Profilierung bei verschiedenen Varianten eines Kites

    Hallo an alle Tüftler!


    Ich bin grad voll am Entwickeln eines Wettkampfskites und baue natürlich für jede Windverhältnisse ein Kite; halt von sul bis 50% Gase....


    Hab dabei auch gemerkt, dass sich bei verschiedenen Versionen verschiedene Profilierungen des Segels (Gase profilieren macht Spass ;) ) als gut erweisen.


    Deshalb meine Frage an Euch:


    Was hat sich bei Euch als gut bzgl. der Profilierung verschiedener Versionen des gleichen Kites erwiesen?


    Bin für jede Anmerkung dankbar. Würd gern wissen, ob es da so eine allgemeine für viele Drachen funktioniende Vorangehensweise gibt oder wie so oft unsere Wissenschaft aus Probieren besteht.


    Danke im Voraus


    Gregor Hartmann aus Berlin

    Zitat

    ........... .. oder, wie so oft, unsere Wissenschaft aus Probieren besteht.


    und schon auf dem richtigen Weg. ;)

    Gruß
    Achim


    Wirkliche Intelligenz beginnt dort, wo man erkennt, dass es mit dem eigenen Unterscheidungsvermögen nicht so weit her ist......

    Zitat

    ...... baue natürlich für jede Windverhältnisse ein Kite; halt von sul bis 50% Gase....



    ich will nicht hoffen, das dem Drachen Gase entweichen, auch wenn das manchmal als "Wind" bezeichnet wird... :-O ;) :D


    ( du meintest wohl die Gaze,oder.....?)

    Gruß
    Achim


    Wirkliche Intelligenz beginnt dort, wo man erkennt, dass es mit dem eigenen Unterscheidungsvermögen nicht so weit her ist......

    Zitat

    das dem Drachen Gase entweichen


    ...nicht schlecht... :)


    Zitat

    und schon auf dem richtigen Weg.


    ..weiß nicht ganz genau, hab vor ca. nem Jahr im englischen Forum was darüber gelesen und die hatten echt Gesetztmäßigkeiten entdeckt...
    Hab auch mal mit meinem Physikprof darüber gesprochen und der meinte auch, dass das Rad nicht neu erfunden wird und die aktuellen Kites sich strömungsmäßig nicht so unterscheiden, dass es keine grobe Profilierungsregel geben könnte. Die zugehörige Differentialgleichung (nur mal überschlagen) ist jedoch noch nicht gelößt und auch noch fehlerhaft.


    Gruß
    Gregor


    PS: ab jetzt schreib ich nur noch "vented"

    Hallo Gregor,


    ich hoffe, du nimmst mir den scherz nicht übel...


    Aber zum Profil von Lenkdrachen. Im Grunde genommen istes ein ähnliches Profil, wie bei einem Flugzeugflügel. Die Leitkante ist dabei die Vorderseite. je mehr dieses Profil sich ausformen kann, umso mehr liegt eine laminare Luftströmumng an. Nur, pauschal eine Profilierung für verschiede Varianten eines Drachen abzuleiten ist denkbar schwierig.
    Ein zweiter Aspekt darf dabei nicht vergessen werden. Bei einem Vented Drachen, wird wahrscheinlich eine größere Bauchung des Segels von Vorteil sein, als bei einem SUL. Das bedeuted, dass das Segel weiter ausgestellt ist duch Standoffs. Das verändert aber auch das Profil des Drachen. Wenn Du jetzt die Spannweite aller Drachen gleich haben möchtest, brauchst du für jeden Variante einen eigenen Segelschnitt.
    Die gebräuchlichste Profilierung ist im Bereich der Nase, damit sich das Profil entlang der Leitkante bis in die Nase fortsetzt und, das sich in Längsrichtung ( also in der Achse des Kiels) auch ein entsprechendes Profil ausformt.
    Wie groß diese Profil sein soll oder kann ist abhängig von der Geometrie deines Drachen( z.B.Apekt Ratio, Segelbauchung, Schleppkantenform, etc)


    Deswegen heißt es auch ausprobieren. Ein 2D/3D -CAD Programm kann schon eine gute Hilfe sein, der Rest ist eben Testen und die Erfahrung daraus.
    - Editiert von Achim X am 03.01.2005, 20:11 -

    Gruß
    Achim


    Wirkliche Intelligenz beginnt dort, wo man erkennt, dass es mit dem eigenen Unterscheidungsvermögen nicht so weit her ist......

