Schneller als der Wind
Projekt zur Optimierung von Segeln großer Yachten
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Die TU-Yacht
"Dyna" ist eins von nur zwei Segeldynamometern auf
der Welt
© CAD-Montage privat |
Wenn man mit seinem Segelboot genau in Windrichtung fährt,
also "vor dem Wind", kann man eigentlich nicht schneller
als der Wind sein - denkt man. Doch der erfahrene Segler segelt
dann im Zickzackkurs. Der Weg ist zwar weiter, doch das Boot ist
schneller als der Wind. Denn es nutzt mehrere Kräfte wie Druck
und Luftströmungen, die es schneller ins Ziel bringen, insbesondere
wenn es noch dazu einen optimalen Rumpf und ein optimales Segel
besitzt.
Das Institut
für Land- und Seeverkehr hat sich mit der Optimierung moderner
Yachtriggs befasst. Mit der "Dyna", einer zehn Meter langen
Forschungsmessyacht, die im "Trockendock" auf dem TIB-Gelände
der TU Berlin steht, besitzt die TU Berlin eines von lediglich zwei
weltweit vorhandenen "Segeldynamometern". Das andere steht
in Japan. Ein entscheidender Vorteil, denn: "Im Allgemeinen
sind die tatsächlichen Segelgeometrien, die während des
Segelns auftreten, unbekannt", erklärt Gonzalo Tampier,
einer der Wissenschaftler. Dadurch würden aufgrund der falschen
Strömungsverhältnisse Fehler in der Segeloptimierung gemacht.
Beim Entwurf moderner Segelyachten ist die Segelleistung eines
der wichtigsten Entwurfskriterien. Neben der hydrodynamischen Optimierung
des Rumpfes sowie des Kiels und Ruders ist die aerodynamische Gestaltung
des Riggs von zentraler Bedeutung.
Die TU-Forscher konnten neben Windkanalversuchen und numerischen
Strömungsberechnungen jedoch auch mit der "Dyna"
Messungen im Segelbetrieb vornehmen, so genannte Großausführungsmessungen.
Sie installierten auf der "Dyna" ein optisches Vermessungssystem,
um die Segelgeometrien während des Segelns zu prüfen.
Sechs simultan ausgelöste Digitalkameras erfassen die Form
des Segels genau in dem Moment, in dem auch die Größen
von Kraft und Segelzustand gemessen werden. Ein Softwaremodul berechnet
dann die Segelgeometrien. Daraus leiten die Wissenschaftler Zusammenhänge
zwischen Segelform und aerodynamischen Kräften ab. Die gemessenen
Segelformen werden in 3 D am Bildschirm dargestellt und stehen damit
für weitere Analysen zur Verfügung. In die Simulationen
fließen aber auch die Daten aus den Großversuchen ein.
"Unsere Crew mit segelbegeisterten Studenten des Bereichs
Schiffs- und Meerestechnik ist dafür sowohl auf dem Wannsee
als auch auf der Ostsee gesegelt, um verschiedene Kräfte messen
zu können", erklärt Gonzalo Tampier, einer der Wissenschaftler.
Die Windkanalversuche wurden sogar in Zusammenarbeit mit dem Twisted
Flow Wind Tunnel der Yacht Research Unit in Auckland/Neuseeland
durchgeführt. Leiter des inzwischen abgeschlossenen Projekts
waren Prof. Dr.-Ing. Günther Clauss und Dipl.-Ing. Wolfgang
Heisen. Für den Sommer 2006 ist bereits ein Nachfolgeprojekt
geplant.
Patricia Pätzold
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