Speedsailing: Bayern wollen schnellstes Segelboot der Welt bauen

Die Schnellsten – theoretisch!

Der geplante Renner aus Bayern. Optisch hält das Speedprojekt noch nicht ganz, was der wissenschaftliche Hintergund verspricht. © BSSA

Ihre Ambitionen sind  nicht gerade bescheiden:  Die Bavarian Speed Sailing Association (BSSA) will mit dem “50PLUSX” das schnellste Segelboot bauen, das jemals auf dem Wasser fuhr! Doch nach der Vorstellung des Projektes auf der „boot 2011“ ist es etwas ruhig um die Bayerischen Bootsbauer geworden. SR hat nachgefragt.

Die Kitesurfer haben den absoluten Speedrekord auf 55,65 Knoten geschraubt und das schnellste Segelboot “Hydroptère” ist mit 51,36 Knoten das schnellste Boot. Diese Marken haben die Bayern im Visier.

„Die Leute denken immer, wir bauen nur ein Boot. Doch tatsächlich arbeiten wir ein wissenschaftliches Programm ab, bei dem der eigentliche Bootsbau höchstens 15% einnimmt!“ Wulfram Schmucker, Initiator und Kopf des Projektes 50PLUSX, antwortet im eher ruhigen Tonfall auf unsere Frage nach dem Status Quo seines Bootsbauprojektes.

Mit der Gelassenheit des versierten Erfolgsmenschen verweist er auf die wissenschaftliche Basis, widersteht dabei vehement der Versuchung, von eigener Kompetenz zu reden. Dabei ist er genau das, was man einen „dicken Fisch“ im modernen Bootsbau nennen könnte: Der Bootsbaumeister ist geschäftsführender Gesellschafter bei der AT (technische Realisierungen im Bereich Bootsbau) und Inhaber der Schmucker Consulting Kunststofftechnik.

Playmobilmännchen im Speedrausch? So ähnlich soll "50PLUSX" einmal aussehen. © BSSA

Schmucker hat bereits zwei Mal den bayerischen Technologie-Preis gewonnen und mehr als 150 Boote gebaut. Kohlefasertechnik und komplexe Faserverbundteile sind seine Kernkompetenz – Werkstoffe, die sich nicht nur schnell anhören, sondern es bekanntlich auch sind. Vorausgesetzt, sie werden innovativ angewendet!

Stundenlang am Computer

Und genau hier setzt der Bayer an. „Ich werde derzeit öfter gefragt, warum noch nichts von unserem Boot zu sehen sei. Doch unsere Arbeit besteht noch in erster Linie in der Auswertung von Zahlenkolonnen. Und wenn die sich einmal geringfügig voneinander unterscheiden, dann ist das für uns mitunter ein echter Erfolg, erweist sich aber für den Laien als eher unspektakulär!“

Schmucker spielt auf VPP an – übersetzt aus dem Abkürzungs-Chinesisch der Techniker: Velocity Prediction Program – ein computerbasiertes Berechnungstool, das speziell auf das Bootskonzept 50PLUSX und den World Sailing Speed Record Made In Bavaria ausgerichtet wurde. „Um es gleich auf den Punkt zu bringen: Wir können deutlich schneller sein als 50 kn“. Theoretisch.

Kürzlich verglichen die Spezialisten ihre Werte im Simulationsprogramm mit denen der “Hydroptère”, dem derzeitigen Segelboot-Speed-Weltrekordhalter über 1 sm (50,17 kn) und 500 m (51,36kn). Das Resultat stimmte die Bayern erneut optimistisch, denn auch hier wurden offenbar Werte erzielt, die den Franzosen überlegen waren.

Doch Schmucker will keine konkreten Zahlen nennen, er hält sich bedeckt, weiß um die Fragilität solcher Theorien. „Auch wenn wir felsenfest von unserem wissenschaftlichen Ansatz überzeugt sind, so gibt es doch zu viele unangenehme physikalische Nebeneffekte, die ab einer gewissen Geschwindigkeit in der Realität auftreten können!“ Und eben nur bedingt im Computer nachvollziehbar sind.

Fast alles anders

Doch bleiben wir noch ein wenig beim Vergleich zum 18 m langen und 22 m breiten Trimaran “Hydroptere”. Denn zumindest in zwei Punkten sind sich die Franzosen und Bayern einig: Sicherer Speed ist nur auf Trimaranen realisierbar und die Schiffe müssen richtig segeln können!

Von einem Gefährt, das per Motorboot zur Rekordstrecke geschleppt oder sogar auf Fahrt gebracht werden muss, von einem geradeausrasenden Monstrum, das weder wenden noch halsen kann, wollen auch die Speed-Freaks der BSSA nichts wissen.

