Gedanken zur Konstruktion von wickeloptimierten Drachen

Ganz einfache Erklärung, warum der Drachen bei Verlust der Leinenspannung bzw. im 'geworfenen' Yoyo die Nase hochnimmt und sich überschlägt:
Wenn man den durch Standoffs gespannten Drachenflügel gedanklich vom Kielstab nach aussen in 'Streifen' schneidet, sich also die jeweiligen Flügelprofile ansieht, wird man sehen, dass sich das Profil je weiter man nach aussen kommt immer weiter ins Negative verdreht. Die Flügelspitzen erzeugen also im normalen Geradausflug (Gleitflug) keinen Auftrieb sondern sogar Abtrieb ! Da die Spitzen deutlich hinter dem Schwerpunkt und auch Auftriebsmittelpunkt des Drachens liegen zwigen sie also die Drachennase (Wie ein voll gezogenes Höhenruder) nach oben in den Loop (bzw. Yoyo).

Datenland

Das ist die Frage: Auftrieb an der Nase oder Abtrieb am Heck...oder beides?

Einen abtrieb kann ich mir erklären, aber ich verstehe noch nicht warum ein auftrieb entstehen soll.
Dann müsste der Drache ja abheben wenn er mit der Nase richtung Wind auf dem Boden liegt.

Zitat

Dann müsste der Drache ja abheben wenn er mit der Nase richtung Wind auf dem Boden liegt

Das tut er nicht, weil ihm die Unterströmung fehlt. Durch die nach hinten offene Bauchung wird noch zusätzlich ein Unterdruck erzeugt. Sobald die Nase einige Zentimeter angehoben wird, hebt er ab und dreht sich, wenn er nicht von der Waage zurückgehalten wird.

Zitat

Original von Steph

Das tut er nicht, weil ihm die Unterströmung fehlt. Durch die nach hinten offene Bauchung wird noch zusätzlich ein Unterdruck erzeugt. Sobald die Nase einige Zentimeter angehoben wird, hebt er ab und dreht sich, wenn er nicht von der Waage zurückgehalten wird.

Ich hab das gerade mal getestet:
Ich hab eien Nirvana UL am Heck genommen, parallel zum Boden gehalten und dann von mir weg geschoben. Die Nase ist darauf nach unten gedrückt worden.
Dann hab ich ihn an Nase und Heck genommen. Auch da hab ich nur eine Kraft nach unten gemerkt.
Auch wenn man die Nase etwas anhebt Wird der Drache nach unten gedrückt.

Also entsteht kein Auftrieb sondern Abtrieb.
Dadurch, dass der Abtrieb am Heck größer ist als an der Nase wird das Heck weiter nach unten gedrückt und die Nase geht nach oben. Da sich der Drache immer in richtung Nase bewegt entsteht der Eindruck, dass sich die Nase nach oben bewegt und das Heck nach unten, bzw. einfach auf der gleichen Höhe bleibt.

Wenn Auftrieb entstehen würde, dann würde kein Spoiler am Auto funktionieren.

:-o ...das wird immer komplizierter ! :=(

Zitat

Ich hab das gerade mal getestet:
Ich hab eien Nirvana UL am Heck genommen, parallel zum Boden gehalten und dann von mir weg geschoben. Die Nase ist darauf nach unten gedrückt worden.
Dann hab ich ihn an Nase und Heck genommen. Auch da hab ich nur eine Kraft nach unten gemerkt.
Auch wenn man die Nase etwas anhebt Wird der Drache nach unten gedrückt.

Also entsteht kein Auftrieb sondern Abtrieb.
Dadurch, dass der Abtrieb am Heck größer ist als an der Nase wird das Heck weiter nach unten gedrückt und die Nase geht nach oben. Da sich der Drache immer in richtung Nase bewegt entsteht der Eindruck, dass sich die Nase nach oben bewegt und das Heck nach unten, bzw. einfach auf der gleichen Höhe bleibt.

Womit Du bewiesen hast, das Drachen eigentlich nicht fliegen können! :-O

Also, Abtrieb vorn und Abtrieb hinten... Irgendwo muss doch ein Bisschen Auftrieb herkommen?

Versuche doch Deinen Test einfach mit ein Bisschen Schwung, dann klappt's auch mit dem Auftrieb.

Aerodynamisch, Erik

Nachsatz: Hast Du den Drachen denn nicht losgelassen? Wenn Du ihn aus Augenhöhe einfach losgleiten lässt, auch ohne Schwung, dreht er doch sofort eine Rolle?
- Editiert von datenland am 18.10.2007, 13:18 -

Nochmal ein Bild, das erklärt was ich meine...Bilder sagen ja mehr als tausend Worte!

