Die Erfindung betrifft einen für Sportzwecke eingesetzte Speer mit verbesserter Navigationsfähigkeit und ver¬ besserten Flugeigenschaf en.

Der Speer als .Vurfwaffe, später als Sportgerät, wurde im Laufe seiner mehrtausendjährigen Geschichte jederzeit nach einer solchen Überlegung gefertigt, dass neben einer stromlinienförmigen Form seine Oberfläche so glatt wie möglich sein soll, weil er dadurch besser fliegen kann. Diese Konzeption kann während der Entwicklung des Speeres als Sportgerät auch im XX. Oahrhundert beobachtet werden. Eine Herstellerfirma ist in ihrer Bestrebung auf die maximale Oberflächenglattheit soweit gegangen, dass der von ihr hergestellte Stahlspeer auf der ganzen Ober- fläche, mit Chrom überzogen wurde, doch der erwartete

Erfol'g blieb aus. Dieser Misserfolg wies schon darauf hin dass zur Erreichung von optimalen Flugeigenschaften auch andere Faktoren in Rücksicht genommen werden müssen.

Der Speer, dessen Abmessungen und andere Paraπeter durch die strengen Vorschriften des Internationalen Verbandes für Athletik (IAAF) geregelt sind, wurde trotzdem ein ausgezeichnet navigierendes und segelndes Sportgerät. Die Entwicklung dieser Sportart bewegte schliesslich den Internationalen Verband nach der Überschreitung der 100-m-Grenze dazu, dass eine Abänderung de r Vorschriften für Männerspeer beschlossen wurde und ähnliche Änderunge sind auch beim Frauenspeer in Aussicht. Das Ziel der eingeführten Veränderungen war die Verminderung der Wurf weite und eine derartige Abänderung der Flugbahn des Speeres, damit er immer mit seiner Spitze den Boden erreicht, wodurch die Gefährlichkeit vermindert und de r

Streit um die Gültigkeit des Wurfes behoben werden können. Diese im Grunde genommen gutwillige Veränderungen haben die Flugeigenschaften des bisher ausgezeichnet navigieren¬ den Mänπerspeeres negativ beeiπflusst und mit einem Speer nach den neuen Vorschriften im Durchschnitt um etwa 8-10 m kleinere Wurfweite erzielt werden kann. So tauchte sowohl bei den Sportgeräteherstellern als auch bei den Sportlern der durch den .Yettka pf diktierte Bedarf auf, wie mit Rücksicht auf die neuen Vorschriften ein neuer Speer gebaut werden könnte, dessen Eigenschaften dem alten Speer nahekommen und mit welchem bessere Ergebnisse erzielt werden können. Die Verbesserungsmöglichkeiten sind jedoch durch die neuen Vorschriften streng eingeschränkt. Das Gewicht eines Mannerspeeres darf 800 g, die Länge 260 cm, und der ^' maximale Durchmesser 30 mm betragen, während ein Fraueπspeer wiegt 600 g und kann _, eine Länge von 220 cm und einen maximalen Durchmesser von 25 mm haben Darüber hinaus sind die Form des Speeres, sein Schwerpunkt und die Stelle des zum Festhalten dienenden Bundes auch durch die Vorschriften geregelt. So darf z_.3. beim neuen Männerspeer der Schwerpunkt höchstens 106 cm hinter der vorderen Spitze, unter dem Bund angeordnet werden, und die Dicke (der Durchmesser) des Speeres darf in der Mitte zwischen dem Schwerpunkt und der hinteren 3pitze höchstens 27 mm _r währeπd in einer Entfernung von 15 cm von der hinteren Spitze mindestens 12 mm betragen. ^'

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Speeres unter den obenbenannten Bedingungen, dessen Parameter keine der gültigen Vorschriften verletzen, der jedoch eine den Fähigkeiten des jeweiligen Sportlers angepasste verbesserte Navigationsfähigkeit aufweist,

die letzten Endes die Erhöhung der Wurfweite ermöglicht und der vorschrifts ässigen Landung des Gerätes beiträgt.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass im Gegensatz zur bisherigen allgemeinen Annahme die

