roughly corresponds to the settlement course of the sail.

Med oppfinnelsen oppnår man i tilegg til den uttrykte hensikt, særlig også den fordel at den anvendte mast i praksis får en tofase-tilstand, idet masten er relativ myk i den første fase. Den første fase strekker seg til en gjennombøying av masten, ved hvilken gjennombøying man har oppnådd en optimal eller endelig trimming av seilet, slik at trimmingen kan skje med vesentlig mindre krefteforbruk og på en utpreget materialskånende måte. With the invention, in addition to the stated purpose, the advantage is also achieved that the mast used in practice has a two-phase state, the mast being relatively soft in the first phase. The first phase extends to a through bending of the mast, by which through bending an optimal or final trimming of the sail has been achieved, so that the trimming can take place with significantly less energy consumption and in a distinctly material-friendly way.

I den andre fase, som svarer til seilets brukstil-stand, vil masten på en generelt som fordelaktig anerkjent måte være forholdsmessig stiv, slik at ved de uunngåelige deformeringer av riggen og seilet under påvirkningen av vindtrykket vil slike deformeringer motvirkes av en optimal motstand. In the second phase, which corresponds to the sail's state of use, the mast will be relatively stiff in a generally recognized as advantageous way, so that in the case of the inevitable deformations of the rig and the sail under the influence of the wind pressure, such deformations will be counteracted by an optimal resistance.

Ved en særlig fordelaktig utførelse ifølge oppfinnelsen er materialet i mastens fremre område utformet og/eller anordnet slik at den første faste strekker seg fra den ubelastede tilstand og til seilets forlikskurve. Denne utfør-elsesform representerer et idealtilfelle, fordi den høye elastisitetsmodul hhv. den store stivhet først kommer til virkning ved vindpåkjenninger. In a particularly advantageous embodiment according to the invention, the material in the forward area of the mast is designed and/or arranged so that the first solid extends from the unloaded state to the sail's settlement curve. This embodiment represents an ideal case, because the high modulus of elasticity or the great stiffness first comes into effect when wind stresses.

En foretrukken utførelsesform av oppfinnelsen, som har egen betydning, er kjennetegnet ved at materialet består av et forsterkende fiber- og/eller vevnadsinnlegg i veggens fremre område, og at fiber- og/eller vevnadsinnlegget i den første fase kan tøyes med et lite motstandsmoment, mens det i den andre fase er i hovedsaken stivt. A preferred embodiment of the invention, which has its own significance, is characterized by the fact that the material consists of a reinforcing fiber and/or tissue insert in the front area of the wall, and that the fiber and/or tissue insert in the first phase can be stretched with a small resistance moment, while in the second phase it is mainly rigid.

Disse egenskaper kan på foretrukken måte oppnås derved at fibrene i fiber- og/eller vevnadsinnlegget har en bølgeform i lengeretningen som svarer til den kummulerte sum av mastforlengelsen i forkant under den første fase av den elastiske deformering. These properties can preferably be achieved by the fact that the fibers in the fiber and/or woven insert have a wave shape in the longitudinal direction which corresponds to the accumulated sum of the mast extension at the leading edge during the first phase of the elastic deformation.

Videre er det en særlig fordel å anordne materialet med i forhold til strekk- hhv. trykkspenningssiden høyere elastisitetsmodul i mastens to sideveis veggområder, over mastens lengdeutstrekning. Denne ekstra sideveis avstivning hindrer særlig en utsvinging av masttoppen mot le ved bygeinnfall eller under høy vindbelastning. Særlig fordelaktig vil det være å fremstille de forsterkende innlegg av karbonfibre. Ved en særlig foretrukken utførelsesform av oppfinnelsen utgjør innleggets lengde i mastens fremre områder, regnet fra mastens nedre ende, omtrent 70-100% av mastens totale lengde. Det tør være klart at man både ved hjelp av materialvalget såvel som ved hjelp av lengdebestemmelsen av det forsterkende innlegg kan oppnå en optimal påvirkning av bøyeegenskapene, særlig i den andre fase. Furthermore, it is a particular advantage to arrange the material in relation to tensile or the compressive stress side has a higher modulus of elasticity in the mast's two lateral wall areas, over the mast's longitudinal extent. This extra lateral bracing prevents the mast top from swinging towards the lee in particular during squalls or under high wind loads. It would be particularly advantageous to produce the reinforcing inserts from carbon fibres. In a particularly preferred embodiment of the invention, the length of the insert in the front areas of the mast, calculated from the lower end of the mast, is approximately 70-100% of the mast's total length. It should be clear that both with the help of the choice of material as well as with the help of the determination of the length of the reinforcing insert, an optimal influence on the bending properties can be achieved, especially in the second phase.

