3D Shaping - Erklärung

[pipo]

Hi,

weil im SuSi Q Thread nach dem 3D-Shaping gefragt wurde, weil's dort aber off topic ist, kopiere ich die Erklärung hier her:

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Ich will das 3D Shaping mit unten stehender Skizze erklären.

Dazu muss ich etwas kurz ausholen:
Das Tuch wird (bei jedem Schirm bzw. ganz ohne 3D-Shaping) im Nasenbereich um zwei Achsen gekrümmt: Einmal durch den Nasenradius (um die Querachse) und dann durch das Ballooning (um die Längsachse). Also quasi wie ein Fahrradschlauch.

Eine solche Krümmung um zwei Achsen lässt sich mit einem planen Stück Stoff nicht faltenfrei erzielen. Probiert das mit einem Stück Papier: Die Krümmung um eine Achse (z.b. nur Ballooning) geht problemlos. Sobald man um die zweite Achse krümmen will, funktioniert es nicht mehr ohne zu knittern.

Der Grund ist folgender: In der Mitte der Zelle (grüner Strich) beschreibt die Tuchoberfläche einen größeren Weg als am Rand der Zelle (roter Strich) Mit einem planen (steifen) Stück Stoff führt das zwangsläufig zu den bekannten Falten am Rand der Zelle. (also an den Profilrippen)
Wie gesagt: wenn man probiert, das mit einem Blatt Papier nachzuvollziehen, dürfte das ganz offensichtlich und logisch sein.

Nun zum 3D-Shaping:
Beim dieser Technik näht man zwei (oder mehrere) Stoffbahnen zusammen, die wie unten skizziert, eine (oder zwei) konvex gewölbte Seite haben. Näht man die beiden Teile zusammen, kann man sich der gewünschten 3D Form bzw. der Krümmung um zwei Achsen besser annähern. Denn nun ist die (zusammengenähte) Obersegelbahn in der Zellmitte tatsächlich länger als am Rand der Zelle.

Der positive Effekt des 3D Shapings ist primär die reduziere Faltenbildung am Zellrand.


... dieses Foto zeigt einen Mentor 3 Prototypen, der noch nicht den finalen "3D-Shaping"-Schnitt hat. Das Prinzip ist aber natürlich das selbe. Die skizzierten Tuchbahnen "1" und "2" zeigen (deutlich überzeichnet) die konvexe Ausbauchung.

@ Lucian,

falls du hier mitliest und falls du deinen Blogeintrag richtig stellen willst, kannst du gerne mein bearbeitetes Foto und meine Erklärung verwenden.

vG!

P.

[moses]

AW: 3D Shaping - Erklärung

Hi Pipo,

da das 3d Shaping die Folgen vom Ballooning retuschiert frage ich mich schon länger warum noch kein Hersteller an der Stelle Deines grünen Streifens von der Vorderkannte bis zur Hinterkannte eine feine Kevlar Leine einnäht, so könnte man sich Zellen/Aufwand/Gewicht und Kosten sparen.

Nur mal so ne Frage...

LG Moses

[Oberlender]

AW: 3D Shaping - Erklärung

Seine Ideen muss man verkaufen, nicht verschenken.

[Andi1965]

AW: 3D Shaping - Erklärung

Klasse erklärt, vielen Dank Pipo.
Ein solches Segel wird also nicht mehr plan auf dem Boden liegen und Falten beim Packen bekommen.
Sind diese Falten vernachlässigbar? Die Idee, mit Kevlar Leinen ein 2D Shaping zu erzwingen finde ich sehr gut!!

Grüße Andi

[pipo]

AW: 3D Shaping - Erklärung

Hi Andi,

Ein solches Segel wird also nicht mehr plan auf dem Boden liegen und Falten beim Packen bekommen. Sind diese Falten vernachlässigbar?

