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PassbildYachtforschung

Als Segler wünsche ich mir eine Yacht für schnelle Reisen. In meiner Forschung nutze ich den Computer zur Suche nach dem optimalen Design. Nur mit dem Computer bekommt man schnell eine Rangordnung für verschiedene Entwürfe. Mit der richtigen Strategie sucht der Computer auch in Parameterbereichen, die der Konstrukteur eventuell übersehen würde.

Eine numerische Methode, mit der ein Yachtentwurf erfolgreich optimiert werden kann, sind die genetischen Algorithmen. Es wird dazu im Rechner die evolutionäre Verbesserung eines Entwurfs über viele Generationen hinweg simuliert. Erste Ergebnisse habe ich auf der Second High Performance Yacht Design Conference 2006 in Auckland vorgestellt. Die zu optimierende Zielgröße war die VMG (velocity made good) und die begrenzende Randbedingung waren die Kosten für die Yacht. Die Gültigkeit des berechneten Optimums hängt entscheidend davon ab, wie genau das Geschwindigkeitspotential einer Yacht aus den Geometrien von Rumpf und Segel vorhergesagt werden kann. Das Fundament zur Berechnung des Rumpfwiderstandes waren die Forschungsarbeiten an der TU Delft. Zur damaligen Zeit gab es allerdings nur die aus Delft publizierten Regressionskoeffizienten. Nach wie vor sind immer noch nicht alle Einflüsse auf den Vortrieb und Widerstand einer Segelyacht quantitativ geklärt. Von großer Hilfe waren die Meßergebnisse aus dem Schlepptank für eine Dehler 33, die mir freundlicherweise von der SVA Potsdam zur Verfügung gestellt wurden. Der Stand meiner Arbeiten im Jahr 2012 wird hier beschrieben.

In den folgenden Jahren wurden eine ganze Reihe neuer Versuchsergebnisse veröffentlicht. Seit Anfang 2013 sind sämtliche Meßwerte der Schlepptankversuche an der TU Delft auf deren Webseite verfügbar. Dies ist eine neue Wissensquelle von unschätzbarem Wert. Mit den individuelle Meßdaten aus den Delfter Versuchen und mit Hilfe einer Grenzschichtberechnung für den Reibungswiderstand konnte ich eine verbesserte Korrelation für den Wellenwiderstand entwickeln. Eine Vorbedingung dazu wird hier erläuter, theoretische Überlegungen und Ergebnisse der Regressionsanalyse stehen in diesem Report. Die Datenbasis wurde erweitert mit den Schlepptankversuchen mit dem Modell Delft-372. UliTank ist ein Berechnungsprogramm, in das alle diese neuen Erkenntnisse eingeflossen sind. Im Jahr 2015 wurden auf der Webseite der Sailing Yacht Research Foundation Schlepptankergebnisse aus dem Jahr 2003 veröffentlicht. Diese Ergebnisse habe ich zur Vergrößerung der Datenbasis in der Regressionsanalyse für die Version UliTank_3.3 genutzt. Weiterhin berechnet UliTank_3.3 jetzt auch den Widerstand bei Krängung und Abtrift. Das Programm kann hier heruntergeladen werden.

Der nächste Schritt war eine genauere Modellierung der Segegelkräfte. Dazu habe ich das Programm UliSail entwickelt. Es ist hier erhältlich. Aus einer Kombination von UliTank mit UliSail entstand das VPP (velocity prediction program) UliSpeed. Es unterscheidet sich von herkömmlichen VPPs durch die numerische Modellierung. Es steht hier zur Verfügung.

Eine Teilaufgabe in der Optimierung ist die Erzeugung eines Linienrisses für den Rumpf aus den Optimierungsparametern. Das Programm UliLines wurde für diesen Zweck geschrieben und kann hier heruntergeladen werden.

Gerne habe ich im April 2011 ein Angebot der Yacht Research Unit Kiel angenommen, den dort vorhandenen Umlauftank für die experimentelle Bestimmung der Widerstandsanteile von Rumpf und Anhängen zu nutzen. Es bestätigte sich die Erfahrung, dass ein Umlauftank Ergebnisse mit einer deutlich geringeren Genauigkeit liefert als z.B. ein Schlepptank. Leider waren die Ergebnisse so nicht nutzbar (Report als PDF-Datei ).
Falltest
Zur Formulierung der Nebenbedingungen bei der Optimierung erwies es sich auch als notwendig, für einen angenommenen Entwurf das Gewicht der Yacht abzuschätzen. Die Basis hierzu ist die Berechnung des Strukturgewichts nach den Dimensionierungsvorschriften der Klassifikationsgesellschaften. Eine erstaunliche Lücke in diesen Vorschriften betraf die Lastannahme für die Kiel-Rumpf-Verbindung. Um für diese Konstruktionsaufgabe verlässliche Daten zu bekommen, habe ich im Sommer 2009 Falltests mit einem Yachtmodell durchgeführt. Die Ergebnisse wurden in den RINA Transactions 2011 publiziert und stehen als PDF-Datei zur Verfügung. Sie zeigen, dass bei Yachten mit geringem Ballastanteil die konventionelle Auslegung zu einer Unterdimensionierung führen kann.

Zuschriften erreichen mich unter "ulrich[a]remmlinger.com"
letzte Änderung der Seiten: Juni 2024
Vorbereitung der Falltests am Bodensee

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