Physik des Segelns : wie Segeln wirklich funktioniert

Vorwort V Liste der verwendeten Symbole XI **1 Historische und gegenwartige Bedeutung, Leistungsvergleiche 1** 1.1 Hochstgeschwindigkeit 8 1.2 Etmale auf See 10 1.3 Reisezeit auf Langstrecken 10 1.4 Luvgeschwindigkeit 11 1.5 Segler des Tierreiches 12 **2 Die Segelyacht im gleichformigen Fahrtzustand 15** 2.1 Kraftegleichgewicht 15 2.2 Momentengleichgewicht 21 2.2.1 Achse 1 21 2.2.2 Achse 2 25 2.2.3 Achse 3 30 **3 Grundlagen der Stromungslehre 35** 3.1 Dynamik einer idealen (reibungsfreien) Flussigkeit 37 3.2 Die Eigenschaften von Wirbeln 40 3.3 Bernoulli-Theorem 44 3.4 Die ebene Potenzialstromung 45 3.5 Dynamik von Fluiden mit innerer Reibung 48 3.6 Dissipation von Wirbeln 50 3.7 Ableitung der Reynoldszahl 50 3.8 Der Stromungswiderstand von Korpern 52 **4 Die Theorie des Tragf lugels (Profileigenschaften) 63** 4.1 Irrlehren der Auftriebsentstehung 63 4.2 Wie entsteht der Auftrieb wirklich? 65 4.3 Druckverteilung am Tragflugel 73 4.4 Ablosungsverhalten und Wirbelbildung an Tragflugelprofilen 75 4.5 Gewolbte Platte verglichen mit dickem Flugelprofil 80 4.6 Die gegenseitige Beeinflussung von Profilen 81 **5 Der dreidimensionale Tragf lugel 89** 5.1 Randwirbel und induzierter Widerstand 89 5.2 Elliptische Auftriebsverteilung 96 5.3 Wechselwirkung mit der Wasseroberflache 100 5.4 Verwindung (Twist) 102 5.5 Flugelform 104 5.6 Pfeilung 105 5.7 Auftriebsverhalten von Tragflugeln mit niedrigem Seitenverhaltnis 107 **6 Der Bootskorper: Wellenerzeugung und Widerstandskomponenten, Skalierung 113** 6.1 Wasserwellen (Schwerewellen) 113 6.2 Tiefenabhangigkeit der Wellenamplituden 114 6.3 Ableitung der Dispersionsrelation 117 6.4 Tiefwasserwellen 119 6.5 Seichtwasserwellen 121 6.6 Das Wellensystem eines fahrenden Schiffes 122 6.7 Wie viel PS hat eine Segelyacht? 129 6.8 Skalierungsgesetze 131 6.8.1 Hochrechnung von Modellversuchen auf wirkliche Gro?e 131 6.8.2 Segeltragvermogen und Skalierung der Segelflache 134 6.9 Kenngro?en fur das Wellenwiderstandsverhalten 138 6.9.1 Breite / Tiefgang-Verhaltnis 138 6.9.2 Volumetrischer Koeffizient 138 6.9.3 Prismatischer Koeffizient (Scharfegrad) 142 6.9.4 Die Wellenformtheorie 142 6.10 Der Gleitzustand 143 **7 Optimale Geschwindigkeit auf verschiedenen Kursen 149** 7.1 Segel- und Rumpf-Polardiagramme 149 7.2 Rechnerische Bestimmung der Fahrtgeschwindigkeit 155 7.3 Geschwindigkeits-Polardiagramm und Wahl des Kurses 157 7.4 Segeln in einem variablen Windfeld 162 **8 Zeitabhangiges Verhalten 169** 8.1 Schwingungsbewegungen des Bootskorpers 172 8.1.1 Vertikale Tauchschwingungen 173 8.1.2 Drehschwingungen: Stampfen, Rollen 176 8.1.3 Rollen vor dem Wind (engl. downwind rolling) 180 8.1.4 Gier-Instabilitat 185 8.2 Auftriebs-Hysterese 186 8.3 Reiten auf der Welle (surfen) 189 8.4 Gefahrdung durch Brecher 193 **9 Mechanische Belastung und Materialien 199** 9.1 Krafte in der Takelage – Dimensionierung von Stehendem Gut und Mast 199 9.2 Krafte auf den Rumpf 209 9.3 Baumaterialien des Rumpfes 212 9.4 Materialien fur Segel 216 A1 Glossar der Seemannssprache 221 A2 Beaufort-Skala 229 A3 Metazentrum eines Baumstammes 233 A4 Dimensionsanalyse 237 A5 Ableitung der Kutta-Joukowski-Gleichung 239 A6 Verfahren nach Prohaska 243 A7 Impulsubertrag, Kraft, Leistung, Kinetische Energie 245 A8 Elliptische Auftriebsverteilung und Berechnung des induzierten Widerstandes 249 A9 Linienriss einer Rennjolle 253 Literatur 257 Stichwortverzeichnis 259 Content: Chapter 1 Historische und gegenwartige Bedeutung, Leistungsvergleiche (pages 1–14): Chapter 2 Die Segelyacht im gleichformigen Fahrtzustand (pages 15–33): Chapter 3 Grundlagen der Stromungslehre (pages 35–61): Chapter 4 Die Theorie des Tragflugels (Profileigenschaften) (pages 63–88): Chapter 5 Der dreidimensionale Tragflugel (pages 89–112): Chapter 6 Der Bootskorper: Wellenerzeugung und Widerstandskomponenten, Skalierung (pages 113–147): Chapter 7 Optimale Geschwindigkeit auf verschiedenen Kursen (pages 149–168): Chapter 8 Zeitabhangiges Verhalten (pages 169–198): Chapter 9 Mechanische Belastung und Materialien (pages 199–220): In dem Buch werden zunächst einfache Grundsätze und Bedingungen eingeführt wie Kräftegleichgewicht während der Fahrt. Dann wird aus den Eigenschaften von Luft und Wasser und den dynamischen Grundgleichungen das Entstehen dieser Kräfte dargelegt. Von zunächst zweidimensionaler Betrachtung wird systematisch zu dreidimensionalen Phänomenen vorgeschritten. Von Erscheinungen innerhalb des Mediums (Luft, Wasser) geht es in einem besonderen Kapitel zu den Erscheinungen an der Grenzfläche, den Schwerewellen des Wassers und dem damit verbundenen Widerstand. Mit der Kenntnis aller Beiträge zur Vortriebs