Fliegende Massen über dem Erdboden

[Micha0365]

AW: Fliegende Massen über dem Erdboden

Zum Boden also. Spielt er eine Rolle wenn wir fliegen?
Grüße Andi

Aber sicher. Er bremst und kanalisiert den Wind. Außerdem hält er jede Menge Wasser aus dem Atmosphäre und erwärmt bei Sonneneinstrahlung die darüber liegende Luft, wodurch sich Thermik entwickeln kann. Außerdem steht auf ihm die Kneipe in der Du Dein Landebier trinken kannst...

[Andi1965]

AW: Fliegende Massen über dem Erdboden

Ich habe bei dem letzten Energieerhaltungsbeispiel (ein Heli fliegt Kreise in einen 200-km/h-ICE) noch eine Korrektur angehängt.



Um das nachzuvollziehen, lauf auf einem (überdimensionalen, etwa von Deinem Gewicht) Longboard/Skateboard von einem Ende zum anderen. Während Du über Grund nur die halbe Strecke zurücklegen müsstest, würde Dir das Board den gleichen Weg entgegenkommen. Hätten die Räder keine Reibung, stünde das System am Ende wieder still (sofern Du nicht auf die Nase gefallen bist und dabei Deine potentielle Energie aus Höhe über Grund als kinetische Energie an das Board übertragen hast).

Wenn klar geworden ist, wie sich die kinetischen Energiehaushalte zweier verbundener Körper (Du auf dem Board, der Heli im Zug) ergänzen, wird es vielleicht einfacher vorstellbar, dass auch zwischen einer Luftmasse und einem darin befindlichen Gleitschirm ein entsprechender Energieaustausch stattfinden muss (nur eben viel komplexer). Es ist bedeutend einfacher, den Ballon als Bezugspunkt zu behalten, relativ zu dem Dein Gleitschirm seine "3" behält. Wählst du als Bezugspunkt die Erde, müsstest Du mindestens noch den Energiehaushalt der Luftmasse in deine Rechnung einbeziehen. Der Wind, der die beiden Antreibt, gibt dabei einen Teil seiner Energie an sie ab.

LG Jochen

Ich bin doch dran und hantiere in der Birne, Jochen. Danke für diesen Beitrag!!

Micha0365
Außerdem steht auf ihm die Kneipe in der Du Dein Landebier trinken kannst...

Auch damit wäre das Fadenziel fast erreicht. Fly in piece. Ich bin da natürlich mit dem (letzten) Eden 4 im Vorteil. Gewiss :-)

Andi

(konstante Geschwindigkeiten und auch konstante Beschleunigungen sind für mich abschätzbar/berechenbar. Beim GS wird mir das zu kompliziert, deswegen bin über die Energieerhaltung dran gegangen. Damit ist es oft einfacher. Der Impuls (m*v) war mir nie geheuer..Es ist der Horst Ansatz, glaube ich. Ich muss bei Impulsen vorerst passen.)

[Benjamin.F]

AW: Fliegende Massen über dem Erdboden

man sollte auch nicht vergessen das die Erdoberfläche sich sowiso schon sehr schnell im eigentlichen Raum bewegt, deshalb taugt der Boden als Fixpunkt ja eigentlich auch nicht wirklich.

grüße Benjamin

PS: einer muss ja hier mal verwirrung stiften

[Horst Altmann]

AW: Fliegende Massen über dem Erdboden

Hallo,

Hab nun zu der Thematik mal eine einfache Simulation (Punktmasse mit Querkraft) aufgesetzt um die prinzipiellen Dinge deutlicher aufzuzeigen. Die Simulation behandelt in etwa das Thermik-Kreisen im Windfeld. Dabei ist das Windfeld nicht uniform modelliert sondern im Bereich der Thermik ist der horizontale Wind schwächer angenommen gemäß der allgemeinen Meinung, nach der die aufsteigende Warmluftsäule den Wind an ihrer Stelle abbremst.

