Fragen und Antworten Rund um das Thema Bootstechnik und Schiffstheorie. Aktuelle Entwicklungen, etwas Zeitgeist und mehr.
Allgemeiner Hinweis: Bootstheorie (von Knut-Michael Buchalle) „Boote einmal theoretisch betrachtet“ ist zunächst als online Buch erschienen und jetzt als pdf download (15 MB) erhältlich.
Fragen und Antworten Verschiedene Themen rund um die Yacht (von Knut-Michael Buchalle)
 Frage: An modernen Rundspantsegelbootsrümpfen beobachte ich immer häufiger den Einsatz von Knicken am Rumpf – besonders im Hinterschiffsbereich. Sind diese Rümpfe damit schneller? Antwort: Eindeutig – jein? Wenn ein Rundspantrumpf Beulen und Knicke aufweist, dann assoziiere ich es zunächst mit einer schlechten handwerklichen Ausführung. Seit Jahrzehnten findet man aber bei Regattayachten immer wieder einmal den Einsatz von Beulen und Knicken um einen Vermessungswert günstig zu beeinflussen. Zu IOR-Zeiten gab es den Bauch im Hauptspantbereich (teilweise sogar mit Knick) um eine schmale, vermessene Wasserlinienbreite zu erhalten. Ein kurzes Stück über der Wasserlinie konnte man dann sozusagen unbemerkt sehr viel Volumen platzieren, was der Stabilität zugute kam. Die Stabilität ist also ein Aspekt für den Knick. Der gezielte Strömungsabriss ist ein weiterer Gesichtspunkt für die Anordnung eines Knicks. Deshalb ordne ich diese Frage der Hydrodynamik zu. Knicke im Rumpf sind grundsätzlich keine neue Erfindung. Ihren Ursprung haben sie in einer zunächst vereinfachten Rumpfbauweise, denn eine Rundspantform war im klassischen Bootsbauhandwerk sehr viel aufwendiger und damit teurer herzustellen. Schon früh wusste man aber, dass eine ungünstige Lage der Knicke zu vielen zusätzlichen Verwirbelungen am Rumpf führt. Die vereinfachenden Knicke für den Bootsbau mussten also auch noch strömungsgünstig liegen. Die nötigen Grundlagen wurden in Modellversuchen ermittelt. Der GFK-Serienbootsbau entwickelte sich und bis auf Ausnahmen verschwanden an den Segelbooten die Knicke. Bei den Motorbooten wurden die Knicke hingegen mehr und ausgeprägter. Ein Motorboot mit Knicken gilt als schwimmstabiler, schaukelt weniger und ist schneller. Das Stimmt im Wesentlichen auch alles, wenn denn noch eine große Motorleistung dazu kommt. Fährt das Motorboot mit den vielen Knicken aber langsam in der so genannten Verdrängerfahrt, dann stören die Knicke mit den zusätzlichen Verwirbelungen. Nun ist zu beobachten, dass moderne Segelbootkonstruktionen mit Rundspantform wieder partiell Knicke im Hinterschiffsbereich bekommen. Es scheint schon fast eine zwangsläufige Entwicklung zu sein, denn die Segelbootrümpfe werden den Motorbooten immer ähnlicher. Das Vorschiff sehr schmal und das Heck ist die breiteste Stelle. Schnelle Gleitjollen sahen ja auch schon immer so aus. Allerdings fahren Segelboote mit sehr unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Krängungswinkeln – je nachdem wie der Wind weht. Die Knicke am Rumpf für alle Randbedingungen optimal anzuordnen, so dass sie niemals stören, scheint eine unlösbare Aufgabe zu sein. Das Zauberwort in diesem Zusammenhang heißt CFD (computational fluid dynamics) oder auf Deutsch nummerische Strömungsmechanik. Hat der Konstrukteur die Hürden bei der Erstellung des Computermodells genommen, dann kann er ganz viele Berechnungsläufe in kurzer Zeit ausführen und so möglichst viele Randbedingungen prüfen lassen. Allerdings ist CFD eine virtuelle Welt