O<p>pfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til tegningene hvor The invention shall be explained in more detail with reference to the drawings where

figur 1 viser et riss av en moderne høyeffekt-rigg for seilbrett i bruksstilling, figure 1 shows a sketch of a modern high-power windsurfing rig in use position,

figur 2 viser et snitt gjennom masten i figur 1, like over den viste gaffelbom, og figure 2 shows a section through the mast in figure 1, just above the fork boom shown, and

figur 3 viser et skjematisk riss med de ulike gjen-nombøyningstilstander for masten i den i figur 1 viste rigg. figure 3 shows a schematic drawing with the various re-bending states for the mast in the rig shown in figure 1.

Den i figur 1 viste utførelsesform av riggen består av masten 1, seilet 2 og en gaffelbom 3, idet riggen ved mastens 1 nedre ende er forbundet med seilbrettet 5 ved hjelp av et universalledd 4. Seilet 2 betjenes på kjent måte av en seileren ved at denne holder i gaffelbommen og beveger seilet relativt vinden og brettet. The embodiment of the rig shown in Figure 1 consists of the mast 1, the sail 2 and a fork boom 3, the rig being connected at the lower end of the mast 1 to the sailboard 5 by means of a universal joint 4. The sail 2 is operated in a known manner by a sailor by this holds the fork boom and moves the sail relative to the wind and board.

Som vist i figur 1 dannes seilets forlik 6 av en mastlomme 7 som tres på masten 1. Seilets skjøtbarm 8 er festet til gaffelbommens nokke 9 som her dannes av et hekk-beslag 10. As shown in Figure 1, the sail's lashing 6 is formed by a mast pocket 7 which is threaded onto the mast 1. The sail's joint beam 8 is attached to the fork boom's cam 9, which here is formed by a stern fitting 10.

Ved den i figur 1 og 2 viste utførelsesform har gaffelbommen 3 et baugbeslag 11 hvormed gaffelbommen 3 er forbundet med masten 1 på vanlig måte under utnyttelse av en mastkant 12. (se figur 2). In the embodiment shown in figures 1 and 2, the fork boom 3 has a bow fitting 11 with which the fork boom 3 is connected to the mast 1 in the usual way using a mast edge 12. (see figure 2).

Gaffelbommen 3 består av to utoverkrummede bommer 13, 14 som er forbundet med hverandre foran og bak ved hjelp av hhv. baugbeslaget 11 og hekkbeslaget 10. The fork boom 3 consists of two outwardly curved booms 13, 14 which are connected to each other at the front and rear by means of the bow fitting 11 and the stern fitting 10.

Ved den i figur 1 viste høyeffekt-rigg består på i og for seg kjent måte seilet 2 av Mylar eller et lignende foliebelagt seilmateriale, og seilet er forskynt med et antall spredere som holder seilet utspennt med bærevingeprofil. I den i figur 1 viste bruksstilling, uten vindpåkjenning, kan det i akterliket 16 hhv. i forliket 6 forekomme høye spenninger, som nevnt foran. Forliket 6 strammes på vanlig måte av en tautalje 17 som går mellom en mastfotdel 20 og en kaus 18 In the case of the high-power rig shown in Figure 1, the sail 2 consists in a manner known per se of Mylar or a similar foil-coated sail material, and the sail is provided with a number of spreaders that keep the sail spread out with a wing profile. In the operating position shown in Figure 1, without wind stress, in the aft body 16 or in settlement 6, high voltages occur, as mentioned above. The shim 6 is tightened in the usual way by a rope hoist 17 that runs between a mast foot part 20 and a cowl 18

i seilets hals 19.in the neck of the sail 19.

