Schwebende Fünftonner - wissenschaft.de
Anzeige
Anzeige

Technik+Digitales

Schwebende Fünftonner

Segeln liegt im Trend. Bei der Weiterentwicklung der Jachten stehen leichte und robuste Materialien, eine ausgefeilte Steuerungstechnik und ein einfacher Mastaufbau im Fokus.

Wie heute der Wind die Segel bläht

Der April 2007 wird ein Höhepunkt im Terminkalender von Liebhabern des Segelsports. Dann fällt im spanischen Valencia der Startschuss für den America’s Cup, einen der bekanntesten und spektakulärsten Segelwettbewerbe der Welt. Schnell, leicht und stabil sind die Rennboote, die an der alle vier Jahre stattfindenden Regatta teilnehmen.

Mit gewöhnlichen Jachten sind sie so wenig zu vergleichen wie ein Formel-1-Rennwagen mit einem Straßenfahrzeug. Eine weitere Gemeinsamkeit von Rennjachten und Formel-1-Flitzern: Wie die Boliden von Schumi, Räikkönen und Alonso sind auch die Racer des America’s Cup aus Karbonfaser (CFK) gebaut, einem leichten, aber sehr stabilen Material. Die Stabilität kommt durch seine Struktur: Anders als im glasfaserverstärkten Kunststoff GFK, aus dem die meisten herkömmlichen Jachten gefertigt sind und in dem die Fasern einfach durcheinander liegen, sind die Karbonfasern nach einem klaren Muster angeordnet. Die Bootsbauer richten die Karbonfasermatten so aus, dass die Richtung der Fasern exakt der Belastung am Rumpf entspricht. So erzielen sie eine hohe Stabilität bei zugleich möglichst geringem Materialeinsatz.

Eine weitere Gewichtsersparnis beim Aufbau des Rumpfs verspricht die Sandwich-Bauweise. Sie macht sich zunutze, dass die Steifigkeit eines Bauteils mit seiner Dicke zunimmt. Statt jedoch den Rumpf komplett aus Karbonfaser zu bauen, wird zwischen zwei relativ dünne Schichten aus Kohlefaser-Laminat eine Lage leichten, aber druckfesten Kunststoffschaums eingefügt. So entsteht eine leichte, aber trotzdem stabile Bordwand. Doch nicht nur Rumpf und Masten sind auf den schnellen Booten aus Kohlefaser gefertigt. Seit es gelungen ist, die Kohlefasern so zu verändern, dass sie beim Knicken nicht brechen, bestehen auch die Segel aus diesem Material.

Zum ersten Mal in der 154-jährigen Geschichte des America’s Cup wird 2007 mit dem United Team Germany eine deutsche Mannschaft um die begehrte Sporttrophäe kämpfen. Die Knierim-Werft in Kiel baut das Wettbewerbsboot. Das deutsche Debut beim America’s Cup könnte dem Segelsport hierzulande zusätzlichen Aufschwung verleihen. Schon heute bevölkern an sonnigen und windigen Tagen zahllose Jachten Gewässer wie die Hamburger Alster, den Bodensee und die Ostsee in der Kieler Förde oder Lübecker Bucht.

Anzeige

Anders als die Hightech-Rennboote werden die meisten gewöhnlichen Segeljachten aus GFK gefertigt. Dieser Werkstoff hält vergleichbaren Belastungen wie Stahl stand, braucht aber weniger Wartung. Außerdem ist es mit GFK möglich, Jachten in Großserie herzustellen: In eine der Rumpfform nachgebildeten Schale werden Glasfasermatten gelegt und mit Epoxidharz getränkt („laminiert“). Auf die fertig laminierte Schicht kommt die nächste. So entsteht Schicht für Schicht der Rumpf des Bootes. Ist ein Rumpf fertig, kann in der Schale der nächste aufgebaut werden. Derweil entstehen in anderen Abteilungen der Werft Deckaufbau und Inneneinrichtung des Bootes als Fertigteile. Im letzten Produktionsschritt werden die Teile schließlich zusammengesetzt. Bei der Bénéteau-Werft im westfranzösischen Belleville-sur-Vie, dem neben dem deutschen Unternehmen Bavaria aus Giebelstadt bei Würzburg größten Jachthersteller der Welt, entstehen so im Jahr etwa 4000 Jachten.

