Vergleich einer RC-Yacht mit dem Original

Tiga

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Hi Leute,

Wenn ich mal eine längere Autofahrt machen muß kommen mir oft dumme Gedanken - so auch heute ;) Und diese Gedanken wollte ich mal mit euch ausdiskutieren.

Es geht dabei um einen Beitrag von Sebastian im Thread "Bau einer IOM Arrow", er verwies dabei auf das Boot "Experimenta", mit dem Michael Scharmer in diesem Jahr deutscher Meister geworden ist. Wer es noch nicht kennt kann sich hier die Konstruktion ansehen.

Diese Bootskonstruktion würde ich mal vorsichtig als "Extrem-Knickspanter" bezeichnen. Ich habe mir das Ding lange angesehen und mir ein paar Gedanken dazu gemacht. Was mich am meisten gewundert hat ist folgendes: wäre es eine Yacht normaler Größe würde er damit ganz sicher keinen Blumentopf gewinnen. Eine solche Konstruktion wäre gegenüber einer modernen Rennyacht völlig chancenlos.
Beim RC-Segeln ist diese Konstruktion aber offensichtlich mindestens gleichwertig, evtl. sogar überlegen!

Dann ist mir plötzlich folgendes aufgefallen: wenn ich mir den Rumpf mal deutlich niedriger vorstelle (also ca. 1/3tel der Originalhöhe) dann habe ich fast exakt die Form eines Surfboards: Flaches Unterwasserschiff, scharfe Kanten rundum, senkrechte Seitenwände. Die "Experimenta" ist eigentlich ein zu dick geratenes Surfboard!

Und nun habe ich mal genauer verglichen bzw. gerechnet:



Fällt euch was auf?

Es liegen teilweise Welten zwischen den Parametern einer RC-Modellyacht und dem Original. Vergleicht man aber mit einem Raceboard dann ist das alles sehr viel dichter dran. Was die äußeren Abmessungen angeht bewegt sich das meiste in einem Maßstab von 1:2 bis 1:4. Und was die verfügbare Segelfläche in Relation zum Gewicht angeht sind die Werte völlig identisch.

Meine ketzerische These:
  • hat man sich vielleicht im RC-Modellbau zu sehr an den Original-Rennyachten orientiert?
  • Hätte man sich vielleicht mal etwas mehr an den Surfboardbauern orientieren sollen?
  • Ist die "Experimenta" deshalb so gut weil sie sehr viel mehr Merkmale eines Surfboards hat als einer Segelyacht aufweist?
Da bin ich mal sehr gespannt was ihr dazu meint!
Grüße
Rainer
 

Gast_633

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kannst du so gut kopfrechnen beim autofahren. pass auf dass das nicht noch verboten wird wie telefonieren ;)

ich habe mit michael in ratzeburg kurz gesprochen. dieses boot hat er speziell fuer die DM dieses jahr gebaut. auf extremes leichtwind wetter. bei mehr wind kaum chancen, aber bei flaute und mit seinem extremen segel (viel bauch sehr weit oben) einfach klasse. (das boot steht uebrigens zum verkauf!!) ich bin kein bootskonstrukteur, deshalb kann ich auch nicht viel dazu beitragen. michael dagegen schon (sogar beruflich). seiner aussage nach hat er schon ueber 60 IOM boote konstruiert und gesegelt. da kommt einiges an erfahrung mit rein.

denke aber nicht das das der trend ist. der trend geht eher einfach zu schmäleren booten.(Tripel crown, arrow)

cu andreas
 

Yeti

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Original erstellt von Tiga:
Fällt euch was auf?

Es liegen teilweise Welten zwischen den Parametern einer RC-Modellyacht und dem Original. Vergleicht man aber mit einem Raceboard dann ist das alles sehr viel dichter dran.
Moin Rainer. Du kannst die Wert nicht direkt vergleichen, sondern musst so etwas wie einen Maßstab einführen, mit dem du die Werte skalierst. Das Problem ist ganz einfach, dass sich bei maßstäblicher Abbildung Längen, Flächen und Volumen/Massen nicht im selben Verhältnis ändern.