Zur Simulation: Wind weht von Süd nach Nord. Der Gleitschirm startet bei 0/0 mit Flugrichtung Nord und steuert - er will ja die Thermik nutzen - gleichmäßig nach rechts. Diese Steuerung ist in der Simulation mit einer konstanten Seitenkraft senkrecht zur relativen Anströmung formuliert und so gewählt, dass in etwa ein realistischer Kurvenradius von 50m resultiert. Ohne Wind führte das zu einem exakten Kreis. Mit dem Windfeld ist die Sache etwas komplizierter und das Ergebnis ist in der Grafik dargestellt:

Das obere Bild zeigt die Flugbahn gegen Boden in rot und die Bahn gegenüber der Luft in blau. Das Windfeld ist zusätzlich mit Pfeilen illustriert (ausserhalb der Thermik satte 10m/s, in der Thermik lineare Abnahme). Die rote Bahn (gegen Boden) ist in etwa die typische "Phygoide", wie man sie auch bei einer Track-Darstellung sehen kann. Die blaue Bahn gegenüber der Luft ist das Interessante: Man bekommt gegenüber Luft nicht einen sauberen, runden Kreis sondern so ein ovales Ding, was noch dazu in "Richtung Wind" versetzt ist. Dahinter steckt m.M. nach der Einfluss der nicht-konstanten Windgeschwindigkeit auf die Dynamik des Gleitschirms mit Erhöhen/Erniedrigen der Bahngeschwindigkeit und dessen Auswirkung. Im Resultat zeigt die Simulation, dass es den Gleitschirm in Richtung Wind versetzt, was ohne Steuer-Korrektur schliesslich zum Rausfallen "hinten" führen würde (kennt man auch so aus der fliegerischen Praxis).

Das untere Bild zeigt die Geschwindigkeiten gegen Boden resp. Luft.

LG, Horst

[Horst Altmann]

AW: Fliegende Massen über dem Erdboden

[QUOTE=Quaxi;378439]Aber reden/schreiben Kerim und ich hier dermaßen unverständlich oder WILL man uns einfach nicht verstehen??

Es war, ist und wir immer von "KONSTANTER GESCHWINDIGKEIT" bzw "KONSTANTEM WIND" die Rede sein. Hallooooo!!?!?!??!?! niemand hat, redet oder wird von "Geschwindigkeitsänderungen" reden!"!!!

Eine V-ÄNDERUNG = Beschleunigung ---> GS merkt das
Bei konstantem Bezugsystem => ist die RICHTUNG und die V selbst irrelevant!

BEI KONSTANTEM!!!!!!!!!!

QUOTE]

@ Quaxi, Kerim
Eure Beispiele sind freilich verstanden und sie sind richtig. Aber - sie gelten halt nur bei gleichmäßigem Wind. Und da ist doch der Punkt: Mit dem Beginn der Gleiten-gegen-den-Wind Diskussion haben wir doch den Flug hinein in eine Bö, das ist dann nicht-konstanter Wind. Darum geht's mir von Anfang an ... Lass den Ballon mit GS innen drin in einen Scherwind kommen. Der GS drinnen wird's merken, oder? Um diese Thematik geht's mir zumindest ...

Grüße, Horst

[WillyCH]

AW: Fliegende Massen über dem Erdboden

Hallo,

Hab nun zu der Thematik mal eine einfache Simulation (Punktmasse mit Querkraft) aufgesetzt um die prinzipiellen Dinge deutlicher aufzuzeigen.

Hi Horst
Danke, diese Darstellung hilft doch sehr weiter. Eine einleuchtende Erklärung, die man aber mal sehen muss um sie zu verstehen. Das erklärt mir auch, warum ich bei engem Kreisen tendenziell besser zentriert bleibe als die Kollegen mit den Biplaces die zwecks Passagierschonung "Platzrunden" fliegen.
Das heisst für mich, dass wenn ich beim der Bewegung GEGEN den an der Thermik anstehenden Wind im Schlauch ein leichtes "Aufstellen" spüre, so muss das nicht zwingend heissen, dass ich das Zentrum gefunden habe. Somit ist es nicht immer sinnvoll, dass ich meine "Gegenwindkurve" da drein lege um idealerweise mit dem Stabi "einzuhängen". Vielmehr macht es Sinn, dass ich den Rückweg mit "Rückenwind" etwas weiter weg von meiner Gegenwindkurve nehme und so "indirekt" zentriere. Klar, wenn ich zu weit rausfliege halt auch mal rausfliegen kann, aber das sollte man schon spüren...
Happy landings
Ueli

