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Karl  der Kutterking

Auf der Schlei ist Steuerbord immer noch rechts . Aber manch Anderes   ist anders .

 Wenn es in Bosen gegen den Bug klatscht, beginnt hier das Land auf- und abzuwippen .

Ein Kompass ist kein Luxus. Die  erste Untiefentonne, gleich hinter dem Wikingersteg , fängt dich  ein, wenn du nicht weißt, wo Osten ist .

Nächstes Kapitel für uns,  genau nach Anweisung der Wikinger:Freunde wie man in die Heckleinen  eindampft, ohne den Steg einzukerben und ohne den Bootsharken zu verlieren.

 Musik entspannt beim Anlegen und beim Lesen ...

Sie war die Bahn Delta Queen .

Spiel die Delta Queen ! Spiel es  laut ! Link zu YouTube 

Sie war die Bahn Delta Queen .....und das war sie auch ohne ihn ...

Segeln funktioniert über das Gefühl . 

Manchmal ist das mit den Gefühlen so eine Sache : Da musst du den Umweg über den Kopf nehmen . Auf jeden Fall  dauert es  durch den Umweg länger..

Die Begriffe  sind nüchtern .Grenzschicht Z.B .

Die  Grenzschicht ist eine Zone , in der sich bei Fluiden die Reibung abspielt .

Wir brauchen nicht nur die Grenzschicht , wir brauchen die Fluide als Schwungmasse im Kurvenflug unter und über Wasser. 

Warum sag ich nicht einfach :  Luft ?  Weil die Grenzschicht auch im Wasser eine große Rolle spielt An diese  Grenzschicht wird ganz viel Luft - Wasser - Masse herangedrückt .

Wenn du meinst , das sei Klönschnack, wachse mal die Unterwasserpartie des Rumpfes bei deinem Boot gut ein . Du wirst staunen wie gut ein Rumpf bremsen kann. 

Vor Bernoulli kommt Carla ......

Die  Reklame auf YouTube nervt, aber das ist der Preis ...für Frank Schönfeldt : Link :

Der Congermann 

Der Satz von Bernoulli 

Bei Fluiden wird Druck(Energie:) in Bewegungsenergie  umgeformt  und nicht die Energie der Lage ,wie bei Festkörpern. 

Ursache ist ein Staudruck,

Wirkung eine höhere Fluidgeschwindigkeit  ...

Die Reihenfolge ist  wichtig . Heutzutage  vertauscht man großzügig Ursache und Wirkung . Schwupps , schon ist das Verständnis weg , und du musst die Unlogik auswendig lernen. 

Ein Punkt mit Staudruck heißt Staupunkt .

Wo sind Staupunkte ?

Vor dem Segel und vor Kiel und Ruder, vor dem Rumpf - aber auch dahinter 

Wo sollte es keine Staupunkte geben ?

Z.B. hinter der  Fock .., hinter dem Kiel .....

Zeig mir Staupunkte ! 

Ich zeige dir zwei !

Wirf einen Tischtennisball in den Luftstrahl eines Föhns oder einer Druckluftpistole .

Er wird nicht wegfliegen, sondern  wird zwischen 2 Staupunkten gefangen .

Wieso ?

Fluide haften an Festkörpern, die Grenzschicht führt sie um den Körper herum. Wo sich die Stömungen vereinigen, liegt wieder ein Staupunkt .

Du kannst den Ball schräg anstrahlen , der Ball hängt in der Luft fest . 

Wie kommt ein Staupunkt zustande ? 

Durch die Fluidgeschwindigkeit Null . 

Wo Strömungswege sich aufspalten oder sich vereinigen ist ein Staupunkt , weil es in einem Punkt nur eine Geschwindigkeit geben kann .Und die ist Null.

Was habe ich als Segler an praktischem Nutzen von dem Ganzen?

Wer ein gescheides Vorsegel besitzt, ist klar im Vorteil .Ein solches Segel drückt den Staupunkt  mehr nach Luv. Das Boot läuft höher am Wind .

