Die Frage der Woche: Was ist eine Haifolie und wie und wo wird sie eingesetzt?

Jede Woche beantworten wir euch Fragen zu allen möglichen Themen. Heute fragt uns Chiara: Was ist eine Haifolie und wie und wo wird sie eingesetzt? Hier erfahrt ihr die Antwort ...

Der Hai kann sich im Wasser sehr schnell fortbewegen. Das liegt zum einen an seiner Körperform, nicht zuletzt aber an seiner Haut.

Die Haifischhaut reduziert den Reibungswiderstand im Wasser und ermöglicht so ein schnelleres Fortbewegen. Dies geschieht durch viele kleine Zähnchen an der Haifischhaut, die zur Schwanzflosse hin ausgerichtet sind.

Was ist eine Haifolie?

Eine Haifolie ist eine Folie, die von der Struktur her der Haut eines Hais ähnlich ist.

Den Bauplan der Haifischhaut versuchte der Mensch zu nutzen und entwickelte eine Folie. Wird diese Folie an bestimmten Fahrzeugen angebracht, kann man den Luftwiderstand verringern und damit Treibstoff einsparen.

Wo wird sie eingesetzt?

Die Haifolie kann in mehreren Bereichen eingesetzt werden, generell gilt aber, dass die Reibung nur innerhalb eines bestimmten Geschwindigkeitsbereichs reduziert wird.

Da Autos diesen Geschwindigkeitsbereich nicht erreichen, kann Haifolie beispielsweise nicht für PKWs eingesetzt werden. Außerdem muss die Rillenoberfläche der Folie für jede Anwendung angepasst werden. Das heißt, die Folie für ein Flugzeug kann nicht automatisch für eine andere Maschine (z.B. kleineres und langsameres Flugzeug) angewendet werden.

 "Aquaray" genannte Wasserfahrzeugstudie der Firma Festo, die sich am Schwimmverhalten des Mantas orientiert. Foto © Festo

Doch nicht nur bei Flugzeugen kann Haifolie aufgeklebt werden. Auch Boote nutzen diese Folie, um höhere Geschwindigkeiten zu erreichen, aber auch um besser gegen Seepocken und Muscheln, die sich am Rumpf des Bootes festzsetzen, vorzugehen. Ein weiteres Einsatzgebiet des Prinzips der Haifolie findet sich außerdem bei Schwimmanzügen.

Wieviel Treibstoff kann eingespart werden?

Stark vergrößertes Modell einer Haifischhaut. Die Schuppen (blau) tragen scharfe Rippen, die den widerstandsvermindernden Effekt bewirken

In einem Laborexperiment konnte die Reibung mithilfe der Haifolie um zehn Prozent gesenkt werden. Normalerweise lässt sich in der Realität eine Widerstandsverminderungen von ungefähr acht Prozent erreichen. Das bedeutet, dass der Kerosinverbrauch eines Flugzeuges zwischen ein und drei Prozent verringert werden kann.

In Zahlen ausgedrückt bedeutet das, dass 1.000 Kilogramm Treibstoff pro 11.000 Kilometer eingespart werden könnnen. In einem Jahr entspräche das ungefähr einer Kosteneinsparung von 100.000 US-Dollar pro Langstreckenflugzeug.

Nachteile

Obwohl die Folie vielversprechend ist, hat sie sich in der Luftfahrt bisher nicht durchgesetzt. Nach einigen Tests kam heraus, dass die Folie zwar den erwarteten Reibungswiderstand reduziert und damit den Kerosinverbrauch verringert, allerdings machen andere Probleme die Kosteneinsparung zunichte

Ein Grund hierfür liegt zum einem darin, dass die Folie sehr schwer und nur unter hohem Kostenaufwand auf ein Flugzeug aufgetragen werden kann. Dies ist vor allem aufgrund der vielen Inspektionen, die ein Flugzeug zur Wartung benötigt, ein Problem.

Vor einer Inspektion muss die Haifolie entfernt werden und nach einer Flugzeugwartung muss sie wieder aufgeklebt werden. Zum anderen braucht die Folie eine lange Haltbarkeit unter ständig wechselnden physikalischen Bedingungen, da die Oberflächentemperatur eines Flugzeuges stark variiert.

Steht ein Flugzeug auf einer Landebahn, wird dessen Oberfläche durch die Sonne erhitzt. Kurz nach dem Startvorgang sinkt die Temperatur der Flugzeugoberfläche jedoch drastisch auf weit unter minus 40 Grad Celsius.

Nichtsdestotrotz wird diese Methode zur Einsparung von Treibstoff für den Einsatz in der Luftfahrt weitererforscht. Ein mögliches Konzept besteht darin, dass die Haifolie nicht mehr als Folie aufgetragen wird, sondern die Rillen, die den Widerstand reduzieren, direkt auf die Flugzeugoberfläche per Laser eingraviert werden.

Begriffserklärung:

Unter Reibung oder Reibungswiderstand versteht man eine Bewegungshemmung beziehungsweise den Verlust von (mechanischer) Energie während einer Bewegung (z.B. die Geschwindigkeit von Fahrzeugen wird durch den Luftwiderstand reduziert/ gehemmt, wodurch mehr Energie in Form von Treibstoff notwenig ist).

Text: RR, Stand 12. 3. 2012, Fotos: R. Rosenbauer (Riffhai, Boeing 737-800), Festo (Aquaray), Geri und Freki (Haihaut; cc by sa 3.0).

Hinweis: Im Archiv wurden alle Bilder und Links entfernt