1. Wie können vorhandene Datensammlungen bestehender Entwürfe (ORC o.Ä.) im frühen Entwurf genutzt werden? Wie müssen die Daten aufbereitet werden, um einen Vergleich zwischen Yachten unterschiedlicher Größe zu ermöglichen?
Vorhandene Datensammlungen (z. B. ORC-Datenbank, Larsson-Statistiken) werden im
fr¨uhen Entwurf genutzt, um Hauptabmessungen, Verh¨altniszahlen und Entwurfsparame-
ter plausibel abzusch¨atzen. Sie dienen als Referenz f¨ur bew¨ahrte L¨osungen (”Was funk-
tioniert gut?“) und als Startpunkt des iterativen Entwurfsprozesses. Um Yachten unter-
schiedlicher Gr¨oße vergleichen zu k¨onnen, m¨ussen die Daten in dimensionslose Kennzahlen
¨uberf¨uhrt werden (z. B. L/ 3
√∇, SA/∇2/3, L/B, Ballastanteil).
2. Eine überschlägige Bewertung der Segeleigenschaften kann im Entwurfssinne auf Basis von dimensionslosen Kennzahlen vorgenommen werden. Welche Kennzahl eignet sich für die Bewertung bei Leichtwind und warum?
Zur Bewertung der Segeleigenschaften bei Leichtwind eignet sich das Verhaltnis
SA/
SW
(Segelflache zu benetzter Oberflache), da bei kleinen Froudezahlen der Reibungswider-
stand dominiert und eine große Segelflache im Verhaltnis zur benetzten Flache vorteilhaft
ist.
Wie ist der prismatische Koeffizient definiert und was sagt dieser aus?
Der prismatische Koeffizient ist definiert als
CP = ∇C/
(LW L · AX)
Er beschreibt die L¨angsverteilung des verdr¨angten Volumens. Ein hoher CP weist auf volle
Enden hin, ein niedriger CP auf schlanke Enden. Der Koeffizient beeinflusst maßgeblich
den Wellenwiderstand und die Seegangseigenschaften.
Welche wesentlichen Zusatzwiderstände treten ggü. Handelsschiffen zusätzlich für Segelyachten auf (Betrachtung eines Einrümpfers in Verdrängerfahrt)?
Zus¨atzlich zu Reibungs- und Wellenwiderstand treten bei Segelyachten u. a. auf:
• Widerstand der Anh¨ange (Kiel, Ruder)
• Induzierter Widerstand durch Querkr¨afte
• Widerstand durch Drift und Kr¨angung
• Zusatzwiderstand im Seegang
Was sind die Delft Systematic Yacht Hull Series?
Die Delft Systematic Yacht Hull Series (DSYHS) sind systematische Modellversuchsreihen
an Yachtr¨umpfen. Sie liefern empirische Formeln zur Absch¨atzung von Widerstand und
Querkr¨aften als Funktion dimensionsloser Rumpfparameter und werden u. a. in VPPs
verwendet.
Was sind die übergeordneten Ziele der EU-Sportbootrichtlinie? (siehe VL2, p7).
Ziel der EU-Sportbootrichtlinie ist die Gew¨ahrleistung eines einheitlichen Sicherheits-,
Umwelt- und Qualit¨atsniveaus f¨ur Sportboote im europ¨aischen Binnenmarkt.
Für Sportboote welcher Rumpflänge gilt die EU-Sportbootrichtlinie?
Die EU-Sportbootrichtlinie gilt f¨ur Sportboote mit einer Rumpfl¨ange von
2,5 m ≤ LH ≤ 24 m.
Was ist der HintWas ist der Hintergrund der CE-Kategorien A bis D?
Die CE-Kategorien klassifizieren Sportboote nach ihrem zul¨assigen Einsatzgebiet (Wind-
und Wellenbedingungen), von Kategorie A (Hochsee) bis D (gesch¨utzte Gew¨asser).
Stellen Sie schematisch die Kräfte bei Umströmung eines 2D-Profils dar. Zeichnen Sie ein 2D-Profil, bezeichnen Sie Anstellwinkel, Orientierung der Anströmung, Auftrieb, Widerstand.
