America’s Cup: Kiwi-Designer Burns Fallow erklärt Twin-Skin-Groß – Alternative zum Reffen?

"Simpel bedeutet manchmal gut"

Das Twin-Skin-Großsegel lässt die AC75-Boote fliegen. Ihr entscheidender Beitrag liegt aber nicht in großer Kraft, sondern kleinem Widerstand. Wird es die Welt des Segelns verändern? SR sprach mit dem siegreichen Sail-Designer Burns Fallow.

Burns Fallow von Emirates Team New Zealand

Burns Fallow ist Segeldesigner bei Emirates Team New Zealand und arbeitet an den Segeln der AC75. © Emirates Team New Zealand

SegelReporter: Wie erzeugt ein Twin-Skin-Großsegel genug Kraft, um die AC75-Klasse aus dem Wasser zu heben?

Burns Fallow: Im Vergleich zu einem normalen Segel liegt der größte Vorteil des Twin-Skin-Großsegels darin, dass es einen geringen Widerstand aufweist. Wahrscheinlich könnten wir das Boot relativ leicht mit der Kraft eines normalen Großsegels aus dem Wasser heben. Das sollte kein Problem darstellen.

Der siegreiche Segeldesigner

Der Neuseeländer Burns Fallow arbeitet seit 1988 für North Sails, war nun an fünf America’s Cup Kampagnen beteiligt und  hat dreimal gewonnen – diesmal als leitender Segeldesigner für das Emirates Team New Zealand.

Er war in den vergangen Jahrzehnten eng an der rasanten Entwicklung der America’s Cup Segeltechnik beteiligt – vom Hissen der Segel auf den IACC-Yachten bis hin zu den festen Flügelprofilen auf den 72-Fuß-Katamaranen. Für den 36. America’s Cup gilt Fallow als eine der zentralen Figuren beim Verfassen der Regeln für das neue Twin-Skin-Großsegelkonzept.

Das Problem entsteht dann, wenn das Boot zu beschleunigen beginnt und die scheinbare Windgeschwindigkeit sehr schnell zunimmt. Sobald das Boot fliegt, wächst die Bootsgeschwindigkeit sehr schnell und damit die scheinbare Windgeschwindigkeit ebenfalls. Sie wächst innerhalb von 30 Sekunden von zehn Knoten auf etwa 40 oder 50 Knoten. Es ist also sehr wichtig, Segel zu haben, die mit dieser Veränderung umgehen können.

Wie trimmen die Teams das Profil des Großsegels denn?

Die Trimmleinen, die wir auf den AC75 haben, sind jenen an normalen Segeln sehr ähnlich. Alle besitzen Großschot, Traveller und Cunningham. Jedoch haben die Teams unterschiedliche Lösungen für das Problem des Unterliekstreckers gewählt. Manche Boote haben einen Baum und manche nicht. Aber im Grunde sind die Trimmeinrichtungen dem, was man von normalen Booten her kennt, sehr ähnlich.

Segeltrimm beim Twin-Skin-Großsegel

Neu ist, dass die Großschot nicht wie auf einem normalen Boot aus Tauwerk, sondern aus einem sehr großen Hydraulikzylinder besteht. Das ist ein viel direkteres System. Die Hydraulik hat den Vorteil, dass man sehr schnell reagieren kann, weil man über Akkumulatoren Kraft speichert. Die andere Trimmeinrichtung, die wir haben, ist die Mastrotation.

Wie wirken Mast und Segel beim Twin-Skin-Großsegel zusammen?

Der Mast hat einen großen D-förmigen Querschnitt. Er ist im Grunde elliptisch geformt mit einer 400 Millimeter breiten, geraden Rückseite. Wir befestigen an jeder der beiden Achterkanten ein Segel. Die Luft zwischen den beiden Segeln hilft uns am meisten. Sie bietet einen wirklich guten Puffer. So entsteht eine unglaublich stabile Tragfläche. Gerade wenn man bedenkt, wie sehr die Jungs die Segel trimmen. Der Traveller bewegt sich die ganze Zeit rauf und runter. Die Großschotspannung ändert sich, aber die Segel selbst bleiben unglaublich stabil, selbst bei Wenden und Halsen.

Früher Prototyp des Twin-Skin-Großsegels

Ein sehr früher Prototyp des Twin-Skin-Großsegels von 2017. © Emirates Team New Zealand

Das würde man mit einem normalen Großsegel nie erreichen. Wenn man bei 50 Knoten scheinbarer Windgeschwindigkeit eine Wende fährt, würde es sich zu Tode killen. Aber wir haben dieses Konzept nicht erfunden. Entwickelt wurde es bereits 1927. Das wussten wir anfangs noch nicht und haben es erst später herausgefunden.

