Schwimmender Quanten-Wahnsinn

5. Juli 2007, 18:15
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Die Hightech-Schlacht rund um die Konstruktion von America's Cup Yachten verschlingt unvorstellbare Summen. Den Cup holt auch das beste Design

"Wenn wir auf einer Minute durch eine Design-Neuerung sechs Millimeter Streckengewinn rausholen können", sagt Christoph Erbelding, "dann kann das schon interessant sein." Und Thomas Hahn sagt: "Die Präzision, mit der wir arbeiten, liegt im Tausendstel-Bereich." Er und Erbelding sind eigentlich Ingenieure bei BMW. Aber hier sprechen sie nicht von ihrer Arbeit am bayrischen Automobil, sondern von ihrer neuen Arbeit als Bootsbauer. Als der Auto-Hersteller verkündete, sein Engagement beim US-amerikanischen America's Cup-Team Oracle BMW nach dem Cup in Neuseeland 2002/2003 auszuweiten, schickten die Bayern vier Ingenieure und Strukturspezialisten nach Seattle. Dort steht das Design-Hauptquartier der Mega-Kampagne, die heute "BMW Oracle" heißt. Man muss sich natürlich fragen, was ein Auto mit einem Boot gemeinsam hat. Aber die Antwort ist recht simpel. "Wie im Autobau geht es auch im America's Cup darum", erklärt Erbelding, "möglichst leichte, aber stabile Fortbewegungsmittel zu bauen, die besonders schnell sind." Mit anderen Worten: BMW transferierte seine Leichtbau-Erfahrungen aus der Formel 1 und dem Autobau von der Straße auf das Wasser.

Dazu muss man wissen: Der Cup hat seine eigene Bootsklasse, die 1992 eingeführt wurde. Die AC-Yachten werden nur für die Cup-Regatten gebaut. Speziell für einen küstennahen Austragungsort und die dort vorherrschenden Wind- und Wellenbedingungen. In penibel genauen Regeln ist festgehalten, wie eine Cup-Yacht auszusehen hat: Prinzipiell sind die Yachten 24 Meter lang, sie dürfen bis zu 24 Tonnen wiegen und haben Masten, die 33 Meter hoch sind, die Gesamt-Segelfläche liegt bei rund 800 Quadratmetern. 17 Männer braucht es an Bord, um die Giganten zu bändigen und in Bewegung zu halten. Dazu ist haarklein festgelegt, welche Materialien benutzt werden dürfen, welche Wasserlänge und Wasserverdrängung die Boote haben, wie tief die Yachten im Wasser liegen dürfen und so weiter.

Diese Regeln hat Alinghi nach dem Gewinn des Cups noch enger geschnürt, zur so genannten Class Rule, Version 5. So sollte die Chancengleichheit unter den Teams und damit die Spannung für das Publikum erhöht werden. Allerdings hat das nur bedingt funktioniert. Die Teams mit den kleinen Budgets haben kaum die Möglichkeit, alle Design-Variablen auszuloten. Aber das müssten sie. Brad Butterworth, der neuseeländische Skipper von Alinghi,: "Der America´s Cup ist ein Design-Rennen." Das war immer schon so. Der Cup präsentierte sich immer als "State of the Art"-Regatta. Allerdings ist der Cup aufgrund der engen Regeln nun mit seiner 32. Ausgabe zur Design-Schlacht um Millimeter, Milligramm und Nanosekunden geworden. Der Lieblingssatz der Cup-Designer ist deshalb: "Der Teufel steckt im Detail."

Man könnte die großen Kampagnen wie BMW Oracle oder Alinghi, die mit Budgets zwischen 90 und 150 Millionen Euro operieren, deswegen auch die Quantenforscher unter den Cup-Teams nennen. Diese Teams haben eine Forschungsschlacht im Bootdesign des Cups losgetreten, die sich in schier unvorstellbaren Dimensionen bewegt. Nur sie sind noch in der Lage, die Grenzen im Cup-Design zu verschieben und damit die Boote zu bauen, die den Cup gewinnen können.

Beim 32. Cup in Valencia sieht man relativ ähnliche Boote. "Die Zeit, als ein Bootsbaugenie mit einer Idee den Cup gewinnen konnte, ist vorbei", sagt Erbelding. "Da die Rahmenbedingungen für die Bootsbauer jetzt so eng sind, muss man eben mehr in die Tiefe gehen. Denn nur so kann man überhaupt noch den Spielraum ausloten, den man braucht, um als Bootsbauer eine gewisse Kreativität zu entfalten." Revolutionäre Ideen in der Vergangenheit wie etwa die Kiel-Flügel, die Australien 1983 zum Cup-Sieg verholfen hatten, sind also rar geworden, auch wenn es zum liebsten Sport der Journalisten gehört, solche Ideen immer wieder zum Thema zu machen. Dafür aber gibt es viele kleine Neuerungen und Variationen von bekannten Teilen: lange dünne oder kurze bauchige Kielbomben, Rümpfe, die recht eckig ausschauen wie bei "Luna Rossa" oder sehr elegante Varianten, die eine ausgewogene Mischung zwischen Ruder, Kiel und Rumpf präsentieren wie bei Alinghi.

