Masten und Spieren

A&R-Archiv

Uwe Baykowski stellt die wesentlichen Bauteile einer Yacht, ihre Beschaffenheit, Aufgaben und damit verbundene Probleme vor.

“Masten und Spieren”

Auf den meisten Klassischen Yachten werden Holzmasten gefahren, wie es auch von den damaligen Konstrukteuren vorgesehen war.
Gleichwohl kommen auch Aluminium- und Carbonmasten mit PBO-Wanten aus Kunstfasern bei den Rennklassen wie 30er Schären oder Meter-Klassen immer mehr in Mode.
Die Vorteile der kalkulierbareren Biegekurven, des geringeren Gewichts bei höherer Festigkeit und des geringeren Pflegeaufwands überwiegen für manchen engagierten Regattasegler gegenüber der ästhetischen Erscheinung eines in der Sonne golden glänzenden Spruce-Mastes.

Wir konzentrieren uns an dieser Stelle auf Holzmasten.

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Um das Konstrukt „Mast“ besser verstehen zu können,
werden zunächst unterschiedliche Riggarten vorgestellt:  

1. Unverstagte Masten
 
Kleinere Jollen wie das Finn-Dinghy, Optimist-Jolle oder die Europe fahren unverstagte Masten, die ursprünglich aus Vollholz gefertigt wurden, derzeit jedoch ausschließlich aus Aluminium oder Carbon geliefert werden.
 
2. Topgeriggte Masten
 
Diese Riggart wird u.a. bei Seekreuzern wie KR-Yachten, Ketchen oder Yawls gefahren, die vom Konstrukteur eher als Tourenschiffe ausgelegt sind.
Das Vorstag reicht hier bis zum Masttop, das Vorsegeldreieck ist relativ groß.
Die Masten verjüngen sich nach oben wenig, weil hier Festigkeit zur Aufnahme der Vorstagkräfte erforderlich ist. Das Rigg ist nicht auf Biegung ausgerichtet, die Masten stehen gerade ausgerichtet an Deck und sollen es während des Segelbetriebes auch bleiben.
Selbstverständlich kann das Achterstag bei hartem Amwindkurs gut durchgesetzt werden, um den seitlichen Durchhang der Windanschnittkante des Vorsegels so weit wie möglich zu verringern. Schon so mancher Skipper eines Seekreuzers hat während einer Regatta seinen Mast eingebüßt, weil das Rigg mit einem zu starken Achterstagspanner ausgerüstet war, und der Mast zu hart nach achtern getrimmt wurde.
Bei diesen Riggs wird der Druck bei Starkwind im Segel durch Reffen verringert.
 
3. Dreiviertel-Riggs
 
Der weitgereiste Experte nennte diese Riggs auch „fractional rigging“.
Das Vorstag setzt hier auf ca. 3/4 (das kann variieren) der Mastlänge an, das Masttop kann über der oberen Saling oder dem Jumpbock in Längsrichtung frei nach achtern biegen.
Diese Masten verjüngen sich nach oben deutlich und sollen nach achtern biegen können.
Durch Zug am Achterstag, bei sensiblen Riggs ist auch der Schotzug am Großbaum ausreichend, biegt der Mast über die ganze Länge in Längsrichtung, nicht seitlich. Damit öffnet das Segel im Achterliek, der Druck im Segel verringert sich merklich. So kann das Großsegel noch bei höheren Windgeschwindigkeit ungerefft am Wind gefahren werden.
Bei raumen und Vorwindkursen wird das Achterstag entlastet, der Segeldruckpunkt wandert nach vorn.
Auch die Luvgierigkeit eines Bootes kann bei diesen flexiblen Riggs am Wind mit dem Achterstag beeinflusst werden.

Die Bauarten

Für die Bauart der Holzmasten ist die Riggart jedoch unerheblich.
Im Wesentlichen unterscheiden wir drei Masttypen aus Holz:
 
1. Verleimte Vollholzmasten
2. Verleimte, hohle Masten, aus mehreren Teilen rechteckig, oval oder rund verleimt
3. Pfahlmasten, aus einem massiven Baumstamm „gehauen“.
Diese Masten werden meist auf Traditionsseglern oder Arbeitsschiffen eingesetzt.
 
Die verleimten Vollholzmasten werden eher auf kleineren Boten wie
z. B. Folkebooten oder Drachen gefahren, bei denen das Gewicht eines Vollholzmastes proportional noch erträglich ist, bei größeren Yachten wird das Gewichtsverhältnis zu ungünstig.

 
Die Herstellung dieser Masten ist einfacher als die der hohlen Masten, wobei die Mastenbauer und die engagierten Regattasegler der Folkebootklasse immer wieder darüber diskutieren, ob die Verleimung in Quer- oder Längsrichtung für den „Speed“ des Bootes vorteilhafter ist.
 
