Antrieb - Das beschleunigt eine Yacht wirklich
Wie beschleunigt man eine 36-Fuß-Yacht mit 6 Tonnen Gewicht auf eine passable Geschwindigkeit? Dem Segler stehen zwei Antriebsprinzipien zur Verfügung: Widerstand und Auftrieb. Häufig wird der Antrieb durch Auftrieb mit einen Tragflächenflügel verglichen. Doch: ein Segel hat kein Profil wie ein Flugzeugflügel. Was beschleunigt eine Yacht wirklich?
Prinzip 1: Antrieb durch Widerstand
Turbulenzen am Spinnaker vor dem Wind
Vor dem Wind treibt auch ein Bündel Stroh
Die denkbar einfachste Möglichkeit sich vom Wind antreiben zu lassen ist, sich ihm entgegenstellen und treiben zu lassen. Dabei funktioniert das Segel wie ein Fallschirm. Die bewegte Luft (Wind) hat eine gewisse Masse und ist träge. Sie besitzt Bewegungsernergie. Wird sie vom Segel abgebremst, überträgt sich diese Ernergie auf das Segel und damit auf das Boot. Je größer die Segelfläche, desto mehr Luftmasse kann Ernegie auf das Boot übertragen. Ebenfalls ein hoher Formwiderstand bewirkt Vortriebskraft. Deshalb sind Vormwind-Spinnaker so schön kugelig geformt. Sie haben einen größeren Formwiderstand als gleichgroße aber "platte" Segel.
Heute segelt man auch Ziele in Lee erfolgreich an. Das funktioniert nicht mit dem Prinzip 1. Außerdem ist Segeln durch Auftrieb weitaus effektiver. Leider ist die dahinterstehende Strömungsphysik etwas komplizierter. Aber Sie wissen ja: das Leben ist zu kurz, um ohne Physik zu segeln!
Prinzip 2: Antrieb durch Auftrieb
Segel so dick wie eine Tragfläche?
Das Segel ist keine Tragfläche!
Der Auftrieb an der Tragfläche entsteht durch Druckunteschiede, hervorgerufen durch verschieden lange Profilober- und unteseiten. Wenn die obere Strömung dann schneller fließt hat sie nach Daniel Bernoulli einen geringeren Druck als auf der Unterseite. Das lässt sich angeblich auch auf das Segel übertragen. Schließlich sind Tragfläche und Segel gleichermaßen gekrümmt. Simpel erklärt - leider physikalisch nicht logisch.
Die Experten der Zeitschrift YACHT erklären den Unterschied zum Flügel korrekt: "[...] das Segelprofil hat keine Dicke. Ein durchschnittliches Dracon-Tuch ist etwa 0,3 Millimeter dünn. Bei einer Segel-Mittelbreite von angenommen drei Metern, was einem durchschnittlichen Fahrtengroß entspricht, ergibt sich ein kaum messbarer Wegeunterschied zwischen Luv und Lee. Und somit keine langsamere oder schnellere Umströmung, kein Druckunterschied, kein Vortrieb." (Ausgabe vom 14.1.2004, S.33)
Wie kann hier trotzdem ein signifikanter Druckunterschied enstehen? Was treibt nun eine Yacht auf der Kreuz wirklich an?
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Der Anstellwinkel lenkt die Luft ab: Auftrieb
Man halte seine Hand aus dem Fenster eines schnellfahrenden Autos. Je nach Anstellwinkel der Hand wird sie durch die Trägheit der Luft nach oben oder unten gedrückt. Dass ein Segel so funktioniert hat also nichts mit unterschiedlichen Luftgeschwindigkeiten auf der windzugewandten (Luv) bzw. weggewandten (Lee) Seite zu tun - so wie etwa beim Flugzeugflügel. In Luv entsteht entsteht Staudruck, in Lee ein Unterdruck. Die Natur neigt dazu, unterschiedliche Energiepotentiale auszugleichen. Resultat ist eine schräg nach vorne gerichtete Kraft am Segel.
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