Bei der Umstr¨omung eines 2D-Profils wirken:
• Auftrieb L senkrecht zur Anstr¨omung
• Widerstand D in Anstr¨omungsrichtung
Der Anstellwinkel α ist der Winkel zwischen Profilsehne und Anstr¨omrichtung.
Zeichnen Sie den typischen Verlauf des Auftriebsbeiwertes eines 2D-Profils über dem Anstellwinkel inkl. des Bereiches abgelöster Strömung.
Der Auftriebsbeiwert CL steigt f¨ur kleine Anstellwinkel nahezu linear mit α an. Nach
Erreichen des maximalen Auftriebsbeiwerts CL,max tritt Str¨omungsabl¨osung auf und CL
f¨allt stark ab.
Beschreiben Sie in wenigen Sätzen die Eigenschaften der sog. Laminarprofile. Was zeichnet diese gegenüber konventionellen Profilen aus?
Laminarprofile sind so gestaltet, dass ein g¨unstiger Druckgradient eine lange laminare
Grenzschicht erm¨oglicht. Dadurch wird der Reibungswiderstand reduziert. Gegen¨uber
konventionellen Profilen sind sie empfindlicher gegen¨uber Verschmutzung und Abl¨osung.
Beschreiben Sie in wenigen Sätzen, was induzierter Widerstand ist.
Der induzierte Widerstand entsteht durch die Erzeugung von Auftrieb bei endlicher
Spannweite infolge von Randwirbeln. Er ist proportional zu C2
L und umgekehrt propor-
tional zum effektiven Streckungsverh¨altnis.
Welche wesentlichen Aufgaben fallen dem Kiel der Yacht zu?
Der Kiel erzeugt hydrodynamische Querkraft zur Reduktion der Abdrift, tr¨agt zur Stabi-
lit¨at durch Ballast bei und beeinflusst Balance, Kursstabilit¨at und Aufrichtmoment.
Wie verteilen sich überschlägig die von Ruder, Kiel und Rumpf erzeugten Anteile der hydrodynamischen Querkraft für eine moderne, flachgehende Yacht (Angaben in Prozent
F¨ur eine moderne, flachgehende Yacht gilt ¨uberschl¨agig:
• Kiel: ca. 70%
• Ruder: ca. 20%
• Rumpf: ca. 10%
Der Segelplan sowie die Anhänge der Yacht sind strömungsmechanisch als Tragflügel mit endlicher Spannweite zu behandeln. Was sind die wesentlichen Unterschiede zwischen der 2D-Betrachtung der Profile und der Betrachtung der Tragflügel in Bezug auf den Widerstand und den effektiven Anstellwinkel?
In der 3D-Betrachtung treten induzierter Widerstand und ein reduzierter effektiver An-
stellwinkel aufgrund von Randwirbeln auf, die in der 2D-Profiltheorie nicht ber¨ucksichtigt
werden.
Aus welchen Komponenten setzt sich der an Bord wahrgenommene, scheinbare Wind zusammen? Stellen Sie den Zusammenhang zeichnerisch dar (bezeichnen Sie die Vektoren und Winkel) und geben Sie die Formel zur Berechnung von Betrag und Richtung des scheinbaren Windes an (ignorieren Sie dabei zunächst den Einfluss der Krängung).
Der scheinbare Wind ergibt sich aus der ¨Uberlagerung von wahrem Wind und Bootsge-
schwindigkeit:⃗
VA = VT −u
Betrag:
AW S = sqrt((T W S sin T W A)^2 + (u + T W S cos T W A)^2)
Was gilt mit Bezug auf die an der Segelyacht wirkenden Kräfte und Momente, wenn die Segelyacht in stationärer Geradeausfahrt segelt.
Bei station¨arer Geradeausfahrt befinden sich alle wirkenden Kr¨afte und Momente im
Gleichgewicht: X⃗ F = 0, X⃗ M = 0
Beschreiben Sie in wenigen Sätzen die Grundidee der Programme zur Geschwindigkeitsprognose, VPP.
Velocity Prediction Programs berechnen die Gleichgewichtsgeschwindigkeit einer Yacht
f¨ur gegebene Windbedingungen auf Basis aero- und hydrodynamischer Kraftmodelle.
Was stellt das sog. Polardiagramm einer Segelyacht dar?
Ein Polardiagramm stellt die Bootsgeschwindigkeit als Funktion des wahren Windwinkels
f¨ur verschiedene Windgeschwindigkeiten dar.