Die Längsverleimung ist für den Mastenbauer allemal vorteilhafter, weil die Göl (Nut für das Segel)  unmittelbar in die beiden mittleren Kanthölzer eingefräst werden kann, hier spart man mehrere Arbeitsgänge gegenüber der Querverleimung, wo die Göl als Halbrund-Hohlkehle in zwei Leisten gefräst und erst nach dem Verleimen des Korpus aufgesetzt werden kann.
  
Der Bau eines Folkebootmastes klingt -theoretisch beschrieben- relativ einfach:
Mehrere Schichten Holz werden zu einem vierkantigen „Leimbinder“ verleimt, wobei der sorgfältige Mastenbauer darauf achtet, dass die leichteren Hölzer nach oben gelegt und die schwereren Hölzer nach unten gelegt werden, um den Mastschwerpunkt soweit wie möglich nach unten zu bekommen. Dies verringert das Topgewicht und das Boot segelt (zumindest theoretisch) aufrechter. Die Göl wird, wie oben erwähnt, vor dem Verleimen eingefräst, es ist auf eine sorgfältige Konservierung  vor dem Verleimen zu achten, weil sie nach dem Leimvorgang nur schwer zu erreichen ist.
Der „Schlitz“ für die Göl wird mit der Handkreissäge oder mit einer Lamellofräse geschnitten.
 
Der ca. 11,20 Meter lange Vierkant wird nun in Form „geshapt“, das heiß nach oben stark seitlich und Längsrichtung verjüngt, die Göl wird ca. 1,30 Meter über Deck abgesetzt.
Die Hinterkante bleibt vollständig gerade, während die Vorkante genau nach Zeichnung ausgestrakt wird. Diese Arbeiten werden entweder an der Bandsäge oder mit einer Handkreissäge ausgeführt. Der Mast ist nun immer noch ein „Vierkant“
Die Vorkante wird nun zunächst zu einem halben Achtkant ausgearbeitet, 16-Kant, 32-Kant und danach rund.
Bevor alle Kanten gerundet werden, ist die Öffnung für das Scheibgatt des Großfalls einzuarbeiten, wofür der Profi einen Kettenstemmer benutzt.
Zum Schluss ist noch die „Hök“, der Haken für die Aufnahme des Achterstags, aus drei Schichten verleimt, anzuleimen.
 
Ab der breitesten Stelle wird der Mast nun nach achtern oval ausgehobelt, zunächst mit dem E-Hobel, dann mit der Rauhbank und dem Putzhobel. Danach wird der Mast fein geschliffen.
Solch einen Mast mit sauberen Straks, gleichmäßigen Rundungen und vollkommen maßhaltig herzustellen, ist schon ein kleines Kunstwerk.

Ein Mast entsteht... (Fotos B. Winterfeld)

Holzsorten für den Mastenbau
 
Ursprünglich wurde für den Bau von Masten für das Nordische Folkeboot kostengünstige nordische Kiefer oder Fichte mit vielen Ästen verwendet, das Boot sollte ja möglichst billig sein.
In der deutschen Regattaszene stiegen jedoch die Ansprüche und man fand eine sehr schöne, leichte, astarme und langfaserige Rumänische Fichte, die sich hervorragend zum Mastenbau eignete. Dieses Holz ist bei allen Vorzügen jedoch fäulnisanfällig und man muss den Mast sehr genau im Auge behalten, um böse Überraschungen zu vermeiden.
 
Mittlerweile hat sich Sitka-Spruce  auch für die Folkebootmasten durchgesetzt, die Bauvorschriften wurden dahingehend gelockert.
Das Holz stammt aus Alaska und Nordamerika, wo es bei klirrender Kälte sehr langsam und damit engringig wächst. Es ist nahezu astfrei, langfaserig dauerhaft und sehr gradlinig bei geringem Gewicht erhältlich und für den Mastenbau besonders geeignet.
 Die Bestände schwinden jedoch so langsam, was sich auch im hohen Kaufpreis niederschlägt.
Gleichwohl lässt sich dieses Holz an Schönheit mit keinem anderen Holz vergleichen, wenn es hochglanzlackiert in der Abendsonne blinkt.
 
Für die Pfahlmasten der Traditionssegler wird meist Lärche oder Douglasie verwendet, auch Oregon-Pine findet hier in der Vollholz-Leimversion Anwendung. Hier darf das Gewicht dann keine Rolle spielen, denn dieses Holz ist sehr schwer, aber auch außergewöhnlich dauerhaft und resistent.

Typische Schäden bei Vollholzmasten und deren Instandsetzungsmöglichkeiten
 
Die meisten Schäden entstehen durch Bedienungsfehler oder Wartungsmängel.
 