Bootsbauer schätzen noch eine weitere Eigenschaft des Verbundstoffs: GFK ist nur etwa ein Viertel so schwer wie Stahl – und Bootsbauer sparen Gewicht, wo sie nur können. Allerdings nicht nur, um das Boot leichter zu machen. Das Gewicht wird auch anders verteilt: Es wandert unter die Wasserlinie, in den Kiel des Bootes, und verlagert den Schwerpunkt nach unten. Je tiefer der Schwerpunkt der Jacht liegt, desto besser sind ihre Segeleigenschaften. Deshalb bemüht man sich auch um leichte Materialien für Mast und Segel. Aluminium hat sich seit Langem als Baumaterial für Mast und Baum durchgesetzt. Bei den Segeln hat Polyester die Naturfasern abgelöst. Die Kunststoffsegel sind leichter, dehnen sich unter Belastung weniger und verrotten nicht.

Performance Cruiser heißen die modernen HochleistungsJachten, wie sie zum Beispiel in der Kieler Knierim-Werft entstehen. Kennzeichen sind ein flacher, relativ breiter Rumpf mit wenig Tiefgang und eine große Segelfläche. Kommt der Wind von achtern, fängt ein solches Boot an zu gleiten, schwärmt Knierim-Geschäftsführer Steffen Müller. Das heißt: Das Boot segelt schneller, als es sein Rumpf eigentlich zulässt. Denn ein Boot mit flachem Rumpf kann sich auf seine Bugwelle schieben und auf ihr „surfen“ – und so ein Mehrfaches seiner eigentlichen Rumpfgeschwindigkeit erreichen.

Gleichzeitig muss eine moderne Jacht einfach zu beherrschen sein. Heutzutage sind selten mehr als zwei oder drei Personen an Bord. Die Technik erleichtert dem Skipper die Segelmanöver. So kann er von einem Steuerpult im Cockpit aus die Segel setzen und trimmen. Motoren übernehmen das Setzen, Verkleinern („Reffen“) und Einholen der Segel: Das Vorsegel, auch Fock genannt, wird um das Vorstag gewickelt, das Großsegel in den Baum eingerollt. Getrimmt werden die Segel mit hydraulischen Zylindern, die die Segel dichtholen oder fieren. Die Zylinder lösen zunehmend die bislang gebräuchlichen elektrischen Winschen ab, mit denen sich die Segel nur dichtholen lassen.

Die Technik hilft nicht nur beim Segeln, sondern auch bei der Navigation. Ein Blick auf das Satelliten-Navigationsgerät (Global Positioning System, GPS) verrät dem Segler seine Position auf wenige Meter genau. Alle wichtigen Funktionen wie Radar, Seekartenplotter, Strom- und Wetterdaten sind mit dem Bordrechner vernetzt. Der übernimmt auch das Ruder, wenn sich der Kapitän an Deck mal entspannen will – dank elektronischer Seekarten kennt der Autopilot den Kurs. Denn der Törn wird schon am Rechner vorbereitet: Der Kurs wird auf einer elektronischen Karte abgesteckt und die Daten auf den Bordrechner übertragen.

Nicht einmal auf Telefon und Internet muss man auf hoher See verzichten. Mittels Satellitenkommunikation sind die Segler praktisch an jedem Punkt auf dem Globus per Sprache oder E-Mail zu erreichen. Auch die fürs Segeln so wichtigen Wetterinformationen kommen auf diesem Weg an Bord. Dienste wie „ Wetterwelt“ des Kieler Meteorologen Meeno Schrader übermitteln die Daten digital an die Abonnenten, damit keine Flaute das Segelvergnügen trübt oder die minutiös vorbereitete Rekordfahrt noch kurz vor der Ziellinie scheitern lässt.