Ja klar - die sind genau so vernachlässigbar, wie die anderen tausend Falten, die du beim Packen unweigerlich in's Tuch machst.[/QUOTE]

Hi Gerhard,

da das 3d Shaping die Folgen vom Ballooning retuschiert frage ich mich schon länger warum noch kein Hersteller an der Stelle Deines grünen Streifens von der Vorderkannte bis zur Hinterkannte eine feine Kevlar Leine einnäht, so könnte man sich Zellen/Aufwand/Gewicht und Kosten sparen.

was sollte das bringen? Das Ripstop ist ohnehin sehr dehnsteif, da macht die Kevlarschnur keinen Unterschied.

Oder soll die Kevlarschnur untermaßig sein, also unter Zug stehen?
Dann hätte man den gegenteiligen 3D-Shaping Effekt, also weniger Weg in Zellmitte und damit noch mehr Falten am Zellrand.

Das Ballooning würdest du so oder so nicht reduzieren.

vG!

P.

[thunder1986]

AW: 3D Shaping - Erklärung

Ich denke nicht das eine Leine entlang der grünen Linie (auch wenn sie sich nicht dehnen kann!) dem Ballooning entgegenwirken würde.
Dann würde der Schirm in Längsrichtung zusammengezogen werden und das Ballooning würde bleiben. Aber belegen kann ich das nicht, sagt mir nur meine Vorstellung.

[thunder1986]

AW: 3D Shaping - Erklärung

oh, Pipo war schneller.

[moses]

AW: 3D Shaping - Erklärung

Hi Pipo

kannst die Leine ggf. ja abspannen und hast mit wenig aufwand eine Zelle erspart... oder eine dazugewonne und leistungstechnisch haben mehr Zellen bisher nicht geschadet... flachere Profile (weniger Ballooning ) sind per se wie man hört nicht schlechter...

eigentlich ist mirs eh wurscht fliege noch immer meinen nun bald 7 jahre alten Ra, der nächste wird vermutlich eher ein Nischengerät werden und bis ich dann wieder einen normalen kaufe... sind meine Kinder groß, meine Frau wieder beim Arbeiten und ich kann mich mal im Drachenlager mit Motorunterstützung umschauen, dann brauch ich den GS eh nur noch um vom Berg runter kommen oder einfach Spass haben

LG Moses

[X-Dream Dani]

AW: 3D Shaping - Erklärung

Hallo zusammen,

Offensichtlich werden die Ideologien über gewisse Schnittechniken unterschiedlich auf gefasst.

Grundsätzlich werden bei allen mir bekannten modernen Schirmen jede Bahn von vornherein, ohne Ballooning, über zwei Achsen gekrümmt. Die erste Achse (ich nenn sie mal Querachse) ist die um das Profil und die zweite Achse (die Hochachse)wird durch die Tatsache definiert, dass der Schirm meist eine gekrümmte Eintrittskannte hat. Die zweite Krümmung wird durch die 3D-Abwicklung in die Form der Bahn abgewickelt. Dementsprechend ist bei Schirmen die eine ungerade Zahl Bahnen hat die mittlere Stoffbahn logischerweise symmetrisch, folglich jedoch (in der Theorie) auch nur eine 2D-Abwicklung.

Das Ballooning entsteht nur weil der Stoff eine gewisse Dehnung aufweist und sich in Falten legen lässt. Umgekehrt gesagt, würde man die Faltenbildung eliminieren, zum Beispiel mit dem Spannen in Längsrichtung von den Nylondrähten (Stäbchen) entlang der Naht, würden wir trotzdem ein Ballooning haben, wenn auch marginal kleiner. Das Ballooning insbesondere im Nasenbereich kommt zu einem grossen Teil aus der Tatsache, dass der Stoff eine Dehnung aufweist. Die Idee mit dem absolut dehnungsresistenten Mylarfilm in der Eintrittskannte ist nicht so schlecht - nur irgend wie muss man ja das Ding auch in den Packsack kriegen. Die aufgenähte Kevlarleine die Moses vorschlägt würde insofern nichts bringen, als dass man im besten Fall in der Mitte der Bahn die Dehnung in Längsrichtung reduziert aber vermutlich dabei seitlich des Fadens wider kräftig Mikrofalten generiert und dies in einem Bereich wo mit der vermutlich laminarsten Strömung am Flügel gerechnet werden kann.