Wer eine gescheide Lücke zwischen Fock und Großsegel hat, verhindert die Staupunktbildung hinter der Fock . Du kannst das gesamte Segel nutzen , ...... oder auch nicht .  Wenn du noch den Staupunkt hinter dem Kiel abspülen kannst , gehts ab. 

Das ist mir jetzt zu theoretisch !

Du hast recht ! Probier es selbst aus. 

Was ist noch entscheidend ?

die Segelform, (Kielform ) 

die Anstellwinkel ........

Und eine Lücke ........zwischen Fock und Groß ....

und das gleiche nochmal Wasser , bei Kiel und Ruder . Mit Hilfe der Lücken wird Masse Richtung Bug geschaufelt . Von dort aus gehts beschleunigt  Richtung Heck. 

 Durch die Kooperatin der "guten " Staupunkte  kann das Boot locker gegen den Wind  aufkreuzen 

 Medienschaffende   haben kein Intersse an Hintergründen  . Ja nichts kaputt recherchieren !! . Sie übernehmen zudem gerne Binsenweisheiten .  Überprüfe selbst. wer alles dir einen Weg- Geschwindigkeits-Zusammenhang einreden will .

(Das Märchen vom schnelleren Leeteilchen auf dem längeren Weg)

Luv und Leeteilchen treffen auf das Segel und werden von dem Profil getrennt. Leeteilchen muß einen Bogen laufen . Es beeilt sich , damit es hinter dem Segel sein Luvteilchen wieder an der Hand nehmen kann .Dieser Umfug gilt noch nicht einmal für ein festes Profil, geschweige für ein dünnes Segel , mit gleich langen Wegen. ....

Gib Märchenerzählern eine Chance  Sie  wechseln blitzschnell die Meinung .. Zur Belohnung lösen sie folgende Aufgabe richtig. 

Altdorf 16.00 . Uhr  Um 17.00 beginnt die Einstimmung auf dem Betze zum Spiel 1.FC K  -  SV Elversberg .

(Mit Link vom Betzenberg: Pfalzlied)

Du bist am Grillen  in Altdorf  beim Michl und willst das Pfalzlied auf dem" Betze " hören  .Zum "Betze" sind es 100 km . Dein Auto fährt eine Durchschnittsgeschwindigkeit von 100 km/h. Du schaffst es also,  knapp  . Dummerweise fährt auf den ersten 50 km ein Schwertransporter, der nicht überholt werden kann , mit 50 km /h vor dir . Wie schnell musst du auf den verbleibenden 50 km fahren, um rechtzeitig zum Pfalzlied anzukommen ?

(sprich auf die Durchschnittsgeschwindigkeit  100 km/h zu kommen )

Vorschläge : 

200 km/h 

350 km/h 

450 km/h 

oder noch schneller .

Die Fahrzeit von 1 h ist nach den ersten 50 km verstrichen .Du müsstest gleichzeitig an zwei Orten sein können , um das Pfalzlied mitsingen zu können. Selbst die Orion , wenn sie den Raum faltet , wäre eine Idee zu langsam ...

Gleich geht es darum , wo es bei der Interpretation des Gesetzes von Bernoulli  sonst noch harkt ..

Bernoulli ging von reibungsfreien Fluiden aus , die sich auf einer geraden Bahn bewegen. 

Du  hast von den tragischen Flugzeugabstürzen gehört, wo beim Starten die Grenzschicht riss  . Die Grenzschicht ist der Bereich , wo sich bei Fluiden die  Reibung abspielt.  Du darfst einen kühnen Schluss ziehen

Ohne Reibung funktioniert das.Segel nicht !  Und das Unterwasserschiff genauso wenig ( Finger weg von Wachs und silikonhaltigen Polierpasten.)

Ein ehemaliger Prokurist von Rot - Weiß segelte Laser : seither gibts von Rot- Weiß die silikonfreie Polierpaste.

Der  Haifisch hat nicht nur eine rauhe  Haut, er hat auch eine  auftiebsfördernde Flossenform .