Nimm einen Würfel mit einer Kantenlänge von 1m. Dann hat er eine Oberfläche von 6m² und ein Volumen von 1m³

Verkleinerst du jetzt den Würfel um den Faktor 10, dann hat er eine Kantenlänge von 1/10m = 0,1m, eine Oberfläche von 6/100 m² = 0,06 m² und ein Volumen von 1/1000m³ = 0,001m³

Eine große Yacht mit einer Modellyacht direkt zu vergleichen, wird also nichts bringen. Überprüfe deinen Vergleich nochmal, indem du als Maßstab das Verhältnis der Rumpflängen ansetzt. Flächen müssen dann mit dem Quadrat des Maßstabs korrigiert werden, Volumen und Massen mit der dritten Potenz des Maßstabs.

Damit hättest du eine IOM-Yacht mit einer auf 1m Rumpflänge verkleinerten Illbruck und einem auf 1m Länge verkleinerten Surfboard verglichen. Möglicherweise sieht die Sache da schon ganz anders aus.

Gruß Yeti
 
Hi,
ich denke auch das eine schmalere IOM Konstruktion mehr Vor als Nachteile gegenüber einer breiten Konstruktion hat. Sehen wir's mal so: Mit einen schmalen Boot segelst du bei leichtem Wind schneller, da das Boot eine geringere benetzte Fläche Unterwasser hat als z.B. eine TS-2. Bei mehr Wind hat das Ruder der schmalen Booten einen höheren Wirkungsgrad, da es immer über optimale Anströmung verfügt. Bei breiten Booten wird es regelrecht aus dem Wasser gehelbelt und man müsste ein längeres Ruder nehmen um den gleichen Wirkungsgrad zu bekommen. Klar ist auch das schmalere zwar ranker sind, sich aber durch verminderte Segelfläche besser (höher am Wind) segeln lassen. Open-60 Konstruktionen haben deshalb auch 2 Ruder, um optimale Ruderwirkung zu nutzen...
Liebe Grüße Kym.
 

Tiga

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Hi Yeti,

mir ist schon klar daß man die Verhältnisse nicht einfach mit einem Faktor X umrechnen kann.

Aber war ja noch mit dazu kommt: die Umweltfaktoren (Wind, Wasser) bleiben ja immer gleich. Schon von daher ist ein Surfboard viel näher an einer Modellyacht.

Eine 10cm "hohe" Windwelle wird von der Illbruck vermutlich gar nicht wahrgenommen, für die Modellyacht ist das schon eine richtig heftige Welle. Auch auf dem Surfboard wirst du sie deutlich merken.

Hier habe ich mal den Arrow-Umriss auf ein Surfboard gelegt - passt doch ganz gut!



Grüße
Rainer
 

Ortwin

User
Tiga

Hier habe ich mal den Arrow-Umriss auf ein Surfboard gelegt - passt doch ganz gut!
Ähm, das Fanatic BEE ist aber eher ein Allround-Board, d.h. relativ kurz (so um die 2,7m) aber dafür breiter. Richtige Speednneedels sind lang und sehr schmal.

Außerdem geht (ging?) der Trend zu furchtbar breiten und kurzen und voluminösen Boards.

meinjanur ;)

Gruß Ortwin
 

Tiga

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Hi Ortwin,

völlig korrekt, der aktuelle Trend sind Boards, die rund 2,50 m lang und dabei 1m (!!) breit sind! Dabei werden Finnen von bis zu 90 cm gefahren. Aber das sind absolute Gleitboards, bei wenig Wind nicht zu gebrauchen.

Ich rede von den Raceboards, die vor ca. 10 Jahren üblich waren: 3,90m lang und relativ schmal, also von der Outline her sehr ähnlich dem Unterwasserschiff der Experimenta.

Die Bee habe ich absichtlich als Vergleich gewählt weil sie eben nicht so extreme Proportionen hat, die Arrow ist ja auch eher mittelbreit.

