Quelle: Reuters

https://www.dw.com/de/segel-olympiasieger-simpson-ertrunken/a-16802649

Verfolgt man im Fernsehen Bootsrennen, so stößt man immer wieder einmal auf die Nachricht eines gekenterten Katamarans. In diesem Experiment gehe ich der Frage nach, warum Katamarane scheinbar leichter kentern als gewöhnliche Kielboote. Dazu untersuche ich das notwendige Drehmoment T, um das Boot um den Krängungswinkel α zu neigen.

Der experimentelle Aufbau sieht wiefolgt aus: In einer mit Wasser gefüllten Wanne befindet sich das mit Schnüren fixierte Boot. Mit einer Federwaage oder einem digitalen Kraftmesser bestimmte ich die Kraft F in Abhängigkeit vom Neigungswinkel. Das wirkende Drehmoment ergibt sich dann zu T = F·L.

Die beiden Bootstypen (Kielboot und Katamaran) habe ich bei der Firma OPITEC für kleines Geld bestellt:

Das normale Segelboot werde ich noch mit einem schweren Kiel ausrüsten. Die Schnüre fixiere ich mittels Ringschrauben am Rumpf:

Zur Bestimmung des Krängungswinkel drucke ich mir eine Gradschablone aus. Am Mast im Zentrum der Schablone hängt dann ein Lot an einer Schnur, welches mir den Neigungswinkel anzeigt: 

Der Kiel ist auch inzwischen fertig, bestehend aus einer M6 Gewindestange und einer riesigen Mutter:

Für die Befestigung der Seile benötigte ich noch kleine Ringschrauben vom Baumarkt:

Eine geeignete Wanne fand sich dann zum Glück noch in meiner Wohnung:

Hier die am Mast fixierten Winkelskalen mit dem Schnurlot:

Der fertige Messaufbau:

Und zum Schluss die Messwerte. Man erkennt schön das mit zunehmenden Krängungswinkel α wachsende Drehmoment beim Kielboot, welches stabilisierend wirkt. Beim Katamaran ist dies anders. Dort durchläuft das Drehmoment zunächst ein Maximum um dann wieder stark abzufallen. Genau in diesem Bereich ist der Katamaran äußerst instabil und kentert leicht. Wenn nämlich für das durch den Wind erzeugte Drehmoment ein bestimmter Krängungswinkel nicht ausreicht, neigt sich der Katamaran noch stärker und das entgegenwirkende Drehmoment wird noch kleiner, sodass das Boot mit Sicherheit kippt. Das macht Katamarane so gefährlich…

Zum Abschluss wie immer das Youtube-Video: