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Luftschrauber

RCLine User

  • »Luftschrauber« ist der Autor dieses Themas

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1

Mittwoch, 4. März 2009, 20:27

Gewölbte Platte

Hallo,
mit welchem Anstellwinkel soll ich eigentlich eine gewölbte Platte fliegen?
Mir ist nur aufgefallen, daß die immer so liegen, daß es vorne leicht nach unten zeigt.
Und hängt der Anstellwinkel auch ab von der Stärke der Wölbung? Wo soll die Wölbung beginnen? Im vorderen Drittel oder in der Mitte? Wo soll der Schwerpunkt hin, genauso wie bei normalen Profilen mit WinSchwer? Und wie funktioniert das eigentlich mit dem Auftrieb bei einer gewölbten Platte? Bei normalen Profilen kann ich s mir herleiten, aber dieses gewölbte Profil ist mir zu kompliziert um es zu verstehen wie der Auftrieb hier zustande kommt. Gibts für das gewölbte Profil auch irgend einen Fachbegriff? Ist das ein Clark Y?

...Fragen über Fragen...

Grüße,
Luftschrauber
meine Homepage: http://stefan-eibl.de mein Ebike/Pedelec Akku Online Rechner: http://stefan-eibl.de/ebikeakkurechner.php

Dieser Beitrag wurde bereits 2 mal editiert, zuletzt von »Luftschrauber« (4. März 2009, 21:05)


Luftschrauber

RCLine User

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Wohnort: Schnurzzhausen, Am Magnetfeld 12P

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2

Mittwoch, 4. März 2009, 22:21

Hab hier grade was Überraschendes gefunden, hier steht daß gewölbte Platten sogar schon ohne Anstellwinkel Auftrieberzeugen und dieser sogar weitgehend unabhängig vom Anstellwinkel ist!
Aber wieso stellen dann trotzdem alle an?
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Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »Luftschrauber« (4. März 2009, 22:21)


3

Mittwoch, 4. März 2009, 23:14

RE: Gewölbte Platte

Zitat

Original von Luftschrauber
Gibts für das gewölbte Profil auch irgend einen Fachbegriff? Ist das ein Clark Y?


Grüße,
Luftschrauber


Profil Göttingen Gö 417a gewölbte Platte
»H.-J.Fischer« hat folgendes Bild angehängt:
  • Gö417a.jpg

4

Mittwoch, 4. März 2009, 23:16

zum Vergleich das von dir angesprochene Clark Y

Gruß
Hans-Jürgen
»H.-J.Fischer« hat folgendes Bild angehängt:
  • Clark Y.jpg

pramus

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5

Mittwoch, 4. März 2009, 23:44

Zitat

Original von Luftschrauber
.... was Überraschendes gefunden, hier steht daß gewölbte Platten sogar schon ohne Anstellwinkel Auftrieberzeugen und dieser sogar weitgehend unabhängig vom Anstellwinkel ist!
Aber wieso stellen dann trotzdem alle an?


Ohne = Keinen Anstellwinkel gibt es nicht! Machen wir's einfach und kurz:

1. Nehm ein Brett und halt es horizontal gegen die Luftströmung = 0 Grad Anstellwinkel
2. Dreh die Vorderkante vertikal nach unten 0 = - 90 Grad Anstellwinkel
3. dreh die Vorderkante vertikal nach oben = + 90 Grad Anstellwinkel
und 1. ist der Nullautriebswinkel dieses "Profils", bei 2. gibts Abtrieb, bei 3 .Auftrieb

und die anderen Profile, vor Allem die "gewölbten" Profile, auch die gewölbte Platte oder das Gö 417a lt HJF, liefern bereits bei Anstellwinkeln unter 0 Grad, also bei negativer Anstellung gegen die Luftströmung Auftrieb !!! Machen die einfach so.

In diesem verlinkten google-lexikon :shake: der Luftfahrt wird wohl als Anstellwinkel nur die positive Anstellung gegen die Luftströmung gemeint. So lese ich das jedenfalls heraus. Und dass eine Veränderung des Anstellwinkels bei der "gewölbten" Platte keine Veränderung des Auftriebs ca bewirken soll, hmmmm, ich hab da wohl etwas eigensinnige Modelle, denn die zeigen da schon Reaktionen :D

So, und nun warte ich nur noch Eure Bemerkungen, z.B. wenn ich das Brett 4x nach oben drehe, habe ich dann 4-fachen Auftrieb ... :nuts:

Gruß, Pramus

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »pramus« (5. März 2009, 00:25)