und die Qualität der Ergebnisse sind nur schwer prüfbar. (Die klassischen Modellversuche hatten allerdings auch immer ein Problem mit der Unähnlichkeit zwischen Modell und Großausführung, denn es gibt kein Modellwasser.) Das Ergebnis der Untersuchungen sollte die optimale Anordnung eines Knicks sein, so dass er auch weiter nicht stört und gelegentlich mal etwas von Nutze ist. Von Nutze heißt dann bei entsprechenden Geschwindigkeiten einen günstigen Strömungsabriss zu bewirken, die Stabilität zu erhöhen und ggf. Spritzer an Deck zu reduzieren. Damit durch einen Knick gravierende hydrodynamische Vorteile entstehen, müssen die Bootsgeschwindigkeiten aber auch schon recht hoch sein. Ein praktisches Nebenprodukt von Knicken ist, dass sie das Wasser davon abhalten an Deck zu steigen. Jeder kennt das angenehme plätschern eines geklinkerten Rumpfs wie z.B. beim Nordischen Folkeboot. Trockene Decks sind bei modernen Segelyachten mit geradem Vorsteven, schlanken Vorschiffslinien und steilen Bordwänden doch sehr selten geworden. Da hilft auch der stetige Anstieg der Freibordhöhe nicht weiter. In Summe aller Maßnahmen sind die Segelyachten dabei auch schneller – halt nur nicht unbedingt komfortabler. Kurz gesagt: Falsch angebrachte Knicke stören. (Das mag einer der Gründe sein warum bei einigen Segelbooten die Knicke weit über der Wasserlinie angeordnet sind.)                                                                  
Frage: Verbessern moderne T-Kiele die Stabilität eines Segelbootes? Antwort: Nur in einem sehr geringen Umfang! Wenn wir mal zwei Kiele mit den gleichen Grundabmessungen l und s sowie gleicher Masse miteinander vergleichen ist klar erkennbar, dass der Gewichtsschwerpunkt des Kiels für sich allein betrachtet beim T-Kiel etwas tiefer liegen wird. - Aber eben nur etwas. Der Kiel mit seinem Schwerpunkt ist für die Stabilität des Bootes eine Teilkomponente. - Eine Teilkomponente die vielleicht 50% der Gesamtmasse des Bootes ausmacht. Bezogen auf die Zusammensetzung der Stabiliätskriterien reduziert sich zudem die Bedeutung des Kielschwerpunkts bei kleinen und großen Krängungswinkeln gegen null.  Im Zusammenhang mit dem T-Kiel wird ein anderer Aspekt interessant. Die Volumenkonzentration am Spitzenprofil ermöglich ein schlankeres Kielprofil (D) das einen deutlich geringeren Widerstand hat. Darin liegt wohl meistenteils ein größerer Vorteil der T-Kiele als im Gewinn zusätzlicher Stabilität. Es ist noch nicht lange her, da hatten Kiele und Ruderblätter aus dem Grund einer hydrodyamischen Optimierung eine elliptische Umrißform. Aktive Systeme wie Canting-Kiele oder Wasserballasttanks können die Stabilität eines Segelbootes viel wirkungsvoller beeinflussen als T- Kiele.
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Segelantrieb
Flettner Rotor oder auch Turbosail
Frage: Lässt sich ein Schiff mit Flettner Rotor mit dem Segelgütegrad bewerten? Antwort: Na klar! Auch der Flettner Rotor ist ein Segel. Es sieht halt nur anders aus. Ein Schiff mit Flettner Rotor lässt sich damit ganz genauso mit dem Segelgütegrad beurteilen so wie sich unterschiedlichste Konzepte für ein Segel auf einem Schiff mit dem Segelgütegrad qualitativ beurteilen und vergleichen lässt. Unterschiedliche Konzepte heißt auch unterschiedliche Anordnungen von z.B. Flettner Rotoren auf einem Schiff werden damit vergleichbar.
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