HYDROFOILFINNE

Abstract

 Eine Hydrofoilfinne (3) zur Befestigung an einem Board (2) zum Kiteboarden oder Jetskifahren umfasst einen Kernbereich (11) aus einer Vielzahl von Torsionskästen (13) und eine den Kernbereich (13) mit den Torsionskästen (13) umgebende Außenschale (12) aus mehrlagigem Faserverbundwerkstoff. Die Hydrofoilfinne (3) ermöglicht eine sehr steife Abstützung von an derselben sowie an Flügeln eines Hydrofoils angreifenden Biege- und Torsionskräften gegen das Board. Dies wirkt sich positiv auf das Fahrverhalten beim Kitesurfen und Jetskifahren aus.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Hydrofoilfinne zur Befestigung an einem Board. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Hydrofoil mit einer Hydrofoilfinne.

[0002] Hydrofoils ermöglichen es, beim Kitesurfen oder Jetskifahren das Board aus dem Wasser zu heben, um hierdurch den Strömungswiderstand zu verringern. Sie umfassen in der Regel eine Kielfinne, im folgenden auch als Hydrofoilfinne bezeichnet, mit einem ersten Endabschnitt zur Befestigung an dem Board sowie einen vorderen Flügel und einen hinteren Flügel, die in Fahrtrichtung hintereinander liegend angeordnet und mit einem zweiten Endabschnitt der Kielfinne verbunden sind. Wird das Board aus dem Wasser gehoben, bleiben lediglich ein Teil der Hydrofoilfinne und die beiden Flügel in das Wasser eingetaucht. Hierbei können große Biege- und Torsionsmomente an der Hydrofoilfinne auftreten.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Hydrofoilfinne zu schaffen, welche sich bei geringem Bauteilgewicht durch eine hohe Biege- und Torsionssteifigkeit auszeichnet.

[0004] Diese Aufgabe wird durch eine Hydrofoilfinne gemäß Anspruch 1 gelöst. Diese umfasst insbesondere einen Kernbereich aus einer Vielzahl von Torsionskästen und eine den Kernbereich umgebende Außenschale aus mehrlagigem Faserverbundwerkstoff.

[0005] Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand weiterer Ansprüche.

[0006] So können die Torsionskästen beispielsweise Wände aus Faserverbundwerkstoff aufweisen, um eine besonders leichtgewichtige und steife Bauweise zu erzielen.

[0007] Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weisen die Torsionskästen jeweils vier Wände aus mehrlagigem Faserverbundwerkstoff auf, welche jeweils parallel zur Längserstreckungsrichtung der Hydrofoilfinne verlaufen. Dabei ist der Faserverlauf in mindestens einer der Lagen des Faserverbundwerkstoffs zu der Längserstreckungsrichtung der Hydrofoilfinne mit einen ersten Winkel angestellt und der Faserverlauf in mindestens einer weiteren der Lagen zu der Längserstreckungsrichtung der Hydrofoilfinne mit einem zweiten Winkel angestellt, so dass sich die jeweiligen Fasern kreuzen.

[0008] Ferner können Lagen mit positivem und negativem Anstellwinkel zur Längserstreckungsrichtung einander abwechselnd angeordnet sein.

[0009] Im Hinblick auf ein besonders geringes Bauteilgewicht können die Torsionskästen als Hohlkammern ausgebildet werden. Es ist jedoch auch möglich, mit einem Schaumstoff gefüllte Torsionskästen zu verwenden.

[0010] Beispielsweise können die Torsionskästen als umwickelte Schaumstoffprofile mit sich kreuzendem Faserverlauf ausgebildet sein. Die Schaumstoffprofile bilden bei der Herstellung gewissermaßen die Kerne für die Wicklungen der Fasern.

[0011] Ferner können mindestens zwei Torsionskästen vorgesehen sein, welche in einer Ebene quer zur Längserstreckungsrichtung der Hydrofoilfinne einen unterschiedlichen Querschnitt aufweisen. Dies ermöglicht eine einfache Anpassung an einen strömungsgünstigen Profilquerschnitt der Hydrofoilfinne.

