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46 science goes sailing t-foil entwicklung für I14 Schnell segeln, schneller als der Wind, ist der Traum aller Segler. Moderne Technologie hat dieses Ziel auf vielen Booten möglich gemacht. Die International-14-Klasse (I14) ist hier ein Vorreiter. Gerade mal knapp über vier Meter lang und 70 Kilogramm schwer erreicht dieses Skiff Geschwindigkeiten, die dem Eigner so mancher Millionärsyacht neidische Blicke entlocken. Möglich wird dies durch die ständige Weiterentwicklung der Boote. Der I14 ist ein Hightech-Skiff, das weltweit auf allen Revieren zu Hause ist. Es wird meist von athletischen Sportlern gesegelt, die aktiv an dem weltweiten Regattazirkus teilnehmen. Der deutsche Segler Oliver Voss ist einer der deutschen Spitzensegler im I14. In dem Bestreben, sein Boot auf internationalen Regatten konkurrenzfähig zu machen, trat Oliver Voss an die Yacht Research Unit Kiel heran, mit der Bitte sein Boot zu optimieren. Die Yacht Research Unit Kiel, ein Spin-Off der FH Kiel, beschäftigt sich mit Strömungsuntersuchungen von Yachten. Sie hat sich internationale Reputation mit der Optimierung von IMS-, VOR- und AC-Yachten (unter anderem Illbruck-Challenge) erworben. Dies sind eher große und schwere Yachten. An einem Skiff hatte man sich noch nicht versucht. Die besondere Herausforderung war, dass die I14 bei ihrer geringen Größe zu den schnellsten Bootsklassen der Welt zählen. Schnell kristallisierte sich heraus, dass das größte Potential in der Veränderung des T-Foils, einem horizontalen Flügel am Ruder, bestand. Dieses T-Foil nutzt den gleichen Effekt wie ein Tragfl ächenboot, erzeugt eine Auftriebskraft, die das Boot aus dem Wasser hebt. Um das T-Foil zu verbessern, wurde zunächst das existierende T-Foil mit wissenschaftlichen Methoden analysiert. Dazu verwendete man Verfahren zur Simulation von Strömungen mit Rechnerhilfe. Darauf aufbauend wurde ein neues T-Foil entwickelt. SAILING JOURNAL 1 | <strong>2007</strong> Entwurf Wesentliches Merkmal des T-Foils ist seine Eigenschaft, bei größeren Geschwindigkeiten Auftrieb zu erzeugen. Dadurch reduziert sich die Verdrängung des Bootes, was wiederum den Widerstand reduziert. Diese Auftriebserzeugung ist aber nicht umsonst zu haben. Das T-Foil selbst erzeugt ebenfalls einen Widerstand, der mit der Erzeugung von Auftrieb einhergeht. Die Entwicklung musste also dahin zielen, den Auftrieb des neuen Foils im Vergleich zum vorhandenen zu erhöhen, ohne aber den Widerstand zu verändern. Als Erstes wurde die hierzu benötigte, größere Tragfl ügelfl äche bestimmt und damit der Umriss festgelegt. Man versucht immer eine möglichst große Spannweite für eine gegebene Fläche zu erzielen. Hier sind jedoch baulich Grenzen gesetzt. Das neue T-Foil hat eine deutlich größere Spannweite als das alte. Der langwierigste Teil der Optimierung war der Entwurf des bestgeeigneten Tragfl ügelprofi ls für das T-Foil. Hierzu wurden systematisch Profi lvarianten entwickelt und deren Eigenschaften berechnet. Als Ergebnis haben wir uns für ein leicht asymmetrisches Profi l entschieden. Mit einer derartigen Optimierung ist immer auch eine Spezialisierung verbunden. Das neue T-Foil hat durchaus auch Nachteile, vor allem bei wenig Wind und in solchen Fällen, in denen die Auftriebserzeugung nicht erwünscht ist. Diese Nachteile werden aber mehr als wettgemacht durch die Vorteile, die vor allem bei größeren Windgeschwindigkeiten und auf Kreuzkursen auftreten. Für den Strömungsmechaniker werden diese Eigenschaften in einem so genannten Polardiagramm beschrieben. Es zeigt den Widerstand des T-Foils sowohl bei Auftriebserzeugung als auch in den Fällen, in denen kein Auftrieb erwünscht ist. Das Diagramm zeigt, dass das neue T-Foil tatsächlich gegenüber dem alten T-Foil über fast den gesamten Bereich der Auftriebserzeugung einen geringeren Widerstand aufweist. Die Unterschiede sind gering, entscheiden aber über Sieg und Niederlage in einer Regatta. Bau des Ruders Selbst kleine, baulich bedingte Abweichungen von der optimalen Form des Tragfl ügelprofi ls haben einen deutlichen Einfl uss auf die Eigenschaften. Es wurde entschieden, die Formen für die Flügel mit einer computergesteuerten CNC-Fräse herzustellen, die die entworfene Form mit größter Präzision repliziert. Gebaut wurde das T-Foil dann von dem Kunststoff-Spezialisten Thomas Bergner Bootsbau. Er fertigte das Foil mit Materialien aus dem Flugzeugbau. Nur ein Komposit aus Carbon und Epoxid gewährte die notwendige Festigkeit, die bei diesen Hightech-Booten notwendig ist.
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