Rund 30 Mio. Weihnachtsbäume werden allein in Deutschland jedes Jahr verkauft. Die meisten von ihnen landen in kuscheligen Wohnzimmern, wo allenfalls beim Lüften ein Hauch vorbeizieht. Einige aber – und das sind meist nicht die Kleinsten – werden auch im Freien aufgestellt, etwa auf Weihnachtsmärkten oder vor dem Rathaus. Was passiert, wenn ein solcher Baum infolge einer Windbö umstürzt, kann man sich leicht ausmalen. Wissenschaftler der FH Aachen haben jetzt herausgefunden, mit wie viel Gewicht ein Weihnachtsbaum am Boden verankert werden muss, damit er auch einen Sturm unbeschadet übersteht. Die nötigen Messdaten haben sie im Windkanal des Fachbereichs Luft- und Raumfahrttechnik ermittelt.
Zehn Meter hoch, also zwölf Tonnen Gewicht
„Wir messen, welcher Staudruck sich bei unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten aufbaut“, erläutert Prof. Frank Janser, Experte für Strömungsmechanik und Industrieaerodynamik. Daraus könne der Widerstandsbeiwert (oder cw-Wert) ermittelt werden, ein dimensionsloser aerodynamischer Wert. Die Nordmanntanne, die im Windkanal an der Hohenstaufenallee als Testobjekt diente, war nur 1,20 Meter hoch – „die Ergebnisse lassen sich aber auf große Bäume hochskalieren“, betont Prof. Janser. Im konkreten Fall zeigte sich bei den Tests, dass ein zehn Meter hoher Baum mit etwa zehn bis zwölf Tonnen Gewicht verankert werden muss.
Bereits auf Weihnachtsmarkt umgesetzt
Die Messung im Windkanal ergibt einen Widerstandsbeiwert von etwa 0,8 – zum Vergleich: ein modernes Auto liegt bei 0,3 bis 0,35, ein Lkw ebenfalls bei 0,8. „Es gibt in der wissenschaftlichen Literatur nur wenig Angaben zum Thema“, erläutert Achim Bosten, Statiker beim Aachener Unternehmen BFT Cognos und Lehrbeauftragter am Fachbereich Architektur der FH Aachen. Bisher sei man von einem wesentlich niedrigeren Wert ausgegangen – entsprechend geringer habe man auch die nötige Verankerung bemessen.
Der Test im Windkanal war eine gemeinsame Aktion des Fachbereichs Luft- und Raumfahrttechnik der FH Aachen, von BFT Cognos und des Märkte und Aktionskreis City e.V., der den Weihnachtsmarkt rund um Dom und Rathaus veranstaltet. Die Ergebnisse des Versuchs flossen bereits in die Vorbereitungen für den Weihnachtsmarkt 2017 ein.
Fixierte Tannennadeln
Die Mitarbeiter des Fachbereichs betraten mit diesem Versuch Neuland – normalerweise werden im Windkanal Tests aus den Bereichen Luft- und Raumfahrttechnik, Automobil- und Motorradtechnik durchgeführt. Und sie trafen für das biologische Versuchsobjekt besondere Vorkehrungen: Damit die Tannennadeln bei Luftgeschwindigkeiten von mehr als 80 Kilometern pro Stunde nicht überall in dem Windkanal herumfliegen, wurden sie vorab mit mehreren Dosen Sprühlack fixiert.
Für Ottonormalbürger heißt das wohl: Draußen stellen wir am besten nur sehr kleine Weihnachtsbäume auf – wer möchte schon mit Tonnen-Gewichten für den Tannenbaum die Terrasse belasten? Oder es wird lieber der natürlich verwurzelte Nadelbaum im Garten geschmückt, dessen Wurzeln den Lasten eines Sturmes gewachsen sein sollten. Aber das mit dem Sprühlack für die Nadeln wäre vielleicht nicht nur draußen und bei Sturm ein bedenkenswerter Tipp…
