Gefragt von: Sarah
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Seit den Anfängen des Segelns haben Schiffe eine kontinuierliche Verbesserung des Designs erfahren, so dass die heutigen modernen Segelboote auf den ersten Blick den Anschein erwecken können, die Fähigkeit zu haben, gegen den Wind (gegen den Wind) zu reisen. In Wirklichkeit kann ein Segelboot nicht direkt in den Wind reisen, sondern verwendet eine Segeltechnik, die als ‚Tacking‘ bekannt ist, um im Zickzack über den Wind zu fahren.
Die Form des Segels und der Rumpf des Bootes sind die Hauptfaktoren, die es Segelbooten ermöglicht haben, sich der Fähigkeit des Segelns gegen den Wind näher zu nähern. In den frühen Jahren der Segelschiffe hatten die europäischen Schiffe ein quadratisches Segeldesign. Dieses Design erlaubte nur fürsegeln mit einem günstigen Wind (‚vor dem Wind oder Wind auf dem Viertel‘). Als der Handel nach Osten expandierte, waren die Europäer dreieckigen Segeln ausgesetzt, die auf kleinen Booten im Orient verwendet wurden. Es wurde beobachtet, dass diese dreieckigen Segel die Navigation mit einem halben Wind (Wind bei 90 Grad zum Boot) ermöglichten, was die Manövrierfähigkeit des Schiffes weiter erhöhte, insbesondere im Hafen, wo Schiffe zuvor ohne günstigen Wind ‚tot im Wasser‘ waren. Europäische Schiffe integrierten die dreieckigen Segel vorne und hinten der Hauptsegel, um auf See zu navigieren und die günstigen Passatwinde für die quadratischen Segel zu nutzen.
Die Verwendung von dreieckigen Segeln hat sich als Segelform der Wahl durchgesetzt, da weitere Vorteile für das Design realisiert wurden. Durch die Verwendung eines dreieckigen Segeldesigns und eines Mittelbretts (überentwickeltkeel) war es möglich, mit einer als Tacking bekannten Technik gegen den Wind zu fahren.
Das Heften ermöglicht es dem Boot, mit einem Wind im rechten Winkel zum Boot vorwärts zu fahren. Das Boot fährt eine Zeit lang schräg auf seinen gewünschten Kurs zu (zum Beispiel nach rechts), dann schwingt der Kapitän den Ausleger des Segels und takt zickzackförmig über den gewünschten Kurs in einem Winkel nach links zurück. Auf diese Weise ermöglicht das Heften dem Boot, Wind aus vielen anderen Winkeln als bei früheren Segelmethoden zu verwenden.
Da das Boot für den Antrieb vom Wind abhängig ist, spielen natürlich die Stärke des Windes und die Fläche des Segels, mit dem der Wind abgefangen wird, eine Rolle, aber wie kann sich ein Wind in rechten Winkeln zum Boot vorwärts bewegen?
Dies wird mit ein wenig Vektormathematik erreicht. Der Wind ist der große Kraftvektorin der Gleichung. Da der Wind ungefähr im rechten Winkel zum Boot drückt, stellt der große Kiel des Bootes (unterwasserflügelförmiges Mittelbrett) eine sehr große Widerstandskraft gegen das Boot dar, das in Windrichtung gedrückt wird. Da der Kiel mit der Länge des Bootes ausgerichtet ist, möchte das Boot wirklich vorwärts fahren, und der resultierende Schubvektor isin dieser Richtung.
Die Form des Segels sorgt auch für Vorwärtsschub. Wenn sich das dreieckige Segel mit dem Wind aufbläst, entsteht eine Tragflächenform. Wenn der Wind das Segel umläuft (Tragfläche),wird vor und auf der Leeseite des Segels Unterdruck erzeugt. Dieses inturn veranlaßt umgebende Luft, in das Segel zu drängen und das Boot weiter zu treiben. Diese Segel- / Tragflächenwirkung wird verstärkt, da das Boot schneller fährt, der Wind um das Segel herum mehr Unterdruck erzeugt, wodurch das Boot schneller fährt und mehr Negativdruck verursacht und so weiter.
Beantwortet von: Stephen Portz, Technologielehrer, Space Coast Middle School, FL