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Technische Informationen

Warum Hydrofoil?

Bereits 1962 segelte in England ein Segel-Catamaran auf Tragflächen (Hydrofoils) über der Wasseroberfläche, allerdings nicht sehr lange. Ohne jegliche Steuerung der Flächen war das Unternehmen zum Scheitern verurteilt. Auf Tragflächen -nur mit der Kraft des Windes- über dem Wasser zu fliegen ist zwar sehr spektakulär, aber nicht gerade einfach. Weltweit beschäftigen sich immer mehr Segler -vor allem Catamaran-Segler- mit dem Segeln auf Tragflächen. Nennenswert hierzu ist sicher der Erfolg der internationalen "Moth-Klasse", die als erste Regattaklasse überhaupt auf Tragflächen segelt, und nicht zuletzt der spektakuläre Weltrekord der französischen "Hydroptère" im Jahr2011 mit über 100 km/h. Die eigentliche Herausforderung ist die Steuerung der "Flughöhe" über den Wellen bei allen Bedingungen.
Sie sollte immer gleich sein: Bei Beschleunigung und Verzögerung, beim Einfall einer Böe und deren Nachlassen, bei hoher Querkraft auf Kreuzkurs oder schädlichen Nickbewegungen beim Kreuzen vor dem Wind, -und das alles bei den unterschiedlichsten Wellen.

Man löste dieses Problem in den letzten Jahren dadurch, dass jede Tragfläche an der Hinterkante eine Klappe erhielt, die durch eine mechanische Steuerung (Skizze 1) nach Bedarf den Auftrieb erhöhte. Das funktioniert bei relativ glattem Wasser recht gut, bei Wellengang und höherer Geschwindigkeit jedoch nicht mehr, weil die angehängte Klappe leicht ins flattern kommt. Mit diesem System ist auch nur die Steuerung von Auftrieb möglich, Abtrieb ist nicht vorgesehen.

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Die mechanische Tragflügelsteuerung nach "Hook"

Die digitale Tragflächensteuerung*)

Bei der Firma Catlift in München beschäftigt man sich schon seit fast 20 Jahren mit der Steuerung von Tragflächen. Jetzt hat Klaus Enzmann dieses Problem auf elegante Weise damit gelöst, dass die Steuerung der Tragflächen von einem Computer übernommen wird, der die gesamte Tragfläche über schnelle und starke Schrittmotoren steuert (Skizze 2).

Der Wirkungsgrad dieser Tragfläche ist ungleich günstiger, die Steuerbewegungen fallen deutlich geringer aus. Über die Software kann die störende Wellenbewegung aus der Steuerung ausgefiltert werden. Das Ergebnis ist beeindruckend: Der neue foiler F1 fliegt deutlich schneller als jeder vergleichbare Catamaran, dabei segelt er sich sehr sicher, komfortabel und unkompliziert.

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Die digitale Tragflügelsteuerung

Die Flughöhensteuerung

Die Steuerung der "Flughöhe" erfolgt beim foiler F1 über einen Stab mit einem digitalen Winkelsensor, der die Höhe über der Wasseroberfläche an einen Computer weitergibt. Dieser filtert über eine von Christian Enzmann entwickelte Software*) die Wellenbewegung heraus und gibt dann an den Schrittmotor der Tragflächensteuerung das erforderliche Signal zur Stabilisierung.

Der "Luff-push" Effekt*)

Die beiden Seitenschwerter mit den gesteuerten Tragflächen am unteren Ende (sog. T-Foils) sind nicht senkrecht angeordnet, sondern zur Seite nach aussen gespreizt. Dadurch entsteht an der Lee-Tragfläche nicht nur der erforderliche Auftrieb um die Flughöhe zu gewährleisten, sondern auch eine erfreuliche Komponente nach Luv, die die Abdrift mehr als halbiert ("luff-push" Effekt).

Die Luv-Tragfläche wird automatisch negativ angestellt (Sog nach unten), wenn die Flughöhe nach oben zunimmt. Das hat zur Folge, dass beim Kreuzen hoch am Wind ein beachtliches Potential an aufrichtendem Moment zur Verfügung steht (im Wirkungsgrad zum Gewicht mehr als mit jeder anderenTechnik). Durch die negative Anstellung der Luv-Tragfläche entsteht neben dem Sog nach unten auch eine Sog-Komponente nach Luv. Das bedeutet für den "Enzmann-hydro": Trotz höherer Geschwindigkeit weniger Abdrift beim Kreuzen gegen den Wind.

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Der "luff-push" Effect

Schneller segeln als der Wind

Wie beim Eissegeln auch, ist das fliegen auf Hydrofoils nach dem Abheben ein permanentes Segeln am eigenen Fahrtwind. Was passiert da? Mit zunehmender Geschwindigkeit nimmt auch der Fahrtwind von vorne zu und lenkt den wahren Wind nach schräg von vorne um. Und an diesem starken Wind kann man sehr schnell werden, wenn es durch das Segeln auf Tragflächen gelingt den Wasserwiderstand zu verringern.