Nærmere detaljer og trekk ved den i riggen anvendte mast skal nå beskrives nærmere under henvisning til snitt-tegningen i figur 2. I figur 2 er masten vist med et vegg-tverrsnitt som er sterkt overdrevet, for derved å få detaljene klarere frem. Closer details and features of the mast used in the rig will now be described in more detail with reference to the sectional drawing in figure 2. In figure 2 the mast is shown with a wall cross-section which is greatly exaggerated, in order to bring out the details more clearly.

Snittet i figur 2 er dessuten delt opp i fire segmenter ved hjelp av de stiplede linjer 21, 22, slik at masttverrsnittet således kan sies å ha et fremre område 23, The section in Figure 2 is also divided into four segments by means of the dashed lines 21, 22, so that the mast cross-section can thus be said to have a front area 23,

to sideveisområder 24, 25 og et bakre område 26.two lateral areas 24, 25 and a rear area 26.

Som vist er det fremre mastveggområde 23 utformet av et materiale som strekker seg i det minste over en del av mastens lengde, og som i en første fase av mastens elastiske deformering i retning mot seilets skjøtbarm 8 har en forholdsmessig lav elastisitetsmodul, og i en derpå følgende andre fase av den elastiske deformering har en relativ høy elastisitetsmodul . As shown, the front mast wall area 23 is formed of a material which extends at least over part of the mast's length, and which in a first phase of the mast's elastic deformation in the direction of the sail's joint beam 8 has a relatively low modulus of elasticity, and in a subsequent the following second phase of the elastic deformation has a relatively high modulus of elasticity.

Det i figur 2 generelt med 27 betegnede materialeThe in Figure 2 generally with 27 labeled material

i mastens fremre område er ved utførelsesformen i figur 2 dannet av et forsterkende fiber- og/eller vevnadsinnlegg 28 som er lagt inn i mastveggens fiberforsterkede plastmateriale. Innlegget 28 kan, for å påvirke mastens bøyeegenskaper strekke seg i fra mastens 1 nedre ende og opp til ca. 70-100% av mastens 1 totale lengde. Materialet i innlegget 28 velges slik at det i den første deformeringsfase kan tøyes med lite motstandsmoment og i den andre fase i hovedsaken vil være stivt. Dette kan man eksempelvis oppnå ved å gi innleggets i lengderetningen forløpende fibre en bølgeform som svarer til forlengelsen av forkanten i den første fase. in the front area of the mast is, in the embodiment in Figure 2, formed by a reinforcing fiber and/or woven insert 28 which is inserted into the fiber-reinforced plastic material of the mast wall. The insert 28 can, in order to influence the bending properties of the mast, extend from the lower end of the mast 1 up to approx. 70-100% of the mast's 1 total length. The material in the insert 28 is chosen so that in the first deformation phase it can be stretched with a small resistance moment and in the second phase will essentially be rigid. This can be achieved, for example, by giving the longitudinally running fibers of the insert a wave shape that corresponds to the extension of the leading edge in the first phase.

Ved utførelsen i figur 2 er det i tillegg truffet tiltak for å gi masten en betydelig høyere bøyestivhet i sideretningen enn i det fra forkanten og til skjøtbarmen 8 forløpende plan. For å oppnå dette er mastens sideveis veggområder 24, 25 over mastens lengdeutstrekning fremstilt av et materiale som sammenlignet med det bakre veggområde 26 har en høyere elastisitetsmodul. I utførelseseksemplet oppnås dette ved at det i områdene 24, 25 er lagt inn forsterkende innlegg 29, 30 i plastmaterialet. Disse innleggene strekker seg over hele mastlengden. Innleggene er på samme måte som innlegget 28 fortrinnsvis bygget opp av karbonfibre. In the embodiment in Figure 2, measures have also been taken to give the mast a significantly higher bending stiffness in the lateral direction than in the plane running from the front edge to the joint beam 8. To achieve this, the mast's lateral wall areas 24, 25 over the mast's longitudinal extent are made of a material which, compared to the rear wall area 26, has a higher modulus of elasticity. In the design example, this is achieved by reinforcing inserts 29, 30 in the plastic material being inserted in the areas 24, 25. These posts extend over the entire length of the mast. The inserts are, in the same way as the insert 28, preferably built up of carbon fibres.

