Basis Fragen

    Zum Thema Gewichtsweste. Ich habe Gewicht so hoch wie möglich angebracht,in etwa Schulterhöhe. Verbesserte Hebelverhältnisse bekam ich
    beim Segel indem ich auf der Luvseite eine halbe Gabel mit Gewicht gefüllt,quer angebracht habe. Half enorm. 2m Bretter bekam ich nur laufruhiger
    wenn ich in etwa 1kg. Gewicht im Bug anbrachte. Sieht man jetzt,da Speedbretter wieder länger werden und dadurch laufruhiger sind. Die beste Variante war mein Lochbrett. Es war 270cm lang und laufruhig,die eigentliche Lauffläche war aber nur 2m lang.Der Bug konnte,da ein eiförmiges Loch
    nirgends aufklatschen.Luft ging einfach durch.Wenn man wie F2 das Loch unten verschließt hat man an der Sache vorbeigedacht. Wolfgang


    Zunächst mal ist die Darstellung bei MUF völlig richtig. Anbei zwei Bilder aus dem Buch Aero-und Hydrodynamik des Segelns von Marchaij, das die Kräfte und Winkelbeziehungen sowie die Kraftgleichungen für Vortrieb und Seitenkraft zeigt. Die Kräftedarstellung ist völlig konform zu der bei MUF.
    Damit kann jeder sich alles selber ausrechnen. Vorab muss halt der scheinbare Wind und der Winkel berechnet werden.
    Bei dem Bild2 kann man nicht die Werte bei 50 kts nehmen, denn es ist gerechnet für 20 kts Wind, da kann ich nicht 50 kts fahren.
    Bei 28 kts max. Speed liegt die Seitenkraft bei 350 N und nicht 450.
    Die effektive Streckung ist 2xStreckung der Finne, da das Board wie eine Endscheibe wirkt. Da findet kein Druckausgleich statt. Ist auch in jedem Aerodynamikbuch nachzulesen.
    Beim Fahrer gilt die scheinbare Windgeschwindigkeit und nicht die Fahrgeschwindigkeit, die zB. bei 50 kt Wind und downwindkurs von 135 Grad nur 36 kt beträgt. Als Fläche wurde angenommen 0,2 m2 und ein cw von 0,4. Die Widerstandskraft des Fahrers ist im aerodynamischen Achsensystem und muss noch auf das Kursachsensystem, so wie der Segelwiderstand, umgerechnet werden. Die Werte sind vielleicht zu optimistisch, ändert jedoch nichts an der Betrachtungsweise bzw. Rechnung.
    Die 100 N am Anfang ist die Seitenkraft, also das, was das Brett sieht und nicht die Segelkraft, die ist 450 N.Marchaij_1 1.jpgMarchaij_1.jpg

    Wunderbar, die Bilder von Marchaij stimmen mit meinen eigenen Entwürfen prima überein. Interessant der Hinweis L/D Segel bei 6,1 und ich vermute, die Streckung des Segels dort ist deutlich größer als bei einem Surfsegel.


    Streckung bei einer Finne ist durchaus auch wie von kleppy10 angegeben als Halbflügel zu betrachten, für die Finne also
    b x b x 1/F und dann mal 2. Aber jetzt mal ganz offen: ob das jetzt 2 oder 4 ist hat auf das Ergebnis bei der Gleitzahl nur noch einen sehr geringen Einfluß, zumal man dann ja auch noch den Interferrenzwiderstand an der Boardunterseite dazurechnen muß.


    Beim Segel ist das dann schon wieder ein bißchen anders, close the gap oder nicht bleibt dann die Frage.


    Bleiben wir mal bei den Gemeinsamkeiten:


    Mensch Cw frontal 0,78 und von mir geschätzt 0,4 scheint zu stimmen.
    Scheinbarer Wind habe ich ca. 40 kn angesetzt (bei 130 Grad Kurs) du bist bei 36 kn bei 135 Grad Kurs - auch ok
    Aber was für einen spindeldürren Hering hat MUV da aufs Board gestellt?? Fläche 0,2 m²?? Ich dachte da so an Größe 1,9m und ca 0,3m mittlere Dicke mit einer besonders aerodynamischen Mittelsektion :D Ich komme da so auf 0,6m² und somit auf ca. 60 N Widerstand in Richtung des scheinbaren Windes.
    Nach Einordnung in die Fahrtrichtung bleiben bei mir ca. 40 N gegen die Fahrtrichtung und ca. 45 N als Querkraft (muß die Finne wieder mal gegenhalten, ich erhöhe also von 300 N auf 350 N) über.