Bei dem von vielen Herstellern angewendete zusätzliche Verschnitt im Eintrittskantenbereich, wird wie Pipo es korrekt erklärt hat die beiden Schnittkanten konvex geschnitten und vernäht. Dies reduziert zwar an dieser Stelle durch das mehr an Material die Dehnung in Längsrichtung, die Faltenbildung wird es jedoch nur marginal und auch nur wenige Zentimeter vor und nach dem Verschnitt verringern. Wie gesagt ein in Längsrichtung unter Spannung gesetzter Nylondraht wirkt effektiver gegen Falten.



Der effektive Grund (zumindest bei meinen Schirmen und soviel ich weiß auch bei den Schirmen von Ozone) einen Verschnitt zu machen, ist dass das Profil das durch das Balloooning entsteht eher dem gewünschten Ur-Profil entspricht. Grundsätzlich schenkt man heute dem Profil welches durch das Balloooning entsteht mehr Aufmerksamkeit. Früher hat man es quasi akzeptiert was durch den Spannnungsverlauf, die Faltenbildung und die Dehnung entstand. Mit einer optimierten Nahttechnik (Einzelnaht und/oder Optimierung der Fadenspannung) und den Nylondrähten im Nasenbereich kann die Profiltreue und die Faltenbildung besser definiert werden. Dadurch hat man mindestens einen Faktor schon mal besser im Griff. Der Dehnung des Tuches, bzw. dem verbleibenden Ballooning rückt man mit einem Verschnitt knapp über der Nase zu Leibe. Die Auftriebsverteilung im Nasenbereich macht, dass insbesondere die Mitte der Bahn nach oben/hinten gezogen wird. Die daraus resultierende Profilform hat nebst einem veränderten Nasenradius auch einen höheren Anstellwinkel (siehe grüne Linie im Bild, Ballooning ohne Verschnitt) als das Ur-Profil (hellblaue Linie). Durch einen Verschnitt wird in diesem Bereich die Längsspannung reduziert und die ursprüngliche Profilform und den Anstellwinkel angenähert (siehe violette Linie, Ballooning mit Verschnitt).


Liebe Grüsse

Dani

X-Dream Fly

[Andi1965]

AW: 3D Shaping - Erklärung

bin noch nicht ganz durch, aber ich glaube es gibt keine Dehnung. Es wird sein wie bei einem Blatt Papier auf dem Wasserglas. Wenn ich in der Mitte drücke, gibt es Falten am Rand. (keine Dehnung). Ausserdem: Gäbe es eine Dehnung, dann hätten wir sie ja auch beim 3D Shaping und damit erneut Falten. Nur meine Ideen kurz. Mehr Stoff durch die Wölbung der Eintrittskante. Danke für diesen Hinweis Dani!... Grüße andi

[lemma]

AW: 3D Shaping - Erklärung

bin noch nicht ganz durch, aber ich glaube es gibt keine Dehnung. Es wird sein wie bei einem Blatt Papier auf dem Wasserglas. Wenn ich in der Mitte drücke, gibt es Falten am Rand. (keine Dehnung). Ausserdem: Gäbe es eine Dehnung, dann hätten wir sie ja auch beim 3D Shaping und damit erneut Falten. Nur meine Ideen kurz. Mehr Stoff durch die Wölbung der Eintrittskante. Danke für diesen Hinweis Dani!... Grüße andi

Danke Andi, zum Glück haben wir hier im Forum so fachkundige Flieger die ihre Gedanken weitergeben. Sonst müsste man ja tatsächlich leuten Glauben schenken die Jahre lang mit der Materie arbeiten.

[pipo]

AW: 3D Shaping - Erklärung

Hi Andi,

bin noch nicht ganz durch, aber ich glaube es gibt keine Dehnung. Es wird sein wie bei einem Blatt Papier auf dem Wasserglas. Wenn ich in der Mitte drücke, gibt es Falten am Rand. (keine Dehnung).

du hast natürlich recht: Die Tuch-Dehnung ist nicht die Ursache des Balloonings. Es gäbe also selbstverständlich auch mit einem 100% (zug-)steifen Tuch (ohne jede Dehnung) das Ballooning zwischen den Profilrippen!

vG!