[0012] Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Außenschale aus mehrlagigem Faserverbundwerkstoff mindestens eine Lage mit in Längserstreckungsrichtung der Hydrofoilfinne ausgerichtetem Faserverlauf auf.

[0013] Weiterhin kann die Außenschale zusätzliche Lagen aufweisen, deren Faserverläufe zur Längserstreckungsrichtung der Hydrofoilfinne angewinkelt sind und einander kreuzen.

[0014] Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung besitzt die Hydrofoilfinne einen Befestigungsabschnitt zur Ankopplung an ein Board. Dabei erstreckt sich der Kernabschnitt mit den Torsionskästen bis in den Befestigungsabschnitt hinein, um eine optimale Anbindung der Hydrofoilfinne an das Board zu ermöglichen und eine weitere Steigerung der Biege- und Torsionssteifigkeit zu erzielen.

[0015] Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:

Figur 1

eine räumliche Ansicht eines Hydrofoils nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Figur 2

eine Darstellung zur Veranschaulichung der Befestigung des Hydrofoils an einem Board,

Figur 3

eine Schnittansicht der Hydrofoilfinne entlang der Linie III-III in Figur 2,

Figur 4

eine schematische Darstellung des Kernbereichs der Hydrofoilfinne mit mehreren Torsionskästen, und in

Figur 5

eine schematische Darstellung eines Torsionskastens.

[0016] Das Ausführungsbeispiel zeigt ein Hydrofoil 1 zur Befestigung an einem Board 2, welches sich zum Kitesurfen und Jetskifahren eignet.

[0017] Das Hydrofoil 1 umfasst eine Kielfinne, im Folgenden auch Hydrofoilfinne 3, einen Verbindungsstab 4, einen vorderen Flügel 5 und einen hinteren Flügel 6. Diese Komponenten können lösbar miteinander verbunden sein, so dass diese einzelnen ausgetauscht werden können. Es ist jedoch auch möglich, zwei oder mehr der vorgenannten Komponenten in einem einstückigen Bauteil unlösbar miteinander zu vereinen.

[0018] Die Hydrofoilfinne 3 weist einen ersten Endabschnitt 7 zur Befestigung an dem Board 2 sowie einen zweiten Endabschnitt 8 zum Anschluss des Verbindungsstabs 4 auf. Sie ist stab- oder balkenförmig ausgebildet und weist einen stromlinienförmigen Profilquerschnitt (vgl. Fig. 3) auf. Die Hydrofoilfinne 3 besitzt in ihrer Längserstreckungsrichtung A eine Höhe von etwa 400 bis 1200 mm. Der Profilquerschnitt weist eine größte Weite von etwa 5 bis 20 mm und eine Länge in Fahrtrichtung von etwa 50 bis 200 mm auf.

[0019] Der erste Endabschnitt 7 kann einen flanschartigen erweiterten Befestigungsabschnitt 9 ausbilden, der eine gegenüber dem restlichen Querschnitt der Hydrofoilfinne 3 erweiterte Auflagefläche für die Unterseite des Boards 2 bildet. Es ist auch möglich, die Hydrofoilfinne 3 durch das Board 2 hindurch zu stecken, so dass der flanschartige Befestigungsabschnitt 9 von oben auf dem Board 3 aufliegt. Ferner ist es möglich, im Board 2 eine Aufnahmeöffnung auszubilden, in welcher ein Endabschnitt 7 der Hydrofoilfinne 3 formschlüssig aufgenommen ist. Eine flanschartige Erweiterung an dem Befestigungsabschnitt 9 kann in diesem Fall auch entfallen.

[0020] Der zweite Endabschnitt 8 der Hydrofoilfinne 3 weist eine Aufnahme 10 für den Verbindungsstab 4 auf. Über den Verbindungsstab 4 sind der vordere Flügel 5 und der hintere Flügel 6 an der Hydrofoilfinne 3 befestigt. An den Flügeln 5 und 6 auftretende Kräfte werden über den Verbindungsstab 4 in der Aufnahme 10 gegen die Hydrofoilfinne 3 abgestützt.

