Segelboot doppelt so schnell wie der Wind?
Lutz Güttler
ich bin gerade über diesen Artikel im Spiegel gestolpert.
http://www.spiegel.de/wissenschaft/mensch/0,1518,306461,00.html
Die fragliche Aussage:
"Bourn hofft, dass das Boot doppelt so schnell wie der antreibende Wind
übers Wasser gleitet und somit konventionelle Yachten, Katamarane und
Kite-Segler abhängt."
Da muss noch irgendwas im Kleingedruckten stehen, was der Reporter
übersehen hat, oder?
Gruss, Lutz
Michael Dahms
>
> Die fragliche Aussage:
> "Bourn hofft, dass das Boot doppelt so schnell wie der antreibende Wind
> übers Wasser gleitet und somit konventionelle Yachten, Katamarane und
> Kite-Segler abhängt."
>
> Da muss noch irgendwas im Kleingedruckten stehen, was der Reporter
> übersehen hat, oder?
Wieso? Ich vermute eine FAQ aus de.rec.sport.segeln
Michael Dahms
Ozan Ayyüce
> Da muss noch irgendwas im Kleingedruckten stehen, was der Reporter
> übersehen hat, oder?
Die Illustration lässt vermuten dass Unterwasser ein Propeller
eingesetzt wird, welcher durch eine Welle mit dem 'Segel' (dieses sollte
dann auch einen Propeller enthalten) verbunden ist. Auf diese Weise geht
es aufgrund der unterschiedlichen Dichte von Luft und Wasser.
Ozan
Lutz Güttler
Lutz Güttler
Was macht dann das Segel, wenn das Boot schneller wird als der Wind? :-)
Wenn diese Spiegel-Meldung irgendeinen Wahrheitsgehalt hat, kann es imo
nur an der unterschiedlichen Luftströmung liegen - turbulent über dem
Wasser und weiter oben laminar und damit schneller.
Gruss, Lutz
Joachim Pimiskern
> Die Illustration lässt vermuten dass Unterwasser ein Propeller
> eingesetzt wird, welcher durch eine Welle mit dem 'Segel' (dieses sollte
> dann auch einen Propeller enthalten) verbunden ist. Auf diese Weise geht
> es aufgrund der unterschiedlichen Dichte von Luft und Wasser.
Das da hab ich vermutlich mal hier in dsp aufgeschnappt:
http://home.planet.nl/~albert.goudriaan/
http://www.heise.de/tp/deutsch/inhalt/lis/16193/1.html
Grüße,
Joachim
kai-martin knaak
> Was macht dann das Segel, wenn das Boot schneller wird als der Wind? :-)
Eis-Segler sind routinemäßig doppelt so schnell der Wind :-))
Der Trick besteht darin, dass der Kurs schräg zur globalen
Windrichtung gewählt wird und dass das Gefährt durch die Kufen nicht zur
Seite driften kann. Die Kraft des Segels muss deswegen gar nicht genau
nach vorne zeigen, um Vortrieb zu erzeugen, es reicht, wenn es einen zum
Bug zeigenden Anteil gibt.
Als Beispiel stell Dir einen Segler vor, dessen Kurs 80° zum Wind
ausgerichtet ist und der doppelt so schnell wie der Wind fährt. Die
Richtungen der Winde und Kräfte beschreibt man am besten durch Vektoren
im zweidimensionalen. (Ein "\vec" deutet an, dass das folgende ein Vektor
ist.)