Warum wurde das Konzept nicht schon früher umgesetzt?

Wie ich bereits erwähnt habe, ist einer seiner größten Vorteile, dass es eine Lösung mit geringem Widerstand ist. Wir können mit dem System etwas mehr Leistung als mit einem normalen Segel erzeugen, weil wir das Segel von ganz unten nach ganz oben trimmen können. Sagen wir bis zu 20 Prozent mehr Leistung für eine gegebene Segelfläche. Aber das ist nicht wirklich der große Gewinn.

Auf Verdrängern lohnt sich das Konzept nicht

Der große Vorteil liegt darin, dass die Form des Mastes und die beiden Segel perfekt aufeinander abgestimmt sind. Das bedeutet sehr geringen Widerstand. Dieser wirkt sich aber vor allem bei einer schnellen Anströmung aus. Wenn man nur mit 20 Knoten segelt, ist der Luftwiderstand zwar auch wichtig, aber dann käme der Nachteil des Gewichts von zwei Großsegeln mehr zum Tragen. Dazu kommen noch die Kosten für zwei Großsegel. Auf Verdrängern lohnt sich dieses Konzept daher nicht wirklich.

Was war der Hauptgrund für die Einführung der Twin-Skin-Großsegel?

Wir wollten versuchen, viele Vorteile der starren Flügelsegel zu behalten, die bei den America’s Cups 2013 und 2017 verwendet wurden. Zugleich wollten wir etwas, das man jeden Tag setzen und bergen kann, ohne ein ganzes Flügelrigg vom Boot kranen zu müssen. Man braucht 30 Leute, um diese Flügel zu bewegen. Außerdem sind sie sehr schwer.

Im Achterliek ist eine Lücke zwischen den beiden Segeln zu erkennen

Im Achterliek ist eine Lücke zwischen den beiden Segeln zu erkennen © ACE / Studio Borlenghi

Was wir jetzt auf den Booten haben, wiegt nur etwas mehr als die Hälfte dessen, was ein AC-72-Flügel in San Francisco wog. Das ist ein großer Faktor bei einem foilenden Boot, denn wir müssen etwa 600 Kilogramm weniger Gewicht aus dem Wasser heben. Das Twin-Skin-Großsegel kann nicht so viel Kraft erzeugen wie ein Flügelsegel, weil es nur ein Element hat und nicht zwei. Aber auch hier gilt: Wir brauchen nur selten hohe Leistung. Man sieht ja, wie flach die Segel sind. Selbst bei leichtem Wind sind sie flacher als alles, was man auf einem Verdränger sehen würde.

Wie kann man sich die Profildicke vorstellen? Wie groß ist der Abstand zwischen den Segeln?

Man kann ihn auf Null bringen. An der Vorderseite beträgt der Abstand 400 Millimeter, weil die Segel an den Achterkanten des Mastes hängen. Durch die Rotation entsteht von selbst eine Tragflächenform, die sich zum Achterliek hin verjüngt.

Ist Reibung zwischen den Segeln ein Problem?

Es gibt gelegentlich ein wenig Reibung. Die Segel berühren einander, vor allem zum Achterliek hin. Das ist kein Problem, weil man einfach einen Scheuerschutz anbringen kann, wie man es bei jedem normalen Segel macht, wenn das Achterstag am Segel schamfilt. Das verhindert nicht, dass die beiden Segel frei aneinander entlanggleiten.

Bei Emirates Team New Zealand war manchmal am Achterliek eine Lücke zwischen den Segeln zu sehen. Erzeugt so etwas nicht Wirbel und Widerstand?

Ja, und die mögen wir auch nicht unbedingt. Aber manchmal muss man die Segel auseinander drücken, um etwas dazwischen zu bekommen…

Induzierten Widerstand verringern

Welche Rolle spielt es, dass es bei diesem Rigg keinen Spalt zwischen Segel und Deck gibt?

Das spielt eine massive Rolle. Wenn die Strömung unter dem Baum entweichen kann, wie es bei einem konventionellen Boot der Fall ist, erzeugt das einen Randwirbel und somit induzierten Widerstand. Durch einen effektiven Abschluss zwischen Segel und Deck erhöht man im Effekt die Spannweite des gesamten Segels und macht es aerodynamisch effizienter.

