"Sollfahrttheorie" beim Windenschlepp

[marcel1]

So, ich kopple diese Teildiskussion aus dem anderen Schrätt, wo sie nicht so ganz hingehört, mal aus.

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VORWEG: Jedem sollte klar sein, daß Anbremsen beim Windenschlepp die Sicherheitsmarge zum Sackflug deutlich verringern kann. Das ist hier keine Empfehlung zum Ambremsen beim Windenschlepp sondern eine Diskussion.
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und verbessert daüberhinaus wegen der Vorbeschleunigung die Ausklinkhöhe.

Hört man häufiger, aber ich habe eigentlich noch nie ne schlüssige Begründung gehört, warum das genau so sein soll und vor allem warum das unabhängig von der Windsituation so sein soll.
Man hört immer als Begründung, daß der Schirm ja weiter hinten hängen würde als im Normalflug. Nun ja, das sieht so aus, aber dafür weist der Flugrichtungsvektor ja auch nach oben - das täuscht also zu nem guten Teil einfach und im stationären Windenflug (also Starteffekt mal ausgenommen) sollte es aerodynamisch eigentlich keinen Unterschied zum Normalflug geben mit Ausnahme der etwas höheren Beladung. Is quasi wie mit Zusatzballast um ein paar Grad gekippt nach oben fliegen. Oder wo ist mein Denkfehler? 8-)
Außerdem kann ich mir nicht vorstellen, daß das unabhängig von der Windsituation stimmen kann. Bei hinreichendem Gegenwind sollte man sogar angebremst die beste Ausklinkhöhe erreichen, weil dann der Schleppvorgang zeitlich deutlich verlängert wird bei nur unbedeutend schlechterem Gleiten. Hier müßte eigentlich so na Art "analoge Windensollfahrttheorie" gelten.

[marcel1]

AW: "Sollfahrttheorie" beim Windenschlepp

@ mas- : Die einzige Begründung, die ich gefunden habe, ist die, dass man mit der Geschwindigkeit des besten Gleitens schleppen kann. Durch die kürzere Schleppdauer wird sich dabei vermutlich der Anteil des Eigensinkens reduzieren...

Wenn sich also tatsächlich die Steigrate verbessern würde, träfe das doch ebenso bei Gegenwind zu... oder?

Der Knackpunkt ist, daß eine längere Schleppdauer im Prinzip gut ist, weil dann das Steigen an der Winde länger mitnehmen kannst, denn sobald Du fast über der Winde bist, ist der Schlepp vorbei. Das erhöhte Eigensinken ist der Preis, den man dafür bezahlt. Je nach Windsituation sollte entweder der eine oder der andere Effekt überwiegen.

Zum Thema Vorbeschleunigung: Die Vorbeschleunigung dient einzig der Sicherheit gegen den Sackflug. Die Ausklinkhöhe verbessert sie nicht. Ich hab das mal theoretisch durchgerechnet, weil mich die alte Argumentation mit "bester Ausklinkhöhe bei Geschwindigkeit des besten Gleitens" nicht überzeugte. Wenn das so einfach wäre, müssten Starrflügler höher ausklinken als Flexis und die höher als die Schirme. Tatsächlich ist es umgekehrt. Entscheidender Faktor für die Ausklinkhöhe ist letztlich die Fluggeschwindigkeit über Grund im Verhältnis zur Steigrate.

Die Rechnung, lieber Peter, würde mich mal im Detail interessieren. Hab ich nämlich selbst mal versucht, was dran rumzurechnen, aber mein Matheprozessor war schon zu eingerostet. Außerdem ist der Windenschlepp ein reicht komplexer Vorrgang, da die der Zug der Winde schief angreift und somit in der Anfangsphase hauptsächlich als Zugkraft nach vorne wirkt und in der Endphase wirkt der Windenzug hauptsächlich als zusätzliche Belastung des Schirms. Und die Ausklinkhöhe ist letztendlich das Integral über diese ganzen Zustände während des Schlepps.

Ich hab mir das bisher nur durch folgendes Gedankenexperiment klar gemacht:

Man nehme ein Gelände mit 1000m effektiver Schleppstrecke und genau soviel Gegenwind, daß die resultierende Bodengeschwindigkeit des Schirms beim Schlepp im Mittel 3 m/s sei.
Dann dauert der Schlepp 1000/3 = 333 Sekunden. Und bei angenommenen 2 m/s effektivem senkrechtem Steigen im Mittel gäbe das dann 667m Ausklinkhöhe über dem Grund im Trimmspeedschlepp.

