Weniger Gewicht = mehr Stabilität

Die Boe kommt. Das Großsegel fängt an zu schlagen. Der Mast federt den Windstoß ab und wandelt den Druck in Speed um. Seit 1979 funktioniert das nun schon so. So alt ist das Boot. Und der Mast. Was ist, wenn der kaputt geht? Woher bekomme ich so einen Mast, und wenn, ist der dann überhaupt zeitgemäß? Wer ist der Beste?

Ich recherchiere. Wochenlang. Eine schlechte Nachricht vorweg: Den besten Mast gibt es nicht. Die gute Nachricht: Es gibt sicher den individuell passenden Mast. Mehr als tausende Profile, -zig Materialien und die unterschiedlichsten Riggformen machen die Suche nach dem richtigen ?Spargel? extrem schwierig. Kauft man sein Boot ?von der Stange?, braucht man sich keine Gedanken zu machen, meistens haben andere Köpfe bereits gequalmt. Ist der Mast dann doch mal ab, oder man baut sein eignes Boot, dann heißt es suchen. Doch die Suche lohnt sich sicher: Dank neuer Materialien und Fertigungsmethoden sind moderne Masten meistens leichter geworden, was der Segelperformance zugute kommt. 

?Ein leichter Mast erhöht das aufrichtende Moment des Bootes. Jedes Kilo im Mast muss in etwa durch das vierfache Gewicht im Kiel ausgeglichen werden. Der genaue Wert hängt natürlich auch von der  Rumpfform ab.? Klaus Roeder, Carpe Diem Yacht Design, weiß um das Ringen um Gewicht. ? schweres Zubehör im Mast, wie z.B. ein Radar, verringert nicht nur die Stabilität, sondern erhöht durch die Massenträgheit auch die Rollbewegungen.?

Beispiel:
modernes Fahrtenschiff mit typischer Rumpfform (Bavaria/Hanse/Sunbeam...)
Länge: 10m
Tiefgang: 1,8m
Krängung: 25Grad
Masthöhe über Wasser: 14,5m
In der Mitte des Mastes (7,25m über der Wasseroberfläche) wird Ausrüstung mit einem Gewicht von 10kg montiert, das Boot krängt nun mehr. Um wieder die ursprünglichen 25 Grad Krängung zu erreichen, müssen ca. 42kg mehr Gewicht am Kiel montiert werden.

Aluminium hat in den 50er Jahren Holz im Mastbau fast komplett verdrängt. Gegen den geringen Preis durch Serienfertigung, die Langlebigkeit und der minimale Pflegeaufwand hatte Holz keine Chance. 50 Jahre hat sich die Mastenfertigung nur in Details geändert, doch nun beginnt ein neuer Werkstoff den Markt zu erobern: Carbon.

Die Profile wurden im Laufe der Jahre kontinuierlich optimiert. Moderne Masten sind keine Rohre mehr, sondern haben Nuten, Schienen für Spibaum- und Großsegel-Rutscher integriert, haben Führungen für die Elektroverkabelung oder sogar Kammern zum Einrollen der Segel. Die Aluminiumlegierungen haben sich wenig geändert, die verschiedenen Legierungen haben allerdings einen Einfluss auf das Gewicht und den Preis. Teures, hochlegiertes Aluminium lässt sich nicht so attraktiv eloxieren, daher werden diese Masten meist lackiert. Eine Lackierung ist aufwändiger und damit teurer. Hochwertige Lacke aus dem Flugzeugbau, wie z.B. Alexseal, haben eine ähnliche Festigkeit wie eine Eloxierung, und lassen sich einfach ausbessern.

Runde oder ovale Mastprofile sind nicht so widerstandsarm, wie man vielleicht im ersten Moment denkt. Ein Mastprofil wird fast nie von vorne angeströmt, außer in der Wende. Da das seitliche Biegen durch die Kombination aus einer oder mehreren Salinge verhindert wird, haben sich in den letzten Jahren Profile etabliert, die ein Längen-/Breitenverhältnis von etwa 2/1 haben. Rollmast-Profile haben, bedingt durch die achtern offene Profil-Konstruktion, in der Regel ein ca. 10% höheres Gewicht als ein Standart-Mast. 