Gut zu erkennen ist der saubere Abschluss zwischen Segel und Deck

Gut zu erkennen ist der saubere Abschluss zwischen Segel und Deck © ACE / Studio Borlenghi

Wie erreichen die Teams das?

Als die Klassenregel geschrieben wurde, erwähnte sie so etwas wie einen Baum nicht. Tatsächlich regelt sie nicht einmal die Segelfläche im unteren Teil. Was sie im Bereich des Unterlieks machen, bleibt also den Teams überlassen. Man konnte deutlich sehen, dass es unter den vier Teams unterschiedliche Lösungen gab, die aus der Erfahrung der Teams und den beiden vorherigen Cup-Zyklen stammten. Wir wussten, dass eine Lösung für das Unterliek sehr wichtig ist. Das war einer der Gründe, warum wir von einem Baum an unserem ersten Boot zu keinem Baum am zweiten Boot übergegangen sind. Es ging genau darum, das Segelprofil bis zum Deck herunter ziehen zu können.

Und wie genau trimmen Sie das Profil?

Das kann ich leider nicht sagen. Wir haben keinen Baum, also haben wir keinen Unterliekstrecker. Sagen wir einfach: wir haben eine Lösung.

Aber Sie müssen die Segel doch einzeln trimmen können?

Nicht unbedingt. Simpel bedeutet manchmal gut. Es gibt nur einen Großsegeltrimmer an Bord und der hat genug zu tun. Wenn man Mechanismen finden kann, um Funktionen zu kombinieren, ist das gut. Es ist auch sehr schwierig, beide Segel gleichzeitig zu sehen. Man braucht jedenfalls nicht zwei komplette Sätze von Trimmleinen, um das Großsegel zu trimmen, so viel ist klar.

Welche Art von Segeltuch ist dafür nötig?

Man kann das absolut aus jedem flexiblen Segelmaterial herstellen. Da gibt es keine Einschränkung. Aber wer diesen Weg geht, will in der Regel etwas, das so effizient wie möglich ist. Wer sich die Mühe macht, den Luftwiderstand in seinem System zu reduzieren, der hat eine Hochleistungsyacht und wird wahrscheinlich ein Hochleistungssegel wollen.

Prototyp mit genähtem Segel

In der Tat haben wir in den ersten Tagen einige Prototypen für einen kleineren Katamaran gebaut. Es war kein foilender Kat. Wir wollten einfach nur versuchen, schon sehr früh den Nachweis zu erbringen, dass das Konzept funktioniert. Und das haben wir einfach mit einem konventionell genähten Segel gemacht.

Wirkt das Twin-Skin-Großsegel anders mit den Vorsegeln zusammen?

Das ist im Grunde das Gleiche. Sie müssen das Großsegel so designen, dass es mit dem Vorsegel zusammenarbeitet, und Sie müssen die Vorsegel so designen, dass sie mit dem Großsegel zusammenarbeiten – wie auf jedem anderen Boot. Im Grunde genommen ist das Großsegel immer noch ein Großsegel. Sie entwerfen also ein ganzes Paket für das, was das Boot benötigt.

Das Konzept des Twin-Skin-Großsegels würde mit jeder Art Segeltuch funktionieren

Das Konzept des Twin-Skin-Großsegels würde mit jeder Art Segeltuch funktionieren © ACE / Studio Borlenghi

Lassen Sie uns über den Windbereich sprechen. Das Großsegel deckt einen großen Bereich ab, aber wir sehen trotzdem unterschiedlich große Großsegel. Warum ist das so?

Die Unterschiede zwischen den Großsegeln sind nicht groß. Es gibt nur eine Veränderung von etwa zehn Quadratmetern, was nur etwa sieben Prozent in der Fläche entspricht. Die maximale Größe, die man haben kann, liegt bei 145 Quadratmetern, und die kleinste Größe, die man sieht, beträgt 135 Quadratmeter. Es handelt sich also nicht um einen großen Bereich der Fläche, sondern um eine Feinabstimmung.

Sie verkleinern also im Grunde die Fläche, um den Luftwiderstand zu reduzieren?

Im Wesentlichen, ja. Das ist einer der größten Faktoren dabei.

Der Mast ist effektiv Teil des Segels

Was ist das Problem eines normalen Großsegels im Vergleich zum Twin-Skin-Großsegel, wenn es um die Umströmung des Mastes geht?

Da wir den Mast rotieren können, können wir ihn besser auf die Strömung ausrichten. So können wir den Widerstand des Mastes stark reduzieren. In unserem Fall nutzen wir den Mast effektiv als Teil des Segels.

