Über den Tellerrand: Neues von LdK

[JHG]

Nachdem da scheinbar doch mehr Interesse besteht als ursprünglich angenommen und um den Videothread https://www.gleitschirmdrachenforum....l=1#post526948 nicht weiter zu kidnappen, das Thema hier nocheinmal:

LdK montiert einen Gleitschirm vertikal auf ein Segelboot.

https://www.youtube.com/watch?v=LRBWVBB-i9A

Mehr Info dazu.

http://inflatedwingsails.com/concept/

Lt Video steht das Profil vertikal zum Wind. Somit erzeugt es doch keinen Auftrieb oder hab ich einen Denkfehler?

Vermutlich . Ist einfach ein Definitionsproblem. Als Auftrieb bezeichnet man die Kraft im rechten Winkel zur Anströmung, als Widerstand jene parallel zur Anströmung. Dabei ist die Richtung im Raum unerheblich. Praktisch ist es für viele verwirrend von Auftrieb zu sprechen wenn es doch zur Seite oder sogar hinunter zieht (Siehe Formel 1 Flügel)

Das Segel ist symmetrisch, aber der Mast ist nicht genau in der Schwerpunkt-Mitte. Somit erzeugt das Profil einen Moment und dadurch einen Anstellwinkel. Im Youtube-Video Kommentar von "joirtus" wird es erklārt.

http://homepages.hs-bremen.de/~kortenfr/Aerodynamik/script/node38.html

Ja das habe ich mir jetzt ca. 5 Mal durchgelesen, aber kapiert habe ich es immer noch nicht. Wenn beim symmetrischen Profil, Druck und Neutralpunkt übereinander liegen und das ganze noch druckpunktstabil ist, wie soll sich dann ein Moment in irgendeine Richtung ergeben das zue einem stabilen Anstellwinkel führt.

[hilde]

AW: Über den Tellerrand: Neues von LdK

Nachdem da scheinbar doch mehr Interesse besteht als ursprünglich angenommen und um den Videothread https://www.gleitschirmdrachenforum....l=1#post526948 nicht weiter zu kidnappen, das Thema hier nocheinmal:

LdK montiert einen Gleitschirm vertikal auf ein Segelboot.

https://www.youtube.com/watch?v=LRBWVBB-i9A

Mehr Info dazu.

http://inflatedwingsails.com/concept/

Vermutlich . Ist einfach ein Definitionsproblem. Als Auftrieb bezeichnet man die Kraft im rechten Winkel zur Anströmung, als Widerstand jene parallel zur Anströmung. Dabei ist die Richtung im Raum unerheblich. Praktisch ist es für viele verwirrend von Auftrieb zu sprechen wenn es doch zur Seite oder sogar hinunter zieht (Siehe Formel 1 Flügel)

http://homepages.hs-bremen.de/~kortenfr/Aerodynamik/script/node38.html

Ja das habe ich mir jetzt ca. 5 Mal durchgelesen, aber kapiert habe ich es immer noch nicht. Wenn beim symmetrischen Profil, Druck und Neutralpunkt übereinander liegen und das ganze noch druckpunktstabil ist, wie soll sich dann ein Moment in irgendeine Richtung ergeben das zue einem stabilen Anstellwinkel führt.

Ich verstehe schon wann es Auftrieb gibt und wie ein Formel1 Flügel funktioniert weiss ich auch!

Ich beziehe mich nochmals auf die Aussage im Video, dass der (symmetrische) Flügel vertikal im Wind steht. Vertikal heisst für mich 90° also senkrecht zur Windrichtung.
>Für mich ist die Aussage im Video nicht korrekt, denn wenn das Segel exakt senkrecht steht, dann hat man 100% Widerstand und null Auftrieb.

[JHG]

AW: Über den Tellerrand: Neues von LdK

Ich verstehe schon wann es Auftrieb gibt und wie ein Formel1 Flügel funktioniert weiss ich auch!

Ich beziehe mich nochmals auf die Aussage im Video, dass der (symmetrische) Flügel vertikal im Wind steht. Vertikal heisst für mich 90° also senkrecht zur Windrichtung.
>Für mich ist die Aussage im Video nicht korrekt, denn wenn das Segel exakt senkrecht steht, dann hat man 100% Widerstand und null Auftrieb.

Hätte ich nicht so verstanden und es war für mich offensichtlich wie es gemeint ist. Lotrecht zur Erdoberfläche.

