PDA

Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Luftwiderstand



wingman
11.04.2003, 16:17
Wie wirkt sich der Luftwiderstand des piloten auf den Anstellwinkel des Gleitschirms aus?

Meiner Theorie nach müste ein Pilolt mit riesigem Staudruckgurtzeug und denkbar schlechtester haltung der arme und beine aufgrund des somit produziertem Luftwiderstand auch den Anstellwinkel des segels verändern.


Oder ist das nur Quatsch ?

Hexogen
12.04.2003, 01:00
die Luftwiderstandskraft überlagert sich mit der Gewichtskraft,
Folge: der Pilot wird bei steigender
Widerstandskraft immer mehr hinter den Schirm her gezogen....Anstellwinkel wird kleiner.

Beispiel: Downplane wenn Rettungsschirm
draußen und Hauptschirm nicht gestallt.

anders rum: beim Schleppen
Fw nach vorn: Anstellwinkel vergrößert sich.


Daniel

melch limacher
12.04.2003, 01:24
wie hexogen gesagt hat, pendelt der pilot zurück, wenn der pilotenwiederstand erhöht wird. (kannst du mal ausprobieren, richte dich im gurtzeug auf, das sinken nimmt dann einen moment lang zu)
aber auf den "langfristigen" anstellwinkel macht der pilotenwiederstand überhaupt nichts aus. du kannst den notschirm hinter dir herschleppen, falls der nicht so fest bremst, dass du in den stall kommst, ist der anstellwinkel genau der selbe, wie wenn du liegst wie ein brett.

Peter Bruggmüller
12.04.2003, 09:00
Hallo!

Vor mehreren Jahren habe ich mich damit beschäftigt, ob bei größerem Pilotenwiderstand der Anstellwinkel steigt oder sinkt. Es ging darum, rechnerisch festzustellen, ob verringerter Pilotenwiderstand einen Schirm bei konstanter Trimmung schneller oder langsamer macht.

Die Ergebnisse waren erstaunlich. Durch größeren Pilotenwiderstand wird der Pilot "unter den Schirm zurückgeblasen". Dies erweckt den Anschein, dass der Anstellwinkel kleiner wird (genaugenommen wird der Einstellwinkel gegen die Horizontale kleiner). Da nun aber durch den vergrößerten Widerstand die Gleitleistung zurückgeht, wird der Gleitpfad steiler. Das wiederum vergrößert den Anstellwinkel. Interessanterweise und glücklicherweise kompensieren sich diese beiden Effekte in einem großen Bereich nahezu, sodass der Anstellwinkel für die Strömung (fast) gleich bleibt, während der Gleitwinkel sich durchaus beachtlich ändert. Tendenziell wird der Schirm eher etwas langsamer, wenn der Pilotenwiderstand massiv erhöht wird. Berechnungsbasis war ein Intermediate Baujahr 1993, etwa Paratech P40, Edel Space o.ä.

Wäre dem nicht so, könnten wir bei derartigen Verkleidungsflügen wie in St. Hilaire reihenweise Sackflüge wegen zu großen oder Frontklapper wegen zu kleinen Anstellwinkeln beobachten.

Peter Bruggmüller

wingman
14.04.2003, 15:41
Besten dank für eure ausführlichen erklärungen !

wingman

klaus_the_flyer
19.04.2003, 08:08
Hi flyers?

Und wenn wir schon beim Thema sind:
Was würde es effektiv bringen wenn der Leinenwiderstand noch einmal verringert wird oder Leinen- und Pilotenwiderstand beispielsweise halbiert würden? Neues sinken und gleiten??

Klaus

melch limacher
26.04.2003, 22:06
sorry, muss mich korrigieren. was den anstellwinkel angeht, habe ich völligen mist erzählt. je mehr pilotenwiderstand, desto höher der anstellwinkel. der pilot bleibt zwar (mal vom eigengewicht der kalotte abgesehen) immer genau unter dem schirm, aber durch den zusätzlichen widerstand nimmt ja das gleiten ab (gleiten=auftrieb:widerstand)
wenn das gleiten schlechter ist wird der anstellwinkel grösser (der schirm befindet sich ja bei konstantem widerstand immer genau über dem piloten), aber der luftstrom kommt von weiter unten. also wird der winkel zwischen profilsehne und luftstrom grösser.

Bernd
27.04.2003, 15:49
@ melch limacher,

meiner Meinung nach hat Peter Bruggmüller den Sachverhalt treffend beschrieben - er hat ja sogar daran rumgerechnet und nicht nur spekuliert. Dass der Pilot immer genau "unter" dem Schirm hängt, kann nicht richtig sein. Dein Beispiel mit dem Rettungsschirm (Bremsschirm) zeigt es doch schon: Schim steht schräg vorn, Pilot wird hinter das Lot durch dem Schirm - Mittelpunkt gezogen. (Der Schirm - Mittelpunkt sei durch die Pilotenposition in der Normalfluglage definiert)

Gruß Bernd

melch limacher
27.04.2003, 17:34
dass bei einem retterwurf der hauptschirm manchmal vor dem piloten offenbleibt, liegt eben an dessen eigengewicht. bei meinen überlegungen bin ich davon ausgegangen, dass der schirm null gewicht hat.
nimms nicht persönlich peter, aber ich glaube, dass du auf dem holzweg bist. der einstellwinkel wird nicht grösser bei mehr luftwiderstand. er bleibt (wieder vom gewicht der kalotte abgesehen) genau gleich. stells dir so vor: das pilotengewicht "zieht" den schirm sofort zurück, wenn dieser vorschiesst, das umgekehrte genau gleich.
du hast mal im "gleitschirm mag" als modell eine schaukel benutzt. das klappt nicht. dort wird der "pilot" zurückgeblasen. bei einem gleitschirm der schirm ebenfalls. wichtiger ist aber, wie schon gesagt, dass der schirm vom piloten zurückgezogen wird.
bind mal deine schaukel an eine schiene. wenn du den wind neu dazubringst pendelt die schaukel zurück, nach einer gewissen zeit aber bewegt sich das ganze system mit. sobald die schaukel windgeschwindigkeit erreicht hat, beginnt sie wieder unter die rolle zurückzupendeln bis sie wieder genau senkrecht steht.

hab mal ein video gesehen, da war der notschirm ein bisschen zu klein. der hauptschirm flog weiter, pilot genau darunter.

ist vielleicht etwas verwirrend geschrieben, werde das dann mal zeichnen.

gruss

melch limacher
27.04.2003, 17:51
so, hier ist dir zeichnung.