JaRa

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6

Donnerstag, 5. März 2009, 11:01

RE: Gewölbte Platte

Halt Dir immer vor Augen, dass der Auftrieb, den ein Profil bei 0° Anstellwinkel erzeugt, physikalisch keine große Bedeutung hat, da der Anstellwinkel rein willkürlich aus geometrischer Betrachtung gewählt wurde. Bei der ebenen Platte macht das noch Sinn, bei allen komplexeren Profilformen ist der 0°-Auftrieb das Ergebnis der doch schon recht komplexen Strömungsverhältnisse am Flügel. Da ist zwar keine Magie dahinter, aber hoher Rechenaufwand.
Die Auftriebserzeugung einer gewölbten Platte ist im Prinzip natürlich die gleiche wie bei der ebenen Platte oder jedem anderen Profil. Die ebene Platte ist für's Verständnis nur am attraktivsten wegen ihrer Symmetrie.
Grob zusammengefasst beeinflusst der Flügel die anströmende Luft so, dass sie hinter dem Flügel nach unten abgelenkt wird, wodurch der Auftrieb entsteht. Intuitiv erwartet man das ja auch, da bei Auftriebserzeugung die Tragflächenhinterkante nach unten zeigt (wobei es da auch Ausnahmen gibt, aber dazu muss man dann schon etwas ausführlicher werden). Vor dem Flügel wird die Luft dagegen leicht nach oben gelenkt. Bei der gewölbten Platte bevorzugt man daher eine leicht nach unten geneigte Vorderkante, damit die Luft möglichst glatt auffließen kann im Gegensatz zu dem "Knick", dem sie bei einer ebenen Platte folgen müsste. Das ist widerstandsmäßig günstiger, allerdings folglich auch nur in einem bestimmten Anstellwinkelbereich. Wenn irgendein Profil also über einen gewissen Anstellwinkelbereich nahezu den gleichen Auftrieb hat, muss das noch lange nicht für den Widerstand gelten.
Wie stark die gewölbte Platte idealerweise angestellt werden soll, hängt von ihrer Wölbung ab. Ob es hier irgendwelche Faustformeln gibt außer "leicht nach unten", kann ich Dir leider nicht sagen.

JaRa

RCLine User

Beruf: Physiker

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7

Donnerstag, 5. März 2009, 11:19

RE: Gewölbte Platte

Die Ausführungen in dem von Dir verlinkten "Lexikon der Luftfahrt" sind allerdings mit Vorsicht zu genießen. Da wird z.B. die Auftriebserzeugung mit Bernoulli erklärt, was kausal genau verkehrt herum ist. Übliche Argumentation: gewölbte Oberseite bedingt aufgrund irgendwelcher ominösen Vorgänge eine Beschleunigung der Luft => Druckabfall gemäß der Gleichung von Bernoulli => Auftrieb. Falsch daran ist, dass die Bernoulli-Gleichung zunächst mal Annahmen macht, die in diesem System gar nicht erfüllt sind und der Vergleich daher hinkt.
Die kleinen Luftvolumina, die man geschickterweise zur Beschreibung von Umströmungen benutzt, gehorchen genau so der newton'schen Physik wie eine Punktmasse, auf die eine Kraft wirkt. Man fasst eben nur Luftvolumina zusammen, da die Berechnung jedes einzelnen Atoms/Moleküls und der gegenseitigen Wechselwirkungen viel zu aufwändig wäre. Also Vereinfachung: kleines Luftvolumen (z.B. Würfel), innerhalb dessen alles schön konstant sein soll. Wirkt auf eine Fläche ein Druck, dann entspricht das einer Kraft. Ist dieser Druck größer oder kleiner als der Druck auf die gegenüberliegende Fläche, dann ist die Kraftbilanz nicht Null und das Luftpaket beschleunigt in dieser Richtung.
Zu sagen, das Luftpaket beschleunigt und daraus resultiert eine Druckdifferenz ist daher falsch. Die Beschleunigung ist Resultat einer vorhandenen Druckdifferenz und wo die herkommt, ist zwar auch keine Magie, aber eben nicht so ohne weiteres in einem Satz mit Äpfeln und Birnen erklärt, was eben oft zu Missverständnissen führt, die dann weiter und weiter kopiert werden. Wenn Du einen Körper fallen lässt sagst Du ja auch nicht, dass er beschleunigt und dadurch die Gewichtskraft entsteht.
Ich will hier aber keine Grundsatzdiskussion zum Thema Auftriebsentstehung vom Zaun brechen, sondern nur den Tip geben, immer die Frage nach dem "Warum?" zu stellen anstatt irgendwelchen vermeintlich plausiblen Behauptungen zu glauben.

