Gedanken zur Konstruktion von wickeloptimierten Drachen

So,
auch wieder von der Wiese zurück. Was hat mir der Tag heute gebracht? Deine obige These kann ich auf jeden Fall bestätigen Achim! :H:

Habe heute einen Neox geflogen. Als ich sämtliches Gewicht (11Gramm) abgenommen hatte, war die Wickelfähigkeit nicht sonderlich beeinträchtigt. Das Gewicht im Heck hat wohl lediglich die Aufgabe, dass der Drachen die Nase im Fade noch hochbekommt, und Rotationen beschleunigt werden. Weniger Raum brauchen sie dadurch jedenfalls nicht.

Als ich nämlich Gewicht drangepackt hatte, blieb der Raumverlust relativ gleich. Ein Vorteil war jetzt aber, das er im Fade gen Himmel strieg. Ohne Gewicht klappte die Nase sehr leicht nach unten durch, an Aufstieg war nicht zu denken. Rotationstricks, wie z.B. der backspin waren jetzt allerdings mehr am überdrehen (2 backspins mit einem Zug ). Sowieso war der Drachen mit dem 11 Gramm Gewicht in den Tricks (mir jedenfalls) schon fast zu schleuderig. Ich habe ihm jetzt ungefähr 2/3 des Originalgewichts, also 8 Gramm gelassen. Damit steigt er noch gut im Fade, und überdreht nicht so dolle, ist einfach kontrollierbarer.

Auch meine Idee von einer Idealen Gewichtsverteilung scheint wohl Drachenabhängig zu sein, wie ich inzwischen festgestellt habe. Man kann einfach nie gänzlich ausschließen, dass ein Gewicht einen bestimmten move gerade "ungünstig" beeinflusst. Man bräuchte eigentlich 2 Gewichte, die Ihre Position genau definiert verändern könnten. Ist wohl am Drachen nicht umsetzbar.

Also müssen wir uns jetzt wohl mit der Aerodynamik befassen. Neuer thread? :-O

Gruß,
Daniel

Zitat

Auch meine Idee von einer Idealen Gewichtsverteilung scheint wohl Drachenabhängig zu sein, wie ich inzwischen festgestellt habe.

hab ich dieser Tage auch festgestellt. Beim Telica hats gut geklappt, bei einem Multiflex 4 SUL gar nicht...Ich denke es hängt nicht nur vom Drachen ab, sondern auch welche Stäbe mit welchem Gewicht drin sind, wo sie gemufft sind, usw....

Gruß
Thomas

Gruß
Thomas

Dann fang ich mal mit der Aerodynamik an (obwohl ich nicht viel Ahnung davon hab).

In den Videos ist ja klar zu sehen, dass sich ein Drache beim yoyo, wie im geradeausflug, immer in richtung Nase vorwärts bewegt und praktisch einen Kreis fliegt.
D.h. um die Kreisbewegung zu ermöglichen muss die Nase einen Auftrieb und das Heck einen Abtrieb erzeugen.

Hier mal ein Modell mit Flugzeugflügeln:

- Drachen Bild nicht mehr verfügbar -

Also müsste das Segelprofil eine S-From haben.

Aber ein Drachen funktioniert doch nie wie eine Tragfläche? Oder irre ich mich da?
Ich denke eher so:klick mich
Schaut euch mal die Grafik auf der Seite an, daraus wird ersichtlich, dass die Luft unter dem Drachen abgelenkt wird. Daraus resultieren die Auftriebs-und die Wiederstandskraft. Interessant ist auf dieser Grafik, dass Auftriebs-und Wiederstandskraft auf den Flächenschwerpunkt des Segels wirken, die Gravitationskraft (oder vereinfacht:das Gewicht des Drachens, (okay, wenn hier Physiker sind, bitte nicht hauen ) aber auf den Massenschwerpunkt!
Eine Tragfläche funktioniert mit den unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten, oder eben Druckunterschied.

