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Ein Segelschiff mit Flügeln

schnell wie der Wind

  

Was erwarten wir von unserer Konstruktion für die Geschwindigkeit eines Segelschiffes?

Unser Schiff wird schneller fahren als ein vergleichbar großes Schiff, das seine Stabilität ausschließlich durch einen schweren Kiel erreicht. Die Gründe dafür sind:

1. Unser Schiff kann erheblicher leichter gebaut werden.
(Das   Gewicht einer Kielbombe macht bis zu 80% des
Schiffsgewichtes aus. Darüber hinaus muss das Schiff stabiler
und damit schwerer gebaut werden, damit es dieses Gewicht tragen kann. Wir können auf die Kielbombe weitestgehend verzichten.) Ein schweres Schiff muss mehr Wasser verdrängen, damit es überhaupt schwimmt und hat damit auch einen größeren Strömungswiderstand.

2.  Unser Schiff fährt senkrecht und hat daher stets die maximale Segelfläche im Wind.

3. Auch bei stärkerem seitlichem Wind wird das Schiff nicht krängen. Das Schiff fährt dann eben etwas schneller.

4. Es sind Rumpfformen denkbar, die mit einem sehr schweren Kiel nicht machbar sind.

Man kann nun einwenden, dass für unsere Konstruktion zwei zusätzliche Platten im Wasser sind, die das Schiff auch dann schon abbremsen, wenn sie parallel zur Wasseroberfläche ausgerichtet sind und gar kein aufrichtendes Drehmoment erzeugen – allein durch die zusätzlich benetzte Oberfläche. (der Strömungswiderstand ist proportional zur Größe der benetzten Fläche.) Das ist richtig. Eine konkrete Rechnung ist schwierig, weil hier die exakte Flächengröße der Platten, das Gewicht und die genaue Geometrie des Schiffes von Bedeutung ist.

Für eine Modellrechnung wurden folgende Annahmen gemacht:

Schiffsbreite: 4m, Schiffslänge: 10m,
Schiffsquerschnitt: gleichseitiges Dreieck über die ganze Länge konstant mit 4m Seitenlänge.

Hieraus ergibt sich:

Nach herkömmlicher Bauart: mit einem Gewicht von 10t:
Man berechnet : Eine benetzte Fläche (ohne Kiel) von 32 qm.

Nach unserer Konstruktion: mit einem Gewicht von 5t:
Man berechnet: Eine benetzte Fläche (ohne Kiel) von 22,4 qm.

Bei einer Plattengröße von ca. 1 qm entsteht also  bei unserer Konstruktion eine benetzte Fläche (ohne Kiel) von 26,4 qm.
Wir benötigen also 5,6 qm weniger benetzte Fläche; immerhin eine Einsparung von 17%.

Der oben formulierte Einwand zieht also nicht wirklich.

 

Da wir zwar nicht auf einen Kiel, wohl aber auf einen
schweren Kiel verzichten können, kann man sich Schiffsrümpfe vorstellen, die nach ganz anderen Gesichtspunkten konstruiert sind als die herkömmlichen. So können wir uns z.B. einen Schiffsrumpf vorstellen, der sich bei einer gewissen Geschwindigkeit aus dem Wasser zieht und dann ins Gleiten kommt. Es gibt ja keinen schweren Kiel, der ihn daran hindern würde. Und dann erhöht sich die  Geschwindigkeit unserer Konstruktion dramatisch!