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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufspannen von Segelflächen sowie zum Verändern und Fixieren der Segelstellung auf Segelfahrzeugen, wobei die Veränderung der Segelstellung durch drehbare Lagerung der Vorrichtung zum Aufspannen von Segelflächen auf dem Segelfahrzeug ermöglicht ist, und dass eine Fixierung der Segelstellung durch Sperrung der Drehbarkeit in der aktuellen Segelstellung möglich ist, bzw. dass eine Fixierung der Segelstellung durch Begrenzung der Drehbarkeit ausgehend von der aktuellen Segelstellung möglich ist.
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Für Segelfahrzeuge zu Wasser und zu Land werden auf dem Fahrzeug Segelflächen aufgespannt und in den Wind gestellt, um die Windenergie in Antriebskraft für das Segelfahrzeug umzusetzen. Segel werden seit Jahrtausenden zum Antrieb von Segelbooten und Segelschiffen in allen denkbaren Größen verwendet. Auf traditionellen Segelschiffen werden überwiegend Rahsegel eingesetzt. Solche Segel haben keine optimierte Anströmkante und sind daher nicht für das Prinzip des dynamischen Auftriebs konstruiert. Solche Segel sind vor allem auf Kursen mit achterlichen bis seitlichen Winden geeignet. Auf Am-Wind-Kursen mit Wind schräg von vorn erbringen Rahsegel jedoch keine gute Leistung. Mit Rahsegeln kann außerdem grundsätzlich nicht schneller als der wahre Wind gesegelt werden. Das Dyna-Rigg auf dem Schiff ”Maltese Falcon” ist eine moderne Umsetzung mit der Möglichkeit, die Rahsegel sehr einfach setzen und bergen zu können. Auch kann die Segelstellung sehr einfach geändert werden. Die grundsätzlichen Nachteile der Rahsegel bleiben jedoch unverändert erhalten. Seit durch den Flugzeugbau das Prinzip des dynamischen Auftriebs bekannt ist, wird dieses Prinzip auch im Segelsport gezielt umgesetzt. Inzwischen fahren Sportkatamarane bei günstigen Verhältnissen schneller als der wahre Wind. Solche Höchstleistungen sind theoretisch für alle leichten Segelfahrzeuge wie z. B. auch für Strandsegler erreichbar.
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In der Praxis wird dies durch folgende Optimierungen angestrebt: Aufspannen möglichst großer Segelflächen. Ausbildung der Segelfläche als möglichst optimale Flügelform nach dem Prinzip des dynamischen Auftriebs, wobei der Anströmkante der Segel besondere Bedeutung zukommt. Optimale Ausrichtung der Segel mit der Anströmkante zum Wind auf möglichst allen fahrbaren Kursen. Vermeidung störender Bauteile vor der Anströmkante. Beim Windsurfen wird durch Verwendung sogenannter RDM (reduced diameter mast) der Mastdurchmesser verringert und dadurch die Anströmkante des Segels optimiert. Wie wichtig den Sportlern diese Eigenschaft ist, wird durch die Bereitschaft höhere Preise zu zahlen deutlich. Durch die freie Drehbarkeit des Windsurfriggs auf dem Surfbrett kann auf jedem fahrbaren Kurs die optimiert ausgeformte Anströmkante zum Wind gehalten werden. Außerdem kann bei der Halse das Segel über den Bug des Surfbrettes geschwenkt werden, wodurch dieses Manöver mit dem notwendigen Geschick deutlich schneller als bei Segelfahrzeugen mit konstruktiv aufgerichtetem Mast durchgeführt werden kann. Da der Mast beim Windsurfen jedoch vom Surfer selbst aufrecht gehalten werden muss, ist die maximal aufspannbare Segelfläche durch die Kraft und das Geschick des Surfers begrenzt. Die Segeldauer ist zudem von der Ausdauer des Surfers abhängig. Die meisten Segelfahrzeuge haben jedoch konstruktiv aufgerichtete Masten. Kleine Segeljollen haben oftmals nur ein Hauptsegel an einem drehbar gelagerten Mast mit Segelbaum. Dabei bildet der Mast die Anströmkannte des Segels. Je größer die Segelfläche ist, umso stabiler und daher auch dicker muss auch der tragende Mast ausgeführt werden. Es muss also ein Kompromiss zwischen Größe der Segelfläche und optimaler Ausformung der Anströmkante gefunden werden. Die Segelstellung wird über die sogenannte Schot eingestellt. Bei einer Halse kann das Segel nicht über den Bug des Bootes geschwenkt werden, da der Mast die Schotführung diagonal über das Boot verhindert. Die Schot muss in der Halse zunächst dicht geholt werden, damit der Segelbaum über das Heck schwenken kann. Danach wird die Schot auf der anderen Seite des Mastes wieder gefiert. Das Dichtholen erfolgt gegen die Kraft des Windes. Damit dafür die Muskelkraft ausreicht, wird die Schot über Umlenkrollen geführt, wodurch eine Flaschenzugwirkung erzielt wird. Durch die Umlenkrollen ist die Schot um ein vielfaches verlängert. Beim Segeln auf Am-wind-Kurs ist die genutzte Schotlänge deutlich kürzer und das ungenutzte Schotende liegt meist störend auf dem Segelfahrzeug. Viele Masten werden durch Stage und Wanten verstagt und damit aufrecht gehalten. Dadurch muss das Mastprofil selbst weniger Last tragen und kann schmaler gebaut werden, jedoch ist dadurch der Mast nicht mehr drehbar und das Segel kann nicht auf allen Kursen optimal zum Wind gestellt werden. Am Stag wird üblicherweise das Vorsegel gespannt. Im Luftstrom auf das Vorliek des Vorsegels gibt es üblicherweise keine konstruktiven Bauteile die die Anströmung des Vorlieks als Anströmkante nachteilig beeinflussen. Vorsegel können jedoch nur auf Am-Wind-Kursen optimal angeströmt werden. Zur Vergrößerung der Segelfläche werden zusätzliche Vorsegel, Klüver, Spinnacker, Blister usw. eingesetzt. Auch diese Segel können nur auf bestimmten Kursen ihre größtmögliche Wirkung entfalten und verursachen zusätzlichen Aufwand beim Segeltrimm. Die Segelstellung der einzelnen Segel wird über jeweils eigene Schoten eingestellt, wobei gerade ungenutzte Schotenden nach jeder Änderung der Segelstellung klariert werden müssen, damit kein Durcheinander entsteht. Ungenutzte, durcheinander liegende Schotenden können ansonsten verknoten und zu gefährlichen Situationen führen. Beim BALANCED RIG
US 4 911 093 A und seiner Ausprägung als Aero-Rig wird an einem drehbaren Mast mit durchgehendem Segelbaum ein Großsegel hinter dem Mast und ein kleineres Vorsegel mit Selbstwendeanlage vor dem Mast gefahren. Wobei durch Drehung des Mastes sowohl Groß- als auch Vorsegel gedreht werden und entsprechend die Segelstellung verändert wird. Die Fixierung der Segelstellung erfolgt konventionell über eine Schot. Bei einer Halse kann das Segel daher auch hier nicht über den Bug des Bootes geschwenkt werden. Die Schot muss in der Halse zunächst dichtgeholt werden, damit der Segelbaum über das Heck schwenken kann. Danach wird die Schot auf der anderen Seite des Mastes wieder gefiert. Das Dichtholen erfolgt gegen die Kraft des Windes. Damit dafür die Muskelkraft ausreicht, wird die Schot über Unlenkrollen geführt, wodurch eine Flaschenzugwirkung erzielt wird. Das BALANCED RIG gibt es inzwischen auf großen Schiffen mit Schotsteuerung über Maschinenkraft. Der Mast trägt mit dem durchgehenden Segelbaum, der oftmals als Gabelbaum ausgeführt ist, eine sehr große Last und ist entsprechend dick. Dadurch ist die Anströmung des dahinter liegenden Großsegels entsprechend suboptimal.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Aufspannen von Segelflächen auf Segelfahrzeugen sowie zum Verändern und fixieren der Segelstellung zu entwerfen, die keine konstruktiven Bauteile im Luftstrom auf die Anströmkanten aller Segelflächen benötigt, auf allen fahrbaren Kursen zum Wind eine optimale Anströmung aller Segelflächen ermöglicht, das Schiften und Halsen durch bequemes Schwenken der Segelfläche über den Bug des Segelfahrzeuges ermöglicht und die einfach zu bedienen ist.
