Faszination Segeln

Segeln ist die Fortbewegung eines Segelschiffes oder eines Segelbootes unter Nutzung der Windenergie. Segelschiffe hatten über viele Jahrhunderte weltweit eine große Bedeutung für Handel und Transport, Kriegsführung und Fischfang. Gegen Ende des 19. Jahrhunderts begann ihre Verdrängung durch maschinenbetriebene Schiffe. Diese waren weniger abhängig von den Bedingungen des Wetters und ermöglichten kürzere Fahrtzeiten, weniger Personal und geringere Transportkosten.

Heutzutage wird Segeln in den Industrieländern meist nur noch als Freizeitaktivität oder Wettkampfsport betrieben. In anderen, weniger entwickelten Regionen der Erde konnten Segelschiffe teilweise ihre wirtschaftliche Bedeutung bis heute bewahren.

Im Laufe der Zeit haben sich Segelschiffe in vielen unterschiedlichen Konstruktionen und Größen entwickelt. Hier kann mnan zwischen Verdrängern (meist größere und schwere Schiffe) und Gleitern (meist kleine, leichte und schnelle Boote) unterscheiden. Das Angebot reicht von der Ein-Personen-Jolle über Yachten und Katamarane bis hin zu Großseglern und meherern Dutzend Besatzung. Die Unterschiede der Schiffstypen spiegeln sich auch verschiedenen Segelmanövern wider. Hierzu ist ein grundlegendes Verständnis vom Aufbau des Schiffes und der physikalischen Grundlagen hilfreich. Je nach Schiffsgröße und Fahrtgebiet sind zum Segeln außerdem seemannschaftliche Grundlagen und Kenntnisse über die verschiedenen gesetzlichen Regelungen und Konventionen erforderlich.

Unabhängig von Größe besteht jedes Segelschiff aus drei wesentlichen Baugruppen:

  • einem oder mehrern Rümpfen
  • den Segeln
  • und dem Rigg

Der Rumpf eines Schiffes kann aus Stahl, Aluminium, glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) oder Holz gefertigt sein. Schiffe mit einem Rumpf (Yachten oder Jollen) werden auch Monohull genannt. Im Gegensatz spricht man Schiffen mit zwei oder mehrern parallel ausgerichteten Rümpfen (Katamarane, Trimarane) von Multihulls. Der Rumpf trägt an seiner Unterseite meist eine Art Flosse, Kiel oder Schwert genannt. Diese Bauteile sollen die Abdrift, also das seitliche Abtreiben des Schiffes bei seitlichen Winden verhindern.

Die Segel eines Schiffes werden allgemein in Rahsegel und Schratsegel eingeteilt. Rahsegel sind die für alte Segelschiffe typischen viereckigen Segel, die quer zur Mittschiffslinie stehen und dadurch hervorragend zum Segeln bei Wind von hinten, dem so genannten achterlichen Wind, geeignet sind. Zum Segeln schräg gegen den Wind, beim Aufkreuzen, waren sie aber kaum brauchbar. Sie sind daher heute mit Ausnahmen von Traditionsschiffen nicht mehr gebräuchlich. Im Gegensatz dazu ermöglichen Schratsegel, die mit ihrer Vorderkante (Vorlieg) an der Mittschiffslinie ausgerichtet, zum Beispiel am Mast befestigt sind, auch ein Segeln ddes Schiffes gegen den Wind (am Wind). Es gibt ferner noch feinere Unterteilungen hinsichtlich der Segelformen, die an anderer stelle angesprochen werden sollen.

Als Segelmaterial wurde früher vorwiegend Baumwolle verwendet. Haute ist es weitgehend durch modernere Gewebearten ersetzt worden. Meistverbreitet finden wir hier Segel aus Polyestergewebe. Bei moderneren Schiffen, insbesondereim Regattasport, findet man auch Material aus Aramidfasergewebe, so genanntes Kevlar.

