Der rote Kreisbogen ist unser Segel. Die Tangente an die Windeintrittskannte (Anstömrichtung der Luft) bildet mit der Profilsehne (Verbindung Staupunkt des Profils bis Achterliek) den Anstellwinkel alpha. Dieser läßt sich mit den beiden Formeln in der linken Zeichnung berechnen und man wird dann sehr schnell feststellen, daß dieser bei normalen Segelbootssegeln viel zu groß ist, um bei diesem Windeinfallswinkel noch Vortrieb zu erzeugen. Man müßte schon sehr schmale, flach gezogene Segel benutzen, die entweder als Stagsegel wirken, oder in die der Mast voll integriert ist.
Besser wäre ein Segelflugzeugflügel, allerdings mit den Nachteilen, daß er sich nicht reffen läßt, schwierig in der Handhabung ist und den Angriffspunkt der Luftkraft nach oben verschiebt (beim Segel ist der große Teil der Segelfläche im unteren Bereich).
Aber bei mehr als 2,5 facher Windgeschwindigkeit ist man in jedem Fall auf Starrflügel angewiesen, da diese bereits mit kleinen Anstellwinkeln große Auftriebsbeiwerte erzeugen und die Luftkraft am weitesten nach vorn gerichtet ist. 2,5facher wahrer Wind bedeutet bei 40 km/h Wind also 100 km/h Segelgeschwindigkeit.
Die Tabelle zeigt die verschiedenen konstanten und variblen Einflussfaktoren, die zum großen Teil voneinander abhängen. Gewicht und Auftriebsbeiwert haben Einfluß auf die Größe der Segelfläche und deren Neigung und der mit der scheinbaren Windgeschwindigkeit quadratisch zunehmende Auftrieb darf das Gesamtgewicht nicht überschreiten, bevor die Höchstgeschwindigkeit erreicht ist, da das ganze sonst zum Flugzeug wird. Widerstandsberechnungen wurden zunächst unterlassen, weil zu wenig Klarheit über die Beiwerte besteht. Hier müssen erst Messungen mit fertigen Booten erfolgen.
Wer eine Proa bauen will
Wer eine Proa bauen will, muß Anforderungen wie auch an jedes andere Boot d.h. folgende Punkte berücksichtigen:
1) Leichtbau. Im Verhältnis zur Arbeitskraft spielen die Materialkosten eine geringere Rolle. Leichtbau bedeutet daher Kohlefaser- Epoxi-Sandwichbauweise.
2) Minimaler Widerstand. Geringste benetzte Fläche. Das bedeutet Rennruderboot oder Rennruderbootsform mit Halbkreisspanten. Wer die Geschwindigkeit aus Muskelkraft erzeugt, der hat sich jahrelang um Widerstandsminderung bemüht. Länge läuft.
3) Stabilität. Längsstabilität um die Querachse ergibt sich bei einem langen Boot von alleine. Aber um die Längs-und Hochachse wird es schwieriger. Die Luftkraft muß vom Segelschwerpunkt ausgehend senkrecht zum Segel auf den Lateralschwerpunkt (sprich Schwerter) wirken. Für die Proa bietet es sich an, 2 Schwerter bei ca. 1/4 und 3/4 der Bootslänge zu installieren, die gleichzeitig Ruder- Schwert- und Foilerfunktion übernehmen. Die Luftkraft muß aber nicht nur auf den Lateralschwerpunkt wirken. sondern auch auf den Schwerpunkt selber, da das Boot sonst nicht im Trimm um die Hochachse ist. Dieses Problem ergibt sich durch die Anordnung des Riggs außerhalb der Bootsmitte. Bei einem kleinen leichten Ausleger kann man das Segel aber nicht weit genug nach vorn bringen, um das Boot richtig zu trimmen.
Auswege:
a) Ein Auslerger mit der Länge des Hauptrumpfes, auf dem sich das Rigg vom vorderen Bug auf einer Schiene bis zum achteren Bug traveln läßt
b) Ein schwenkbarer Ausleger, der mit zwei beweglichen Beams (Querholmen) parallelogrammartig geschiftet wird, auf dem das Rigg aber feststeht
c) Ein einziger Schwenkbeam, an dessen einem Ende der Pilot sitzt und an dessen anderem Ende das Rigg steht, unter dem ein kleiner Flugzeugschwimmer als Nachläufer gefahren wird, der auch als Foiler wie beim Wasserflugzeug arbeitet und sich jeweis in Strömungsrichtung stellt
d) Ein einziger Schwenkbeam, an dessen Ende das Rigg ohne Unterstützung steht. Auf der Luvseite des Rumpfes befindet sich aber ein kleiner fester Ausleger als Gegengewicht und Stabilisator
Hierzu einige Zeichnungen
zu a)
zu b)
zu c)
zu d)
zu d)