Rigging
Das Toprigg hat die höchste Festigkeit, aber auch die am stärksten eingeschränkte Trimmbarkeit. Der Mast ist oben und unten fixiert. Die Mastbiegung kann durch die vorderen und hinteren Unterwanten eingestellt werden - allerdings in der Regel nicht während der Fahrt.

Besser trimmbar ist das Partialrigg, häufig zu sehen als 7/8-Rigg oder vor allem in den letzten Jahren als 9/10-Rigg. Dadurch, dass das Vorstag 1/10 der Länge unterhalb des Masttops ansetzt, ist die Mastbiegung über das Achterstag sehr einfach zu kontrollieren.

Beispiele für perfekt trimmbare 7/8-Riggs sind die Mast der One-Design-Klassen X99 oder ASSO99. Durch den Einsatz von Backstagen und Kontrollstagen ist nahezu jede Biegekurve schell und individuell einstellbar. Die in Längsrichtung genau in Masthöhe angebrachten Wanten haben keinen Einfluss auf die Biegekurve in Längsrichtung. Über die Backstagen ist es möglich, den Druck auf dem Vorstag schnell zu verändern. Über die Kontrollstagen wird die Mastbiegung eingestellt. Es gibt viele Möglichkeiten, Fehler zu machen, die im unglücklichsten Fall sogar zum Mastbruch führen können. Ein Rigg, das nur durch eine eingespielte Crew bedient werden sollte. 

Komfortabler immer noch gut trimmbar sind Partialriggs mit nach hinten gepfeilten Salingen, hier wird der Mast durch die Wanten gegen das Umfallen nach vorne geschützt, das Achterstag hat hauptsächlich eine Trimmfunktion. Durch die Verringerung des Abstandes Masttop zum Vorstagansatzpunkt von 1/8 auf 1/10 oder sogar 1/12 kann durch das Achterstag mehr Druck auf das Vorstag aufgebaut werden, ohne dass der Mast zu sehr biegt. Dadurch kann auf Backstagen verzichtet werden.
Übrigens: Ein Mast, der durch das Deck gesteckt wird, und seitlich in Deckshöhe eingespannt ist, hat eine höhere Festigkeit, als derselbe Mast, der auf Deck steht.


Preiswert ist nicht weniger haltbar...
nur meistens schwerer. Denn um eine Serienfertigung zu günstigen Kosten zu ermöglichen, brauchen die Mastenhersteller große Stückzahlen. Daher müssen das Profil und die dafür passenden Beschläge zu möglichst vielen Bootstypen passen. Dafür rechnen die Rigg-Konstrukteure höhere Sicherheitsfaktoren ein, das bedeutet mehr Gewicht.

Doch meisten Masten brechen nicht, weil das Profil nachgibt, sondern weil ein Beschlag bricht. Die Qualität eines Mastes basiert daher weniger auf bestimmten Profilen, sondern sehr stark auf den Beschlägen und deren Befestigung. Insbesondere der Fahrtensegler profitiert weniger von der Aerodynamik-Optimierung für die letzen hundertstel Knoten Geschwindigkeit, sondern weit mehr von Langlebigkeit und Sicherheit.

Genietete, meist gegossene Beschläge, z.B. für den Lümmel- oder Salingbeschlag sind preiswert in großen Stückzahlen herzustellen. Durch CAD (Computer Aided Design) - computergestützte Konstruktion können heute diese Beschläge trotzdem zu kleinen Kunstwerken werden. Bei den aufwändigen Festigkeitsberechnungen werden neben den Materialeigenschaften auch der optimale Weg für eine schelle und sichere Montage berücksichtigt. 