Innleggene 28, 29 og 30 kan hver dekke opptil en fjerdedel av mastens omkrets. The inserts 28, 29 and 30 can each cover up to a quarter of the mast's circumference.

I figur 3 er grunnprinsippene ved foreliggende opp-finnelse vist, idet masten 1 er representert med sin lengde-midtlinje. In Figure 3, the basic principles of the present invention are shown, the mast 1 being represented by its longitudinal center line.

Sammenlignet med den vertikale og rette linje 31, som svarer til midtlinjen for vanlige master, har masten'1 ifølge oppfinnelsen en forkrumming i retning mot skjøtbarmen 8 allerede i sin utgangstilstand, dvs. før masten er ført inn i mastlommen 7, som danner seilets forlik 6. Denne krummede masttilstand er vist med den strekpunkterte linje 32. Forkrummingen kan sammenlignet med den rette linje 31, og med hensyn på mastens totallengde, strekke seg over mellom en førtiendedel og en fjerdedel av mastlengden. Denne på forhånd tilveiebragte bøyning av masten kan bestemmes ut i fra den påtenkte anvendelse og mastens konstruktive opp-bygging . Compared to the vertical and straight line 31, which corresponds to the center line of ordinary masts, the mast'1 according to the invention has a curvature in the direction of the joint beam 8 already in its initial state, i.e. before the mast is brought into the mast pocket 7, which forms the sail's halyard 6. This curved mast condition is shown by the dash-dotted line 32. Compared to the straight line 31, and with respect to the total length of the mast, the curvature can extend over between a fortieth and a quarter of the mast length. This previously provided bending of the mast can be determined from the intended application and the constructive structure of the mast.

I figur 3 er med fullt uttrukne linjer vist hvor-dan riggen ser ut i ferdig trimmet tilstand, men før vind-innvirkning. Dobbeltpilen 34 symboliserer her den første fase av mastens elastiske deformering mellom linjen 32 og forliket 6 i det ferdig trimmede seil 2. Figure 3 shows with fully extended lines how the rig looks in a fully trimmed state, but before wind impact. The double arrow 34 here symbolizes the first phase of the elastic deformation of the mast between the line 32 and the shim 6 in the fully trimmed sail 2.

Den i retning av skjøtbarmen 8 visende pil 35 symboliserer den andre fase av den elastiske deformering, The arrow 35 pointing in the direction of the joint seam 8 symbolizes the second phase of the elastic deformation,

i hvilken fase den vesentlig høyere elastisitetsmodul kommer til virkning. Det er åpenbart at med den spesielle utformingen av riggen ifølge oppfinnelsen oppnår man for in which phase the significantly higher modulus of elasticity comes into effect. It is obvious that with the special design of the rig according to the invention one achieves for

det første en materialskånende og lett trimming, mens man for det andre er sikret at masten har den ønskede høye stivhet. De prinsipper som oppfinnelsen vedrører, kan selvfølgelig også overføres til rigger for andre seilfartøyer. firstly a material-friendly and easy trimming, while secondly it is ensured that the mast has the desired high rigidity. The principles to which the invention relates can of course also be transferred to rigs for other sailing vessels.

Det forsterkende innlegg 28 kan også velges slikThe reinforcing insert 28 can also be selected in this way

at overgangen mellom den første fase ifølge dobbeltpilen 34 og den andre fase ifølge pilen 35 skjer på en kontinuerlig og ikke sprangvis måte, slik at det eksempelvis bibeholdes en viss og ønskelig elastisitet i toppen 33, noe som er fordelaktig ved et bygeinnfall. Som allerede nevnt kan disse egenskaper enten påvirkes ved å endre innleggets 28 lengde eller ved hjelp av materialvalget for innlegget, eller ved hjelp av begge disse faktorer. that the transition between the first phase according to the double arrow 34 and the second phase according to the arrow 35 takes place in a continuous and not jump-like manner, so that, for example, a certain and desirable elasticity is maintained in the peak 33, which is advantageous in the event of a shower. As already mentioned, these properties can either be influenced by changing the length of the insert 28 or by means of the choice of material for the insert, or by means of both of these factors.