Wie das Sportsegeln begann

Jahrtausendelang diente die Seefahrt dem Fischfang, dem Handel, der Forschung oder kriegerischen Zwecken. Wann und wo das Segeln sich zum Sport und zum Freizeitvergnügen weiterentwickelt hat, lässt sich nur noch schwer nachvollziehen. Im 17. Jahrhundert segelten einige Niederländer nur zum Spaß. Die ersten Wettfahrten hingegen wurden in England ausgetragen. Dort entstand 1720 auch der erste Jachtclub der Welt, der „Water Club of the Harbour of Cork“, der bis heute existiert. In Deutschland kam das Freizeitvergnügen erst 100 Jahre später in Mode.

Da es den Hobbyseglern vor allem um Schnelligkeit ging, sind die Jachten weniger mit den schwerfälligen Handelsseglern oder Staatsjachten verwandt als vielmehr mit jenen schlanken Seglern, die „von Berufs wegen“ auf Schnelligkeit und Wendigkeit angewiesen waren: den Booten von Schmugglern, Kaperern und Blockadebrechern. Bis zum Ersten Weltkrieg war Segeln die Domäne von reichen Industriellen und Hochadel. In Deutschland gab Kaiser Wilhelm II. den Ton an. Zur maritimen Aufrüstung gehörte für ihn auch der Segelsport. Seine Jachten, die „Meteor“-Reihe, waren wahre Schmuckstücke.

Ab Mitte des 19. Jahrhunderts begannen die Schiffsbauer mit den Rumpfformen zu experimentieren – mit dem Ziel, noch mehr Geschwindigkeit aus den Booten herauszuholen. Sie verkleinerten das Unterwasserschiff, um die Reibung zu verringern, der Rumpf wurde schlanker. Bug und Heck ragten weit über, was bei Schräglage die Wasserlinie verlängerte, um bei Am-Wind-Kursen noch schneller segeln zu können. Selbst vor dem Ballast machte die Experimentierlust der Bootsbauer nicht halt: In den Siebzigerjahren des 19. Jahrhunderts fingen sie an, Ballast in den Kiel zu verlegen.

Erst nach dem Ersten Weltkrieg entwickelte sich die Segelei zum Volkssport. Die herrschaftlichen Jachten mit ihren großen Mannschaften verschwanden. Boote wie Besatzung schrumpften auf Familiengröße. Mannschaftsunterkünfte und piekfeiner Salon wurden überflüssig. Das bedeutete auch neue Anforderungen an den Eigner: Auf sich selbst gestellt war er nicht mehr nur Schiffsführer, sondern auch Deckbesatzung und Navigator.

Dafür stand dem Familienskipper ein neues Hilfsmittel zur Verfügung, das ihm so manche Hand an Deck ersetzte: der Außenbordmotor. Im Sommer 1906 soll Ole Evinrude beim Rudern in brütender Hitze der Gedanke gekommen sein, ob man so ein Boot nicht weniger schweißtreibend mit einem einfachen Motor antreiben könne. Im Sommer darauf tuckerte der Amerikaner mit einem 1,5-PS-Zweitaktmotor über die Gewässer. Heute ist der Motor nicht mehr aus den Jachten wegzudenken – als Außenborder oder als fest eingebaute Dieselmaschine. Sie sorgt für Strom und macht Fahrt bei Flaute sowie beim Manövrieren in Häfen, Schleusen oder Kanälen.

Wie morgen gesegelt wird

Wie auf der Straße profitiert auch auf dem Wasser das Serienfahrzeug vom Fortschritt bei den Rennvehikeln: Vakuum-Injektionsverfahren, Sandwich-Bauweise und neue Materialien, die bei der Fertigung der Segelboote für den America‘ s Cup eingesetzt werden, finden ihren Weg in die Werften für Serienmodelle. Knierim baut bereits gehobene Einzelanfertigungen von Jachten aus Karbonfaser. Es dürfte nur eine Frage der Zeit sein, bis auch die Serienjachten aus CFK gebaut werden.