Deren Vision ist 12 m lang 11,4 m breit, hat lediglich eine Segelfläche von 20 qm vorgesehen, bei einer Verdrängung von 600 kg, was wiederum nur ein theoretischer Wert ist, denn der Schiffskörper soll mittels Auftriebsflächen – einmal in Fahrt – über die Wasseroberfläche fliegen. Dass bei diesen Proportionen nur ein Starrflügelrigg für den schnellsten Vortrieb sorgen kann, versteht sich fast schon von selbst.

„Unser Schiff ist vom Gesamtkonzept her nicht mit anderen vergleichbar,“ macht Schmucker nochmals klar. Er und sein derzeit siebenköpfiges Team aus Luft- und Raumfahrttechnikern, Boootskonstrukteuren und Marketingspezialisten  waren sich von der ersten Idee im Klaren darüber, dass ihr Angriff auf den Speedrekord  nicht mit einem Hydroptère-ähnlichen Schiff erfolgen sollte. Nein, sie wollen elementar schneller segeln und nicht mit ein paar eingesparten Gramm hier und ein wenig mehr Segelfläche dort im Zehntelknotenbereich gegen die anderen antreten.

Die Krux – Hydrodynamik!

Um es kurz zu machen: Der Geschwindigkeitsrekord soll mit superkavitierenden, aktiv gesteuerten Auftriebsflächen erreicht werden. Schmucker macht deutlich, dass „die anderen gegen die Kavitation fahren – wir wollen MIT der Kavitation schneller sein!“

Kavitation tritt dann auf, wenn der Wasserdruck unter den Dampfdruck des Wassers sinkt. Dann entstehen Dampf- oder Gasblasen , die rasch kollabieren und zu Materialschäden führen. Die Spezialisten von BSSA möchten nun superkavitierende Profile zum Einsatz bringen, bei dem die Kavitation in einen Vorteil umgewandelt wird.

Hierfür wurde zwar in der Rüstungsindustrie schon reichlich geforscht (etwa Torpedos und U-Boote), doch für Segelmaschinen ist dies noch weitgehend Neuland, pardon: -wasser!

Derzeit beschäftigten sich die bayerischen Speed-Kompetenzler ergo mit Wirbelbeeinflussung, Ablösungserscheinungen, nicht mehr beherrschbaren Widerständen. Schmucker: „Das ist wie damals beim ersten Flug durch die Schallmauer: Keiner wusste, was auf der anderen Seite passieren würde!“

Dieses Know-how-Vakuum dürfte auch der wichtigste Grund sein, warum sich der Bootsbauer mit Raumfahrttechnologen umgibt: „Das Boot dann zu bauen ist eher ein leichter Job!“

Ab ca. 70 kn: Superkavitation

Manuel Fluck ist mit 28 Jahren zwar der Jüngste im Team, beschäftigt sich aber besonders intensiv mit den Problemstellungen rund um die Kavitation. Er verweist zunächst auf die keineswegs zufällige Weltrekordmarke um die 50 kn.

„Mit guter Technik kann man sich noch etwas über diese magische Grenze der einsetzenden Kavitation hinaus schmuggeln, ohne dabei größeren Bruch zu fahren.“ Doch bei 50 kn „und ein bisschen“ – den genauen Wert könne man eben aufgrund der unterschiedlichen Materialien, die eingesetzt werden, nicht bestimmen – sei man unweigerlich im Bereich der partiellen Kavitation.

„Dies ist im Prinzip ein chaotischer Zustand, bei dem man sich auf nichts mehr verlassen kann!“ Erst im nächsten Schritt, mit der Superkavitation, trete sozusagen wieder eine gewisse Ordnung ein. „Bei 70-80 kn sind wir nach heutigen Erkenntnissen im Bereich der Superkavitation. Dann entsteht ein stabiler, dampfgefüllter Bereich, der sich HINTER dem fahrenden Objekt ausdehnt!“

Das Ziel der BSSA: Diesen Zustand der Superkavitation in den Bereich um die 50 kn zu drücken. „Das kann mit speziellen Profilen und anderen kreativen Ansätzen funktionieren,“ erklärt Fluck, „wichtig ist, dass wir direkt von der Nicht-Kavitation auf die Super-Kavitation springen können!“

Der studierte Raumfahrtwissenschaftler, der im Bereich der Strömungsmechanik promovieren will unterstreicht, dass bei ihrem Bootsprojekt alle drei Schwimmer des Trimarans über das Wasser angehoben werden sollen – und zwar mittels Tragflächen, die UNTER Wasser bleiben werden.

„Wie dort die Superkavitation im wahrsten Sinne des Wortes zum Tragen kommen wird, hängt dann eben von der Eintauchtiefe, den Profilstrukturen und –geometrien der Träger ab!“ Eine Aufgabe, das wie geschaffen scheint für den Doktoranden im Team!

Curry wäre dabei gewesen!

Eine Aufgabe, die Schmucker offenbar erst dann in einen Bootsbau umsetzen will, wenn er sich seiner Sache 150% sicher sein kann. Bereits nach dem (optimistisch ausgerichteten) stehenden Zeitplan werden die ersten Versuchsträger  im 3. und 4. Quartal 2012 gebaut; das fertige Rekordfahrzeug soll schließlich auf der boot 2014 präsentiert werden. Danach beginnen die Testfahrten.

