Vektorielle Betrachtung der Segeltechnik

Einleitung

Der Vektor

Mit einem Vektorpfeil wird eine physikalische Größe in Stärke und Richtung dargestellt
 

1. Beispiel:
v1
   Die Länge entspricht der Größe der Kraft

2. Beispiel
v2
Die Länge entspricht der atmosphärischen Windgeschwindigkeit
z.B. 1 cm entspr. 1 km/h

Vektoraddition

Durch Vektoraddition können Kräfte oder Geschwindigkeiten, die in einem Punkt gedacht wirken,
addiert werden.
Vektoren werden, anders als bei Zahlen, durch Zusammensetzen addiert, dabei darf die Richtung
und Größe nicht verändert werden.
 

Beispiel

Anstelle der Kräfte F1 und F2 wirkt die resultierende Kraft F3. Sie hat die gleiche Wirkung wie
die Teilkräfte F1 und F2 zusammen

Die Vektoraddition funktioniert auch bei Windgeschwindigkeiten:
WA: atmosphärischer Wind; WF: Fahrtwind;  WR: relativer Wind
 

oder
 

Segeltheorie

1. Auftrieb

Das Segel verhält sich wie eine Flugzeugtragfläche.
Aufgrund der höheren Strömungsgeschwindigkeit an der Oberseite entsteht ein Unterdruck (Sog). Dies führt zu einer Auftriebskraft

2. Windrichtung

Das Segel muß daher das Tragflächenprofil annehmen und von "vorne" vom Wind angeströmt
werden. Deshalb muß es in etwa in Richtung des relativen Windes stehen.
Beim Firen aus dieser Stellung killt das Segel, bei zu starkem Dichtholen entstehen störende Wirbel.
Der relative Wind ist die Vektorsumme aus atmosphärischem Wind und Fahrtwind.
 

2.1 Halbwind-Kurs


langsame Fahrt


schnelle Fahrt

2.2 Amwind-Kurs


langsame Fahrt


schnelle Fahrt

2.3 Raumwind-Kurs


langsame Fahrt


schnelle Fahrt

3. Kräfte

Die Segelkraft steht entsprechend der Flugzeugtragfläche senkrecht zum Segel.

3.1 Halbwind-Kurs

Die Segelkraft Fs würde das  Boot (Brett) seitlich schräg abtreiben. Durch Schwert und Finne entsteht eine Widerstandskraft Fw quer zum Bootskörper (Brett), wie auf einer Schiene.
Die Vektoraddition ergibt eine Vorwärtskraft Fv in Richtung Achse.

3.1 Amwind-Kurs                                    3.2 Raumwind-Kurs

Im Vergleich zur Segelkraft ist die Vorwärtskraft klein,
aber die Segelkraft ist wegen des hohen relativen Windes (s. Pkt. 2.2) groß, daher sind auch die anderen Kräfte groß

Die Vorwärtskraft ist fast so groß wie die Segelkraft

BMW-Yachtsport: Segeltechnik

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