Schwerwettersegeln. Peter Bruce

Чтение книги онлайн.

СКАЧАТЬ man die Yacht einige Grade krängt und das dabei entstandene Krängungsmoment misst.

      Die Fähigkeit einer Yacht, sich vom Zusammenstoß mit einer brechenden Welle zu erholen, ist vom Rumpf und vom Kajütaufbau abhängig. Dabei ist weniger interessant, wie die Welle die Yacht zu fassen bekommt, sondern vielmehr, in welchem Umfang sie die Stabilitätskurve der Yacht beeinflusst.

      Die Forschungsergebnisse über den Kentervorgang stammen aus Modellversuchen vom Wolfson-Institut der Universität Southampton. Die Tests wurden mit frei beweglichen Modellen in einem 60 Meter langen, 3,7 Meter breiten und 1,8 Meter tiefen Schlepptank vorgenommen. Die brechenden Wellen wurden mit computergesteuerten Schwingbrettern und der 40 Knoten starke Wind mit Ventilatoren erzeugt. Das Verhalten der unterschiedlichen Rumpfformen wird in dem Bericht der Universität Southampton beschrieben. Die Testergebnisse werden durch die parallelen Untersuchungen des Sailboat Committee of the Society of Naval Architects and Marine Engineers/United States Yacht Racing Union (eine schiffbautechniche Vereinigung) vervollständigt.

      Die drei getesteten Grundrumpfformen gehörten zu einer traditionellen Yacht (7), einer typischen modernen Yacht mit Flossenkiel und Skeg (1) und zu einer gleichen Yacht ohne Kajütaufbau, aber größerem Freibord (4). Von diesen drei Grundformen stammen weitere sechs unterschiedliche Formen ab, die in allem den Grundformen entsprechen außer in der Breite, teilweise breiter (8, 2, 5) und teilweise schmaler (9, 3, 6). Nach den Planungen wurden die Modelle, die eine 9,75-Meter-Yacht repräsentieren, im Maßstab 1 : 13 gebaut. Die Linienrisse zu den neun Modellen zeigt die Abbildung 2.2.

      Die Rümpfe mit den unterschiedlichen Eigenschaften und individuellen Konstruktionsmerkmalen sollen unter folgenden Aspekten beurteilt werden:

      1.Hydrostatische Leistung, Kenterwinkel und Steifigkeit der Yacht,

      2.Reaktion auf den Aufprall einer brechenden Welle.

      3.Kontrollierbarkeit der Yacht; das heißt, inwieweit Konstruktionsmerkmale aktives Segeln zur Vermeidung einer Kenterung unterstützen.

       Breite

      Die Tests bezüglich der Änderung der Breite wurden an breiten und schmalen Ausführungen des Grundmodells 1 vorgenommen. Die Stabilitätskurven zu diesen drei Modellen zeigt die Abbildung 2.3. Der Gewichtsschwerpunkt hat bei allen den gleichen Abstand von Unterkante Kiel, und die Berechnungen zeigen deutlich den Einfluss der Schiffsbreite auf die Stabilität und die Steifigkeit. Die breiteste Yacht (2) ist die steifste und hat das größte Stabilitätsmoment. Der Anteil von inverser Stabilität ist aber nicht gering. Im Gegensatz dazu hat die schmale Yacht (3) eine deutliche Fähigkeit zur Selbstaufrichtung, wäre aber – wie der flache Verlauf im ersten Teil der Kurve zeigt – hoffungslos instabil.