    Leider kann man das jetzt wohl wieder nicht aus den Kurven von Bild 2 vergleichen, da diese Kurven ja Werte vorgaukeln in Bereichen, die man wohl gar nicht erreichen kann. Für mich ist sowas schon verwunderlich, aber die jetzt ermittelten 40 N Widerstand des Fahrers wirst du wohl bestätigen können.

    Zitat von Dr. Spin Out

    Ohne Worte, mit Bildern


    sehr, sehr schön!! Auch Dir vielen Dank für die Mühe und die gute und nachvollziehbare Darstellung. Ich denke das stimmt auf jeden Fall in erster Näherung, was sehr erstaunlich ist, ändert es doch fundamental unsere bisherige Vorstellung der Widerstandsverteilung beim Speedsurfen!?


    Sind wir bislang von 25/25/25/25% Verteilung zw Fahrer, Segel, Finne und Brett ausgegangen, zeigt Deine Analyse nun eher 10/10/10/70%!!! - wobei Das Brett bzw dessen Interferenzen (Rest) alleine 70% ausmachen soll.


    Das muss ich erstmal verkraften und durchdenken.....

    Zitat von Isonic87


    ...Sind wir bislang von 25/25/25/25% Verteilung zw Fahrer, Segel, Finne und Brett ausgegangen, zeigt Deine Analyse nun eher 10/10/10/70%!!! - wobei Das Brett bzw dessen Interferenzen (Rest) alleine 70% ausmachen soll.


    Das muss ich erstmal verkraften und durchdenken.....


    Ich habe die Rechenergebnisse auch noch nicht gewertet, denke drüber nach.


    Da viele Basisdaten "geschätzt" und nicht gemessen sind, hat das Ergebnis noch eine sehr große Unschärfe.
    Ein Beispiel: Segelkraft 450 N liegt natürlich bei voller Fahrt raumschots nicht vor, nur beim Starten und beim Beschleunigen. Danach in der Strecke könnte man problemlos 1 m mehr Segelfläche fahren (oder man wartet auf die Hammerböe)- also liegt dann tatsächlich wohl nur 350 N real an. Das bedeutet, daß wohl ausbeschleunigt doch nur ca. 270 N Vortrieb Segel in Fahrtrichtung vorliegen, also minus Widerstand Segel, Fahrer und Finne bleiben dann fürs Board nur noch 175 N übrig.


    Also noch viel zu bedenken - eins ist aber klar: eine Angabe von z.B 174,385 N ist mit Sicherheit voll daneben, weil sie eine Genauigkeit vortäuscht, die bei der Qualität der Ausgangsdaten niemals vorhanden sein kann


    meint


    Dr. Spin Out

    Eine graphische Lösung ist ein wenig mühsam, reicht aber für eine Abschätzung. Siehe unten.
    Zu kritisieren ist, dass einfach gesagt wird, bei 40 kt Wind kann ich auch 50 kt erreichen und Vortrieb wird gleich Widerstand gesetzt. Warum nicht 45 kt Wind? Das ist ja eine willkürliche Festlegung. Danach werden alle Kräfte so bestimmt, dass es auch hinkommt.
    Für eine korrekte Berechnung, abgesehen von den Annahmen, die man trifft, muss das natürlich umgekehrt sein, man berechnet, wo sich Vortrieb und Widerstand schneiden, um die maximale Geschwindigkeit zu ermitteln.
    Anbei eine Querschnittsfläche eines Menschen, da kommt raus 0,36m2.
    Ich habe mal den Fall von Dr. Spin out berechnet, da kommt ungefähr das gleiche raus. Die max. Geschwindigkeit ist allerdings 48 kt.


    Dr. Spin out
    Segel Vortrieb 364 N 350
    Widerst. Segel 34 N 9,34% 30 8,57%
    Fahrer 49 N 13,46% 37 10,57
    Finne 28 N 7,7% 30 8,57


    Rest (Brett) 253 N 69,5% 253 72,28


    Also ist das Ergebnis praktisch gleich. Man kann das natürlich genau berechnen, soweit die Annahmen über Segel, Brett und Finne stimmen. Leider gibt es dazu praktisch keine vermessenen Daten, bis auf die der Finne.
    Die hier getroffenen Annahmen sind aber nicht unrealistisch. Wichtig ist einfach, die Verhältnisse zu ermitteln, um zu sehen, welche Elemente welchen Einfluss haben. Dazu ist die Rechnung völlig hinreichend.


    Den Finnenwiderstand kann man allerdings ziemlich genau berechnen, weil man ja die Profildaten für ein symm. Profil verfügbar sind, die Fläche und Streckung sind bekannt. Bei 50 kt Geschwindigkeit liegt das ca unter 0,1, so dass praktisch nur der Profilwiderstand zählt. Also in den Finnenwiderstand geht vor allem die gewählte flache ein.


