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Surfboard mit Unterwasserteil

Transactions in Suffering Innovations T14 SI741

von Dipl.-Ing. Michael Dienst (Autor)

Wissenschaftlicher Aufsatz 2018 7 Seiten

Ingenieurwissenschaften - Schiffstechnik, Schiffsbau, Ozeantechnik

Leseprobe

Traktat

uber die Beitrage zum Stand der Technik und zu den ^Transactions in Suffering Innovations"

Die transactions in Suffering Innovations" bilden eine Sammlung von Schriften uber Artefakte im Themenfeld Biologie & Technik, die in loser Reihenfolge erscheint. Es besteht durchaus die Absicht, den Stand der Technik zu verandern.

Gegenstand der Beitrage zu den Schriften der transactions in Suffering Innovations" sind Artefakte, Problemlosungen, Gestaltungsfragen und die kritische Auseinandersetzung mit Themen der Bionik, also Technik nach Vorbildern aus der belebten und unbelebten Natur und ihre Umsetzung. In ausgesuchten Fallen sind Technische Beschreibungen nach Standards des Deutschen Patent und Markenrechts1 verfasst.

Mit den transactions in Suffering Innovations" soll der Fortschritt auf dem Gebiet der angewandten Bionik dadurch gefordert werden, dass die dargestellten notleidenden Artefakte, Problem- und Gestaltungslosungen frei von Rechten Dritter sind und mit ausdrucklicher Genehmigung dem Leser zur Nutzung verfugbar werden.

In den transactions in Suffering Innovations" werden ausschlieRlich Artefakte offeriert, die nicht unter das Arbeitnehmererfindungsgesetzes ArbErfG2 fallen oder in der Vergangenheit fielen.

Die in den transactions in Suffering Innovations" dargestellten Artefakte sind insofern notleidend, da sie einerseits aus materieller Not nicht weiterverfolgt werden, ein Umstand der sich vielleicht wieder andern mag. Andererseits sind die dargestellten Artefakte notleidend, weil sie moglichweise auftretender oder voranschreitenden geistigen Umnachtung zum Opfer zu fallen drohen; ein Umstand der sich wohl nicht mehr andern wird.

Als Ubergeordneter Absicht gilt es solche Forschung anzustoRen, die Losungswege der Ubertragung biologischer Phanomene untersucht und Fragestellungen betrifft, die im Zusammenhang stehen mit Natur und Technik.

Die Beitrage zum Stand der Technik und den transactions in Suffering Innovations" sind in deutscher Sprache verfasst. Dem Text wird gegebenenfalls eine teilweise oder vollstandige Ubersetzung in englischer Sprache beigestellt. In einer Ausgabe der Schriftensammlung wird jeweils nur ein Werk platziert. Den Ausfuhrungen wird gegebenenfalls ein Prolog vor und ein Epilog nachgestellt.

Mi. Dienst

Titel:

Surfboard mit Unterwasserteil

Untertitel

Transactions in Suffering Innovations T14 SI741 13. Marz 2018

Technische Beschreibung

Surfboard mit Unterwasserteil

Die Erfindung betrifft ein Wellenreitbrett (Surfboard benannt nach Stand der Technik) mit einem Unterwasserbauteil, das die klassische Finne der das Finnensystem vom Stand der Technik substituiert. Das Unterwasserbauteil ist dadurch gekennzeichnet, dass die

Konstruktion einen Bugteil in Gestalt einer Schiene (RAIL) und ein Heckteil in Gestalt einer Finne (FIN) besitzt. Die Erfindung betrifft die Lehre uber die Integralkonstruktion des Unterwasserbauteils: Rail-Fin-Intergration, nachfolgend RFI benannt, Surfboard und Unterwasserbauteil nachfolgend Surfsystem benannt. Schiene und Finne sind kompakt und robust und aus widerstandsfahigen, naturlichen und recylingfahigen Materialien gefertigt.

Die Surfsystem-Gesamtkonstruktion ist lateralsymmetrisch ausgefuhrt. Gestaltungsmotiv (Design Intent) ist die Resistenz des Surfboards gegen die so genannte LURCHING-Bewegung des Surfsystems.

Stand der Technik. Leitflachen an Surfboards

Surfboardfinnen sind als Leit- und Steuertragflachen im Bereich des Hecks eines Surfboards wirksam. Fur die Montage von unterschiedlichen Finnen an Surfboards sehen die Hersteller unterschiedlich standardisierte Einbauflansche vor.

