Laut Percy führt die starre Form zu sehr effizienten, vorhersehbaren Flügelprofilen, einem geringeren Krängungsmoment bei gleichem Vorwärtsschub und der Hälfte des Widerstands von Mast und Wanten. Wölbklappen werden verwendet, um die Wölbung zu verändern und die Leistung des Flügels ähnlich wie beim Flugzeug zu steuern. Die tragenden Häute sind solide und halten lange, im Idealfall über die gesamte Lebensdauer des Schiffes.

Automatisch optimal

„Man kann den Wind nicht kontrollieren, aber man kann das Schiff mit dem Joystick auf dieselbe intuitive Weise steuern wie bei Motoryachten“, erklärt Percy. Außerdem wird davon ausgegangen, dass der Flügel autonom gesteuert werden kann. Es wäre möglich, verschiedene Parameter wie den optimalen Trimm und die Begrenzung des Krängungswinkels einzustellen. „Es war einer der spaßigsten Momente unserer Reise, herauszufinden, in welche Richtung uns ein Flügel unter welchen einwirkenden Kräften führt. Im Grunde genommen konnte das Boot bei jedem Wind in jede Richtung fahren, auch rückwärts und seitwärts.“

In der Modellierungsphase haben die Forscher zunächst virtuelle Lo-Fi- und dann Hi-Fi-Prototypen in Originalgröße erstellt. Indem sie verschiedene Szenarien durchspielten, konnten sie eine Vielzahl von Bedingungen simulieren und den menschlichen Einfluss verstehen. Zur Validierung des Konzepts in kleinem Maßstab wählten sie ein J/22-Kielboot. Es hat eine gleichwertige Segelfläche im Vergleich zur Flügelfläche und eine relativ instabile Rumpfform, die die Beobachtung übertriebener Effekte ermöglicht.

Die ersten Versuche auf See ergaben, dass der Flügel große Manövrierfähigkeit bietet. „Wir können punktgenau rückwärts segeln und sehr kurze Wendekreise fahren“, beschreibt Hermen de Jong, „das konnte man nicht durch Simulationen herausfinden. Als wir mit dem J/22 vor dem Wind segelten, kippten wir den Flügel weiter nach vorne. Die veränderte Luftströmung über den Flügel sorgte für erhöhte Leistung. Es ist erstaunlich, wie effizient die Aerodynamik ist. Beim Segeln zeigte sich ein sehr gutes Verhältnis zwischen Vortrieb und Luftwiderstand, und auch beim Liegen war der Luftwiderstand sehr gering.“

Windkraft first!

Zu den weiteren Vorteilen gehören die sehr kurze Betriebsbereitschaft (innerhalb von zehn Sekunden), die Freiheit von Leinen und Decksblöcken, kontrolliertes und sicheres Halsen und mehr Möglichkeiten zur Stromerzeugung unter Segeln aufgrund des hohen Wirkungsgrads. Laut Iain Percy ging es bei diesem Konzept nicht so sehr um Effizienz, wie er es vom America’s Cup gewohnt war, wo jedes Prozent Leistungssteigerung zählt.

Das Wing Sail liegt eindeutig in Luv © Royal Huisman

Vielmehr will man die Menschen dazu animieren, die Windkraft ständig zu nutzen. Auch die Kosten für solch ein Rigg sind wichtig. Royal Huisman hat 600.000 Euro in zwei Prototypen von Festflügelsegeln investiert, die 20 Jahre lang halten sollen. Das ist fast nichts, wenn man es mit einem typischen Segelbudget von 7 Millionen Euro pro Team für eine America’s-Cup-Kampagne vergleicht.

Das Konsortium will die Entwicklung von Festflügelsegeln und ergänzenden Systemen für verschiedene Yachttypen in Originalgröße fortsetzen. Werden wir also bald sehen, wie Solid Wings den Freizeitmarkt erobern? Ich fürchte, das wird kurzfristig nicht passieren, da es in der gesamten Branche noch sehr viel Widerstand gibt.

Wie birgt man ein Wing Sail?

„Jeder, der schon einmal auf einem Einrumpfboot gesegelt ist, kennt die Vor- und Nachteile von Masten und Segeln“, erklärt der Schiffbauingenieur und Designer Rob Doyle: „Ein Wing-Sail-Rigg bei einer Brise über Nacht vor Anker … viel Glück. Ich bin schon mit einer Jolle gekentert, weil der Mast außer Kontrolle geriet. Er fängt an, zurückzuschlagen und zu drücken.“