    Hi,


    Profilieren und Ventilieren ist IMO schon eine Wissenschaft für sich.
    Ich habe bei zwei Drachen mit einer Profilierung (eingearbeiteten Bauchung durch Stoffzugabe) gearbeitet.
    Das war ein Jam Session Classic, bei dem im Bereich der Nase/oQS eine Profilierung mehr Spurtreue bringen soll und beim 4Speed hier aus eine Fromsworkshop, wo ich dem Segel soetwas wie ein Tragflächenprofil verpaßt habe.
    Das einzige, was IMO ziemlich sicher bei dieser Maßnahme eintritt ist, daß der Zug größer wird, weil sich durch die zusätzliche Wölbung auf der Drachenrückseite sich eben der Effekt wie bei einer Tragfläche ergibt und die Rückseite des Drachens schneller umströmt wird, als die dem Piloten zugewandte und dadurch der bekannte Unterdruckeffekt auftritt.
    Ansonsten sind mir allgemeine "Profilierungsregeln" nicht bekannt und soweit mir bekannt, wird bei aktuellen Lenkdrachen für den Bereich Freestyle und Präzision in der Regel nicht mit Segelprofilierungen gearbeitet.


    Es gibt so viele Faktoren, die die Flugeigenschaften entscheidend beeinflussen:
    -Segel-, LK-, Schleppkantenshape
    -Position der Verbinder für u und oQS
    -Länge, Anzahl und Position der Standoffs
    -Gewichtsbalance
    -Steifigkeit der Gestänges
    -Waagengeometrie
    da sind Profilierungen im Segel zusätzliche Parameter, der IMO im wesentlichen nur mehr Arbeit beim Erstellen des Segels machen und nicht essentiell sind, um bestimmte Eigenschaften zu erreichen.


    Wirklich wissenschaftlich fundierte Untersuchungen über die Aerodynamik bei Lenkdrachen sind immer noch äusserst dünn gesäht, was meiner Meinung nach aber nicht verwunderlich ist.
    Im Gegensatz z.B. zu einem Flugzeugflügel, der sich modellmässig noch gut beschreiben läßt, ist ein Lenkdrachen auch im Flug sehr flexibel und zeichnet sich durch eben durch die vielen genannten Parameter aus, die zum einen teilweise nicht konstant sind oder aber auch messtechnisch schwer zugänglich sind. Da ist es mit ein paar Differenzialgleichungen nicht getan. Aber vielleicht macht sich ja mal jemand die Mühe....

    Hi!
    Ersmal Danke an Ralph und Achim


    Zitat

    Da ist es mit ein paar Differenzialgleichungen nicht getan


    Meine Frage bezug sich nicht auf den gesamten Strömungsverlauf in Abhäbgigkeit von allen erdenklichen Parametern(selbst das wäre mit Differentialgleichungen möglich). Ich wollte wirklich nur übers Strömungsverhalten in Abhängigkeit von Profilierung und Wind diskutieren. Die Gleichung deckt sich ungefähr mit meinen Beobachtungen... In den Semesterferien darf ich sogar mal samt Prof in den Windkanal... mal schauen.


    Zitat

    da sind Profilierungen im Segel zusätzliche Parameter, der IMO im wesentlichen nur mehr Arbeit beim Erstellen des Segels machen und nicht essentiell sind, um bestimmte Eigenschaften zu erreichen.


    Hab genau den gleichen Drachen einmal mit und einmal ohne Profilierung. Das macht nen erheblichen Unterschied...