1) normalflug, was auch immer das heisst

2) widerstand wird (schnell) erhöht. pilot pendelt zurück. das gewicht des piloten (pfeil) kommt nun aber mehr auf die austrittskante, der schirm wird zurück gezogen.

3) nach einiger zeit mit mehr widerstand genau der gleiche einstellwinkel, wie bei 1)

4) widerstand wird plötlich verringert, pilot pendelt vor. mehr gewicht kommt auf die eintrittskante. so lange bis der pilot wider im normalflug ist.

Bernd
27.04.2003, 20:58
Hallo Melch,

in Deinen Überlegungen berücksichtigst Du einen Effekt nicht: eine Erhöhung des Anstellwinkels hat zur Folge, dass der Schirm so weit nach vorn wandert, bis der durch die Trimmung vorgegebene Anstellwinkel wieder erreicht wird.

Beispiel Schirm aufziehen:
Angenommen, Du rennst auf einer Wiese und hast den Schirm über Dir. Durch eine Störung (z.B. kurz anbremsen) wandert der Schirm nach hinten, der Anstellwinkel wird erhöht. Was macht der Schirm wenn die Störung weg ist? Er kommt wieder über Dich, sprich, er sucht sich seinen Anstellwinkel! Ähnlicher Fall: Du stehst an einem Berg, an dem der Wind hangparallel hoch bläst. Wenn es Dir in dieser Situation gelingt, den Schirm über Dir zu stabilisieren, ohne dass Du abhebst, wird er aus oben genannten Gründen schräg vor Dir stehen, nicht genau über Dir.

Oder ist jemand anderer Meinung?

Bernd

melch limacher
27.04.2003, 23:27
sorry bernd, aber schon wieder nicht einverstanden. ich meinte, die trimmung legt nicht den anstellwinkel, sondern den "einstellwinkel" stur fest. der anstellwinkel ist keine feste grösse, sonst gäbe es keinen stall.
ja langsamer du fliegst, desto höher der anstellwinkel. die relative strömung kommt von immer weiter unten (dein flugpfad bei nullwind)
die profilsehne bleibt unverändert (wenn du ohne die bremsten zu benutzen langsamer wirst) falls du mit den bremsen arbeitest, zeigt die profilsehne immer mehr in den himmel. (dann ändert auch der einstellwinkel)
deine beispiele gehen davon aus, dass der pilot am boden ist. damit besteht eine kraft, welche in der luft nicht vorhanden ist.

gruss

melch

Steffen
28.04.2003, 08:39
@ melch

bei Deinen Zeichnungen 1 und 3 ist zu berücksichtigen, daß die Gleitpfade nicht gleich sind, d.h. eigentlich muß in Zeichnung 3 der Schirm etwas vor dem Piloten sein, denn durch den Pilotenwiderstand wandert der Schirm etwas nach vorn, da aber der Anstellwinkel gleich bleibt (der ist bei einem motorlosen Fluggerät von der Klappen = Bremsenstellung abhänig) ist der Gleitpfad steiler.
Ich denke das Beispiel mit dem Notschirm ist gut: Schirm ist dann fast vertikal nach unten zeigend, da aber der Gleitpfad ebenfalls senkrecht ist, stimmt der Anstellwinkel wieder, der Hauptschirm bleibt nicht nur wegen seines Eigengewichts offen, sondern weil für ihn nichts wirklich anders geworden ist.

Viele Grüße
Steffen

Einstellwinkel = konstruktiv festgelegt
Anstellwinkel = Bremsenstellung (deshalb gibt es bei Flächenflugzeugen auch einen High-speed stall z.B. bei der gerissenen Rolle: bei full speed voll in die Ruder gelangt => sofortiger Strömungsbriss aufgrund hohem Anstellwinkels lange vor erreichen der Minimalspeed.

pipo
28.04.2003, 10:58
hi,

kurz mein Senf zu dieser Diskussion:
1.) Es ist nicht so, daß der Pilot im stationären Gleitflug genau unter dem Schirm hängen muß; wenn der Pilotenwiderstand wächst, dann wandert der Pilot auch unter dem Schirm nach hinten.
Daß das wirklich so ist, sieht man am besten am Attachment, das zwei Piloten der "Ozone Renegades" zeigt. Die Piloten halten sich gegenseitig fest. (ich glaube, sie verhaken ihre Beine) Die Flugrichtung dieser Formation zeigt nun senkrecht nach unten. Am Piloten greift auch hier einfach eine Kraft an. Ob es sich dabei um die Auftriebs- und Widerstandskraft eines anderen Schirms, oder um die Widerstandskraft des Piloten selbst handelt, ist egal.
Wesentlich ist, daß es kein physikalisches Gesetz gibt, welches vorschreibt, daß der Pilot im stationären Gleitflug genau unter dem Schirm hängen muß.
2.) Wenn der Pilotenwiderstand steigt, dann wird der Schirm langsamer. Trotzdem muß der Schirm gleich viel Auftrieb erzeugen, wie vorher. Und das kann meiner Meinung nach nur über einen vergrößerten Anstellwinkel funktionieren.
Ich glaube also, daß der Anstellwinkel mit dem Pilotenwiderstand steigt.

grüße pipo

Steffen
28.04.2003, 11:24
Original geschrieben von pipo
Wenn der Pilotenwiderstand steigt, dann wird der Schirm langsamer........