Große Werften wie Bénéteau oder die italienische Cantiere del Pardo setzen immer häufiger das Vakuum-Injektionsverfahren ein. Dabei werden die Kohlefasermatten per Unterdruck mit Harz getränkt – der Unterdruck zieht es in die Form, bis die Matten komplett damit durchfeuchtet sind. Überflüssiges Harz wird danach abgesaugt.

Aber nicht jede Neuentwicklung im Rennsport lässt sich sinnvoll in gewöhnliche Jachten einbauen, selbst wenn sie die Segeleigenschaften eines Bootes erheblich verbessert. Dazu gehört der Neigekiel, der ein Boot auch auf einem Kurs am Wind aufrichtet. Ein Segelboot fährt am schnellsten aufrecht. Bei einem Kurs am Wind drückt jedoch der von schräg vorne einfallende Wind das Boot auf die Seite. Dem wirkt der Neigekiel entgegen: Hydraulisch wird er mit der mehrere Tonnen schweren Ballastbombe auf die dem Wind zugewandte Seite geschwenkt – so richtet der Neigekiel das Boot auf. Im Rennsport ist das schon weit verbreitet. Doch Knierim-Geschäftsführer Steffen Müller ist skeptisch, ob sich diese aufwendige, teure Technik auch bei konventionellen Jachten durchsetzt: „Ich glaube nicht, dass die Eigner Spaß an einem hochkomplizierten Segelboot haben.“

Ein Wandel steht den Booten allerdings in der Bauweise bevor. Das Rigg zum Beispiel: Im traditionellen Schiffsbau stützen Stahltaue, das so genannte stehende Gut, den Mast. Die seitlichen Stütztaue werden von Salingen gespreizt, um den oberen Teil des Mastes besser zu stützen. Die seitlich abstehenden Salinge bieten dem Wind jedoch Widerstand, machen das Boot also langsamer. Moderne, windschnittige Riggs aus Karbonfaser kommen schon ohne Salinge und Wanten aus. Der nächste Schritt werden frei stehende Masten ohne stehendes Gut sein.

Eine unkonventionelle Neuerung ist das Aero-Rigg mit einem drehbaren Mast und einem durchgehenden Baum, an dem Vor- und Großsegel befestigt sind. Statt die Segel wie beim herkömmlichen Rigg einzeln im richtigen Winkel in den Wind zu stellen, wird das ganze Rigg ausgerichtet. Das vereinfacht gerade für kleine Mannschaften das Manövrieren. Es dürfte aber eine Weile dauern, die traditionsbewusste Jachtgemeinde trotz der Vorteile für eine solche radikale Lösung zu begeistern. ■

Werner Pluta

Ohne Titel

Achtern: Hinten auf einem Boot

Baum: Horizontaler „Balken“ am Mast, an dem das Segel befestigt ist. Er ist schwenkbar gelagert, um das Segel nach dem Wind ausrichten („trimmen“) zu können.

Dichtholen: Segelmanöver. Dabei wird die Schot verkürzt, der Baum kommt näher zur Bootsmitte.

Fall: Tau, mit dem die Segel hochgezogen werden.

Fieren: Segelmanöver. Die Schot wird lockerer gelassen, der Baum schwenkt weiter aus.

Knoten: Geschwindigkeitseinheit für Schiffe. Ein Knoten entspricht einer Seemeile pro Stunde oder 1,828 km/h.

Laufendes Gut: Taue, die bei Segelmanövern bewegt werden. Mit den Fallen werden die Segel hochgezogen, mit den Schoten die Stellung der Segel zum Wind reguliert.

Reffen: Verkleinern der Segel, zum Beispiel bei starkem Wind.

Rigg: Takelage eines Segelbootes. Dazu gehören der Mast und der Baum, das stehende und das laufende Gut. Das Rigg trägt die Segel des Bootes.

Rumpfgeschwindigkeit: Bauartbedingte Höchstgeschwindigkeit eines Schiffes. Je länger die Wasserlinie, desto höher die Rumpfgeschwindigkeit (Seglerspruch: „Länge läuft“).