Die Masten, die mit einer eingearbeiteten Göl ausgestattet sind, leben wesentlich gefährlicher als die Masten, bei denen das Segel an einer Schiene mit Rutschern läuft.
Zwar wirkt die Göl eleganter und ist sicherlich auch aerodynamischer als die Schiene, sie birgt jedoch auch Nachteile: Beim Bergen des Segels rauscht das Vorliek in voller Länge unkontrolliert aus dem Mast, was für den Einhandsegler zweifellos von Nachteil ist. Weiterhin ist die filigran dünne Wandung der Göl sehr empfindlich. So kann sie durch das Kopfbrett beim Niederholen des Segels beschädigt werden, wenn die Nase des Bootes nicht direkt im Wind liegt, das Kopfbrett quer schlägt.
Für das Einführen des Segels ist ein sogenannter „Feeder“ erforderlich, der verhindert, dass die Göl beim Setzen des Segels ausreißt.
 
Die durchgehenden Bolzen der Salings- oder Jumpstagbeschläge sind oft Ursachen für Fäulnis: Durch den Wantenzug können die Bolzen sich seitlich nach unten verformen, so dass ein Langloch am äußeren Rand des Mastes entsteht, in das Wasser einziehen kann und schnell Fäulnisschäden verursachen kann, die zunächst meist im Inneren entstehen und somit äußerlich nicht sofort sichtbar sind.
Auch Verschraubungen von Beschlägen, die in das Hirnholz des Masttops geschraubt sind, zeichnen oft verantwortlich für Fäulnisschäden, hier kann das Wasser besonders gut von oben in den Mast einziehen.
Auch der Mastfuß ist fäulnisgefährdet, steht der Mast an Deck in einem Fußbeschlag aus Metall oder unter Deck in der Mastspur, ist durch Abläufe dafür zu sorgen, dass kein Wasser in das Hirnholz des Mastes ziehen kann. Die jährliche Überprüfung des Zustandes beim Ziehen und Setzen des Mastes ist unerlässlich. Dies gilt auch für Nockbeschläge an Großbäumen.
 
Die Instandsetzung von Schäden an einem verleimten Vollholzmast lässt sich relativ einfach ausführen:
Ist etwa der Masttop mit der „Hök“ verfault oder beschädigt, wird das betroffene Stück so weit abgeschnitten, bis man wieder auf „tragfähigem“, sprich gesundem Material ist.
Der Maststumpf wird zu einer Spitze ausgehobelt, wobei das Dicken-Längenverhältnis ca. 1:10 betragen sollte. Der anzuleimende Teil besteht aus zwei vierkantigen Hälften, die entsprechend keilförmig ausgearbeitet sind. Die Göl wird vorher eingefräst, dann können die Hälften mit dem übrigen Mast verleimt werden. Es ist beim Verleimen hilfreich, zwei, drei Messing- oder Bronzestifte in die schrägen Leimflächen zu schlagen und die Köpfe abzukneifen um ein „Abglitschen“ der Teile beim Andrehen der Zwingen zu vermeiden.
Die Verleimung sollte auf einer abgerichteten, sauberen Bohle durchgeführt werden, um die Teile exakt ausrichten zu können.
 
Bei einem Bruch des Mastes im unteren Teil, etwa noch auf Deckshöhe, kann wie vor verfahren werden. Liegt der Bruch deutlich höher, ist abzuwägen, ob eine Reparatur noch wirtschaftlich ist.
 
Eine ausgerissene Göl lässt sich oftmals noch mit Tapestreifen und kleinen Keilchen in Position bringen und mittels angedicktem Epoxidharz verkleben.
 
Ist ein Teil der Göl irreparabel zerstört, so kann auch hier ein Teilstück hergestellt und eingeschäftet werden.
Tiefe Faulstellen, die etwa von den durchgehenden Querbolzen verursacht worden sind, können ebenfalls durch eingeschäftete Lamellen beseitigt werden:
 
Der Mast wird auf einer abgerichteten Bohle gerade ausgerichtet und die Faulstelle wird konkav ausgehobelt und fein geputzt. Das Verhältnis sollte hier bei 50 mm Tiefe etwa 1200 mm Länge betragen, um eine möglichst lange Leimfläche zu erzielen. Je länger,desto besser.
 
Lamellen aus gleichem Holz werden mit Epoxi-Klebeharz (oder Holz-Leim) mit Schraubzwingen in die Aushöhlung gepresst. Nach Aushärtung des Klebers kann das überstehende Holz abgehobelt werden.
Diese Prozedur wird auf der anderen Seite wiederholt.
Der Mast hat an dieser Stelle durch die Lamellenverleimung eine höhere Festigkeit als vorher, das Biegeverhalten wird nicht beeinträchtigt, wenn die Leimung lang genug ausgeführt wird.