Wenn man jetzt den Schirm um genau 1 m/s Bodengeschwindigkeit verlangsamt (was bei der Fluggeschwindigkeit dann etwas mehr als 1 m/s ausmachen würde), dauert der Schlepp 100/2=500 Sekunden. Das erkauft man sich mit etwas mehr Sinken. Ich rechne hier mal mit 0.5 m/s Mehrsinken, was sicher mehr ist als realistischerweise auftritt (sofern man den Schirm nicht in den Sackflug bringt).

Die Ausklinkhöhe beträgt dann im angebremsten Flug 500*(2-0.5)=750m. Also rund 83m mehr Ausklinkhöhe. Wobei der Effekt bei noch mehr Gegenwind noch zunimmt und bei weniger Gegenwind abnimmt.

Theoretisch müßte es für jede Gegenwindgeschwindigkeit eine bestimmte "ideale" Bodengeschwindigkeit (Sollfahrt) für den Schirm geben. Wobei das bei stärkerem Gegenwind eben anbremsen erfordert, um diese Sollfahrt zu erreichen. Bei Nullwind oder Rückenwind könnte es in der Tat auch nötig sein, zu beschleunigen. Nur wie gesagt, mir ists bisher noch nicht gelungen, das auszurechnen.

Nur daß die Aussage, mit Vorbeschleunigung wird die Ausklinkhöhe besser, so pauschal falsch sein muß, das zeigt das obige Gedankenexperiment schon.

[ps50259]

AW: "Sollfahrttheorie" beim Windenschlepp

Hallo -mas,

habe nicht den Ganzen Tread mitbekommen!

Gebe aber zu bedenken das mit einer eingestellten Kraft gezogen wird. Diese wird vor dem Start entsprechend des Abfluggewichtes eingestellt. Die Winde wird beschleunigt bis an die Zugkraftbegrenzung (Rutschkupplung). Mehr Widerstand durch Gegenwind oder bremsen führt zu einem früheren ansprechen dieser Kraftbegrenzung und der Windenfahrer nimmt die Drehzahl zurück. Das anbremsen des Schirms wird uns ausdrücklich von seiten der Fluglehrer verbohten einzig einseitiges nachsteuern ist erlaubt und bitte langsam mit Gefühl, angegebener Grund Strömungsabrissgefahr durch den großen Anstellwinkel des Schirmes.
Auch habe ich festgestellt das das Steigen ab ca. 60m bist 350m im bereich von etwar 4-5m/s betragen kann und dann abnimmt bis ca. 1-2m/s im Ausklinkbereich, dieser kann je nach Bedingung von 430m bis 580m betragen, bei einer Seillänge 1200m.
Beobachtungen von der Winde aus, als mein Sohn gezogen wurde. Er bringt gerade 55kg mit, bei 18km/h Gegenwind, lief die Winde zeitweilig im Schneckentempo, Schirm und Pilot waren deutlich in Rücklage. Sohnemann steigt im Vergleich mit mir im Schnitt mit +8-10% mehr Höhe aus.
Die theoretischen Zusammenhänge kann ich nicht erklären, das solltet Ihr tuen.

Gruß Peter

[nikolaus]

AW: "Sollfahrttheorie" beim Windenschlepp

Also nochmal: Es muss eine optimale Kombination aus Anstellwinkel und Zuggeschwindigkeit geben. Diese könnte vom Gegenwind Abhängen (was ich aber bezweifle). Der Gegenwind hat zunächst einfach nur den Vorteil, dass die Schleppstrecke relativ zur Luft länger wird, wir also zum Erreichen der gleichen Höhe weniger Seil einholen müssen.

Letztlich geht es nur um die Frage, ob ein Schirm eher kurz vor dem Strömungsabriss oder im Gegensatz dazu beschleunigt die größte Steigrate (steilsten Gleitpfad) entwickelt.