Zum Rigg, teilweise auch Takelage gannt, zählen Mast und Baum sowie das stehende und laufende Gut. Gut bezeichnet in diesem Zusammenhang sämtliches Tauwerk an Bord eines Schiffes. Das stehende Gut besteht fast immer aus Stahldraht und stützt den Mast ab. Auch hier werden vereinzelt bereits modernere Materialien, wie Kohlefaser (Carbon), verwendet. Zum stehenden Gut gehören gewöhnlich die Stage, die den Mast von vorne und nach hinten halten. Daneben kennt man die Wanten, die dem Mast seitlichen Halt geben. Um physikalisch optimale Winkel für die Stabilität des Mastes zu erreichen, findet man an den Masten so genannte Salinge, über die die Wanten gespannt sind. Salinge sind meist im oberen Bereich des Mastes in einem nahezu rechten Winkel angebracht. Sie dienen der Erhöhung des Winkels zwischen Verankerung im Schiffsrumpf und Mast. Als laufendes Gut wird das gesamte Tauwerk am Schiff bezeichnet. Es dient der Einstellung der Segel. Dazu gehören insbesondere Fallen, mit deren Hilfe des Anstellwinkel der Segel zum Wind verändert wird. Je nach Art der Takelage besitzen Schiffe einen oder mehrere Masten mit jeweils einem oder mehreren Segeln. Schiffe mit einem Mast bezeichnet man gewöhnlich als Slup oder Kutter. Schiffe mit mehreren Masten hingegen als Yawl, Ketsch oder Schoner.

 

Physikalische Grundlagen des Segelns

Der Antrieb des Schiffes. Ein Segelschiff wird durch zwei Effekte vorangetrieben:

  • durch Winddruck auf die Segel
  • durch Luftströmung um das Segel

Meist überlagern sich beide Effekte auf See, wobei je nach Kurs des Schiffes zum Wind dem einen oder anderen Effekt mehr Bedeutung beizumessen ist. Beim fahrenden Schiff ist die Gegenkraft vom Vortrieb im Wesentlichen der Wasserwiderstand, der in einem engem Zusammnhang mit den oben genannten Begriffen Gleiter und Verdränger steht. Der Wasserwiderstand wirkt je nach Konstruktion des Schiffes mehr oder minder auf den Schiffsrumpf.

Der Winddruck auf die Segel. Trifft der Wind von hinten (Vorwindkurs) oder von schräg hinten (auf Raumwindkurs) auf das Segelschiff, erfolgt der Antrieb des Schiffes durch den Widerstand, den die Segel dem Wind entgegensetzen. Die Luftströmung wird dabei unterbrochen und der Wind versucht den Widerstand "wegzuschieben". Da es moderneren Schiffen gerade im oberen Bereich des Mastes an Segelfläche mangelt, ist diese Art des Antriebs durch den Widerstand des Segels nicht sonderlich gut geeignet. Die Geschwindigkeit wird regelmäßig geringer ausfallen, als bei anderen Windkursen.

Die Windströmung am Segel. Um gegen den Wind, also schräg zum Wind segeln zu können (Vorwindkurs), werden die bereits erwähnten Schratsegel verwendet. Die heute üblicherweise verwendeten, dreieckigen Segel verhalten sich strömungstechnisch ähnlich dem Tragflügel eines Flugzeugs. Die Wölbung des Segels, Bauch genannt, bewirkt komplexe aerodynamische Abläufe und Strömungen rund um das Segel. Im Wesentlichen führen sie dazu, dass die Luft die Leeseite des Segels, also die dem Wind abgewandte Seite, schneller und die Luvseite, die dem Wind zugeandte Seite, langsamer umströmt. Auf der Leeseite des Segels entsteht Unter-, auf der Luvseite entsht Überdruck. Der dadurch entshende Druckunterschied erzeugt eine Kraft, die senkrecht auf das Segel wirkt. Diese Kraft wird zum Teil in Vortrieb und zm Teil Abdrift nach Lee umgesetzt. Weiterhin bewirkt diese Kraft, dass sich das Schiff auf die Seite legt, die so genannte Krängung, die durch den seitlichen Winddruck erzeugt wird. Hier kommt der Kiel oder das Schwert, das bereits oben erwähnt wurde, ins Spiel. Der Kiel oder das Schwert stellt einen Widerstand unterhalb der Wasseroberfläche gegen den seitlich wirkenden Winddruck entgegen und stellt damit einen wesentlichen Beitrag zur Stabilität des Schiffes.