Wieso wird der Schirm dann langsamer? Pilot pendelt zurück bzw. Schirm kommt nach vorn, Gleitpfad wird steiler, das System strebt wieder das Gleichgewicht aus Anstellwinkel = Bremsenstellung und Pilotengewicht = nötige Auftriebskraft an. Da jetzt aber mehr Luftwiderstand herrscht, muß die Fuhre steiler nach unten fliegen => Anströmung steiler von unten und Kappe weiter vorne (wichtig: gegenüber der horizontalen betrachtet) macht beim Anstellwinkel etwa plus minus null. Kleine Änderungen gibt´s sicher, aber wohl nicht viel.

Viele Grüße
Steffen

P.S. Bei den Renegades wird sich der Anstellwinkel ändern, da sie nicht vom Widerstand gebremst werden, sondern sich mit den Füßen verkeilen -> damit wird das Gleichgewicht gestört -> es wird eine größere Gewichtskraft der Piloten vorgetäuscht, da beide auftriebserzeugenden Kappen gegeneinander arbeiten aber die Füße fest verkeilt sind.

melch limacher
28.04.2003, 12:23
hallo steffen,
was die renegades angeht, hast du recht. das ist wieder, wie wenn man am boden steht, eine kraft, welche nicht in diese diskussion gehört.
was den speed angeht allerdings nicht. mehr pilotenwiderstand bedeutet schirm wird langsamer. der schirm sucht sich dann aber nicht den "gewohnten" anstellwinkel. weniger speed bedeutet weniger auftrieb, weniger auftrieb (bei dann ja gleichbleibendem wiederstand) bedeutet schlechtere gleitzahl. schlechte gleitzahl heisst grosser anstellwinkel. (der pilot zieht den schirm runter, der schirm kann [wieder vom eigengewicht abgesehen] gar nicht selbständig nach vorne! mit welcher kraft sollte er das tun?)

angenommen er könnte es: brems den schirm (ohne die bremsen) unter die stallgeschwindigkeit an (aber bitte schön langsam, nicht wie bei der retteröffung, wo der schirm mit restspeed nach vorne pendelt). wenn du recht hast, geht der schirm nach vorne und stallt nicht. wenn ich recht habe, wirst du dann wohl doch noch deine bremsen zu hilfe nehmen. :)

@ pipo: es gibt ein gesetz, welches vorschreibt, dass der pilot genau unter dem schirm sein muss: die schwerkraft. der schirm hat selbst (bei null gewicht) keine kraft. pendelt der pilot zurück, nimmt die kraft auf den schirm ab, resp sie wandert nach hinten.

gruss

melch

pipo
28.04.2003, 13:28
@melch limacher

original geschrieben von melch limacher:
@ pipo: es gibt ein gesetz, welches vorschreibt, dass der pilot genau unter dem schirm sein muss: die schwerkraft. der schirm hat selbst (bei null gewicht) keine kraft. pendelt der pilot zurück, nimmt die kraft auf den schirm ab, resp sie wandert nach hinten.
Deinen letzten (fettgedruckten) Satz verstehe ich nicht. Bitte versuch´s noch einmal mit anderen Worten zu erklären.
Beim Gleitschirmfliegen hängt der Pilot nur annähernd unter der Kappe. Annähernd deshalb, weil beim Piloten das Verhältniss aus Schwerkraft und Widerstandskraft sehr groß ist. Die Schwerkraft, welche den Piloten unter den Schirm bringt, ist bedeutend größer, als die Widerstandskraft, die ihn hinter den Schirm treibt. Ich schätze die Widerstandskraft des Piloten bei Vtrimm auf vielleicht drei bis vier kg. Und das ist bei einer Gewichtskraft, die das 30fache beträgt eben fast zu vernachlässigen.
Wenn man das selbe Gedankenexperiment mit einem Segelflugzeug durchführt, dann kommt man zu einem anderen Ergebnis, und dann ist es auch einleuchtend, daß der Pilot nicht direkt unter dem Segler hängen muß.
Denn wenn der Segler mit 120 km/h fliegt, so beträgt die Widerstandskraft in etwa das 16fache gegenüber den 30km/h des Schirms. (die Widerstandskraft steigt quadratisch mit der Geschwindkigkeit)
Unter dem Segler beträgt die Widerstandskraft also in etwa die Hälfte der Schwerkraft. In diesem Fall würde der Pilot um fast 30 Grad aus der Senkrechten nach hinten pendeln.
Daß man beim Schirm (außer beim vorigen Renegade Beispiel) nie diese Kraft auf den Piloten ausüben kann, ist mir natürlich klar. Dennoch wirkt eine Widerstandskraft auf den Piloten, die verhindert, daß der Pilot immer genau unter´m Schirm hängt.

@steffen

original geschrieben von steffen:
Wieso wird der Schirm dann langsamer? Pilot pendelt zurück bzw. Schirm kommt nach vorn, Gleitpfad wird steiler, das System strebt wieder das Gleichgewicht aus Anstellwinkel = Bremsenstellung und Pilotengewicht = nötige Auftriebskraft an.
Das klingt logisch, was du da schreibst. Du würdest mir aber zustimmen, daß ein größerer Schirmwiderstand eine geringere Geschwindigkeit mit sich bringt, oder?
Ich habe da wohl unsinnigerweise nicht zwischen Piloten- und Schirmwiderstand unterschieden.

grüße pipo

Steffen
28.04.2003, 13:31
Original geschrieben von melch limacher
hallo steffen,
......bedeutet schlechtere gleitzahl. schlechte gleitzahl heisst grosser anstellwinkel. (der pilot zieht den schirm runter, der schirm kann [wieder vom eigengewicht abgesehen] gar nicht selbständig nach vorne! mit welcher kraft sollte er das tun?)