Wer die Nase beim Design wirklich vorne hatte, zeigt sich erst bei den Rennen. "Trotz aller Wissenschaft und High Tech", sagt der Technik-Direktor des deutschen Teams United Internet Team Germany, Eberhard Magg, "kommt es auch auf den Glauben an die Planung an, für die man sich entschieden hat." Und Rolf Vrolijk, Top-Designer von Alinghi, erklärt: "Ob der Vorteil, den wir entwickeln, ein Vorteil ist, wissen wir erst im Rennen. Vorher hofft man, dass man das Richtige tut."

BMW Oracles 36 Designer und Ingenieure haben rund 200.000 Forschungsstunden aufgebracht, um diesen Glauben zu stärken und ihre neuen Yachten USA 98 und USA 87 zu entwickeln. Dazu wurden 100 Sensoren an den alten Yachten angebracht, mit denen man während der Trainingsfahrten und Vorrennen die tonnenschweren Kräfte maß, die an jedem Quadratzentimeter am Rumpf, Kiel, am Mast oder den Segeln zu den unterschiedlichsten Wind- und Wasserbedingungen vor Valencia zerren. Wo gibt es viel Reibung, wo wenig? Wo muss eine Yacht besonders stabil sein, wo kann man Gewicht sparen? Wie verformt sich ein Segel, wie der Rumpf? Mit den Daten wurden dann in einer Spezialsoftware unzählige Computersimulationen durchgespielt und daraus die Rumpf-Formen entwickelt, von denen man sich die größte Leichtigkeit und Schnelligkeit versprach. Danach wurden unterschiedliche Modelle in Windkanälen getestet. Immer und immer wieder, bis man sich für eine Variante entschieden hatte. Dabei gilt: Das Boot wird schneller, wenn es über dem Wasser besonders leicht und unter Wasser besonders schwer ist. Deswegen versuchen die Designer, möglichst viel Gewicht des 24 Tonnen-Gesamtgewichts in die Kielbombe unter Wasser zu packen. Wo man Gewicht wegnehmen kann und wo ein Boot besonders stabil sein muss, ist allerdings eine äußerst heikle Frage. "Wenn wir uns für eine Variante entscheiden", erklärt Chef-Koordinator von BMW Oracle Ian Burns, "gehen wir natürlich immer auch ein Risiko ein."

Die kleinste Ungenauigkeit oder Fehlentscheidung kann dazu führen, dass eine starke Böe oder Welle aus den High Tech-Geschossen ruckzuck Kleinholz macht. Der Stoff, der eine besonders große Stabilität und Leichtigkeit garantiert, ist die Karbon-Kohlefaser, der "magische schwarze Stoff", wie Erbelding ihn nennt. Aus dem wird in Sandwich-Lagen, stabilisiert durch eine Aluminium-Honigwabenstruktur, der Rumpf in einem Spezialofen gebacken. An sehr delikaten Stellen sorgen so 150 Lagen für die Stabilität des Bootes, an weniger heiklen Stellen nur fünf Lagen. Bei der letzten Yacht aus der neuen Baureihe bei BMW Oracle, der USA 98, spricht man schon von der leichtesten Yacht, die jemals für den Cup gebaut wurde. Burns schätzt, dass man rund 500 Kilogramm unter Wasser verbannen konnte - im Cup sind das nicht nur Welten, sondern Universen. Wegen solcher Quantensprünge spricht man beim America´s Cup auch gern von der "Formel 1 des Segelns". Und nicht etwa, weil die Boote so unglaublich schnell sind (tatsächlich gehören sie eher zu den Schnecken unter den Renn-Yachten). Der Design-Aufwand, der betrieben wird, ist dem in der Formel 1 nicht unähnlich. Und manchmal gelingen sogar direkte Technologie-Übertragungen. Ingenieur Hahn, selbst ein begeisterter Fahrten-Segler, hatte bei seinem neuen Job eine besondere Idee. Dank dieser sind die Lager der so genannten Winschen, um die die Taue gelegt werden, und Verbindungsstücke auf den Yachten nun aus Keramik, ein besonders reibungsarmes und hitzeresistentes Material, das in der Formel 1 längst zum Standard gehört. "Wo die Grinder normalerweise 1500 Kilogramm aufwenden mussten, um einen Spinnaker möglichst schnell zu setzen, sind es jetzt nur noch 150 Kilogramm. Und das ist natürlich eine wahnsinnige Kraft- und Zeitersparnis. Gerade in einem intensiven Rennen mit vielen Wenden kann das einen Vorsprung bringen. Und wenn es nur Sekunden sind. Das kann dann schon ein Erdbeben sein." Seine Diplomarbeit hat Hahn übrigens über folgendes Thema geschrieben: Gebäude, die besonders erdbebengefährdet sind. (Ingo Petz/Der Standard/Rondo/27.4.2007)

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