- Drachen Bild nicht mehr verfügbar -

Der Drache bewegt sich in richtung des roten Pfeils. Dadurch Wird der Drache von der Strömung/Wind (blaue Pfeile) nach unten gedrückt. Weil die Nase wesentlich weniger Fläche hat als das Heck, wirkt am Heck mehr Kraft, wodurch das Heck nach unten gedrückt wird und der Drache richtet sich auf (schwarzer Pfeil).

Wenn wir nun im aerodynamischen Teil angekommen sind, verweise ich einfach mal zu diesem Thread (so als kleinen Denkanstoss ) v.a. was ich am 9.5.06 bezüglich dieser Zusatzsegel geschrieben habe; die haben die Yoyo's wirklich deutlich verbessert.

Und jetzt kann mir das vielleicht einer mal erklären, danke :H:

Gruss
koebi-lee

Zitat

Und jetzt kann mir das vielleicht einer mal erklären, danke

Ich glaube so weit sind wir noch nicht...

Zuerst einmal der Abtrieb. Warum soll ein Drachen Abtrieb produzieren? In den Flugpositionen, wo Abtrieb entstehen könnte, fehlt einfach der Widerstand zum Auftrieb.
Nochmal kurz erläutert:
...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!...

Beim 2popYoyo: Der Drachen wird erst durch die Leine beschleunigt. Auftriebskraft und Wiederstandskraft nehmen gleichmäßig zu. Anschließendes dann durch ruckartiges nachlassen der Leine (hier entsteht kurz "Abtrieb", durch die Segelgeometrie zum Wind) aus dem Gleichgewicht dieser Kräfte gebracht.(Wiederstandskraft nimmt stärker ab als die Auftriebskraft), kippt auf den Rücken und landet im Gleichgewichtszustand der Kräfte. Da der Massenschwerpunkt i.d.R. vor dem Mittelkreuz liegt, kippt die Nase etwas tiefer als genau parallel zur Windrichtung. Dann bläst der Wind wieder unter das Heck, durch erhöhgen der Leinenspannung und anschließendes nachlassen eine Erhöhung der Auftriebskraft und Widerstandskraft, durch den slack wieder Verringerung der Wiederstandskraft, und befördert den Drachen auf dem restlichen Weg durchs Yoyo. Und ja, da entsteht wieder etwas Abtrieb, dieser Effekt dürfte aber imho kleiner sein, als der Effekt des Gewichtes im Heck, da ja der Widerstand fehlt. Das Segel wird ja in der von Mr. X geschilderten Situation von vorne parallel vom Wind angeströmt. Also wenig Widerstand. Dafür ist aber mit viel Heckgewicht der Massenschwerpunkt relativ weit "außen", und ist vermutlich für den Teil der Yoyo-Bewegung zuständig.

Mir stellt sich erstmal folgende Frage:
Wie verhalten sich Segel-und Massenschwerpunkt in den einzelnen Phasen des yoyo? Ich glaube hier könnte man noch bedingt "gestalterisch" eingreifen.

Gruß,
Daniel

Edit: Jetzt haben Achim und Ich uns auch noch überschnitten...
- Editiert von DaniohneSahne am 18.10.2007, 17:29 -

Ich glaube wir müssen das Thema Aerodynamik in zwei Teile unterteilen.

1. Die Aerodynamik der Drachenbewegung
2. Die Aerodynamik durch den Wind

Meine Skizze stellt die Aerodynamik ohne Wind, also is einem Raum, da. Dabei bewegt sich der Drache immer in Richtung Nase.

Zitat

wenn die Nase hochkommt, der Flügel also angestellt wird, ensteht über dem Flügel ein Unterdruck und unter dem Flügel ein Überdruck.

Dieser Über- und Unterdruck entsteht durch den Wind.

Entweder mache ich es mir zu schwer oder du machst es dir zu leicht.

Ich meine:
Es entsteht eine Strömung durch den Wind und eine durch die Bewegung des Drachens.

Zitat

Es entsteht eine Strömung durch den Wind und eine durch die Bewegung des Drachens.

Es ist die gleiche. Vielleicht meinst du, daß Kräfte enstehen durch Ablenkung und durch Auftrieb.

Genauer betrachtet ist Auftrieb auch Resultat von Ablenkung, denn:

Zitat

Zitat:
Der Luftstrom hat unten einen kürzeren Weg als oben, d. h., oben strömt die Luft schneller. Nach Bernoulli heißt das nichts anderes, als dass der Druck oben geringer ist als unten - es entsteht also Auftrieb. Der wird durch leichtes Anstellen des Flügels noch verstärkt.