Die Kraft ist die selbe, wie wenn Du eine Münze flach aufs Wasser legst, sie wird nicht senkrecht nach unten plumpsen, sondern in irgend eine Richtung wegdriften, weil Du es nicht schaffst sie exakt horizontal zu legen. Daher kommt auch der Einstellwinkel: Du leitest zum Beispiel einen B-Stall aus, in dem Augenblick bewegst Du Dich senkrecht nach unten, der Anstellwinkel ist fast 90Grad - was veranlasst den Schirm jetzt überhaupt vorwärts loszufliegen? Der Winkel der Profilsehne gegenüber der horizontalen ist in Flugrichtung gesehen negativ (der Einstellwinkel), deshalb wirkt beim "nach unten ziehen durch den Piloten" eine Kraft nach vorn, wie bei der Münze (hat nichts mit Auftriebserzeugung zu tun).
Deshalb auch "Bremsen auf" beim B-Stall ausleiten (nicht wegen einem Stall, den hast Du schon) sondern wenn die Hinterkante runtergezogen ist, wird der Einstellwinkel (stimmt nicht ganz eher Summe aus Einstellwinkel und Bremsenzug) positv -> der Schirm fährt rückwärts an, was dann Fullstallqualitäten hat.

Viele Grüße
Steffen

Steffen
28.04.2003, 13:38
Original geschrieben von melch limacher

angenommen er könnte es: brems den schirm (ohne die bremsen) unter die stallgeschwindigkeit an (aber bitte schön langsam, nicht wie bei der retteröffung, wo der schirm mit restspeed nach vorne pendelt). wenn du recht hast, geht der schirm nach vorne und stallt nicht. wenn ich recht habe, wirst du dann wohl doch noch deine bremsen zu hilfe nehmen. :)



Man kann es, es wird jeden Tag gemacht!!! Beim Start! Kein Mensch kann bei null Wind auf einem mittelsteilen Hang mit vollem Gerödel 36km/h Trimspeed erlaufen. (Das wäre eine Hundertmeterzeit von 10Sekunden!) Meistens (z. B. in Andelsbuch :-) siehst Du folgendes: Bißchen laufen, an der Kante Fahrwerk rein -> was passiert? Schirm trägt noch nicht und sackt durch und dann - nein, kein stall, er nickt lammfromm nach vorne und holt Fahrt auf. (Wehe dem, bei dem dann noch eine Bodenwelle in Weg ist)

Viele Grüße
Steffen

Steffen
28.04.2003, 13:44
Original geschrieben von pipo
Du würdest mir aber zustimmen, daß ein größerer Schirmwiderstand eine geringere Geschwindigkeit mit sich bringt, oder?


Geringere Horizontalkomponente, ja, würde ich unterschreiben. (Dann wird aber der Anstellwinkel größer)

Viele Grüße
Steffen

melch limacher
28.04.2003, 17:20
langsam wird kompliziert :)

@pipo: der schirm wird langsamer, wenn der pilot nach hinten pendelt weil dann der pilot langsamer wird. zudem gibt das gewicht des piloten weniger kraft auf das tuch. (pilot wird nach wie vor gerade nach unten gezogen, schirm ist vorne, im winkel nimmt die kraft ab, ab 90° ist sie null)

das mit dem segler ist kein guter vergleich, bei meinen überlegungen bin ich, wie schon oft gesagt, von null gewicht ausgegangen. ein segler hat ein bisschen mehr :) somit auch energie, um sich ohne darunter hängendem pilot fortzubewegen.

@steffen

der vergleich mit der münze klappt nicht, weil auch diese ein eigengewicht und somit potenzielle energie besitzt. beim gleitschirm hat nur der pilot energie. dass der schirm wieder anfährt, liegt eben genau daran, dass bei senkrechtem absaufen der anstellwinkel kleiner 90° ist (genau darum haben schirme mit hohem einstellwinkel grössere sackflugtendenz)

start: man braucht nicht 36 km/h zu laufen. min speed reicht.
das durchsacken bei zu wenig anlauf liegt wieder am genau gleichen wie beim b-stall. durch dein gewicht wird der schirm beschleunigt.

falls es immer noch nicht klar ist: überleg dir doch mal, mit welcher kraft sich der schirm den anstellwinkel suchen will? woher die energie, wenn nicht vom piloten?

gruss

Steffen
28.04.2003, 17:58
Original geschrieben von melch limacher
langsam wird kompliziert :)

@steffen

der vergleich mit der münze klappt nicht, weil auch diese ein eigengewicht und somit potenzielle energie besitzt.....

Das Beispiel habe ich nur zum erläutern des Einstellwinkels genommen. Ohne den fliegt nichts vorwärts.

Das grundsätzliche Problem ist die Trennung von Pilot und Schirm, die gilt nicht, das ist ein System und muß auch so behandelt werden (siehe auch ein paar postings weiter vorn von mir).



start: man braucht nicht 36 km/h zu laufen. min speed reicht.
das durchsacken bei zu wenig anlauf liegt wieder am genau gleichen wie beim b-stall. durch dein gewicht wird der schirm beschleunigt.

Auch Minimalspeed erläufst Du nicht. Jedesmal wenn der Schirm nach dem Start durchsackt, war der Pilot zu langsam. Minimalspeed würde nur dann reichen, wenn Du mit Bremsenstellung "Minimalspeed" abhebst. Das ist nämlich als Pilot Deine einzige Möglichkeit der Einflußnahme: die Bremse, die gibt den Anstellwinkel vor - der Rest passt sich solange an, bis das Gleichgewicht erreicht ist.



überleg dir doch mal, mit welcher kraft sich der schirm den anstellwinkel suchen will? woher die energie, wenn nicht vom piloten?

Ersetze "piloten" durch "Gesamtsystem Gleitschirm+Pilot" dann stützt Du genau meine Argumentation :-)

Gruß Steffen

melch limacher
28.04.2003, 20:38
habe mit nova carbon ausgerechnet, dass zwischen trimm und minimalspeed gut 10° unterschied des gleitwinkels liegen. ich mache mit dir jede wette, dass du es nicht ohne die trimmung des schirms zu verändern fertig bringst den schirm 10° weiter vorne als normal zu halten.
falls du es schaffst, renn aufs patentamt, du hast das pertetuum mobile erfunden.

gruss

Steffen
29.04.2003, 08:26
Original geschrieben von melch limacher
sorry steffen, jetzt wird mir die diskussion langsam zu dumm...............

Ok, lassen wir´s.