Es gibt  einen Faktor zwischen der Reibungskraft und der senkrecht zu ihr stehenden Auftriebskraft 

Bernoulli war Mathematiker  . Wäre er Experimentalphysiker gewesen, hätte man die Grenzschich vor 1910 entdeckt., 

Bernoullis Formel entstand  durch Integrieren  ( Aufsummieren von kleinsten Abschnitten ,auf denen denen du Flächenabschnitte   als Rechtecke betrachten kannst . Bernoulli   berechnete die "Druckarbeit " .

Arbeit ist  Integal Kraft • Wegabschnittchen  

Kraft   ist Druck • Fläche .

Indem er die Gleichung mit der Zeit erweiterte  und über die Geschwindigkeit integrierte , kam er auf den Zusammenhang zwischen Druck und Geschwindigkeit .  

Für alle OPTIMISTEN 

Bernoulli war auch einer.

 Wenn  ich schon die Wahrscheinlichkeitsrechnung für die Europäer erfinde , dann gehe ich auch ins Casino . 

Toricelli, sein Pendant als Physiker , untersuchte die Auslaufkurven  aus Gefäßen mit Loch.   Die Theorie dazu schien trivial zu sein: 

Lageenergie

Masse (m) • Gravitationskonstante ( g) ( die Gewichtskraft ) • Hubweg (h)

wird in

Bewegungsenergie;

1/ 2 • m  • Gesvhwindigkeit (v ) zum Quadrat 

umgewandelt. 

Nach dem Gleichsetzen kürzt sich die Masse. 

v = Wurzel aus 2 • g • h .

So weit so klar , bei Festkörpern ! 

Bei Fluiden hat die Lösung einen Schönheitsfehler . 

Im Auslaufgefäß müsste einFlüssigkeitsfaden alle anderen überholen , weil beim Abnehmen der Lageenergie  die Geschwindigkeit zunimmt. Hier sprang Bernoulli mit seiner Staupunkterklärung und seiner Berechnung ein. 

Sowas funktioniert , wenn man die Rechenopetation Integrieten mitentwickelt hat. 

Zurück zur Segelphysik . 

Wir gehen ganz klassisch davon aus, dass  Druckdifferenzen eine Rolle spielen  Du brauchst aber nicht unbedingt ein Profil.

Auch ein angestelltes  Frühstücksbrettchen kann dynamischen Auftrieb in einer Strömung erzeugen . Und ein rotierender Zylinder kann das ebenso. 

Zwei Finge  musst du gleichzeitig im Auge behalten . Den Druck in der Umgebung und Impulsänderungen .

Der Druck...

beschreibt die Umgebung einer Sache .Lokale Druckgefälle verursachen Kräfte auf Windvolumen . Wenn Druck schnell fällt ist ist das ein ganz schlechtes Zeichen 

Helmut Gollwitzer brachte es aus theologischer Sicht auf den Punkt : 

"Bei 12 Windstärken gibt es keine Atheisten mehr."

Physikalisch heißt das : Die Umgebung ist das entscheidende Kriterium!.

Der Druck in der,Umgebung des Segels verhindert, dass Luftteilchen einfach geradeaus fliegen und der  Richtungsvorgabe der Grenzschicht folgen

Der Impuls 

Impuls heißt wörtlich übersetzt:  Einschlag . Wie stark eine bewegte Masse einschlagen kann, hängt von der Masse selbst ab und von ihrer Geschwindigkeit . In der Bewegung wird Einschlagfähigkeit gespeichert .Steht ein Hindernis im Weg, wird der Impuls weitergegeben . Wenn man Luftteilchen sichtbar macht ,  kann man an den Bahnen erkennen , wo Impulsänderungen auftreten . Impulsänderungen sind spannend . Sie zeigen an, daß hier Kräfte am Werk sind . Ohne Krafteinwirkung bewegen sich Körper geradlinig gleichförmig weiter.

Kräfte treten wechselseitig auf . Du übst im Boot  stehend eine Kraft nach hinten auf den Steg aus. Die Reaktionskraft auf das Boot ist nach vorn gerichtet . Das Segel zwingt den Wind auf eine "Kreisbahn" . Die Reaktionskraft  greift  am Segel an und treibt das Boot an..

