Gierachse

Gieren eines Flugzeuges

Als Gierachse, auch Hoch- oder Vertikalachse (engl. yaw axis), bezeichnet man die vertikale Achse des fahrzeugfesten Koordinatensystems bei Luft-, Wasser-, Raum- oder Landfahrzeugen. Die Drehbewegung um diese Achse wird als Gieren bezeichnet. Zusammen mit dem Wanken/Rollen und Nicken/Stampfen ist das Gieren eine der drei Grund-Rotationsbewegungen eines Körpers im Raum.

Das früher gebräuchliche Synonym Schlingern hat einen Bedeutungswandel erfahren und bedeutet inzwischen eher „Rollen“. Es gibt für Schlingern aber auch die Definition „Kombination von Rollen, Gieren und Stampfen“.

Allgemein

Die Gierrate (auch Giergeschwindigkeit) bezeichnet die Winkelgeschwindigkeit der Drehung eines Fahrzeuges um die Hochachse. Das Gierträgheitsmoment beschreibt das Trägheitsmoment um die Achse.

Gierstabilität ist die Eigenschaft eines Fahrzeugs, ohne zusätzliche Steuerung sich annähernd geradeaus zu bewegen. Ein gierstabiles Fahrzeug zeigt geringe Tendenz zum Gieren, nimmt vielleicht sogar ohne Steuerhilfe erneut Geradeausfahrt auf, wenn es durch äußeren Einfluss vom Kurs abgebracht wurde.

Bedeutung für die Fahrzeugarten

Luftfahrzeuge

Unter bestimmten Außenbedingungen (meist Böigkeit) gieren Luftfahrzeuge in unerwünschter Weise, was bei großen Verkehrsmaschinen durch einen Gierdämpfer (engl. yaw damper) abgeschwächt wird. Eine Besonderheit bei Flugzeugen ist die Gier-Schwingung (Dutch Roll).

Wasserfahrzeuge

Im seemännischen Sprachgebrauch versteht man unter Gieren das Abweichen vom Kurs, das durch Seegang, Strömung oder (bei Segelfahrzeugen) unpassende Verteilung der Segelfläche oder falschen Trimm hervorgerufen wird. Man spricht in Bezug auf die Winde von Luv- und Leegierigkeit.

Wird ein Schiff schräg zu einer Strömung gestellt, so wird die Kraft der Strömung abhängig vom Anstellwinkel (und von der Eigenbewegung des Schiffes) in zwei Kräfte aufgeteilt. Eine Kraft in Richtung des Stromes, und eine dazu quer gerichtete Kraft. Die Querkraft versetzt das Schiff seitlich zur Kurslinie. Auch das wird als Gieren bezeichnet. Gezielt kann dies angewendet werden, um beispielsweise quer zu einem Fluss zu fahren. Dabei wird die Fließgeschwindigkeit des Wassers mit dem Motor ausgeglichen, oder das Schiff hängt als Fähre an einem über den Fluss gespannten Seil.

Landfahrzeuge

Zusammen mit den Raddrehzahlen und der Querbeschleunigung ist die Gierrate eine unverzichtbare Messgröße für die Funktion eines Stabilitätssystems von Landfahrzeugen. Zwar ist die Gierrate eines Fahrzeugs eine der wichtigsten Bewegungsgrößen, der Gierwinkel hingegen spielt praktisch nur eine sehr untergeordnete Rolle (z. B. Kompass für die Navigationskarte). Es ist der Winkel zwischen einem gedachten raumfesten und dem fahrzeugfesten Koordinatensystem. Im Gegensatz dazu ist der Schwimmwinkel für die Fahrstabilität deutlich wichtiger.

Die Gierrate von PKWs überschreitet selten Beträge von ca. 5°/s auf Autobahnen und ca. 75°/s bei Parkvorgängen.

Das Gierträgheitsmoment ist eine wichtige Einflussgröße für das „Pendeln“ von Anhängern (siehe: Anti-Schlinger-Kupplung).

Spurgeführte Fahrzeuge

Bei spurgeführten Fahrzeugen ist das durch den Sinuslauf verursachte Schlingern (Gieren) des Drehgestells die wichtigste Einflussgröße bei der Laufstabilität. Hochgeschwindigkeitszüge haben daher meist redundant ausgeführte Schlingerdämpfer.

Siehe auch

• Rotationsachse
• Längsachse, Wankachse, Querachse, Roll-Nick-Gier-Winkel
• Flugsteuerung
• Gierratensensor