Was ist die Aussage der Geschwindigkeit VMG, Velocity Made Good?
Die VMG beschreibt die effektive Geschwindigkeit in Richtung des wahren Windes:
V M G = u_B cos(T W A)
Welcher Zusammenhang besteht zwischen der aerodynamischen Querkraft F h sowie dem daraus resultierenden, krängenden Moment? Geben Sie die Formel an und stellen Sie schematisch die Lage der Kraftangriffspunkte dar.
Das kr¨angende Moment ergibt sich aus:
HM = Fh · hCE
mit hCE als vertikalem Abstand des Segeldruckpunkts vom Schwerpunkt.
Was bezeichnet der sog. Stabilitätsumfang der Hebelarmkurve? Zeichnen Sie schematisch eine Hebelarmkurve einer Yacht mit einem Stabilitätsumfang, der kleiner als 180° ist.
Der Stabilit¨atsumfang ist der Winkelbereich, in dem die Hebelarmkurve GZ(φ) positiv
ist, also aufrichtendes Moment erzeugt.
Was ist der sog. Dellenbaugh-Winkel und welche Verwendung findet dieser im Yachtentwurf?
Der Dellenbaugh-Winkel ist der Kr¨angungswinkel, bei dem der Hebelarm ein Maximum
erreicht. Er dient zur Beurteilung der Stabilit¨atscharakteristik.
Wie wird im Entwurfssinne näherungsweise aus der aerodynamischen Querkraft in aufrechter Schwimmlage F h das krängende Moment HM als Funktion des Krängungswinkels ϕ bestimmt?
Das kr¨angende Moment wird ¨uberschl¨agig berechnet als:
HM (φ) = Fh(φ) · h(φ)
Was ist das grundsätzliche Konzept und Ziel des Stabilitätsindex STIX?
Der STIX ist ein normierter Index zur Bewertung der dynamischen Stabilit¨at von Sege-
lyachten gem¨aß ISO 12217.
Was bezeichnet die sog. signifikante Wellenhöhe H1/3 ?
Die signifikante Wellenh¨ohe H1/3 ist der Mittelwert des h¨ochsten Drittels der Wellen eines
Seegangs.
Wovon hängt die an Bord wahrgenommene Begegnungsfrequenz zwischen Wellen und Yacht für einen gegebenen Seegang ab?
Die Begegnungsfrequenz h¨angt ab von Wellenfrequenz, Yachtgeschwindigkeit und Begeg-
nungswinkel zwischen Yacht und Welle.
Welcher qualitative Zusammenhang besteht zwischen dem Massenträgheitsmoment der Yacht um die Querachse und der Eigenfrequenz für die Stampfbewegung?
Mit zunehmendem Massentr¨agheitsmoment um die Querachse sinkt die Eigenfrequenz der
Stampfbewegung.
Wie werden die Angriffspunkte der aero- und hydrodynamischen Kräfte der Yacht jeweils bezeichnet? Ist die Lage der tatsächlichen Kraftangriffspunkte fest oder abhängig von Veränderungen der Strömungsbedingungen? Wie können die Kraftangriffspunkte bestimmt werden?
Aerodynamische Kr¨afte greifen im Segeldruckpunkt (CE), hydrodynamische Kr¨afte im
Lateraldruckpunkt (CLR) an. Ihre Lage ist abh¨angig von Str¨omungszustand und Be-
triebsbedingungen.
Wie wird der Abstand der Kraftangriffspunkte von Lateralplan (Unterwasserschiff) und Segelplan bezeichnet (gemessen in Längsrichtung der Yacht)? Erläutern Sie kurz, wie dieser Abstand überschlägig ausgelegt werden kann.
Der L¨angsabstand zwischen CE und CLR wird als Druckpunktvorlage bezeichnet. Er wird
so gew¨ahlt, dass eine leichte Luvgierigkeit entsteht.
Eine Yacht segelt in stationärer Geradeausfahrt. Warum ergibt sich bei Zunahme der Krängung der Segelyacht (z.B. durch eine einfallende Böe) ein Giermoment?
Bei zunehmender Kr¨angung verschieben sich CE und CLR unterschiedlich, wodurch ihre
Wirkungslinien nicht mehr kollinear sind und ein Giermoment entsteht.
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