Ich hatte in dem anderen Fred bereits darauf hingewiesen, dass der Pilot auch relativ zum Gleitpfad vor dem Schirm hinge:

Durch den Windenzug hängt der Pilot auch relativ zur schräg nach oben gerichteten Flugrichtung weiter vor dem Schirm als er es beim Geradeausflug in Trimmgeschwindigkeit (also mit vollständig gelösten Bremsen) täte. Dadurch vergrößert sich der Anstellwinkel und entspricht deshalb nicht mehr dem des besten Gleitens. Zum Ausgleich müsste man also dosiert den Beschleuniger treten.

Wenn Deine Behauptung, es schiene nur so, als würde der Pilot vor dem Schirm hängen, zuträfe, wie erklärst Du Dir dann eine akute Sackfluggefahr durch Anbremsen? Ist diese (noch dazu deutlich über Minimalfahrt) noch kein ausreichender Hinweis auf einen Anstellwinkel weit oberhalb der Trimmung für den Geradeausflug?

Ansonsten sehe ich noch einen anderen Ansatz: Drachensteigen. Um die Nähe zum Gleitschirm zu wahren: 4-Leiner-Lenkmatte. Über die Hauptleinen bekomme ich den Schirm annähernd senkrecht über mich (bis er vorn überkippt), mit zunehmendem Bremsleinenzug jeden beliebigen schlechteren Winkel.

Dass ich es nur per Anschauung versuche, liegt einfach daran, das mir für eine Berechnung (wie offenbar auch Dir) die Grundlagen dafür fehlen.

Die Vorbeschleunigung dient einzig der Sicherheit gegen den Sackflug. Die Ausklinkhöhe verbessert sie nicht. Ich hab das mal theoretisch durchgerechnet, weil mich die alte Argumentation mit "bester Ausklinkhöhe bei Geschwindigkeit des besten Gleitens" nicht überzeugte. Wenn das so einfach wäre, müssten Starrflügler höher ausklinken als Flexis und die höher als die Schirme. Tatsächlich ist es umgekehrt.

"Theoretisch durchgerechnet"? (*Spock`s gehobene Augenbraue*) Die Plausiblität über den Vergleich mit verschiedenen Hängegleitern herstellen zu wollen, halte ich für gewagt. Starten die denn mit idealem Anstellwinkel und idealer Zuggeschwindigkeit (also zwischen 70 und 100 km/h)?

LG Jochen

[Pikachu]

AW: "Sollfahrttheorie" beim Windenschlepp

Dazu gibt's bereits theoretische Betrachtungen:

http://www.dhv.de/typo/fileadmin/user_upload/monatsordner/2003-12/schlepp/Seiten_aus_Westerboer1-4.pdf

[nikolaus]

AW: "Sollfahrttheorie" beim Windenschlepp

Die Auswirkung eines überhöhten Anstellwinkels lässt sich aus dieser Darstellung zwar ableiten, wurde aber leider nicht grafisch dargestellt. Selbst wenn jeder anhand dieses Artikels nachvollziehen könnte (oder einfach dem Autor glaubte), dass tatsächlich der Anstellwinkel für bestes Gleiten ideal wäre, bestünde offenbar immernoch Uneinigkeit darüber, mit welcher Beschleuniger- oder Bremsenstellung dieser herzustellen sei. Ein Fahrtmesser könnte helfen, aber welche Geschwindigkeit ist anzustreben, Trimmgeschwindigkeit (oder doch etwas darüber)?

LG Jochen

[Pikachu]

AW: "Sollfahrttheorie" beim Windenschlepp

Anstellwinkel und Geschwindigkeit hängen zusammen. Bei Flugzeugen wird die Geschwindigkeit mit dem Höhenruder gesteuert, also über Anstellwinkelveränderung.

Bei der Polare einer Tragfläche wird ein Verhältnis von Sinken und Geschwindigkeit angezeigt.
Gleiten = Sinken in bezug auf Geschwindigkeit.

Beim Gleitflug wird die Energie aus dem Sinken bezogen (da ja kein Motor da ist), der Vortrieb resultiert aus dem Sinken (der Gewichtskraft). Der Anstellwinkel reguliert die Geschwindigkeit und damit die Gleitzahl (Strecke in bezug auf Höhenverlust).

Dazu kommt immer der Widerstand der Fläche. Dieser ist bei hohem Anstellwinkel relativ höher als bei kleinem. Daher ist das beste Gleiten (höchste Gleitzahl) nicht mit der Geschwindigkeit des niedrigsten Sinkens erreichbar. Das beste Gleiten ist ein Kompromiß aus möglichst hohem Auftrieb in bezug auf niedrigen Widerstand.