[0021] Im Hinblick auf eine hohe Biege- und Torsionssteifigkeit sowie ein geringes Bauteilgewicht weist die Hydrofoilfinne 3 einen sehr leichtgewichtigen, gleichwohl steifen Kernbereich 11 auf, welcher von einer Außenschale 12 aus mehrlagigem Faserverbundwerkstoff, beispielsweise kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK) oder glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK), umgeben ist. Die Außenschale 12 ermöglicht insbesondere eine strömungsgünstige Ausgestaltung des Profilquerschnitts wie in Figur 3 dargestellt.

[0022] Der Kernbereich 11 der Hydrofoilfinne 3 besteht aus einer Vielzahl von Torsionskästen 13, welche der Hydrofoilfinne 3 eine hohe Steifigkeit verleihen. Diese Torsionskästen 13 weisen jeweils Wände aus mehrlagigem Faserverbundwerkstoff, insbesondere kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK) oder glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK), auf. Wie die Figuren 3 und 4 zeigen, sind die Torsionskästen 13 derart angeordnet, dass jeweils vier Wände 14 eines solchen Torsionskastens 13 parallel zur Längserstreckungsrichtung A der Hydrofoilfinne 3 verlaufen. Die Anzahl der Torsionskästen kann gegebenenfalls auch auf einen einzigen Torsionskasten reduziert werden. Eine größere Anzahl ist jedoch für eine hohe Biege- und Torsionssteifigkeit besser geeignet.

[0023] Figur 5 zeigt einen einzelnen Torsionskasten 13 mit vier einander jeweils paarweise gegenüberliegenden Wänden 14. Dieser kann gegebenenfalls durch weitere Wände 15 in Längserstreckungsrichtung A geschlossen sein.

[0024] Zumindest die zur Längserstreckungsrichtung A parallelen Wände 14 weisen jeweils mindestens eine Lage mit einem Faserverlauf 16 auf, der zu der Längserstreckungsrichtung A der Hydrofoilfinne 3 mit einen ersten Winkel α₁ von vorzugsweise 45° angestellt ist. Der Faserverlauf 17 in mindestens einer weiteren der Lagen ist zu der Längserstreckungsrichtung A der Hydrofoilfinne 3 mit einen zweiten Winkel α₂ von vorzugsweise -45° angestellt, so dass sich die jeweiligen Fasern kreuzen. Auch die weiteren Wände 15 können Lagen mit sich kreuzendem Faserverlauf aufweisen.

[0025] Dabei können an den Torsionskästen 13 insbesondere Lagen mit positivem und negativem Anstellwinkel α₁ und α₂ zur Längserstreckungsrichtung A unmittelbar aufeinander folgend und einander abwechselnd angeordnet sein.

[0026] Die Torsionskästen 13 können jeweils mit einem Schaumstoff 18 gefüllt sein, wie dies in Figur 5 dargestellt ist. Es ist jedoch auch möglich, einige oder alle Torsionskästen 13 als Hohlkammern auszubilden.

[0027] Insbesondere können Torsionskästen 13 als umwickelte Schaumstoffprofile mit sich kreuzendem Faserverlauf ausgebildet werden, wobei das jeweilige Schaumstoffmaterial als Wicklungskern dient.

[0028] Im Kernbereich der Hydrofoilfinne 3 sind die Torsionskästen 13 gebündelt angeordnet, so dass sich deren Wände 14, 15 gegeneinander abstützen. Dieses Bündel wird durch die Außenschale 12 umschlossen, welche ihrerseits ebenfalls aus mehrlagigem Faserverbundwerkstoff besteht.

