Aerodynamik, Lehrbeiträge/-filme

[pipo]

AW: Aerodynamik, Lehrbeiträge/-filme

Hi,

eine Frage hatte ich vergessen:

Mich hätte interessiert, wie viel Fläche in Spannweitenrichtung durch einen 100 Zeller im Verhältnis zu einem einem 50 er eingespart wird. Kann das jemand berechnen?

Überschlägig sehr leicht, ja.
Bei 30qm ausgelegter Fläche reduziert man mit 100 Zellen die umströmte Tuchfläche um ca. 1qm. (gegenüber 50 Zellen, an Ober-, und Untersegel in Summe)

Der Staudruck wird nie reichen um das [den Klapper] zu verhindern, geschweige denn um ihn scheinbar sicherer zu machen!

Der Schirm klappt nicht, weil der Innendruck abnimmt, sondern weil der Anstellwinkel (unter den Nullauftriebswinkel) abnimmt.
Ein Schirm mit hohem Innendruck klappt also auch nicht tendenziell später ein, als einer mit niedrigem Innendruck.
Diesen Zusammenhang aus hohem Innendruck und hoher Klapp-Resistenz halte ich für eine Legende.

Schau dir diesen Klapper an:


Da dreht es einfach den gesamten Flügel um, weil er unterschneidet. (Wie das potentiell mit jede Gleitschirm passieren kann.)Ob im Moment des Einklappens der Innendruck höher oder niedriger war, ist irrelevant.

Habt Ihr Rast schon angedacht?

Nein.

vG,

P.

[Gast]

AW: Aerodynamik, Lehrbeiträge/-filme

Danke für die Erläuterung zum Innendruck Pipo.

Für die Oberfläche des Schirmes, der sich aufbläht, habe ich nach Horst Altmanns Methode mit dem Radius zur Nachbarzellenecke mal gerechnet:
der Radius des Balloonings ist Radius = 1/2 * Wurzel( Breite² + Höhe² )
die Länge des Kreissegmentes ist Bogen = 2 * Radius * ARCSIN( Breite / ( 2*Radius ))

Spannweite: 9m
Profiltiefe Zentrum: 2,2m
Profiltiefe Stabi: 0,6m
Profildicke Zentrum : 0,4m
Profildicke Stabi: 0,1m
Schirm als Trapez betrachtet:
Oberfläche (Oberseite) ohne Ballooning 28,17m²
Oberfläche (Oberseite) mit Ballooning 50 Zeller 33,03m²
Oberfläche (Oberseite) mit Ballooning 100 Zeller 29,95m²

Ein 100 Zeller spart also gegenüber dem 50 Zeller ca. 3m² an Stoff. Und dementsprechend Widerstand.

P.S. Soviel zur grauen Theorie. Pipo war schneller und wird die Stoffzuschnitte auch ganz gut kennen

[nikolaus]

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Den maximal möglichen Innendruck - nämlich den Staudruck - erhält man, wenn die Öffnung genau im Staupunkt liegt. Sie darf dafür auch nur "punktgroß" sein.
Je größer die Öffnung wird, desto mehr nimmt der Druck ab.

Solange die Luft nicht irgendwo am Rand der größeren Öffnungen wieder austritt, sollte das aus meiner Sicht noch keine Auswirkung auf den Innendruck haben... ?

Der Schirm klappt nicht, weil der Innendruck abnimmt, sondern weil der Anstellwinkel (unter den Nullauftriebswinkel) abnimmt.
Ein Schirm mit hohem Innendruck klappt also auch nicht tendenziell später ein, als einer mit niedrigem Innendruck.
Diesen Zusammenhang aus hohem Innendruck und hoher Klapp-Resistenz halte ich für eine Legende.

