Berechnung der Sinkgeschwindigkeit eines runden Fallschirms; Was mache ich falsch?

[Schwizer]

An ihr Physiker da draussen...

Ich wollte berechnen, wieviel Gewicht ich an einen Fallschirm hängen muss,
damit er ca. gleich schnell sinkt wie ein Gleitschirm. (angenommen 2 m/s)
Um die Berechnung zu überprüfen, baute ich mir einen runden Fallschirm mit
0.1134 qm projizierter Fläche. (38 cm projizierten Durchmesser)
Mit der Formel F= Cw/2 ∙ ρ ∙ v² ∙ A
( F=Widerstand=Gewichtskraft (in Newton)
Cw=Strömungswiderstandskoeffizient
ρ=Luftdichte (in Kg/m³)
v=Geschwindigkeit (in m/s)
A=projizierte Fläche (in m³) )
Den Cw-Wert habe ich auf 1.25 geschätzt.
Die Luftdichte habe ich auf 1.132 Kg/m³ berechnet. (20°C, auf 500 MüM)

Diese Rechnung ergab ein benötigtes Gewicht von 0.32 N (=ca. 32g)
Dies erschien mir als deutlich zu wenig, und ich mass bei meinem Fallschirm
die Fallgeschwindigkeiten bei unterschiedlichen Gewichten;

14g → 0.65m/s
24g → 0.83m/s
42g → 1.09m/s
5g → 0.38m/s

Diese Werte sind ziemlich genau. (ich habe mit jedem Gewicht ca. 5 "Flüge"
gemacht, und dann den Durchschnitt genommen, und die Fallgeschwindigkeiten wichen nie mehr als 0.05m/s voneinander ab.)

Wenn ich aus diesen Werten den jeweiligen Cw-Wert berechne, komme ich
auf Werte zwischen 5.16 und 5.51. Dies ist doch völlig unmöglich!!

Wo habe ich mich nun Verrechnet, oder einen Überlegungsfehler gemacht?

Vielen Dank für die Mühe

[Straussen-Proto]

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hoi Schwizer
bedenke, dass auf deinen mini-fallschirm eben nicht nur eine widerstandskraft wirkt. auch auftrieb spielt eine rolle.

[Michael Bauer]

AW: Berechnung der Sinkgeschwindigkeit eines runden Fallschirms; Was mache ich falsch

Hallo!

Ein Ansatz wäre folgender:

Die Reynoldszahl berechnet sich nach Re = v*L/nü

v: Geschwindigkeit
L: charakteristische Länge (hier: Durchmesser)
nü: kinematische Viskosität (für Luft: nü = 0,015 m²/s bei einer Dichte von 0,00113 kg/m³)

Dann ergibt sich eine Reynoldszahl für Deinen Minifallschirm von

Re = ca. 50

Für einen echten Rettungsfallschirm gilt

v = 6 m/s, L = 7 m

Re = 2800

Ich weiß nicht, wie hoch die kritische Reynoldszahl bei einem Fallschirm ist, aber die Werte liegen so weit auseinander, dass die Strömungscharakterisitik wohl eine ganz andere sein wird. Die Widerstandsformel gilt für die turbulente Umströmung. Es könnte sein, dass man sie auf den Minifallschirm nicht anwenden kann.

Nur so als Vermutung.

Michael

[dschelb]

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Hallo zusammen,

die Reynoldszahl liegt beim Modellfallschirm irgendwo bei 1000 (kinemat. Visk. 1000x kleiner als bei der Abschätzung von Michael wg. Luftdichte 1.1kg/m3).
Damit liegen also mehr oder weniger laminare Strömungsverhältnisse vor.
Im laminaren Bereich sind die Cw-Werte vielfach höher als im turbulenten Bereich, wie sie bei dem ´realen Fallschirm´ vorliegen. Anders ausgedrückt: der Cw Wert ist kein konstanter Wert, sondern Reynoldszahl-abhängig. Und je niedriger Re, desto höher der Cw-Wert.
Hoffe die Klarheiten beseitigt zu haben
Gruss
ds

[Michael Bauer]

AW: Berechnung der Sinkgeschwindigkeit eines runden Fallschirms; Was mache ich falsch

Mit dem Faktor 1000 hast Du ja recht. (Blöder Einheitenfehler...) Allerdings kriege ich dann die Reynoldszahlen

Re(kleiner Schirm) = 50.000

Re (großer Schirm) = 2.800.000

Das ist (denke ich) beides turbulent...