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Die Aufgabe wird gelöst durch Merkmale der Ansprüche 1 bis 4.
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Durch drehbare Lagerung des Segelriggs wird die optimale Ausrichtung der Segel mit der Anströmkante zum Wind auf allen fahrbaren Kursen ermöglicht. Die Fixierung der Segelstellung erfolgt erfindungsgemäß nicht durch eine Schot, sondern durch Sperrung und/oder Begrenzung der Drehbarkeit direkt an der Drehachse. Die konventionelle Fixierung der Segelstellung durch eine Schot soll jedoch zusätzlich weiterhin möglich sein, um in einer Einführungsphase die Kundenakzeptanz zu erhöhen. Die Begrenzung der Drehbarkeit wird durch eine Mechanik realisiert, welche bei Aktivierung dieser Mechanik ausgehend von einer Ausgangsposition nur einen begrenzten Drehwinkel im und gegen den Uhrzeigersinn zulässt. Diese Mechanik ist besonders für das Kreuzen auf Am-Wind-Kursen mit häufigen Wendemanövern geeignet. Die Sperrung der Drehbarbeit wahlweise im und/oder gegen den Uhrzeigersinn wird jeweils durch eine Mechanik realisiert, welche bei Aktivierung dieser Mechanik die Veränderung der aktuellen Segelstellung entsprechend sperrt. Die Richtungsselektivität im und gegen den Uhrzeigersinn ist wichtig, damit bei Windänderungen eine plöztliche Änderung der Richtung des Winddruckes im Segel das Boot nicht zum Kentern bringt. Durch gleichzeitige Sperrung der Drehbarbeit im und gegen den Uhrzeigersinn kann diese Sicherheitsfunktion gezielt umgangen werden und z. B. die Funktion eines Bullenstanders auf Raumwindkursen nachgeahmt werden. Diese Mechanik ist für alle Segelmanöver geeignet und ermöglicht beim Halsen das Schwenken der Segelfläche über den Bug des Segelfahrzeuges. Dadurch entfällt das aufwendige Dichtholen der Schot mit Muskel- oder Maschinenkraft. Details zu den vorgenannten Mechaniken sind in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschrieben. Das Aufspannen der Segelfläche erfolgt nicht an einem zentralen Masten, sondern innerhalb einer Kombination aus Rahmenkonstruktion und Stab-Seil-Konstruktion, welche aus einem Mastträger, den Seitenmasten, dem Segelbaum und Spannseilen besteht. Je nach Art und Anzahl der aufzuspannenden Segelflächen sind weitere Konstruktionsteile notwendig, welche in nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschrieben sind, wobei keine Konstruktionsteile im Luftstrom auf die Anströmkanten der Segelflächen liegen. Innerhalb der Rahmenkonstruktion können mehrere Segelflächen nebeneinander angeordnet sein, wodurch die Gesamtsegelfläche vervielfacht werden kann. Die Anzahl der so aufspannbaren Segelflächen ist nur durch den Mindestabstand der Segelflächen untereinander und der Breite der Rahmenkonstruktion begrenzt. Die Segelflächen werden innerhalb der Rahmenkonstruktion so aufgespannt, dass die wirksame Segelfläche hinter der Drehachse größer ist als die wirksame Segelfläche vor der Drehachse, damit sich die Segel ohne Sperrung und/oder Begrenzung der Drehbarkeit wie eine Windfahne nach dem Wind ausrichten. Dadurch kann die Segelstellung ohne Muskel- oder Maschinenkraft geändert werden. Unabhängig davon ist eine Änderung der Segelstellung per Muskelkraft durch Griff an eines der unteren Konstruktionsteile der Rahmenkonstruktion jederzeit möglich. Falls eine Änderung der Segelstellung per Maschinenkraft gewünscht ist, kann das Drehrohr auch durch einen Motor gedreht werden. Durch Verwendung handelsüblicher Drehwinkelgeber zur Erfassung der aktuellen Segelstellung und einer elektrischen Einrichtung zum Aktivieren der Sperrung und/oder Begrenzung der Drehbarkeit kann die Kontrolle der Segelstellung auch an eine Automatik übergeben werden.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die Segelfläche nicht wie beim Windsurfen vom Segler aufrecht gehalten werden muss, aber die Segelfläche dennoch frei drehbar ist. Da keine Schot zum Fixieren der Segelstellung nötig ist, kann die Segelfläche in der Halse sehr bequem durch den Wind über den Bug des Segelfahrzeugs geschwenkt werden. Dadurch wird das aufwendige Dichtholen der Schot vermieden. Insbesondere erfordert bei konventioneller Schotsteuerung das kontrollierte Auffieren der Schot beim Wechsel auf die andere Seite des Mastes und das gleichzeitig auszuführende Stützruder sehr viel Übung und hohe Aufmerksamkeit. Dies insbesondere, weil bei einem falsch ausgeführten Manöver, der Segelbaum mit hoher Winkelgeschwindigkeit in Richtung Bugspitze dreht. Auf kleinen Booten mit unverstagten Masten kann der Drehimpuls zum Kentern des Bootes führen. Bei Booten mit verstagten Masten kann der in der Drehbewegung auf die Wanten schlagende Segelbaum zum Reißen der Wanten und dadurch nachfolgend zum Brechen des Mastes führen. Daher wird es als besonders vorteilhaft angesehen, dass beim Schwenken über den Bug die Segel nicht ruckartig in der neuen Segelstellung gestoppt werden müssen, sondern die Segelfläche wie eine Windfahne vom Wind sanft in die neue Segelstellung gebracht wird, und in dieser Stellung von der Drehsperre fixiert wird und anschließend der neue Kurs für eine optimale Anströmung der Segelfläche eingestellt wird.
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Bei herkömmlichen Konstruktionen zum Aufspannen von Segelflächen bildet der Mast oftmals die Anströmkannte der Hauptsegelfläche, wobei für das Mastprofil ein Kompromiss zwischen hoher Tragfähigkeit und guter aerodynamischer Ausformung gefunden werden muss.
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Da die erfindungsgemäße Rahmenkonstruktion keine Bauteile im Luftstrom auf die Anströmkante der Segelfläche benötigt, können diese Segelflächen ungehindert angeströmt werden und auf gute aerodynasche Ausformung hin optimiert werden, wodurch entsprechend hohe Antriebsleistung aus den Segeln entnommen werden kann.
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Ein weiterer Vorteil ist, dass mehrere Segelflächen nebeneinander aufgespannt werden können, wodurch die gesamte Breite des Segelfahrzeuges zum Aufspannen von Segelflächen genutzt werden kann. Dadurch können so aufgespannte Segel als umweltfreundlicher zusätzlicher Antrieb auf breiten Wasserfahrzeugen wie beispielsweise Kreuzfahrtschiffen und Containerfrachtern eingesetzt werden.
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Das Aufspannen mehrerer Segelflächen nebeneinander kann auch dazu genutzt werden, bei gleicher Segelfläche die Höhe der Segel zu verringern. Durch den dann tieferen Segeldruckpunkt wirkt der Segeldruck an einem kürzeren Hebelarm und bewirkt dadurch weniger Krängung, wodurch das Segeln bequemer wird.