Abbildung 2.2 Linienrisse von Standard-Serienyachten (Lüa 9,75 m)

      Bei den Kenterversuchen konnten die Grundform (1) und die breite Form (2) von einer brechenden Welle, die 40% der Rumpflänge (Lüa) hatte, umgedreht werden, wogegen die schmale Rumpfform lediglich bis 120° niedergedrückt wurde und sich dann wieder aufrichtete. Eine Welle von 55% Lüa, die von der Seite anrollte, brachte aber alle Boote zur Durchkenterung. Einer der Faktoren, der das Verhalten der breiteren Boote beeinflusste, war das Eintauchen des Decks auf der Leeseite, wenn das Boot von dem brechenden Wellenkamm seitwärts gestoßen wurde. Das Eintauchen des Seitendecks schien eine Kettenreaktion auszulösen, die das schmale Boot vermeiden konnte. Beim Ablaufen vor der See erwies sich der breite Rumpf als schwierig zu beherrschen und zeigte keine Bereitschaft mehr, die Wellen hinunterzusurfen wie die schmaleren Schwestern.

Abbildung 2.3 Hydrostatische Stabilität bei Finnkiel-Yachten unterschiedlicher Breite (Deplacement D = 4,5 t).

       Freibord

      Im Weiteren wurde das Verhalten des Modells mit geringem Freibord und Kajütaufbau (1–3 Abb. 2.2) mit dem Verhalten des Modells mit großem Freibord und Glattdeck (4–6) verglichen. Beide Modelle wiesen die gleiche Neigung zum Kentern auf, wobei sich zeigte, dass ein höheres Freibord das Kenterrisiko nicht verstärkt. Bei einer Kenterung besitzt die Yacht mit dem geringeren Freibord und einem Kajütaufbau die größere Fähigkeit, sich selbst aufzurichten.

      Studiert man die Stabilitätskurven dieser beiden Rümpfe, kommt man zu dem Ergebnis, dass der Auftriebsanteil des Kajütaufbaus den Bereich der inversen Stabilität vorteilhaft verringert. Das zeigen sehr gut die Stabilitätskurven dieser beiden Rümpfe (s. Abb. 2.4). Genauso interessant ist Abbildung 2.5 mit der Stabilitätskurve einer traditionellen Yacht mit und ohne Kajütaufbau. Hier zeigt sich, in welch deutlichem Umfang der Auftrieb des Kajütaufbaus den Kenterwinkel hinausschiebt.

Abbildung 2.4 Aufrichtendes Moment (AM) bei unterschiedlichem Freibord:

       1. Finnkiel-Grundform mit Kajütaufbau

       2. Höherer Freibord ohne Kajütaufbau

Abbildung 2.5 Aufrichtendes Moment (AM) bei Langkiel-Yachten. Verdrängung (D) = 4,5 und 6,5 t.

Abbildung 2.6 Verlängerung des Kiels

      Die Analyse der statischen Stabilität beweist, dass ein weiteres Anwachsen des Kajütaufbau-Volumens die inverse Stabilität völlig eliminieren kann. (Ein Konzept, das beim Bau von Seenotrettungsbooten verfolgt wird.) Dieses leistet insbesondere ein sehr leichtes, breites und sich selbst aufrichtendes Fahrzeug.

       Flossenkiel oder Langkiel?

      Eine nicht zu übersehende Entwicklung im Yachtdesign der letzten ungefähr 50 Jahre ist die deutliche Reduzierung der Lateralfläche des Kiels. Dieser Aspekt wurde bei den Untersuchungen im Schlepptank nicht nur durch Vergleich zwischen traditionellen und modernen Entwürfen beurteilt, sondern auch durch Hinzufügen von Verlängerungsstücken vorne und hinten am Flossenkiel, wodurch die Kielfläche annähernd verdreifacht wurde, wie Abbildung 2.6 zeigt. Dabei stellten sich kaum erkennbare Verbesserungen bezüglich des Widerstandes gegen Kenterungen ein und – zur großen Überraschung – nur eine geringfügige Verbesserung der Kontrollfähigkeit beim Segeln vor dem Wind. Ein ähnliches Ergebnis brachte ein Vergleich bezüglich des Kenterwiderstandes zwischen einem Flossenkiel und einem traditionellen Entwurf – vorausgesetzt, bei beiden wurden das Gesamtgewicht und die Position des Gewichtsschwerpunktes nicht verändert. Keiner der Entwürfe zeigte eine erkennbare Überlegenheit, obwohl der СКАЧАТЬ