Einflüsse von Bootsform, Gewicht, Wind und Wassertemperatur auf die Ruderzeit

    Ruderer haben schon immer behauptet, nur bestimmte Bootsformen spezieller Firmen gut rudern zu können. Auch dem Gewicht des Materials wurden starke Einflüsse auf die Ruderzeiten bei Wettbewerben zugeschrieben. Dies waren aber meistens sehr subjektive Eindrücke, ohne hinreichende Begründung. Dass Wind stark beeinträchtigend wirkt, ist dagegen unstrittig. Weitgehend unbekannt ist der Einfluss der Wassertemperatur auf die Bootsgeschwindigkeit.

    Im Folgenden soll nun versucht werden, durch einige Berechnungen hier mehr Klarheit zu verschaffen.

    Einfluss der Bootsform auf die Bootsgeschwindigkeit

    Eine alte Rudererweisheit besagt: „lang läuft“! Wenn man auf internationalen Wettbewerben Boote vermisst, kann man z.B. bei den Bootgattungen gleicher Gewichtsklassen kaum Unterschiede in der Länge feststellen. Da die Bootswerften heute PC-Programme zur Berechnung ihrer Formen benutzen, kommen sie fast alle zu annähernd gleichen Formen. Sieht man sich allerdings die Bootsquerschnitte genauer an, kann man schon Unterschiede feststellen. Die Boote mit nahezu halbrundem Querschnitt sind sehr rank und erfordern von der Mannschaft sehr gute technische Fähigkeiten. Solche Boote bieten dem Wasser den geringsten Widerstand, weil sie eine gegebene Wasserverdrängung mit der geringsten benetzten Oberfläche ermöglichen. Bei einer Größenordnung des Reibungswiderstandes der Rennruderboote von 85% am Gesamtwiderstand des Wassers ist das verständlich.

    Wenn sie gut beherrscht werden, können sie sehr schnell laufen. Boote mit mehr U-förmigem Querschnitt sind Lage-stabiler und können auch von technisch weniger versierten Mannschaften erfolgreich gerudert werden.

    Abb.: Bootsformen - Querschnitte – „U- u halbkreisförmig“
    Abb.: Bootsformen - Querschnitte – „U- u halbkreisförmig“

    Den Einfluss dieser Bootsquerschnitte auf die Stabilitätseigenschaften kann man berechnen. Die komplizierten Berechnungsformeln sollen hier nicht vorgestellt werden.

    Das Schwerkraftzentrum G liegt bei Rennruderbooten mit Mannschaft deutlich höher als bei anderen Wasserfahrzeugen. Deshalb liegt bei gekrängtem Boot der Schnittpunkt MB (apparentes Metazentrum) der Senkrechten über dem Punkt F (Verdraengungszentrum) mit der Bootsmittellinie deutlich unter G, das führt aufgrund des negativen Hebels aus den entgegengestzt wirkenden Kräften der Schwerkraft und des Auftriebs zu einer verstärkten Kippligkeit des Bootes. Liegt G unter MB, was bei anderen Booten der Fall ist, richten diese sich aufgrund des positiven Hebels aus den wirkenden Kräften von selbst auf. Bei U-förmigen oder ausfallenden

    Spantformen der Rennboote wandert der Verdrängungsschwerpunkt F im Falle einer Krängung mehr nach Aussen, die Auftriebslinie nähert sich der Schwerkraftlinie an, der negative Hebel wird kleiner und das Boot damit lagestabiler. Beim Kauf eines neuen Rennbootes sollte auf den vorwiegenden Verwendungszweck geachtet werden, um später keine Probleme zu bekommen. Die Beherrschung moderner, dem Halbkreis angenäherter Rennbootformen ist jedoch trainierbar.

    Abb.: Bootsquerschnitte und Stabilität
    Abb.: Bootsquerschnitte und Stabilität

    Bootsgewicht und Laufgeschwindigkeit

    Unerfahrene Ruderer bezeichnen das Bootsgewicht häufig als entscheidenden Faktor für Rennerfolge. Ältere noch gebrauchsfähige Boote werden deshalb oft abgelehnt. Welchen Einfluss das Bootsgewicht nun wirklich hat, lässt sich ebenfalls berechnen. Gezeigt soll dies am Beispiel eines Rennachters.