P.

[X-Dream Dani]

AW: 3D Shaping - Erklärung

Pipo,

das ist so nicht korrekt! Wenn ein Material gebogen wird entsteht eine Steifigkeit in Längs- und Querrichtung. Je kleiner die Dehnung des Materials desto höher die Steifigkeit und damit die Fähigkeit einer äußeren Biegebelastung bzw. einem inneren Überdruck zu widerstehen. Nimmt man ein Blatt Papier, dass wenig Dehnung aufweist, und dieses als Rohr formt, wird dieses weniger Verformung aufweisen wenn man dieses Rohr unter Druck setzt als das selbe Rohr das aus einem Gleitschirmstoff geformt wird. Die Dehnung des Materials ist relevant für das Ballooning!

Wie bereits erwähnt, ist natürlich die Fähigkeit der Faltenbildung mit entscheidend.

Gruss

Dani

X-Dream Fly

[thunder1986]

AW: 3D Shaping - Erklärung

Sorry Dani, aber das ist schon bisschen wild durcheinander gewürfelt was du da schreibst.
Steifigkeit entsteht nicht durch das Biegen! Die Steifigkeit beschreibt den Widerstand den ein Körper (Abhängig von Material und besonders der Geometrie) einer äußeren Belastung (z.B. Biegemoment) entgegensetzt.
Da das Tuch so dünn ist, wird die Biegesteifigkeit des Tuchs beim Gleitschirmbau absolut egal sein.
Längs- und Querdehnung sind natürlich wichtig, wie Du schon gesagt hast.

Aber das Ballooning beschreibt doch in erster Linie, dass sich das Tuch auf Grund der Luftkräfte die darauf wirken in eine Bogenform bzw. schlauchartig (je Kammer) Formt und nicht rechteckige Kammern bildet, oder?
Natürlich wäre der Ballooning-Effekt noch größer, wenn man ein Tuch verwendet, dass sich stark dehnt. Aber Ballooning gibt es auch ohne Dehnung im Tuch.

Andi

[luaas]

AW: 3D Shaping - Erklärung

@ Lucian,

falls du hier mitliest und falls du deinen Blogeintrag richtig stellen willst, kannst du gerne mein bearbeitetes Foto und meine Erklärung verwenden.

vG!

P.

Hi Pipo,

danke für den Hinweis und das Recht zur Fotoverwendung. Werde meinen Blogeintrag gerne ergänzen. Richtig stellen muss ich meines Wissens nach nichts, denn dort heißt es zum 3-D-Shaping:

"Es geht darum, durch geschicktes Zusammenfügen der (leicht verkürzten) Teilbahnen das Obersegel im vorderen Profil unter Spannung zu setzen. Durch diese Vorspannung zieht sich das aufgeblasene Segel besser glatt, bauscht weniger auf und bildet so ein einheitlicheres Profil."

"Leicht verkürzt" ist sicher etwas vereinfacht ausgedrückt, aber ich meinte damit durchaus den Zuschnitt, wie Du ihn im Bild darstellst. Denn tatsächlich wird ja den Bahnen nicht Stoff zugegeben, sondern an den Seiten etwas genommen (verkürzt). Mit der passend berechneten/probierten Vorspannung vernäht, zieht sich halt das aufgeblasene Segel besser glatt (weniger Falten am Rand, wie Du auch erwähnst). Zugleich wird aber auch das Ballooning etwas reduziert, was halt der zweite erwünschte Effekt ist, um so dem "Idealprofil" näher zu kommen.

Einige neuere Schirmmodelle weisen ja heute schon ein mehrfaches "Shaping" an der Profilnase auf, mit mehreren Quernähten, zum Teil auch an Stellen ohne große Profilkrümmung. Dort geht es ersichtlich wohl weniger um die Faltenreduktion als um die Profiloptimierung...

Lucian