    Nochmals Danke
    Gregor

    Jetzt noch mal genau zu meiner Vorangehensweise:
    1. Ich hab drei mal das gleiche Segel genäht bis auf das ein Segel keine Profilierung hatte, eins eine mittlere Profilierung und eins konnte mal kaum auf den Tisch legen wegen der starken Profilierung.
    2. Ich hab die Drachen erst mit UL und später mit Standardgestänge bestückt.
    3. Genau die gleiche Waage an die Drachen gemacht.
    4. Nun ab auf die Wiese mit Windmesser und halt allen drei Drachen.
    5. Die Drachen jeweils zwei Stunden geflogen und immer wieder nass gemacht um die Dehnung und den Zug des Segels zu beschleunigen.
    6. Zug- bzw. Druckvergleich der Drachen bei gleichen Wind laut Windmesser.
    7. 6. bei verschiedenen Windstärken wiederholen.


    Ergebnis: Bei ca. 12km/h macht der stark profilierte Drachen mit Abstand am meisten Druck. Dann der mittlere und dann der nicht profilierte.
    Von diesem maximum verhält sich Druck zu Profilierung ungefähr parabelförmig.
    Die Ga...., Äh Ventedsegel :) hab ich nicht begutachtet.


    Zur Differentialgleichung: Wir gingen von nicht dehnbaren Material und Symmetrie von den Standoffs aus. Natürlich noch üblichen Abschätzungen sin(x)=x usw...
    Als Lösungsansatz das Strömungsverhalten einer Zugspitze der Deutschen Bahn. :)
    Und mein Prof sagte als Maximum 20 km/h voraus.


    Wie wir Physiker sagen "66% sind nichts"... und für die groben Abschätzungen echt nicht schlecht...


    Gregor

    Hallo Flugzeugbauer,


    mann kann auch die obere Spreize ei bisschen kürzen um ein Profil zu simulieren. Viel Profil in der Nase gibt Präzision. Profil im Kiel gibt Druck, und Stäbe sind futsch.................................. :D
    Im Wettkampf ist eine kurze Spreize bei viel Wind gut für die Präzision ( 50km/h und mehr )
    höhöhöhöhöhöhöhöhöhöhöhöhöhöhöhöhöhöhöhöhöhöhöhöhöhöhöhöhö :O
    Geiheimtipp: baut euch einen Windkanal!

    Hallo Gregor,


    ich habe schon einige Versuch mit Profilierungen gemacht und denke, dass man da etwas differenzieren muss.


    Eine Möglichkeit einen Drachen zu profilieren ist, ihm im Bereich der Nase eine Wölbung zu verpassen. Dadurch wird die Anströmkante verrundet und nähert sich der Form eines Tragflächenprofils. Meine Erfahrungen damit decken sich mit dem, was du beschreibst. Je dichter die Profilierung an der Nase beginnt, desto effektiver ist sie. So bringen 5 mm Profil 10 cm vor der Nase beginnend mehr, als 15 mm, die 30 cm vor der Nase beginnen. Durch diese Art der Profilierung wird das nutzbare Windfenster größer und der Drachen lässt sich trotz des stärkeren Zuges besser stallen.


    Als weitere Möglichkeit kann man mit der Tuchspannung experimentieren. Bei ausgeleierten Segeln ist häufig zu beobachten, dass die Standoffs eine Beule aus dem Segel herausdrücken, was eine stark reduzierte Zugkraft zur Folge hat. Eine zu starke Ausbeulung hat leider eine reduzierte Präzision zur Folge und kann bis zur absoluten Fluguntauglichkeit reichen. Ich habe diese Beule in ein neues Segel integriert, habe aber leider noch keine Erfahrung, wie sich das auf lange Zeit verhält, wenn sich das Tuch dehnt.


    Als letzte von mir erprobte Variante gibt es noch die Mittelnahtprofilierung, die dem Drachen einen besseren Geradeausflug verleiht, aufgrund des lockeren Tuches im mittleren Bereich aber etwas kräftigere Lekbewegungen beim Stallen notwendig macht.