    Benötigt man ein Boot für eine Achtermannschaft mit einem Durchschnittsgewicht von 86 kg, so ergibt sich folgende Rechnung:

    Mannschaft 8x86 kg

    688 kg

    688 kg

    Steuermann

    50 kg

    50 kg

    Bootsgewicht

    96 kg (FISA mind.)

    110 kg

    Riemen

    23 kg

    23 kg

    Gesamtgewicht

    G1 857 kg

    G2 871 kg

    Mit nachstehender Formel können wir die Geschwindigkeitsdifferenz für das schnellere Boot berechnen. Gehen wir von einer Geschwindigkeit V = 5,8 m/s (2000 m = 5 min 44,4 s) für das leichtere Boot aus:

    Geschwindigkeitsdifferenz

    = V1 x( 1 – 6.Wurzel aus G2/G1)
    = 5,8 x ( 1- 6.Wurzel aus 871/857)
    = 5,8 x ( 1 – 1,0027)
    = 5,8 x -0,0027
    = - 0,016m/s

    Durchschnittsgeschwindigkeit des schwereren Bootes: = 5,8 m/s – 0,016 m/sek.= 5,784 m/s

    Zeitdifferenz über 2000 m:

    leichtes Boot 2000m s/ 5,800 m = 344,8 s
    schweres Boot 2000m s/ 5,784 m = 345,7 s
    Zeitdifferenz: 0,9 s

    Verlust an Meter über 2000 m für das schwere Boot: 5,784 m/s x 0,9 s = 5,20 m

    Wenn man bedenkt, dass das schwerere Boot noch eine größere Stabilität und Lagesicherheit hat, macht dieser Gewichtsunterschied von 14 kg beim Achter für technisch nicht so versierte Mannschaften kaum etwas aus. Er kann u.U. sogar ein Vorteil gegenüber super leichten aber sehr instabilen Booten sein, weil diese rudertechnische Fehler kaum tolerieren oder wenn z.B. Wellengang das Rennen leicht behindert. Will man das leichte Boot für zwei Mannschaften mit gleichen technischen Fertigkeiten aber unterschiedlichem Durchschnittsgewicht einsetzen, wird die leichtere Mannschaft mit dem Boot eine schnellere Zeit erreichen können, wegen der geringeren Wasserverdrängung.

    Wassertemperatur und Bootsgeschwindigkeit

    Den Einfluss der Wassertemperatur auf die Laufeigenschaften von Rennbooten kann man zuweilen an den deutlich schnelleren Rennergebnissen in den späten Sommermonaten oder auf südeuropäischen Rennstrecken für die gleichen Mannschaften erkennen.

    Die Ursache ist die größere Beweglichkeit der Wassermoleküle bei höheren Temperaturen, die dann einen geringeren Wasserwiderstand erzeugen. In der nachfolgenden Kurve (Abb.:) ist die Relation der Bootsgeschwindigkeit zur Wassertemperatur dargestellt.

    Eine Beispielrechnung soll das belegen:

    H²O Temperatur = C = 1,32 %

    Vm1 = 5,000 m/s = 6’40’’

    H²O Temperatur = 20° C = 2,64 %

    Vm2 = 5,066 m/s = 6’34,7’’

    Differenz: = 1,32 %

    = 2000m-Zeit: 6’40’’ zu 6’34,7’’ = 5,3 Sekunden

    Abb.: Wassertemperatur in ° C und Änderung der Bootsgeschwindigkeit in %

    Einfluss der Windgeschwindigkeit auf den Lauf des Bootes

    Auch der Einfluss des Windes auf Rennergebnisse ist erheblich. Der aerodynamische Widerstand „Rae“ wird beeinflusst von der Windgeschwindigkeit und der Windrichtung. Der Teil des Bootes über der Wasserlinie macht etwa nur 13% des hydrodynamischen Widerstandes Rhy aus der Bootsgeschwindigkeit aus. Die Mannschaft hat dabei zB beim Achter folgenden Einfluss:

    Durchschnittliche Anteile am Rae

    Boot und Rigger

    15 %

    Mannschaft

    35 %

    Riemen

    50 %

    Winkanaltests mit den verschiedensten Mannschaftsbooten unter so unterschiedlichen Konditionen wie Windgeschwindigkeit und Windrichtung ergaben die Ergebnisse der folgenden Tabelle bezogen jeweils auf 2000m-Zeiten:

    Zeichnungen, Bilder und Textvorlage von Klaus Filter.

    Handbuch für Ruderanlagen, Boote und Reparaturen