Diese Aussage ist richtig, wenn ergänzend gesagt wird, daß die Beschleunigung des Fluids an der Tragfläche Resultat des aus dem senkrecht sur Strömungsrichtung deflektiertem Druckgradienten ist, nicht wie allgemein angenommen des Unterschiedes der Wegstrecke Ober- und Unterseite.

Siehe:Hier

Vielleicht kommen wir hier aber wirklich weit vom Thema ab. :-o

Gut nachdem wir Auf-und Abtrieb, bzw. Druckunterschiede jetzt genügen erläutert haben, machen wir jetzt wieder hier weiter:

Zitat

...beule an der Nase, großer Radius, Beule weiter im Segel wahrscheinlich kleinerer Radius. Das gleich gilt für das Gewicht am Po. Je weiter die beiden Punkte näher an den Neutralpunkt kommen ( gegenseitige Aufhebung der Kräfte), umso enger wird der Radius.
...Zum optimieren der Rotation müssen wir jetzt eine möglichkeit finden den Neutralpunkt wenigsten annähernd zu finden um dann die Konstruktion zu optimieren.
Tja, und da fehlt es gerade.

Dazu passend:

Zitat

Wie verhalten sich Segel-und Massenschwerpunkt in den einzelnen Phasen des yoyo? Ich glaube hier könnte man noch bedingt "gestalterisch" eingreifen.

Zuersteinmal Achims "Beule" (:-D :H: Wenn die Profilierung vom Nasenbereich weiter in Richtung Kiel rutscht, gibt es da ein Optimum? Eventuell bezogen auf den Segelschwerpunkt?
Wenn die Profilierung von weiter außen (Leitkante) in Richtung Kielstab wandert, was hat das genau für Auswirkungen auf die Rotation? Mir ist auch der Neutralpunkt noch nicht genau klar:

Zitat

gegenseitige Aufhebung der Kräfte

Damit ist doch gemeint, dass sich Auftrieb (ohne Widerstand) und Masse des Drachens im Gleichgewicht befinden, oder? Irgendwie muss das damit zusammenhängen:

Zitat

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

Sobald die Widerstandskraft nachlässt, beginnt sich der Drachen erstmal um den Flächenschwerpunkt des Segels zu drehen, für ein optimales Ergebnis müsste er sich aber um den Massenschwerpunkt drehen, oder bin ich da jetzt auf dem Holzweg gelandet? (An diesem Punkt waren wir auch schon mal irgendwie habe ich das Gefühl, reichlich komplex das alles... Ich lese am besten nochmal den ganzen Thread von vorne durch...)

Gruß,
Daniel

Zitat

Original von Mr.X
Ich glaube wir müssen das Thema Aerodynamik in zwei Teile unterteilen.

1. Die Aerodynamik der Drachenbewegung
2. Die Aerodynamik durch den Wind

Wenn man das Fliegen eines Drachen nach dem Rogallo-Prinzip oder auch die Wirkungsweise eines Segels bei einem Segelboot beschreiben möchte, muss man IMO genau diese beiden Punkte berücksichtigen.

Ein Revolution fliegt fast ausschliesslich, weil der Wind die pilotenzugewandte Segelseite anströmt. Bei einem Zweileiner mit profiliertem Segel kommt der Bernoulli-Effekt noch dazu. Ich glaube aber, das hier einige Leuten den Bernoulli-Effekt bei Zweileinerdeltas ziemlich überschätzten, denn unseren Drachen fehlt das Profil "unten".
Eine Flugzeugtragfläche hat oben und unten eine Fläche. Unsere Drachen sind jedoch nur oben bespannt. Ein Drachen wirkt im "normalen" Flug zwar trotzdem "etwas" wie eine Tragfläche, aber als eine nicht besonders gute!
Als Beleg dafür kann kann man eine Delta über die Waage mal auf maximale Geschwindigkeit trimmen. Das wird in der Regel eine eher flache Trimmung sein, mit vergleichsweise wenig Zug an der Leine. Viel mehr Zug bekommt man durch eine sehr steile Waage mit der resultierenden geringen Geschwindigkeit. D.h. die Anströmung von unten durch den Wind ist der dominierende Effekt.

Für die Wickegeschicht ist diese Überlegung IMO jedoch ziemlich irrelevant, da eine ordentlich anliegende Strömung fast jeden Trick unmöglich macht. Im Stall sieht die Betrachtung IMO ganz anders und vor allem viel komplizierter aus. Eine strömungsdynamisch Analyse dessen was bei einem Yoyo passiert sprengt IMO spätestens den Rahmen, wo man "aus dem Bauch" noch fundiert diskutieren kann.