Bei Surfboards in Fahrt und beim Manovrieren ist neben der hohen mechanischen Belastung der stromungsmechanisch wirksamen Bauteile im Bereich des Unterwasserschiffes die optimale und an Stromungswiderstanden arme Funktionsweise entscheidend fur die Fahr-leistung. Grundsatzlich sind bei leistungsoptimierten Seefahrzeugen vom Stand der Technik und all ihren Bauteilen Robustheit, Formhaltigkeit, Funktion und Lebensdauer bei geringem Gewicht von Bedeutung.

Zum Lateralplan eines Seefahrzeugs zahlen alle fluidmechanisch wirksamen Leitflachen im Unterwasserbereich. Bei Surfboards vom Stand der Technik gehoren die als Leitflachen ausgefuhrten Finnen am Heck zum Lateralplan. In Fahrt bilden fluidmechanisch wirksame Leitflachen im Unterwasserbereich mit symmetrischem Profil nach Stand der Technik dann einen fluiddynamisch wirksamen Tragflugel aus, wenn eine nicht axiale Anstromung gegeben ist. Dies gilt insbesondere fur Surfboardfinnen mit einem schlanken Flugelprofil (Dicke d: 5%<d<10% der

Profiltiefe t) und symmetrischem Profil nach Stand derTechnik.

Die aus dem hydrodynamischen Auftriebsgebaren der Surfbrettfinnen resultierende Quer-kraft wird beim Manovrieren genutzt. Surfbrettfinnen nach Stand derTechnik sind ublicher-weise aus (symmetrisch profiliertem) Vollmaterial. Fur das Flugelende der Leit- und Steuer-tragflache, insbesondere den Randbogen (die Kontur des vom Surfbrettkorper abweisenden, freien Surfbrettfinnenflachenendes) sind unterschiedliche Formen bekannt.

Stand der Wissenschaft und derTechnik. Stabilitat in Fahrt.

Grundsatzlich gilt: Die Stabilitat eines halbtauchenden Seefahrzeugs korreliert mit dem Widerstandsvermogen gegen translatorische und rotatorische Bewegungen des Schwimmsystems. Dies gilt auch fur Surfboards, die im Betrieb eher auf der Wasseroberflache aufgleiten und nur zu bestimmten Zustanden als halbtauchende Seefahrzeuge angesehen werden. Schiffstabilitat besitzt keine physikalisch objektive Bedeutung wie etwa die Begriffe Kraft, Moment oder Masse. Stabilitat hangt vielmehr von subjektiven Groften ab, etwa dem Bezugssystem. Deshalb kommt es sehr darauf an, welche Eigenschaften und Merkmale man fur die Feststellung der Stabilitat eines maritimen Systems auswahlt.

Ein gestalterisches Merkmal jedes Schiffes ist sein Lateralplan. Der Lateralplan eines Schwimmsystems beinhaltet viele Informationen uber die Grofte und die Verteilung der benetzten Flache in Fahrt. Der Lateralplan ist die Projektion des Unterwasserschiffs in der X-Z-Ebene eines korperfesten Koordinatensystems - dem Bezugssystem nach Lagrange - des Halbtauchers in Fahrt.

In der einschlagigen Literatur wird dem Lateralplan eine bedeutsame Rolle bei der Herstellung passiver Stabilitat eines Seefahrzeugs in Fahrt einberaumt. Die passive Stabilitat korreliert mit der gleichsam subjektiv beschriebenen Seetauglichkeit eines Schwimm-systems.

Von grundsatzlicher Bedeutung sind Form und Grofte des Rumpfes (des Seefahrzeugs), Masse und Masseverteilung des Fahrsystems (Trimmung) und das dynamische Verhalten (z.B. bei Kursanderungen und bei hoher Geschwindigkeit).

Eine grobe Einteilung der Schiffsbewegungen beim Manovrieren und in Fahrt benennt das Rollen oder Rotationsschlingern (ROLL), entsprechend einer Rotation um die X-Achse, das Stampfen und Nicken (PITCH), entsprechend einer Rotation um die Y-Achse und das Gieren (YAW) entsprechend Rotation um die Z-Achse. Des Weiteren benennen wir die der Fortbewegung uberlagerte translatorische Schiffsbewegung in X-Richtung (SURGE), die translatorische Seitenverschiebung in Y- Richtung (SWAY) und die Tauch- und Hebebewegung in Z-Richtung (HEAVE), sowie das Schlingern und Taumeln (LURCHING) um eine im Bugpunkt gedachte vertikale Rotationsachse.

Problembeschreibung

Bei Leit- und Steuerflachen von Seefahrzeugen, wie etwa Surfboardfinnen und anderen fluidmechanisch wirksamen, Querkraft erzeugenden Tragflachen taucht das Problem der beidseitigen fluidischen Beaufschagbarkeit im Betrieb auf. Deshalb haben Leit- und Steuerflachen, von Seefahrzeugen im Allgemeinen symmetrische Profile. Dies gilt auch fur am Surfboard zentral angeordnete Finnen.