Alt etter graden av den ønskede bøyestivhet i sideretningen kan det i sideområdene 24, 25 være anordnet større eller mindre innlegg 29, 30, og det foreligger variasjons-muligheter såvel i radiell retning som i omkretsretningen. Depending on the degree of the desired bending stiffness in the lateral direction, larger or smaller inserts 29, 30 can be arranged in the lateral areas 24, 25, and there are possibilities of variation both in the radial direction and in the circumferential direction.

Ved hjelp av de ekstra innlegg 29, 30 oppnår man også en sterk redusering av utbøyninger i sideretningen, med bibehold av egenskapene i bøyeplanet. Forsøk har vist at utbøyningsreduseringen i sideretningen kan ligge i størrel-sesordnen 50%, hvilket gir en betydelig bedring av seilets aerodynamiske forhold. With the help of the additional inserts 29, 30, a strong reduction of deflections in the lateral direction is also achieved, while retaining the properties in the bending plane. Tests have shown that the deflection reduction in the lateral direction can be in the order of 50%, which provides a significant improvement in the sail's aerodynamic conditions.

Masten 1 i riggen ifølge oppfinnelsen kan også anvendes på en måte som nærmere beskrevet i et tidligere forslag fra søkeren, se DE-OS 33 00 349. The mast 1 in the rig according to the invention can also be used in a manner as described in more detail in a previous proposal from the applicant, see DE-OS 33 00 349.

Samtlige av beskrivelse, krav og tegninger, uttrekk-bare trekk og fordeler, herunder også konstruktive detaljer og plassering i rommet, ansees å være av betydning for oppfinnelsen, både alene og i vilkårlige kombinasjoner. All of the description, requirements and drawings, extractable features and advantages, including also constructive details and placement in the room, are considered to be of importance to the invention, both alone and in arbitrary combinations.

Claims

1. Rigging for a sailboard with a mast designed especially as a hollow mast made of fiber-reinforced plastic and with a sail attached to the mast with its clevis, whose connecting beam is attached to the stern fitting on a forked boom running across the mast/characterized by the fact that the mast (1) in its the front area (23) over at least part of its length is made with a material (27) which in a first phase of the elastic deformation of the mast (1) in the direction of the sail's joint bosom (8) has a relatively low modulus of elasticity and in a subsequent second phase of the elastic deformation has a relatively high modulus of elasticity, and in that the mast (1) has a curvature approximately corresponding to the sail's settlement course.

2. Rig according to claim 1, characterized in that the material (27) in the front area (23) of the mast is designed and/or arranged in such a way that the first phase extends from the unloaded state to the sail's settlement curve.

3. Rig according to claim 1 or 2, characterized in that the material (27) consists of a reinforcing fiber and/or woven insert (28) in the front area (23) of the mast wall, and that the fiber and/or woven insert (28) in the the first phase can be stretched with a small resistance moment, while in the second phase it is mainly rigid.

4. Rig according to one of the preceding claims, characterized in that the fibers in the fiber and/or woven insert (28) have a wave shape in the longitudinal direction that corresponds to the cumulative sum of the extensions to the forward can of the mast (1) in the first phase of the elastic deformation.

5. Rig according to one of the preceding claims, characterized in that in the two lateral wall areas (24, 25) of the mast there is material arranged over the length of the mast which has a higher modulus of elasticity than on- or the compressive stress side.

6. Rig according to claim 5, characterized in that the material in the side areas (24, 25) is formed by reinforcing inserts (29, 30) of fibers or a woven fabric.

7. Rig according to one of the preceding claims, characterized in that the reinforced inserts (28, 29, 30) are made of carbon fibres.

8. Rig according to one of the preceding claims, characterized in that the insert (28) in the front area (23) of the mast (1) starting from the lower end of the mast extends approximately over 70-100% of the total length of the mast (1).