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America's Cup 2007: Windkraftwerk mit Bombe

Mit Millionenaufwand entsteht in Kiel die erste deutsche Rennyacht für den America's Cup 2007. Das High-Tech-Geschöpf, das am 24. April zu Wasser gelassen wird, ist vom Masttopp bis zur Kielbombe ein Kunstwerk aus Karbon und Titan.

Von Marc Bielefeld

Eine Yacht für den America's Cup baut man nicht nebenher. Sie zu konzipieren kommt Zauberei gleich. Denn diese möglichst leichten Karbongeschöpfe sind aufgetakelte Rennzicken mit tausend Allüren. Die Konstrukteure stehen dabei vor dem Problem: Sie sollen ein rohes Ei gegen die Wand schmettern - ohne dass es kaputtgeht.

Wer in dem Regelwerk der Veranstalter blättert, ahnt, womit es die Bootsbauer zu tun haben. Da stehen Vermessungsvorgaben, Strukturspezifikationen, Dichtemaße, Gleichungen. 58 Seiten in englischer Sprache, ein Wust aus Zahlen und Formeln. Auf der letzten Seite ist symbolisch die Zeichnung einer Yacht abgebildet, schlank wie ein Pfeil und hoch wie ein siebenstöckiges Haus.

Wenn das Konvolut verstanden worden ist, beginnt die Designarbeit. Im April 2005 klingelt bei dem Yacht-Konstrukteur Axel Mohnhaupt in Berlin das Telefon: Als Principal Designer soll er für das United Internet Team Germany den Bau des ersten deutschen Bootes planen, das an der technisch anspruchsvollsten Segelregatta der Welt teilnehmen soll. Die Bezeichnung: "GER-89". Die Zahl resultiert aus einer fortlaufenden Nummerierung für alle weltweit gebauten America's-Cup-Schiffe. "Eine Yacht für dieses Rennen zu konstruieren bedeutet, sich in 80-Stunden-Wochen zu stürzen", sagt der 65-jährige Regattacrack. Die Zeit drängt. Schnell muss der Bootsbauingenieur eine 17-köpfige Designgruppe zusammenstellen. Budget für Entwicklung und Bau: maximal 20 Millionen Euro.

Selbst modernste Edelyachten mit jeder Menge High-Tech-Schnickschnack sind mit Cup-Booten nur sehr entfernt verwandt. An Bord gibt es keinen Motor, keine Reling, keine Kojen, kein Polster, kein Klo, kein Teak, kein Messing. Stattdessen gibt es kalten Nitronic-Stahl, Telemetriesender und Hydrauliksysteme, um zum Beispiel die Mastspannung zu regulieren. Allein die Kräfte, die auf solch eine Yacht einwirken, sind ehrfurchterregend. Bei voller Belastung drückt beispielsweise der 32 Meter hohe Mast mit 50 Tonnen auf den Rumpf (siehe Grafik). Und die grazilen, teils nur 400 Gramm leichten Titanblöcke für die Schoten dürfen nicht brechen, selbst wenn das Gewicht von drei Pkws an ihnen zerrt. Das ewige Streben der Bootsbauer lautet: Geizen beim Gewicht, protzen mit Kraft.

Doch die Limits sind schnell überschritten. Vor dem kalifornischen Austragungsort San Diego brach 1995 die Yacht des australischen Teams in der Mitte durch und sank binnen zwei Minuten. Der enorme Druck faltete den Rumpf einfach zusammen. 2003 flog auf dem Boot des spanischen Teams während einer Trainingsfahrt ein Titanblock am Mast auseinander und zertrümmerte einem Crewmitglied den Schädel. Tot.

Auch die Gewichtsverteilung ist heikel. Bei einem Gesamtgewicht von 24 Tonnen wiegen Rumpf und Rigg gerade mal vier Tonnen, die restlichen 20 gleiten vier Meter unter dem Boot durchs Meer. Sie lagern in der so genannten Kielbombe, einem torpedoförmigen, spiegelglatt geschliffenen Bleigebilde, um dessen Form sich viele Geheimnisse ranken - weil kein Konstrukteur verrät, wie aus seiner Sicht der bestmögliche Kompromiss aus Fläche, Anströmung und Länge der Bombe auszusehen hat. Deren Gewicht muss dem enormen Winddruck in den Segeln entgegenwirken. Je schwerer die Bombe, desto aufrechter segelt das Schiff. Und je aufrechter es segelt, desto mehr gewinnt es, wonach alle eifern: Tempo. Der Bootsrumpf ist nur etwa fünf Zentimeter dick, bestehend aus zwei maximal zwei Millimeter dünnen Kohlefaserschichten mit einem wabenartigen Zellulosekern dazwischen für die Stabilität.