Viele Grüße
Steffen

P.S. Habe mir gerade das posting von Peter Bruggmüller nochmal durchgelesen (das sagt eigentlich alles aus, was notwendig ist und stützt alle außer Deinen postings): Weiß deshalb nicht, melch, wie Du auf Deinen Abschlußsatz kommst, das ich irgendwie das perpetuum mobile erfunden habe und sonstwas machen sollte. Eigentlich war doch die Diskussion bisher völlig sachlich, ohne so´n Quatsch!

melch limacher
29.04.2003, 09:37
das mit dem perpetuum mobile ist völlig sachlich. ein schirm welcher keine energie hat kann sich nicht vorwärts bewegen.

was peter bruggmüller angeht: wenn einer im gleitschirm mag die theorie aufstellt, dass mehr pilotenwiderstand das gleiten verbessert, dann glaube ich doch lieber meinen eigenen überlegungen.

ein letztes mal meine frage an dich: mit welcher kraft soll der schirm vor dem piloten bleiben? antivravitation? steffsche anstellwinkelsuchkraft?

scheiss drauf

sphinx
29.04.2003, 11:06
Hallo Melch, stell Dir vor der Schirm wäre kein Schirm, sondern ein schnelles Segelflugzeug, dass mit 200 Km/h schnell fliegt. Der Pilot hängt an einer Schaukel ca 7 m unter dem Flugzeug.
Was meinst Du, wo der Pilot hängt? Bestimmt nicht senkrecht unter dem Flugzeug.
Also warum sollte das beim Gleitschirm anders sein?

sphinx

melch limacher
29.04.2003, 11:18
genau weil der gleitschirm kein segelflugzeug ist. ein segler hat selbst ein grosses gewicht und somit energie, um sich fortzubewegen. eine gleitschirmkalotte hat absolut null energie wenn man sein eigengewicht nicht berücksichtigt.
sobald der pilot unter dem schirm zurückpendelt, nimmt die kraft, welche der pilot darauf ausübt, ab. folge: der schirm kommt zurück über den piloten.

pipo
29.04.2003, 11:59
@melch limacher

ich hab mal die Kräftesituation am Schirm so aufgezeichnet, wie ich mir das vorstelle.
Das obere Bild zeigt den Piloten genau unter dem Schirm, bzw. genau unter dem angenommenen Angriffspunkt von Auftrieb und Widerstand am Schirm.
Also so, wie du dir das vorstellst.
Auf dieser Zeichnung befindet sich der Schirm aber nicht im Gleichgewicht. Denn der Pilotenwiderstand zwingt den Piloten nach hinten. Erst wenn er, wie in der unteren Zeichnung etwas nach hinten gewandert ist, befindet sich das System im Gleichgewicht.
Das selbe noch mal etwas wissenschaftlicher:
Für jeden Punkt in einem unbeschleunigten stationären System (also auch für unseren Schirm) muß gelten, daß die Summe der Momente um diesen Punkt gleich Null sind. Ansonsten würde dieses System zu rotieren beginnen.
Wenn du die Momente um den Punkt P in der oberen Zeichnung betrachtest, dann wirst du feststellen müssen, daß hier sehr wohl ein Moment wirkt. Es wird vom Widerstand des Piloten verursacht. Da der Pilot genau unterm Schirm hängt, hat die Gewichtskraft hier noch keinerlei rücktreibende Kraft.
Erst im unteren Bild ist die Summe der Momente um den Punkt P gleich null. Das ist nur dadurch zu erreichen, daß der Pilot etwas hinter dem Schirm hängt. Jetzt kann nämlich die Gewichtskraft rücktreibend wirken. Würde man den Pilotenwiderstand weiter vergrößern, dann müßte der Pilot noch weiter hinter den Schirm wandern um wieder ein Momentengleichgewicht herzustellen.

Auch wenn der Schirm selbst keine Masse hat, hängt der Pilot nicht exakt unter dem Schirm. Es kommt in erster Linie auf die Größe des Pilotenwiderstandes an.

grüße pipo

melch limacher
29.04.2003, 12:27
nicht einverstanden! sobald der pilot hinter den schirm kommt, nimmt der auftrieb ab. das heisst der schirm kommt ebenfalls zurück.
ein kräftegleichgewicht hast du dann, wenn der pilot genau unter dem schirm hängt.

es ist wirklich so einfach. der pilot hat die einzige masse am ganzen system, diese will unbedingt im lot hängen. der schirm hat keine, er richtet sich nach dem piloten.

stell dir deine zeichnung mal extrem vor: der schirm ist vor dem piloten. hat genau den richtigen anstellwinkel. trotzem wird der pilot zurückpendeln! weil es ausser dem piloten keine kraft gibt, welche den schirm nach vorne bewegen kann!!!
bleibt der pilot zurück, wird der schrim (im verhältnis zum piloten) gebremst.

gruss

pipo
29.04.2003, 12:36
hi,
ich hab nur kurz zeit - ich werde morgen oder am abend noch mal ausführlicher antworten.
ich bleibe aber dabei, daß es bei meiner oberen zeichnung kein gleichgewicht geben kann.
der widerstand treibt den piloten nach hinten. und wie schon gesagt, es ist da keine kraft, die ihn davon abhalten könnte, weil ja die gewichtskraft, solange der pilot genau unter dem punkt p hängt, keinerlei rücktreibende wirkung besitzt!

grüße pipo

Steffen
29.04.2003, 13:20
@ melch

oh, man, was soll das, bleib doch sachlich! Ich antworte Dir trotzdem:

Du hast es selbst schon gesagt: "Das Gesamtsystem Schirm+Pilot vernichtet dauernd Lageenergie in kinetische Energie => kein perpetuum mobile", ich habe aber auch nie was von perpetuum mobile geschrieben, das ist Physik 7. Klasse, das setze ich hier einfach mal voraus.
Insofern hast Du auch mein Beispiel mit der Münze scheinbar nicht verstanden. Wo es drum ging, warum ein Gleitschirm überhaupt bestrebt ist vorwärts loszufliegen (hat nichts mit potentieller Energie der Münze, die der Gleitschirm [besser Gesamtsystem, sagte ich aber bereits] Deiner Meinung nicht hat), was dann weiter klarmachen sollte, warum bei Widerstandserhöhung am Piloten der Schirm vorkommt, der Gleitpfad steiler wird und dann der Auftriebsvektor im folgenden stationären Flugzustand halt nicht mehr senkrecht nach oben zeigt (immer Gesamtsystem betrachten, wichtig) sondern so Pi mal Daumen in die Verlängerung der B-Leinenebene (Da zeigt der Auftriebsvektor nämlich immer hin). Jetzt schau mal hin, wo die B-Ebene hinzeigt, beim Downplane nach Retterwurf - na klingelts. Ich werde mal ein Bildchen machen , wie ich das meine.