Grüße
Rainer

[ 17. Dezember 2003, 17:49: Beitrag editiert von: Tiga ]
 

Niels

User
Toller Thread, um mal ein wenig über den Tellerrand zu gucken.
Ich wußte gar nicht, daß die Raceboards mittlerweile so breit geworden sind. 100cm Breite sind doch eine Menge Holz. Anscheinend haben sich Sinker über einen Dreieckskurs doch nicht so bewährt :)

Der Vergleich der Decksumrisse ist in der Tat ganz interessant, nur sind die Ähnlichkeiten eher wirklich zufällig. Beide sind nämlich zwei Wasserfahrzeuge, die in völlig unterschiedlichen Geschwindigkeitsbereichen operieren.

Eine Modellyacht bewegt sich überwiegend in Verdrängerfahrt. D.h. sie bewegt sich durch das Wasser und erzeugt dabei Wellen (Bug- und Heckwelle). Eine Geschwindigkeitsverbesserung wird durch eine Verringerung der benetzten Fläche und Verminderung der erzeugten Wellen erzielt. (Stabilitätsüberlegungen vergessen wir mal für einen Moment).
Lassen wir das Verhalten bei Windwellen außer acht, es geht hier um reines Glattwasser.

Ein Surfboard bewegt sich die allermeiste Zeit oberhalb der Rumpfgeschwindigkeit. Damit ist der Widerstand in Gleitfahrt, Angleitverhalten und Beherrschbarkeit entscheidend. Denke ich mir zumindest mal als Nicht-Surfer.

Relativ ist das Gewicht einer RC-Yacht deutlich höher, d.h. ein Rumpf in Surfboardform wäre gar nicht möglich, weil man ihn niemals so flach kriegen könnte. Man muß ja nun auf die richtige Verdrängung kommen und müsste dann also mehr Volumen unter Wasser bringen. Dann hätte man aber einen Quader und nicht ein Board. Den Quader müsste man zuspitzen, damit das Wasser vernünftig drumherumströmen kann. Ist das geschafft, hätte man einen Rumpf, der bei Krängung furchtbar luvgierig wird und man würde das Heck schmaler machen. Also im Endeffekt wieder bei einer Arrow-ähnlichen Form landen.

Experimenta klingt nach einem tollen Schiff mit klasse Ansätzen. Knickspanter sind doch gar nicht so lahm... Sie haben nur eben mehr benetzte Fläche (das gleicht er mit der geringen Breite wieder aus) und die Knicke müssen im Verlauf der Stromfäden liegen, damit kein Wesser "um die Ecke" fließen muß. Offensichtlich sehr gelungen insgesamt. Bin mal gespannt, was es für Folgekonstruktionen gibt. Nicht, daß man auf eine Modegeschichte reinfällt. Unter welchen Bedingungen hat er die DM denn gewonnen?

Der Vergleich mit Originalyachten ist immer ein wenig schwierig, weil RC-yachten viel mehr Tiefgang haben. Angenommen, man würde den Tiefgang einer IOM auf die Hälfte, z.B. 21cm beschränken und Wasserballast zulassen, dann gäbe es Konstruktionen, die der Illbruck viel ähnlicher sehen würden. Wie weit es gelingt, den Wasserballast und (leider) auch alles Umstaubare nach Luv zu bringen ist so entscheidend, daß man immer versucht, an die Maximalbreite zu gehen. Umgekehrt, wären 9m Tiefgang erlaubt bei den Volvo-Oceans, wären die auch deutlich schmaler.

Das mit den massstäblichen Vergleichen stimmt vollkommen. Man bildet zu Vergleichszwecken ganz gerne Verhältniswerte wie LWL/BWL, BWL/T , verdrängung/LWL³ , wurzel(Segelfläche)/dritte Wurzel(Verdrängung) und ähnliches.
Sehr amüsant ist aber das Verhältnis Segelfläche zu Verdrängung. Demnach müsste eine IOM die Illbruck recht lässig ausbeschleunigen können, vor allem, weil die Jungs ihre Segel nicht so schnell dichtkriegen. Nur leider kann eine IOM nur bis zur Rumpfgeschwindigkeit beschleunigen und ab dann hat man wohl doch keine Chance gegen das große Geschoß.