"Die Boote sind gewaltig", sagt Gerrit Bottemöller, beim Segeln für den Mast verantwortlich, "sie drehen so rasant wie Jollen." Schon beim kleinsten Lüftchen ziehen sie lautlos davon, obwohl sich das Wasser kaum kräuselt. Dabei ist die Spitze von zwölf Knoten (22 km/h) nicht besonders hoch. Den Cuppern kommt es mehr auf blitzschnelle Wenden und Halsen an oder auf extremes Kreuzen gegen den Wind - die Segel so hart und flach getrimmt wie zwei Metallwände. Unter dem tonnenschweren Druck auf den Schoten schreien die Boote wie gequält. Diese Schiffe sind für den taktischen Nahkampf dressiert, dabei geht es um Tempovorteile von 0,01 Knoten.

Für die Konstrukteure ist es ein Kampf um Kommastellen; immer tiefer müssen sie forschen, immer feiner tunen. Ihre Schlacht beginnt am Computer. Die Entwickler Fietje Judel und Torsten Conradi in Bremerhaven installieren im Sommer 2005 spezielle Designprogramme. Der ermittelte Datenwust wird in einem Stuttgarter Rechenzentrum durch sechs Hochleistungscomputer gejagt, die das komplexe Zusammenspiel von Strömung, Luft- und Wasserwiderstand so genau simulieren, dass man die Wirklichkeit auf dem Wasser zunächst nicht braucht.

70 verschiedene Rumpfformen testet das Team um Judel und Conradi, bei denen der Rumpf in 5000 virtuelle Segmente unterteilt und monatelang berechnet wird. Was passiert, wenn man Rundungen und Linien verändert? Wie viel Gewicht kann hier und da gespart werden, ohne dass das Boot die Banane macht, sich zu stark durchbiegt? Dafür ist vor allem Marc Wintermantel von der Züricher Firma Evolutionary Engineering zuständig. Der 33-Jährige taucht in die Tiefsee der Materialforschung, in die Abgründe der Strukturen. Wintermantel soll das Wunder mit dem rohen Ei vollbringen.

Der Spezialist hat seiner Software dafür eine neue Rechenmethode eingetrichtert. Bei der Suche nach der besten Lösung gehen die Computer entwicklungs-biologisch vor, mit Hilfe von evolutionären Algorithmen. In einem automatisierten Verfahren berechnet die Software Generationen von Optimierungsvorschlägen - bis die besten übrig bleiben.

Als Strukturdesigner liefert er den Bootsbauern millimetergenaue Angaben, in welchen Winkeln und Stärken die Karbonmatten im Rumpf zu verlaufen haben, damit das Boot nicht auseinander reißt wie ein Pappkarton. Denn es sind keine Schrauben, keine stählernen Streben, die das Schiff zusammenhalten. Es ist die Anordnung des Kohlefasermaterials.

Mit Harz getränkte Matten werden ab Dezember 2005 auf die Negativform des Rumpfes laminiert. Bahn für Bahn, Schicht um Schicht, entsteht die Form auf der Kieler Knierim-Werft. Zwischendurch werden die Lagen per Vakuum verdichtet und bei bis zu 90 Grad in einem Spezialofen gebacken. Und erst wenn die Kohlefasern exakt gegeneinander ausgerichtet sind, sich versteifen und verstärken, entsteht ein Boot, das imstande ist, beim America's Cup anzutreten.

Am 24. April wird die "GER 89" langsam in das graublaue Wasser der Kieler Förde hinabgesenkt werden. Eva Luise Köhler, die Gattin des Bundespräsidenten, wird sie taufen. Die Gäste werden klatschen und die Fachleute sich fragen: Wie wird sich das Boot in den Wellen bewegen? Wie wird es sich beim Segeln anfühlen? Und wird es halten?

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