Rauhheit der Oberfläche des Speeres bei Würfen gewisser Grosse bzw. mit bestimmter Auswurfgeschwindigkeit die Flugeigenschaften bzw. die Navigationsfahigkeit des Speeres nicht negativ beeinflusst , sondern sogar eine ausdrücklich positive Wirkung ausübt. Die theoretische Erklärung für diese Erscheinung ist etwa wie folgt:

Wie bei jedem in der Luft navigierenden geworfenen Körpe r gehört auch beim Speer zu einer gegebenen Geschwindigkeit (Auswurfgeschwindigkeit) und einem gegebenen Auswurfwinke eine theoretische Flugbahn, wenn man alle andere Stör- . faktoren (z.B. Wind) ausser Acht lässt.

Der durch die Langsachse des Speeres und die Tangente der durch den Schwerpunkt des Speeres beschriebenen Flugbahn eingeschlossene Winkel bildet den für den Wurf charakte¬ ristischen sogenannten sogenannten Anstellwinkel <_^ . Die Flugbahn des Speeres setzt sich aus drei Abschnitten zusammen: aus ansteigendem Bahnabschnitt, Scheitelpunkt und absteigendem Bahnabschnitt. Es existiert also ein solcher Punkt, der Scheitelpunkt, wo sich die Richtung der Bewegung verändert und die auf Speer wirkende resultierende Kraft F„r kleiner wird als die

Gewichtskraft J3. In dem ansteigenden Bahnschnitt navigiert der Speer am besten, wenn ein solches dynamisches Kraft¬ gleichgewicht zustande kommt, bei v/elcher die Längsachse des Speeres mit der jeweiligen Tangente der Flugbahn einen

minimalen Winkel einschliesst, also das Gerät sich in Richtung der Fortbewegung einstellt. Auf dem Scheitelpunkt kommt es zu einer Richtungsänderung, wobei als optimal diejenige Position betrachtet werden kann, wenn sich der Speer weiterhin in Richtung de r

Fortbewegung einstellt, also in Richtung der "Anströouπg". Durch eine bestimmte Rauhheit der Oberfläche kann es bei Einhaltung der aktuell gültigen geometrischen Vorschriften des Speeres erzielt werden , dass in de r Anfangsphase der Flugbahn das bestrebte dynamische Gleichgewicht dadurc aufrechterhalten werden kann, dass die auf den hinteren Teil des Speeres wirkende resultierende Kraft Frh kleiner wird, wodurch die auf den Speer wirkende gesamte• resultier de Kraft Fr ein kleineres Drehmoment —M -auf das Gerät ausübt, demzufolge der Speer nicht zu früh zu stürzen beginnt und länger in Richtung der Fortbewegung navigieren kann. Andererseits übt die ^' angewendete Rauhheit im absteigenden Bahnabschnitt keine negative Wirkung aus, da der verringerten Geschwindigkeit in diesem Λbschπitt die Widerstandszunahme minimal, praktisch vernachlässigbar ist und den Flug des Speeres nicht beeinflusst.

Die erläuterten Erscheinungen lassen sich am besten aufgrund der Strömungsverhältnisse während des Fluges des Speeres erklären. Die Flugbahn des Speeres wird nämli bei gegebenen Auswurfparametern entscheidend durch die Strömungskräfte beeinflusst. Wie es in Fig. 1 ersichtlich ist, ist der Abstand J< zwischen der aus der Luftwiderstand kraft F und der Auftriebskraft F zusammengesetzten re- sultierenden Kraft F und dem Schwerpunkt J5 ein wichtiger Parameter, weil unter den gegebenen Bedingungen dieser Abstand j das Drehmoment M bestimmt, dass die Längsachse