Alles also smoothe Zukunftsmusik? Eine Frage, die man mit einem deutlichen Jein beantworten kann. Denn derzeit rennen investitionswillige Sponsoren den Bayern noch nicht die Konstruktionsräume ein. Zwar behauptet Schmucker, dass sein Projekt in keinem Fall sterben werde, falls nicht genügend Investoren gefunden werden. „Dann dauert die Realisierung eben X-Jahre länger!“

Aber vielleicht bringt der BSSA ja ihr „Schutzpatron“ Glück: Die Männer widmen ihr Projekt dem „arroganten Querdenker“ Manfred Curry, dem (vorerst?) letzten genialen Regatta- und somit Speed-Segler aus Bayern.

Auch er hat in den 20iger bis 50iger Jahren des letzten Jahrhunderts seine Umwelt verrückt gemacht mit seinen teils abstrus anmutenden Ideen rund ums „Schneller Segeln“. Currys Visionen sind (fast) alle realisiert worden, haben den Segler zeitweise unschlagbar schnell gemacht. Vielleicht reicht sein Einfluss ja noch für die BSSA und ihr Projekt 50PLUSX?

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Michael Kunst

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7 Kommentare zu „Speedsailing: Bayern wollen schnellstes Segelboot der Welt bauen“

  1. avatar Florian sagt:

    Wie soll der Tragflügel unter Superkaviation arbeiten?

    Wenn der Flügel von Wasserdampf umgeben ist, wird der Auftrieb um ca. den Faktor 1000 zum Wasser reduziert. Der Druckunterschied zwischen Saug und Druckseite ist minimal, da der Dampfdruck bei Wasser bei 20°C ca. 2000 Pa absolut beträgt. Man brauch um ein Kilo mit einem zu heben eine Ich glaube, dass hier das Ende für das Tragflügelkonzept erreicht ist.

    Zusätzlich tritt eventuell ein Ventilationseffekt an der Hinterkannte von Foils in der Grenzfläche zwischen Wasser und Luft auf, da der stark lokale Unterdruck dazuführt, dass die Luft nach unten gezogen wird.

    Aber ich lerne gerne dazu 😉

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    • avatar Manuel sagt:

      Florian, du hast schon recht: der Auftrieb, den ein Flügel (bei gleicher Fläche und gleicher Geschwindigkeit) erzeugt, ist im Wasser etwa um den Faktor 1000 größer als in Luft oder Wasserdampf. Dies gilt aber nur, wenn die Tragfläche vollkommen in einer SEHR GROSSEN Dampfblase ist.

      Superkavitierende Hydrofoils sind nun aber oft nicht vollständig in eine Dampfblase gehüllt. Die Bezeichnung “superkavitierend” bedeutet nur, dass sich die Dampfblase bis weit hinter das Foil ausdehnt. An der Unterseite der Tragfläche, wo in der Regel Überdruck herrscht, findet oft kein Phasenübergang zum Dampf statt. Zudem besteht die Möglichkeit, dass auch nicht die gesamte Oberseite kavitiert. Dadurch schafft man trotz (teilweisem) Dampf größeren Auftrieb.
      Auch die Tatsache, dass die Kavität (also die Dampfblase, die das Foil umgibt), nicht sehr groß ist, macht einen Unterschied. So haben Untersuchungen gezeigt, dass in der Blase der Druck eben nicht immer überall gleich dem Dampfdruck ist, sondern dynamische Effekte auftreten.

      Da die Foils über die Schwerter mit dem Boot und damit auch mit der Wasseroberfläche verbunden sind, sehen wir ebenfalls die Möglichkeit, dass die Foils über die Schwerter Luft ziehen, also Ventilieren. Es gibt jedoch zum einen Konzepte dies zu verhindern (siehe die „Fences“ auf den Foils von L’Hydroptère). Zum anderen muss auch Ventilation nicht immer ein Nachteil sein. Im Gegenteil: Bei geschickter Auslegung kann Ventilation ebenso wie Kavitation einen Vorteil bzgl. Stabilität, Steuerbarkeit und Widerstand bringen.

      Generell gibt es eine Vielzahl interessanter Ideen. Daher sind wir überzeugt, dass mit fundierten Untersuchungen die aktuellen Grenzen des Tragflächenkonzepts noch wesentlich weiter getrieben werden können.

      Gruß,
      manuel – BSSA

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  2. avatar He sagt:

    Ich finde das irre, das hier Paul Larsen mit der Vestas Sailrocket 2 mit keinem Wort gewuerdigt wird. Die Jungs schreiben gerade Speedsailinggeschichte !! B

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  3. Pingback: Segelreporter.com berichtet über die BSSA « Speedsailing BSSA

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