Ich denke mir das jetzt so:
Normaler Flug: Auftriebs- und Wiederstandskraft bleiben konstant, und werden eben in Vorwärtsbewegung umgesetzt.
Beim Yoyo: Der Drachen wird erst durch die Leine beschleunigt (Auftriebskraft und Wiederstandskraft nehmen gleichmäßig zu). Anschließendes dann durch ruckartiges nachlassen der Leine aus dem Gleichgewicht dieser Kräfte gebracht (Wiederstandskraft nimmt stärker ab als die Auftriebskraft), kippt auf den Rücken (Gleichgewichtszustand der Kräfte). Da der Massenschwerpunkt i.d.R. vor dem Mittelkreuz liegt, etwas tiefer als parallel zur Windrichtung, dann bläst der Wind wieder unter das Heck (Erhöhung der Auftriebskraft, durch den slack wieder Verringerung der Wiederstandskraft) und befördert den Drachen auf dem restlichen Weg durchs Yoyo.

Gruß,
Daniel

Wir haben die letzten beiden Male mangels Wind "Yoyo werfen" gespielt. Man fasst den Drachen am Schwanz, die Nase zeigt horizontal oder leicht nach unten. Dann gibt man ihm einen Schubs und er macht ein Yoyo. Dann fängt man ihn wieder am Schwanz. War in irgendeinem Kitehouse-Videovorspann zu sehen.
Das Yoyo, das der Drachen fliegt ist desto kleiner je hecklastiger der Drachen ist. Hecklastiger wird ein Drachen durch Gewichte oder Verringerung der Auftriebsfläche unterhalb des Segelschwerpunktes oder eben auch, so lange er fliegt, durch Erhöhung des Auftriebs vor dem Segelschwerpunkt.
Wie Daniel oben gesagt hat, wenn das Segel die entsprechenden Merkmale aufweisst, hat das Gewicht untergeordnete Bedeutung.
Die Segelfläche im unteren Bereich zu verkleinern geht nur bis zu einem bestimmten Punkt. Also sollte die obere Hälfte des Segels so gestaltet werden, dass der Drachen bei einer Beschleunigung dort spontan zusätzlichen Auftrieb erzeugt. Wenn also das Segel dort ein deutliches Profil hat, könnte man hoffen, das zusätzlich zu der Auftriebswirkung über den Anstellwinkel eine weitere Auftriebswirkung durch dieses Profil entsteht.
Der Optimierungsweg über Gewichte ist ja eher die weniger elegante Methode, es könnte sogar sein, da der Weg der Schwungmasse ja nicht genau der Flugbahn des Drachens folgt, dass das Gewicht den Drachen im Yoyo irgendwo auf der Kreisbahn die der Drachen beschreibt direkt ausbremst.
Mir ist jedenfalls am Mamba mal aufgefallen, das der wesentlich kleinere und schnellere Yoyos fliegen kann als ich erwartet hatte. Und der hat ja ein sehr deutliches Profil im Segel.
Gruß, Erik

Mir ist grade ein Fehler in meiner Überlegung aufgefallen.

Beim Yoyo in eine Richtung kann man mit auf und abtrieb arbeiten, aber will an einen Yoyo in die andere Richtung machen, wie beim Crazy Copter, wirkt der Auf- und Abtrieb gegen die Drehrichtung.

Ich denke man sollte den Ansatz von Achim weiter verfolgen. Allerdings würde ich das ganze eher mit dem Höhenruder vergleichen.
http://de.wikipedia.org/wiki/H%C3%B6henruder

Zitat

Ich glaube im Moment, das das Profil noch gar keine großen Einflüsse hat,

Denke ich auch, da ein Profil nur im dynamischen Bereich arbeitet und der Yoyo ja quasi aus dem Stall eingeleitet wird.

Zitat

Bei einem Flugzeug wird mit den Querrudern der Steigwinkel bestimmt und ein Looping eingeleitet!

Nee, das geht mit dem Höhenruder. Ist aber wurscht, weiß schon was du meinst.
Nur sehe ich den Zusammenhang zwischen Standoffausstellung und Yoyo noch nicht ganz.
Eine Tragfläche kann auch einen Yoyo fliegen und die Schleppkante liegt hier auf der selben Ebene wie die Leitkante.
Kann denn der Tricktail besonders gut Yoyo's?
Meiner Ansicht nach sind die Flächenbeziehungen entscheidender.

Zitat

Original von Steph

Kann denn der Tricktail besonders gut Yoyo's?

Ich hab zwar noch keinen yoyo mit nem TT gemacht, aber da er sehr gut in diese Richtung Dreht sollte es sehr einfach sein.
Der Tail funktioniert in diesem Fall wahrscheinlich wie ein Höhenruder.