des Speeres in Richtung der Tangente der Flugbahn (d.h. in die tatsächliche Fortbewegungsrichtung des Speeres) verdreht und den Anstellwinkel <= vermindert. Wenn dieser Abstand _k, also das Drehmoment M gross ist, dann wird der Winkel zwischen der Längsachse des Speeres und der Λns ömric tung P_ , also der Anstellwinkel « gering, so dass auf das Gerät eine relativ geringe Auf riebskraft wirkt. Wenn die auf den hinteren Teil des Speeres wirkend resultierende Kraft F , beim gleichbleibenden Wert der auf den vor dem Dund befindlichen vorderen Teil des Speere wirkenden resultierenden Kraft F erhöht wird, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, dann erhöht sich die resultierende Gesamtkraft F -, und verlagert sich nach hinten, in die Position F ₂ , wodurch sich auch das den Anstellwinkel o verringernde Drehmoment M erhöht. Die beim Männerspeer eingeführten Regeländerungen haben gerade diese 'Wirkung bezweckt, wodurch die erreichbare Wurfweite kleiner wurde.

Um also einen solchen neuen Speer zu schaffen, dessen Flugeigenschaften dem alten Speer ähnlich sind, müsste offensichtlich die auf den hinteren Teil des Speeres wirke resultierende Kraft F . verringert v/erden. Das könnte z.3. durch die Verminderung des Speerquerschnitts hinter dem Gewichtspunkt (durch eine geringere Länge und/oder geringeren Durchmesser) erreicht werden, die jedoch infolg der strengen Regelung eine äusserst beschränkte Möglichkei ist. Eine echte Lösung kann also nur die Verminderung des die auf den Speer wirkenden Strömungskräfte charakterisier den Widerstandsfaktors C _Q bedeuten, die dadurch möglich ist, wenn der hintere Teil der Speeroberfläche auf¬ gerauht wird. Der Widerstandsfaktor C _D eines in eine

Strömung gesetzten zylindrischen Körpers nimmt nämlich in einem bestimmten, die Rauhheit de ^' r Oberfläche kenn¬ zeichnenden kritischen Reynoldszahlbereich wesentlich ab, wobei die Reynoldszahl entsprechend ihrer Definition (ie = -^- , wobei v - die relative Geschwindigkeit, d - der Durchmesser, gegebenenfalls der Durchmesser des Speeres und - - die Viskosität ist) eine Funktion de r Geschwindigkeit, gegebenenfalls der Auswurfgeschwindigkeit is .

Wenn also zu einer bestimmten Auswurfgeschwindigkeit eine solche Oberflächenrauhheit gefertigt wird, bei welcher derjenige kritische Reynoldszahlbereich erreicht wird, wo sich der Widerstandsfaktor C _D wesentlich ab- nimmt, dann können die Flugeigenschaften des Speeres positiv beeinflusst werden, d.h. durch die Einstellung des- optim-alen Kraftgleichgewichts für den Flug unter gegebenen Geschwiήdigkeitsverhältnisse eine solche Flug¬ bahn erreicht werden kann, die für den Flug den günstigste Stellwinkel _^ zur Folge hat und damit letzten Endes zu einer möglichst weiten Landung des Speeres beiträgt. Nachdem der gewünschte kritische Reynoldszahlbereich in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit und der Rauhheit bestimmt werden kann, besteht die Möglichkeit, diese Zusammenhänge in die Praxis umzusetzen.

Im Sinne der obigen Erläuterungen kann die gestellte Aufgabe erfindungsgemäss dadurch gelöst werden, dass die Oberfläche des in herkömmlicher Weise, vorschrifts- massig ausgebildeten Grundkörpers des Speeres wenigstens teilweise homogen aufgerauht ist, wobei die Höhe bzw. Tiefe der Rauhheit 0,1 - 0,5 mm, ihre Dichte mindestens

2

30 Punkte/cm betragen. Erfindungsgemäss ist es besonders vorteilhaft, wenn die Dichte der Rauhigkeit

2 zwischen 50 und 120 Punkte/cm liegt.