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Durch das Aufspannen mehrerer Segelflächen nebeneinander innerhalb einer einzigen Rahmenkonstruktion kannn die Segelstellung all dieser Segelflächen durch nur eine einzige technische Einrichtung gleichzeitig verändert und fixiert werden.
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Bei konventioneller Schotsteuerung muss die wirksame Schotlänge beim Wechsel zwischen Raum-Schot-Kurs und Am-Wind-Kurs üblicherweise um mehrere Meter verkürzt werden. Das dann ungenutzte Schotende muss so gelegt werden, dass es nicht stört und nicht verknotet. Bei der erfindungsgemäßen Fixierung der Segelstellung müssen die Einrichtungen zum Sperren und Begrenzen der Drehbarkeit nur einige Millimeter bis wenige Zentimeter bewegt werden. Die Kraftübertragung zur Betätigung dieser Einrichtungen kann über Bowdenzüge, Hydraulik, Pneumatik, Elektrik oder jede andere bekannte Energieübertragung erfolgen. Es kann also Muskelkraft oder jede andere auf dem Segelfahrzeug vorhandene Energiequelle genutzt werden. Als besonders vorteilhaft wird dabei angesehen, dass die Bedieneinrichtungen dadurch beliebig auf dem Segelfahrzeug platziert werden können, wobei die Platzierung direkt auf der Ruderpinne oder direkt neben dem Steuerrad als besonders vorteilhaft angesehen wird. Bei konventioneller Schotsteuerung wären für eine solch günstige Platzierung der Schotenden eine vielzahl an zusätzlichen Umlenkrollen notwendig, wodurch zusätzliche Reibungskräfte beim Dichtholen und vor allem beim Fieren überwunden werden müssten.
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Durch die Kombination aus Freilauflager und Feststellbremse kann die Drehbarkeit sowohl richtungsselektiv (im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn) gesperrt werden, als auch bei anliegendem Drehmoment wieder freigegeben werden. Durch die abgeschrägte Sperrnase kann die Drehbegrenzung auch bei anliegendem Drehmoment gelöst werden. Besonders wichtig ist vor allem, dass bei Unterbrechung der Energieübertragung (z. B. Bruch eines Bowdenzuges) eine evtl. gesperrte oder begrenzte Drehbarkeit wieder freigegeben wird.
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Durch Dosierung der Kraft, mit der die Feststellbremsen auf die Freilauflager wirken als auch der Kraft, mit der die Sperrscheibe in den Wirkbereich der Sperrnase gedrückt wird, kann die Sperrung und Begrenzung der Drehbarkeit bei Überschreiten eines einstellbaren Drehmoments wieder gelöst werden. Dadurch kann bei einem zu hohen Segeldruck die Segelstellung automatisch geöffnet werden, wodurch die Anströmung nicht mehr optimal ist und dadurch wiederum der Segeldruck verringert wird. Diese Funktion kann genutzt werden, um beim Fahren mit einer Selbststeueranlage zu starke Krängung zu vermeiden sowie einer evtl. Kenterung entgegen zu wirken. Indem mehrere Stufen zum Sperren und Begrenzen der Drehbarkeit an den Betätigungseinrichtungen angeboten werden, kann zwischen komfortablem Segeln mit Segeldruckbegrenzung und Segeln im Grenzbereich z. B. während einer Regatta gewählt werden.
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Die Erfindung ist nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in
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1 die Nutzung der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf einem Segelboot, in
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2 bis 4 eine Einrichtung zum Verändern der Segelstellung durch drehbare Lagerung sowie zum Fixieren der Segelstellung durch Sperrung bzw. Begrenzung der Drehbarkeit, in
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5 bis 7 eine Vorrichtung zum Aufspannen einer dreieckigen Segelfläche, in
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8 bis 10 eine Vorrichtung zum Aufspannen von drei dreieckigen Segelflächen, in
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11 bis 13 eine Vorrichtung zum Aufspannen einer viereckigen Segelfläche, in
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14 bis 16 eine Vorrichtung zum Aufspannen von drei viereckigen Segelflächen, in
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17 Segelboote mit typischen Segelstellungen relativ zum Wind, in
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18 die Nutzung der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf einem Segelboot, in
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19 bis 23 eine Einrichtung zum Verändern der Segelstellung durch drehbare Lagerung sowie zum Fixieren der Segelstellung durch Sperrung bzw. Begrenzung der Drehbarkeit, in
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24 die Nutzung der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf einem Segelboot, in
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25 eine Einrichtung zum Verändern der Segelstellung durch drehbare Lagerung sowie zum Fixieren der Segelstellung durch Sperrung bzw. Begrenzung der Drehbarkeit, in
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26 und 27 Segelboote mit typischen Segelstellungen relativ zum Wind, welche mit der vorgenannten Einrichtung eingestellt werden können.
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1 zeigt die Nutzung der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf einem Segelboot. Das Drehrohr 3a ist unten durch das untere Drehlager 2 mit dem Bootsrumpf 1 verbunden. Im oberen Bereich wird das Drehrohr 3a durch das obere Drehlager 4 über das vordere Spannseil 5 und über seitliche Spannseile 6 mit dem Bootsrumpf 1 verbunden. Dadurch wird das Drehrohr 3a mit dem Befestigungflansch 3b und die darauf befestigte Rahmenkonstruktion mit dem Segel 14 aufrecht gehalten. Im oberen Drehlager 4 sind die drehbare Lagerung und die Einrichtungen zum Sperren und Begrenzen der Drehbarkeit integriert. Das obere Drehlager 4 mit den Einrichtungen zum Sperren und Begrenzen der Drehbarkeit ist in den 2 bis 4 detailliert dargestellt. Die Bedienelemente 9a, 9b und 9c zum aktivieren der Sperreinrichtungen sind auf der Ruderpinne 8 angeordnet. Die Kraftübertragung von den Bedienelementen 9a, 9b und 9c zu den Sperreinrichtungen im oberen Drehlager 4 erfolgt über die Bowdenzüge 7. Die Bedienelemente 9a, 9b und 9c sind als rastende Drehwahlschalter ausgeführt wie sie als Drehschalter für Gangschaltungen an Fährrädern bekannt sind. Als Bedienelemente und für die Kraftübertragung zu den Sperreinrichtungen können alle bisher bekannten technischen Einrichtungen zum Betätigen von Feststellbremsen eingesetzt werden. Insbesondere ist auf Segelfahrzeugen mit elektrischer Einrichtung eine elektrische Betätigung möglich. Durch Integration eines Drehwinkelgebers zum Erfassen der Segelstellung kann die Einstellung der Segelstellung auch von einer z. B. computergesteuerten Automatik übernommen werden. Das Drehrohr 3a trägt am oberen Ende den Befestigungsflansch 3b. Am Befestigungsflansch 3b wird die Vorrichtung zum Aufspannen der Segelfläche 14 befestigt.
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Das Segel 14 mit dem Vorliek 14a als Anströmkannte ist zwischen den Seitenmasten 12 und dem Segelbaum 10 aufgespannt. In den 5 bis 16 sind verschiedene Beispiele zum Aufspannen der Segelfläche dargestellt. Die am Segelbaum 10 angebrachte Schotrolle 11 ist funktional nicht erforderlich, sondern für den Fall gedacht, dass z. B. während einer Segelprüfung konventionell mit Schot gefahren werden soll, um auch das Beherrschen der konventionellen Halse zeigen zu können.