[hilde]

AW: Über den Tellerrand: Neues von LdK

Bei 5:20 sagt er: automatisch vertikal im Wind

[JHG]

AW: Über den Tellerrand: Neues von LdK

Eben, vertikal im aber nicht zum Wind. Für einen Nichtmuttersprachler fand ich das gut erklärt.

Wie sie aber den richtigen (Anstell)winkel hinkriegen erschließt sich mir immer noch nicht.

[mats]

AW: Über den Tellerrand: Neues von LdK

Wie sie aber den richtigen (Anstell)winkel hinkriegen erschließt sich mir immer noch nicht.

Der Drehpunkt vom Mast ist vor dem aerodynamischen Schwerpunkt (da wo die aeredynamischen Kräfte angreifen).

Das symmetrische Profil genau von vorne angeströmt hat nur eine Widerstandskraft, aber keine Auftriebskraft (die Zirkulation rechts wie links rum heben sich auf. Mit dem Anstellwinkel wandert der Druckpunkt und der Auftrieb entsteht.

Ist der Anstellwinkel zu gross, zieht die Auftriebskraft das Segel wie von Geisterhand aus dem „Wind“ (Da die Auftriebskraft ein Drehmoment auf das Segel erzeugt; und zwar aufgrund des Abstands zwischen aerodynamischen Schwerpunkt und dem Drehpunkt vom Mast.

Ist der Anstellwinkel zu klein, zieht die Widerstandskraft das Segel wie von Geisterhand in den „Wind“

Eine coole Idee. Eine Analogie wäre z. B. der Nachlauf beim Vorderrad vom Fahrrad.

[JHG]

AW: Über den Tellerrand: Neues von LdK

Nun genau das verstehe ich nicht.

Nehmen wir an das Segel hätte einen Anstellwinkel. Damit hat es Auftrieb, der im Druckpunkt hinter dem Drehpunkt angreift. Damit würde es das Segel aber in den Wind drehen und der Anstellwinkel reduziert. Der Auftrieb würde geringer, wäre aber immer noch hinter dem Drehpunkt, wenn man annimmt dass symmetrische Profile druckpunktstabil sind wie im Link http://homepages.hs-bremen.de/~korte...pt/node38.html beschrieben. Das Segel würde weiterhin in den Wind drehen und irgendwann umschlagen und würde sich letztlich nicht anders Verhalten wie jedes andere im Wind killende Segel, wo der Drehpunkt ja auch weit vor dem Druckpunkt liegt.

Das könnte nur funktionieren wenn der Druckpunkt vor den Drehpunkt wandern würde und somit den Anstellwinkel wieder erhöhen würde. Aber das Profil ist ja druckpunktstabil und der Druckpunkt wandert wenn üblicherweise bei Anstellwinkleverringerung nach hinten und nicht nach vorne. (siehe Druckpunktwanderung: https://de.wikipedia.org/wiki/Druckp...%B6mungslehre)

[BobNL]

AW: Über den Tellerrand: Neues von LdK

Ehrlich gesagt, so richtig verstehen tue ich es auch nicht. Allerdings weiss ich vom Windsurfen dass wenn ich richtig schön ins "Gleiten" komme, sprich die ideale Geschwindigkeit erreiche, dass ich dann kaum noch Drehmoment habe auf dem Mast. Ich muss den nur festhalten (am Gabelbaum) um die Kraft zu übertragen. Beim Anfahren gibt es wohl einen Drehmoment und da muss man den Gabelbaum in Position halten damit der Schot (die Hinterkante) nicht weg dreht.

[thermik.ch]

AW: Über den Tellerrand: Neues von LdK

Logisch hast du beim Gleiten kein Drehmoment wenn du die Trapeztampen korrekt um den Druckpunkt platziert hast.
Das erklärt überhaupt nicht warum sich das LDK Segel selbst ausrichtet.

[BobNL]

AW: Über den Tellerrand: Neues von LdK

Logisch hast du beim Gleiten kein Drehmoment wenn du die Trapeztampen korrekt um den Druckpunkt platziert hast.
Das erklärt überhaupt nicht warum sich das LDK Segel selbst ausrichtet.

Es richtet sich nicht komplett selbständig aus. Die geben die ungefähre Position mit der Schotleine vor, danach stellt sich das Gleichgewicht ein. Ich denke ab einer bestimmten Position kippt das Gleichgewicht.

