Gierseilfähren / Unterwasserdrachen

Hallo alle zusammen!

Ich weis nicht, wie sehr dieses Thema off-toppic ist, aber ich habe mit dem folgenden Problem bis jetzt noch niemand gefunden, der mir da so recht weiterhelfen konnte.

Sachlage: Ein "Messschiff" (Trimaran, ca. 80cm lang, 50 cm breit, 30 hoch, bis zu 60kg schwer, so was wie ein Modellschiff ohne eigenen Antrieb) mit Messinstrumenten bestückt soll über beliebige Flüsse mit einer Breite von bis zu 50 m (obwohl 100 auch nicht schlecht wären ...) senkrecht zur Fließrichtung gezogen werden. Das ganze soll auf etwa 10 cm exakt (Ziel) relativ zum Ufer erfolgen.

Problem: Normalerweise macht man so etwas mit einer Seilkrananlage oder von einer Brücke aus. Beides ist in betreffenden Fällen nicht vorhanden. Man kommt vielerorts nur von einer Seite an die Flüsse, die wiederum nur schwer zugänglich sind. Durch Tiefe und Fließgeschwindigkeit* ist ein Durchgehen des Flusses und damit das Spannen eines Seiles (fast) ausgeschlossen. Man muss also den Kahn von einer Seite des Flusses aus halbwegs gerade rüber und zurückbekommen.

Idee(n): Ich habe schon lange darüber nachgedacht und so manche bekloppte Idee zu diesem Thema gehabt, u.a. mobile Brücken (wie bei Pionieren), mechanisch oder computergesteuerte Antriebe, die den Kahn stabil ferngesteuert hin und herfahren, etc. Alles kaum oder nur sehr schwer durchführbar. Irgendwann bin ich dann auf die Idee gekommen, den Kahn in eine Art Gierseilfähre umzubauen, womit ich dann fast schon bei euch war.
Gierseilfähren sind in der Lage, mit Hilfe der Strömung des Flusses, einem stabilen Anker und eines großen Seitenruders von einer Flussseite aus auf die andere und wieder zurück zu fahren, ohne dass dazu zusätzlich Energie aufgewendet werden muss. Erfunden bzw. erstmals beschrieben wurde dieses Prinzip von einem Holländer, obwohl es eigentlich schon älter ist. Praktische Beispiele findet man an allen möglichen Flüssen wie der Elbe, dem Rhein usw. z.B. als Auto- und Personenfähren.
Ergo habe ich eine Holzattrappe des Kahns an ein Seil gehängt, ein großes Seitenruder angebaut und sie treiben lassen, in der Hoffnung, dass sie sich langsam über den Fluss zieht. Statt dessen ging sie mehrmals unter, dank scheinbar fehlerhafter Anbringung des Zugseiles, das sie schief legte, oder falsch angebrachtem Seitenruder, was ähnliche Folgen hatte ... Sucht man nun nach technischen Beschreibungen von Gierseilfähren, wie man so etwas perfekter baut, sieht es ziemlich schlecht aus.

Wenn man nun den Gedanken weiterspinnt, dann ist doch das, was ich da machen will, so etwas wie einen Drachen steigen zu lassen, nur auf eine etwas andere Art, oder?
Normalerweise steigt ein Drachen in Luft (also nicht in Wasser) und entgegen der Erdanziehungskraft (und nicht seitlich zu ihr) sowie in einem relativ homogen strömenden Medium (und nicht teils in Luft – die Seile und Teile des Schiffes- und Wasser – der eigentliche Drachen)– mein Problem ist also, wie ich diesen "Drachen" physikalisch realisiere.

Dabei ergeben sich drei Hauptprobleme: Wie muss das Ruder, die Fläche, die den Drachen bildet und die Arretierung, welche den Drachen stabil am Seil halten muss, konstruiert sein sowie wie muss die ganze Konstruktion beschaffen sein, um die entstehenden Kräfte auszugleichen (bis zu 50 m oder optimal bis zu 100 m "Steighöhe" bei *bis zu 1 m/s Fließgeschwindigkeit)? Gehalten werden sollte die Konstruktion von möglichst nicht mehr als zwei Mann. Beim Test hat es den einen, der festhalten sollte, schon fast wegegezogen.
Normalerweise steigen Drachen gegen eine Kraft, welche sie gleichzeitig stabil in der Luft hält. Diesen (glücklichen) Umstand gibt's hier nicht und ich komme mit dem ganzen Ding nicht so richtig weiter. Kann mir da bei der Konstruktion jemand weiterhelfen?

Falls ja: Es ließen sich exakte technische Daten, Pläne und Photos des Kahns besorgen, falls sie jemandem weiterhelfen.

Ich hoffe, dass ich das Problem halbwegs verständlich beschrieben habe. Jeder Vorschlag und jede Hilfe ist herzlich willkommen!