[nikolaus]

AW: "Sollfahrttheorie" beim Windenschlepp

Danke, Pikachu, für diese Zusammenfassung. Allerding vermute ich, dass diese Zusammenhänge auch mas- und peterh bekannt sein werden. Lediglich bezüglich der richtigen Anwendung auf den Windenschlepp sind wir offenbar uneins.

-OT- (wegen der höheren Luftkraft beim Schlepp aber nahe dran)
Ich selbst bin mit der Anhängelast noch am hadern: "Ändert sich das Startgewicht, so verschiebt sich die unveränderte Polarenkurve im Diagramm entlang der Tangente des besten Gleitens: Die Gleitzahl bleibt konstant, lediglich alle Geschwindigkeiten erhöhen sich bei größerem Startgewicht oder verringern sich bei kleinerem" ("Gleitschirmfliegen" - Janssen/Slezak/Tänzler). Frage: innerhalb welcher Grenzen? (Diese Aussage setzt doch vorraus, dass mit dem höheren Startgewicht kein zusätzlicher Widerstand verbunden ist, da auch dieser mit zunehmender Geschwindigkeit - ebenso wie der Auftrieb - quadratisch anstiege).

Die Vorstellung, mein Schirm könne eine 700-kg-Bronze-Figur auf dem selben Gleitpfad in`s Tal tragen wie mich selbst ist zwar nicht einfach, da er das mit über 100 km/h tun würde, aber dennoch möglich (falls denn Leinen und Tuch das aushielten)...

LG Jochen

[marcel1]

AW: "Sollfahrttheorie" beim Windenschlepp

Das anbremsen des Schirms wird uns ausdrücklich von seiten der Fluglehrer verbohten

Logo, wird auch kein Fluglehrer nem Schüler empfehlen bei sehr starker und bockiger Thermik voll ins Gas zu haun um schneller zum nächsten Bart zu kommen. 8-;
Aber wie gesagt, die Diskussion, wie man ein Ziel (wie max. Ausklinkhöhe) am sichersten erreicht ist fundamental verschieden von der, wie man es am effektivsten erreicht. Und man sollte sich beider Aspekte bewußt sein - ich hab hier auf den zweiten Aspekt abgehoben und den ersten bewußt mal ausgeblendet.

Dazu gibt's bereits theoretische Betrachtungen:

In der Tat ein interessanter Artikel, den ich noch nicht kannte. Spart aber leider genau den Gegenwindaspekt völlig aus und sagt nur vage, daß man "nahe der Geschwindigkeit des besten Gleitens" die maximale Ausklinkhöhe erreicht. Bei Nullwind wohlgemerkt.

Und genau wie bei der Frage, wie man beim Flug von A nach B am höchsten am Punkt B ankommt, spielt die Windsituation (Gegen/Rücken/Auf/Abwind) nunmal eine Rolle, wenn ich mein Ziel gegen den Bezugspunkt Erde definiere.
Mit ordentlich Gegenwind komme ich z.B. mit der Geschwindigkeit des besten Gleitens (Trimmspeed) bestimmt nicht so hoch am Ziel an wie mit Gas.

Mit welcher Geschwindigkeit also muß ich beim Windenschlepp bei unterschiedlichen Windsituationen jeweils fliegen um maximale Ausklinkhöhe zu erreichen? Und ich glaube nicht, daß das immer die gleiche Geschwindigkeit ist. Bei deutlichem Gegenwind ist das "Effizienzoptimum" meiner Meinung nach deutlich angebremst.

[Pikachu]

AW: "Sollfahrttheorie" beim Windenschlepp

Wüßte nicht, was die umgebende Luftmasse mit der Gleitzahl zu tun hätte...

Die Geschwindigkeiten der Polare sind tragflächenbezogen (profilabhängig). Sie haben nichts mit Gegenwind und Rückenwind zu tun.

(Gleiche Diskussion wie bei der mit der Rückenwindlandung und dem Ausflaren...)

Beschleunigt fliegen sollst Du nur, wenn du SINKENDE Luftmassen hast, da du dann die Gleitzahl verbessern kannst. Aber diesen Fall betrachten wir hier nicht.