Der Drehimpuls .

Wer dreht sich denn ? 

Luftwirbel , die  von der Grenzschicht erzeugt werden , wenn Teilchen sich Achtern nicht einfach wegfliegen, sondern um die Kante abgelenkt werden 

Beim Eintreffen der Luft war der gesamte Drehimpuls Null und Null muß er bleiben. Also bildet sich ein Ausgleich in Form eines " Gegenwirbels"

Die Luft in Lee bewegt sich viel schneller als vermutet. 

Die Luvluft entsprechend langsamer .

Durch die Überlagerung mit der Rotationsbewegung, entsteht das Strömungsbild . Und du bist den hinteren Staupunkt losgeworden 

Jetzt kann Kraft entwickelt werden . Das klingt geschwurbelt und ist es auch 

Mach folgenden Versuch :

Halte ein Blatt Papier dicht unter die Unterlippe und puste über das nach unten durchhängende Blatt .

Das Blatt hebt sich an . 

"Bernoulli"hat man früher gesagt . Pustekuchen ! 

Bernoulli reicht nicht aus . Die Luft wird im Luftstrom nur an das Blatt gedrückt und muss dann der gekrümmten Bahn folgen . 

Das Blatt wird durch die Krümmung zum Segel, Die Luft wird auf eine  Kurve gezwungen .

Die Reaktionskraft  der Luftablenkung greift am Blatt an und hebt es an ! 

Vorsicht vor einseitigen Geschichten 

Wenn man sich nur  mit dem Segel beschäftigt, darfst du nicht vergessen : Ohne Schwert und Ruder bringt der stärkste dynamische Auftrieb am Segel nix . egal ob durch Druck oder Impuls verursacht

Foils zeigen uns, wo die Reise hingeht . Kiel  Schwert und Ruder  verhindern , dass es einem  Segelboot genauso geht , wie einer Cessna mit nur einem Flügel. Unter Wasser wird das gleiche Theater gespielt wie über Wasser, nur mit ca. 800 mal so hoher Dichte. In einem Skript habe ich ein Segelboot als Cessna gezeichnet  , die um 90 Grad gedreht fliegt und einen Flügel durchs Wasser zieht  .

Wie alle Vergleiche hinkt auch dieser ,

Du musst das Boot aber immer als Ganzes betrachten . Unterwasserschiff und Segel müssen zueinander passen . Bei Jollen kannst du mit dem Schwert "spielen " , wenn die Windstärke das erfordert .Damit änderst du den dynamischen Auftrieb am Unterwasserschiff.

Du hast genug von der allgemeinen Theorie ? 

In der Segelpraxis geht es um folgende Fragen :  

Wovon hängt die Kraft auf ein Segel ab   ? 

 Wo greift  bei einem Segel die größte Kraft an ? 

Dann geht es unter Wasser weiter

Ist dort ein Kurz oder ein Langkiel angebolzt .

Weil das oft zu kurz kommt, schieben wir es dazwischen 

Welche Kräfte entstehen im Untergeschoß Besonders spannend sind extreme Kurzkieler mit großer Länge . Ihre Wirkung hängt nicht mehr von der Fläche, sondern nur noch von der Länge ab.  Es gibt dazu ein eigenes Kapitel : die Physik schlanker Körper .Bei hohen Bootsgeschwindigkeiten erlauben schlanke Kiele extreme Kurse hoch am Wind .( also nix mit 45 Grad ...) Bei Flaute drehst du dafür  Pirouetten, bei jeder kräftigen Ruderbewegung 

Wir erinnern uns : Auch ein schräg angestelltes Frühstücksbrettchen erzeugt dynamischen Auftrieb . Kiel und Schwert sind  aber genau in Längsachse montiert und nicht ausgestellt wie die Segel !