Luftschrauber

RCLine User

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8

Donnerstag, 5. März 2009, 13:34

RE: Gewölbte Platte

Hallo Leute,
danke für die Tips soweit.

Zitat

Original von JaRaVor dem Flügel wird die Luft dagegen leicht nach oben gelenkt. Bei der gewölbten Platte bevorzugt man daher eine leicht nach unten geneigte Vorderkante, damit die Luft möglichst glatt auffließen kann

Genau das ist der Knackpunkt der mich irritiert beim Wölbprofil. Ok, oben wird die Luft glatter eingeleitet, das leuchtet mir jetzt ein, das ist ja quasi wie die Oberseite jedes normalen Profils.
ABER: Was genau passiert an der Unterseite vor dem Schwerpunkt? Wie entsteht da Auftrieb? Da entstehen doch Wirbel, und Wirbel machen Abtrieb/Sog/Unterdruck/bremsen, oder? Das sieht mir vielmehr wie der Frontspoiler eines Autos aus, und der liefert ja Abtrieb.

Bei einem normalen Profil wird ja der Auftrieb durch die Unterseite des Profils vor dem Schwerpunkt erzeugt, wenn diese nach oben steht(positiver Anstellwinkel), weil dadurch der Flügel dem Wind quasi nach oben ausweicht/umgeleitet/nach oben gedrückt(Überdruck) wird.

Aber diese trotz pos. Anstellwinkel leicht nach unten zeigende untere Fläche des Profils vor dem Schwerpunkt, warum da trotzdem Auftrieb entsteht, wenn ihr mir das bitte erklären könntet :)
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JaRa

RCLine User

Beruf: Physiker

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9

Donnerstag, 5. März 2009, 14:52

RE: Gewölbte Platte

Zitat

Original von Luftschrauber
ABER: Was genau passiert an der Unterseite vor dem Schwerpunkt? Wie entsteht da Auftrieb? Da entstehen doch Wirbel, und Wirbel machen Abtrieb/Sog/Unterdruck/bremsen, oder? Das sieht mir vielmehr wie der Frontspoiler eines Autos aus, und der liefert ja Abtrieb.

Bei einem normalen Profil wird ja der Auftrieb durch die Unterseite des Profils vor dem Schwerpunkt erzeugt, wenn diese nach oben steht(positiver Anstellwinkel), weil dadurch der Flügel dem Wind quasi nach oben ausweicht/umgeleitet/nach oben gedrückt(Überdruck) wird.


Der Frontspoiler hört ja auch da auf, wo die gewölbte Platte anfängt, sich nach unten zu wölben.

Vorsicht: der Auftrieb entsteht nicht nur an der Unterseite. Bei den meisten Profilen erzeugt der Unterdruck auf der Oberseite ca. 2/3 des Auftriebs, der Rest kommt von der Unterseite. Die anströmende Luft verhält sich nicht einfach wie ein Schauer aus einzelnen Kügelchen, die unabhängig am Profil abprallen bzw. entlangrutschen, sondern jedes Luftmolekül wechselwirkt mit seinem Nachbarn und das wieder mit seinem Nachbarn etc, so dass eine Beeinflussung der Strömung an einem bestimmten Punkt durchaus nennenswerte Auswirkungen auf die Strömungsverhältnisse an einem entfernteren Punkt haben kann. Das bedeutet insbesondere, dass Ober- und Unterseite nicht unabhängig voneinander umströmt werden.
An der Unterseite entstehen keine Wirbel, wenn die Luft glatt auffließt, das ist ja gerade Sinn der gekrümmten Platte.
Wenn die ungestörte Luft (= Strömung weit weg vom Profil) z.B. horizontal von links nach rechts strömt, dann trifft sie nicht auch horizontal auf die Profilvorderkante auf, denn sie beginnt ja kurz davor, leicht anzusteigen.
Ich versuch mal, das Ansteigen ganz knapp zu erklären, wird aber ohne Bilder nicht so schön. Stell Dir mal eine (unendlich) dünne liegende ebene Platte vor, die horizontal (Anstellwinkel 0°) angeströmt wird. Ohne irgendwas von Strömungslehre zu wissen, wird jedem klar sein, dass die Luft einfach parallel zur Platte fließt und nix aufregendes passiert. Der Staupunkt (= Punkt, an dem sich die über Oberseite und Unterseite fließende Luft teilt) liegt auf der Plattenvorderkante.
Jetzt kommt der andere Extremfall der stehenden dünnen Platte (Anstellwinkel 90°). Die Luft kann nicht durch die Platte durch und muss folglich drum herum fließen. Der Staupunkt liegt jetzt aus Symmetriegründen offensichtlich in der Plattenmitte. Alles was darüber ankommt, macht zuerst einen Bogen nach links, um der Platte nach oben auszuweichen und am Plattenende dann wieder rechtsrum nach unten zu fließen oder abzureißen, je nach Reibung. Entsprechendes gilt auf der unteren Seite.
Der Fall mit Anstellwinkeln zwischen 0° und 90° ist ein Mittelding aus diesen beiden Extremfällen: der Staupunkt liegt auf der Unterseite (nicht auf der Vorderkante!) und wandert mit kleiner werdendem Anstellwinkel immer weiter Richtung Vorderkante. Dass der Staupunkt auf der Unterseite liegt bedeutet nichts anderes, als dass Luft, der knapp unterhalb der Vorderkante angeströmt kommt, dann doch über die Oberseite fließt. Das ist die aufwärts gerichtete Strömung. Google mal nach Umströmung ebene Platte (Bildersuche, man ist ja faul), da sollten sich ein paar Stromlinienbilder von diesem Fall finden.
Zurück zur gekrümmten Platte: würdest Du die Vorderkante waagerecht stellen, dann würde die Luft dort aufgrund des Ansteigens unter einem leicht positiven Winkel eintreffen. Stellst Du das Profil etwas mehr negativ an, so dass die Luft genau unter dem Winkel eintrifft, mit dem nie Nase nach unten geneigt ist, hast Du dieses "glatte" widerstandsarme Auffließen. Erst wenn Du das Profil deutlich stärker negativ anstellst, kriegt die Luft den Bogen um die Profilvorderkante irgendwann nicht mehr und die Strömung reißt ab => Wirbel.