Meine Frage in diesem Zusammenhang wäre, ob die Unterschneidung sofort den ganzen Flügel betrifft, oder an der Eintrittskante beginnt. In letzterem Fall würde ich vermuten, dass kleinere Öffnungen oder gar Ventile, die das Entleeren verzögern, dadurch auch das Einklappen verzögern. Mit Ventilen dann grundsätzlich auch so lange, das es keine kleinen Klapper mehr gibt sondern nur ein vollständiges Umschlagen. In diesem Video (gleiches Thema wie Dein Foto) wird zum Nachteil, was die Sicherheit beim Infinity Tumbling vermutlich deutlich erhöhen wird (U-Turn Thriller):

https://www.youtube.com/watch?v=PjPmpocQurE

[Gast]

AW: Aerodynamik, Lehrbeiträge/-filme

Die Größe der Öffnung selbst hätte bei selbem Außendruck keine Änderung des Innendrucks zur Folge, lediglich eine Änderung der Anpassungsgeschwindigkeit. Allerdings deckt eine größere Öffnung eben auch druckschwächere Gebiete ab, so dass sich ein geringerer Druck als der Druck des größten Staudruckes einstellt.




Innendruck braucht ein Schirm eigentlich nur so viel, dass der Schirm nicht durch die Leinen in Flugrichtung gestaucht wird. Außerdem gibt es an der Nase ja diese Stelle mit hohem äußerem Druck, die ein negatives Ballooning nach innen hat. Das will man ja mit einer seitlichen Spannung und entsprechendem Innendruck verringern.

Wichtiger als ein hoher Innendruck scheint mir die Geschwindigkeit des Luftaustauschs bei der Entleerung oder der Wiederbefüllung. Zu schnelle Wiederbefüllung will man auch nicht wegen der Schockbelastung.

Damit ein Klapper nicht so dramatisch wird soll eine rechtzeitig wegbrechende Front helfen, sei es durch ein Rast oder eine andere Form der Sollbruchstelle im Profil. Eure Beispiele zeigen, dass zu viel Innendruck bzw. zu langsames Entleeren eher schädlich ist. Bei einem seitlichen Klapper des Außenflügels hingegen, würde da eine steifere Kappe das Weiterklappen nach Innen eher verhindern oder befördern?

[pipo]

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Hi Sebastian,

Für die Oberfläche des Schirmes, der sich aufbläht, habe ich nach Horst Altmanns Methode mit dem Radius zur Nachbarzellenecke mal gerechnet:
[...]
Ein 100 Zeller spart also gegenüber dem 50 Zeller ca. 3m² an Stoff. Und dementsprechend Widerstand.
P.S. Soviel zur grauen Theorie. Pipo war schneller und wird die Stoffzuschnitte auch ganz gut kennen

Unsere abweichenden Ergebnisse liegen daran, dass du ohne Zug in Spannweitenrichtung gerechnet hast, und ich mit dem Zug in Spannweitenrichtung, der natürlich das Ballooning markant reduziert. (Und damit auch das "Einsparungspotential" des 100Zellers.)

Solange die Luft nicht irgendwo am Rand der größeren Öffnungen wieder austritt, sollte das aus meiner Sicht noch keine Auswirkung auf den Innendruck haben... ?

Genau das macht die Luft aber: Gibt's irgendwo einen Bereich mit geringerem Druck, strömt die Luft dorthin.

Meine Frage in diesem Zusammenhang wäre, ob die Unterschneidung sofort den ganzen Flügel betrifft, oder an der Eintrittskante beginnt. In letzterem Fall würde ich vermuten, dass kleinere Öffnungen oder gar Ventile, die das Entleeren verzögern, dadurch auch das Einklappen verzögern.

Das Unterschneiden wird in der Regel schon an der Eintrittskante beginnen. Wird der Schirm am Entleeren (bzw. am Deformieren) gehindert, dann denke ich allerdings nicht, dass das das Einklappen verzögert. Es wird eher flächiger ausfallen.

Damit ein Klapper nicht so dramatisch wird soll eine rechtzeitig wegbrechende Front helfen, sei es durch ein Rast oder eine andere Form der Sollbruchstelle im Profil.