 Im Prinzip ja ... Tuckert bei unserer  LM 24 der Motor, ist der Anstellwinkel des Kiels zur Fahrtrichtung null. . Unter Segel driftet sie ab . Schon haben Kiel und Ruder ihren Anstellwinkel. Bei einer LM 24 fehlt "die Lücke zwischen Kiel und Ruder, durch die sich eine Stömung von der Wasserluvseite auf die Wasserleeseite durchdrücken könnte .  ( Dadurch kann der achterliche Staupunkt nicht dauerhaft abgespült werden. Es stellt sich zeitweise ein Nullsummenspiel ein : der vordere Staupunkt beschleunigt... der achterliche bremst ab. ) 

Bei der LM  fällt der dynamische Auftrieb unter Wasser flach und nur der kräftige  Zwilling Widerstand hält das Boot in der Bahn. Die praktische Erfahrung wird nachgeliefert 

Wir haben von Druck gesprochen und den Impuls angeschnitten . Was verbindet die beiden ? Die physikalische Größe Kraft. Also machen wir es uns einfach und gehen  nicht vom Druck und nicht vom Impuls, sondern von  der Größe Kraft aus. Die Kraft ist eine Größe mit Richtung .

Auf die Dauer hilft nur power.

Die Frage wovon die Kraft auf ein Segel abhängt  , kann jeder grob beantworten ,

Von der Windgeschwindigkeit ( Strömungsgeschwindigkeit ); .Genauer ist schon : von der Windgeschwindigkeit zum Quadrat . Genauso wie der Luftwiderstand .

Wollte man die Leistung berechnen, müsste man das mit v hoch 3 tun.

Wenn du eine Nase für den Wind   hast, wie Peter , bist du klar im Vorteil .

70 Prozent Windstärke nur wenige Meter neben Peter , bringen  nur 50 Prozent Kraft und nur 35 Prozent Leistung .Du siehst , wie deine PS am falschen Ort zur falschen Zeit dahinschmelzen, wenn du den Drückern zu spät bekommst oder er an dir vorbeiweht .

Was brauche ich , um schnell zu Segeln . 

Du musst lernen, das Wasser zu lesen . Ich habe zu spät mit dem Segeln angefangen.. für mich sind die Hyrokliven ganz ok. Wer aber mit 6 Jahren oder früher anfängt , sollte sich auf das Wasserlesen konzentrieren ..

Später gehen wir auf den scheinbaren Wind ein . Merke jetzt schon : Jede Windstärkeänderung im Umfeld eines bewegten Gegenstandes , bewirkt eine Windrichtungsänderung für 

Wer vor dem Feld fährt , 

Zurück zum Segel und den Kräften . Wir sollten von Anfang an die ganze Kraftfamile betrachten : das sind Vater Wind, Mutter Staupunkt und die Zwillinge  Auftrieb und Widerstand.  Den Wind suchen und finden, das macht schnell. Wir wollen  die  Physik ein bisschen mehr lieben , nur ein bisschen . Und gehen auf die Kraft ein. 

Newton

Isaak Newton hat entdeckt , dass Kräfte auf Teilchen die Geschwindigkeit dieser Teilchen ändert .

Das heißt

1. Die Teilchen werden langsamer oder schneller 

2. Die Teilchen ändern ihre Richtung  ! 

Teilchen, die die  Richtung ändern, bewegen  sich auf einer Kurve  Jeder Kurvenabschnitt ist Teil einer Kreusbahn .

Je enger der Kurvenradius sein soll, umso größer muss die Kraft sein,, die die Teilchen auf der Bahn hält weil die Geschwindigkeitsänderung ...genauer  die Beschleunigung ...bei kleinen Kurvenradien größer ist . 

Jeder Kubikmeter Luft hat die Masse 1,2 kg. Bei engen Kurvenradien müssen  ganz schön große Kräfte ran,  um sie bei höheren Geschwindigkeiten auf der Bahn zu halten .  Die Frage ist jetzt , welches Segel der Chef an Bord der der TAM TAM  alias Lottja sein wird :  Fock oder das Groß . Du kennst die Antwort

: Das Segel, das mehr ablenkt , die Fock .

Sie wird nicht von einem Baum gestreckt sondern von einem schräg  verlaufenden Schotzug .