Saling: Querstange im oberen Teil des Mastes. Sie spreizt die Wanten, damit diese den oberen Teil des Mastes in größerem Winkel abstützen.

Schot: Tau, um die Stellung der Segel zum Wind zu regulieren.

Seemeile oder nautische Meile: 1,828 Kilometer

Stag: Tau, das den Mast nach vorne und hinten stützt.

Stehendes Gut: Taue, die bei Segelmanövern nicht bewegt werden. Sie stützen den Mast nach vorne, hinten und zur Seite.

Trimmen der Segel: Anstellen der Segel, je nach Windeinfall.

Wante: Tau, das den Mast zur Seite stützt.

Winsch: Gerät, um mit großer Kraft an einem Seil zu ziehen.

Ohne Titel

1. Royal Clipper

Land: Luxemburg; 5-Mast-Vollschiff; Länge (über alles): 134 Meter; Breite: 16,50 Meter; Tiefgang: 5,60 Meter; Segelfläche: 5000 Quadratmeter; Geschwindigkeit unter Segeln: 20 Knoten; Besatzung: 106; Baujahr: 2000

Die Royal Clipper ist das einzige Fünf-Mast-Vollschiff und gilt als ein Nachbau der Preussen, die 1910 nach einer Kollision mit einem Dampfschiff an der Küste von Dover strandete.

2. Sedov

Land: Russland; 4-Mast-Bark; Länge: 117, 5o Meter; Breite: 14,90 Meter; Tiefgang: 6,50 Meter; Segelfläche: 4195 Quadratmeter; Geschwindigkeit unter Segeln: über 18 Knoten; Besatzung: 60; Baujahr: 1921

Die Sedov war eines der letzen nach dem Ersten Weltkrieg in Deutschland gebauten Segelschiffe. Sie wurde nach dem Zweiten Weltkrieg erst nach England, dann nach Russland verkauft.

3. Kruzenshtern

Land: Russland; 4-Mast-Bark; Länge: 114,50 Meter; Breite: 14,10 Meter; Tiefgang: 6,70 Meter; Segelfläche: 3655 Quadratmeter; Geschwindigkeit unter Segeln: 17,4 Knoten; Besatzung: 178; Baujahr: 1926

Die Kruzenshtern wurde 1926 als Padua gebaut und war einer der berühmten Flying P-Liner der Hamburger Reederei Laeisz. Zu ihnen gehörten auch die Passat, die heute als Museumsschiff in Travemünde liegt, und die 1957 gesunkene Pamir.

4. Mir

Land: Russland; 3-Mast-Vollschiff; Länge: 109,60 Meter; Breite: 14 Meter; Tiefgang: 6,60 Meter; Segelfläche: 2771 Quadratmeter; Geschwindigkeit unter Segeln: 19,4 Knoten; Besatzung: bis 211; Baujahr: 1987

Die Mir ist eines von sechs Schwesterschiffen. Die anderen: Nadeshda, Pallada, Khersones, Druschba und Dar Mlodziezy. Sie wurden Ende der Achtzigerjahre auf der Danziger Leninwerft gebaut und gelten als zurzeit schnellste Großsegler der Welt.

5. Amerigo Vespucci

Land: Italien; 3-Mast-Vollschiff; Länge: 100,60 Meter; Tiefgang: 7,20 Meter; Breite: 15,50 Meter; Segelfläche: 2580 Quadratmeter; Geschwindigkeit unter Segeln: 10 Knoten; Besatzung: 286; Baujahr: 1931

Das nach dem Entdecker benannte Schiff erinnert von seiner Bauweise her an eine Fregatte aus dem 19. Jahrhundert.

