Jeder Tropfen zählt

Strömungsforscher der TU Berlin optimierte die deutsche Rennyacht für den America's Cup

Die Germany I bei einer Trainingsfahrt auf hoher See © Mohnhaupt

Die Yachten des America's Cup sind keine herkömmlichen Segelschiffe. Sie sind Meisterwerke des Designs, des Yachtbaus und der Ingenieurskunst. In der 156 Jahre alten Geschichte des America's Cup, der bekanntesten und traditionsreichsten Segel-Regatta der Welt, nahm nun erstmals auch ein deutsches Team teil. Seine Yacht, die Germany I mit der Segelnummer GER 89, wurde auch mithilfe der TU Berlin optimiert.

Als Chef der zwölfköpfigen Konstrukteurs- und Technik-Mannschaft im "United Internet Team Germany" arbeitet TU-Alumnus Axel Mohnhaupt daran, den Cupper noch schneller, noch wendiger und noch stabiler zu gestalten (TU intern 06/2006). Unterstützung holte er sich auch von seiner ehemaligen Universität. Am Institut für Strömungsmechanik der TU Berlin beschäftigte sich Prof. Dr. Christian Paschereit vom Institut für Strömungsmechanik und Technische Akustik mit der Oberfläche des Schiffsrumpfes. Vor allem sollte der Strömungswiderstand der Rennyacht minimiert werden. Dieser Widerstand besteht aus dem sogenannten Formwiderstand, der von der Form des umströmten Körpers und der Verteilung der Strömung abhängig ist sowie aus dem Reibungswiderstand, der von der Grenzschicht auf der Rumpfoberfläche abhängt. Auch dynamische Effekte spielen eine Rolle: Der Rumpf der rund 24 Tonnen schweren Rennyacht taucht während der Regatta permanent in die Wellen ein und wieder aus.

Simulation einer Rennyacht

Wenn die Yacht aus dem Wasser auftaucht, bleiben auf der Oberfläche des Rumpfes Wassertropfen hängen. Beim Wiedereintauchen des Bootes müssen diese Tropfen wieder beschleunigt werden. Das trägt zu einer Erhöhung des Rumpfwiderstands und damit zu einer Verminderung der Geschwindigkeit bei. In einem Rennen, wo es auf Zehntelsekunden ankommt, kann das über Sieg oder Niederlage entscheiden. Professor Paschereit ging zum einen der Frage nach, welchen Einfluss die Oberflächenbeschaffenheit darauf hat, ob sich mehr oder weniger Tropfen am Rumpf bilden. Welche Masse Wasser bleibt also an dem 26 Meter langen Boot hängen, die beim Eintauchen in das Meer wieder beschleunigt werden muss? Wie verhalten sich die Tropfen beim Wiedereintauchen in das Wasser?

"In den Ingenieurwissenschaften ist die große Kunst, komplexe Zusammenhänge so zu reduzieren, dass in vereinfachten Experimenten das Verhalten einer 26 Meter langen Yacht simuliert werden kann", sagt Paschereit. Dabei sei es egal, ob es sich um eine 24 Tonnen schwere Rennsegelyacht, einen Airbus 380 oder um eine 300-MW-Gasturbine handelt. Im Rahmen des strengen Regelwerks des America's Cup wurde so die optimale Oberfläche für die deutsche Herausforderin ermittelt. Wie genau diese Beschichtung aussieht, bleibt, zumindest bis zum Ausgang des America's Cup, jedoch ein Geheimnis.

Wie sich die deutsche Herausforderin schließlich schlägt, werden aber auch noch viele andere Faktoren bestimmen …

tui