| Patentansprüche 1. Mast für ein Segelfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass eine Teilung des Mastes in seitliche Richtung, in zwei spiegelgleiche, am Masttop zusammengeführte und an der Mastbasis auseinander gestellte, bogenförmige oder gerade Masthälften (1) besteht und die Übertragung der wirkenden Kräfte über ein innen liegendes Stag (2) und innen liegende Speichen (3) erfolgt. 2. Mast nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausführung und Anordnung der Masthälften und dessen Profilform strömungsgünstig erfolgt. 3. Mast nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Masthälften jeweils gerade bzw. teilweise gerade ausgeführt sind und zueinander geneigt beim Masttop oder unterhalb des Masttops zusammenführen. 4. Mast nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle des Stags (2) bei einfachen Bauformen das Vorliek des Großsegel die vertikale Spannung überträgt. 5. Mast nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mittleres Stag, mit einer Führungsschiene zur Aufnahme der Mastrutscher (-des Vorlieks) versehen ist. 6. Mast nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil (8) der Masthälften für eine leichte Bauform offen gehalten wird und innen liegend eine Bespannung (11) mit leichten Materialien oder Segeltuch vorgesehen ist. (Fig. 2) 7. Mast nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das (offene) jeweilige Profil (8) der Masthälften mit seiner konkaven Seite nach außen zeigt und die Masthälften zueinander durch Druckelemente gestützt und verbunden sind. 8. Mast nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbesserung der Windführung und Vergrößerung der Segelfläche je ein Streifen aus Segeltuch an den hinteren Kanten über die gesamte Länge der Masthälften befestigt ist. 9. Mast nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbesserung der Windfuhrung verstellbare Leitprofile über die gesamte Länge der Masthälften angebracht sind. 10. Mast nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil (9) der Masthälften in einer strömungsgünstigen und hochfesten Form als verstrebtes Hohlprofil ausgeführt wird. (Fig-3) 11. Mast nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieser am Bootskörper fest montiert ist und dabei die resultierenden Kräfte direkt über die Mastbasis (5) in den Rumpf eingeleitet werden. 12. Mast nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieser drehbar montiert ist. 13. Mast nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieser schwenkbar montiert ist. 14. Mast nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieser drehbar und schwenkbar montiert ist. 15. Mast nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der drehbaren (und schwenkbaren) Ausfuhrung der Baum fest mit der Mastkonstruktion verbunden ist und bei einer Drehung mitschwenkt. 16. Mast nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausführung der Masthälften aus Aluminium Strangprofil oder Carbon - Materialien und Laminaten erfolgt. 17. Mast nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausfuhrungen mit (Kunststoff/ Carbon) - Laminaten in einer Verbundbauweise erfolgt. 18. Mast nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichen in der einfachen Bauweise als Rundprofil, Drahtware oder Seilware, in der optimalen Bauform als strömungsgünstiges Flachmaterial ausgeführt werden und aus Stahl, Carbon— Materialien / Laminaten oder Kunststoffmaterial hergestellt sind. 19. Mast nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für hohe und wechselnde Belastungen zusätzlich zu den Speichen Druckelemente zwischen den Masthälften angebracht sind. |
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Mast für Jollen, Segelschiffe und Segelfahrzeuge jeder Art, der aus zwei seitlich auseinander gestellten, quer zur Längsachse nach außen gewölbten, bogenförmigen oder gerade verlaufenden Masthälften besteht, die am oder unterhalb des Masttops zusammen laufen und an dessen oder unmittelbar oberhalb der Mastbasis die größte konstruktive Breite erreichen, dessen mittig zwischen den Masthälften verlaufendes Stag oder das Vorliek des Segels eine vertikale Spannung erzeugt und quer zwischen den Masthälften liegende Speichen die Querkräfte tragen, durch dessen Anordnung und Anzahl die Formstabilität dieser Konstruktion und deren statischer Vorteil erreicht wird. Die Ausfuhrung der Mastprofile weist vorzugsweise und bekanntermaßen eine strömungsgünstige Form auf.
Das bei der üblichen Mastbauform durch den seitlichen Winddruck erzeugte Biegemoment auf den Mast wird in der durch (mehrere) Salinge nach außen gespreizten Wantenverspannung aufgenommen und die resultierenden Kräfte über die Wanten in den jeweils luvseitigen Bootskörper eingeleitet.
Sowohl die Salinge als auch der Mast sind durch die Windkräfte und die Vorspannungskräfte von Wanten und S tagen auf Druck belastet. Aus strömungstechnischen- und Gewichtsgründen sind Mast und Salinge soweit als möglich schlank gehalten. Zur Vermeidung von Knickung ist jedoch dessen technische Schlankheit begrenzt, womit der Mast in der üblichen Bauform in Relation zu dem Widerstand gegen Knickung ein breites Profil und ein hohes Gewicht aufweist und durch seine Platzierung vor dem Segel, das mit dem Vorliek in einer Mastschiene gehalten wird, die Anströmung des Windes bei Kursen des Bootes am Wind ungünstig beeinflusst. Bei Eintritt des Luftstroms in das Segel kommt es zu einem Strömungsabriss und zu luv— und leeseitigen Verwirbelungen im Bereich hinter dem Mast.
Das strömungstechnische Problem ist bekannt und versucht worden in verschiedener Weise zu lösen. In WO 88/03889 wurde dies durch die Anordnung von speziellen neben dem Mast zusätzlich angeordneten Profilen bzw. einem Leitflügelpaar gelöst, wobei bei dieser Lösung der Nachteil zusätzlichen Ballastes, der das krängende Moment erhöht, in Kauf genommen werden muss.