Gruß
Steffen

melch limacher
29.04.2003, 13:33
hab mir mal herausgenommen, an deiner zeichnung zu manipulieren.
in der oberen Zeichung gleicht der Pilotenwiderstand die Horizontalkomponente von A aus.

in der unteren Zeichnung wird der Auftrieb des Schirmes kleiner,
weil (wie auch du gesagt hast) die vom Piloten ausgeübte Kraft auf den Schirm abnimmt (und das beginnt schon beim allerkleinsten Winkel)
ist der Auftrieb kleiner, wird der Schirm langsamer (A ist es ja, was dem Schirm Vorwärtsfahrt gibt)

Dass sich immer ein Gleichgewicht zwischen Widerstand und Auftrieb einstellt dürfte klar sein, sonst würde der Schirm drehen.
Folglich muss der Auftrieb immer abnehmen, wenn Wp zunimmt.

Falls es immer noch nicht ganz klar ist: Schau deine 2. Zeichnung an. Du behauptest, der Schirm könnte so stabil fliegen. Wenn das so ist, dann dreht er sich dabei ja nicht. daraus folgt, dass sich die horizontalkomponente von A und Wp die Waage halten müssen. und wenn sie das tun, dann kommt Gp zum Zuge und bringt das ganze ins Lot.
Zurück im Lot ist Wp immer noch genau der Selbe, folglich A ebenfalls.
Nur wenn sich Gp im Lot befindet, ist ein Gleichgewicht möglich!

gruss

Steffen
29.04.2003, 13:54
Beide Bildchen zeigen den Gleichgewichtszustand => Anstellwinkel jeweils halbwegs gleich. Der dicke schwarze Strich ist der Pilot.

sphinx
29.04.2003, 14:59
Super Steffen, das Bild zeigt doch eindeutig, dass der Schirm weiterfliegt, obwohl der Pilot halbwegs an dem Bremsfallschirm, Rettung o.Ä. hängt, weil der Schirm nämlich nicht schwerelos ist, sondern immerhin 7 Kg wiegt. Sieht man ja auch schön, wo der Schirm hinfliegt, wenn er nach einem Retterwurf wieder aufgeht.
Das Beispiel ist zwar extrem, aber ein Rettungsschirm ist ja nichts anderes als ein extrem grosser Pilotenwiderstand.

sorry melch!

sphinx

melch limacher
29.04.2003, 15:51
so sehr es mich auch schmerzt, ich muss nun doch zugeben, dass ihr recht habt. bei meiner überlegung habe ich vergessen, dass A durchaus Gp ausgleichen kann. somit ist es wahr, dass der pilot unter dem schirm zurückgeblasen wird.

sorry, dass ich eine dermassen lange leitung hatte!

gruss

melch

sphinx
29.04.2003, 19:06
Jetzt stellt sich für mich nur noch die Frage, ob z.B: durch einen grossen Staudruckairbag der Anströmwinkel und damit die Klappempfindlichkeit kleiner oder grösser wird?

sphinx

pipo
29.04.2003, 20:40
@sphinx


original geschrieben von sphinx:
gleitschirm hat nämlich doch eine masse!

Super Steffen, das Bild zeigt doch eindeutig, dass der Schirm weiterfliegt, obwohl der Pilot halbwegs an dem Bremsfallschirm, Rettung o.Ä. hängt, weil der Schirm nämlich nicht schwerelos ist, sondern immerhin 7 Kg wiegt.

ich denke du hast den Grund für das "hinter dem Schirm hängen" nicht verstanden. Der springende Punkt ist nicht die Masse. Auch unter einem völlig masselosen Schirm würde der Pilot, nur durch seinen Widerstand, hinterherhängen. Die Masse hat sogar gar keinen Einfluß, wenn man annimmt, daß die Luftkräfte am Flügel genau im Schwerpunkt angreifen! (in meiner Zeichnung aus dem vorigen Posting wäre das der Punkt P)


original geschrieben von sphinx:
Jetzt stellt sich für mich nur noch die Frage, ob z.B: durch einen grossen Staudruckairbag der Anströmwinkel und damit die Klappempfindlichkeit kleiner oder grösser wird?

nachdem es nach dieser Diskussion scheint, als würden - unabhängig vom Pilotenwiderstand - sowohl Geschwindigkeit als auch der Anstellwinkel in etwa gleich bleiben, denke ich, daß der Einfluß auf die Klapperanfälligkeit zu vernachlässigen ist.

grüße pipo

sphinx
29.04.2003, 21:17
@pipo

tendenziell müsste jedoch die Klappanfälligkeit steigen. Auch hierfür gibt es denke ich ein paar extreme Beispiele, die das zeigen. Z.B beim Motorflug oder Windenflug wird genau das Gegenteil eines Widerstandes erzeugt. Es wird sogar am Piloten geschoben. Der Schirm bekommt einen steileren Anstellwinkel und wird klappunempfindlicher und fliegt aber auch näher am Sackflug.
Wird der Pilot durch einen grossen Airbag beispielsweise gebremst, müsste genau das Gegenteil auftreten, oder liege ich hiermit falsch?

sphinx

sphinx
29.04.2003, 21:34
Du hast recht, auch ohne Schirmmase kann der Pilot hinterherhängen die Auftriebskraft hat ja nicht nur eine vertikale Komponente, sondern im Kräftedreieck auch eine horizontale Komponente und die horizontale Komponente wirkt auch gegen den Pilotenwiderstand. Ist es das?

sphinx

Steffen
29.04.2003, 21:54
Original geschrieben von sphinx
.........Der Schirm bekommt einen steileren Anstellwinkel und wird klappunempfindlicher und fliegt aber auch näher am Sackflug.