    Warum soll die maximale Segelkraft raumschots nicht vorliegen? Eine Erhöhung der Fläche bringt doch nichts, der Fahrer kann FLÄCHE_MANN.jpg nicht mehr ausgleichen. Sein Gewicht ist doch konstant. Eine größere Fläche des Segels erhöht auch noch den Widerstand.


    Wichtig finde ich, dass bei den Speed Ergebnissen auch eine vernünftige Angabe des Windes gemacht wird. Da kann man an der Statistik sehen, was bei welchem Wind erreichbar ist.
    Wie die Ergebnisse vom letzten Jahr in Lüderitz zeigen, hängt es praktisch davon ab, ob man gerade eine Böe erwischt. Wie stark ist die Böe? 45, 50, 55 kt?
    Bei 500 m Strecke ist die Zeitdifferenz zwischen 52,5 und 52 kt : 0,18s und zwischen 52,5 und 50 kt : 0,92 s.
    Wie soll man da feststellen, woran es liegt? Sagen wir mal am Zufall der Böe und am Fahrer, der das 'handeln' kann.

    Ihr habt jetzt sehr viel den Widerstand von..... berechnet. Mich interessiert das Brett. Ich war 1989 mit diesem Problem konfrontiert. Ihr rechnet,ich
    probiere. Brett 270 mal 45cm. Vorne im Bug ein tropfenförmiges Loch von 80cm Länge , auf Mastspurhöhe etwa 20cm breit.nach vorne in etwa null.
    Auflage der benetzten Fläche theoretisch 150cm. bei Speed höchstens 60-70cm. Fläche des Loches ca. 900cm². Wieviel macht der Fahrtwiderstand von ca. 120cm Bugwiderstand Fläche ca.3600cm²,die sich in der Luft befindet. Abzug davon eben ca . 900cm² des Loches.Das wäre
    mir von Euch mal was das mir hilft. Bugwiderstand ohne Loch und dann mit Loch. Wolfgang

    Hallo Wolfgang, habe mal den Widerstand eines Boards bei Speed ca. 40 kn im Luftstrom geschätzt, komme auf ca. 15 N.
    Man kann ein Board ja auch relativ leicht gegen den Wind halten, es sei denn, es will nach oben oder unten ausbrechen (instabiles Gleichgewicht).
    Ob das mit Loch wirklich weniger Widerstand macht ist fraglich, wahrscheinlich erzeugt das Loch zusätzliche Wirbel und vergrößert den Widerstand noch. Außerdem möchte ich mit so einem Board nicht bei 40 kn (ha,ha) mit dem Bug auf eine kleine Welle treffen, da der steile Wasseranschnitt direkt vor der Mastspur das Board abrupt abbremsen würde. Dann wären auch abrupt Mast, Gabel und Nasenbein zertrümmert.


    Die Needle auf Bild 3 ist interessant, man sollte sich viel mehr mit der Vermeidung von Spritzwasser beschäftigen, das erscheint mir zur Zeit das größte Verbesserungspotential.

    Zitat von kleppy10


    Anbei eine Querschnittsfläche eines Menschen, da kommt raus 0,36m2........

    ....Den Finnenwiderstand kann man allerdings ziemlich genau berechnen, weil man ja die Profildaten für ein symm. Profil verfügbar sind, die Fläche und Streckung sind bekannt. Bei 50 kt Geschwindigkeit liegt das ca unter 0,1, so dass praktisch nur der Profilwiderstand zählt. Also in den Finnenwiderstand geht vor allem die gewählte flache ein.


    Warum soll die maximale Segelkraft raumschots nicht vorliegen? Eine Erhöhung der Fläche bringt doch nichts, der Fahrer kann nicht mehr ausgleichen. Sein Gewicht ist doch konstant. Eine größere Fläche des Segels erhöht auch noch den Widerstand.


    Querschnitt Mensch: wie groß ist dein Mensch denn? Wird er seitlich oder schräg von hinten angeströmt? Hat er 2 Arme und 2 Beine oder nur eins? Wie groß ist dann die Querschnittsfläche? Mein Tipp: 0,6 m² grob geschätzt


    Finne: Da die Querkraft der Finne recht gut ermittelt werden kann, braucht man nur noch den L/D abschätzen(Gleitzahl)
    Bei Ca 0,1 ist erfahrungsgemäß L/D grottenschlecht, also die Annahme L/D =10 ist eigentlich nur bei Slalomfinnen vorstellbar, bei Formula halte ich L/D von 15 für realistisch und bei den kleinen Speedstummeln ist wohl eher L/D=5 angebracht. Da aber die Segelkraft im ausbeschleunigten Raumschotskurs deutlich sinkt, sinkt auch die Finnenkraft und damit der Finnenwiderstand.