[luaas]

AW: Fliegende Massen über dem Erdboden

Hallo,

Das obere Bild zeigt die Flugbahn gegen Boden in rot und die Bahn gegenüber der Luft in blau. Das Windfeld ist zusätzlich mit Pfeilen illustriert (ausserhalb der Thermik satte 10m/s, in der Thermik lineare Abnahme). Die rote Bahn (gegen Boden) ist in etwa die typische "Phygoide", wie man sie auch bei einer Track-Darstellung sehen kann. Die blaue Bahn gegenüber der Luft ist das Interessante: Man bekommt gegenüber Luft nicht einen sauberen, runden Kreis sondern so ein ovales Ding, was noch dazu in "Richtung Wind" versetzt ist. Dahinter steckt m.M. nach der Einfluss der nicht-konstanten Windgeschwindigkeit auf die Dynamik des Gleitschirms mit Erhöhen/Erniedrigen der Bahngeschwindigkeit und dessen Auswirkung. Im Resultat zeigt die Simulation, dass es den Gleitschirm in Richtung Wind versetzt, was ohne Steuer-Korrektur schliesslich zum Rausfallen "hinten" führen würde (kennt man auch so aus der fliegerischen Praxis).

Das untere Bild zeigt die Geschwindigkeiten gegen Boden resp. Luft.

LG, Horst

Lieber Horst,

was heißt denn hier "Bahn gegenüber Luft"??
Eine Bahn kann man nur in Relation zu einem Bezugspunkt zeichnen. Ein Bezugspunkt am Boden ist klar. Aber auf welchen Teil der Luft beziehst Du dich bei deiner Luftbahn? Denn die bewegte Luft ist ja nicht fix, sondern relativ. So etwas als Kurve darstellen zu wollen (die ja dann das Papier bzw. den Bildschirm als Bezugspunkt setzt) ist ja auch Augenwischerei!

Lucian

[nikolaus]

AW: Fliegende Massen über dem Erdboden

Es war, ist und wir immer von "KONSTANTER GESCHWINDIGKEIT" bzw "KONSTANTEM WIND" die Rede sein. Hallooooo!!?!?!??!?! niemand hat, redet oder wird von "Geschwindigkeitsänderungen" reden!"!!!

@ Quaxi, Kerim
... Mit dem Beginn der Gleiten-gegen-den-Wind Diskussion haben wir doch den Flug hinein in eine Bö, das ist dann nicht-konstanter Wind.

Schön, dass wir nun über die gleichen Dinge reden und uns auch inhaltlich einig sind. Ansonsten hatten die beiden Diskussionen so viele Wendungen, dass schwer zu bestimmen ist, worum es ging oder worum nicht.

Wäre der durchaus interessante Fragenkomplex zum Windversatz eines Piloten gegenüber einer Thermik nicht doch eher ein neues Thema (auch wenn es die Thermik betreffend schon um Massenträgheit geht)?

LG Jochen

PS
Dein vereinfachtes Modell (Grafik #1) scheint mir nur auf stark zerrissene Thermik zuzutreffen, und auch nur solange sie nicht vollständig mit dem Wind versetzt wird. Wird ein "kräftiger Bart" nicht eher umströmt?

[Horst Altmann]

AW: Fliegende Massen über dem Erdboden

@Lucian
Du hast schon Recht. Eine Bahn als solche gegen Luft gibt es nicht - ich hab versucht die Relativbewegung des Schirms gegenüber Luft quasi als "Bahn" aufzuzeigen. Wenn Vk der Geschwindigkeitsvektor gegen Boden (Bahn-Geschwindigkeit) ist bekommt man die Bahn gegen Boden, indem man Vk über die Zeit integriert. Das macht die Simulation. Analog kann man auch Va als Geschwindigkeitsvektor gegen Luft (Relativ-Geschwindigkeit) über der Zeit integrieren. Das Ergebnis hab ich "Bahn gegenüber Luft" genannt. Ich hoffe, es ist klar geworden - im Formulieren bin ich oft nicht so gut. Das Beispiel mit dem Soaren mit/gegen wind im nächsten Post macht das hoffentlich klarer. Da ist die Bahn gegenüber Luft bei homogenen Windfeld ein Kreis.