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2 zeigt Details zu den in 1 dargestellten Komponenten. Das untere Drehlager 2 besteht aus der am Bootsrumpf 1 befestigten Lagerschale 2a mit dem Kugellager 2b und der am Drehrohr 3a befestigten Lagerspitze 2c. Der Luftspalt zwischen Drehrohr 3a und Kugellager 2b dient dazu das Drehrohr 3a einfacher in die Lagerschale 2a einsetzen zu können. Danach kann der Luftspalt durch einen Passring ausgefüllt werden. Falls eine Änderung der Segelstellung per Maschinenkraft gewünscht ist, kann über das untere Drehlager 2 ein optionaler Motor über eine Kupplung das Drehrohr 3a drehen. Das obere Drehlager 4 besteht aus dem Außenrohr 4e das über die Befestigungsösen 4f mit Seilen auf dem Bootsrumpf abgespannt und dadurch das Drehrohr 3a aufrecht gehalten wird. Die Kugellager 4d bilden die drehbare Verbindung zwischen Drehrohr 3a und Außenrohr 4e. Mit der Drehsperre 4b kann die Drehung des Drehrohrs 3a im Uhrzeigersinn gesperrt werden. Die Drehsperre 4b besteht aus dem mit dem Drehrohr 3a verbundenen Freilauflager 4b1 und der am Außenrohr 4e befestigten Bandbremse 4b2. In der Darstellung drückt die Bandbremse 4b2 nicht auf das Freilauflager 4b1. Dadurch ist die Drehung im Uhrzeigersinn nicht gesperrt. Mit der Drehsperre 4a kann die Drehung des Drehrohrs 3a gegen den Uhrzeigersinn gesperrt werden. Die Drehsperre 4a besteht aus dem mit dem Drehrohr 3a verbundenen Freilauflager 4a1 und der am Außenrohr 4e befestigten Bandbremse 4a2. In der Darstellung drückt die Feststellbremse (Bandbremse 4a2) auf das Freilauflager 4a1. Dadurch ist die Drehung gegen den Uhrzeigersinn gesperrt. Die Bandbremsen 4a2 und 4b2 können so ausgelegt werden, dass die Bremskraft variiert werden kann. Wenn also über das Bedienelement 9a in einer Raststellung für komfortables Segeln nur eine begrenzte Bremskraft ausgeübt wird, kann bei starken Windböen die Bremskraft überwunden und das Segel dadurch etwas geöffnet werden, wodurch unerwünschte starke Krängung und evtl. Kentern automatisch vermieden werden kann. Für sportliches Segeln kann in einer anderen Raststellung volle Bremskraft ausgeübt werden, wobei unerwünschte Krängung durch Gewichtstrimm ausgeglichen werden muss. Die funktionale Aufteilung in Freilauflager und Feststellbremse wurde gewählt, weil auch bei anliegendem Drehmoment durch Winddruck im Segel das Lösen der Drehsperre möglich sein muss. Bei Vereinigung der Sperrfunktionen und der Richtungsselektivität in einem schaltbaren Freilauflager kann die Drehsperre üblicherweise nicht bei anliegendem Drehmoment gelöst werden. Die Richtungsselektivität ist erforderlich, damit bei schralendem Wind das Segel der Windänderung folgen kann, um zu verhindern, dass der Wind plötzlich von der falschen Seite ins Segel bläst, wodurch Kentergefahr entstehen könnte. Durch Sperren auch dieser Drehrichtung mit nur geringer Bremskraft kann erreicht werden, dass das Segel einer Windänderung erst folgt, wenn ein bestimmter Winddruck von der falschen Seite anliegt. Dadurch kann ungewolltes Anholen der Segel bei schralendem Wind verhindert bzw. verzögert werden, wodurch mehr Zeit bleibt, auf den schralenden Wind durch Abfallen zu reagieren.
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Mit der Drehbegrenzung 4c kann die Drehung des Drehrohres 3a in einem vorgegebenen Drehbereich begrenzt werden. Die Drehbegrenzung 4c besteht aus der Sperrnase 4c1, die mit dem Befestigungsring 4c2 am Drehrohr 3a befestigt ist sowie der Sperrscheibe 4c3 und dem Sperrscheibenträger 4c4. Der Sperrscheibenträger 4c4 ist mit dem Außenrohr 4e verbunden. Durch das Bedienelement 9c kann die Sperrscheibe 4c3 einseitig angehoben werden, wodurch die Drehbegrenzung 4c aktiviert wird. Mit den Drehsperren 4a und 4b können alle Segelmanöver, wie Anluven, Abfallen, Wenden und Halsen ausgeführt werden. Mit der Drehbegrenzung 4c ist das Kreuzen am Wind mit häufigen Wenden jedoch einfacher, da die Drehbegrenzung 4c zwischen den einzelnen Wendemanövern dazu nicht deaktiviert werden muss. Am Befestigungsflansch 3b werden der Mastträger 15 und der Segelbaum 10 und damit die in den 5 bis 16 dargestellten Rahmenkonstruktionen befestigt.
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3 zeigt die mit dem Befestigungsring 4c2 verbundene Sperrnase 4c1. An der Aussparung in der Sperrscheibe 4c3 ist der mögliche Drehbereich erkennbar.
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4 zeigt die seitlich abgeschrägte Sperrnase 4c1 und die Sperrscheibe 4c3 mit der Aussparung. Die Sperrscheibe 4c3 ist seitlich abgeflacht und wird durch die seitliche Erhöhung des Sperrscheibenträgers 4c4 seitlich geführt, wodurch eine Drehbewegung der Sperrscheibe 4c3 verhindert wird. Die seitliche Abschrägung der Sperrnase 4c1 dient vorrangig dazu, dass beim Lösen der Drehbegrenzung 4c die Sperrscheibe 4c3 an der Schräge entlang nach unten gedrückt wird. Dadurch wird erreicht, dass auch bei anliegendem Drehmoment durch Winddruck im Segel die Drehbegrenzung 4c sicher gelöst wird und nicht etwa durch Reibung zwischen Sperrnase 4c1 und Sperrscheibe 4c3 die Drehbegrenzung 4c trotz Deaktivierung ungewollt aufrecht erhalten bleibt. Damit die seitliche Abschrägung der Sperrnase 4c1 auch nach stoßartiger Beanspruchung erhalten bleibt, wird die Sperrnase 4c1 aus einem härteren Material als die Sperrscheibe 4c3 gefertigt. Die seitliche Abschrägung kann aber auch dazu genutzt werden, durch unterschiedlich starkes Anheben der Sperrscheibe 4c3 den Bereich der Drehbegrenzung zu variieren.
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In den 5 bis 7 ist die Rahmenkonstruktion zum Aufspannen eines dreieckigen Segels in unterschiedlichen Ansichten dargestellt. 5 zeigt die Ansicht von vorn auf das Segel 14. Der Mastträger 15 und die Seitenmasten 12 bilden einen dreieckigen Rahmen, in dem das dreieckige Segel 14 unten am Segelbaum 10 und oben am Spannseil 16 zwischen den Seitenmasten 12 aufgespannt ist. 6 zeigt die Ansicht von der Seite auf das Segel 14. Dabei ist gut erkennbar, dass der Raum vor der Anströmkante 14a auf das Segel 14 frei von Konstruktionsteilen ist, wodurch nachteilige Luftverwirbelungen vermieden werden. Die Spannseile 13 zwischen Seitenmast 12 und Segelbaum 10 halten die Seitenmasten 12 auch ohne gesetztes Segel 14 aufrecht und wirken den Zugkräften des Segels 14 entgegen und halten damit die Enden des Segelbaumes 10 in ihrer Position. 7 zeigt die Ansicht von oben auf die Rahmenkonstruktion. Die Spannseile 13 zwischen Seitenmast 12 und Segelbaum 10 wirken den Zugkräften des Segels 14 entgegen und halten damit die Enden des Segelbaumes 10 in ihrer Position. Dadurch kann der Segelbaum 10 weniger biegesteif ausgeführt werden, wodurch Gewicht eingespart werden kann.