Das optimale Mass der angewendeten Rauhheit ist eine Funktion der Fähigkeiten des jeweiligen Sportlers, d.h. der durch ihn erreichbaren maximalen Auswurfgeschwi keit, und zwar in einem solchen Zusammenhang, dass je grösser die zu erwartende Auswurfgeschwindigkeit ist, desto kleiner ist das Mass der optimalen Rauhheit.

3ei einem Männerspeer soll die Auswurfgeschwindigkeit des Speeres (eine Wurfweite von 60 bis 90 m voraus¬ gesetzt) 20 bis 35 m/s betragen. Die Höhe bzw. Tiefe der durch diese Geschwindigkeit erforderten Rauhheit beträgt in ^* Abhängigkeit von der jeweiligen Geschwindig- keit 0,1 bis 0,3 mm. Zum Beispiel entspricht einer Auswurfgeschwindigkeit von 32 m/s eine optimale Rauhheit von 0,15 bis 0,2 mm, eine ideale Flugbahn vorausgesetzt Beim Frauenspeer sind für Wurfweiten von 45 bis 30 m

Auswurfgeschwindigkeiten von 18 bis 30 m/s notwendig. In diesem Bereich kann eine Oberflächenrauhheit von 0,2-0,3 als optimal betrachtet werden.

Hit Rücksicht auf den kritischen Reynoldszahlbereich können die Flugeigenschaften des Speeres durch das Aufrauhen grundsätzlich nur in einem Auswurfgeschwindig- keitsbereich von 17 bis 35 m/s positiv beeinflusst werden Die Art der Beeinflussung weicht bei dem Mäπnerspeer und dem Frauenspeer gewissermassen voneinander ab.

Beim Männerspeer, der infolge der gültigen Vorschriften

ziemlich schlecht navigiert und zu zeitig nach unten stürzt, kann die positive Beeinflussung in erster Linie durch das vollständige oder teilweise Aufrauhen des etwa 170 cm langen Abschnitts hinter dem Bund erreicht werden, wobei die Erhöhung der Wurfweite durch die Verminderung des Widerstandsfaktors im ansteigenden 3ahnabschnitt bezweckt wird.

Der Frauenspeer ist dagegen ein gut navigierendes Gerät, dessen Flugbahncharakteristik einer lang ausgedehnten

Ellipse ähnlich ist. Ein solcher Speer fliegt im wesent¬ lichen fast parallel zum 3oden und landet unter einem sehr geringen Winkel. Das Flugverhalten eines solchen Speeres kann in zwei verschiedener Weise beeinflusst werden. Die eine Möglichkeit besteht darin, dass im Interesse der Erhöhung der Gültigkeit der ^* Würfe, also dass der Speer immer mit der Spitze landet, wird der letzte, 40 bis 70 cm lange Abschnitt stark aufgerauht (in Abhängigkeit von der vermutlichen Auswurfgeschwindigkeit mit einer Tiefe bzw. Höhe von 0,2-0,5 mm und einer Dichte von 60-120 2 Punkte/cm ) wodurch eine solche Wirkung erzielt werden kann, dass der Speer im absteigenden Bahnabschnitt infolge der Rauhheit zu stürzen beginnt und eine deutliche Spur auf dem Boden hinterlässt.

Eine andere Lösungsvariante, die die Wurfweite positiv beeinflussen kann, geht davon aus, dass die Navigations¬ fähigkeit und das Flugverhalten des Speeres in der Luft gut sind und sich in einem dynamischen Gleichgewicht befindet. Das setzt voraus, dass der auf den Speer wirkende Widerstandsfaktor zwar relativ gering ist, doch die Flugeigenschaften weiter verbessert werden können,

wenn für den Geschwindigkeitsbereich oberhalb von 17 m/s eine solche Rauhheit de r gesamten Speeroberfläche ausgebildet wird, die der vermutlichen Wurfweite ent¬ spricht, also der Widerstandsfaktor weiter verringert wird.