Ein maßstäbliche Illbruck in IOM-Größe hätte also eine Breite von 0,269m, einen Tiefgang von 0,192m, eine Verdrängung von 1,888 kg und eine Segelfläche von ziemlich gleichen 0,5m². Der viel geringere Tiefgang und die deutlich kleinere Verdrängung fällt sofort auf. Die Ähnlichkeiten von Modellyachten zu IACC-Schiffen wie die Alinghi ist dagegen viel mehr gegeben. Nur unterliegen diese Yachten einer Vermessungsformel, weshalb man bei Übertragungen vorsichtig sein muß.

Aber wie Experimenta zeigt, ist das letzte Wort in punkto Rumpfformen wohl noch nicht gesprochen. Auf Kazaa gibt es leider keine Programmen, mit denen man da ein wenig optimieren könnte. :D

Vorweihnachtliche Grüße,
Niels
 

Tiga

User gesperrt
Hi Nils,

toller Beitrag!

Mit den Surboard liegst du in einem Punkt falsch.
Die heutigen Raceboard sind absolut auf Gleiten ausgelegt. Bei den Wettkämpfen gibt es ein Windlimit, also unter 3-4 Bft. wird gar nicht gestartet. Und dann kommt man mit so einer Extremflunder und 11 qm Segel bereits in´s gleiten.

Ich rede von den langen, schmalen Raceboards früherer Jahre. Hier galt: sehr gute Leichtwindeigenschaften und dennoch früh in´s gleiten kommen.

Früh in´s Gleiten kommt man mit einem breiten, flachen Unterwasserschiff und mit scharfen Abrisskanten. Mit dieser Form ist man aber bei Leichtwind zu langsam. Deshalb hat man die Gleitfläche nicht durch Breite, sondern durch Länge erreicht.

Natürlich ist ein Rundspanter im Vorteil da er die geringer benetzte Fläche hat und weicher in die Welle einsetzt. Diesen Vorteil versuchte man (erfolgreich!) dadurch zu kompensieren daß man härter an den Wind gehen kann. Und das geht in erster Linie durch mehr Lateralplan.

Die Surftechnik war die daß man das Gewicht auf die Leekante des Boards verlagert hat. Dadurch wurde die senkrechten Seitenflanken des Boards ca. 10 cm tief in´s Wasser gedrückt - macht auf die Länge des Boards gerechnet fast 3000cm² mehr Lateralfläche, mehr als die eigentliche Lateralfläche von Schwert und Finne zusammen. Also fast wie ein zweites "Extra-Schwert".

Wohlgemerkt- wir reden von Leichtwind. Wenn der Wind stärker wurde dann mußte das Board wieder sauber flach gefahren werden damit man früh in´s Gleiten kommt.

Auch die "Experimenta" kann die Physik nicht austricksen, ein Knickspant hat nun mal mehr benetzte Fläche und somit mehr Widerstand als ein Rundspanter, da kann er so schmal sein wie er will. Es gilt das gleiche wie beim Raceboard: er muß versuchen, dieses Handycap durch bessere Am-Wind-Eigenschaften wieder auszugleichen.

Der Rumpf eines Rundspanters kann der Abdrift formbedingt nichts entgegensetzen, er "rutscht" seitlich einfach weg. Daher ja die Kielfinne. Die Fläche dieser Finne beträgt bei einer IOM ca. 350 cm². Wenn nun ein Knickspanter mit fast senkrechten Seitenwangen im Mittel ca. 3-4cm tief im Wasser liegt dann bringt das nochmal die gleiche Lateralfläche zusätzlich.

Soviel zur Theorie. In der Praxis trifft das zumindest für Surfboards so zu, wir haben früher sogar Schleppversuche gemacht, also Boards mit unterschiedlicher Rumpfform seitlich gezogen und die erforderliche Kraft gemessen. Eigentlich erkenne ich nicht warum das bei einer Knickspant-Modellyacht anders sein sollte.