Die "Sollbruchstelle" muss sofort wirken:
Beim provozierten Klapper, sobald man die A-Leinen ein paar Zentimeter nach unten gezogen hat. ( So wie das in diesem Video zu sehen ist. Mit "Sollbruchstelle" ist der Knick gemeint, der in etwa beim Spannungsband zwischen B und C auftritt: https://www.youtube.com/watch?v=U0N3muy3Pjw )
Beim echten Klapper, muss die Knickstelle auftreten sobald die die Nase durch die Turbulenz minimal nach unten gedrückt wird.
Ein Band, das die Luftströmung zwischen vorderem und hinterem Flügelbereich behindert, kann in dieser Situation keine Wirkung haben, da in dem Moment, wo sich der Knick im Video ausbildet noch eine Strömung im Kappeninneren von hinten nach vorne (oder vorne nach hinten) vorhanden ist, die das Band unterbinden könnte. (Mehr zu dieser Sollknickstelle habe ich unter anderem hier geschrieben.)

Eure Beispiele zeigen, dass zu viel Innendruck bzw. zu langsames Entleeren eher schädlich ist. Bei einem seitlichen Klapper des Außenflügels hingegen, würde da eine steifere Kappe das Weiterklappen nach Innen eher verhindern oder befördern?

Hoher Innendruck (im Normalflug) und langsames Entleeren hängen nicht zusammen. Dass zu langsames Entleeren - wie auch zu schnelles Befüllen - oft schädlich ist, sehe ich auch so. Das Einklapp-, und Wiederbefüllthema ist aber ziemlich komplex. Nicht jeder Schirm reagiert gleich auf schnelles/langsames Befüllen. Oft führt der Weg zum Ziel über Versuch und Irrtum.

Klappt nur der Außenflügel ein, passiert sowieso nicht viel. Du kannst - ich würde sagen mit ziemlich jedem Schim - an der äußersten A-Stammleine reißen wie du willst: Der Schirm wird nicht arg nach Innen "weiterklappen".

vG,

P.

[fuschertom]

AW: Aerodynamik, Lehrbeiträge/-filme

Diesen Zusammenhang aus hohem Innendruck und hoher Klapp-Resistenz halte ich für eine Legende.

Schau dir diesen Klapper an:
[ATTACH=CONFIG]27567[/ATTACH]

Da dreht es einfach den gesamten Flügel um, weil er unterschneidet. (Wie das potentiell mit jede Gleitschirm passieren kann.)Ob im Moment des Einklappens der Innendruck höher oder niedriger war, ist irrelevant.

Hi Pipo!

Danke für deine Antwort. Was ist dann deiner Meinung der Vorteil einer Sharknose? Ist sie eine Optimierungsaufgabe hinsichtlich Kappeninnendruck oder spielen da noch andere Parameter mit rein?

Danke!!

[nikolaus]

AW: Aerodynamik, Lehrbeiträge/-filme

Das Unterschneiden wird in der Regel schon an der Eintrittskante beginnen. Wird der Schirm am Entleeren (bzw. am Deformieren) gehindert, dann denke ich allerdings nicht, dass das das Einklappen verzögert. Es wird eher flächiger ausfallen.

Um eine vollständig geschlossen Kappe umzuklappen braucht es meines Erachten schon eine höhere Krafteinwirkung (Abtrieb), als notwendig ist, um beim normalen Schirm lediglich die Front umschlagen zu lassen bzw. in stärkerem Maße zu deformieren (in dem oben verlinkten Unfall-Video glaube ich bereits in Sekunde 9-10 einen Entlaster ohne Pilotenreaktion zu erkennen, bei dem ich eigentlich schon mit einen Klapper gerechnet hätte). Im Grunde eine ähnliche Fragestellung wie in der Diskussion, ob eine zurückversetzte A-Ebene die Kappe stabiler macht, bevor sie unter stärkerem Einfluss um so heftiger reagiert.