JaRa

RCLine User

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10

Donnerstag, 5. März 2009, 15:10

RE: Gewölbte Platte

Ergänzung: es kann je nach Profil und Anstellwinkel durchaus sein, dass sowohl auf der Oberseite, als auch auf der Unterseite lokal Abtrieb entsteht und die Summe aller Luftkräfte trotzdem Auftrieb erzeugt.
Ob das der Fall ist, siehst Du leicht an den Stromlinien: wird ein Luftteilchen nach unten abgelenkt, ist dafür eine Kraft nach unten verantwortlich und das Ding, das die Luft ablenkt (hier das Profil), erfährt eine gleich große, nach oben wirkende Kraft ("sich von der Luft abstoßen"). Für eine Umströmung von links nach rechts bedeutet das: Strömung nach rechts abgelenkt = Kraft nach oben auf das Profil, Strömung nach links abgelenkt = Kraft nach unten auf das Profil. Die Kraftübertragung von Luft auf Profil erfolgt natürlich an der Profiloberfläche, demnach ist die Krümmung der Luftströmung in diesem Bereich ausschlaggebend.
Die gewölbte Platte mit den Anstellwinkel des glatten Auffließens erzeugt daher genau an der Vorderkante weder Auf- noch Abtrieb.

Luftschrauber

RCLine User

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11

Donnerstag, 5. März 2009, 15:28

Das mit dem Staupunkt bei der ebenen Platte, daß der auf Unterseite liegt, ist ja auch interessant...und der liegt dann bei der gewölbten Platte also direkt auf der Nasenleiste...ok, soweit versteh ich dann auch warum dann da auf der Unterseite bei kleinen Winkeln die Luft unverwirbelt mit hochgezogen wird, weil sie ja von den obenströmenden Luftmolekülen erst noch mit hochgezogen werden...interessant...
Hier hab ich grad noch so ein Umströmungsbild gefunden.

Wo kommt denn dann der Schwerpunkt bei so einer gewölbten Platte hin?
Gilt da der gleiche wie wenn ich mir den von WinSchwer berechnen lasse?
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FBL

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Wohnort: Zell, (nähe von Freiburg)

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12

Donnerstag, 5. März 2009, 16:04

Hallo Hans-Jürgen.
Sind die Rippen aus einem Programm?
Oder woher hast du diese ?

gruß
Frieder

Paul H.

RCLine User

Wohnort: A-Graz

Beruf: freiberuflicher Techniker

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13

Donnerstag, 5. März 2009, 16:55

Schwerpunkt hat relativ wenig mit dem Profil zu tun, sondern mit der Verteilung der aerodynamisch wirksamen Flächen.

:w Paul
Heavy Metal: Das Bierdosen - OV-10 Bronco - Projekt
Status 30.11.2010 : Endlich geht's weiter - Kabinenhaube

Faronas

RCLine User

Wohnort: Braunschweig

Beruf: Inschinjör

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14

Donnerstag, 5. März 2009, 20:04

Links, rechts und so

Moin,

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Wikipedia Skelettlinie

Patrick