Das Aufrauhen der Oberfläche des erfindungsgemässen Speeres kann mit verschiedenen, an sich bekannten Verfahren durchgeführt werden. Beim Aufrauhen durch Farbenüberzug wird die Oberfläche des Λlu inium-Grundkörpers nach Schleifen und Entfetten mit einer Grundfarbe beschichtet, und nach der Trocknung erfolgt der Farbanstrich mit einer solchen Farbe mit Kunstharzgrundlage, welcher in einer der gewünschten Rauhheit entsprechenden Menge und Qualität (Korngrösse) ein aufrauhender Füllstoff (z.B. Glimmer- oder Metall-- pulver) in einem Verhältnis von 40-60 % ^■ zugemischt wird. Dieser Füllstoff kann gegebenenfalls auch dem die Farbe schützenden Schut∑lack zugemischt werden und mit dem Schutzlack auf die Oberfläche aufgetragen werden.

Eine weitere Möglichkeit zum Aufrauhen der Oberfläche des Speeres kann durch Zugabe von einen Ongrovilkörner enthaltenden Polymer-Gel-Kunstharz zur angewendeten Emailfarbe (Resacryl Super Emailfarbe) erfolgen, der in einem Verhältnis von 1 bis 5 % der Farbe zugemischt werden soll, in Abhängigkeit von der gewünschten

Rauhheit. Bei einer Mischung mit 1 % Polymer-Gel- Kunstharz ist die Dichte der Rauhheit etwa 32 Punkte/cm

2 während bei 5 % 120 Punkte/cm . Bei einem Mischverhältni über 5 % ist die Anwendung einer Spritzpistole nicht mehr möglich.

Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung einer aufgerauht Oberfläche für den Grundkörper des Speeres ist das bei de Herstellung von Feilen bekannte Verfahren, das sogenannte Reissen , das auf einer Reissmaschine erfolgt. Die Qualitä des Reissens, also die Rauhheit kann, ähnlich wie bei den Feilen, durch die Anzahl de r Zähne in 1 cm Länge des Reisswerkzeuges gekennzeichnet werden. Die Dichte der Zähne auf der aufgerissenen Fläche ist umgekehrt proportional mit der Tiefe des Reissens. Zur Verbesserun der aerodynamischen Eigenschaften des Speeres sollen 12-3 Zähne/cm aufgerissen werden, bei einer Tiefe von 0,1-C,5 mm. Das Aufrauhen kann hier im 3e∑ug auf die Längsachse des Speeres

- parallel, - parallel und in Querrichtung,

^• - unter einem Winkel, spiralförmig in einer Richtung,

- doppelt spiralförmig, wobei die erste Spirale auf die zweite senkrecht ist,

- und senkrecht erfolgen.

Es ist auch möglich, die Oberfläche durch ein elektro¬ lytisches Verfahren aufzurauhen, wobei der aufrauhende Füllstoff dem Elektrolyt zugegeben wird.

Das Aufrauhen kann weiterhin auch in negativer Rich¬ tung, d.h. durch Einpressen, Lochen und in ähnlicher Weise erfolgen.

Das Ergebnis aller dieser Verfahren bleibt jedoch im Rahmen der Erfindung, soweit die Erreichung der vorgeschlagenen Oberflächenqualität des Speergrund¬ körpers bezweckt wird.

Das erfindungsgemässe Aufrauhen der Speeroberfläche ist zur positiven Beeinflussung der Flugeigenschaften und der Navigationsfahigkeit von allen, mit einer Geschwiτiigkeit von 17-35 geworfenen Speeren geeignet, wobei durch diese Rauhheit einerseits eine erhöhte Wurfwe und andererseits eine vorschri tsmässige, mit der Spitze erfolgende Landung erzielt werden kann.