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In den 8 bis 10 ist die Konstruktion zum Aufspannen von drei dreieckigen Segeln in unterschiedlichen Ansichten dargestellt. 8 zeigt die Ansicht von vorn auf das Segel 14. Der Mastträger 15, der obere Querbaum 17 und die Seitenmasten 12 bilden einen viereckigen Rahmen in dem die dreieckigen Segel 14 unten am vorderen Querbaum 19 sowie am hinteren Querbaum 21 und oben am oberen Querbaum 17 zwischen den Seitenmasten 12 aufgespannt sind. Die Spannseile 18 zwischen Seitenmast und oberem Querbaum 17 dienen zum Stabilisieren der Winkel dieses Vierecks. Die Anzahl der aufspannbaren Segel ist vom Mindestabstand zwischen den einzelnen Segeln und der Breite der Rahmenkonstruktion abhängig. 9 zeigt die Ansicht von der Seite auf das Segel 14. Da das Spannseil 20 seitlich neben den Segeln 14 verläuft, ist der Raum vor der Anströmkante 14a auf das Segel 14 frei von Konstruktionsteilen, wodurch nachteilige Luftverwirbelungen vermieden werden, wenn der Wind tangential auf das Segel trifft. 10 zeigt die Ansicht von oben auf die Rahmenkonstruktion. Die Spannseile 23 zwischen Seitenmast 12 und vorderem Querbaum 19 wirken den Zugkräften der Segel 14 entgegen und halten damit die Enden des vorderen Querbaumes 19 in ihrer Position. Die Spannseile 20 zwischen Seitenmast 12 und vorderem Querbaum 19 wirken bei nicht gesetzten Segeln 14 als Gegenkraft und bieten bei gesetzten Segeln zusätzliche Stabilität. Die Spannseile 24 zwischen Seitenmast 12 und hinterem Querbaum 21 wirken den Zugkräften der Segel 14 entgegen und halten damit die Enden des hinteren Querbaumes 19 in ihrer Position. Die Spannseile 22 zwischen Seitenmast 12 und hinterem Querbaum 21 wirken bei nicht gesetzten Segeln 14 als Gegenkraft und bieten bei gesetzten Segeln zusätzliche Stabilität.
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In den 11 bis 13 ist die Rahmenkonstruktion zum Aufspannen eines rechteckigen Segels in unterschiedlichen Ansichten dargestellt. 11 zeigt die Ansicht von vorn auf das Segel 14. Der Mastträger 15 und die Seitenmasten 12 bilden einen viereckigen Rahmen in dem das viereckige Segel 14 unten am Segelbaum 10 und oben am oberen Segelbaum 25 zwischen den Seitenmasten 12 aufgespannt ist. Die Spannseile 18 zwischen Seitenmast 12 und oberem Querbaum 17 dienen zum Stabilisieren der Winkel dieses Vierecks. 12 zeigt die Ansicht von der Seite auf das Segel 14. Dabei ist gut erkennbar, dass der Raum vor der Anströmkante 14a auf das Segel 14 frei von Konstruktionsteilen ist, wodurch nachteilige Luftverwirbelungen vermieden werden. Die Spannseile 13 zwischen Seitenmast 12 und Segelbaum 10 halten die Seitenmasten 12 auch ohne gesetztes Segel 14 aufrecht, wirken den Zugkräften des Segels 14 entgegen und halten damit die Enden des Segelbaumes 10 in ihrer Position. Die Spannseile 26 zwischen Seitenmast 12 (oben) und oberem Segelbaum 25 wirken den Zugkräften des Segels 14 entgegen und halten damit die Enden des oberen Segelbaumes 25 in ihrer Position. Die Spannseile 27 zwischen Seitenmast 12 (unten) und oberem Segelbaum 25 wirken den Zugkräften des Segels 14 entgegen und halten damit die Enden des oberen Segelbaumes 25 in ihrer Position. 13 zeigt die Ansicht von oben auf die Rahmenkonstruktion. Die Spannseile 26 zwischen Seitenmast 12 (oben) und oberem Segelbaum 25 wirken den Zugkräften des Segels 14 entgegen und halten damit die Enden des oberen Segelbaumes 25 in ihrer Position. Dadurch kann der obere Segelbaum 25 weniger biegesteif ausgeführt werden, wodurch Gewicht eingespart werden kann.
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In den 14 bis 16 ist die Konstruktion zum Aufspannen von drei viereckigen Segeln in unterschiedlichen Ansichten dargestellt. 14 zeigt die Ansicht von vorn auf die Segel 14. Der Mastträger 15, der obere Querbaum 17 und die Seitenmasten 12 bilden einen viereckigen Rahmen, in dem die viereckigen Segel 14 unten am vorderen Querbaum 19 sowie am hinteren Querbaum 21 und oben am oberen vorderen Querbaum 28 sowie dem oberen hinteren Querbaum 29 zwischen den Seitenmasten 12 aufgespannt sind. Die Spannseile 18 zwischen Seitenmasten und oberem Querbaum 17 dienen zum Stabilisieren der Winkel dieses Vierecks. Die Anzahl der aufspannbaren Segel ist vom Mindestabstand zwischen den einzelnen Segeln und der Breite der Rahmenkonstruktion abhängig. 15 zeigt die Ansicht von der Seite auf die Segel 14. Da die Spannseile 20 und 32 seitlich neben den Segeln 14 verlaufen, ist der Raum vor der Anströmkante 14a auf die Segel 14 frei von Konstruktionsteilen, wodurch nachteilige Luftverwirbelungen vermieden werden. Die Spannseile 23 zwischen Seitenmast 12 (unten) und vorderem Querbaum 19 wirken den Zugkräften der Segel 14 entgegen und halten damit die Enden des vorderen Querbaumes 19 in ihrer Position. Die Spannseile 20 zwischen Seitenmast 12 (oben) und vorderem Querbaum 19 wirken bei nicht gesetzten Segeln 14 als Gegenkraft und bieten bei gesetzten Segeln zusätzliche Stabilität. Die Spannseile 24 zwischen Seitenmast 12 (unten) und hinterem Querbaum 21 wirken den Zugkräften der Segel 14 entgegen und halten damit die Enden des hinteren Querbaumes 21 in ihrer Position. Die Spannseile 22 zwischen Seitenmast 12 (oben) und hinterem Querbaum 21 wirken bei nicht gesetzten Segeln 14 als Gegenkraft und bieten bei gesetzten Segeln zusätzliche Stabilität.
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Die Spannseile 30 zwischen Seitenmast 12 (oben) und oberem vorderen Querbaum 28 wirken den Zugkräften der Segel 14 entgegen und halten damit die Enden des oberen vorderen Querbaumes 28 in ihrer Position. Die Spannseile 32 zwischen Seitenmast 12 (unten) und oberem vorderen Querbaum 28 wirken bei nicht gesetzten Segeln 14 als Gegenkraft und bieten bei gesetzten Segeln zusätzliche Stabilität. Die Spannseile 31 zwischen Seitenmast 12 (oben) und oberem hinteren Querbaum 29 wirken den Zugkräften der Segel 14 entgegen und halten damit die Enden des oberen hinteren Querbaumes 29 in ihrer Position. Die Spannseile 33 zwischen Seitenmast 12 (unten) und oberem hinteren Querbaum 29 wirken bei nicht gesetzten Segeln 14 als Gegenkraft und bieten bei gesetzten Segeln zusätzliche Stabilität. 16 zeigt die Ansicht von oben auf die Rahmenkonstruktion mit den von oben erkennbaren Details.
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17 zeigt Segelboote mit typischen Segelstellungen relativ zum Wind. Das Segelboot 42 liegt direkt im Wind und hat das Schothorn über dem Heck. Dies ist typisch beim Setzen und Bergen der Segel, wenn das Boot am Steg oder einer Boje festgemacht ist oder wenn mit Motorkraft gegen den Wind gefahren wird, um das Segel für diese Arbeiten möglichst in der Bootsmitte zu halten. Auf Booten mit unverstagtem Mast kann das Segel auch beim Treiben vor dem Wind entsprechend Segelstellung 37 gesetzt und geborgen werden. Auf Booten mit Drehrahmenrigg entsprechend dieser Erfindung kann nach dem Setzen der Segel wahlweise mit Segelstellung 36 oder 39 mit raumem Wind direkt Fahrt aufgenommen werden. Bei Booten mit unverstagtem Mast und mit Schotsteuerung kann das Segel nur auf die Seite, auf der gerade die Schot liegt, genommen werden.