[0029] Figur 3 zeigt lediglich beispielhaft und ohne Beschränkung hierauf eine Anordnung der Torsionskästen in zwei Reihen. Die Anzahl der Reihen kann sowohl kleiner als auch größer gewählt werden. Zudem können Torsionskästen mit unterschiedlichem Querschnitt verwendet werden, um beispielsweise eine bessere Anpassung an einen gewünschten Profilquerschnitt zu erzielen. Grundsätzlich kann auch von einer Anordnung in Reihen abgesehen werden.

[0030] Im Unterschied zu den Torsionskästen 13 weist die Außenschale 12 eine oder mehrere Lagen mit einem zur Längserstreckungsrichtung A der Hydrofoilfinne 3 ausgerichtetem Faserverlauf 19 auf, wie dies in Figur 4 angedeutet ist. Zwischen solchen Lagen mit parallelem Faserverlauf 19 zur Längserstreckungsrichtung A können weitere Lagen vorgesehen sein, deren Faserverläufe 20 und 21 zur Längserstreckungsrichtung A angewinkelt sind, beispielsweise mit +/- 45°, und einander kreuzen.

[0031] Im Hinblick auf eine besonders steife Anbindung an das Board 2 kann sich der Kernabschnitt 11 mit den Torsionskästen 13 bis in den ersten Endabschnitt 7 der Hydrofoilfinne 3 hinein erstrecken, d.h. bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel bis in den flanschartigen erweiterten Befestigungsabschnitt 9 hinein oder bis in einen im Board 2 formschlüssig aufgenommenen Abschnitt der Hydrofoilfinne 3.

[0032] Die Aussteifung des Kernbereichs 11 erstreckt sich vorzugsweise über die gesamte Länge der Hydrofoilfinne 3 in Längserstreckungsrichtung A bis zu dem zweiten Endabschnitt 8, an welchem die Flügel 5 und 6 mittels des Verbindungsstabs 4 befestigt sind.

[0033] Der Verbindungsstab 4 kann, sofern eine entsprechende Struktur nicht in die Hydrofoilfinne 3 aus Faserverbundwerkstoff integriert wird, aus Metall, vorzugsweise einer Stahl-, Titan- oder Aluminiumlegierung, gefertigt sein. Er weist einen Durchmesser im Bereich von etwa 10 bis 25 mm auf, wodurch der Strömungswiderstand im Wasser gering bleibt. Die Länge des Verbindungsstabs 4 liegt vorzugsweise im Bereich von 400 bis 900 mm. Im Hinblick auf eine einfache Fertigung und Montage kann der Verbindungsstab 4 mit einem konstanten Durchmesser ausgeführt sein. Es können jedoch auch lediglich Abschnitte, beispielsweise der Bereich, welcher in der Aufnahme 10 festgelegt ist, mit konstantem Querschnitt ausgeführt sein.

[0034] Der vordere Flügel 5 und der hintere Flügel 6 sind in Fahrtrichtung hintereinander liegend angeordnet und jeweils lösbar an einem Ende des Verbindungsstabs 4 befestigt. Insbesondere sitzt der vordere Flügel 5 an einem vorderen Endabschnitt und der hintere Flügel 6 an einem hinteren Endabschnitt des Verbindungsstabs 4, so dass der vordere Flügel 5 in Fahrtrichtung vor der Hydrofoilfinne 3 und der hintere Flügel 6 in Fahrtrichtung hinter der Hydrofoilfinne 3 liegt.

[0035] Sowohl die Befestigung des Verbindungsstabs 4 an der Hydrofoilfinne 3 als auch die Befestigung der Flügel 5 und 6 an dem Verbindungsstab 4 können lösbar ausgebildet sein. Hierdurch können Verbindungsstäbe 4 unterschiedlicher Länge an der Hydrofoilfinne 3 befestigt werden, um die Lage der Flügel 5 und 6 zu verändern. Ferner können unterschiedliche vordere und hintere Flügel 5 und 6 an dem Verbindungsstab 4 befestigt werden. Die Flügel 5 und 6 können aus Faserverbundkunststoff oder einem Schichtverbundwerkstoff hergestellt sein.