@Nikolaus
Schön, wenn wir uns nun wieder verstehen. Das Windfeld in der Simulation ist halt ein idealisiertes Modell und wichtig für mich war, dass es nicht gleichförmig ist. Die Simulation könnte man so aber m.M. nach durchaus mit Fliegen in der Thermik in Verbindung bringen. Zumindest zeigt das Ergebnis ein Zurückversetzen in der "Thermik" und könnte das "Herausfallen hinten" mit erklären.

@Ueli
Danke für den positiven Kommentar. Meine subjektive Warnehmung beim Thermik-Kreisen ist oft, dass man "hinten" stärker ziehen muss um drin zu bleiben.

LG, Horst

[chpw]

AW: Fliegende Massen über dem Erdboden

@Horst: Haben wir das hier damit aus der Welt oder gilt es aus Deiner Sicht noch?

Hallo,

Wenn man den Gleitschirm nur gegen die Umgebungsluft betrachtet sollte "theoretisch" das Gleiten wie auch zB Kurven-Fliegen unabhängig vom Wind sein. Wie jeder aus der Praxis weis ist das aber nicht so, wenn's (deutlichen) Wind hat.

Ein physikalischer Grund dahinter ist, dass die dynamischen Reaktionen des Gleitschirms stark von seinem inertialen Zustand (wird oft anschaulicher, wenn auch etwas unrichtig Trägheit) abhängt. Fliegt man mit dem Wind hat man gegenüber Luft die gleiche Geschwindigkeit wie gegen Wind aber gegenüber Boden (SoG, Inertialgeschwindigkeit) eine sehr hohe Inertialgeschwindigkeit und diese ist massgebend für die aktuelle kinetische Energie (Trägheit) und das gleich im Quadrat. Und wer mit hoher Energie fliegt ist gegenüber äußeren Störungen (Böen) robuster, weniger gestört und es fliegt sich besser/stabiler. Deshalb ist das Gleiten mit dem Wind i.a. ruhiger und Gleiten gegen den Wind anfälliger. Wer einen Schirm gegen den Wind schnell fliegen kann und damit seine Inertialgeschwindigkeit hoch halten kann ist beim "Gleiten gegen den Wind" automatisch im Vorteil - er wird von den Böen nicht so stark geschaukelt und vernichtet weniger.

Die Erklärung gilt übrigens auch für's Kurvenfliegen im Wind. Bei der Kurve "aus dem Rückenwind in den Wind hinein" hat man viel Inertialgeschwindigkeit und man muss kräftig ziehen, kommt aber mir der Energie sauber und stabil rum. Bei der Kurve "gegen den Wind in Rückenwind" ist man zunächst langsam, lapprig, braucht weniger Zug/Kraft und ist anfällig.

Grüße, Horst

[Horst Altmann]

AW: Fliegende Massen über dem Erdboden

Hallo,

Nun noch eine Simulation zur Thematik "Soaren mit Rücken- und Gegenwindkomponente". Das Bild oben zeigt wieder die Flugbahnen - der GS startet bei 0/0 nach Norden. Es herrscht ein gleichmäßiges horizontales Windfeld mit Wind nach Nord (magenta Pfeile, 5m/s). Der GS fliegt also schnell mit Rückenwind. Im Bereich 50m-150m herrscht eine vertikale, nach oben gerichtete Bö (Aufwind) mit ansteigendem/absteigendem Verlauf (max. 2m/s), illustriert durch die grünen Pfeile. Der GS fliegt da durch, dreht um und fliegt nun mit Gegenwind erneut durch. Die Umkehrkurve ist in der Sim nicht exakt erwischt und so fliegt der GS etwas schräg, was für das Ergebnis nicht schlimm ist.

Im zweiten Bild ist die sich dabei ergebende Vertikalgeschwindigkeit des GS dargestellt. Interessant ist nun, dass der GS beim Durchfliegen der Bö mit Gegenwind "stärker" steigt als beim Durchfliegen mit Rückenwind. Ganz unten sieht man dazu den Höhengewinn. Weil man bei Gegenwind länger im Aufwind fliegt ist da der Zugewinn natürlich deutlicher.