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Auf Booten mit Drehrahmenrigg entsprechend dieser Erfindung kann zwischen Fahrt auf raumem Wind von Backbord entsprechend Segelstellung 39 und Fahrt auf raumem Wind von Steuerbord entsprechend Segelstellung 36 direkt durch Schwenken des Segels mit Schothorn über dem Bug entsprechend Segelstellung 37 gewechselt werden. Bei Booten mit Schotsteuerung muss das Segel dafür zwischendurch mit Schothorn über dem Heck entsprechend Segelstellung 38 gegen den Winddruck dichtgeholt werden. Bei einem solchen Manöver muss im richtigen Augenblick Stützruder gegeben werden, um Schäden am Rigg und ein Kentern zu verhindern. Bei Booten mit verstagten Masten, kann auf raumen Kursen das Segel nicht optimal entsprechend Segelstellung 36 und 39 angestellt werden, da das Segel vorher gegen die Wanten gedrückt wird. Auf Booten mit Drehrahmenrigg entsprechend dieser Erfindung können Segelstellung 36 und 39 problemlos erreicht werden.
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Durch Kursänderung und Entsperren der Drehbarkeit des Segels kann das Segel durch den Wind in jede gewünschte Stellung gebracht und durch Sperrung der jeweiligen Richtung der Drehbarkeit in dieser neuen Position fixiert werden. Die Segelstellungen 39, 40 und 41 mit Schothorn an Backbord können durch Sperren der Drehbarkeit des Segels im Uhrzeigersinn fixiert werden. Die Segelstellungen 34, 35 und 36 mit Schothorn an Steuerbord können durch Sperren der Drehbarkeit des Segels gegen den Uhrzeigersinn fixiert werden.
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Wendemanöver zum Wechseln von Segelstellung 41 über 42 nach 34 sowie wieder zurück lassen sich am einfachsten mit der aktivierten Drehbegrenzung 4c ausführen.
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Segeln achteraus mit Drehrahmenrigg entsprechend dieser Erfindung ist wie bei konventionell getakelten Booten durch back halten der Segel möglich. Vorteilhafterweise können die Segel in der back gehaltenen Position fixiert werden und zum Beenden der Achterausfahrt die Fixierung leicht gelöst werden. Zusätzlich kann mit aerodynamisch angeströmten Segeln entsprechend Segelstellung 43 und 44 achteraus gesegelt werden. Die Segelstellungen 43 und 44 mit Schothorn an Steuerbord können durch Sperren der Drehbarkeit des Segels im Uhrzeigersinn fixiert werden.
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18 zeigt die Nutzung der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf einem Segelboot mit Steuerrad 8a vor dem Segel 14, wodurch immer freie Sicht voraus besteht. Das Segel 14 ist sehr tief angeordnet, damit ergibt sich ein niedriger Segeldruckpunkt. Damit ausreichend Kopffreiheit im Cockpit verbleibt wurde ein trapezförmges Segel mit verkürztem Segelbaum 10 gewählt. Das obere Drehlager 4 ist auf dem Bootsdeck 1a befestigt und trägt den Befestigungsflansch 3b woran wiederum die Rahmenkonstruktion zum Aufspannen des Segels 14 befestigt ist. Im oberen Drehlager 4 sind die drehbare Lagerung und die Einrichtungen zum Sperren und Begrenzen der Drehbarkeit integriert. Das obere Drehlager 4 mit den Einrichtungen zum Sperren und Begrenzen der Drehbarkeit ist in den 19 bis 21 detailliert dargestellt. Die Bedienelemente 9a, 9b und 9c zum Aktivieren der Sperreinrichtungen sind nahe des Steuerrades 8a angeordnet, um eine gute Erreichbarkeit zu gewährleisten. Die Kraftübertragung von den Bedienelementen 9a, 9b und 9c zu den Sperreinrichtungen im oberen Drehlager 4 erfolgt über die Bowdenzüge 7. Das obere Drehlager 4 trägt den Befestigungsflansch 3b.
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Am Befestigungsflansch 3b wird die Vorrichtung zum Aufspannen der Segelfläche 14 befestigt. Das trapezförmige Segel 14 mit dem Vorliek 14a als Anströmkante ist zwischen dem oberen Segelbaum 25 und dem Segelbaum 10 aufgespannt. In den 11 bis 16 sind verschiedene Beispiele zum Aufspannen viereckiger Segelflächen dargestellt.
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19 zeigt Details zu den in 18 dargestellten Komponenten. Das obere Drehlager 4 ist als Drehverbinder bzw. Drehkranz ausgeführt, wie er z. B. als Verbindung zwischen Wagen und Deichsel bei Anhängern bekannt ist. Der untere Außenring 4h ist am Bootsdeck 1a befestigt. Der obere Innenring 4i trägt den Befestigungsflansch 3b. Der obere Innenring 4i ist über Zahnräder mit dem Drehrohr 3a verbunden. Durch Wahl der Übersetzung dieser Zahnräder können verschiedene Drehbereiche, wie in 22 und 23 gezeigt, realisiert werden. Die Kugellager 4d bilden die drehbare Verbindung zwischen Drehrohr 3a und dem durch den Befestigungsflansch 4g am Bootsdeck 1a befestigten Außenrohr 4e. Mit der Drehsperre 4b kann die Drehung des Drehrohrs 3a im Uhrzeigersinn gesperrt werden. Die Drehsperre 4b besteht aus dem mit dem Drehrohr 3a verbundenen Freilauflager 4b1 und der am Außenrohr 4e befestigten Bandbremse 4b2. In der Darstellung drückt die Bandbremse 4b2 nicht auf das Freilauflager 4b1. Dadurch ist die Drehung im Uhrzeigersinn nicht gesperrt. Mit der Drehsperre 4a kann die Drehung des Drehrohrs 3a gegen den Uhrzeigersinn gesperrt werden. Die Drehsperre 4a besteht aus dem mit dem Drehrohr 3a verbundenen Freilauflager 4a1 und der am Außenrohr 4e befestigten Bandbremse 4a2. In der Darstellung drückt die Feststellbremse (Bandbremse 4a2) auf das Freilauflager 4a1. Dadurch ist die Drehung gegen den Uhrzeigersinn gesperrt. Die Bandbremsen 4a2 und 4b2 können so ausgelegt werden, dass die Bremskraft variiert werden kann. Wenn also über das Bedienelement 9a in einer Raststellung für komfortables Segeln nur eine begrenzte Bremskraft ausgeübt wird, kann bei starken Windböen die Bremskraft überwunden und das Segel dadurch etwas geöffnet werden, wodurch unerwünschte starke Krängung und evtl. Kentern automatisch vermieden werden kann. Für sportliches Segeln kann in einer anderen Raststellung volle Bremskraft ausgeübt werden, wobei unerwünschte Krängung durch Gewichtstrimm ausgeglichen werden muss. Die funktionale Aufteilung in Freilauflager und Feststellbremse wurde gewählt, weil auch bei anliegendem Drehmoment durch Winddruck im Segel das Lösen der Drehsperre möglich sein muss. Bei Vereinigung der Sperrfunktionen und der Richtungsselektivität in einem schaltbaren Freilauflager kann die Drehsperre üblicherweise nicht bei anliegendem Drehmoment gelöst werden. Die Richtungsselektivität ist erforderlich, damit bei schralendem Wind das Segel der Windänderung folgen kann, um zu verhindern, dass der Wind plötzlich von der falschen Seite ins Segel bläst, wodurch Kentergefahr entstehen könnte. Durch Sperren auch dieser Drehrichtung mit nur geringer Bremskraft kann erreicht werden, dass das Segel einer Windänderung erst folgt, wenn ein bestimmter Winddruck von der falschen Seite anliegt. Dadurch kann ungewolltes Anholen der Segel bei schralendem Wind verhindert bzw. verzögert werden, wodurch mehr Zeit bleibt, auf den schralenden Wind durch Abfallen zu reagieren. Mit der Drehbegrenzung 4c kann die Drehung des Drehrohres 3a in einem vorgegebenen Drehbereich begrenzt werden. Die Drehbegrenzung 4c besteht aus der Sperrnase 4c1, die mit dem Befestigungsring 4c2 am Drehrohr 3a befestigt ist sowie der Sperrscheibe 4c3 und dem Sperrscheibenträger 4c4. Der Sperrscheibenträger 4c4 ist mit dem Außenrohr 4e verbunden. Durch das Bedienelement 9c kann die Sperrscheibe 4c3 einseitig angehoben werden, wodurch die Drehbegrenzung 4c aktiviert wird. Mit den Drehsperren 4a und 4b können alle Segelmanöver, wie Anluven, Abfallen, Wenden und Halsen ausgeführt werden. Mit der Drehbegrenzung 4c ist das Kreuzen am Wind mit häufigen Wenden jedoch einfacher, da die Drehbegrenzung 4c zwischen den einzelnen Wendemanövern dazu nicht deaktiviert werden muss. Am Befestigungsflansch 3b werden der Mastträger 15 und der Segelbaum 10 und damit die in den 5 bis 16 dargestellten Rahmenkonstruktionen befestigt.