Bei hohen Geschwindigkeiten kommt es bei Surfboards mit Finnen vom Stand der Technik zum Stromungsabriss und zu unkontrollierter Querkrafterzeugung am Finnensystem. Das Seefahrzeug buftt die Resistenz gegen das Schlingern (LURCHING Stabilitat) in einem hohen Mafte oder sogar vollstandig ein.

Problemlosung

Das Unterwasserbauteil des Surfboards nach Anspruch 1 wird als fluiddynamisch wirksames Leitsystem ausgefuhrt, das nur in geringem Masse Querkraft erzeugt, aber durch sein besondere Gestalt, die Stromung im Nachlauf vorteilhaft formt. Die besondere Gestalt und Bauweise sei Rail-Fin-Intergration, RFI benannt.

Erreichbare Vorteile

Ein Stabilitatsmerkmal fur Surfboards ist die Resistenz gegen Schlingern in Fahrt. Die LURCHING-Resistenz kann uber die Rail-Fin-Intergration, RFI des Unterwasserbauteils des Surfboards beeinflusst werden. Die LURCHING-Resistenz ist der entscheidende Faktor zur Richtungsstabilitat des Surfsystems in Fahrt.

Aufbau, bauliche Ausfuhrung und Wirkungsweise

Fluidmechanisch wirksame Leit- und Steuertragflachen sind in der Regel profiliert ausgefuhrt. Die bauliche Ausfuhrung und die Wirkungsweise betrifft ein Unterwasserbauteil, das bei hohen Geschwindigkeiten des fluidmechanischen Nachlauf des Unterwasserbauteils nach Anspruch 1 vorteilhaft formt.

Der bugwartige, schienenformige Bereich RAIL, der heckwartige, Bereich FIN und das Surfboard BOA bilden eine organisatorische und konstruktive Einheit. Die schematische Skizze FIGUR 1a und FIGUR 1b zeigen den baulichen Zusammenhang des Boards mit dem Unterwasserbauteil, insbesondere die Rail-Fin-Intergration, RFI.

Schiene RAIL und Finne FIN sind kompakt und robust und aus widerstandsfahigen, ggf. naturlichen und recylingfahigen Materialien gefertigt.

Liste der Konstruktionskomponenten

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Schnittebenen in den Darstellungen

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bauweisen und Bauausfuhrungen der Anmontage des Unterwasserbauteils an ein Surfboard sind nicht Gegenstand der Erfindung.

Wirkungsweise. Da es bei hohen Geschwindigkeiten bei Finnen vom Stand der Technik zum Stromungsabriss kommt, zu unkontrollierter Querkrafterzeugung am Finnensystem besteht die Gefahr zu Schlingern (EinbuRe der LURCHING Stabilitat). Das Unterwasserbauteil nach Anspruch 1 formt die Stromung im Nachlauf vorteilhaft zu einem kompakten Wirbel, der vom Heck des Unterwasserbauteils kompakt in den Nachlauf abflieRt. Der Kompakte Wirbel bindet allerdings einen groRen Teil der zur Voranfahrt des Surfsystems aufgebrachten Energie, fuhrt aber auf der anderen Seite zu einer hohen LURCHING Stabilitat. Beim Surfen in der Welle steht dem Surfsystem in den meisten aller Betriebszustande ein Uberschuss an (Antriebs-) Energie zurVerfugung.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Anspruche

(1) Surfboard und Unterwasserbauteil, das die klassische Finne vom Stand der Technik substituiert, dadurch gekennzeichnet,

dass es im Bugteil die Konstruktionsweise einer Schiene (RAIL) und ein Heckteil in Gestalt einer Finne (FIN) besitzt.

(1) Unterwasserbauteil fur Surfboards nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass Schiene und Finne kompakt und robust sind und aus widerstandsfahigen, naturlichen und recyclingfahigen Materialien gefertigt werden.

(1) Unterwasserbauteil fur Surfboards nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Bauweise die Resistenz des Surfboards gegen die so genannte LURCHING-Bewegung des Surfsystems verbessert.

[...]


1 https://www.dpma.de/patent/anmeldune/index.html

2 Am 7. Februar 2002 trat die Novellierung des Arbeitnehmererfindungsgesetzes ArbErfG in Kraft.

Details

Seiten
7
Jahr
2018
ISBN (eBook)
9783668662544
ISBN (Buch)
9783668662551
Dateigröße
417 KB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v417037
Note
Schlagworte
surfboard unterwasserteil transactions suffering innovations si741

Autor

  • Dipl.-Ing. Michael Dienst (Autor)

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