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Segelboote Wer wird denn gleich in die Luft gehen

Segelboote lernen das Fliegen. Im America’s Cup ist das gerade zu besichtigen. Tragflächen heben die Rümpfe vollkommen aus dem Wasser und die Geschwindigkeit in ungeahnte Höhen.

© Christophe Launay Balanceakt: Der Experimental-Trimaran „Hydroptére“ mit seinen schräg nach innen angewinkelten Schwertern an den Außenrümpfen

Selbst Sindbad der Seefahrer hätte es wohl als Märchen abgetan, dass Schiffe einmal übers Wasser fliegen können. Doch Tüftler hegten den Traum schon sehr lange, der nicht zuletzt beim America’s Cup Realität geworden ist, der zurzeit in der Bucht von San Francisco ausgetragen wird. Bei mäßiger Brise werden die 22 Meter langen Katamarane zu Luftfahrzeugen und erreichen Höchstgeschwindigkeiten, die „im“ Wasser nicht möglich wären. Für den nötigen Auftrieb sorgen sogenannte Foils, zu Deutsch Tragflächen.

Das Grundprinzip leuchtet ein: Je weniger benetzte Fläche, desto geringer ist der Widerstand, den das nasse Element bietet. Deshalb fahren Gleiter auf der Wasseroberfläche bereits schneller als Verdränger, die es beiseiteschieben müssen. Damit ein Schiffskörper ganz und gar aus dem Wasser herauskommen kann, muss er zunächst vor allem leicht sein - dank modernster Kohlefasertechnik im Bootsbau kein Problem.

Spitzwinklige L-Schwerter

Darüber hinaus sind statt der üblichen vertikalen, geraden Schwerter, die nur die Abdrift (seitliches Versetzen) verhindern, allerlei buchstäbliche Formen von Lateralflächen im Einsatz. Sie reichen vom halbrunden C, wie beim neuen olympischen Kat Nacra 17, übers J, L und S bis zu Mischvarianten und erzeugen bei der Vorwärtsbewegung durchs Wasser eine Kraft nach oben, den Lift. Denselben Effekt nutzen Wasserskifahrer beim Start. Jede Form für sich hat Vor- und Nachteile. Vor allem aber geht es darum, ungewollte Luftsprünge zu verhindern, die oft zu folgenschweren Bruchlandungen führen. Denn der erzeugte Auftrieb kann schnell zu groß werden, zum Beispiel wenn die gebogenen Schwerter (C-Form) bei Starkwind zu weit unten eingestellt sind.

Die vermeintlich smarteste Variante entdeckte das neuseeländische America’s-Cup-Team. Spitzwinklige L-Schwerter sind kürzer und wirken so nur auf der windabgewandten Leeseite, wenn der Luvschwimmer schon oben ist. Bei hohem Tempo und steigendem Auftrieb kommt auch die Spitze des Ls aus dem Wasser. Das Schwert bildet dann eine konventionelle V-Form, die von motorisierten Tragflächenbooten/Hydrofoils bekannt ist. Der Auftrieb reduziert sich mit zunehmender Höhe wieder unabhängig von den Seitenkräften, was das notwendige Abfallen in einer Bö oder an der Wendemarke ermöglicht, ohne dass es zum Überschlag kommt.

25679324 © © ACEA / PHOTO GILLES MARTIN-RAG Vergrößern Vollkommen abgehoben: Der America’s Cupper von Oracle segelt allein auf dem Foiler des Lee-Rumpfs. In Luv ist das L-förmige Schwert hochgefahren

Einfacher, aber nicht minder eindrucksvoll funktioniert das Anheben beim „Hydroptère“. Der Trimaran hat lediglich an beiden Auslegern nach innen angewinkelte Schwerter, deren Auftriebsmomente sich gegenseitig stabilisieren. Da die gesamte Länge der geraden Schwerter linear zum Auftrieb beiträgt, nimmt dieser mit der Höhe über Wasser stetig ab. Es gibt kein abruptes, unruhiges Auf und Ab. So erzielte der Franzose Alain Thébault mit der „Krake“ bis 2009 mehrere Speedrekorde, am Ende mehr als 50 Knoten (fast 100 km/h); allerdings nur in Geradeausfahrt und bei flachem Wasser. Manövrieren lässt sich das Geschoss dann kaum noch.

Doch genau da fangen die komplexen technischen Anforderungen an. Denn eine Regattabahn besteht nie aus nur einer optimalen 100-Meter-Geraden, sondern wird zumindest auf zwei verschiedenen Kreuzkursen im Zickzack gegen und mit dem Wind gesegelt. Hinzu kommt je nach Revier mehr oder weniger starker Wellengang, der kaum zu berechnen ist. Daher ist die Tragflächentechnik auch kein Hochseeerzeugnis, sondern auf Binnenseen entstanden. Zu den Vorreitern gehören die Schweizer am Genfer See. An der Universität von Lausanne gibt es eigens ein Forschungsprojekt dazu.

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