Michael

[dschelb]

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Hallo,
probieren wir´s bei der ReZahl mit etwa 10.000, die kommt dem Modellfallschirm recht nahe- mir ist ein komma verrutscht. (Re= 0.5ms-1 * 0.4m / 15e-6 m2s-1)
Ich weiss nicht, wo bei Minifallschirmen der lam-turb Umschlag erfolgt, aber wahrscheinlich (ich weiss das jetzt auch net...) hat man laminare Ablösung am Rand. Laminare Ablösungen haben halt deutlich höheren Widerstand als turbulente zur Folge und damit hat der Körper einen höheren Cw-Wert als erwartet.
Vielleicht waren die Gewichte ja aus Styropor. dann stimmt die füsik wieder...
gruss
ds

[tollerteppich]

AW: Berechnung der Sinkgeschwindigkeit eines runden Fallschirms; Was mache ich falsch

hallo

ich habe eine frage zu fallschirmen, ich bin modellbauer und habe vor ein not rettungssystem, wie bei ultraleicht flugzeugen, für ein modellflugzeug zu entwickeln

das modell wird ca 4kg wiegen, und sollte nicht zu schnell sinken damit es nicht kaputt geht. 1m/s ist denke ich ok das sollte das modell aushalten.

ich habe schon nach formeln gesucht bei google, aber leider nix gescheites gefunden. aber ich hoffe ihr könnt mir weiterhelfen.

also ich suche nach einer formel wo ich einfach die fallgeschwindigkeit und das gewicht angebe und die formel mir dann die benötigte fläche liefert.

luftdruck naja kp wie der in hannover ist^^

was ich schon über wikipedia herausgefunden habe ist das ein runder fallschirm, wie ich ihn plane, oben ein loch braucht damit er sich stabiliesiert.

gibt es da ein verhältniss von durchmesser zu loch ?

ich denke die effektive fläche eines solchen fallschirmes ist der untere durchmesser minus den durchmesser des loches oben das ergibt doch dann die fläche oder ?

viele fragen...

danke schonmal im voraus an die die mir weiterhelfen.

[Richy Roth]

AW: Berechnung der Sinkgeschwindigkeit eines runden Fallschirms; Was mache ich falsch

Die Luftdurchlässigkeit des verwendeten Materials spielt hierbei auch eine Rolle.
und
Luftfeuchtigkeit
bei DHV Festigkeitstest (Kochertalbrücke) während hoher Luftfeuchtigkeit gingen die Tests fast immer negativ für die Herstellern aus.
(vor Jahren einmal sogar : Zitat Bernd Schmidtler :
"es steht 16 : 0 für den DHV-wollt ihr weitermachen ?)

ich bin allerdings zuwenig Wissenschaftler um das in Formeln für Dich umzumünzen. Das sind einfach Praxiserfahrungen.

[tollerteppich]

AW: Berechnung der Sinkgeschwindigkeit eines runden Fallschirms; Was mache ich falsch

ich habe da an so falschirm stoff "seide" ?!? oder dieses zeug für drachenflieger gedacht denke sind beide sehr wind undurchlässig

ich glaube den einfluss den luftfeuchtigkeit und so haben spielt keine rolle, da macht man den schirm halt 10% größer und hat solche faktoren mit drinne...

denke ich zumindest

[tollerteppich]

AW: Berechnung der Sinkgeschwindigkeit eines runden Fallschirms; Was mache ich falsch

hm dachte hier sind die profis im forum, werde mohl meinen physik professor um eine sprechstunde ersuchen müssen.... schade dachte ihr könnt mir helfen da ihr vom fach seit.