    Dies sind alles konstruktiv in das Gesamtkonzept integrierte Profilierungen. Leider hat Tuch aber unter Winddruck die unangenehme Eigenschaft sich zu dehnen, was uns unter Umständen einen Strich durch die Rechnung machen kann. Bei vielen alten Drachen aus Carrington oder Toray wurde die Tuchdehnung bewußt eingesetzt, um gewünschte Effekte zu erzielen. ich denke, durch den massenhaften Einsatz von Icarex in fast allen Seriendrachen ist in den letzten Jahren sehr viel Potenzial im Starkwindbereich verschenkt worden. Der letzte mir bekannte Drachen, bei dem verschiedene Tücher eine Funktion hatten, war der Edge von Spectra-Sport. Bei diesem Drachen bestand ein Panel aus einem extrem dehnbaren Tuch und der Rest aus Icarex P 31. Ob er richtige Profilierungsnähte hatte, weiß ich nicht da die miserable Ferigungsqualität bei den ersten Exemplaren das abnehmen einer Schablone hoffnungslos erscheinen ließ (auch eine Art Kopierschutz).


    Gruß
    Heiko

    Zitat

    ich denke, durch den massenhaften Einsatz von Icarex in fast allen Seriendrachen ist in den letzten Jahren sehr viel Potenzial im Starkwindbereich verschenkt worden.


    Genau meine Meinung. Echt schade.... Selbst als Eigenbauer wird es immer schwerer an solch ein Segelmaterial zu kommen.


    Gruß Gregor

    @ Achim:

    Zitat

    Im Grunde genommen istes ein ähnliches Profil, wie bei einem Flugzeugflügel


    Äh ja und nein. Also gewölbt ist ein Kite schon, aber der Winkel zum Wind ist um ca 45° geneigt im Vergleich zum Flugzeugflügel und das Aufsteigen eines Drachens hat damit nichts mit Flugzeugflügel und erst recht nichts mit laminaren, ok wenn dann idealisiert mindestens zwei pro Seite, zu tun(siehe Prismleute im Windkanal). Durch ein simples vereinfachtes Kräfteparallelogramm läßt sich das Aufsteigen bzgl. der "Windkraft" und der Drachenfläche, an der sie angreift, erklären. Die Theorie mit dem Flugzeugflügel kann man jedoch wunderbar dazu benutzen, um zu erklären, warum manche Drachen im Fade und/oder im Backflip liegend trotzdem aufsteigen bzw. in der Luft stehen und nicht einfach zu Boden fallen.


    Gruß
    Gregor

    Das verstehe ich nicht:

    Zitat

    Die Theorie mit dem Flugzeugflügel kann man jedoch wunderbar dazu benutzen, um zu erklären, warum manche Drachen im Fade und/oder im Backflip liegend trotzdem aufsteigen bzw. in der Luft stehen und nicht einfach zu Boden fallen.

    Bei den beschriebenen Stellungen liegt der Drachen doch auf dem Rücken, d.h. die auftrieberzeugende Wölbung zeigt zum Boden!


    Ich glaube, der Vergleich mit dem Flugzeugflügel hinkt oder ist bestenfalls für Speed- und Powerdrachen relevant. Von dem was ich darüber gelesen habe, sind die wesentlichen auftriebserzeugenden Effekte der Rogallo-Effekt, d.h. Anstellwinkel und Verwirbelungen an der Schleppkante. Ein Auftriebseffekt durch Beschleunigung der Luftströmung an der Drachenoberseite gilt ja nur, wenn der Drachen wirklich fliegt. Für einen Trickdrachen ist das Verhalten im Stall, also wortwörtlich nach dem Zusammenbruch dieser Strömung, ja wesentlich interessanter, für ein Flugzeug die Katastrophe.
    Ich habe mal mitbekommen, wie sich ein modernes Segelflugmodell, also aerodynamisch ein hocheffizientes Gerät, im Seilstart verhält. Wärend der Startphase am Seil ist es kaum steuerbar und durch seitliches Ausbrechen sehr gefährdet. Als Denkmodell für einen Drachen absolut ungeeignet.
    Der wesentliche Unterschied: Das Flugzeug hat den Schwerpunkt unbedingt vor dem Lateralpunkt, der Drachen seinen Haltepunkt unbedingt hinter dem Lateralpunkt. Es ist ein komplett anderes Prinzip und es resultieren ganz unterschiedliche Anforderungen an die Konstruktion.
    Ein moderner Lenkdrachen steht praktisch senkrecht über dem Piloten, wenn man ihn lässt. D.h., Auf- und Vortieb heben das Gewicht und den Luftwiderstand fast komplett auf. Mehr geht doch garnicht?
    Kommt es nur auf Geschwindigkeit an, könnte man sich mal mit dem Luftwiderstand der Konstruktion befassen, der steigt schließlich, genau wie der Auftrieb, mit dem Quadrat der Geschwindigkeit. Und da sehen diese Lappen- und Strippenhaufen bestimmt nicht so gut aus... Nächster Punkt wäre dan die Beschleunigung, den viel Platz hat der Drachen ja nicht, um Gas zu geben.