… 9. Gorch Fock

Land: Deutschland; 3-Mast-Bark; Länge: 89,32 Meter; Breite: 12 Meter; Tiefgang: 5,25 Meter; Segelfläche: 2037 Quadratmeter; Geschwindigkeit unter Segeln: 16 Knoten; Besatzung: 77; Baujahr: 1958

Segelschulschiff der Bundesmarine

Ohne Titel

Ursprünglich bezeichnet „Segeljacht“ ein gewichtsstabiles Boot mit nur einem Rumpf. Unter dem Rumpf befindet sich ein sehr schwerer Kiel, der für einen tiefen Schwerpunkt sorgt. Legt sich die Jacht bei starkem Wind auf die Seite (im Seglerjargon: sie krängt), richtet das Gegengewicht sie wieder auf. Je stärker die Jacht krängt, desto mehr wirkt das aufrichtende Moment, sodass eine Jacht kaum kentern kann.

Mehr und mehr setzen sich jedoch im Rennsport die Multihulls durch, Boote mit mehreren Rümpfen. Die englische Seglerin Ellen MacArthur zum Beispiel trat im Winter 2004/05 zu ihrer Rekord-Weltumsegelung mit einem Trimaran an, das ist ein Boot mit drei Rümpfen. Im Gegensatz zu den herkömmlichen Ein-Rumpf-Jachten sind Multihulls formstabil. Das aufrichtende Moment resultiert bei ihnen nicht aus dem Gewicht, sondern aus dem Auftrieb der Seitenrümpfe. Sie gelten deshalb streng genommen gar nicht als Jacht.

Aufgrund ihrer Bauweise haben die Multihulls entscheidende Vorteile gegenüber den Monohulls: Die zwei oder drei Rümpfe wirken wie die Ausleger der Südseekanus („Proas“). Sie stabilisieren durch die größere Auflagefläche und den daraus resultierenden Auftrieb das Boot. Das erspart den Ballast, weshalb das Boot einen geringeren Tiefgang und damit einen geringeren Wasserwiderstand hat. Diese Merkmale zusammen machen die Mehr-Rumpf-Jachten deutlich schneller als die traditionellen Ein-Rumpf-Jachten.

Das erste moderne Regatta-Boot mit mehreren Rümpfen baute 1876 der Amerikaner Nathanael Greene Herreshoff: den Katamaran Amaryllis. Bei seinem ersten Einsatz, einem Rennen des renommierten New York Yacht Club, wurde der Konstrukteur erst ausgelacht. Wegen widriger Winde ging Herreshoff als drittletzter ins Rennen. Doch dann rollte er das ganze Teilnehmerfeld von hinten auf, als „lägen sie vor Anker“, wie die New York Times seinerzeit beeindruckt kommentierte. Den Vereins-Chefs war die Sache nicht geheuer – sie verboten kurzerhand die Teilnahme von Mehr-Rumpf-Booten an der Clubregatta. Ganz jedoch wollten sie nicht auf Herreshoffs geniale Konstruktionen verzichten: Im America’s Cup durften Multihulls an den Start gehen und sicherten fast 30 Jahre lang die Überlegenheit der US-Teams.

Anzeige

bild der wissenschaft | Aktuelles Heft

Anzeige

Aktueller Buchtipp

Sonderpublikation in Zusammenarbeit  mit der Baden-Württemberg Stiftung
Jetzt ist morgen
Wie Forscher aus dem Südwesten die digitale Zukunft gestalten

Wissenschaftslexikon

Aus|le|ger  〈m. 3〉 1 beim Auslegerboot außen am Bootsrand befestigtes Gestell, auf dem der Riemen ruht zwecks Vergrößerung des Hebelarms 2 am Bootsrand quer zum Boot befestigter Balken mit Gleitkufe zum Verhindern des Kenterns ... mehr

♦ Zi|tro|nen|säu|re  〈f. 19; unz.〉 in zahlreichen Früchten vorkommende organische Säure, chemisch eine dreibasische Oxytrikarbonsäure; oV 〈fachsprachl.〉 Citronensäure; ... mehr

Be|ta|tron  auch:  Be|tat|ron  〈n. 11〉 einfacher, kreisförmiger Beschleuniger für Elektronen; ... mehr

» im Lexikon stöbern
Anzeige
Anzeige