Alternative Segelflächen

Die Aufstellung alternativer Segelflächen soll einen Überblick über ebenfals mögliche Segelflächen bieten, die aber bisher in der Praxis kaum eingesetzt werden. Die alternativen Segelflächen sind sicher kein Ersatz für die Besegelung der Hobbysegler und kleiner Boote. Sie sind aber eine mögliche Lösung für große Schiffe mit vollautomatischen Segeln die im Zuge der Energieverteuerung rationalisieren müssen.

Rotierende Antriebe

teoretisch kann eine Windkraftmaschine dem anströmenden Wind Energie entziehen und einem konventionelle Antrieb zuführen. Im allgemeinen kann ein Schiff damit gegen den Wind anfahren, wenn die Windgeschwindigkeit rund doppelt so groß wie die Fahrzeuggeschwindigkeit ist.

Luftschraubenantrieb

Eine Luftschraube in horizontaler oder vertikaler Ausführung entnimmt dem Wind die Antriebsenergie für die Schraubenanlage. Dabei ergibt sich die entnommene Leistung aus der überstrichenen Fläsche und der erzeugten Druckdifferenz. Zusammen mit dem Wirkungsgrad der Gesammtanlage und dem Fahrwiederstand des Schiffs läast sich die möglichen Geschwindigkeit berechnen.

Flettner-Rotor

Der Flettner-Rotor ist eine alternative Lösung die bei kleiner Fläche hohe Wirkungsgrade bei eingeschränkten Windrichtungen erlaubt. Sie benötigt einen Hilfsantrieb dessen Leistung ungefähr im Verhältnis 1:100 zur erzielbaren Antriebsleistung steht. Die Leistung des Rotors steigt nicht mit dem Quadrat der Windgeschwindigkeit, deshalb braucht er auch nicht mit steigender Windgeschwindigkeit gerefft werden wie ein Segel.

Biegefeste Segelflächen

Als biegefeste Segelflächen bezeichnet man Profil die ähnlich aufgebaut sind wie Tragflächenprofile von Flugzeugen. Weil der Wind von beiden Seiten des Schiffes anströmen kann, müssen die Profile symmetrisch ausgeführt werden. Im Betrieb muß eine Lösung zur Richtungseinstellung gefunden werden. Die bigefesten Segelflächen versprechen hohe Wirkungsgrade bei automatischen Segelanlagen. Die Bedingungen am Segelende sind die Gleichen wie bei biegeschlaffen Segelflächen.

Tubosegel

Ein Turbosegel ist ein Zylinder oder ein Elypsoid mit seitlicher Absaugung.

Die Druckverhältnisse an den senkrecht stehenden angeströmten Zylinder werden gestört, indem man an der Seite die Strömung teilweise durch Schlitze absaugt. Es entsteht ein Unterdruck und daraus eine resultierede Kraft am Zylinder.

Profilfächen

Schwenkbare Klappen

Profilflächen entsprechen im wesentlichen symmetrischen Tragflächeprofilen von Flugzeugflügeln. Zur Erzeugung einer Kraft am symmetrischen Profil muß die Symmetrie durch eine Klappe am Profilende gestört werden. Will man höhere Wirkungsgrade erzielen, so muß auch die Profilvorderkannte durch eine variable Nase angepasst werden.

Rotierende Profilvorderkannte

Alternativ kann die Vorderkannte aus einen rotierenden Zylinder bestehen, der an der Lufseite ein Stau und auf der Leeseite eine Unterdruck erzeugt.

Profilflächen mit Vorflügel

Eine wesentlichen Leistungssteigerung läst sich noch durch einen Vorflügel an der Profilvorderkannte erreichen. Der Vorflügel interagiert mit den Hauptprofil. Das Hauptprofil erzeugt mehr Druck an der Unterdruckseite des Vorflügels. Der Druck auf der Druckseite des Vorflügels steigt noch höher an. Insgesamt sinkt der Wirkungsgrad des Hauptprofils und der Wirkungsgrad des Vorflügels steigt besonders an. Zusammen ist der Wirkungsgrad höher als bei zwei Einzelprofilen.

Profil mit Grenzschichtabsaugung

Bei besonders breiten Profilen tritt an der Außenseite im hinteren Bereich eine Ablösung der Grenzschicht auf, wodurch die Wirkung absinkt. Mann kann die Grenzschicht in diesem Bereich absaugen und die wirksame Strömung wieder anlegen.