Wind mit Geschwindigkeit v_w in Richtung Nord:
\vec v_w = (v_w , 0)
Kurs des Seglers um 80° dazu gedreht:
\vec k = ( sin(10°), cos((10°) )
Die Geschwindigkeit des Seglers soll doppelt so groß sein, wie die
Windgeschwindigkeit:
\vec v = 2 * v_w * \vec k
Der daraus resultierende Fahrtwind hat die gleiche Geschwindigkeit, wie
der Segler, zeigt aber in die entgegengesetzte Richtung:
\vec v_fahrt = - \vec v
Der lokale Wind, wie er im sich bewegenden Segler zu spüren ist, ist die
Summe aus Fahrtwind und globalem Wind
\vec v_lokal = \vec v_fahrt + \vec v_w
= - 2 * v_w * \vec k + \vec v_w
= ( -2 * v_w * sin(10°) + v_w , -2 * v_w * cos(10°) )
= -2 * v_W * ( sin(10°) + 0.5 , cos(10°) )
Den Winkel alpha des Fahrtwindes bekommt man durch
alpha = atan( v_lokal_1 / v_lokal_2 )
Dabei sind v_lokal_2 und v_lokal_2 die beiden Komponenten von \vec v_lokal.
Alles eingesetzt ergibt sich:
alpha = atan( ( sin(10°)+0.5 ) / cos(1°) )
= 34°
Damit spürt der Segler spürt einen lokalen Fahrtwind, der um
alpha - 10° = 24° von Steuerbord (rechts) kommt. Aus den 24° lokalem
Wind von vorne kann ein Segel aber noch gut Vortrieb erzeugen. Das geht
etwa bis 10° herunter :^)
Auf diese Weise versteht man auch, warum in voller Fahrt senkrecht zum
Wind die Segel nicht senkrecht zum Boot ausgerichtet werden, sondern recht
nahe an der Schiffs-Achse.
Es gibt zwei Gründe, warum Segelboote im Wasser im realen Leben nicht
so schnell werden wie die Eissegler: Zum einen ist die Reibung vom Rumpf
im Wasser erheblich größer als Kufen auf Eis. Zum anderen verhindert der
Kiel, oder das Schwert die seitliche Bewegung weniger gut als die Kufen
auf Eis. Dadurch kann man nicht so hart am Wind segeln.
Das Boot im Spiegel-Artikel wird also versuchen müssen, an diesen beiden
Parametern zu optimieren. Gegen die Reibung soll die Nutzlast im
wesentlichen au dem Wasser gehoben werden. Gegen den Schlupf braucht man
die senkrechten Profile unter Wasser, die ein wenig wie Propeller aussehen.
Im Prinzip wird das Ding schon funktionieren.
Bis zum Beweis des Gegenteils würde ich aber vermuten, dass der fliegende
Flügel Anstellwinkel in seinen eigenen Auftrieb investieren muss, der
dann nicht mehr dem Vortrieb zur Verfügung steht. Mit dem Ding wird man
also nicht so hart am lokalen Fahrtwind segeln können. Und das ist, wie
oben gesehen, eine Voraussetzung für Doppelt-so-schnell-wie-der-Wind.
Aber wie gesagt ---- Bis zum Beweis des Gegenteils. Mit solchen
Gegenargumenten aus dem Bauch kann man auch schnell mal daneben
liegen.
In jedem Fall ist der Reporter wie üblich ein wenig übers Ziel hinaus
geschossen. Zitat: "Egal ob mit oder gegen den Wind - nach Angaben des
Entwicklers wird das Boot immer schneller als der Wind unterwegs sein."
Gerade genau mit dem Wind wird kein Segler jemals schneller als der Wind
werden. Und genau gegen den Wind wird er mit geschickter Mechanik
vielleicht voran kommen, aber gewiss nicht schneller sein.
Tschüss,
---<(kaimartin)>---
--
Kai-Martin Knaak
km...@tem-messtechnik.de
gpg-key: http://pgp.mit.edu:11371/pks/lookup?search=kai-martin&op=index&exact=on
kai-martin knaak
Ich denke, die roten Teile in der Spiegel-Illustration sind lediglich die
über Servomotoren ansteuerbaren Lenkflächen in der Luft und im Wasser.
Lutz Güttler
km...@familieknaak.de says...