Entscheidend beeinflusst wird der Vortrieb am Segel durch den Winkel zwischen Segel und Wind, dem so gennannten Anstellwinkel. Ist der Winkel zu klein, beginnt das Segel zu killen (flatten). Ist der Winkel zu groß, reißt die Luftströmung auf der Leeseite des Segels ab und es entshene Luftwirbel und der Vortrieb bricht zusammen. Durch das Trimmen, also die Einstellung des richtigen Winkels zwischen Segel und Wind, wird entschieden auf die Geschwindigkeit eines Segelschiffes eingewirkt.

Die Stabilität eines Schiffes. Eine wesentliche Aufgabe des Kiels besteht, wie bereits erwähnt, darin, dem seitlich wirkenden Winddruck auf das Segel einen Widerstand unter Wassder entgegenzusetzen, um die Abdrift nach Lee zu verringern. Unter Stabilität eines Schiffes versteht man also die Fähigkeit, die Schräglage (Krängung) auszugleichen und selbstständig wieder in die aufrechte Lage zurückzukehren. Dies kann auf zwei unterschiedlichen Arten geschehen:

  • Formstabilität eines Schiffes
  • Gewichtsstabilität eines Schiffes

Die Formstabilität begünstigt die Rückkehr des Schiffes in die Ausgangslage durch die Rumpfform des Schiffes. Andererseits zwingt die Gewichtsstabilität durch ein tief liegender Gewichtskiel das Schiff wieder in die aufrechte Lage. Die Grafik soll dies erdeutlichen.

Die Formstabilität. Im Unterschied zu Kielyachten sind die meisten Jollen formstabil. Das meist ausgeklappte Schwert einer Jolle hat keinen nennenswerten aufrichtenden Effekt. Hier ensteht das aufrichtende Moment durch den Wasserdruck, der auf den flachen Bootsboden wirkt. Das Schiff ist stabil,, solange der Gewichtsschwerpunkt unter dem Metazentrum (Schnittpunkt der Wirklinie des Auftriebes mit der vertikalen Achse) liegt. Wie im Bild unten zu erkennen, nimmt mit zunehmender Krängung das aufrichtende Moment durch das Auswandern des Formschwerpunktes F zunächst zu, dann wieder ab. Eine leichte Krängung kann daher durch Verlagerung des Crewgewichtes nach Luv und durch den nachlassenden Winddruck im Segel kompensiert werden, während eine starke Krängung leicht zum Kentern des Bootes führt.

Katamarane haben durch ihre Breite eine hohe Formstabilität, aber einen kleinen Lateralplan und damit auch eine starke Abdrift. Auch bei anderen ausschließlich formstabilen Schiffstypen, wie z. B. Containerschiffen und Autotransportern ist die Krängung aufgrund der großen Windangriffsflächen dieser Schiffe problematisch. Diese Schiffe besitzen zwar eine ausreichende Sicherheit gegen Kentern, aber bei Fahrten mit starken Krängung nimmt durch das unsymmetrische Eintauchprofil und die seitliche Anströmung der Treibstoffverbrauch stark zu. Unter dem Lateralplan versteht man die Fläche des Unterwassderschiffes unter der Konstruktionswasserlinie. Diese seitliche Widerstandsfläche im Wasser steht in enger Beziehung zur Segelfläche. Die Lateralfläche muss einen Widerstand gegen die Abdrift erzeugen.

Die Gewichtsstabilität. Gewichtsstabilität ist gegeben, wenn sich im ungekrängten Zustand der Gewichtsschwerpunkt (Massenmittelpunkt) G des Schiffes unterhalb des Formschwerpunktes (Auftriebsmittelpunkt) F befindet. Bei gewichtsstabilen Booten, meist Yachten, setzt der Kiel, der oft etwa 35 - 50 % zum Gesamtgewicht beiträgt, der Krängung eine aufrichtende Kraft entgegen, die eine Kenterung nur unter sehr schweren Wind- und Seegangsbedingungen möglich macht. Im unten eingefügten Bild sind der Gewichtsschwerpunkt G und der Formschwerpunkt A dargestellt, in denen man sich die wirkenden Gewichts- bzw. Auftriebskräfte vereint denken kann. Der Gewichtsschwerpunkt G ist der Schwerpunkt des Schiffes, der Formschwerpunkt F ist der (gedachte) Schwerpunkt der verdrängten Wassermasse. Bei zunehmender Krängung verringert sich einerseits der Winddruck im Segel, während andererseits gleichzeitig der Gewichtsschwerpunkt nach außen wandert und damit das aufrichtende Drehmoment erhöht.