In den Patenten FR 1 524 392 A, US 3 724412 A, GB 1 399 421 A und FR 2 751 609 AI blieb der statische Vorteil unberücksichtigt und damit muss ein höheres Gewicht oder ein geringerer Biegewiderstand der Konstruktion in Kauf genommen werden.
Der Erfindung hegt somit die Aufgabe zu Grunde, durch die Bauform eines Mastes in der Art wie oben beschrieben, die Statik zu verbessern, als auch ein positives Strömungsverhalten zu berücksichtigen.
Bei der vorliegenden erfindungsgemäßen Mastbauform werden die aus dem Winddruck und aus der Vorspannung resultierenden Kräfte über die als Bogenform oder gerade ausgeführten Masthälften in Form von Druckkräften und über Speichen und ein mittig liegendes Stag in Form von Zugkräften übertragen.
l Aus den, der erfindungsgemäßen Konstruktion zu Grunde liegenden räfteverhältni ssen ergibt sich im Verhältnis zur Anzahl der eingesetzten Speichen und der damit erreichten Häufigkeit der Unterteilung der beiden Masthälften eine wesentlich verminderte Bereitschaft der Masthälften zur Knickung und eine daraus resultierende wesentlich größere Schlankheit der zwei Profilhälften des Mastes.
Das Widerstandsmoment des Mastes quer zur Windrichtung ist in der erfindungsgemäßen Bauform durch die Breite der Bauform wesentlich höher anzunehmen.
Im Weiteren ergibt sich der statische Vorteil der erfindungsgemäßen Bauform durch die auf Zugkräfte belasteten und damit im Verhältnis zu ihrer Schlankheit wesentlich höher belastbaren Speichen. Sowie durch die aufgrund der Häufigkeit der Anordnung der Speichen oder der Druckelemente gegebene bessere Verteilung der Kräfte über die gesamte Länge der Masthälften. Aufgrund der erfindungsgemäßen Bauform ergibt sich eine höhere Stabilität des Mastes im Verhältnis zu seinem Gewicht.
In einer Variante der erfindungsgemäßen Bauform sind die Masthälften gerade bzw. teilweise gerade ausgeführt und die Neigung zu einer Knickung in eine bestimmte Richtung erfolgt in diesem Fall durch die, auf das Profil bezogenen, asymetrischen (inneren) Materialspannungen, jeweils in Richtung der konvexen Seite des (offenen, halbrunden) Profils der Masthälften und es kann durch entsprechende Anordnung von Speichen oder Druckelementen, im Verhältnis zu deren Häufigkeit, eine Knickung vermieden werden.
Durch die Anordnung des Segels, mittig zwischen den Masthälften, wird eine direkte Anströmung des Segels ermöglicht.
In Unterscheidung zu Gebrauchsmuster G 92 07 461.8 dient die Gabelung des Mastes der vorliegenden Idee nicht dem Zweck der Vergrößerung der Segelfläche mittels einer Durchführung des Baumes durch den Mast, sondern der Stabilität des Mastes selbst. Die vorliegende Konstruktion erlaubt es höchste Winddrücke statisch äußerst effektiv umzuleiten.
Der strömungstechnische Vorteil ergibt sich, wie in den Patenten FR 1 524 392 A, US 3 724 412 A, GB 1 399 421 A und FR 2 751 609 AI in ähnlicher Form beschrieben, aus der direkten Anströmung des Segels. Außerdem bietet die größere Schlankheit der beiden PTofilhälften des Mastes die Möglichkeit diese, Flügelprofilen entsprechend, strömungsgünstig auszufuhren, womit eine bessere Anströmung des Hauptsegels auf Kursen am Wind erreicht wird. Wird die Konstruktion drehbar ausgeführt, kann die Anströmung weiter verbessert werden.
Die innen liegenden Speichen fuhren aufgrund ihres geringen, runden bzw. flach elliptischen Querschnittes zu keinen wesentlichen Verwirbelungen oder Luftwiderstandswerten.
Das Segel kann auf dem mittigen Stag aufgezogen oder bei leichtern Bauformen (kleinen Jollen) in die Speichen über die Länge des Vorlieks eingehakt werden oder auch frei zwischen Masttop und Mastbasis verlaufen (Bauform ohne mittigen Stag). Die Einleitung der lateralen Wmdkräfte in den Rumpf des Bootes erfolgt entweder direkt über die auf dem Deck befestigte Mastbasis oder auch zusätzlich über Wanten, die ihrerseits tief liegend in der Höhe des Segelschweφunktes an der inneren Stag angreifen können, woraus sich eine weitere Gewichtsreduktion des gesamten Riggs und eine nicht unwesentliche Senkung des Gewichtschwerpunktes von Mast und Rigg ergeben.
Weiters wird die Führung eines Genuasegels durch die schmälere Bauform des gespreizten Mastes und der tiefer liegenden Wanten erleichtert.
Gemäß der Darstellung in Fig. 1, eines Bootes in Vorderansicht, besteht die erfindungsgemäße Bauform eines Mastes aus den zwei Masthälften 1, dem innen liegenden Stag 2, das mit den Bogenenden 4 und mit der Mastbasis 5 kraftschlüssig verbunden ist und die gebogenen Masthälften vertikal in Längsachse spannt. Die Speichen 3 sorgen für die Verspannung der Masthälften zueinander, quer und schräg zur Längsachse. Optionale Wanten 6 leiten zusätzlich die entstehenden Kräfte in den Bootskörper 7 ein. Fig.2 und Fig.3 stellen die Profilformen 8 und 9 der Masthälften im Querschnitt normal zur Längsachse des Mastes dar.
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