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20 zeigt die mit dem Befestigungsring 4c2 verbundene Sperrnase 4c1. An der Aussparung in der Sperrscheibe 4c3 ist der mögliche Drehbereich erkennbar.
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21 zeigt die seitlich abgeschrägte Sperrnase 4c1 und die Sperrscheibe 4c3 mit der Aussparung. Die Sperrscheibe 4c3 ist seitlich abgeflacht und wird durch die seitliche Erhöhung des Sperrscheibenträgers 4c4 seitlich geführt, wodurch eine Drehbewegung der Sperrscheibe 4c3 verhindert wird. Die seitliche Abschrägung der Sperrnase 4c1 dient vorrangig dazu, dass beim Lösen der Drehbegrenzung 4c die Sperrscheibe 4c3 an der Schräge entlang nach unten gedrückt wird. Dadurch wird erreicht, dass auch bei anliegendem Drehmoment durch Winddruck im Segel die Drehbegrenzung 4c sicher gelöst wird und nicht etwa durch Reibung zwischen Sperrnase 4c1 und Sperrscheibe 4c3 die Drehbegrenzung 4c trotz Deaktivierung ungewollt aufrecht erhalten bleibt. Damit die seitliche Abschrägung der Sperrnase 4c1 auch nach stoßartiger Beanspruchung erhalten bleibt, wird die Sperrnase 4c1 aus einem härteren Material als die Sperrscheibe 4c3 gefertigt. Die seitliche Abschrägung kann aber auch dazu genutzt werden, durch unterschiedlich starkes Anheben der Sperrscheibe 4c3 den Bereich der Drehbegrenzung zu variieren.
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22 zeigt die mit der Drehbegrenzung 4c möglichen Schwenkbereiche bei einer Übersetzung von 1:12 zwischen der Verzahnung an Drehrohr 3a und am Innenring 4i. Die für Fahrt voraus nutzbaren Anschläge sind mit einem geschlossenen Pfeil gekennzeichnet. Die für Fahrt achteraus nutzbaren Anschläge sind mit einem offenen Pfeil gekennzeichnet. Durch die Rumpfform sind in diesem Beispiel für Fahrt achteraus weniger Anschläge nutzbar als für Fahrt voraus.
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23 zeigt die mit der Drehbegrenzung 4c möglichen Schwenkbereiche bei einer Übersetzung von 1:10 zwischen der Verzahnung an Drehrohr 3a und am Innenring 4i. Die für Fahrt voraus nutzbaren Anschläge sind mit einem geschlossenen Pfeil gekennzeichnet. Die für Fahrt achteraus nutzbaren Anschläge sind mit einem offenen Pfeil gekennzeichnet. Durch die Rumpfform sind in diesem Beispiel für Fahrt achteraus weniger Anschläge nutzbar als für Fahrt voraus.
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24 zeigt die Nutzung der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf einem Segelboot. Das Segel 14 ist sehr tief angeordnet, daher ergibt sich ein niedriger Segeldruckpunkt. Damit ausreichend Kopffreiheit im Cockpit verbleibt, wurde ein trapezförmiges Segel mit verkürztem Segelbaum 10 gewählt. Das obere Drehlager 4 ist auf dem Bootsdeck 1a befestigt und trägt die Drehscheibe 3c, woran wiederum die Rahmenkonstruktion zum Aufspannen des Segels 14 befestigt ist. Im oberen Drehlager 4 sind die drehbare Lagerung und die Einrichtungen zum Sperren und Begrenzen der Drehbarkeit integriert. Das obere Drehlager 4 mit den Einrichtungen zum Sperren und Begrenzen der Drehbarkeit ist in 25 detailliert dargestellt. Die Bedienelemente 9a, 9b und 9c zum Aktivieren der Sperreinrichtungen sind auf der Ruderpinne 8 angeordnet, um eine gute Erreichbarkeit zu gewährleisten. Die Kraftübertragung von den Bedienelementen 9a, 9b und 9c zu den Sperreinrichtungen im oberen Drehlager 4 erfolgt über die Bowdenzüge 7. Das trapezförmige Segel 14 mit dem Vorliek 14a als Anströmkante ist zwischen dem oberen Segelbaum 25 und dem Segelbaum 10 aufgespannt. In den 11 bis 16 sind verschiedene Beispiele zum Aufspannen viereckiger Segelflächen dargestellt.