[nikolaus]

AW: "Sollfahrttheorie" beim Windenschlepp

1.) Windstille => Windenfahrt=40 km/h => Airspeed des Luftfahzeuges 40 km/h
2.) Wind 10 km/k => Windenfahrt=30 km/h => Airspeed des Luftfahzeuges 40 km/h
3.) Wind 20 km/k => Windenfahrt=20 km/h => Airspeed des Luftfahzeuges 40 km/h

Was also ändert sich für das Luftfahrzeug, außer das in 3.) mehr Seil zur Verfügung steht? Muss es deshalb anders bedient werden?

[marcel1]

AW: "Sollfahrttheorie" beim Windenschlepp

3.) Wind 20 km/k => Windenfahrt=20 km/h => Airspeed des Luftfahzeuges 40 km/h

Was also ändert sich für das Luftfahrzeug, außer das in 3.) mehr Seil zur Verfügung steht? Muss es deshalb anders bedient werden?

Du meinst mit "mehr Seil" = "mehr Zeit für den Schlepp zur Verfügung steht" nehme ich an. Und genau das ist entscheidend. 5 km/h weniger durch Anbremsen sind bei 20 km/h 33% mehr Zeit. Bei 40 wäre es nur 14%. Das Zusatzsinken durchs Anbremsen aber bleibt gleich, solange man gleichviel anbremst (5 km/h) - wie Du sagst es macht für den Gleitschirm gegenüber der Luft keinen Unterschied - wohl aber macht es in Relation zum Boden einen.

Wüßte nicht, was die umgebende Luftmasse mit der Gleitzahl zu tun hätte...

Ne Menge, wenn man von der Gleitzahl über Grund spricht, die ja auch einzig relevant ist bei der Frage "wie hoch komme ich an B an bzw. wie weit komme ich mit der Höhe x".

[nikolaus]

AW: "Sollfahrttheorie" beim Windenschlepp

Mit mehr Seil meine ich, dass das freie Seil in dem Moment, wo es den 70°-Winkel zum Ausklinken erreicht hat, länger ist und der Pilot somit höher. Wenn ich den Flug verzögere, bis das Seil vollständig aufgerollt ist, nenne ich das einen Flachschlepp.

Die Behauptung, die sich aus meinen verschiedenen Ansätzen ableiten lässt, ist, dass sich durch das Abbremsen des Schirms und damit der Winde die Steigrate derart verschlechtert, dass Du die damit verschenkte Höhe durch längere Schleppdauer nicht wieder gutmachen kannst.

[Pikachu]

AW: "Sollfahrttheorie" beim Windenschlepp

Bei Gegenwind (der Einfachheit halber nehme ich an, er kommt konstant und parallel zum Erdboden genau 180° aus der Gegenrichtung) erhöht sich natürlich die am Schirm wirkende Luftkraft, Auftrieb und Widerstand sind erhöht. Damit erhöht sich auch die Last, die auf dem Gesamtsystem liegt.

Da liegt es nun doch nahe, nicht auch noch anzubremsen und die Luftkraft weiter zu erhöhen...

Bei nennenswertem Rückwind würde ich sowieso nicht starten.

In der Zusammenfassung des Artikels steht eigentlich alles drin.

[berndw]

AW: "Sollfahrttheorie" beim Windenschlepp

Wüßte nicht, was die umgebende Luftmasse mit der Gleitzahl zu tun hätte...

Die Geschwindigkeiten der Polare sind tragflächenbezogen (profilabhängig). Sie haben nichts mit Gegenwind und Rückenwind zu tun.

(Gleiche Diskussion wie bei der mit der Rückenwindlandung und dem Ausflaren...)

Du hast recht,
wenn du gleitzahl aus sinkgeschwindigkeit/airspeed berechnest.
nicht aber wenn du sinken/groundspeed nimmst.

nimm doch mal den extremfall an, dass du mit einem >30er gegenwind schleppst.
dann hast du bei rückwarts laufender winde nur die seillänge - durchhang als limit.

die zugkraft kommt nichtmehr aus dem motor sondern dem wind und der seilbremse.

@Jochen: die anstellwinkeländerung beim gleitschirm hat, anders als beim segelflieger
und dem hg, den grund, dass schwerpunkt und angriffspunkt der luftkräfte so weit
auseinander liegen.
desshalb der pilot stark vorgezogen wird.
mit dem steigenlassen eines 4leiner kites hast du leider ein eingeschränktes modell, da der schwerpkt am boden bleibt.