Segeln mit Tragflächen

Noch nie konnten sich Bootsbauer so austoben wie beim diesjährigen America's Cup, der ältesten Segelregatta der Welt. Frei von Beschränkungen und Budgetsorgen bauten sie Maschinen, die der Luftfahrt näher sind als dem Wassersport. Mit welchen Problemen die Ingenieure konfrontiert waren, zu welchen Lösungen sie gelangten und welche Auswirkungen das hat, lesen Sie in der aktuellen Ausgabe 02/2010 von Technology Review (ab Donnerstag im gut sortierten Zeitschriftenhandel oder ab sofort portkostenfrei online zu bestellen).

Der America's Cup, die älteste und renommierteste Segelregatta der Welt, hat in seiner 159-jährigen Geschichte schon einiges an imposanten Schiffen, schillernden Skipper-Persönlichkeiten und erhitzten Reglement-Debatten gesehen. Doch die aktuelle Auflage, die am 8. Februar vor Valencia starten soll, ist selbst nach Maßstäben der spektakulären Cup-Historie einzigartig. Da sich die beiden Kontrahenten – die Teams BMW Oracle Racing um Oracle-Chef Larry Ellison und Alinghi des Biotech-Unternehmers Ernesto Bertarelli – nach einem beispiellosen juristischen Scharmützel nicht auf ein gemeinsames Reglement für ihre Rennyachten einigen konnten, gilt nun: Anything goes, solange die Wasserlinie nicht 90 Fuß (knapp 30 Meter) überschreitet.

Für die Bootsbauer beider Teams war das ein Freibrief, ohne Rücksicht auf die Kosten edelstes Material und aufwendigste Technik einzusetzen. Titelverteidiger Alinghi tritt mit einem Kohlefaser-Katamaran an, Herausforderer BMW Oracle hält mit einem Trimaran dagegen, dessen Segel durch einen starren Flügel ersetzt worden ist. Mit einer Masthöhe von 57 Metern und einer Fläche von 625 Quadratmetern ist der Flügel größer als die Tragfläche eines Airbus A 380. Da er – anders als ein Segel – stets die aerodynamisch optimale Form beibehält, soll er für unübertroffen effizienten Vortrieb sorgen. Das BMW-Oracle-Team spricht davon, 2- bis 3-mal schneller als der Wind zu segeln und eine Spitze von rund 40 Knoten (etwa 74 km/h) zu erreichen.

Der Flügel besteht aus Rippen aus Kohlefaser-Verbundwerkstoff, die mit Dacron-Polyester bespannt sind. Er lässt sich als Ganzes in einem gewissen Winkel um den Mast drehen, zusätzlich kann das hintere Segment, wie beim Seitenruder eines Flugzeugs, angewinkelt werden. Diese hintere Klappe ist wiederum horizontal in acht separat einstellbare Segmente unterteilt. Dadurch kann etwa an der Mastspitze ein anderes Profil gefahren werden als im unteren Bereich. Auf diese Weise ist es möglich, schon bei wenig Wind gezielt genauso viel Krängung zu erzeugen, dass zwei der drei Rümpfe aus dem Wasser kommen und somit den Wasserwiderstand reduzieren.

Um den Flügel richtig zu trimmen, müssen sich die Segler komplett umstellen. Reichte einem erfahrenen Skipper bisher der Blick in die Takelage, um zu sehen, ob ein Segel richtig steht wird, funktioniert das beim Flügel nicht mehr – er sieht schließlich immer gleich aus. Daher müssen sich die Segler sich nun auf die Anzeigen ihrer PDAs am Unterarm verlassen. Dort finden sie unter anderem die Echtzeit-Daten der überall an Bord einlaminierten Belastungssensoren sowie Luftdruckmessungen von verschiedenen Stellen des Flügels. Per Computersimulation haben Ingenieure zuvor den besten Trimm für verschiedene Kurse und Windverhältnisse berechnet und daraus Kennfelder für die Sensor-Daten abgeleitet. Während des Segelns muss die Crew nun dafür sorgen, dass die aktuellen Werte innerhalb der berechneten Kennfelder bleiben.

Erstmals sind bei einer Segelregatta nun auch motorbetriebene Winschen erlaubt. BMW Oracle Racing entschied sich für einen Turbodiesel, der über zwei Hydraulikpumpen die Winschen antreibt. Auf diese Weise lassen sich Segelmanöver, die bisher nacheinander durchgeführt werden mussten, auf Knopfdruck gleichzeitig veranlassen. Mit traditionellem Segelsport hat das allerdings nicht mehr viel zu tun, wie selbst BMW-Oracle-Teamchef Russel Coutts einräumt. (bsc)