Trotzdem gehen einige Rigg-Hersteller andere Wege. Um für Segel-Puristen das Optimum herauszuholen, treibt der Hamburger Mastherstellers Reckmann viel Aufwand und unterhält eine eigene Konstruktionsabteilung und eine Fertigung mit einem imposanten Maschinenpark. ?Jeder Beschlag wird bei uns individuell berechnet und angepasst. Das verringert das Gewicht, erhöht die Haltbarkeit, und sieht nicht zuletzt auch schöner aus. Dipl. Ingenieur Marcus Schuldt, Geschäftsführer, ist sichtlich stolz auf die Qualität. ?Natürlich hat diese Vorgehensweise seinen Preis. Um den zu verstehen, muss man sich unsere Beschläge und deren Montage genau ansehen."

Die Montage ist ein wesentlicher Faktor für die Langlebigkeit des Riggs. In Bereichen, wo der Mast stark biegt, vor allem an den Salingen, sollte Schweißen vermieden werden. Durch das Pressen der Aluminiumprofile und spezielle Abkühlungsverfahren wird eine Metallstruktur erreicht, die zu einer höheren Festigkeit führt. Schweißen würde durch die Hitze diese Struktur zerstören. Nieten, oder besser die Kombination aus Schrauben und Verkleben ist hier die bessere Wahl. 

Allerdings erhöht die Kombination von verschiedenen Metallen die Gefahr der Korrosion. Falsch kombiniert, ist die Folge Lochfraß/Korrosion, die zu Einbussen in der Festigkeit bis hin zum Bruch führen kann. Um das zu verhindern, sollten z.B. Edelzahlbeschläge vom Aluminium getrennt werden, am besten durch eine nicht leitende Schicht. ?Wir verwenden bei unseren Z-Spar-Masten bei großen Flächen 1-2mm starkes Teflon, um einen zuverlässigen Korrosionsschutz zu gewährleisten." Detlev Schneider von Boattec kennt die Probleme: ?Unser bewährtes Mittel um zu verhindern, dass Edelstahlschrauben im Aluminium korrodieren, ist Tefgel oder Duralac aus dem Flugzeugbau." Details wie die Verwendung von Monel-Nieten und zusätzlichen Kunststoffscheiben zeigen, ob der Mast von einem Profi gefertigt wurde. Je weniger unterschiedliche Materialien man verwendet, desto geringer wird die Korrosionsgefahr. Angeschweißte Beschläge sollten aus exakt derselben Aluminium-Legierung sein wie das Profil selbst. 

Ein anderer, möglicher Weg zu mehr Sicherheit ist die Überdimensionierung. Mehr Material braucht einfach länger, um wegzugammeln. Tausende alte Masten von GFK-Klassikern beweisen, dass das nicht der schlechteste Weg sein muss, um preiswert eine hohe Sicherheit zu gewährleisten.

Tips zum Basteln am Mast
- Löcher im Mast müssen immer abgerundete Ecken haben. In sauber ausgefeilten 90Grad-Ecken entstehen Lastspitzen, die zu Rissbildung führen.
- Edelstahlschrauben oder Nieten mit Tefgel einsetzen.
- Zwischen Edelstahlbeschlägen und Aluminium gehört eine nicht leitende Kunststoffschicht.
 -Verwenden Sie Monel-Nieten zur Montage.
- Zusätzliches Kleben verteilt die Lasten und erhöht die Festigkeit, auch bei Aluminium.

Roll wenn´s rockt
Immer populärer werden Rollsysteme auch für das Großsegel. Leider wird auch hier Komfort mit Segelleistung bezahlt. Damit sich das Segel sauber aufrollt, muss es flacher geschnitten sein, als ein Standard-Segel. Der Vorteil ist vor allem in der Bequemlichkeit zu sehen, die meisten Systeme sind zwar ausgereift ? aber nur, wenn man die spezifischen Besonderheiten in der Bedienung beachtet. Reffen sollte man rechtzeitig - wenn was klemmt, hat man ein Problem. Zwei grundsätzliche Orte gibt es, in die der Segler sein Großsegel rollen kann: In den Mast oder in dem Baum. 

