Der fliegende Holländer

Entwicklung eines Hochgeschwindigkeits-Katamaran (CFD Berechnung)

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Im 1996 war FlowMotion in einem seiner ersten Projekte an der Entwicklung eine Hochgeschwindigkeits-Katamaran beteiligt.

Grundlegender Gedanke: Während ein "normales" Segelboot durch die Krängung und der daraus sich ergebenden Schräglage der Segel durch den Wind nach unten gedrückt wird und somit der Rumpfwiderstand im Wasser sich erhöht, sollte eine Segelkonstruktion, welche genau entgegengesetzt geneigt ist, so dass das Boot mit zunehmendem Wind immer "leichter" werden lassen.

Dieses neue Konzept mit einem schräg liegendem halbfestem Flügel stellte nicht nur die Konstrukteure, sondern auch die beiden Segler (mehrfache Europameister) vor ganz neue Herausforderungen.

Designziel für FlowMotion war die Entwicklung eines Flügels, der nicht nur maximalen Vortrieb bei minimalem Widerstand liefern sollte, sondern auch in der Segellage aerodynamisch stabil ist. Denn im optimalen Fall verläuft der Kraftvektor, der durch den Flügel verursacht wird, durch den Schwerpunkt des Katamaran. Aus diesem Grund ist das Moment, welches die Krängung verursacht im Idealfall null.

Da aber auf dem Wasser sowohl Windrichtung und Windgeschwindigkeit nur selten konstant sind, kommt es zu einer Verschiebung des Kraftvektors aus dieser Gleichgewichtslage. Diese Gleichgewichtslage ist bei den meisten Flügeln instabil. Das bedeutet neigt sich das Boot zu einer Seite, so vergrößert sich das Drehmoment und das Boot neigt sich umso schneller. Bei den ersten Testfahrten konnten die beiden Segler dieses Verhalten am eigenem Leibe erfahren.

Die letztendliche Flügelform konnte diesen Effekt größtenteils eliminieren. Diese Flügeloptimierung wurde mit verschiedenen 2D und 3D Strömungssimulationen (CFD Computational Fluid Dynamics) durchgeführt.

Entscheidend für den Erfolg dieser Entwicklung war dabei die Berücksichtigung des Windprofils, welches auf den Flügel wirkt. Je nach Kurs des Bootes und der Windgeschwindigkeit ändern sich Stärke und Richtung des „scheinbaren Windes“.

Neben der Optimierung des Flügels wurde auch die Ruderanlage bezüglich des Wasserwiderstandes mit Hilfe der Infrarot Technik optimiert. Durch das Zusammenwirken verschiedenster Ingenieurdisziplinen, die Ihre Wurzeln alle in der Luft- und Raumfahrt haben, konnte ein Hochgeschwindigkeits-Katamaran gebaut werden, der auf der Speedweek 1997 in Weymouth den 1. Platz belegte.



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