Roll-Nick-Gier-Winkel (Eulerwinkel)
0 Rotationsachsen: Bewegung:
↙ Längsachse (Roll-/Wankachse): Rollen, Wanken
↖ Querachse (Nickachse): Nicken, Stampfen
↓ Vertikalachse (Gierachse): Gieren (Schlingern)

Rollen bezeichnet die Bewegung eines Wasser-, Luft- oder Raumfahrzeugs um seine Längsachse. Bei Landfahrzeugen wird die Bewegung als Wanken bezeichnet.

Flugzeuge

Hubschrauber rollen durch die zyklische Blattverstellung mittels Steuerknüppel.

Alle anderen Flugzeuge machen ohne Zutun des Piloten eine Rollbewegung, wenn ein Aufwind eine Tragfläche stärker anhebt als die andere Tragfläche oder wenn an einer Tragfläche die Strömung abreißt. Das Flugzeug fliegt dann eine Kurve.

Flugzeuge mit starren Flügeln (also alle Flugzeuge außer Hängegleitern und Gleitschirmen) machen eine Rollbewegung, wenn der Pilot das Querruder betätigt: sie fliegen eine Kurve nach links oder nach rechts. Hängegleiter machen eine Rollbewegung, wenn der Pilot seinen Schwerpunkt nach rechts oder links verlagert (Gewichtssteuerung). Gleitschirme werden durch einseitiges Ziehen der Bremsleinen und/oder durch Gewichtsverlagerung gesteuert; beides ändert das Flügelprofil.

Alle Flugzeuge verlieren beim Kurvenflug mehr Höhe als bei einem gleich schnellen Geradeausflug. Piloten von Motorflugzeugen können dies durch gleichzeitiges Ziehen des Höhenruders vermeiden (solange sie dabei nicht die Mindestgeschwindigkeit unterschreiten). Wenn ein Pilot sein Flugzeug von einer Linkskurve direkt in eine Rechtskurve steuert oder umgekehrt (zum Beispiel um eine 'Acht' zu fliegen), rollt dieses ebenfalls.

Flugschüler aller Flugzeugarten machen während ihrer Ausbildung Rollübungen, um ein Gefühl dafür zu bekommen, wie stark und wie schnell ihr Flugzeug auf Steuerimpulse reagiert.

Piloten von Flugzeugen mit Quer- und Seitenruder üben und trainieren das Zusammenspiel der beiden Ruder. Zum Beispiel versuchen sie, ihr Flugzeug um bis zu 45 Grad nach rechts und nach links rollen zu lassen und dabei möglichst unverändert geradeauszufliegen (sie peilen und steuern einen Punkt am Horizont an).

Schiffe

Schiffe werden vor allem durch Seegang zum Rollen gebracht. Insbesondere auf modernen Passagierschiffen wird dies zu verhindern versucht, um den Passagieren eine komfortable Fahrt ohne Seekrankheit zu ermöglichen. Dazu wird beispielsweise Ballastwasser zwischen seitlich liegenden Schlingertanks hin und her gepumpt. Geschieht das mit der richtigen Frequenz, entspricht das der dämpfenden Wirkung eines Tilgerpendels.

Es gab auch einen Versuch, den Salon eines Schiffes um die Längsachse drehbar zu lagern, damit er jederzeit in einer horizontalen Position bleibe (Prototyp Experimentelles Dampfschiff nach Bessemer von 1875). Der erwünschte Effekt wurde nicht erzielt, die Entwicklung daher eingestellt.

Heute sind sowohl große Frachtschiffe (Containerschiffe) als auch Fahrgastschiffe teilweise mit so genannten Stabilisatoren ausgestattet. Diese Stabilisierungsflossen werden bei Bedarf seitlich und unterhalb der Wasserlinie aus dem Schiff herausgefahren und arbeiten gegenläufig zu den Rollbewegungen des Schiffs. Die Stabilisatoren werden hydraulisch angetrieben. Ihr Einsatz erhöht den Kraftstoffverbrauch des Schiffes signifikant, weil er den Formwiderstand des Schiffesrumpfes erhöht. Der Schiffsantrieb muss mehr Leistung erbringen, um die gleiche Geschwindigkeit zu erzielen.

Starkes Rollen von Frachtschiffen impliziert die Gefahr des Verrutschens von unzureichend gesicherter Ladung. Dabei kommt es zur Schlagseite und dadurch manchmal zum Kentern und Sinken des Schiffes. Deshalb ist es wichtig, Stückgut beim Laden korrekt zu sichern. Besonders gefährlich ist das Umherschwappen großer Flüssigkeitsmengen, etwa durch in Räume eingedrungenes Wasser. Sie können bei jeder Rollbewegung zur anderen Schiffsseite fließen und die Rollbewegungen noch verstärken. Aus diesem Grund dürfen Tanks nicht über die ganze Schiffsbreite reichen; sie müssen durch Längsschotten unterteilt sein, weil sie im teilweise gefüllten Zustand zum Kentern des Schiffs führen können. Dies entspricht dem Schwallblech.

Unter parametrischem Rollen versteht man spontanes, unkontrollierbares Aufschaukeln des Schiffes bis hin zu Beschädigung oder Verlust der Ladung. Verursacht wird dies durch eine Vielzahl von Parametern wie Schiffslänge, Tiefgang, Wellenhöhe und -frequenz etc.; es tritt am ehesten auf, wenn ein Schiff quer zu den Wellen läuft oder liegt. Die parametrische Erregung kann ein Schiff von unter ±5 Grad Rollwinkel innerhalb von 5 oder 6 Schwingungsperioden auf Rollwinkel über ±45 Grad aufschaukeln.

Ähnlich ist das im Segelsport gefürchtete Geigen, eine sich aufschaukelnde Rollbewegung nach beiden Seiten, die nur auf Vorwindkurs auftritt, meist unter Spinnaker. Sie kann bis zum Kentern führen.

Die statische Neigung um die Längsachse bei Schiffen heißt Krängung.

Siehe auch

Literatur

  • Ernst Götsch: Luftfahrzeugtechnik. Motorbuchverlag, Stuttgart 2003, ISBN 3-613-02006-8.
  • Peter Kemp: Encyclopedia of Ships&Seafaring. Stanford Maritime, London 1980, ISBN 0-540-07194-3.

Einzelnachweise

  1. ↑ Schlingertank Frahm: Einiges über die Erfindung, ihre Anwendung und die damit erzielten Erfolge. Selbstverlag, Hamburg 1911 (stabikat.de [abgerufen am 11. Mai 2022]).
  2. ↑ Ladungssicherung von Stückgut. (PDF; 3,1 MB)
  3. ↑ Peter Kröger: Simulation der Rollbewegung von Schiffen im Seegang. (PDF; 5 MB) 1987, S. 49 f.
  4. ↑ Parametrisches Rollen. In: TUHH Maritime Systeme. TU Hamburg-Harburg: Forschungsschwerpunkt Maritime Systeme, abgerufen am 28. März 2019.
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