Beim Rollen in den Baum hat man den 3-4fachen Rollweg im Vergleich zum Mastsystem. Dafür spart man Gewicht im Mast. Allerdings: Wenn das Boot nicht genau im Wind steht, gibt es Falten, das aufgerollte Segel kann so voluminös werden, dass das Segel nicht mehr in den Baum passt. Und kann ein ausgestelltes Segel mit mehr Segelfläche als beim Mastrollsystem nutzen. Schneider von Boattec dazu: ?Ich empfehle den Rollbaum eher dem erfahrenen Segler, der einen Kompromiss aus Performance und Komfort sucht. Mehr Fehler verzeiht der Rollmast.?

Der größte Nachteil des Rollmastes ist die Gewichtszunahme weit über der Wasserlinie, die - ohne Segel - etwa 15% bei einem 10m langen Boot beträgt. Die verteilen sich in etwa zu gleichen Teilen auf das schwerere Mastprofil und das Rohr im Mast zum Aufwickeln des Segels. In Kilo bedeutet das konkret - mit dem Segel - etwa 30 kg mehr Gewicht bei einem 10m Boot, bzw. 120kg mehr notweniger Ballast im Kiel - in 1,8m Tiefe. Dafür wird man aber mit einer komfortablen und relativ anwenderfreundlichen Möglichkeit zum Reffen und Segelbergen belohnt. Die Anzahl der möglichen Pannen ist geringer als beim Rollgroßbaum, wenn man keine senkrechten Segellatten hat. Senkrechte Segellatten ermöglichen eine ähnlich große Segelfläche wie beim Rollen in den Großbaum, da das Segel im Achterleik stark gerundet (ausgestellt) werden kann. Doch wenn eine Latte nicht 100% parallel eingerollt wird, besteht die Gefahr des Verklemmens. Und wenn das Segel im Alter oben und unten unterschiedlich reckt, verändert sich der Winkel der Segellatten.
Ein cleveres, preiswertes System zum Nachrüsten bietet der Kieler Importeur Boattec an. Die Rula-Randa Anlage kann an einen bestehenden Mast angenietet werden.

Kohle-Diät für´s Dickschiff
In den letzten Jahren sieht man immer mehr Carbonmasten - nicht nur auf Regattabooten. Ein Serien-Alumast mit Drahtwanten, passend für ein typisches 10m Boot, wiegt rund 80kg. Ein Carbonmast mit PBO-(Kunststoff) Wanten bringt nur noch rund 40kg auf die Waage. Das bedeutet, dass 260kg weniger Ballast im Kiel notwendig sind, eine Ersparnis, die nicht nur für mehr Geschwindigkeit, sondern auch für mehr komfortables Zubehör an Bord oder für weniger Tiefgang genutzt werden könnte.

In den 80er Jahren, in der Hochzeit des Admirals Cups, wurden Aluminiumprofile an den Stellen, die weniger belastet wurden, dünner aufwändig gefräst. Bei den modernen Carbonmasten kann die Wandstärke der Belastung angepasst werden, durch Verwendung von mehr oder weniger Lagen Carbonfasern schon bei der Fertigung des Profils, oder durch Auflaminieren oder Aufkleben von Verstärkungen. Das Material Carbon haben erfahrene Betriebe heute fest im Griff. Der große Mastenhersteller Nordic-Mast auf Dänemark stellt inzwischen nur noch Carbonmasten her.

Auch in dem modernen Betrieb von Fiberwork südlich von Berlin herrscht Aufbruchstimmung. Geschäftsführer Gunnar Bahr von Fiberwork investiert in neue Fertigungsmethoden und größere Kapazitäten: ?In einigen Jahren werden Carbonmasten ein ganz normales Bild im Hafen sein, die Vorteile des Materials sind einfach zu groß. Zudem wird Carbon wird immer preiswerter.?  Neben der neuen 25m langen Mastform entsteht eine 30m lange Wickelanlage für Carbonrohre und Mastprofile. Roboter werden die Fasern genau in der Lastorientierung verlegen und für einen exakt wiederholbaren Fertigungsprozess sorgen.

