Forschende der Universität Rostock analysieren derzeit die Geometrie von Wassersportgeräten, um diese auf Höchstgeschwindigkeit zu bringen. Im Mittelpunkt ihrer Untersuchungen steht die Frage, welche Formen am wenigsten Wellen im Wasser erzeugen. Ein geringerer Wellenbildung kann den Energieverlust der Sportler minimieren und die Geschwindigkeit erhöhen.
Das Projekt wird von Professor Florian Sprenger, Leiter des Lehrstuhls für Schiffbau, sowie von Professor Sascha Kosleck, der den Lehrstuhl für Meerestechnik innehat, geleitet. Unterstützt werden sie dabei vom Institut für Forschung und Entwicklung von Sportgeräten in Berlin (FES). Die Versuchsreihe findet im Rostocker Rundlaufkanal statt, wo die Forscher Modelle auf einer kreisförmigen Bahn bewegen.
Technische Details der Versuchsreihe
Ein rotierender Arm kommt zum Einsatz, um die Modelle mit hohen Geschwindigkeiten zu testen. Diese Modelle sind präzise an die Kreisbahn angepasst, was eine Vergleichbarkeit zu klassischen Strömungsversuchen gewährleistet. Bei der Versuchsreihe werden elf verschiedene Formen bei sieben unterschiedlichen Geschwindigkeiten getestet. Dabei werden der Widerstand, die Stabilität der Modelle im Wasser und das Wellenbild eingehend untersucht.
Die Erkenntnisse dieser Versuchsreihe könnten erhebliche Auswirkungen auf den Einsatz von Wassersportgeräten in offiziellen Wettbewerben haben. Die Forschung verfolgt das übergeordnete Ziel, Designs zu entwickeln, die optimal auf die physikalischen Gegebenheiten abgestimmt sind.
Hydrodynamik und ihre Herausforderungen
Die Hydrodynamik ist entscheidend, um die Kräfte und Momente zu verstehen, die auf Körper wie Kajaks im Wasser wirken. Diese Disziplin ist äußerst komplex und lässt sich nicht vollständig theoretisch erfassen. Vielmehr kombinieren die Wissenschaftler theoretische Ansätze mit praktischen Kenntnissen und Modellversuchen. Computerverfahren, wie die Computergestützte Fluiddynamik (CFD), spielen in der Industrie eine bedeutende Rolle beim Schiffsentwurf.
Wichtig sind auch die verschiedenen Widerstandskomponenten, die sich gegenseitig beeinflussen. Der Gesamtwiderstand (RT) setzt sich unter anderem aus dem Wellenwiderstand (RW), Reibungswiderstand (RF) und dem viskosen Druckwiderstand (RVD) zusammen. Diese Komponenten sind entscheidend, um ein störungsfreies und schnelles Kajak-Design zu finden, das sowohl Komfort als auch Stabilität bietet.
Vor diesem Hintergrund ist die Froudsche Zahl (FN) eine relevante Kennzahl, die die Ähnlichkeit des Wellenbildes verschiedener Körper in Flüssigkeiten beschreibt. Um den Gesamtwiderstand genau zu verstehen und zu minimieren, verwenden die Wissenschaftler unterschiedliche Näherungs- und statistische Verfahren, darunter die Methoden von Holtrop und Mennen, Holtrop sowie die Taylor-Reihen.
Die Ergebnisse dieser umfassenden Forschung könnten nicht nur die Leistung von Wassersportgeräten revolutionieren, sondern auch einen wesentlichen Beitrag zur Weiterentwicklung der gesamten Branche leisten. Weitere Informationen über die Methoden und Ergebnisse können auf der Webseite der Universität Rostock eingesehen werden.