Dadurch wird ihr Profil runder und zwingt die Luft auf eine runde Bahn .

Sie steht  auf der Kreuz direkt im  Wind. Das  Großsegel duckt sich dahinter ab ,wie der Wikinger auf dem Ampelmännchen beim "Odin "  Was heißt das für dich als Kapitän an Bord ?~

Du musst dein Groß zum  Arbeiten motivieren  .Dazu muss es aus dem Windschatten der Fock heraus.  Die Kampfkunst besteht darin, den geeigneten, größeren Anstellwinkel zum Wind gegenüber der Fock zu finden . Auf keinen Fall dürfen Fock und Groß parallel stehen . Dann steht die Ampel auf rot . Deine Segel werden zu Staupunkterzeugern    Entdeckt hatte man das in den 30 ern des letzten Jahrhunderts  in den Fieseler Werken .

Eines musst du beim Anstellen des Großsegels vermeiden  : das Groß darf nicht durch  zu hohen Zug nach unten  vertrimmt werden schau dir das Profil eines Windradflügels  an ,Genauso muss das Groß verdreht sein

  : Es gibt nicht ohne Grund Zugdreiecke, Traveller, Bügel .........., die alle die Kraft auf den Großbaum zur Seite lenken, aber verschiedene Zusatzeffekte erzeugen können.

Berechnung der Auftriebskraft 

In einer engen Kurve darfst du dich beim Autofahren über die Haftreibungskraft freuen , die ein Geradeausfahren deines Autos in der Kurve verhindert,

Die Männer und Frauen der Straßenmeisterei  freuen sich weniger. 

Der Straßenbelag erfährt bei jeder Kurvenfahrt eine Kraft mit dem gleichen Betrag  wie das Auto,  nur in entgegengesetzter Richtung .   

 Die Kraft des Auftriebs auf das Segel ist  die Reaktion auf  die Kraft,  die den Wind ablenkt.

Isaak Newton erklärt uns also schon zwei  Dinge, die zum effektiven Segeln wichtig sind. 

1.  Segeln müssen  möglichst bauchig eingestellt werden , um viel Kraft zu  entwickeln. 

2.  Der Wind muss abgelenkt werden, darf aber  nicht "ausbrechen". 

Dies hat man etwa 1910 entdeckt ...Von 1910 an  ist die Grenzschicht das Ding, auf das man aufpassen muß weil man es jetzt kennt ! 

Die Teilkräfte  auf den  Wind zeigen  auf das Segel zu, die Kräfte auf das Segel vom Segel weg  . Eine Abschnittskraft kannst du mit der Formel berechnen 

Wie profitierst du vom Gelernten , wenn du einen Kurzkieler segelst ? 

Trimme den Kurzkieler luvgierig !!

Ein leichtes Abfallen mit dem Ruder zum Geradeaussegeln ist bei einem hohen  Kiel bzw. Schwert  entgegen der traditionellen Anschauung alles andere als schädlich.  Du stellst das Ruder an !!!!! 

Entscheidend ist die Höhe  des Kiels .Je schmaler aber dafür höher Kiel, bzw Schwert bei konstanter Fläche sind , desto krasser ist der Effekt  . Das Boot bleibt auf geradem Kurs , wenn du es leicht luvgierig getrimmt hast und gleichzeitig abfällst .Effekt: Du segelst schneller geradeaus und kommst anschließend dank größerer Geschwindigkeit höher an den Wind..

Zusammenfassung 

Den " Segeleffekt" und der "Kieleffekt"  kannst du zu einer  Antriebseinheit  " zusammenfassen Es gibt beim Unterwassersntrieb genausoviele Unterschiede wie bei den Segeln .Denk an die Foils Beim Kurzkieler, ausgestattet  mit einem  schmalen tief ins Wasser ragenden  Kiel, ist der Kieleffekt ausgeprägter als  beim Langkieler Nicht umsonst spricht man  von einem Performancekiel bei der VA18, der Bente, und  anderen.  . 

Schön, dass es die LM 24 gibt . Auch der Widerstand hat seine Reize .