Schwerwettersegeln. Peter Bruce
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verbessert jedoch ihre Kurshaltequalitäten und damit ihren Widerstand gegen ein Querschlagen. Dieser Aspekt kommt nicht unerwartet, wenn man sein Augenmerk auf die statische Stabilität lenkt und sieht, dass bei einem größeren Deplacement das aufrichtende Moment fast linear ansteigt, wie man in Abbildung 2.5 sieht.
Senkrechte Veränderungen des Gewichtsschwerpunktes bringen einige faszinierende Resultate ans Licht. Der Effekt durch große Verschiebungen des Gewichtsschwerpunktes ist bezüglich der Kenterneigung überraschend gering. In Wirklichkeit war es in einigen Fällen sogar so, dass eine hohe Anordnung des Schwerpunktes (VCG) mehr Widerstand gegen einen Niederschlag brachte. Bezüglich des Wiederaufrichtens nach einer Kenterung sollte jedoch der Gewichtsschwerpunkt nicht zu hoch angesetzt sein, weil bei einer zu hohen Lage des Schwerpunktes der Umfang der inversen Stabilität sehr groß wird. Bei einer größeren Verdrängung wiederum kommt ein tieferer Schwerpunkt der Kontrolle des Bootes zugute, weil nämlich die Steifigkeit bei normaler Krängung zunimmt. Abbildung 2.7 zeigt, wieweit die Lage des Gewichtsschwerpunktes die Form der Stabilitätskurve beeinflusst.
Auf Rennyachten dient die Crew als beweglicher Ballast. Im Gegensatz zu einem festen Kiel wird das Crewgewicht jedoch umso wirkungsloser, je größer die Krängung ist.
Ein anderer Aspekt, der mit dem Gewicht und dem Schwerpunkt in Zusammenhang steht, ist der Widerstand gegen das Rollen oder der Trägheitsradius. Das Trägheitsmoment wächst, wenn man die Teilgewichte der Yacht weiter vom Gewichtsschwerpunkt entfernt. Dadurch wird die Yacht von Kräften, die Rollen verursachen, weniger beeinflusst. Das kann man mit Schlittschuhläufern vergleichen, die die Kontrolle über ihre Geschwindigket in der Weise behalten, indem sie mit den Armen pendeln und somit bei Bedarf Gewicht nach außen verlagern. Bei einer Yacht erreicht man ein großes Trägheitsmoment durch einen schweren Mast und einen möglichst tiefen Ballast, am besten noch am Ende eines tiefen Kiels. Die Kenterversuche zeigen, dass das Trägheitsmoment den größten Einfluss auf den Kenterwiderstand hat. Als grobe Richtlinie kann gelten: Wächst das Trägheitsmoment eines Bootes um 50 %, kann die Wellenhöhe, die eine Kenterung herbeiführt, um 10–15 % höher sein. Das kann man bei Experimenten erkennen, aber der Effekt ist bezüglich des allgemeinen Kenterrisikos äußerst gering. Vorsicht ist jedoch geboten, wenn das Trägheitsmoment durch das Aufstellen von schwereren Masten verbessert werden soll, der zusätzliche Ballast aber vergessen wird. Dann wird der Gewichtsschwerpunkt nach oben verlagert und der Kenterwinkel gefährlich reduziert.
Zusammenfassung
Die Versuche mit den Modellen und die hydrostatischen Kalkulationen ermöglichen uns, den Einfluss der verschiedenen Grundparameter eines Yachtentwurfs bezüglich deren Fähigkeit, einer Kenterung zu widerstehen oder sich nach harten Niederschlägen durch Brecher wieder aufzurichten, zu beurteilen. Abbildung 2.8 fasst die Ergebnisse der Tests und der Berechnungen zusammen. Sie zeigen, wie stark die fundamentalen Entwurfparameter das Kentern, die Stabilität und das charakteristische Verhalten einer Yacht beeinflussen.
Die stärksten Einflüsse auf eine Kenteranfälligkeit kann man an folgenden zwei unterschiedlichen Formen erkennen:
1.Ein schmales Boot scheint bezüglich des Kenterwiderstandes einen Vorteil zu haben. Es kann nämlich, wenn es quer zu den Wellen liegt, von brechenden Wellen mühelos querversetzt werden. Zudem vergrößert die geringe Breite den Kenterwinkel.
