DHV-Info Diskussion zum Reinlegen: Knick-Rollmoment oder Gewichtsverlagerung?

[Horst Altmann]

AW: DHV-Info Diskussion zum Reinlegen: Knick-Rollmoment oder Gewichtsverlagerung?

@ Noldi
Hoppla, da hast du natürlich recht. Wegen der vertikalen Verschiebung der beiden Flügelhälften sind auch die horizontalen Anteile der Luftkräfte auf die beiden Flügelhälften vertikal versetzt. Und zwar so, daß die Kurveninnere tiefer liegt als die äußere. Und weil der der Gesamt-SP des Systems ganz unten liegt macht diese vertikale Versetzung ein Dreh-Moment entgegen (!) der gewünschten Richtung. Eigentlich ein Fressen für die Anti-Knick-Fraktion. Warum steigt da keiner ein?

Mal kurz die Größe abgeschätzt:
Der horizontale Anteil der Luftkraft pro Flächenhälfte ist grob: Projizierte Fläche mal Flächenbelastung
Die projizierte Fläche zur Seite ist ca. 1,5m mal 3m = 4,5 m2
Flächenbelastung: ca. 4 kg/m2

--> Horizontale Kraft ca. 180N

Das Rollmoment daraus ist der vertikale Abstand der beiden Anteile mal die Kraft selbst (an die Mechaniker unter uns: Hier ist ein Kräftepaar am Wirken, ein klassiches Moment). Nehmen wir als vertiakeln Abstand die +- 10cm Verschiebung, also insgesamt 20cm.

--> Moment = 0,2m * 180N = 36Nm

Das Rollmoment aus dem Knick war wegen des langen Hebels vom Knick zum tiefen SP ein vielfaches größer.

Die von mir weiter oben gennanten 130Nm Knick-Moment sind sauber an einem Flügel berechnet, der bereits mit Knick und vertikal verschobenen Flügelhälften modelliert war. Der Zahlenwert hat also den Effekt bereits berücksichtigt und so gibts daran weiter nichts zu diskutieren.

Was also übrig bleibt wär: Ohne Knick gings genau andersrum.


Gruß, Horst

[Gast]

AW: DHV-Info Diskussion zum Reinlegen: Knick-Rollmoment oder Gewichtsverlagerung?

Wer das neue Nesler-Buch gelesen hat, ist schlauer! Super Kapitel zu genau diesen Themen. Extrem aufschlussreich und anschaulich formuliert (vor allem hinsichtlich des konstruktiven Spannungsfeldes zwischen theoretisch machbaren, agilen und verlustarm steuerbaren Schirmkonzepten kontra den Anforderungen des DHV Güsis... ;-)

[Horst Altmann]

AW: DHV-Info Diskussion zum Reinlegen: Knick-Rollmoment oder Gewichtsverlagerung?

Hi,

Hier nochmal kurz das Bild aus der Aerodynamik-Rechnung am Knick-Flügel. Man sieht, daß die Rechnung die volle Geometrie drin hat: Knick und vertikale Verschiebung der Flügelhälften.

Gruß, Horst

[JP Philippe]

AW: DHV-Info Diskussion zum Reinlegen: Knick-Rollmoment oder Gewichtsverlagerung?

Hallo,

Der Zahlenwert hat also den Effekt bereits berücksichtigt und so gibts daran weiter nichts zu diskutieren.

Ich habe auch den Eindruck, das es keinen Sinn macht. Du ignorierst beliebig viele Argumente, damit Du Recht hast.
Seisdrum, ich bin raus, mir wirds nach langem Durchhalten zu blöd.

Gruß,
-JP

[Steffen]

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PS: Den Brustgurt habe ich weggelassen, spielt ja keine Rolle.

Hm, das halte ich nun wieder für gewagt! Der spielt eine extreme Rolle, der bietet Dir nämlich beim Rauslehnen einen gewaltigen Widerstand und überträgt einen Teil der Gewichtskraft zurück auf den anderen Tragegurt........
Das würde ja sonst auch bedeuten, dass der Pilot bei einem großen Klapper, bei dem der betroffene Tragegurt stark entlastet ist, bis auf 90° zur Seite kippen müßte und waagerecht liegen müßte............


@ all:

Ein Experiment ist mir noch eingefallen: Im Flug einfach mal eine Fotostange mit nem schweren Gewicht zur Seite raushalten: was wird passieren? Der Schwerpunkt wandert jetzt (wenn das Gewicht und die Oberarmmuskeln groß genug sind) seitlich neben das Sitzbrett.