Grüße
Rainer
 

Niels

User
Toller Beitrag kann ich auch erstmal genauso schreiben :)

Persönlich finde ich es ein wenig schade, daß Regattieren um Dreieckskurse auf dem Surfboard ein wenig aus der Mode gekommen ist. Das ist nämlich viel anspruchsvoller, als auf und ab zu heizen, wie es die meisten tun. Die meisten Surfer darf man auf Trimm und Winddreher gar nicht ansprechen...

Also vielen Dank für Deine Infos. Das mit dem gekippten Brett hatte ich auch schonmal irgendwo gehört. Erst ab 3-4Bft zu surfen, ist doch irgendwie seltsam. Beim Segeln finde ich die Fähigkeiten, die man braucht, um bei 1Bft schnell zu sein genau zu einem Segler dazugehören, genauso wichtig wie die Fähigkeiten, die bei 6Bft gefragt sind. Und das müsste bei Regatten auch mit "abgefragt" werden. Na gut, bei 1Bft auf dem Surfboard zu stehen ist nicht allzu spannend.

Eure Schleppversuche klingen ja sehr interessant. Das sollte man sowieso mal mit Modellbooten unternehmen.
Die Bethwaites haben das auch gemacht, als sie den 49er bzw. später den 29er entwickelten, und zwar als Schlepp hinter einem Motorboot. Sie sind nur ein wenig vorsichtiger geworden, seit eine Jolle mal im Schlepp bei 17kn gekentert ist.

Zur Knickspantergeschichte:
Kurz zusammengefaßt halte ich den Unterschied im Abdriftverhalten eines Modellbootes als Knick- oder Rundspanter für vernachlässigbar und für nicht entscheidend.
Ihr habt die Boards ja genau seitlich geschleppt. Das ist das richtige Methode um die seitlichen Kräfte zu ermitteln, die bei Null Fahrt vorraus gelten. Beim Segeln sind die Verhältnisse aber andere, dort wird nämlich der Rumpf von vorne mit einem gewissen Anstellwinkel, sagen wir mal 5° angeströmt, weshalb sich an Rumpf völlig andere Strömungsverhältnisse einstellen. Nichtsdestoweniger scheint eine ordentliche Kante unter Wasser bei surfboards wirklich etwas zu bringen, und es scheint bei Euch ja sehr gut funktioniert zu haben, aber ich bezweifel einfach mal aus dem Bauch heraus, daß ein Knickspantrumpf am Wind dermaßen mehr Kräfte nach Luv entwickelt, daß sich daraus eine bessere Leistung ergibt.
Hintergrund ist, daß der Rumpf möglichst wenig Widerstand und Kiel+Ruder möglichst viel Auftrieb erzeugen sollen. Für die Am Wnd-Leistung ist nämlich das Verhältnis von Auftrieb zu Widerstand entscheidend und dieses ist an einem Kielprofil deutlich besser als an einer Rumpfform, die mit einem Tragflügel leider kaum Ähnlichkeit hat. Es ist so viel wichtiger, den Widerstand am Rumpf zu reduzieren, als zu versuchen, damit Auftrieb zu erzeugen.
Es gab mal einen Versuch mit einer Yacht, die ihren Kiel komplett verdrehen konnte. Damit sollte soviel Auftrieb erzeugt werden, daß der Abdriftwinkel zu null wird, der Rumpf also mit möglichste wenig Widerstand durchs Wasser fährt, während die angestellte Kielflosse den ganzen Auftrieb erzeugt. Diese Konfiguration war schnell! Das Regattaprojekt scheiterte nur aus völlig anderen Gründen (australisches Syndikat, 1992).
Es gibt keine moderne Regattayacht, die Knickspanten zur Abdriftverminderung aufweist.
Was ich hier so im ferienreifen Zustand formuliere ist natürlich bitte wirklich nicht der Weisheit letzter Schluß und hoffentlich einigermaßen nachvollziehbar.
Das Wort Auftrieb in diesem Zusammenhang meint die hydrodynamischen Kräfte, die nach Luv vom Kiel erzeugt werden und die Gegenkraft zu den seitlichen Kräften der Segel bilden. Nur damit keine Verwechselungen zum Schwimm-Auftrieb entstehen :)