    Grusserik

    "Kann ich bitte Deine Kekse haben?"

    Zitat

    Bei den beschriebenen Stellungen liegt der Drachen doch auf dem Rücken, d.h. die auftrieberzeugende Wölbung zeigt zum Boden!


    Natürlich kommt hier auch wieder der Kräfteparallelogrammeffekt zum tragen.
    Du darfst dabei aber nicht vergessen, dass der Drachen nicht wie ein Flügel geschlossen ist. Man kann ihn sich dabei als gewölbte Ebene Vorstellen. Nehmen wir die Fade Position: Der Drachen liegt also mit dem Kiel ungefähr im Wind. Durch die Wölbung kommt erst mal Kräfteparallelogramauftrieb. Nun strömt also die Luft unterhalb des Drachen meinetwegen laminar. Oberhalb aber auf jeden Fall turbulent. Betrachtet man nun die oberseite als eine Art Kerbe. Die oben vorbeiströmende Luft erzeugt nun im oberen Drachenbereich einen Unterdruck im Vergleich zur unteren Seite => Auftrieb. Stimmt aber auch das dieser Effekt deutlich kleiner ist als der aus dem Kräfteparallelogramm.


    Hast aber recht, dass ich das ziemlich blöd und falsch formuliert habe. Es ist natürlich nicht das gleiche wie beim Flugzeug, die Gesetztmäßigkeiten sind nur ähnlich
    -Sorry nochmal...



    Gruß
    Gregor

    Zitat

    Original von Greg
    @ Achim:


    Äh ja und nein. Also gewölbt ist ein Kite schon, aber der Winkel ....... Aufsteigen eines Drachens hat damit nichts mit Flugzeugflügel und erst recht nichts............. Durch ein simples vereinfachtes Kräfteparallelogramm läßt sich das Aufsteigen bzgl. der "Windkraft" ,.............


    Nee iss klar, dann lassen wir den Plunder jetzt weg..... :-o


    Ach , lesen soll helfen:

    Zitat

    ....Durch diese Art der Profilierung wird das nutzbare Windfenster größer und der Drachen lässt sich trotz des stärkeren Zuges besser stallen.......


    Im Fall eins ist der Winkel zum Wind schon etwas differenzierter zu betrachten.
    Im Fall zwei kann der Effekt nur geschehen, wenn es zu einem Strömungsabriss kommte.

    Zitat

    ..........Eine (Luft-)strömung wird als laminar bezeichnet, wenn sie nicht turbulent ist.


    In einer laminaren Strömung "fließen" die Teilchen gleichmäßig auf benachbarten Bahnen, teils auch mit unterschiedlicher Geschwindigkeit. Die Geschwindgikeitsdifferenzen dürfen aber keinen kritischen Wert überschreiten, da sonst spontan Turbulenz einsetzt... (Strömungsabriss/ Stall).....







    Zitat

    ...............Die Theorie mit dem Flugzeugflügel kann man jedoch wunderbar dazu benutzen, Warum manche Drachen im Fade und/oder im Backflip liegend trotzdem aufsteigen bzw. in der Luft stehen und nicht einfach zu Boden fallen.


    Also meine Drachen sind dann eher plattgedrückt und haben gar kein nachvollziehbares Profil mehr. die wirkenden Kräfte kann man doch schon mit einer Klotür erklären, wenn es "zieht"........, oder :-o




    ..

    Gruß
    Achim


    Wirkliche Intelligenz beginnt dort, wo man erkennt, dass es mit dem eigenen Unterscheidungsvermögen nicht so weit her ist......

