Betrachtet man die physikalischen Grundlagen des Foilens, kommen wir rasch zu der Bernoulli-Gleichung. Bernulli war ein Schweizer Physiker, der im 18. Jahrhundert mit der Bernoulli-Gleichung die Grundlagen der Flow-Mechanik erforscht hat. Venturi hat die Bernoulli Gleichung weiter entwickelt, wodurch dieser Zusammenhang auch als Venturi-Effekt bekannt ist.
Im Wesentlichen sagt die Bernoulli-Gleichung aus, dass die spezifische Energie entlang eines Strömungsfadens immer konstant ist. Diese Energie besteht aus der Druckenergie, der Geschwindigkeitsenergie und der Lageenergie. Weiters hat Bernoulli entdeckt, dass Medien – wenn sie durch eine Verengung strömen – beschleunigt werden.
Das heißt, dass der Druck bei langsamer Fließgeschwindigkeit hoch ist und in den Bereichen mit höherer Fließgeschwindigkeit niedriger ist.
Dieser Effekt lässt Flugzeuge fliegen, da sich die Strömung an der Oberseite der Tragfläche beschleunigt. Der Druck dadurch an der Oberseite der Tragfläche sinkt und der unten vorherrschende Umgebungsdruck das Flugzeug trägt.
Gleiches gilt bei den Flügeln der Foils, die so wie Tragflächen von Flugzeugen funktionieren.
Die Ingenieure der Fa. Woodboard, haben dieses Prinzip bei ihren Freerideboards angewandt.
Nur wird die Strömung nicht über einen Tragflügel geführt und beschleunigt, sondern durch einen der Board-Outline entlanglaufenden zu den Tips hin verengenden Channel geführt.
In diesem Kanal wird die Strömung beschleunigt, der Druck nimmt ab und der darunter herrschende Umgebungsdruck hilft das Board hochzuheben.
Setzt man nun reale Zahlen aus normalen Fahrsituationen in die Bernoulli-Gleichung ein, errechnet sich eine zusätzliche Auftriebskraft von etwa 100 bis 200 Newton, was einem Äquivalent von 10 bis 20 Kilo entspricht.
Das heißt, wenn der Fahrer 80 Kilo wiegt, muss der Kite nur 60 bis 70 Kilo bewegen.
Und das ist der Grund für das unglaubliche Low End der Boards CRBN und CHAME, die außergewöhnlichen upwind Eigenschaften und generell dem loosen Gefühl an der Fußsohle.
Der Effekt ist auch sehr schön an der Flow Simulation zu sehen. Während die Geschwindigkeit am Eintritt 6 Knoten (grün) beträgt erreicht sie am Austritt 9 Knoten (gelb).
Hier nochmals zum Überblick:
Gleitfahrt, „normales“ Twintip
Ein Volumenstrom trifft auf eine schiefe Ebene und die dadurch entstehende Kraft wird in 2 Komponenten aufgeteilt: Die Auftriebskraft und die Vortriebskraft. Ist die Auftriebskraft höher als das Ridergewicht, gleitet das Board. Die resultierende Kraft zeigt nach oben!
Gleitfahrt mit Bernoulli-Venturi Shape
Zusätzlich zu den oben dargestellten Zusammenhang wird bei den Freerideboards CRBN und CHAME der Fa. Woodboard die Strömung in den zum Tips hin verengenden Channel unter dem Board beschleunigt, dadurch sinkt der Druck und der darunter vorherrschende, höhere Umgebungsdruck, generiert eine zusätzliche Auftriebskraft.
Vergleicht man nun die erforderliche Auftriebskraft eines „normalen“ Boards mit einem Board mit Venturi Channels, dann sieht man, dass das Board mit den Venturi-Channels weniger benötigt.
Diese führt dazu, dass das Board am low end früher ins Gleiten kommt, mehr Höhe zieht und ein looseres Gefühl an den Fußsohlen spürbar ist. Die Geschwindigkeit ist höher, da weniger Kraft als Auftriebskraft benötigt wird und mehr in Vortrieb umgesetzt wird.