?Wir berechnen jeden Mast individuell nach der Finite Elemente Methode. Exakte Angaben über das Boot sind dafür natürlich die Vorraussetzungen. Dazu berücksichtigen wir Sicherheitsfaktoren für den Einsatzort, unterscheiden z.B. zwischen Binnenrevieren, Ostsee oder Atlantik.", erläutert Michael Rehberg, Konstrukteur und ebenfalls Fiberwork Geschäftsführer: ?Wichtig ist auch das Sicherheitsbedürfnis und die Erfahrung des Kunden. Eine trainierte, vielköpfige Regattacrew kann einen Mast an der Grenze belasten und dabei sicher segeln. Eine zweiköpfige Mannschaft auf Ihrer Urlaubsreise braucht einfach mehr Fehlertoleranz. Von außen sehen alle unsere Masten gleich aus, denn wir verstärken den Mast von innen, und erhalten so ein besonders aerodynamisches und ästhetisches Profil.? 

Ein großer Vorteil des Materials Carbon ist die Reparaturfähigkeit. Während ein Alumast unwiderruflich gebrochen bleibt, und im besten Falle mit einer Manschette wenig ästhetisch geschäftet werden könnte, kann ein in Teile zerbrochener Carbonmast wieder zusammenlaminiert werden. Ganz aktuell: Im Juni 2009 ist auf der Kieler Woche bei einem Flying Dutchman der Mast unterhalb der Wantenaufhängung gebrochen und ein Teil der Kunststoffnut für das Großsegel für immer in den Fluten verschwunden. Über Nacht haben die Segler den filigranen Mast zusammengeklebt, die Nut mit Hilfe eines PVC-Unterputzrohres rekonstruiert, und am nächsten Tag erfolgreich bei viel Wind gesegelt. Die Biegekurve hat sich nicht sichtbar verändert.

Ein Mast steht nur so gut, wie das stehende Gut.
Ein seriöser Mastenhersteller verwendet nur Buchlast-geprüfte Mindestqualität. Die Hamburger Firma Reckmann prüft sogar auf einer eigenen Anlage auf Herz und Nieren geprüft - bis der Prüfling bricht. In den letzen Jahren tauchen immer wieder Schäkel, Wantenspanner und Terminal auf dem Markt auf, die erstaunlich preiswert sind. Oft stammen die Produkte aus Fertigungen, die es mit dem Materialeinkauf und der Prozessqualität nicht so genau nehmen. Wenn dann so ein - optisch gleichwertiger Toggel - im Rigg verbaut wird, dann kann die Bruchlast drastisch sinken. Der Ausrüster Toplicht verkauft beispielsweise 2 Schäkelqualitäten, die von außen kaum zu unterscheiden sind: der 10mm Markenschäkel hat 5700daN Bruchlast, das preiswerte Pendant wird mit 4000daN geschätzt. Fairerweise integriert Toplicht einen deutlichen Hinweis: ?Aus asiatischer Herstellung..., da die Schäkel Qualitätschwankungen unterliegen, kann nur eine ungefähre Bruchfestigkeit angegeben werden. Es ist aber nicht möglich, eine sichere Arbeitslast (SWL) zu garantieren."

Das meistverwendete Material für das stehende Gut ist gedrehtes Drahtseil. Richtig dimensioniert und sorgfältig gewalzt hat Draht bewiesen, dass er mehrere Jahrzehnte den Mast sicher hält. Etwas hochwertiger und sehr langlebig ist Dyform, ein ebenfalls gedrehtes Drahtseil, dass durch eine spezielle Walzung einen geringeren Durchmesser und eine glattere Oberfläche erhält. Noch etwas leichter ist ROD, Massivdraht. Relativ neu, aber inzwischen ausgereift ist die Kunststofffaser PBO mit einer Gewichtsersparnis von bis zu 50% gegenüber dem Standard-Draht. Ein weiterer Vorteil gegenüber dem Draht ist die viel höhere Unempfindlichkeit gegen Knicke und das einfache Handling. Der Nachteil der schlechten UV-Beständigkeit wird durch einen lichtundurchlässigen Kunststoffmantel kompensiert. 
Die Haltbarkeit wurde im Volvo-Ocean Race und in der Open 60 Klasse eindrucksvoll bewiesen. 

Buchtipp: Illustrated Sail & Rig Tuning, Ivar Dedekam


Text: Hans Genthe für Magazin Segeln