Beim Motorflug sollte der Anstellwinkel auch annähernd gleich bleiben, denn vom Boden aus gesehen hängt der Pilot durch den Motor angeschoben zwar vor dem Schirm, aber der Gleitpfad geht auch in den Himmel (Steigflug mit laufendem Motor) => summa summarum sollte sich ebenfalls am Anstellwinkel nichts ändern.
Aber eine Turbulenz (die ja nichts mit dem Gleichgewichtszustand am Fluggerät im stationären Flug zu tun hat), die einen Schirm mit Profilsehne knapp unter horizontal (also Gleitflug) einklappen läßt, wird einen Schirm, der sich in der selben Luftmasse im Steigflug befindet (Profilsehne zeigt von der Turbulenz aus gesehen steiler nach oben) wohl unbehelligt lassen.
[Diese Theorie muß ich aber nochmal überschlafen :-) ]

Viele Grüße
Steffen

pipo
30.04.2003, 11:55
@sphinx


original geschrieben von sphinx:
tendenziell müsste jedoch die Klappanfälligkeit steigen. Auch hierfür gibt es denke ich ein paar extreme Beispiele, die das zeigen. Z.B beim Motorflug oder Windenflug wird genau das Gegenteil eines Widerstandes erzeugt. Es wird sogar am Piloten geschoben. geschoben. Der Schirm bekommt einen steileren Anstellwinkel und wird klappunempfindlicher...
Wenn du einen Schirm zuerst ohne und dann mit Motor fliegst, dann hast du mit Sicherheit eine geringere Klapperanfälligkeit, wenn der Motor dran hängt. Das ergibt sich aber einfach aus der erhöhten Flächenbelastung. Es ist meiner Meinung nach also egal, ob der Motor läuft, oder nicht.
Was den Anstellwinkel beim Motorflug betrifft, schließe ich mich Steffen an; ich denke auch, daß sich da am Anstellwinkel nichts wesentliches ändert - wieder egal, ob der Motor nun läuft, oder nicht.
zum Windenstart:
ich habe zwar noch nie einen Gleitschirmwindenstart gesehen - geschweige denn einen selbst geflogen. (in Tirol haben wir ja Berge zum starten ;))
Trotzdem könnte ich mir vorstellen, daß es sich hier ähnlich, wie beim Motorfliegen verhält. Der Seilzug ist ja auch nichts anderes als eine Kraft, die schräg nach unten gerichtet ist - ebenso, wie die Summe aus Gewichts- und Schubkraft beim Motor.
Vielleicht kann es aber in der Beschleunigungsphase durchaus zu erhöhten Anstellwinkeln kommen?!
Was dafür spricht, ist die Tatsache, daß beim Windenstart die A-Leinen sehr start beansprucht werden.

Naja, zum Thema Windenstart gibt´s sicher kompetentere - würd mich übrigens selbst auch interessieren.

grüße pipo

Peter Bruggmüller
02.05.2003, 15:27
Hallo,

mit großem Interesse habe ich gesehen, dass einiges diskutiert worden ist. Mir fehlt die Zeit, ausführlich mitzumischen, aber einige Anmerkungen kann ich mir nicht verkneifen.

1. Es ist hier immer nur das KRÄFTEgleichgewicht betrachtet worden, aber nie das MOMENTENgleichgewicht. Beide Gleichgewichte sind für einen stationären Flugzustand erforderlich. Weil der Pilot bis zu 8 Meter vom Druckpunkt entfernt ist, bewirkt ein Vergrößern seines Widerstands ein beachtliches Drehmoment. Um beim Schaukelbeispiel zu bleiben. Er pendelt etwas zurück (wird "zurückgeblasen"), aber eben nicht mehr vor, dieses Drehmoment verhindert das. Vielleicht hilft dieses Experiment: Man setze sich bei kräftigem Wind unter eine Schaukel mit einem großen, geöffnetem Regenschirm...

2. Ich selbst habe den Begriff Einstellwinkel unsauber verwendet, er müsste für den Gleitschirm extra definiert werden, da der Gleitschirm im Gegensatz zum konventionellen Flugzeug keine deutlich sichtbare Längsachse hat. Die Grundaussage bleibt aber. Der Anstellwinkel bleibt fast unverändert, selbst wenn am Pilotenwiderstand geschraubt wird.

3. Downplane ist eine sehr interessante Flugfigur. Ein Artikel im GLEITSCHIRM ist dazu bereits in Arbeit. Gerade diese Figur zeigt deutlich, dass der Pilot nicht wegen der Schwerkraft unter dem Schirm hängen muss. Es müssen "nur" Kräfte- und Momentengleichgewicht stimmen.
Auch in der stationären Spirale hängt der Pilot nicht unter der Schirmkappe, wie es nur durch das Gewicht sein müsste. Die große Fliehkraft verändert eben das Kräftegleichgewicht völlig.

4. @melch: Zeig' mir, wo ich behauptet habe, größerer Pilotenwiderstand verbessert das Gleiten, und Du hast einen Tandemflug gewonnen ;-) (Gleitzahl ist nicht Gleitwinkel!!)

Peter Bruggmüller

melch limacher
02.05.2003, 16:28
hallo peter,

ich muss mich hier in aller form entschuldigen. während der ganzen diskussion habe ich erstens eine falsche meinung vertreten und zweitens das in einem recht unhöflichen ton.
zum gleiten: habe den artikel wieder gefunden. du hast recht, dass das nirgends geschrieben wurde!

hatte den artikel schlechter in errinnerung, als er ist (liegt vermutlich vor allem daran, dass ich mir das mit dem zurückblasen bisher nicht vorstellen konnte)

sorry und gruss

Steffen
02.05.2003, 16:30
Original geschrieben von Peter Bruggmüller
1. Es ist hier immer nur das KRÄFTEgleichgewicht betrachtet worden, aber nie das MOMENTENgleichgewicht............