Fall a): Der Pilot hat ein Gutzeug mit Superduperkreuzverspannung, welche sich keinen Milimeter kippen läßt - oder im Gedankenexperiment ein Gutzeug aus Stahl: jetzt muß das ganze System (System = inklusive Gleitschirm!!!) zur Seite kippen, also Gewicht nach rechts raushalten, Pilot + ganzer Kladderadatsch wandern und urplötzlich ist steht das ganze System ohne Knick in der Mitte schief! Läßt sich auch leicht auf dem Kinderspielplatz auf einer Schaukel nachstellen! System schief = Auftriebsvektor des Gesamtflügels zeigt nicht mehr genau vertikal nach oben = Schirm zieht in die Kurve, Richtung des rausgehaltenen Gewichts.

Fall b) Gurtzeug ist flexibel: jetzt kippt der Pilot zur Seite, das Sitzbrett wird schiefstehen und die Aufhängung gegeneinander verschoben. Muß jetzt zwingend an beiden Tragegurten eine unterschiedliche Gewichtskraft angreifen? Ich sage: nein! Warum: siehe oben, Brustgurt etc.
Beide Flächenhälften sind vertikal gegeneinander verschoben, Knick in der Mitte und die Kiste zieht zur Seite.

Vielleicht hilft das bei der Vorstellung, wenn nicht, vergesst es einfach gleich wieder

Beste Grüße,
Steffen

[Ma Schmi]

AW: DHV-Info Diskussion zum Reinlegen: Knick-Rollmoment oder Gewichtsverlagerung?

Ich meine, daß der weiche Gleitschirm-Flügel (genauso wie der Durchläufer im Gurtzeug-Simulator) nun nachgibt und zwar so, daß der Piloten-SP wieder mittig (also kollinear zum Luftkraftvektor) zu liegen kommt.

Wie ich oben schon mal ausgeführt habe, ist der Gurtzeugsimulator eben nicht wie ein Gleitschirm-System.
Nur letzteres hat ein Rückstellmoment, d.h. er will gerne in die Mittellage zurückkehren.

Es muss also nicht nur initial sondern ständig ein Moment wirken um eine Karabinerverschiebung aufrecht zu erhalten.
Dieses Moment gibt es aber nur, wenn der Pilotenschwerpunkt eben dauernd NICHT kollinear zum Luftkraftvektor liegt.
Damit scheint mir eine ständige Schwerpunktverschiebung belegt, allerdings nicht quantifiziert.

[Horst Altmann]

AW: DHV-Info Diskussion zum Reinlegen: Knick-Rollmoment oder Gewichtsverlagerung?

@ JP
Es wäre schade, wenn du jetzt aussteigst. Ich glaube nicht, daß ich Argumente ignoriere. Ich lese mir sehr wohl durch, was jeder schreibt und gehe darauf, wo's geht, auch ein.

Ich habe dazu eben meine Meinung, so wie jeder hier in diesem thread. Und diese Meinung vertrete ich hier und versuche meinen Standpunkt zu erklären. Nicht weniger, nicht mehr. Und dieser thread hier ist bislang kein schlechter. Viele interessiert's und ein endgültiges Ergebnis wäre wünschenswert.

Im Übrigen habe ich das von dir vorgestellte Modell mit dem Piloten im Gurt aufgegriffen, oben noch einen Schirm drangehängt und weiter analysiert. Mehr dazu später. Das ist nicht Ignoranz sondern Engagement!


@ alle
Ich bin auf der Suche nach guten Bildern, die das Reinlegen zeigen, insbesondere in Verbindung mit der Schirmdeformation. Mein bisher bestes Bild dazu ist angehängt. Wer hat noch gutes Material?


Grüße, Horst

[Horst Altmann]

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So, jetzt zu der gerade erwähnten Analyse eines einfachen Modells von Pilot im Gurtzeug mit oben drangehängtem, flexiblem Schirm.

