Kopfball
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Sendung vom 10. April 2011

Michel Kaiser fragt: Wertung: 3.0 von 5 möglichen Sternen

Kann man ein Segelboot mit einem Ventilator antreiben?

In einer windgeschützten Bucht am Zülpicher See probiert Kopfball-Reporterin Isabel Hecker einen besonderen Antrieb für Segelboote bei Flaute aus: Versuchsobjekt ist ein Katamaran. Er ist sehr leicht und es reicht schon wenig Wind, um ihn zu bewegen. Kann ein Riesen-Ventilator das Boot antreiben? Die Windmaschine ist ein Motor betriebenes Entlüftungsgebläse der Feuerwehr. Steht der Ventilator auf dem Steg und pustet von hinten in das große Haupt- und das kleine Focksegel, setzt sich das Boot direkt in Bewegung. Der Ventilator ist also stark genug, um das Segelboot anzutreiben. Oder physikalisch ausgedrückt: Die sogenannte Widerstandskraft des Segels ist groß genug, um den Katamaran vorwärtszutreiben.

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Rückwärtsfahrt mit Ventilator

Anders verhält es sich jedoch, wenn der Ventilator mit auf dem Boot steht: Das Boot fährt dann nicht vorwärts, sondern rückwärts! Grund ist das Rückstoßprinzip, mit dem auch Raketen angetrieben werden (vgl. den Link unten): Der Ventilator schleudert die Luftmoleküle nach vorne. Dadurch entsteht eine Kraft in die entgegengesetzte Richtung – also nach hinten. Steht der Ventilator auf dem Bootssteg, spielt diese Gegenkraft für die Bewegung des Bootes keine Rolle, denn sie wirkt nur auf den Steg. Steht der Ventilator dagegen direkt auf dem Boot, überträgt sich die Gegenkraft auf das Boot und treibt es rückwärts. Ist diese rückwärtsgerichtete Kraft dann stärker als die Widerstandskraft im Segel, fährt das Boot rückwärts.

Auf der Suche nach der optimalen Segelform

Um dieses Missverhältnis der Kräfte zu überwinden, suchen Isabel und der Physiker Markus Marnett vom Aerodynamischen Institut der RWTH Aachen mit Modellexperimenten nach einer Segelform, die wesentlich mehr Widerstand erzeugt. Wie sie dabei vorgehen, sehen Sie im Film. Nach einigen Versuchen werden sie fündig: Zwei Halbzylindern, die den gerichteten Luftstrom des Ventilators in die entgegengesetzte Richtung umlenken, scheinen die Idealform zu haben. Lässt man die Reibung außen vor, produziert diese Segelform etwa doppelt so viel Kraft nach vorne wie der Rückstoß am Ventilator. Das sollte reichen, um das Boot im Wasser anzutreiben.

Vorwärts mit dem Ventilator

Mit zwei Focksegeln, die im windgeblähten Zustand der Form von zwei Halbzylindern sehr nahe kommen, wagen Isabel und ihre Crew den nächsten Versuch. Und tatsächlich: Der Ventilator an Bord schafft es, den Katamaran langsam voranzutreiben.
Wesentlich schneller funktioniert es übrigens ohne Segel! Dafür muss der Ventilator allerdings nach hinten blasen. Dann wirkt alleine die Kraft des Rückstoßes durch die nach hinten geschleuderte Luft. Wie schnell Isabel mit diesem Antrieb wird, sehen Sie im Film.

Film VisualBridges: Jonas Lang mit Isabel Hecker

Deine Meinung

Kommentare

Einträge: 4

kopfball
schrieb am 13.04.2011, 07:56 Uhr
Hallo Arzt, danke für deinen Kommentar, aber Fernsehen machen bedeutet auch immer wieder eine Auswahl an Aspekten zu treffen und dadurch gezwungenermassen zu vereinfachen. Wir sind in dem Film nur auf eine Segelform eingegangen, nämlich auf die Fortbewegung durch Winddruck, wobei das Segel dem Luftstrom einen Widerstand entgegensetzt und das Boot dadurch antreibt. Das ist auch die Art zu segeln, die sich dem Laien sofort logisch erschließt. Deswegen haben wir den Ventilator so postiert, dass der Katamaran mit Wind von hinten bzw. schräg hinten fährt. Selbstverständlich ist auf modernen Segelbooten aufgrund der Segelform der Antrieb durch dynamischen Auftrieb verbreiteter, doch es ging in dem Film ja nicht darum, zu erklären, wie segeln funktioniert. Wir hoffen, Sie bleiben dennoch ein Kopfball-Fan.

Arzt
schrieb am 13.04.2011, 07:56 Uhr
Habt Ihr Segeln richtig verstanden? Ich höre den "Physiker und Segler"(echt???)was von Segeln durch Widerstand faseln!!! Ich glaube der hat nicht richtig aufgepaßt und sollte noch mal bei seinem Prof. nachfragen...!!!! Mal als Tip:Antrieb durch dynamischen Auftrieb (Tragflächeneffekt)!!!! MfG Jan

Schüler
schrieb am 12.04.2011, 13:55 Uhr
@ Arzt vielen dank für ihren Hinweis. Durch diesen Sendebeitrag wurde nämlich gerade mein gesamtes physikalisches Weltbild auf den Kopf gestellt. Die "Erklärung" zum Fall des Vortriebs mit Segel und den Ventilator auf dem Boot ist unbefriedingend und irreführend, weil der Eindruck erzeugt wird, dass die Gesetzmäßigkeit Actio gleich Reactio nicht gelte. Auch in der schriftlichen Erklärung, bleicbt völlig offen warum :"Lässt man die Reibung außen vor, produziert diese Segelform etwa doppelt so viel Kraft nach vorne wie der Rückstoß am Ventilator" gilt.

Daniel
schrieb am 10.04.2011, 21:06 Uhr
Funktioniert so auch ein Propeller-Flugzeug, nur das der Propeller eben umgekehrt zur Flugrichtung eingebaut ist?



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