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TESTVERFAHREN IM WINDKANAL

North Sails war ein Vorreiter bei dem Einsatz der Erforschung des modernen Windkanals für Segel unter Verwendung von zwei verwandten, jedoch separaten Methoden. Die erste ist ein traditioneller Kanal mit niedrigen Geschwindigkeiten und einzigartiger Vertwistung der Strömung. Die andere Methode ist geradezu unglaublich

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Twisted Flow Wind Tunnel 

Der “Twisted Flow Wind Tunnel” (TFWT) der University of Auckland, der in Zusammenarbeit mit North Sails entwickelt wurde, wurde als Forschungsinstrument entworfen, um speziell die Windströmung an Yachtsegeln zu simulieren. Es ist der einzige im Gewerbe eingesetzte Windkanal, der speziell für die Tests von Yachtsegeln entwickelt wurde. Unter Verwendung von einzigartigen Lamellen entwickelt dieser Windkanal exakt die Struktur des Gradientenwindes auf einer Yacht, die sich durchs Wasser bewegt. Dieser TFWT-Windkanal wurde ausgiebig bei den Schiffen des America’s Cups, den Volvo Ocean Racern, Open 60-Teams und anderen erfolgreichen Renn- und Fahrtenprojekten über mehr als 10 Jahre eingesetzt.

Die Maßskala des TFWT-Windtunnels erlaubt Modell-Tests in relativ großem Umfang ohne Störungen. Leistungstests von Segeln werden üblicherweise mit einem Modell im Maßstab 1:14 durchgeführt, ausgestattet mit ferngesteuerten Winschen. Verwirbelungen, das Geschwindigkeitsprofil und die Vertwistung der Luftströmung werden in dem Windkanal reproduziert, um eine exakte Simulation und ein eindeutiges VPP-Profil in Echtzeit zu gewährleisten, was einen Großteil der Raterei beim Segeltrimm im Windkanal erspart. Kräfte des Dynamometers werden sofort in Bootsgeschwindigkeit und einen Krängungswinkel für die jeweilige wahre Windgeschwindigkeit umgerechnet und das Modell wird dann entsprechend im korrekten Winkel gekrängt. Für die auf Stabilität basierende VOR 70-Regel ist dies von außerordentlicher Wichtigkeit, da der Krängungswinkel eine wichtige Wirkung auf die Leistung von Raumwind-Segeln hat, die durch lineare Theorie nicht berechnet werden kann.

 

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Virtual Wind Tunnel

Der virtuelle Windkanal ist der erste (und noch immer der einzige) Computersimulator, der die Windströmung bei Vorwind-Segeln exakt simulieren kann. Zur Entwicklung des Simulators hat North Sails den TFWT-Windkanal der University of Auckland verwendet und das America’s Cup-Syndikat von BMW Oracle hinzugezogen, um die Treffsicherheit des Simulators zu überprüfen. Diese Vergleiche und die erzielte Leistung im reellen Einsatz haben uns darin bestätigt, dass der virtuelle Windkanal (VWT = Virtual Wind Tunnel) Ergebnisse präziser vorherbestimmen kann als es üblicherweise mit irgendeinem anderen Segel-Testverfahren in Windkanälen möglich war. Neben Aussagen über Segelkräfte bietet der virtuelle Windkanal aufschlussreiche Informationen für unsere Designer bezüglich des Segelprofils des gesetzten Segels, der Segel-Antriebskraft, der Stabilität des Profils und der Trimmeinstellungen. 


Die Bilder unten zeigen den Herstellungsprozess eines Segels unter Verwendung des virtuellen Windkanals, um die Segelform entsprechend anzupassen. Das ursprüngliche Design, das links zu sehen ist, wurde aufgrund des durch den Druck im Windkanal prognostizierten Profils des gesetzten Segels und der anschließenden Analyse der Software Membrain angepasst. Der Designer weiß durch die Profile der gesetzten Segel und die Strömungsabbildungen, dass er eine schnellere und effizientere Segelform anfertigt. In der Bilderfolge von links nach rechts wurde durch diesen Prozess ein Effizienzzuwachs von 2,3% im Bereich der Antriebskraft erzielt. Das Ziel ist es, den Unterdruck an der Leeseite des Segels zu maximieren (dargestellt durch einen größeren Bereich in rot und orange). Die Steigerung ist in der unteren Abbildung deutlich zu erkennen.

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