Das erste Bild zeigt links die Ausgangs-Geometrie des Modells, eigentlich ein schönes Fachwerk-Modell. Der Pilot-SP sitzt etwas oberhalb des Sitzbretts (30cm) , zunächst mittig. Das Gurtzeug ist modelliert als Sitbrett mit Wänden. Vom Karabiner geht's in den Tragegurt, dann aufgefächert in die drei Stammleinen nach oben und weiter gegabelt zu den Schirm-Segmenten, welche gelenkig verbunden sind. Jeder Kringel im Modell ist ein Gelenk. Die 2 Schirmhälften verbindet das Mittelstück und dieses ist schliesslich oben in einem Lager aufgehängt. Irgendwie muß man die Sache ja für diese vereinfachende Analyse auch lagern.

Als Kraft beschränken wir uns mal nur auf das Piloten-Gewicht (hier 80kg).

Im Bild rechts sieht man nun das Ergebnis einer Statik-Rechnung. Das ganze Gebilde geht etwas in die Knie, bis die Tragegurte senkrecht nach oben weisen. Der Schirm wölbt sich etwas stärker durch und die Stabilo-Enden liegen etwas tiefer. In beiden Tragegurten herrscht die hälftige Gewichtskraft in Höhe von berechneten 392,4 N.

Soweit keine Überraschung.

[Horst Altmann]

AW: DHV-Info Diskussion zum Reinlegen: Knick-Rollmoment oder Gewichtsverlagerung?

Jetzt wird's spannend: Jetzt schieben wir mal den Piloten-SP 10cm nach links und lassen das Ganze neu rechnen. --> Bild

Die Rechnung zeigt einiges:
1. Das Gutzeug hängt jetzt ganz schön schräg. Nicht unrealistsich.
2. Oben in der Schirm-Mitte gibts den Knick.
3. WICHTIG: Der Piloten-SP verbleibt weiterhin unterhalb des Lagerpunktes, mittig zum Schirm, wie ich sonst immer formuliere. Bei dem hier gezeigten Modell kommt es also nicht zum Rollmoment durch Gewichtsverlagerung. Was aber im realen Flug nun wirkt ist die Querkraft an dem schräg stehenden Mittenstück. Das macht ein aerodynamisches Rollmoment und hossa, es geht rum.
4. Die Kräfte in den Tragegurten richten sich jetzt entsprechend des verschobenen Piloten aus: 366 bzw. 418N laut Rechnung.

Gruß, Horst

[Horst Altmann]

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Eins noch: Jetzt könnte man aber einwenden, der eine Stabilo ist tiefer als der andere. Also: Der Schirm hängt nun doch leicht schräg. Damit steht auch die resultierende Luftkraft leicht schräg und man hat dann doch ein Gewichtskraft-Moment.

Der Schirm steht nicht schräg. Die beiden Flügelhälften sind wie die beiden Karabiner nur vertikal verschoben. Deshalb auch die Stabilo-Enden verschieben hoch. Die Kette Tragegurt, innere Stammleine, innere Vergabelung, Mittelstück und auf der anderen Seite wieder runter funktionieren wie der weiter oben schon angesprochene Gurtzeug-Simulator mit Durchläufer.

Ich hab zur Verdeutlichung die Knoten auf der rechten Flügelseite mal auf die linke gespiegelt, die Vertikalverschiebung durch den Knick eingebracht, und diese gespiegelten Knoten dann in grün links dargestellt. --> Bild

Ich hoffe man kann's auf dem Bild erkennen. Wer eine bessere Darstellung will kann auch gern per email anfragen (kann allerdings erst wieder am Freitag antworten). Die gespiegelten Knoten liegen annähernd deckungsgleich auf den anderen. Kein gekippter Schirm, nur gekipptes Mittelstück --> 130Nm stetiges Rollmoment


Grüße, Horst

[Aircoon]

AW: DHV-Info Diskussion zum Reinlegen: Knick-Rollmoment oder Gewichtsverlagerung?

[...] weiterhin unterhalb des Lagerpunktes [...]

Spannende Simulation Horst.

Was mir allerdings noch nicht so ganz gefällt, ist die alleinige Kinematische Randbedingung, sprich der Lagerpunkt oben in der Mitte.

Kannst du in deinem Simulationsprogramm auch kinetischte Randbedingungen, sprich Kräfte, einführen?
Eine Auftriebskraft pro Schirmsegment, oder Knoten.

Das entspräche doch schon viel eher der Realität. Und der resultierende Kraftvektor würde mich sehr interessieren.

Dann das ganze noch ohne mittleres Segment, welches den Knick ausmacht.
Würde nur der Schirm mit Knick eine schräge Resultierende Kraft aufweisen, hättest du wohl alle von deiner Knick-Theorie überzeugt.

