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Infothek
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Durch dynamischen Flug, z.B. in Form einer „8“, erzeugen SkySails im Vergleich zu normalen Segeln pro Quadratmeter Fläche das fünf- bis 25-fache an Vortriebskraft.Je nach Präferenz des Betreibers kann die Leistung des vorhandenen Antriebs gedrosselt und somit der Kraftstoffverbrauch reduziert werden. Alternativ kann durch Konstanthalten der Maschinenleistung die Geschwindigkeit des Schiffes erhöht werden.Die technischen Möglichkeiten, die sich durch die räumliche Trennung von Schiff und „Segel“ bzw. Zugdrachen ergeben, verleihen SkySails ein völlig neuartiges Leistungsspektrum.
Im Vergleich zu normalen Segeln erzeugen SkySails pro Quadratmeter Fläche leicht das fünf- bis 25-fache an Vortriebskraft.
Der Zugdrachen des SkySails-Antriebs wird „dynamisch“ geflogen. Dies bedeutet, dass der Autopilot den Zugdrachen beispielsweise in Form von Achten vor dem Schiff fliegen kann. Die hohe Eigengeschwindigkeit des Zugdrachens ist deshalb besonders relevant, weil die Strömungsgeschwindigkeit der Luft am aerodynamischen Profil des Drachens den Schlüssel zur Leistungsfähigkeit darstellt. Sie fließt in die Gleichung zur Berechnung der Zugkraft von Zugdrachen im Quadrat ein:
Fa = cl * p/2 * v² * A
Fa : Auftriebskraft des Zugdrachen
cl: Auftriebsbeiwert des Zugdrachen
p: Dichte der Luft
v: Strömungsgeschwindigkeit der Luft am Zugdrachen
A: Fläche des Zugdrachen
Eine Verdoppelung der Strömungsgeschwindigkeit bedeutet somit eine Vervierfachung der Zugkraft des SkySails-Systems. In der Praxis erreicht der Zugdrache leicht die dreifache Geschwindigkeit des Wahren Windes und mehr.
Ein weiterer erheblicher technologischer Vorteil des SkySails-Antriebs ist, dass die gefesselt fliegenden SkySails in Höhen zwischen 100 und 300m operieren können, in denen stärkere und stetigere Winde vorherrschen.
In einer Höhe von 150m ist die durchschnittliche Windgeschwindigkeit aufgrund der fehlenden Reibung mit der Erd- bzw. Wasseroberfläche ca. 25% höher als in 10m Höhe. Die kinetische Energie einer Luftmasse steigt in dritter Potenz mit der Windgeschwindigkeit. Je nach Wetterlage kann so auf Flughöhe des Zugdrachens mehr als die doppelte Energiemenge zur Verfügung stehen als in 10m Höhe.
Da das SkySails-System pro Quadratmeter Segelfläche eine erheblich höhere Antriebsleistung erzeugt als konventionelle Segelantriebe, kann auch mit vergleichsweise kleinen Segelflächen bereits eine signifikante
Ersparnis erzielt werden. Zum Vergleich: Die 109m lange Viermastbark „Sea Cloud“ besitzt eine Segelfläche von insgesamt 3.000m². Ein modernes Frachtschiff gleicher Länge wäre mit einem SkySails-Zusatzantrieb von 300 - 600m ² Größe optimal ausgerüstet.Für Frachtschiffe bietet SkySails derzeit Zugdrachen-Antriebssysteme mit einer effektiven Zugkraft* zwischen 8 und 16 Tonnen an. SkySails mit einer effektiven Zugkraft* von 32 Tonnen befinden sich in der Entwicklung. Das geplante Produktprogramm umfasst Zugdrachen-Antriebssysteme mit einer effektiven Zugkraft* von bis zu 130 Tonnen.
8 Tonnen effektive SkySails-Zugkraft entsprechen abhängig von den Schiffseigenschaften (Propellerwirkungsgrad, Widerstand etc.) durchschnittlich ca. 600 bis 1.000 kW installierter Maschinenleistung.Der SkySails-Antrieb wird parallel und zur Entlastung der Hauptmaschine eingesetzt, wenn es die Windbedingungen erlauben. Der Hauptantrieb steht bei Bedarf unverändert zur Verfügung.Auch wenn das SkySails-System nicht permanent eingesetzt werden kann, lässt sich, abhängig von den Windverhältnissen auf der befahrenen Route, im Jahresdurchschnitt eine Ersparnis von 10-35% erreichen.Schiffe mit SkySails-Antrieb sind nicht langsamer als normale Schiffe, da der Zugdrachen als Hilfsantrieb genutzt wird und so die Marschgeschwindigkeit aufrechterhalten bleibt.Ihr Doppelhüllenprofil verleiht den SkySails-Zugdrachen aerodynamische Eigenschaften, die mit denen eines Flugzeugflügels vergleichbar sind. Mit dem SkySails-System können daher nicht nur Vorwindkurse, sondern auch Kurse bis 50° am Wind gefahren werden. Verglichen mit konventionellen Windantrieben ist die durch das SkySails-System verursachte Schräglage minimal und für die Schiffssicherheit sowie den Schiffsbetrieb unerheblich.Der Grund hierfür ist, dass die Kraft des SkySails-Zugdrachens in Höhe des Decks direkt in die Schiffstruktur eingeleitet wird. Auf diese Weise wird der Hebelarm verkürzt, der die bisher bei Segelschiffen übliche Schräglage (Krängung) verursacht. Für alle Windstärken wird der gleiche Zugdrachen verwendet. Auf Grund der speziellen Physik eines SkySails-Zugdrachens ist es nicht notwendig, den Drachen zur Kraftbegrenzung zu reffen. Das Profil des Zugdrachen ist so gestaltet, dass bei jeder Windgeschwindigkeit optimale aerodynamische Wirksamkeit erzielt werden kann. Bei sehr starkem Wind kann die Leistung des Zugdrachens durch die dynamische Windensteuerung und die Veränderung seiner Position relativ zum Horizont gedrosselt werden, ohne dass die Zugdrachenfläche verringert werden muss. Beispielsweise kann durch Ansteuerung einer Position über dem Schiff die schädliche Zugkraft in Fahrt- oder Querrichtung fast auf Null reduziert werden. Diese Möglichkeit zur Leistungsreduktion garantiert eine hohe Betriebssicherheit.
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