Aber es gibt auch andere Boote, deren Masten rotieren können.

Die Schwierigkeit besteht darin, dass bei einem einzelnen Segel an einem rotierenden Mast immer noch eine Ablösungsblase entweder auf der Luv- oder auf der Leeseite vorhanden ist. Es ist fast unmöglich, einen perfekten Übergang zwischen Mast und Segel zu erzielen, selbst wenn man einen rotierenden Mast betrachtet. Wenn man ein feststehendes, konventionelles Großsegel betrachtet, steht der Mast immer wie ein großer Block am Vorliek des Großsegels. Das Gute an den Flügelsegeln beim letzten Mal war, dass sie praktisch eine durchgehende Tragfläche darstellten. Ich denke, wir haben ein System entwickelt, das dem sehr nahekommt.

Glauben Sie, dass Twin-Skin-Großsegel nach dem America’s Cup auf anderen Klassen oder Bootstypen auftauchen werden?

Ja, auf kleinen Booten oder sehr großen Booten, denke ich. Fairerweise muss man sagen, dass die Moth schon vor den Cuppern foilte. Aber nach 2013 haben wir mehr und mehr solche foilenden Jollen gesehen. Ich denke, man wird dieses Rigg in diesem Größenbereich sehen.

Twin-Skin-Großsegel auf Rekordjagd

Der andere Bereich, bei dem ich nicht überrascht wäre, wenn es ins Spiel käme, sind die großen foilenden Boote, die versuchen, Geschwindigkeitsrekorde aufzustellen. Ich könnte mir vorstellen, dass man dies als bessere Lösung ansieht, wenn man versucht, die Welt in 35 Tagen zu umsegeln oder ähnliches. Ich weiß aber nichts von konkreten Projekten dieser Art. Seit drei Jahren lebe ich in meiner kleinen America’s-Cup-Welt, deshalb bin ich mir nicht ganz sicher, was im Rest der Welt im Moment sonst noch passiert.

Der Auslöser für die Entwicklung des Twin-Skin-Großsegels war der Wunsch, die Segel täglich setzen und bergen zu können

Der Auslöser für die Entwicklung des Twin-Skin-Großsegels war der Wunsch, die Segel täglich setzen und bergen zu können © ACE / Studio Borlenghi

Nur haben wir in den letzten zehn Jahren diese Revolution erlebt, die Segeln tatsächlich zu zwei Sportarten macht. Selbst das Segeln auf Verdrängern wird ja immer schneller. TP52s sind viel schneller als IMS- und IOR-Yachten von vor 20 oder 30 Jahren. Aber in der Foiling-Welt haben wir eine ganz andere Größenordnung, wo wir plötzlich Bootsgeschwindigkeiten sehen, die das Drei- oder Vierfache der wahren Windgeschwindigkeit betragen.

Wenn diese Art Segel einen sehr großen Windbereich abdeckt, könnte das nicht auch eine Alternative zum Reffen sein?

Ja, das könnte es sein. Man kann das Rigg kürzer machen, weil man bei leichtem Wind ein bisschen mehr Leistung bekommt. Aber obwohl wir es nicht untersucht haben, kann ich mir vorstellen, dass dieses System selbst reffbar ist. Man bräuchte einen Baum, aber ich kann mir tatsächlich vorstellen, dass man ein Twin-Skin-Großsegel reffen kann. Aber wie Sie sagen, könnte sich der Windbereich bis zum ersten Reff ein wenig vergrößern – vielleicht 15 bis 20 Prozent. So können wir also vielleicht ein paar Knoten mehr Windgeschwindigkeit erreichen, ohne reffen zu müssen.

Ist das etwas, das Ihrer Meinung nach auch auf Fahrtenyachten übergreifen könnte?

Denken Sie einfach mal 50 Jahre in die Zukunft. Wer weiß, ob es dann schon automatische Flugsteuerungssysteme gibt? Wer weiß, wie das Fahrtensegeln in der Zukunft aussieht? Denken Sie 15 Jahre zurück. Hätten Sie sich vorstellen können, was wir jetzt machen?

Nein.

Ich schaue hier aus dem Fenster auf das Boot, das im Jahr 2000 den America’s Cup gewonnen hat. Es liegt direkt vor unserer Basis hier und sieht aus, als käme es aus dem finsteren Mittelalter. Damals war es natürlich auf dem neuesten Stand der Technik. So ändern sich eben die Zeiten.

Vielen Dank für das Gespräch.

Die Fragen stellte Jan Maas.

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