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Segeln am Fahrtwind ist möglich

Der Luftwiderstand

Dass Fahrtwind viel Energie kostet, weiss jeder vom Fahrradfahren. Beim foiler F1 wurde deshalb viel Sorgfalt auf eine gute Aerodynamik gelegt. Schließlich ist mit Wind-geschwindigkeiten von jenseits der 100 km/h zu rechnen. Alle Teile wurden einer konsequenten Prüfung auf geringsten Luftwiderstand unterzogen. Das ist nicht nur äusserst effektiv, sondern auch attraktiv. Man kann es sofort sehen.

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Konsequente Aerodynamik

Das Duo-Cockpit

Der foiler F1 kann wahlweise allein oder zu zweit gesegelt werden. Alle zum "fliegen" erforderlichen Instrumente sind im Armaturenbrett im hinteren Cockpit eingelassen. Dahinter verbirgt sich in einer Schublade auch der Computer und der Li-Ionen Accu. Der Accu und das Accu-Ladegerät sind handelsübliche Teile wie sie auch bei den Elektro-Fahrrädern (Pedelecs) verwendet werden.

Aerodynamisch aus Carbon-Epoxy Sandwich, aussen weiß
viel trockenem Stauraum in Bug und Heck,
2 herausnehmbare Liegesitze
Doppelte Großschotführung (d.h. es kann wahlweise vom vorderen oder vom hinteren Cockpit aus gesegelt werden)
2 Anschnall-Gurte optional

Steuerungsinformationen am Touch-screen Display

Winkelstellung der Tragflächen, GPS, Speed über GPS, Accu-Stand Information (je nach Wind zwischen 4 und 6 Std. "Flugzeit)
Hauptschalter Ein/Aus
Das gesamte Armaturenbrett mit Computer und Accu kann zum Laden und gegen Diebstahl herausgenommen werden

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Alle Informationen zum "Fliegen" am Touch-Screen

Die Steuerung

erfolgt über jeweils ein paar verstellbare Fußpedale in jedem Cockpit, die über Carbon Schubstangen das Ruder achtern steuern. Das Ruderblatt wird im tieferen Wasser nach unten geschoben und verriegelt. Verstellbare Fußpedal-Steuerung über Schubstangen vorne und hinten.

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Die erforderliche Wassertiefe?

Ein foiler F1 segelt sich wie jeder andere Catamaran auch. Das heisst, man legt vom Strand ab mit seitlich hochgeschwenkten Tragflächen und hochgezogenem Ruderblatt, segelt ins tiefere Wasser, schwenkt die Tragflächen nach unten und verriegelt sie. Man schiebt die Ruder-Tragfläche nach unten, und ist "ready for take off".

Der foiler F1 bietet zusätzliche Sicherheit, da eine plötzliche Starkwind-Böe nicht wie beim herkömmlichen Catamaran die Gefahr einer Kenterung birgt. Beim Anlanden werden die seitlichen Schwerter wieder nach oben geschwenkt und vorne neben dem Flügel in der Tasche gelagert. Die Tasche wird bei abgesenkten Tragflächen im Cockpit verstaut.

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Die Steuerbordfläche ist noch abgesenkt, die auf der Backbordseite bereits hochgeschwenkt

Unter Wasser werden die Tragflächen über Stossstangen verstellt, die jeweils über einen Schrittmotor mit eigenem Controller bewegt werden. Über eine CAN-Bus Leitung sind alle drei Motoren miteinander und mit dem Computer verbunden.

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Die Tragflächen werden über einen Schrittmotor gesteuert

Anspruchsvoll zu segeln?
Nein, im Gegenteil! Durch die hohe Kentersicherheit ist das Segeln mit einem foiler F1 recht einfach.
Auch Segelanfänger haben dadurch einen leichten Einstieg.

Der Flügel-Holm
wird an der Vorderkante kraftschlüssig eingehängt und mit nur 2 Schrauben mit dem Cockpit verschraubt.

Das Rigg

Aus Carbon-Mast und Folien-Segel. Auf einen Flügelmast wurde bewusst verzichtet, die Alltagstauglichkeit lässt bei einem solchen Rigg doch sehr zu wünschen übrig. Es muss jeden Abend umgelegt werden um zu verhindern dass der Cat nachts lossegelt. Beim AC ist das gut zu beobachten.

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Unverkennbares Design des Folien-Segels

Die seitlichen Schwimmer

aus Carbon-Sandwich (nur 10,2 kg schwer!) sind kraftschlüssig mit dem Flügel verbunden und werden jeweils mit nur 1 Schraube unter dem Flügel angeschraubt. Der gesamte Hydrofoil wird also nur mit insgesamt 4 Schrauben aufgebaut, eine Sache von wenigen Minuten.

Das segeln auf Tragflächen mit dem foiler F1 von Klaus Enzmann:
Neben der "Moth-Klasse" ist der enzmann-hydro der erste Tragflächen Catamaran, der auch gegen den Wind auf Tragflächen kreuzen kann.

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