    Ach ja: Mein Gedanke gestern Abend bzgl. Fade usw. war, dass der Drachen im Fade ja vorn höher ist als hinten, was beim Flugzeugflügel auch so ist...also doch nicht ganz falsch.
    Gregor

    Zitat

    die wirkenden Kräfte kann man doch schon mit einer Klotür erklären, wenn es "zieht"........, oder


    ja, muss aber keine Klotür sein...


    noch mal kurz zu laminar und turbulent:
    hinreichend für teurbulente Strömungen sind Wirbel, die wir im Drachen auf jeden Fall haben.
    Deshalb mein Einwand...


    Gruß Gregor

    Zitat

    ...noch mal kurz zu laminar und turbulent:
    hinreichend für turbulente Strömungen sind Wirbel, die wir im Drachen auf jeden Fall haben.
    Deshalb mein Einwand......


    Na klar haben wir Turbulenzen. Einige sind sogar erwünscht ( Flattern der Schleppkante...), nur eine Profilierung sorgt dafür, das zumindest in einigen Bereichen eine Strömung anliegt. ( keine Turbulenzen >>laminar ).
    wenn du einen Schnitt durch ein ausgeformtes Segel machst dann erhälst du ein Profil wie eine Tragflächenoberseite, und das ist auch gut so.


    Das die Zusammenhänge etwas komplexer sind , weil die Unterseite hohl ist, steht auf einem ganz anderen Blatt. Nicht vergessen darf man dabei die ständige Änderung des Anströmwinkels durch die Flugbahn. ( Windfenstermitte>> Windfensterrand, etc.)


    Und in noch einem Fall ist dein Denkansatz nicht falsch: Das ein Drachen überhaupt aufsteigt dafür reicht ein einfaches Kräfteparallelogramm. Zur Verbesserung der Flugeigenschaften reicht das nicht mehr aus, sondern es gelten aerodynamische Gesetze .
    Noch komplexer ist es bei der eigentlichen Frage nach unterschiedlichen Profilierungen für Drachen in verschiedenen Windbereichen.


    und damit zurück zum Thema.
    - Editiert von Achim X am 05.01.2005, 10:16 -

    Gruß
    Achim


    Wirkliche Intelligenz beginnt dort, wo man erkennt, dass es mit dem eigenen Unterscheidungsvermögen nicht so weit her ist......

    Hi Achim!

    Zitat

    Zur Verbesserung der Flugeigenschaften reicht das nicht mehr aus, sondern es gelten aerodynamische Gesetze .

    -da geb ich dir natürlich 100%ig recht.


    Ich bin ja nicht verrückt, sondern nur ein anscheinend etwas benachteiligt,
    was meine Ausdrucksweise angeht. :)
    Ich wollte bestimmt nicht darüber diskutieren, warum Profilierungen, das Backspin-,Mutex-,
    Ecken-, und Kreisflugverhalten eines Drachens verändern...
    Ich dachte aus meinem kleinen Bericht über meine "Forschung" geht hervor,
    dass ich nur über den Einfluß von Profilierungen bei verschiedenen Winden BZGL. DES DRUCKS
    IM SEGEL diskutieren wollte.


    Ich denke, die Sache mit Fade und Flugzeugflügel sollte hier jetzt nicht mehr diskutiert werden,
    da verbal und ohne Skizzen es schwer ist, dem anderen mitzuteilen, was man eigentlich meint.
    Außerdem war das ja halt nicht der Inhalt meines Threads.


    Dies soll nicht heißen, dass ich es uninteressant finde.
    Noch mal ganz lieben Dank an alle, die sich bisher beteiligt haben und sich auch viele
    Gedanken zum Thema gemacht haben.


    Also bitte keinen laminaren, teils turbulenten Flugzeugflügelluftbewegungsvektor,
    der erst durch Fadestabilisierungstensoren Sinn macht, sondern "ich hab so und so profiliert
    und mein Kite macht im gegensatz zu so und so profiliertem Kite bei so und so Wind mehr
    bzw weniger Druck".


    Nochmals Danke an alle
    Gregor