Sebastian

Wolfgang,
Danke für den Tipp.
Das Probelm erwächst überhaupt daraus, dass ich nicht auf die andere Seite des Ufers komme und dem zu Folge kein Seil dort rüber bekomme. Leute, die mit mir an dem Kahn basteln, sind diesbezüglich schon auf Ideen wie Wurfanker (bei 50 m immerhin einen lustigen Versuch wert) oder z.B. per Druckluft abgeschossene Harken gekommen. Wenn es mir gelänge, wie auch immer, ein Seil von Seite zu Seite zu spannen, wären meine Probleme auch gelöst. Die Variante der Gierseilfähre kam mir einfacher vor.

@Steffen
Ebenfalls danke für den Tipp.
Zwei Seile haben ein nicht zu unterschätzendes Gewicht. D.h., sie hängen durch und geraten ins Wasser, was bei nem Versuch von mir auch schief gegangen ist. Der Kahn müsste schwerer werden bzw. die Kraft, die ihn zieht, müsste größer (sehr groß ?) werden. Vielleicht funktionierts mit Schwimmern am Seil...

Achim,
Praxistest ... dat mache ich schon mittlerweile seit Wochen, nur klappen tuts nie so richtig.
Die 10cm sind Ziel - so fern überhaupt zu realisieren -, da einige Instrumemte dies (noch) erfordern würden. Für die meisten jedoch sollte es ausreichen, wenn der Kahn irgendwie die andere Uferseite erreicht. Letztlich müsste ich wohl die Daten am Rechner ausgleichen, um die gefahrene Kurve rauszurechnen, was prinzipiell möglich ist.

Das "Boot" mit seinen Instrumenten ist eine Gesamtanfertigung, welche NICHT von mir gebaut wurde und welche mir auch nicht gehört. Ich möchte mit diesem ... Ding nur Messwerte aufnehmen.
Ein Träger wäre anders herum möglich, da im Rumpf des ganzen überall Bohrungen für Schrauben etc sich befinden. Man könnte Sachen wie Ausleger, Schwimmer oder zusätzliche Rümpfe befestigen und dadurch ein z.B. größeres stabileres Schiff bauen. Was mich interssieren würde, wäre dann die Form des Rumpfes und seine Befestigungen an einem oder zwei oder sonstwievilen Seil(en) ... aber wie? ... Praxistests ... ? Um auf die Drachen zu kommen: Meistens (mal vielleicht mit Ausnahmen) ist ihre Form achsial-symetrisch (Rechtschreibung?) "von oben nach unten", oder? Die gleiche Symetrie müsste ich jetzt bei dem Kahn erzeugen, seitlich gesehen von links nach rechts, ohne dass der dabei untergeht. Aber eben wie?

Der Gedanke mit der Größe des Bootes ist mir auch gekommen. Ich hätte theoretisch ein 2-Mann-Schlauchboot zur Verfügung, welches man mit dem "Messschiff" kombinieren könnte, um die ganze Konstruktion zu vergrößern und zu beschweren. Rein strategisch verkompliziert das die ganze Sache aber - das Boot wäre dank wirkender Kräfte kaum zu halten. An diese Option habe ich auch schon gedacht, gefallen tut sie mir aber nicht so richtig. Ist aber nen Test wert, mal sehen ...
Zur Länge der Seile: Ich weis nicht, wie Steil man einen Drachen steigen lassen kann. 250 m sind in der Tat eine Strecke, die kaum zu überblicken geht. Bei mehreren Leuten, einem Feldstecher und nem sehr leichtem stabilem Seil wäre es aber irgendwie realisierbar.

Zur Diskussion: Tipp, den ich außerhalb dieses Forums bekommen habe:

Zitat

In gewisser Weise mag man Ähnlichkeiten zum Drachen/Gleitschirmschlepp sehen.

Das folgende ist wegen der fehlenden Zugkraftbegrenzung und Lockoutgefahr nicht zur Nachahmung empfohlen:

Angenommen man bindet ein Seil am Boden fest und am anderen Ende das Fluggerät und hat einen kräftigen Wind, dann sollte es möglich sein, daß sich das Fluggerät durch Erhöhen des Anstellwinkels vom Boden abhebt und Höhe gegenüber dem Boden macht.

Die Analogie wäre:
Drachen/Gleitschirm = Boot
Schleppseil am Boden festgemacht = Schleppseil an einer Uferseite fixiert
Starker Wind = Strömung
Anstellwinkelveränderung = Ruderausschlag oder Zugpunktveränderung am Boot.

Drachen/Gleitschirme haben ein halbsymetrisches Profil was nur Auftrieb in eine Richtung erzeugen kann. Da das Boot in beide Richtungen fahren soll, brauchst Du ein vollsysmetrisches Profil, was bei entsprechendem Anstellwinkel sowohl zur einen als auch zur anderen Seite "Auftrieb" in Deinem Fall "Seitentrieb" erzeugt. Zur Not braucht man nicht mal ein Profil sondern einfach ein Brett und nutzt den Staudruck.

