Stromlinienform

Stromlinienverlauf um stromlinienförmiges Tragflügelprofil

Die Stromlinienform ist die ideale Form eines Körpers, die sich durch einen möglichst geringen Strömungswiderstand gegenüber dem umströmenden Medium, zumeist Luft oder Wasser, auszeichnet. Ein quantitatives Maß für die Stromlinienförmigkeit ist der Strömungswiderstandskoeffizient $ C_{w} $; dieser ist in erster Näherung nur von der Form, nicht der Größe des umströmten Körpers abhängig. Je niedriger sein $ C_{w} $-Wert, umso stromlinienförmiger der Körper. Qualitativ ablesbar ist Stromlinienform an einem glatten, weitestgehend wirbelfreien Verlauf der Stromlinien, die in numerischen Simulationen oder Windkanalexperimenten sichtbar gemacht werden können.

Fahr- und Flugzeuge, Schiffe und U-Boote werden meist nach den Regeln der Fluiddynamik entworfen, um möglichst stromlinienförmig zu sein.

Die Natur zeigt bei einigen Tieren die Stromlinienform. So sind schnell schwimmende Fische, Wale und Pinguine stromlinienförmig, nutzen die Hydrodynamik. Vögel sind gut an die Regeln der Aerodynamik angepasst.

Ziel ist es sowohl in der Technik wie in der Natur, sich mit möglichst wenig Energieaufwand durch ein Medium zu bewegen oder (bei Gebäuden) strömenden Medien möglichst wenig Widerstand entgegenzusetzen.

Geschichte

Modell eines Luftschiffkörpers für den Windkanal der Modellversuchsanstalt in Göttingen, 1908

Der Begriff Stromlinienform wurde Anfang des 20. Jahrhunderts im Zuge der immer höheren Geschwindigkeiten motorisierter Luft- und Landfahrzeuge und deren mit der Geschwindigkeit stark steigenden Luftwiderstandes geprägt, als man systematische Strömungsversuche unternahm. Bereits 1907/08 wurde von Ludwig Prandtl in Göttingen die spätere Aerodynamische Versuchsanstalt als „Modellversuchsanstalt für Aerodynamik der Motorluftschiff-Studiengesellschaft“ errichtet und in Betrieb genommen, um die „beste“ Luftschiffform zu entwickeln.^[1] So wurden Luftschiffe von Zeppelin und Schütte-Lanz zu einem Synonym für die Stromlinienform und des technischen Fortschritts. Viele wissenschaftliche aerodynamische Grundlagen stammen aus dieser Zeit.

Im Windkanal entwickelte strömungsgünstige Fahrzeuge wie der Tropfenwagen von Edmund Rumpler vom Herbst 1921 mit einem $ C_{w} $ von nur 0,28 scheiterten am Markt. In Europa in den dreißiger Jahren am erfolgreichsten waren der Tatra 77 und seine Nachfolger. Forschungen von Paul Jaray, Wunibald Kamm und Karl Schlör von Westhofen-Dirmstein (Schlörwagen) wurden wenig beachtet und später vom Zweiten Weltkrieg unterbrochen.

• 

  Rumpler-Tropfenwagen, 1921

• 

  Replika eines Auto Union Stromlinien-konzepts (Paul Jaray), 1923

• 

  Schlörwagen, 1939

Design

Berühmt sind die Stromlinienformen älterer Autos, die sich durch besonders geschwungene Linien zeigten. Da sich die Stromlinienform aber meist auf Andeutungen beschränkte und kaum im Windkanal geforscht wurde, war der tatsächliche Widerstandsbeiwert nicht unbedingt niedrig. Fahrzeuge wie der Chrysler Airflow von 1934 oder der Bendix SWC scheiterten am Markt oder gingen nicht in die Serienfertigung. In Europa in den dreißiger Jahren am erfolgreichsten waren der Tatra 77 und seine Nachfolger.

• 

  Chrysler Airflow, 1934

• 

  Studebaker Bendix, 1934

• 

  Tatra 77, 1934

Erwähnenswert sind auch die Stromlinienlokomotiven. Beispielhaft dafür ist die deutsche DR-Baureihe 03.10 oder die DR-Baureihe 05 (Weltrekord 1935 mit 200,4 km/h), die Stromlinienausführungen der US-amerikanischen Hudson-Lokomotiven und die englische Lokomotive Mallard (bis heute bestehender Weltrekord für Dampflokomotiven mit 201,2 km/h). Parallel dazu wurden ganze Stromlinienzüge entwickelt, beginnend mit dem dieselelektrischen Fliegenden Hamburger und dem dampfbetriebenen Henschel-Wegmann-Zug. Seit den 1930er Jahren stellten diese Züge den Premium-Service des Eisenbahnverkehrs. Sie bildeten auch die Grundlage für die heutigen Hochgeschwindigkeitszüge.

• 

  DR-Baureihe 05, 1935

• 

  Super Hudson, 1937

• 

  Mallard, 1938

Bedeutenden Pioniere des auch nur kurz als Streamlining bezeichneten Stromliniendesigns waren Raymond Loewy, Norman Bel Geddes, Henry Dreyfuss und Otto Kuhler.

Weblinks

• Deutsches Museum: Tropfenwagen
• Wolf-Heinrich Hucho: Renaissance der Stromlinie? (PDF; 7,1 MB)
• Stromlinienförmiger Bus von der Walter Vetter Karosserie- und Fahrzeugbau GmbH

Einzelnachweise