Das mit dem verdrehten Kiel finde ich sehr interessant und es gibt ja wohl bei den IOMs-Versuche, daß sich die Kielflosse für einen besseren Anstellwinkel verwindet. Vielleicht hat man noch nicht genau rausgefunden, wie man das zu machen hat. Wo es nicht verboten ist, z.B. beim America's Cup, gibt es am Kiel eine Kielflosse, die nach Lee gestellt wird, damit der Kiel wie eine Tragfläche mit Klappe ein asymetrisches Profil erhält. Bei den Zwölfern früher gab das 1-2° mehr Höhe am Wind. Ein Schiff mit Kielklappe war also von einem ohne nicht zu schlagen. Die Flosse mit dem Kielgewicht verwinden zu lassen und damit den Regeln ein kleines Schnippchen zu schlagen, finde ich genial. Da bin ich echt gespannt, was die nächsten Jahre in der Beziehung bringen.

Also mit Deiner harmonisch gezeichneten Arrow bist Du auf jeden Fall auf dem richtigen Dampfer und musste nicht gleich noch einen Knickspanter hinterherbauen :). Bin gespannt, wie das Ding fertig aussieht.

Knicke im Strömungsverlauf sind heutzutage wieder bei sehr schnellen Jollen zu finden, aber dort haben sie den Zweck, das Gleitverhalten zu beeinflussen. Spaßeshalber habe ich mal ein 29er-Foto hochgeladen. Dabei handelt es sich aber um ein extrem leichtes und schnelles Boot, das lässig ein Mehrfaches der Rumpfgeschwindigkeit erreicht. Unter Gennaker laut Berechnung das 1,3fache der Windgeschwindigkeit. Für ein Jugendausbildungsboot mit Selbstwendefock gar nicht schlecht.



Kriege im Moment nicht schlecht Lust, mal wieder ein paar Rümpfe zu zeichnen :) Und zum Segeln sowieso. Vielleicht noch eine kleine winterliche MM-Tour.

So, jetzt habe ich Euch aber wirklich genug zugetextet! Wünsche ein schönes Wochenende und viel Spaß beim winterlichen Modellbauen.

Niels
 

Niels

User
Ganz vergessen:
Vielen Dank an Andreas für die Insider-Infos!
Interessante Sache auch der Bauch gerade im oberen Bereich. So werden Segel eigentlich vom Segelmacher gemacht. Von daher erstaunlich, daß die oberste Bahn von IOM-Segeln häufig so lang nach unten ausgeführt, und damit das Segel oben eigentlich zu flach. Muß da nochmal auf die Blackmagic website und genauer nachlesen....

Tja, für jede Umgebungsbedingung das richtige Schiff müsste man haben :)
Oder sollte vielleicht Regelmäßig unterbunden sein?
Wie dem auch sei,
Schöne Grüße,
Niels
 

Gast_633

User gesperrt
hi, das mit dem regelseitig unterbunden werden, genau das hat michael ja auch gesagt. er sagte, eigentlich ist es unfair mit 2 booten zu einer regatta zufahren (vor allem findet IOM regattan meist nur an einem tag statt.-schwierihger bei einer wochenregatta wie EM oder WM)und dann je nach wind das bestimmte boot rauszuholen. bisher hat darueber keiner diskutiert und keiner hat es verboten, also hat michael das gemacht, aber auch selber angesprochen(sehr fair). er meinte sein boot haette bei mehr wind in der welle wenig chancen. vorallem mit dem extrem schmalen schwert.

solong andreas
 
Hallo,
Sehr interessant diese Abhandlung soweit.
Im letzten Artikel von Niels müsste es weiter gehen wie das Segel in der obersten Bahn auszuführen ist.
„ muß nochmals auf der Blackmagic-Webseite nachlesen. schreibt er.
Kann mir da jemand weiterhelfen. Und die Blackmagic-Webseite nennen.
 
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