Jan 12

Physikalische Grundlagen des Segelns

Um ein Segelschiff vorantreiben zu können, bedarf es zunächst Wind. Der Wind hat dabei zwei Auswirkungen zur Folge: Winddruck auf das Segel und Windströmung um das Segel.
Trifft der Wind auf das Segel, wird durch dieses ein Widerstand erzeugt, was wiederum für den Antrieb des Segelschiffes sorgt. Der Rumpf wird bei genauer Betrachtung vom Segel mitgezogen. Da die Luftströmung an der Stelle des Segels unterbrochen wird, drückt der Wind zur Beseitigung des Widerstands auf das Segel. Dieses Phänomen wird bei der Windmühle genutzt, wobei das Wegdrängen des durch die Flügel hervorgerufenen Widerstandes die Bewegung des Windrades auslöst. Rahsegel können diese Form der Windnutzung am besten Umsetzen, da sie anders als die Schratsegel mehr Fläche für den Widerstand bieten. Mit Schratsegeln kann die Windströmung um das Segel besser genutzt werden.
Um die Nutzung des Windstromes um das Segel verstehen zu können, ist zunächst eine Einteilung des Windes in wahrer und scheinbarer Wind erforderlich. Die Windrichtung und –geschwindigkeit, also der meteorologische Wind, wird als wahrer Wind bezeichnet. Der Wind, der am Schiff tatsächlich wahrgenommen wird, ergibt sich aus dem wahren Wind und der vektoriellen Addition des Fahrtwindes, der entgegengesetzt der Bewegungsrichtung des Segelbootes oder –schiffes wirkt. Dies ist der scheinbare Wind. Ein Schratsegel bremst den Luftstrom nicht, sondern lenkt ihn lediglich ab. Die in Lee, windabgekehrte Seite, befindlichen Luftteilchen streichen entlang des Segels. Durch die Wölbung des Segels legen sie unterschiedlich lange Wege zurück. Die Luftteilchen in Luv, windzugekehrte Seite, ändern nur minimal ihre Geschwindigkeit, welche aber wesentlich höher als die der Luftteilchen in Lee ist. Das Ergebnis ist ein Unterdruck in Luv, der wiederum das Segelboot schräg gegen den Wind fahren lässt.
Ein Boot kann durch Seegang oder durch die Minimierung der Abdrift nach Lee in Schräglage (Krängung) geraten. Das Vermögen, das Boot wieder aus dieser Krängung in die ursprünglich aufrechte Lage zurückzubringen, bezeichnet man als Stabilität. Eine solche kann entweder durch die Rumpfform oder das Gewicht des Bootes erreicht werden.


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