Damit das Boot sich senkrecht zur Strömungsrichtung zur anderen Flußseit bewegt, muß natürlich die Seillänge während der Fahrt verändert werden. Vorallem der Zugpunkt dürfte wichtig sein, damit das Boot nicht kentert. Ich könnte mir vorstellen, daß der Zugpunkt im vorderen Drittel der Längsachse des Bootes liegen muß.
Anstatt eines Steuerruders könntest Du den Zugpunkt varieren, was der Druckpunktveränderung beim Steuern eines Drachens um die Querachse ähnlich ist. Zum Beispiel mit einem stuerbar variablen Gabelseil..

Zur Steuerung muß der Zugpunkt/Ruderausschlag während der Fahrt ständig angepasst werden .. also mindestens eine Fernsteuerung für das Ruder/Zugpunktveränderung und eine Regulierung der Seillänge wird nötig sein.

Die Höhe des Zugpunktes über/unter der Wasserlinie und die passende Dimensionierung eines Schwerts/Stabilisierungsflosse dürft sicher entscheidend zur Kentersicherheit beitragen.

Da das Boot "Messungen" vornehmen soll, sich aber in Bewegung befindet, solltest Du überlegen ob die Meßung von der Bewegung unabhängig ist. Willst Du z.B. die Strömungsgeschwindigkeit des Flußes an verschiedenen Stellen messen, dürfte das schwierig werden, weil sich das Boot ständig bewegt.

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Wenn ich schon mit Fernbedienungen anfangen soll: Wenn man den Kahn mit einem seitlich angebrachten einfachen Antrieb versehen würde, könnte man ihn mit einer kürzeren Schnur manövrierfähig machen. Das macht die Sache zwar noch komplizierter, aber was solls. Wenns rein mechanisch nicht läuft, werde ich der Sache irgendwie anders auf die Sprünge helfen müssen.
Zu den Strömungsgeschwindigkeiten: Die sollen in der Tat u.a. gemessen werden. Da die Messung (luxus luxus ... ) per ner Form von nem Dopplar-Radar (Schreibweise?) erfolgt, welches sich selbstständig am Boden des Flusses orientiernen kann, ist eine Driftbewegung kein Problem. Eben anhand der Profildaten des Untergrundes gedenke ich auch alle anderen Messwerte auszugleich bzw. die exakten Positionen auszurechnen, an denen sie aufgenommen wurden, was kein Problem (bzw. nur ein zeitliches) sein sollte.

Abgesehen davon: Ich gedachte noch mal zum Versuch den Kahn mit einem einen Drachen ähnlichen Unterwassersegel auszustatten, welches dann wie ein Lenkdrachen von zwei Schnüren gehalten wird. Rein hypothitisch zieht das den Kahn (leicht) unter Wasser, da man die Seile ja über der Wasseroberfläche festhält. Also müsste ich der Sache möglichst noch irgendwie viel Auftrieb verschaffen, um es an der Oberfläche zu halten.
Welche Form und was für Material wären für so etwas eurer Meinung nach ratsam? Da es keine Luft sondern Wasser ist, in der gesegelt wird, könnte man das Segel, um die Kraft nicht allzugroß werden zu lassen ja auch halbdurchlässig machen, z.B. ein feinmaschiges Netz - würde ich jetzt mal denken. Mal sehen, was die die graue Theorie der Physik dazu sagt ...

PS.: Wie kann man in diesem Forum ein Bild bzw. eine Graphik einbinden bzw. hochladen?

PPS.:

Zitat

jepp. ich hab mehrfach boote auf die von dir beschrieben art ziehen müssen

Aus welchem Grund?

PPPS.:

Zitat

und noch ein paar gedanken: ein 5om breiter fluß ist in deutschland meistens gestaut nix strömung nix gier

Nix gestaut! Schön wärs. Falls euch die Mulde ein begriff ist (liegt in Sachen, fließt in die Elbe): Selbst beide "Teilmulden" (Freiberger und Zwickauer) bringen es noch weit oberhalb irgendwelcher Stauwurzeln auf locker 100 m. Und um diese Gewässer geht es vorläufig. Selbst bei Niedrigwasser bringt es der Fluss auf 80cm/s und mehr. Bei HW sind es bei soweit ich es überblicken kann auch schon 1,5m/s gewesen. Das sieht nach wenig aus, ist aber ne ganze Menge!
- Editiert von Sebastian85 am 21.01.2005, 14:16 -

Das ist purer Selbstmord, vor allem bei der Kälte. Bis du so ein Boot in Position gebracht hast, bist km-weit abgetrieben - wir habe keinen Aussenborder sondern nur ein paar Paddel. Unbemannt würde/könnte ja gehen, aber bemannt ...