Beim echten Klapper, muss die Knickstelle auftreten sobald die die Nase durch die Turbulenz minimal nach unten gedrückt wird.
Ein Band, das die Luftströmung zwischen vorderem und hinterem Flügelbereich behindert, kann in dieser Situation keine Wirkung haben, da in dem Moment, wo sich der Knick im Video ausbildet noch eine Strömung im Kappeninneren von hinten nach vorne (oder vorne nach hinten) vorhanden ist, die das Band unterbinden könnte.

Das Band kann keine Wirkung haben, weil es eine haben könnte? Mal abgesehen davon, dass es keine schöne Idee war, Dich in eine Diskussion über RAST zu verwickeln: Soll nicht genau diese Strömung von hinten nach vorne unterbunden werden, damit möglichst viel Fläche vom hinteren Teil der Kappe stehen bleibt während die Front kollabiert?

[pipo]

AW: Aerodynamik, Lehrbeiträge/-filme

Hi,

Was ist dann deiner Meinung der Vorteil einer Sharknose? Ist sie eine Optimierungsaufgabe hinsichtlich Kappeninnendruck oder spielen da noch andere Parameter mit rein?

genau - der Vorteil liegt darin, den Innendruck bei verschiedenen Anstellwinkeln (einigermaßen) konstant zu halten, und nicht darin, ihn möglichst hoch zu halten.

Das Band kann keine Wirkung haben, weil es eine haben könnte?

Das Band hat dann eine Wirkung, wenn Luft im Schirm von vorne nach hinten (ober umgekehrt) strömt. Das ist aber im Moment des beginnenden Klappers noch nicht der Fall. (Ich meine damit den Moment, in dem sich im oben verlinkten Video die Falte zwischen B und C erstmals ausbildet.)
In vielen anderen Fällen hat es aber natürlich eine Wirkung!

vG,

P.

[Gast]

AW: Aerodynamik, Lehrbeiträge/-filme

https://www.xkcd.com/803/

[Horst Altmann]

AW: Aerodynamik, Lehrbeiträge/-filme

Danke für die Erläuterung zum Innendruck Pipo.

Für die Oberfläche des Schirmes, der sich aufbläht, habe ich nach Horst Altmanns Methode mit dem Radius zur Nachbarzellenecke mal gerechnet:
der Radius des Balloonings ist Radius = 1/2 * Wurzel( Breite² + Höhe² )
die Länge des Kreissegmentes ist Bogen = 2 * Radius * ARCSIN( Breite / ( 2*Radius ))

...

Ein 100 Zeller spart also gegenüber dem 50 Zeller ca. 3m² an Stoff. Und dementsprechend Widerstand.

P.S. Soviel zur grauen Theorie. Pipo war schneller und wird die Stoffzuschnitte auch ganz gut kennen

Hab mal in die Geometriedetails der drei Schirm-Modelle geschaut:
Ohne Ballooning: 54.34 m2 Oberfläche
50 Zeller: 59.24 m2
100 Zeller: 56.06 m2

Mit der einfachen Ballooning-Theorie kommt man beim Vielzeller auf eine Ersparnis von ca 3m2 (grob 5 Prozent).

Pipo, wie rechnet ihr den Einfluß der Flügelspannung? Macht ihr da hochkomplexes FSI oder habt ihr eine Daumenformel?

Grüße, Horst

[Gast]

AW: Aerodynamik, Lehrbeiträge/-filme

Hier finden sich sehr hilfreiche Unterrichtsmaterialien zur Strömungsdynamik. Didaktisch sauber aufgebaut beim Einfachen beginnend aber mit dem Mut dann schon in die Tiefe zu gehen:

http://user.uni-frankfurt.de/~korneck/Unterrichtsreihe.html

[nikolaus]

AW: Aerodynamik, Lehrbeiträge/-filme

Hier finden sich sehr hilfreiche Unterrichtsmaterialien zur Strömungsdynamik. Didaktisch sauber aufgebaut beim Einfachen beginnend aber mit dem Mut dann schon in die Tiefe zu gehen:
http://user.uni-frankfurt.de/~kornec...chtsreihe.html

Danke, Sebastian. Das ist nach erster Durchsicht ziemlich genau der Tipp, auf den ich schon länger gehofft hatte...