 

Der Kenterwinkel. Sowohl bei form- als auch bei gewichtsstabilen Schiffen gibt es einen bestimmten Krängungswinkel, den Kenterwinkel, bei dem das Gewicht des Kiels bzw. der Besatzung eine Verstärkung der Krängung bewirken kann., so dass das Schiff kentert. Dies ist dann der Fall, sobald der Gewichtsschwerpunkt über den Formschwerpunkt liegt. Bei gewichtsstabilen Kielyachten liegt der Kenterwinkel meist bzwischen 110° und 160°, bei Schwertjollen dagegen in der Regel unter 90°. Je nachdem, wie sich ein bestimmtes Boot bei verschiedenen Krängungswinkeln verhält, spricht man von hoher Anfangsstabilität bzw. Endstabilität. Während bei Kielyachten die Kiel-Lage weit oben schwer erreichbar ist und in der Regel durch Seegang schnell wieder beendet wird, kentern Jollen leicht durch und liegen meist mit dem Schwert nach oben stabil im Wasser.

Der Trimm eines Schiffes. Als Trimm eines Schiffes bezeichnet man serine "Einstellungen", wie beispielsweise die Gewichtsverteilung auf dem Schiff, die Segelstellung zum Wind und mehr oder weniger starke Spannungen auf verschiedenen Leinen. Der Trimm beeinflusst unter anderem die Geschwindigkeit, die Krängung, die Kursstabilität des Schiffes und sein Verhalten im Seegang. Dabei wird zwischen folgenden Trimmarten unterschieden:

  • Gewichtstrimm
  • Segeltrimm
  • Masttrimm

Gewichtstrimm wird durch die Gewichtsverlagerung der Mannschaft oder dirch Umpumpen von Wasser, das sich in verschiedenen Balasttanks befindet, bewerkstelligt. Damit kann einerseits die Schräglage (Krängung) des Schiffes, andererseits auch die richtige Gewichtsverteilung in Schifflängsrichtung eingestellt werden.

Segeltrimm und Masttrimm erfordern ein hohes Maß an Wissen und Erfahrung, da viele Trimmvorrichtungen sich gegenseitig beeinflussen. Wichtige Trimmmöglichkeiten sind unter anderem die Winkel des Segels zum Wind, die über sogennnte Schoten vorgenommen wird. Weiterhin lässt sich der Bauch des Segels über die Spannung der Lieken und des Baumniederholers einstellen. Die Position, Neigung und Biegung des Mastes spielt ebenfalls eine Rolle und lässt sich über das Achterstag kontrollieren. Der optimale Trimm eines Segels ist von Windstärke, dem Seegang und dem Kurs des Schiffes zu Wind und Wellen abhängig. Daüber hinaus spielt das Ziel des Trimmens eine Rolle, wie beispielsweise eiine hohe Geschwindigkeit, ein hoher Kurs am Wind oder ein angenehmes Verhalten im Seegang.

 

Wirkung des Windes

Der scheinbare Wind definiert die an Bord eines fahrenden Schiffes wahrgenommene Richtung und Stärke des Windes. Er setzt sich zusammen aus dem wahren Wind, also der tatsächlich vorherschenden Windrichtung und dem durch die Fahrt des Schiffes erzeugten Fahrtwind (relativer Wind).