2. Ich selbst habe den Begriff Einstellwinkel unsauber verwendet, er müsste für den Gleitschirm extra definiert werden

Hallo Peter,

zu 1. Ich versuche gerade ein Gedankenexperiment zu konstruieren, bei dem ein Kräftgleichgewicht herrscht, aber kein Momentengleichgewicht -> klappt aber nicht => sollte das eine im Gleichgewicht sein, müßte es das andere auch sein.

zu 2. So eine richtig tolle Definition von Einstellwinkel habe ich in GS-Büchern gar nicht gefunden, habe den aus der Fallschirmspringerei übernommen. Hat beim Gleitschirm/Fallschirm halt einen Haken: Beim Flächenflugzeug ist der Einstellwinkel eine konstruktiv fixe Größe, während der Einstellwinkel beim GS eigentlich ebenfalls mit der Bremsenstellung verändert wird, da sich beim Anbremsen die Profilsehne verändert (läßt man aber die Bremsleinenebene raus ist´s schon ganz ok).

Gespannt bin ich auf den Downplanebeitrag.

Viele Grüße
Steffen

pipo
02.05.2003, 17:17
@peter bruggmüller


original geschrieben von peter bruggmüller:
1. Es ist hier immer nur das KRÄFTEgleichgewicht betrachtet worden, aber nie das MOMENTENgleichgewicht.
stimmt nicht. du hättest nur genauer lesen müssen ;)

original geschrieben von mir:
(...)Für jeden Punkt in einem unbeschleunigten stationären System (also auch für unseren Schirm) muß gelten, daß die Summe der Momente um diesen Punkt gleich Null sind. Ansonsten würde dieses System zu rotieren beginnen.
Wenn du die Momente um den Punkt P in der oberen Zeichnung betrachtest, dann wirst du feststellen müssen, daß hier sehr wohl ein Moment wirkt. Es wird vom Widerstand des Piloten verursacht. Da der Pilot genau unterm Schirm hängt, hat die Gewichtskraft hier noch keinerlei rücktreibende Kraft.(...)

grüße pipo

Peter Bruggmüller
02.05.2003, 19:11
Hi,

leider habe ich meinen Scanner vor kurzem verschenkt und den neuen nicht angeschafft, aber vielleicht kann jemand das zeichnen und ins Netz stellen, was ich hier trocken darstellen.
Beispiel 1:
Drei Kraftvektoren im x,y Koordinatensystem: Der erste greife im Ursprung an und zeige nach oben auf (0,10), der zweite greife in (-1,0) an und zeige nach unten auf (-1,-5) und der dritte greife in (+1,0) an und zeige auf (1,-5).
Offensichtlich sind die beiden nach unten zeigenden Kräfte zusammen gleich groß wie die erste, nach oben zeigende. Bildet man das Moment um den Ursprung (0,0), so hat Kraft 1 kein Moment, Kraft 2 ein linksdehendes und Kraft 3 ein rechtsdrehendes. Es herrscht Kräfte und Momentengleichgewicht.
Beispiel 2:
Nun wird ausgehend von Beispiel 1 die Kraft 3 nach rechts auf (2.0) gerückt, sodass sie auf (2,-5) zeigt. Die beiden abwärtszeigenden Kräfte sind nun noch immer so groß wie die aufwärtszeigende. Das Kräftegleichgewicht ist erfüllt. Aber weil die dritte nun doppelt so großen Hebelarm hat, stimmt das Momentengleichgewicht nicht mehr. Das System würde im Uhrzeigersinn zu drehen beginnen, wie schon von Pipo (Sorry!)richtig geschrieben worden ist.
Danke im voraus dem, der das ins Netz stellt.

Peter Bruggmüller

pipo
03.05.2003, 14:05
@Peter Bruggmüller

Anbei das Bild zu deiner Erklärung des Momentengleichgewichts.
Die schwarzen Kraftvektoren zeigen ein Momenten- und Kräftegleichgewicht. Es kommt weder zu einer horizontalen, oder vertikalen Beschleunigung, noch zu einer rotatorischen Beschleunigung.
Wenn man den schwarzen Kraftvektor " 3 " durch den roten Kraftvektor " 3' " ersetzt, dann bringt man das System aus dem Momentengleichgewicht, und es kommt zu einer Rotation.
Ein solches Ungleichgewicht ließe sich nicht mit einem stationären Gleitflug beim Schirm vereinbaren. Denn solange ein solches Ungleichgewicht herrschen würde, würde der Schirm rotieren.
Das soll meine zweite Zeichnung noch einmal veranschaulichen:
Die schwarze Skizze zeigt den Piloten genau unter dem Schirm, bzw. genau unter dem Punkt P, an dem sämtliche Luftkräfte angreifen. In dieser Skizze hab ich diese, im Punkt P angreifenden Kräfte (Auftrieb, Widerstand, evtl. Gewicht) weggelassen. In einem früheren Beitrag auf Seite 2 dieses Themas gibt´s eine vollständige Skizze.
Wenn man sich nun das Momentengleichgewicht um diesen Punkt P anschaut, wird man feststellen müssen, daß der Schirm als ganzes entgegen dem Urzeigersinn rotieren müsste. Und zwar so lange, bis die rot gezeichnete Position erreicht ist. Denn hier besitzt die Kraft " G' " ein rücktreibende Komponente, die dem Moment, welches durch " W " verursacht wird, entgegenwirken kann.
Je größer " W " ist, bzw umso kleiner " G " ist, desto weiter hängt der Pilot hinter dem Schirm. Entscheidend ist also das Verhältnis von " W " zu " G ".
Ich hoffe, meine Erklärung ist einigermaßen verständlich.

grüße pipo

Steffen
04.05.2003, 20:25
Hallo Peter und Pipo,

gutes Beispiel, das Momentenbeispiel Nr.: 2, das ist einfach und anschaulich.

Ich selbst hätte bei diesem Beispiel intuitiv zuerst wieder die neue Gleichgewichtslage gesucht (dort wo wieder Kräfte- und Moment-GG herrscht) - und dann wäre ich halt wieder zum Schluß gekommen "immer alles gleich".

Viele Grüße
Steffen