America’s Cup

Ganz geheim oder ganz gemein?

Eine merkwürdige Beule ziert einen Foil bei Oracle Team USA. Eine ungewollt enthüllte geheime Entwicklung? Oder eine Nebelkerze?

Lars Bolle am 21.01.2016
Schwertbeule Oracle Team USA

Am sogenannten Tip des L-Schwertes ist deutlich eine Ausbuchtung erkennbar

In einer nur zwei Sekunden langen Einstellung in einem Promovideo des America’s-Cup-Verteidigers Oracle Team USA ist am Schwert, dem Tragflügel, eine deutliche Ausbeulung zu erkennen. Diese Form überrascht, waren die Foils doch bislang immer extrem stromlinienförmig und strakend ausgeführt. Was hat es mit dieser Ausbuchtung auf sich, und warum ist sie in einem öffentlich zugänglichen Video zu sehen? Handelt es sich etwa um einen Fauxpas, wurde ungewollt eine neue Entwicklungsstufe beim Foilen enthüllt?

Die Schwertbeule ist bei 0:30 bis 0:32 zu sehen

Vom US-Team gab es auf Anfrage bislang keinen Kommentar. Martin Fisher jedoch, Konstrukteur des foilenden GC32-Katamarans, mit dem auch die Extreme Sailing Series in diesem Jahr ausgetragen werden, hat eine Erklärung: "Ich denke, es dient dazu, das Druckfeld dahingehend zu ändern, dass im Falle eines Strömungsabrisses dieser nicht im gleichen Moment über die gesamte Länge des Foils auftritt. Dadurch wird ein eventueller Crash etwas abgemildert", schreibt der auf Neukaledonien lebende Foil-Experte. Die Beule ist also eine Art Kavitationsbremse.

Kavitation ist bei den aktuellen Kats des America’s Cup ein großes Problem. Normalerweise tritt sie erst ab zirka 50 Knoten Speed auf, weshalb diese Geschwindigkeit auch lange als Schallmauer für foilende Boote galt. Vereinfacht ausgedrückt fängt bei dieser Geschwindigkeit aufgrund des enormen Unterdrucks das Wasser am Foil an zu verdampfen, die Strömung reißt ab, der Auftrieb geht verloren.

50 Knoten sind bei den AC-Kats jedoch gar nicht angestrebt, dennoch kommt es zu Kavitation. Ziel der Konstrukteure ist, die Zweirumpfer schon bei leichtem Wind aus dem Wasser zu heben, um bei den erwarteten Bedingungen vor Bermuda früh zu foilen. Das setzt jedoch ein Profil mit großem Auftrieb schon bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten voraus.

Je schneller der Kat wird, desto höher wird auch der Auftrieb und damit der Druck am Foil. Dieser kann zwar teilweise durch den Anstellwinkel reguliert werden, jedoch nicht unendlich. So kommt es schon ab Geschwindigkeiten von 35 Knoten und mehr zu Kavitation, die normalerweise am Knick des L-Schwertes beginnt, weil dort der Druck am höchsten ist. Die Luftblase, die sich dort bildet, breitet sich dann rasend schnell bis zum Ende des Foils aus, dieser verliert den Auftrieb, der Kat stürzt ab (siehe Grafik).

Druck und Kavitation am L-Foil

Dort, wo die beiden Foil-Profile ineinander übergehen, entsteht der höchste Druck, dort beginnt Kavitation (links). Diese breitet sich schnell über den gesamten Flügel aus (rechts). Die Beule soll diese Ausbreitung hinauszögern

Gelänge es, die Ausbreitung der Kavitationsblase zu vermeiden, ließe sich eine höhere Endgeschwindigkeit beim Foilen erreichen. Dazu scheint die Beule am US-Foil zu dienen. Sie ist eine Art Kavitationswand.

Ganz neu ist diese Idee nicht, auch Fischer hat nach eigenen Angaben bereits mit ihr experimentiert. Zwar kann durch solche Beulen die Kavitation hinausgezögert werden, jedoch zu Lasten des Widerstandes, der sich durch die nicht ganz so strömungsgünstige Form ergibt. Es ist also ein Abwägen von Vor- und Nachteilen.

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Lars Bolle am 21.01.2016

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