Zitat

Meiner Ansicht nach sind die Flächenbeziehungen entscheidender.

Das spielt wahrscheinlich auch eine große Rolle, es bleibt nur die Frage warum das so ist.

Ja, bei Flugzeugen ist die Devise:
1. Schwerpunkt zu weit hinten => Flugzeug beginnt zu pumpen (steigt steil auf, fällt runter, fängt sich wieder auf und steigt wieder bis in den toten Punkt hinauf,...)
2. Schwerpunkt zu weit vorne => Flugzeug ist zu stabil, lässt sich kaum hochziehen.

Dazwischen gibt es ein Optimum

zu 1: entspricht in etwa dem wenn man beim Drachen das Gewicht am Kielende erhöht!!!

ps. um bei Fliegern zu bleiben: im Modellflug die engsten Loopings fliegen (gepfeilte) Nurflügler (hoher Aspect Ratio) und Funflyer, das sind Flieger mit kleinen Spannweiten und extrem grosser Flügeltiefe beim Vorderflügel (siehe z.B. dieses Bild ). Also praktisch grosse Fläche im vorderen Bereich.

Gruss
koebi-lee

Zitat

... Man kann annehmen, dass die Gewichtskraft konzentriert an einem Punkt angreift, den wir “Schwerpunkt” nennen (im Bild unten (S)). Der Angriffspunkt der Auftriebskraft wird aber nicht genau an der gleichen Stelle sein. ...

Das deckt sich mit:

Zitat

dass Auftriebs-und Wiederstandskraft auf den Flächenschwerpunkt des Segels wirken, die Gravitationskraft aber auf den Massenschwerpunkt!

Aber leider kann man den Anstellwinkel des Segels durch die Standoffs ja nur bis zu einer bestimmten Grenze erhöhen, wie wir durch Heiko in einem früheren post ja bereits erfahren haben. Irgendwann wird der Drachen dann quasi unfliegbar. Also nehmen wir doch einfach mal den steilsten Anstellwinkel, bei dem z.B. flic flacs gerade noch so möglich sind. Und dann?

Es muss ja auch irgendetwas mit dem Verhältnis von Auftrieb und Wiederstand in den jeweiligen Segelbereichen zu tun haben, und der Beziehung zum Massenschwerpunkt. Ein quadratisches Segel (gleicher Auftrieb, und gleicher Widerstand über und unter dem Flächen/Massenschwerpunkt des Segels), wird keine yoyos vollführen können, behaupte ich mal.

Gruß,
Daniel

Zitat

Was passiert, wenn Schwerpunkt und “Auftriebspunkt” aber unterschiedlich sind?! Man nehme sich einen Stift (“Das ist jetzt das Flugzeug”) und ziehe an einer Stelle nach unten, an einer dazu etwas versetzten Stelle nach oben. Was passiert? Der Stift (das Flugzeug) wird sich anfangen zu drehen - es entsteht ein “Drehmoment”. In dem Bild hier würde eine Neigungsbewegung entstehen, die das Cockpit nach oben dreht.

Flugzeuge? Okay, die Erklärung ist sicher laienhaft gehalten, aber ich denke Achim wollte damit nur auf den Effekt einer großen Segeltiefe hinweisen. Ein Drachen ist ja, wenn man Leine gibt im Prinzip ein zu steil getrimmtes Flugzeug. Es beginnt eben "Loopings" zu drehen. Der Schwerpunkt des Segels und der der Masse liegen weit auseinander, hecklastig.

Ist klar, je steiler, desto agiler. Aber alles in gewissen Grenzen.
Auch ein hoher Aspect Ratio scheint dieses Verhalten zu begünstigen. Da kommt dann wieder das Verhältnis der einzelnen Segelflächen/Auftrieb, Wiederstand zum tragen.