Danke, und Gruss Stefan

[Horst Altmann]

AW: DHV-Info Diskussion zum Reinlegen: Knick-Rollmoment oder Gewichtsverlagerung?

Hallo Stefan alias Aircoon,

Die Analyse ist schon eine richtige FE-Rechung, halt an einem sehr einfachen Beispiel. Man kann an jedem Knoten eine Kraft einführen. Man muss nur wissen, was Sinn macht.

Ich hab hier im Forum den Ansatz mit der einen Gewichtskraft im Piloten-SP gewählt, um das Problem und das Ergebnis anschaulich und verständlich zu halten.

Nebenbei hab ich etwas rumprobiert mit Auftriebskräften in den Knoten. Das ändert das grundlegende Ergebnis nicht.

Die prinzipielle Schwierigkeit bei dieser Herangehensweise ist nun mal, daß man irgendwo das Modell lagern muss. Ein richtiger Flügel ist gewissermaßen über alle Luftkräfte "aerodynamisch" gelagert. Wie soll man das modellieren? Eine verformte Geometrie lieferte sofort geänderte Kräft usw.

Man kann alternativ den Windkanal-Ansatz gehen: Flügel unten lagern (den Gleitschirm also in den Karabinern) und dann Luftkräfte rechnen und auf den Schirm wirken lassen. Das findest du im Beitrag #50 dieses threads...

Grüße, Horst

[Aircoon]

AW: DHV-Info Diskussion zum Reinlegen: Knick-Rollmoment oder Gewichtsverlagerung?

Ich sehe ein, dass der Schirm irgendwo gelagert werden sollte.
Ich meinte eigentlich auch, zusätzlich zu der Lagerung einzelne Auftriebskräfte.

Nebenbei hab ich etwas rumprobiert mit Auftriebskräften in den Knoten. Das ändert das grundlegende Ergebnis nicht.

Das kann ich mir hingegen nicht wirklich vorstellen. Wirken an jedem Flügelsegment Kräfte, hat dies bestimmt einen Einfluss auf die Art der Verschiebung unseres Fachwerk-Gleitschirms.

Ich bin der Meinung, dass die Auftriebskräfte in diesem Modell nicht einfach weggelassen werden dürfen, weil ja schlussendlich diese Kräfte entscheidend zum Rollmoment beitragen werden.

Gruss Stefan

[WA]

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Hallo Horst,

ich habe mir jetzt deinen Film zum xten Mal angeschaut und erkenne überhaupt keinen Unterschied zu den einzelnen Sequenzen. Dein Schirm rollt sehr schön mit dem Händisch runterziehen, aber auch genau so schön wenn du deinen Körper drehst und da gibt es keinen sichtbaren Knick.

Für mich hilft der Knick sicher mit, aber nicht alleine. Vielmehr erkenne ich auf deinen Simulationen, ich meine auch auf div. Fotos, daß die Kurvenaussenhälfte des Schirmes mehr Wölbung und damit mehr Auftrieb hat und das ist der Grund u.a. daß ein Rollmoment eintritt.

Hatte das mit deinem Film schon mal angeführt, aber leider von dir keine Antwort bekommen. Wie erklärst du gleiches Rollmoment im Film mit unterschiedlichen Deformationen, sprich mit und ohne Knick.

Anbei noch meinen Kurvenflug mit deutlicher Gewichtsverlagerung aber mäßigem Knick im Schirm. Deutlich zu erkennen was ich meine. Die linke Schirmhälfte hat mehr Wölbung und damit Auftrieb als die Rechte und das leitet die Kurve ein, dann kommt das ausschlagende Pendel des Piloten dazu, mit Sicherheit auch der Knick, der in meinem Falle aber gering ausfällt, aber die Kurve funzte und die nachfolgenden auch.

Würde mich freuen, wenn du auf meinen Post eingehen würdest.

Grüßle, WA

[JP Philippe]

AW: DHV-Info Diskussion zum Reinlegen: Knick-Rollmoment oder Gewichtsverlagerung?

Leute,
das ist für mich so haarsträubend, ich kann kann mich nicht mehr zurückhalten..
.. aber nicht nur weil es so haarsträubend ist, sondern weil der Horst so kurz davor steht - es zu verstehen.
Und ich mir fast sicher bin das er es nie einsieht.

-JP