[0036] Durch die vorstehend erläuterte Struktur der Hydrofoilfinne 3 wird eine sehr steife Abstützung von an derselben sowie an den Flügeln 5 und 6 angreifenden Biege- und Torsionskräften gegen das Board 2 erzielt. Dies wirkt sich vorteilhaft auf das Fahrverhalten beim Kitesurfen und Jetskifahren aus.

[0037] Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Sie ist jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern umfasst alle durch die Ansprüche definierten Ausgestaltungen. Insbesondere können technische Einzelmerkmale auch dann miteinander kombiniert werden, wenn dies nicht ausdrücklich beschrieben ist, solange eine solche Kombination technisch möglich ist.

Ansprüche

1. Hydrofoilfinne (3) zur Befestigung an einem Board (2), umfassend:

einen Kernbereich (11) aus einer Vielzahl von Torsionskästen (13) und

eine den Kernbereich (13) mit den Torsionskästen (13) umgebende Außenschale (12) aus mehrlagigem Faserverbundwerkstoff.

2. Hydrofoilfinne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Torsionskästen (13) Wände (14, 15) aus Faserverbundwerkstoff aufweisen.

3. Hydrofoilfinne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Torsionskästen (13) jeweils vier Wände (14) aus mehrlagigem Faserverbundwerkstoff aufweisen, welche jeweils parallel zur Längserstreckungsrichtung (A) der Hydrofoilfinne (13) verlaufen, wobei der Faserverlauf (16) in mindestens einer der Lagen des Faserverbundwerkstoffs zu der Längserstreckungsrichtung (A) der Hydrofoilfinne (13) mit einen ersten Winkel (α₁) angestellt ist und der Faserverlauf (17) in mindestens einer weiteren der Lagen zu der Längserstreckungsrichtung (A) der Hydrofoilfinne (3) mit einem zweiten Winkel (α₂) angestellt ist, so dass sich die jeweiligen Fasern kreuzen.

4. Hydrofoilfinne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Lagen mit positivem und negativem Anstellwinkel (α₁, α₂) zur Längserstreckungsrichtung (A) einander abwechselnd angeordnet sind.

5. Hydrofoilfinne nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere der Torsionskästen (13) als Hohlkammern ausgebildet sind

6. Hydrofoilfinne nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere der Torsionskästen (13) mit einem Schaumstoff (18) gefüllt sind.

7. Hydrofoilfinne nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere der Torsionskästen (13) als umwickelte Schaumstoffprofile mit sich kreuzendem Faserverlauf ausgebildet sind.

8. Hydrofoilfinne nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Torsionskästen (13) vorgesehen sind, welche in einer Ebene quer zur Längserstreckungsrichtung (A) der Hydrofoilfinne (13) einen unterschiedlichen Querschnitt aufweisen.

9. Hydrofoilfinne nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschale (12) aus mehrlagigem Faserverbundwerkstoff mindestens eine Lage mit in Längserstreckungsrichtung (A) der Hydrofoilfinne ausgerichtetem Faserverlauf (19) aufweist.

10. Hydrofoilfinne nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschale (12) weiterhin Lagen aufweist, deren Faserverläufe (20, 21) zur Längserstreckungsrichtung angewinkelt sind und einander kreuzen.

11. Hydrofoilfinne nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch einen Befestigungsabschnitt (10) zur Ankopplung an ein Board (2), wobei sich der Kernabschnitt (11) mit den Torsionskästen (13) bis in den Befestigungsabschnitt hinein (10) erstreckt.

12. Hydrofoil, umfassend eine Hydrofoilfinne (3) nach einem der vorgenannten Ansprüche mit einem ersten Endabschnitt (7) zur Befestigung an einem Board (2) und einen vorderen Flügel (5) und einen hinteren Flügel (6), die in Fahrtrichtung des Boards (2) hintereinander liegend angeordnet und mit einem zweiten Endabschnitt (8) der Hydrofoilfinne (3) verbunden sind.

Zeichnung