> On Wed, 30 Jun 2004 21:01:01 +0200, Lutz Güttler wrote:
>
> > Was macht dann das Segel, wenn das Boot schneller wird als der Wind? :-)
>
> Eis-Segler sind routinemäßig doppelt so schnell der Wind :-))
> Der Trick besteht darin, dass der Kurs schräg zur globalen
> Windrichtung gewählt wird und dass das Gefährt durch die Kufen nicht zur
> Seite driften kann.
...
(Gute ausführliche Erklärung)
...
> In jedem Fall ist der Reporter wie üblich ein wenig übers Ziel hinaus
> geschossen. Zitat: "Egal ob mit oder gegen den Wind - nach Angaben des
> Entwicklers wird das Boot immer schneller als der Wind unterwegs sein."
> Gerade genau mit dem Wind wird kein Segler jemals schneller als der Wind
> werden. Und genau gegen den Wind wird er mit geschickter Mechanik
> vielleicht voran kommen, aber gewiss nicht schneller sein.
Ich Landratte habs jetzt kapiert, danke! :-)
Gruss, Lutz
roland Damm
Lutz Güttler <l.gue...@t-online.de> wrote:
> Die fragliche Aussage:
> "Bourn hofft, dass das Boot doppelt so schnell wie der antreibende Wind
> übers Wasser gleitet und somit konventionelle Yachten, Katamarane und
> Kite-Segler abhängt."
Ohne das jetzt gelesen zu haben, aber das ist ja nichts neues. Wieso,
wurde hier ja schon erklärt.
Meine Anmerkungen: Die Idee mit dem Propellor funktioniert auch, nur
aber wohl kaum so gut, wie ein Segel. Da jedoch der
Strömungswiderstand von Schraube und Windrad theoretisch nicht
vorhanden sein braucht, ist sogar eine beliebige Geschwindigkeit
erreichbar, also beliebig viel schneller als der Wind. Mit
Windrad/Schraubenantrieb sogar direkt gegen den Wind, mit Segel eben
nur in spitzem Winkel dazu.
Mit weniger als Windgeschwindigkeit segeln gilt dann, wenn man
Rückenwind hat. Dann kann man nicht viel tun, das Maximum ist die
Windgeschwindigkeit (minus Epsilon) - weil man bei dieser
Geschwindigkeit auf dem Boot Windstille hat und somit keinen Vortrieb
mehr bekommt.
CU Rollo
Markus Gronotte
"Lutz Güttler"
Nein. Das hat seine völlige Richtigkeit! Es ist aber keinesweg etwas
neues! Bedenke bitte, dass der Wind nur sehr selten genau von hinten
ins Segel bläst, und eine höhere Geschwindigkeit als der Wind selbst
eine durchaus normale Sache sein kann. Ich habe selber eine Zeit
lang gesurft und kann daher sagen, dass mann ab eine gewissen
Geschwinndigkeit das Segel schon allein wegen dem Fahrtwind anders
stellen muss.
lg,
Markus Gronotte - http://gronoworx.dyndns.org
Lutz Güttler
>
> "Lutz Güttler"
>
> > ich bin gerade über diesen Artikel im Spiegel gestolpert.
> > http://www.spiegel.de/wissenschaft/mensch/0,1518,306461,00.html
>
> > Die fragliche Aussage:
> > "Bourn hofft, dass das Boot doppelt so schnell wie der antreibende Wind
> Nein. Das hat seine völlige Richtigkeit! Es ist aber keinesweg etwas
> neues! Bedenke bitte, dass der Wind nur sehr selten genau von hinten
> ins Segel bläst, und eine höhere Geschwindigkeit als der Wind selbst
> eine durchaus normale Sache sein kann. Ich habe selber eine Zeit
> lang gesurft und kann daher sagen, dass mann ab eine gewissen
> Geschwinndigkeit das Segel schon allein wegen dem Fahrtwind anders
> stellen muss.
Danke, habs inzwischen kapiert. :-)
Gruss, Lutz