Die Kurse zum Wind. Bei Segelschiffen wird die Fahrtrichtung nach der Lage des Schiffes zum scheinbaren Wind bezeichnet. Hiervon hängen die Segelführung und -stellung ab. Der Kurs eines Schiffes zum Wind ist dabei streng genommen der Winkel der Richtung, in die der Bug zeigt, die so genannte Rechtvorausrichtung, und die Richtung, aus der der scheinbare Wind kommt. Grundsätzlich lässt sich zwischen den folgenden Kursen zum Wind unterscheiden:

 

  • Im Wind (Wind direkt von vorne, dieser Kurs ist nicht segelbar)
  • Am Wind (Wind schräg von vorne)
  • Halber Wind (Wind von der Seite)
  • Raumschots (Wind on schräg hinten)
  • Vor dem Wind (Wind direkt von hinten)

Der scheinbare Wind, definiert die an Bord eines fahrenden Schiffes wahrgenommene Richtung und Stärke des Windes. Er setzt sich zusammen aus dem wahren Wind, also der tatsächlich vorherschenden Windrichtung und dem durch die Fahrt des Schiffes erzeugten Fahrtwind.(relativer Wind)

Die Segelmanöver

Als Segelmanöver wird allgemein jeder Vorgang bezeichnet, bei dem der Kurs des Schiffes zum Wind oder die Segelführung verändert werden.

Die Kursänderung. Eine Drehung des Bootes an den Wind (mit dem Bug zur Windrichtung hin) nennt man anluven. Die entgegengesetzte Bewegung, mit dem Bug vom Wind weg, heißt abfallen. Eine Drehung der Bugspitze durch den Wind hindurch, so dass das Segel von der anderen Seite her wieder angeströmt wird, nennt man Wende. Der entgegengesetzte Vorgang, also das Heck durch den Wind drehen, nennt man Halse.

Ein Ziel, das in der Richtung liegt, aus der der Wind kommt, erreicht man durch Kreuzen, d. h. Fortbewegung am Wind schräg in Richtung des Ziels mit regelmäßigen Wendemanövern.

Ein Aufschießer ist der Vorgang, das Schiff über das Anluven hinaus mit der Bugspitze in den Wind zu drehen. Da, wie bereits oben erwähnt, die Strömung am Segel abfällt, verliert das Boot unmittelbar an Geschwindigkeit und kommt zum Stehen. Das ist die "Vollbremsung", zu der ein Schiff in der Lage ist. Allerdings ist dieser Zustand nicht sonbderlich stabil, da das Schiff durch den Wind von vorne achterliche Fahrt aufnimmt und schon bei leicht seitlichem wind schnell zu einer Seite hin abfällt.

Beidrehen und Beiliegen nennt man Manöver bzw. dessen Resultat, bei dem das Vorsegel back gesetzt wird. Das heißt nicht vielmehr, als das man das Vorsegel auf die "falsche" Seite des Schiffes, nämlich die Luvseite bringt. Dadurch liegt das Schiff sehr ruhig fast quer zum Wind und bewegt sich nur wenig vorwärts und nach Lee. Ein Segel zu schiften bedeutet, auf einem Vorwindkurs das Segel auf die andere Schiffsseite zu bringen, ohne dabei den Kurs zu ändern.

Ein Mann-Über-Bord-Manöver dienst dazu, dass Schiff wieder zu einer über Bord gefallenen Person zurückzubringen. Es gibt verschiedene Versionen dieses Manövers, die je nach nach Schiffstyp, aktueller Segelführung und Wind- und Seegangsverhältnissen mehr oder weniger gut anwendbar sind.

 

Die Segelführung

Zur Segelführung gehört, über das bereits Beschriebene hinaus, weiterhin das Reffen. Um bei starken Wind oder Sturm die Krängung des Bootes zu verringern, kann die dem Wind ausgesetzte Segelfläche verkleinert werden. Lässt der Wind nach, kann wieder ausgerefft werden, also die Segelfläche wieder vergrößert werden. Es gibt unterschiedliche Reffsysteme, die jeweils ihre Vor- und Nachteile besitzen. Mit dem Bindereff wird der untere Teil des Segels in mehreren Abstufungen auf dem Baum zusammengerafft. und dort fixiert. Mit dem Rollreff wird dagegen das Segel stufenlos in den Mast ooder in/um den Baum gerollt. Ein Vorsegel mit eriner Rollreffanlage wird um das Vorstag gewickelt.

Ist bei weiter zunehmenden Wind die Segelfläche immer noch zu groß, müssen spezielle Sturmsegel gesetzt werden. (Sturmfock als Vorsegel und Trysegel anstelle des Großsegels) oder die Segel müssen ganz geborgen werden.

 

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