Seit der Vendée Globe 2016 gibt es Foils auf IMOCAs. Sie ersetzen bei den neuen Booten die Schwerter. Bei der Vendée Globe 2020 konnten sie sich aufgrund der sehr speziellen Wetterbedingungen noch nicht wirklich bewähren, aber der erste Rennmonat der Vendée Globe 2024 zeigt, dass die schnellsten Segelboote tatsächlich Foils haben. Aber wie funktionieren diese Foils auf einem IMOCA-Einrumpfboot?
Wozu dienen die Foils bei einem IMOCA?
Die Foils an einem IMOCA funktionieren wie Unterwasserflügel und erzeugen eine Auftriebskraft, die den Rumpf teilweise aus dem Wasser hebt. Hier sind die wichtigsten Aspekte ihrer Funktionsweise:
1. Struktur: Ein IMOCA-Foil besteht aus mehreren Teilen, darunter ein zentraler Barrett, ein rechteckiges Strukturelement, Schaumstoffblöcke an den Seiten und Vorder- und Hinterkanten aus Karbon.
2. Prinzip: Durch die Asymmetrie und die Wölbung des Profils eines Foils entsteht bei der Bewegung im Wasser ein Druckunterschied zwischen der Ober- und Unterseite, wodurch eine Auftriebskraft erzeugt wird.
3. Auswirkungen auf die Navigation :
- Foils reduzieren den Luftwiderstand, indem sie den Rumpf teilweise aus dem Wasser heben.
- Sie erhöhen die Geschwindigkeit des Bootes, indem sie die Reibung mit der Wasseroberfläche verringern.
- Die IMOCAs beginnen ab 14-15 Knoten Wind teilweise zu "fliegen".
4. Besonderheiten der IMOCA :
- Im Gegensatz zu den Booten des America's Cup haben IMOCA-Boote keine T-Ruder (das ist eine Entscheidung der Vermessungsbehörde), was ihre Fähigkeit einschränkt, über längere Zeiträume einen stabilen Flug aufrechtzuerhalten.
- Die Foils der IMOCAs sind so konstruiert, dass sie bei etwa 35 Knoten kavitieren - ein Kompromiss zwischen Leistung und Effizienz über einen breiten Geschwindigkeitsbereich.
5. Einstellungen: Die Foils können in Bezug auf den Anstellwinkel angepasst werden, um ihre Leistung je nach Segelbedingungen zu optimieren.
Die Foils haben das Segeln der IMOCAs revolutioniert und ermöglichen einen erheblichen Geschwindigkeitszuwachs, vor allem bei Quer- und Vorwindkursen. Bei Leichtwind (schwache Winde) und Amwind sind sie nicht sehr leistungsfähig, obwohl die Geschwindigkeitsunterschiede zwischen Booten mit und ohne Foils in diesen Bedingungen eher geringer werden.
Was sind die Vorteile von Foils auf einem IMOCA?
Foils auf IMOCA-Booten bieten mehrere bedeutende Vorteile:
1. Geschwindigkeitssteigerung: Mit Foils kann die Bootsgeschwindigkeit um bis zu 10-15% zusätzlich erhöht werden, besonders bei Querfahrt (zwischen 70° und 120° zum wahren Wind).
2. Geringerer Luftwiderstand: Indem die Foils den Rumpf teilweise aus dem Wasser heben, verringern sie den Wasserwiderstand auf dem Unterwasserschiff, was sich in einem Geschwindigkeitsgewinn von bis zu über zwei Knoten im Vergleich zu einem herkömmlichen IMOCA ohne Foils niederschlagen kann.
3. Verbesserte Stabilität: Foils erhöhen das aufrichtende Drehmoment des Bootes, wodurch die Kraft in den Segeln und damit die Gesamtleistung gesteigert werden kann.
4. Vielseitigkeit: Einige Foil-Modelle, z. B. C-Foils, sind einziehbar und modular aufgebaut und bieten je nach Segelbedingungen eine größere Flexibilität.
5. Auftrieb des Rumpfes: Foils entlasten den Rumpf, indem sie ihn teilweise anheben, wodurch die benetzte Fläche verringert und die Geschwindigkeit bei gleicher Leistung erhöht wird.
6. Anti-Drift-Funktion: Zusätzlich zum vertikalen Auftrieb können Foils auch einen Anti-Drift-Auftrieb erzeugen, eine Arbeit, die normalerweise von herkömmlichen Querschwertern erledigt wird.
Diese Vorteile schlagen sich in erheblichen Leistungssteigerungen nieder, wobei Schätzungen zufolge bei einem Rennen wie der Vendée Globe bis zu fünf Tage eingespart werden können.
Was sind die Nachteile von Foils auf einem IMOCA?
Trotz ihrer Leistungsvorteile haben Foils auf IMOCA-Booten mehrere Nachteile:
1. Begrenzte Wirksamkeit unter bestimmten Bedingungen :
- Weniger effektiv auf dem Vorwindkurs und bei vollem Rückenwind.
- Benötigen mindestens 12-14 Knoten echten Wind, um ihre volle Wirkung zu entfalten.
2. Schwierigkeiten bei der Kontrolle :
- Die Skipper haben Schwierigkeiten, die schnelle Beschleunigung des Bootes mit den Foils zu bewältigen.
- Durch das Fehlen von T-Rudern ist ein stabiler Flug im Gegensatz zu den Booten des America's Cup schwierig.
3. Designkompromiss :
- Foils, die für hohe Geschwindigkeiten konzipiert sind, sind bei niedrigen Geschwindigkeiten weniger leistungsfähig.
- Die Dicke der Foils beeinflusst die Kavitationsgeschwindigkeit und führt zu einem Dilemma zwischen Festigkeit und Leistung (je dünner das Foil, desto besser funktioniert es).
4. Probleme unter schwierigen Bedingungen :
- In formierten Meeren müssen Skipper oft die Geschwindigkeit reduzieren, um das Boot und sich selbst zu schonen.
5. Komplexität der Verwaltung :
- Die Skipper müssen die Foils ständig an die Bedingungen anpassen, was körperlich und geistig anspruchsvoll sein kann.
6. Potenzielle Fragilität :
- Foils sind zusätzliche Anhängsel, die brechen oder beschädigt werden können, wie die Erfahrung einiger Skipper gezeigt hat.
7. Leistung im Störungsmodus :
- Wenn die Bedingungen für den Einsatz von Foils nicht optimal sind, können Boote im Vergleich zu Modellen ohne Foils benachteiligt sein.
Diese Nachteile unterstreichen die Notwendigkeit, die Foiltechnologie für IMOCAs weiter zu entwickeln und zu optimieren, insbesondere im Hinblick auf die Einziehbarkeit und den Kompromiss zwischen Leistung und Vielseitigkeit.
