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Warum segelt ein Segelschiff?

Diese doch so einfache Frage entpuppt sich bei näherer Betrachtung als sehr komplex. So wirkt eine Vielzahl von Kräften auf ein Schiff, welche es vorwärts bringen. Aber wie kann ein Schiff nun plötzlich gegen den Wind und schneller als der Wind segeln?

Die Segel haben sich in der letzten Jahrhunderten ständig weiter entwickelt. Waren sie früher reine "Widerstands-Segel", sind es heute hochtechnische aerodynamische Profile, welche das Schiff vorwärtstreiben.

Die Grundlage des Segelns ist der Wind. Aber bereits hier zeigt sich die erste Schwierigkeit: das Segeln "spürt" nicht den Wahren Wind, welchen man an Land wahrnimmt. Das Schiff segelt mit dem Scheinbaren Wind. Der Scheinbare Wind ist die Summe aus dem Wahren Wind und dem Fahrtwind. Damit lässt sich auch erklären, warum ein Schiff schneller segeln kann, als "der Wind" (womit wieder der Wahre Wind gemeint ist). Denn die Geschwindigkeit des Scheinbaren Winds kann grösser sein, als die des Wahren Winds. Je schneller also ein Schiff segelt, desto größer kann der Scheinbare Wind werden. Entscheidend für die Maximalgeschwindigkeit bei einer bestimmten Windstärke ist also viel mehr, wie viel Widerstand ein Schiff bei der Fahrt durch das Wasser hat.

Man muss zwei Arten von "Segeln" unterscheiden: das Segeln durch Widerstand und das Segel mit Hilfe eines aerodynamischen Profils. Zu Zeiten des Kolumbus konnten die Schiffe nur im Sektor vor dem Wind bis Raumwind segeln. Der Wind "schiebt" sozusagen das Schiff vorwärts. Damit war es nicht möglich gegen den Wind zu kreuzen. Um gegen den Wind zu segeln muss die Segelfläche ein aerodynamisches Profil bilden, ähnlich einer Flugzeugtragfläche. Die Luft umströmt das Profil. Im Lee des Segels wird die Luft beschleunigt, desshalb entsteht dort ein Unterdruck. Das Schiff wird nach vorne "gezogen". Es entsteht aber auch eine große Querkraft, die ausgeglichen werden muss. Darum haben Yachten einen schweren, tiefen Kiel. Er gleicht das Moment der Segelfläche aus. Aus diesem Grund kann eine Yacht nicht nur aus Windkraft kentern: je mehr eine Yacht krängt (schräg steht), desto kleiner wird die Angriffsfläche des Segels. Das Gegenmoment des Kiels wird aber immer größer, weil der Kiel mehr zur Seite geschwenkt wird.