2.Ein Langkieler ist aufgrund des geschlossenen Lateralplans und der ausgewogeneren Enden bei nachfolgender See weniger anfällig. Er lässt sich nicht so leicht querschlagen und kentern.
Abbildung 2.8 Zusammenfassung der Einflüsse vom Design auf eine Kenterung.
Aus den Tests wurde deutlich, dass Yachten, deren Kenterpunkt unter 140° liegt (Finn-Kieler), von brechenden Wellen, die sie gepackt haben, eine ganze Weile vor sich hergetrieben werden. Auf der anderen Seite bringt ein hohes Maß an Anfangsstabilität (durch größere Breite), das eine Yacht »steif« macht, kein Plus an Widerstandskraft gegen eine Kenterung durch eine brechende Welle. Anscheinend bestimmt aber der Umfang der Stabilität bei 100° bis 130° Krängung den hydrostatischen Widerstand gegen eine Kenterung und eine komplette Drehung.
KW = B2 / R x T x V1/3
KW = Kurvenwert
B = maximale Breite (m)
R = Ballastrelation: Kielgewicht / Gesamtgewicht
T = Rumpftiefgang, gemessen bei B/8 von der Mittellinie (m)
V = Verdrängung (m 3 )
Der Kenterwinkel WNS beträgt dann ≅ 110° + 400° / (KW – 10)
Der Kenterwinkel repräsentiert ein fundamentales Maß für die Fähigkeit einer Yacht, sich schnell nach einem Zusammenstoß mit einer brechenden Welle wiederaufzurichten, und die Entwurfparameter bestimmen, ob aus dem Aufprall ein Niederschlag und ein schnelles Aufrichten oder ein voller Überschlag wird. Der Kenterwinkel ist für die Betriebserlaubnis von Segeltrainingsbooten und -yachten besonders wichtig und wird durch die nachfolgende Formel bestimmt:
Eine Überprüfung der Formel zeigt, dass zunehmende Breite (B) den Kenterwinkel (WNS) verkleinert und damit die Stabilität verschlechtert, wogegen steigende Ballastrelation (R), größerer Rumpftiefgang (T) und zunehmende Verdrängung (V) den Kenterwinkel vergrößern und damit die Stabilität verbessern.
Es muss betont werden, dass die Formel nur eine Annäherung erlaubt und auf Resultaten von tatsächlich durchgeführten Tests und Berechnungen bei typischen Segelyachten basiert. Damit soll auf zweierlei hingewiesen werden: Erstens kann in einigen Fällen der Kenterwinkel (WNS) 10° bis 15° über oder unter dem errechneten Wert liegen, und zweitens lässt sich die Formel nicht auf ungewöhnliche Yachtformen übertragen. Trotzdem ist sie eine gute Richtschnur. Notfalls können die genauen Winkelwerte und die gesamte Stabilitätskurve mit einem erprobten und eingespielten Messverfahren und einem Computer berechnet werden.
Der Vorteil aus einer größeren Verdrängung und einem stärkeren Trägheitsmoment wird aus dem Test ebenfalls deutlich. Gleichzeitig werfen diese Ergebnisse ein Schlaglicht auf die Schwierigkeit der Designer, beim Entwerfen bereits die Kenterneigung zu minimieren. Viele Entwurfsmerkmale werden bereits mit Blick auf die Vermeidung einer möglichen Kenterung angelegt, sie verschlechtern aber dadurch vernünftiges Segeln und das Leben an Bord – was bei allem die wichtigste Funktion einer Yacht ist und bleibt. Eine geringe Breite verringert zum Beispiel sowohl das Volumen der Yacht als auch ihre Segeltragfähigkeit. Große Trägheit führt zu übermäßigem Stampfen in der See usw. Wenn man auch den Modelltests sehr kritisch gegenübersteht, haben sie dennoch einige entscheidende Trends aufgezeigt: Keine Rumpfform – mit welcher Ballastkombination auch immer! – kann anhaltend einer Kenterung widerstehen, wenn die Wellenhöhe 55 % der Rumpflänge beträgt. Außerdem werden alle Yachten bis 130° gekrängt, wenn sie zur genau richtigen Zeit und an der richtigen Stelle von einer brechenden Welle erfasst werden, die 35 % der Rumpflänge hat. Das führt zu der Vermutung, dass, wenn die Sturzbrecher nur ein wenig höher werden, Formänderungen, die den Kenterwiderstand verbessern sollen, nur wenig leisten.
Untersuchungen