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25 zeigt Details zu den in 24 dargestellten Komponenten. Das Drehlager 4 ist als Achse 3d und Drehscheibe 3c auf den Laufrollen 4i, welche am Bootsdeck 1a befestigt sind, ausgeführt. Mit der Drehsperre 4b kann die Drehung der Drehscheibe 3c im Uhrzeigersinn gesperrt werden. Die Drehsperre 4b ist als Andrückrolle 4b3 mit Freilauf bzw. Rücklaufsperre ausgeführt. In der Darstellung drückt die Rolle 4b3 nicht auf die Drehscheibe 3c. Dadurch ist die Drehung im Uhrzeigersinn nicht gesperrt. Mit der Drehsperre 4a kann die Drehung der Drehscheibe 3c gegen den Uhrzeigersinn gesperrt werden. Die Drehsperre 4a ist als Andrückrolle 4a3 mit Freilauf bzw. Rücklaufsperre ausgeführt. In der Darstellung drückt die Rolle 4a3 auf die Drehscheibe 3c. Dadurch ist die Drehung gegen den Uhrzeigersinn gesperrt. Durch dosiertes Andrücken der Rollen 4a3 und 4b3 kann die auf die Drehscheibe 3c ausgeübte Bremskraft variiert werden. Wenn also über das Bedienelement 9a in einer Raststellung für komfortables Segeln nur eine begrenzte Bremskraft ausgeübt wird, kann bei starken Windböen die Bremskraft überwunden und das Segel dadurch etwas geöffnet werden, wodurch unerwünschte starke Krängung und evtl. Kentern automatisch vermieden werden kann. Für sportliches Segeln kann in einer anderen Raststellung volle Bremskraft ausgeübt werden, wobei unerwünschte Krängung durch Gewichtstrimm ausgeglichen werden muss. Die Richtungsselektivität der Freilauffunktion ist erforderlich, damit bei schralendem Wind das Segel der Windänderung folgen kann, um zu verhindern, dass der Wind plötzlich von der falschen Seite ins Segel bläst, wodurch Kentergefahr entstehen könnte. Durch Sperren auch dieser Drehrichtung mit nur geringer Bremskraft kann erreicht werden, dass das Segel einer Windänderung erst folgt, wenn ein bestimmter Winddruck von der falschen Seite anliegt. Dadurch kann ungewolltes Anholen der Segel bei schralendem Wind verhindert bzw. verzögert werden, wodurch mehr Zeit bleibt, auf den schralenden Wind durch Kursänderung zu reagieren. Mit der Drehbegrenzung 4c durch Aktivierung des Sperrschiebers 4c5 kann die Drehung der Drehscheibe 3c in vorgegebenen Drehbereichen begrenzt werden. Die Drehbegrenzung 4c besteht aus dem Sperrschieber 4c5, der zur Aktivierung der Drehbegrenzung 4c in die Vertiefungen 4c6 in der Drehscheibe 3c gedrückt wird. Die Kanten des Sperrschiebers 4c5 und der Vertiefungen 4c6 sind abgerundet bzw. abgeschrägt ausgeführt. Dies dient vorrangig dazu, dass beim Lösen der Drehbegrenzung 4c der Sperrschieber 4c5 an der Schräge entlang nach unten gedrückt wird. Dadurch wird erreicht, dass auch bei anliegendem Drehmoment durch Winddruck im Segel die Drehbegrenzung 4c sicher gelöst wird und nicht etwa durch Reibung zwischen Sperrschieber 4c5 und Vertiefung 4c6 in der Drehscheibe 3c die Drehbegrenzung 4c trotz Deaktivierung ungewollt aufrecht erhalten bleibt. Mit den Drehsperren 4a und 4b können alle Segelmanöver, wie Anluven, Abfallen, Wenden und Halsen ausgeführt werden. Mit der Drehbegrenzung 4c ist das Kreuzen am Wind mit häufigen Wenden jedoch einfacher, da die Drehbegrenzung 4c zwischen den einzelnen Wendemanövern dazu nicht deaktiviert werden muss. An der Drehscheibe 3c werden der Mastträger 15 und der Segelbaum 10 und damit die in den 5 bis 16 dargestellten Rahmenkonstruktionen befestigt. Die Drehscheibe 3c kann bei entsprechenden Sicherheitsvorkehrungen auch für den Aufenthalt von Personen, z. B. als Sonnendeck auf Ausflugsschiffen, verwendet werden.
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26 zeigt wie die Drehbegrenzung 4c für oft genutzte Segelstellungen genutzt werden kann.
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27 zeigt die Drehscheibe 3c. Die Vertiefungen 4c6 auf der Unterseite der Drehscheibe sind dabei durch Markierungen auf der Oberseite wiedergegeben, um die Bedienbarkeit zu erleichtern. Zusätzlich zur Vertiefung 4c6 für das Kreuzen am Wind sind weitere frei wählbare Vertiefungen 4c6 in der Drehscheibe 3c untergebracht. Dadurch entstehen weitere Drehbereichsbegrenzungen. Die Anschläge der Drehbereichsbegrenzungen können für oft genutzte Segelstellungen optimiert werden. 26 zeigt Beispiele solcher oft genutzten Segelstellungen, wobei die zugehörigen Anschläge in 27 gekennzeichnet sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bootsrumpf
- 1a
- Bootsdeck
- 2
- unteres Drehlager
- 2a
- Lagerschale
- 2b
- Kugellager
- 2c
- Lagerspitze
- 3a
- Drehrohr
- 3b
- Befestigungsflansch
- 3c
- Drehscheibe
- 3c39
- Anschlag Drehbereichsbegrenzung für Raumwindkurs
- 3c41
- Anschlag für Halbwindkurs
- 3c41
- Anschlag für Amwindkurs
- 3c43
- Anschlag für Fahrt achteraus in Windrichtung
- 3c44
- Anschlag für Fahrt achteraus quer zum Wind
- 3d
- Achse für Drehscheibe
- 4
- oberes Drehlager
- 4a
- Drehsperre gegen den Uhrzeigersinn
- 4a1
- Freilauflager
- 4a2
- Bandbremse
- 4a3
- Andrückrolle mit Rücklaufsperre
- 4b
- Drehsperre im Uhrzeigersinn
- 4b1
- Freilauflager
- 4b2
- Bandbremse
- 4b3
- Andrückrolle mit Rücklaufsperre
- 4c
- Drehbegrenzung
- 4c1
- Sperrnase
- 4c2
- Befestigungsring für Sperrnase
- 4c3
- Sperrscheibe
- 4c4
- Sperrscheibenführung
- 4c5
- Sperrschieber
- 4c6
- Vertiefung für Drehbereichsbegrenzung
- 4d
- Kugellager
- 4e
- Außenrohr
- 4f
- Befestigungsösen für Spannseile
- 4g
- Befestigungsflansch für Außenrohr
- 4h
- Außenring der Drehverbindung
- 4i
- Innenring der Drehverbindung
- 4j
- Laufrollen für Drehscheibe
- 5
- vorderes Spannseil
- 6
- seitliches Spannseil
- 7
- Bowdenzüge
- 8
- Ruderpinne
- 9a
- Bedienelement für Drehsperre gegen den Uhrzeigersinn
- 9b
- Bedienelement für Drehsperre im Uhrzeigersinn
- 9c
- Bedienelement für Drehbegrenzung
- 10
- Segelbaum
- 11
- Schotrolle
- 12
- Seitenmasten
- 13
- Spannseil zwischen Seitenmast (unten) und Segelbaum
- 14
- Segel
- 14a
- Vorliek
- 15
- Masträger
- 16
- Spannseil zwischen den Seitenmasten
- 17
- oberer Querbaum
- 18
- Spannseil zwischen Seitenmast (oben) und oberem Querbaum
- 19
- vorderer Querbaum
- 20
- Spannseil zwischen Seitenmast (oben) und vorderem Querbaum
- 21
- hinterer Querbaum
- 22
- Spannseil zwischen Seitenmast (oben) und hinterem Querbaum
- 23
- Spannseil zwischen Seitenmast (unten) und vorderem Querbaum
- 24
- Spannseil zwischen Seitenmast (unten) und hinterem Querbaum
- 25
- oberer Segelbaum
- 26
- Spannseil zwischen Seitenmast (oben) und oberem Segelbaum
- 27
- Spannseil zwischen Seitenmast (unten) und oberem Segelbaum
- 28
- oberer vorderer Querbaum
- 29
- oberer hinterer Querbaum
- 30
- Spannseil zwischen Seitenmast (oben) und oberem vorderen Querbaum
- 31
- Spannseil zwischen Seitenmast (oben) und oberem hinteren Querbaum
- 32
- Spannseil zwischen Seitenmast (unten) und oberem vorderen Querbaum
- 33
- Spannseil zwischen Seitenmast (unten) und oberem hinteren Querbaum
- 34
- Segelboot auf Amwindkurs, Schothorn auf Steuerbord
- 35
- Segelboot auf Halbwindkurs, Schothorn auf Steuerbord
- 36
- Segelboot auf Raumwindkurs, Schothorn auf Steuerbord
- 37
- Segelboot mit achterlichem Wind, Schothorn über dem Bug
- 38
- Segelboot mit achterlichem Wind, Schothorn über dem Heck
- 39
- Segelboot auf Raumwindkurs, Schothorn auf Backbord
- 40
- Segelboot auf Halbwindkurs, Schothorn auf Backbord
- 41
- Segelboot auf Amwindkurs, Schothorn auf Backbord
- 42
- Segelboot im Wind, Schothorn über dem Heck
- 43
- Segelboot mit Fahrt achteraus in Windrichtung
- 44
- Segelboot mit Fahrt achteraus quer zum Wind