Zeigen möchte ich damit in Bezug auf die Diskussion in "Gleiten gegen den Wind", dass das Steigen (bzw. die Störung vom Normal-Flug) abhängig von der aktuellen Bahngeschwindigkeit ist. Mit Rückenwind ist Bahngeschwindigkeit ja höher als bei Fliegen gegen den Wind.

LG, Horst

[luaas]

AW: Fliegende Massen über dem Erdboden

@Lucian
Du hast schon Recht. Eine Bahn als solche gegen Luft gibt es nicht - ich hab versucht die Relativbewegung des Schirms gegenüber Luft quasi als "Bahn" aufzuzeigen. Wenn Vk der Geschwindigkeitsvektor gegen Boden (Bahn-Geschwindigkeit) ist bekommt man die Bahn gegen Boden, indem man Vk über die Zeit integriert. Das macht die Simulation. Analog kann man auch Va als Geschwindigkeitsvektor gegen Luft (Relativ-Geschwindigkeit) über der Zeit integrieren. Das Ergebnis hab ich "Bahn gegenüber Luft" genannt. Ich hoffe, es ist klar geworden - im Formulieren bin ich oft nicht so gut. Das Beispiel mit dem Soaren mit/gegen wind im nächsten Post macht das hoffentlich klarer. Da ist die Bahn gegenüber Luft bei homogenen Windfeld ein Kreis.

LG, Horst

Lieber Horst,

wenn es eine "Bahn als solche gegen Luft" nicht gibt, dann kann man sie auch nicht zeichnen! Das ist und bleibt Augenwischerei. Sieht zwar gut aus, man kann viel hineininterpretieren, aber diese Grafik stimmt einfach nicht bzw. verleitet dazu, daraus falsche Schlüsse zu ziehen. Denn deine "Bahn gegen Luft" bezieht sich ja doch auf einen Startpunkt (der Anfang der Kurve). In Realität verschiebt sich aber mit der bewegten Luft auch das darunter liegende Koordinatensystem ständig "relativ". Wenn Du das mit berücksichtigen würdest, bliebe die stabil geflogene Kurve "relativ" betrachtet ein Kreis. Leider liegt das aber jenseits unseres Vorstellungsvermögens, weil wir ja immer noch Bezugspunkten im Raum suchen.

Lucian

[Matschke]

AW: Fliegende Massen über dem Erdboden

Mir könnte mal jemand die genaue Problemstellung erläutern, ist aus dem Thread nicht ganz rauslesbar.

[nikolaus]

AW: Fliegende Massen über dem Erdboden

Mir könnte mal jemand die genaue Problemstellung erläutern, ist aus dem Thread nicht ganz rauslesbar.

Er sind nur die Nachwehen zu diesem Thread:

http://www.gleitschirmdrachenforum.de/showthread.php/29207-Gleiten-gegen-den-Wind

Die Weiche in diesen neuen Thread hat "Andi1965" nach seinem Post #182 in dem alten gestellt. Der Grundstein für Kreisen in windversetzter Luftmasse wurde glaube ich schon in #79 gelegt. In #130 wurde ein Modell-Heli eingeführt, der im ICE bei 200 Sachen Kreise fliegt, weil vorher behauptet wurde, man könne beim Kreisen spüren, wann man mit und wann gegen den Wind flöge.

Ach ja, Deine Frage... Es ging wohl darum, dass sich der Heli (aus#130) abwechselnd mit knapp über und knapp unter 200 km/h über Grund bewegt, sich also die ihm innewohnende kinetische Energie permanent ändert, obwohl er mit gleichbleibender Geschwindigkeit über Wagon-Boden und Gleichbleibender Antriebsenergie seelenruhig seine Kreise zieht und von der Welt außerhalb des Zuges nichts ahnt (solange der nur Geschwindigkeit und Richtung beibehält).

LG Jochen

[JHG]

AW: Fliegende Massen über dem Erdboden

Hallo Horst,

Könntest Du noch ausführen wie Deine Simulation auf diese Ergebnisse kommt: 2 m/s Aufwind ergeben ein maximales Steigen von 1,5 m/s, bzw. 1,9 m/s mit Gegenwind ? Wie errechnen sich diese Werte ?