LG Jochen

[Gast]

AW: Aerodynamik, Lehrbeiträge/-filme

Gerne, Nikolaus. Ich selber habe immer wieder das Gefühl "Jetzt hab ich wieder was verstanden", das dann nach kurzer Zeit wieder verfliegt. Und dann muss ich wieder ein bisschen recherchieren.

Hier ist eine Erklärung des Insektenfluges, eine komplett andere Aerodynamik:

http://www.spektrum.de/magazin/die-kunst-des-insektenflugs/827952

Kurzfassung mit Bildern:

https://www.scientificamerican.com/article/catching-the-wake/

Hier mit Illustrationen zur Erzeugung der Strömung zwischen den Wirbeln:

http://jeb.biologists.org/content/211/2/224

Das "Wirbel-Fangen" könnte auch eine Erklärung für den sog. "Forellen-Effekt" sein, nämlich dass am Fischschwanz Wirbel so erzeugt werden, dass diese zwischen sich eine Strömung erzeugen. Und Wirbel (=Turbulenzen) sind eben dieses chaotische Phänomen, das sich vereinfachenden Berechnungen widersetzt.

[nikolaus]

AW: Aerodynamik, Lehrbeiträge/-filme

Forellen-Effekt

http://www.evert.de/ap0509.htm
(Wriggen als Antrieb von Booten ist laut irgendeines verschollenen Artikels mit einem flexiblen Ruderblatt effizienter als mit einem starren)

Weil in einem der Insekten-Artikel Topspin und Unterschnitten (seitlichen Anschnitt gibt`s auch) erwähnt wurde:
https://de.wikipedia.org/wiki/Flettner-Rotor
http://www.rc-network.de/forum/showt...eug-(Flettner)
(Ein ähnlicher Effekt beim Billard wird wohl ausschließlich auf die Reibung zwischen Kugel und Tuch zurückgehen...)

Ein Aspekt, aus dem Schiffsbau, der Wulstbug (Taylor-Wulst, benannt nach David Watson Taylor), ist merkwürdigerweise nur bei wenigen Bootstypen in Anwendung und habe ich an Luftfahrzeugen noch nie gesehen... ???

LG Jochen

[Gast]

AW: Aerodynamik, Lehrbeiträge/-filme

Disclaimer:


Der Herr Evert ist Esoteriker, der sich seine eigenen Überlegungen zu Phänomenen der Aerodynamik gemacht hat. Die haben natürlich keinen Anspruch auf Wissenschaftlichkeit, sondern sind Produkte seiner Phantasie, oder, so wie er es selbst sagt, wurden ihm von seinen verstorbenen Freunden eingegeben. Kiemen als Vortriebsmotor. Ich finde so etwas interessant und traurig. Selber denken ist großartig aber natürlich verfängt man sich leicht in Wirrungen. Zudem finde ich die Ignoranz gegenüber der wirklichen Wissenschaft schade.
Ich frage mich ob ein Viktor Schauberger auch schon "Esoteriker" war. Der oben verlinkte Post von M. Nesler ist übrigens auch hart an der Grenze zur Esoterik, aber der probierts aus. Der baut es. Das finde ich großartig, so ist Kreativität.

Den Flettner Rotor finde ich interessant, fürchte aber, dass der einfach einen schlechten Wirkungsgrad hat. Auch interessant der Voith-Schneider Antrieb. Und den wiederum will eine Firma als Hubschrauber Antrieb verwenden: https://www.bauhaus-luftfahrt.net/
Sind die weniger esoterisch? Jedenfalls wissen die, wie man mit Computergrafiken, Namedropping und einem modischen Font Fördergeld abgreifen kann.

Ich selbst bin z.B. fest überzeugt, dass waagerechte Flossen dem Rudern weit überlegen sein werden. Die Anfänge sind aber noch sehr rudimentär:

https://de.wikipedia.org/wiki/Aquaskipper