Der Angriffspunkt vom Mast am Segel auf dem Boot ist an einer vergleichbaren Stelle wo meine Trapeztampen am Gabelbaum sind. Wenn ich das Surfsegel am Mast halte, kille ich es, wenn ich es weiter hinten am Gabelbaum halte, stellt sich das Gleichgewicht ein.

[kaimartin]

AW: Über den Tellerrand: Neues von LdK

Eben, vertikal im aber nicht zum Wind. Für einen Nichtmuttersprachler fand ich das gut erklärt.

Wie sie aber den richtigen (Anstell)winkel hinkriegen erschließt sich mir immer noch nicht.

Meine Theorie:
Der Flügel, äh, das Segel ist zwar aufgepumpt, aber nicht völlig steif. Das Profil wird sich unter dem Winddruck leicht in Richtung Lee wölben. Damit ist es umgekehrt gewölbt wie die bei Flugzeugen, Drachen und Gleitschirmen üblichen Profile.

Bei negativer Wölbung kehrt sich die Richtung der Wanderung des Druckpunkts um. (Das habe ich eben gerade in xflr5 nachgeprüft.) Das heißt, statt des gewohnten instablien Verhaltens in Bezug auf den Nickwinkel ergibt sich eine stabile Situation. Das Segel stellt sich selbständig in einen bestimmten Anstellwinkel gegenüber dem lokalen Wind. Welcher Winkel das ist, hängt von der Position des Drehpunkts, also des Masts ab.

Wie fast immer in der Aerodynamik kommen tolle Eigenschaften aber auch mit spezifischen Nachteilen. In diesem Fall bringt eine negative Wölbung unvermeidlich einen vergleichsweise geringer Auftriebskoeffizient. Das heißt, man braucht für die gleiche Antriebskraft eine deutlich größere Segelfläche als bei konventionellen Segeln.

---<)kaimartin(>---

[JHG]

AW: Über den Tellerrand: Neues von LdK

Schön dass das auch anderen im Kopf herumgeistert.


Ich kann dir aber ehrlich gesagt nicht ganz folgen. Meinst du das Profil baucht in der Mitte Richtung Lee oder andersrum, also An- und Abströmkante knicken praktisch um den Mast ins Lee ?

[DonP]

AW: Ãœber den Tellerrand: Neues von LdK

Schön dass das auch anderen im Kopf herumgeistert.

Ich kann dir aber ehrlich gesagt nicht ganz folgen. Meinst du das Profil baucht in der Mitte Richtung Lee oder andersrum, also An- und Abströmkante knicken praktisch um den Mast ins Lee ?

Hallo Sepp

spannende sache, kalbermatten hat ja mit dem whoopyfly ein sehr ähnliches system bereits als fluggerät umgesetzt

Ob das profil noch evtl. zusätzlich leeseitig ausbaucht (sich stärker richtung lee wöbt) spielt in bezug auf das grundprinzip in meinem verständnis aber nur eine sehr untergeordnete rolle.

Bei einem symmetrischen profil bestimmt in erster linie der anstellwinkel den auftrieb (siehe kunstflugzeug), nachteil wie schon erwähnt ist der wesentlich geringere auftrieb im verhältnis zur segelfläche.

d.h. der hauptauftriebspunkt/bereich muss vor dem mast liegen, dann wird das segel (wenn man es vorher zwingt die stabile symmetrische grundposition zu verlassen) ab einer gewissen auslenkung (in erster linie vom hebelarm auftriebsbereich - drehpunkt bestimmt) von selbst einen auftrieb + drehmoment in richtung lee erzeugen (es dreht sich also ab einem gewissen anstellwinkel von selber aus dem wind und erhöht den anstellwinkel + auftrieb - gleiches prinzip wie ein x-beliebiger flügel ohne leitwerk) und wird so lange den anstellwinkel erhöhen bis entweder die windfahnenwirklung auf der luvseite grßer als dieses drehmoment wird bzw. im extremfall (windböe mit richtungsänderung) einen leeseitigen strömungsabriss erleidet, dann gewinnt wieder der auftrieb + drehmoment auf der lufseite bzw. die windfahnwirkung des segels und so stabilisiert sich das system ganz von selbst, da das flexible profil ja eine recht gute eigendämfung hat, sollte ein überschlagen (zB durch eine starke böe) kein thema sein