Fotos: W. Pietrzak, SY Song of Whale & Archiv U. Baykowski

Reparatur mit kurvenartigen Schäftungen:

Verleimte hohle Masten
 
Für den Bau von hohlen Masten wird bevorzugt Sitka-Spruce oder Kiefer (Föhre) verwendet.
Die Querschnitte variieren zwischen eckig mit abgerundeten Ecken, oval oder rund.

Mastquerschnitte

 
Es liegen keine statischen Berechnungen vor, wie dick die Wandungen oder wie groß der Querschnitt von Holzmasten sein soll. Die Gestaltung der Holzmasten beruht eher auf empirischen Werten.
 
Der eckige Kastenmast ist am einfachsten zu bauen, hier werden die vier Seitenhölzer zur vollen Länge zusammengeschäftet und zu einem Kasten verleimt. Bevor die letzte Lage aufgeleimt, der Kasten also geschlossen wird, ist das Innenleben des Mastes zu gestalten :
 
Für die Querverbolzungen der Beschläge für die Wantenaufnahmen sind Füllstücke aus dem gleichen, oder Hartholz vorgesehen, um den Pressdruck der Bolzen aufzunehmen und um den Schrauben für die Fingerenden der Beschläge „Fleisch“ zu bieten. Am Top und am Fuß wird der Mast ebenfalls mit Füllstücken zu einem „massiven“ Stück ausgeführt, denn hier sollen die Fallwinschen, der Lümmelbeschlag und oben der Rollenkasten (Scheibgatt)  mit der Fallscheibe montiert werden. Die Füllstücke sollen an den Enden keilförmig ausgeschärft werden, um Spannungsspitzen, die zu Querbrüchen führen könnten, zu vermeiden.
In den meisten Fällen laufen Kabel für die Beleuchtung und die Mastelektronik durch den Mast, die in Kabelrohren von oben nach unten geführt werden.
Selten laufen die Fallen innen durch den Mast; wenn dies so ist, muss Tauwerk oder Draht auch in Rohren durch den Mast geführt werden, um den Transport von Nässe oder Feuchtigkeit in das Mastinnere zu vermeiden. Außerdem verhindern die Rohre das Klappern der Fallen im Mast.
 
Für die ovalen und die runden Masten gelten die gleichen Regeln bezüglich des Innenlebens, allerdings sind diese Masten wesentlich anspruchsvoller
anzufertigen.
Für ein ovales Profil kann dieselbe Technik der Kastenverleimung angewendet werden, hier sind die Seitenbretter jedoch innen, der äußeren Form folgend,
ausgekehlt, so dass die Wandung immer gleich dick bleibt.
 
Für runde Masten werden rund ausgekehlte Teilstücke, wie Tortenstücke an den schmalen Kanten geschmiegt, so dass sie ein Rund ergeben.
Das Ganze soll sich dann nach oben noch passend verjüngen und miteinander verleimt werden!
Die Masten werden zunächst in zwei Hälften gebaut, das Innenleben vorbereitet und anschließend verleimt.
 
 
Schäden an verleimten, hohlen Masten und deren Instandsetzung
 
Es ist theoretisch möglich, einen gebrochenen hohlen Mast zu schäften, jedoch bewegt sich dieser Aufwand meist jenseits jeglicher Wirtschaftlichkeit und soll aus diesem Grund hier nicht näher beschrieben werden.
Viel häufiger tritt hier hingegen das Problem der geöffneten Leimnähte auf. In den fünfziger/sechziger und auch noch in den frühen siebziger Jahren wurde gerne der „Kauritleim“ verwendet. Dieser Harnstoff-Formaldehydleim hat mittlerweile die unangenehme Eigenschaft angenommen, sich aufzulösen und damit seine Leimkraft zu verlieren. Dieser Leim trägt farblich nicht auf, die Fuge ist bei gleicher Maserung des Holzes annähernd unsichtbar, das hat diesen Leim so beliebt gemacht. So ist allerdings auch eine offene Fuge nicht  immer auf Anhieb zu erkennen. Derartig verleimte Masten sollten sorgfältig auf lose Leinfugen untersucht werden, um größere Schäden zu vermeiden.

 
Sind offene Fugen vorhanden, können diese ausgeleistet werden.
Sorgfältige, regelmäßig durchgeführte Lackierungen können dieses Problem durchaus verzögern.
Dunkle Leimfugen sind weniger gefährdet, hier wurde der immer noch aktuelle Resorzinharzleim verwendet, der bei Masten bis heute noch keine Auflösungserscheinungen zeigt.
Die Holzmasten haben heutzutage wesentlich härtere Arbeit zu leisten als vorher, weil die Materialien der modernen Wanten und der Segel größere Kräfte in den Mast einleiten.
 
Im Winter sollen die Masten möglichst luftig, vor Sonne geschützt und trocken auf schnurgerade ausgerichteten Auflagen gelagert werden, damit sie keinen Schaden nehmen.

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