Hihi, mir kommen gerade wilde Gedanken in den Kopf. Wie wäre es, eine Art Schleppkante, die zwischen den Standoffs in einem Scharnbier/o.Ä. hängt, und über die Waage (Gummizug, etc.), oder eine dritte Leine gespannt wird, um dann bei Entlastung in die Steile Stellung zu klappen...ist aber sicherlich nicht umsetzbar. 8-)

Gruß,
Daniel
- Editiert von DaniohneSahne am 15.10.2007, 17:02 -

So Sachen sind z.T. schon umsetzbar.
Habe schon Sachen mit elastischen Waageteilen probiert (v.a. Waagen, die Böen besser auffangen sollten). Nachdem diese Experimente im Ansatz alle so ziemlich in die Hosen gingen, hab ich damit mal aufgehört; und wollte es auch nie wieder probieren.
Aber der jetzige Gedanken, so irgendwie das Segel (oder Zusatzklappen) zu bewegen, lässt mein Interesse wieder aufkommen. Vielleicht werd ich mal was versuchen (obwohl ich momentan ganz andere Experimente auf dem Reissbrett habe, die schon lange am warten sind).

Gruss
koebi-lee

Ich hab einen Drachen nochmal mit einem Flugzeug/Höhenruder verglichen und bin zu dem ergebnis gekommen, dass der gesamte Drache ein Höhenruder ist, weil das Segel an jeder Stelle die gleiche Steigung hat (zumindest vom seitlichen Profil her). Deswegen wiken an der Nase und am Heck Kräfte nach unten. Der Yoyo ist erst möglich, weil wir an der Nase weniger Segelfläche haben als am Heck, also wirkt am Heck eine größre Kraft nach unten.

Das erklärt auch den Effekt, warum eine kürzere obere Querspreize den Yoyo verbessert:
Die Segelfläche an der Nase wird verkleinert, dadurch wirkt eine noch geringere Kraft nach unten.

Noch mal mein experimenteller Ansatz mit dem "geworfenen" Yoyo: Jeder Drachen von der Bauart die wir hier diskutieren macht vollkommen natürlich ein Yoyo. Er nimmt nach dem Abwurf sofort wegen seiner Hecklastigkeit die Nase hoch, dann stallt er und überschlägt sich nach hinten und macht je nach Abwurfhöhe das ganze auch noch ein paar Mal bis er an Boden angekommen ist. Wenn ich also im Abwärtsflug einfach nur genug Slack in die Leinen bekomme, wird er Drachen aus dieser Position heraus ein Yoyo fliegen ohne das ich zusätzliche Lenkimpulse geben müsste. Hecklastig wird der Drachen meiner Meinung nach ja nicht durch Gewichte, sondern weil der überwiegende Auftrieb an der Vorderkante erzeugt wird. Man merkt es doch im normalen Geradeausflug, bei dem irgendwelche Gewichte vollkommen irrelevant sind: Kriegt der Drachen Slack, nimmt er die Nase hoch/zurück, aber niemals umgekehrt.
"Optimierung" kann in diesem Fall ja dann nur heissen, das er dies schneller oder in einem engeren Radius macht. Heisst also doch: Hecklastiger. Gewichte sind eine Sache, aber ich glaube immer noch das dies in erster Linie aerodynamisch zu erreichen ist. Es gibt genügend Drachen die ohne Gewichte auch Yoyos fliegen. Also kann ich versuchen, diese Hecklastigkeit durch Minimierung des Auftriebs in der unteren Drachenhälfte zu erreichen, daher die tief ausgeschnittenen Schleppkanten bei Cosmic, Androgyn oder NRG. Zweite Möglichkeit ist eine Erhöhung des Auftriebs in der vorderen Drachenhälfte, meiner Meinung ja erreichbar durch eine entsprechende Profilierung. Der Drachen wird doch zur Einleitung des Yoyos jeweils eine kurze Strecke stark beschleunigt, das könnte doch schon reichen um hier das gewünschte Moment zu erzeugen.
Die Analogie zum Höhenruder funktioniert meiner Meinung nach nicht: Beim Flugzeug wirkt das Höhenruder ja, in dem es die schon vorhandene Strömung des Flügels nach oben oder unten ablenkt, aber der Anstellwinkel des Drachens ist ja in dieser Form nicht veränderbar.
Die kürzere Querspreize funktioniert meiner Meinung nach genauso: Es soll ja gerade an der Nase ein höherer Auftrieb erzeugt werden: Wenn ich also bei einem Drachen diese Spreize verkürze, kann sich das Segel an der Nase weiter aufblähen und das Profil an der Nase verstärkt sich, erzeugt also mehr Auftrieb.

Grusserik