Bei einem normalen boot steuere ich im normalfall den anstellwinkel andauernd durch die korrektur der ausrichtung des gesamten boots zum wind und muss selbst (bzw. der autopilot) den auftrieb/vortrieb optimieren

beim gezeigten system liefert das segel immer den konstruktiv festelgelegten systemoptimalen vortrieb unabhängig von der fahrtrichtung des boots (was aber bei einem raumkurs wenn windgeschwindgkeit deutlich größer boatspeed sehr von nachteil sein wird)

Die parameter (profildicke + drehpunkt, rumpfgeschwindigkeit, windbereich evtl. dämpfung der drehung) muss man konstruktiv passend wählen, aber in erster linie wichtig ist dass das profil dick genug ist um den auftriebskraft angriffspunkt(korrekterweise bereich) mit dem erforderlichen hebel in bezug auf die drehachse zu versehen (zb mit einem sehr sehr dünnen profil würde das wohl kaum funktionieren)

Nachteil ist dass das segel einen konstruktiv fixen optimalen anstellwinkel hat, der muss aber nicht unbedingt für meine geplante fahrtrichtung mit dem boot optimal sein, d.h. wenn man mit einer fürs aufkreuzen optimierten geometrie downwind kurse fahren muss (wo man das klassische segel zum teil ja schon wie einen spinnacker nutzt) alles andere als optimal = im vergleich langsam (bei wind > boatspeed) ... das ließe sich evtl. sehr elegant mit aufblasen (dickeres profil) des segels modifizieren

Zweiter nachteil ist dass das segel vermutlich mit relativ viel druck aufgeblasen sein müsste um bei einem downwind kurs bei windlöchern nicht in sich zusammenzufallen - aber dann könnte man auch eine schotleine vorsehen (falls es die innenliegend nicht ohnehin gibt) die das segel dann quasi zu einem konventionellen segel werden lässt...dann aber mit dem nachteil das man damit wieder das rigg überlasten könnte... somit ist die flexible konstruktion vielleicht gar kein schlechter kompromiss für ein quasi "dodlsicheres" segelboot, denn mit so einem segel muss ich ja nur mehr das boot passend zur gewünschten fahrtrichtung unter dem immer optimalen vortrieb/auftrieb produzierenden segel ausrichten

auf jeden fall eine spannende idee zum thema segeln 2.0,

Hab das gleiche grundprinzip (symmetrisches segel) auch mal irgendwo mal als konzept mit segel aus compositmaterial gesehen wo das "segel" aus mehreren festen segmenten besteht und dann einfach teleskopisch ein/ausfährt (profilaussenhaut = tragendes element) was irgendwie fast noch eleganter ist, wobei das glaube ich elektronisch ausgerichtet wurde und nicht elektronikfrei (was natürlich in bezug auf den nerdfaktor wesentlich cooler ist ,-) wie in deinem link.

wobei mir persönlich boote mit flettner rotoren als extremform des segelantriebs fast noch besser gefallen - 10% der üblichen segelfläche = rotorfläche .... 2 rotoren mit solargestützem e-antrieb, rückwärts fahren, auf der stelle wenden etc.... mit heutiger elektrik / elektronik und solartechnik wäre das ziemlich cool....sehr schön und wasserdicht dokumentierer proof of concept ja bereits aus den 30iger jahren... gibt soweit ich mich erinnere einen recht neuen frachtschiff versuchträger mit 4 flettner rotoren als zusatzantrieb.... next step ist dann natürlich eine windturbine auf einem schiff zu installieren und einfach gegen den wind zu fahren, müsste sich eigentlich energiebilanztechnisch (mit aktueller technik) mittlerweile easy ausgehen solange der luftwiderstand des schiffsrumpfs im rahmen bleibt ( = wohl eher kein containerschiff ,-)

LG

Paul

[kaimartin]

AW: Über den Tellerrand: Neues von LdK

Ich kann dir aber ehrlich gesagt nicht ganz folgen. Meinst du das Profil baucht in der Mitte Richtung Lee oder andersrum, also An- und Abströmkante knicken praktisch um den Mast ins Lee ?

Die Dicke des Profils wird sich nicht verändern. Das verhindern die eingenähten Rippen. Aber das Profil kann sich leicht um die Mast biegen. Das ist vermutlich das, was Du mit "knicken" umschreibst. Auf diese Weise ergibt sich eine Wölbung, die umgekehrt ausfällt als bei Flugzeugen, Drachen und Gleitschirmen üblich.

---<)kaimartin(>---