    Segelkraft: das die Segelkraft beim Raumschotskurs deutlich sinkt (bis hin zum Gefühl Strömungsabriß!) sollte jedem Surfer bekannt sein. Die maximale Segelkräfte hat man beim Anfahren und dann in der Bescheunigungsphase, nach dem Ausbeschleunigen wartet jeder Speeder auf die Böe des Tages, denn jetzt könnte er den Extraschub handeln und würde noch schneller beschleunigen.

    Zitat von Dr. Spin Out

    Querschnitt Mensch: wie groß ist dein Mensch denn? Wird er seitlich oder schräg von hinten angeströmt? Hat er 2 Arme und 2 Beine oder nur eins? Wie groß ist dann die Querschnittsfläche? Mein Tipp: 0,6 m² grob geschätzt


    Finne: Da die Querkraft der Finne recht gut ermittelt werden kann, braucht man nur noch den L/D abschätzen(Gleitzahl)
    Bei Ca 0,1 ist erfahrungsgemäß L/D grottenschlecht, also die Annahme L/D =10 ist eigentlich nur bei Slalomfinnen vorstellbar, bei Formula halte ich L/D von 15 für realistisch und bei den kleinen Speedstummeln ist wohl eher L/D=5 angebracht. Da aber die Segelkraft im ausbeschleunigten Raumschotskurs deutlich sinkt, sinkt auch die Finnenkraft und damit der Finnenwiderstand.


    Segelkraft: das die Segelkraft beim Raumschotskurs deutlich sinkt (bis hin zum Gefühl Strömungsabriß!) sollte jedem Surfer bekannt sein. Die maximale Segelkräfte hat man beim Anfahren und dann in der Bescheunigungsphase, nach dem Ausbeschleunigen wartet jeder Speeder auf die Böe des Tages, denn jetzt könnte er den Extraschub handeln und würde noch schneller beschleunigen.



    Du hast doch selber die Finnenquerkraft mit 306 N ausgerechnet und den Finnenwiderstand mit 30 N. Das ergibt ein L/D von 10.2.
    Ob so ein Verhältnis grottenschlecht ist, ist doch eine persönliche Interpretation. Die Physik ist halt so, da kann man nichts ändern. Ausserdem ist das optimale L/D nur ein Punkt auf der Polare, der fährt man sowieso fast nie.

    Ich war auch schon lange der Überzeugung, dass der weitaus größte Widerstand von Brett und Finne kommen müssen, und zwar weil Eissurfer mit oft schlechterem Segel weitaus höhere Geschwindigkeiten erreichen können, und daher das Wasser der bremsende Teil sein muss und nicht die Luft, also dass der Segelwiderstand und der des Fahrers vergleichbar sehr gering sein muss.
    Sind diese Überlegungen richtig oder nur ein Trugschluss?

    Zitat von kleppy10

    Du hast doch selber die Finnenquerkraft mit 306 N ausgerechnet und den Finnenwiderstand mit 30 N. Das ergibt ein L/D von 10.2.
    Ob so ein Verhältnis grottenschlecht ist, ist doch eine persönliche Interpretation. Die Physik ist halt so, da kann man nichts ändern. Ausserdem ist das optimale L/D nur ein Punkt auf der Polare, der fährt man sowieso fast nie.


    Ja, ich bin der Einfachheit halber erst mal von L/D ca 10 ausgegangen, was würdest du denn für ein L/D bei Ca 0,1 so ausrechnen?


    Erfahrungsgemäß ist L/D bei einem sym. Profil bei Ca=0,0 ungefähr unendlich groß, bei Ca 0,1 hat Naca 0009 ein L/D von ca. 6 (nur Profil, ohne Outline,Streckung usw) und bei Ca 0,2 ca. L/D 13. Vom L/D max hat doch noch überhaupt keiner außer dir jetzt geredet, das liegt dann irgendwo bei Ca 0,5 und ist ca. 25, das fährt man nur direkt nach dem Angleiten. Wenn du mit 50 kn den Anstellwinkel der Finne so erhöhst, daß sie mit Ca 0,5 arbeitet, dann schießt dich die Finne in eine Umlaufbahn um den Mond, rechne mal nach!


    Wenn also der Arbeitspunkt der Finne in der Nähe von Ca 0,1 liegt, dann ist doch nur ein L/D von 6-10 möglich, die niedrige Streckung der Finne wird davon wahrscheinlich 1/3 vernichten durch den induzierten Widerstand und wir haben nur noch ein L/D von 4-7, also meine ursprüngliche Annahme von L/D ca. 10 scheint für Speedfinnen zu hoch gegriffen.


    Das ändert natürlich das Kräftespiel etwas, aber eben nur minimal wenn man die unvermeidbare Unschärfe der Rechnung mit berücksichtigt.


    Und mal ganz ehrlich, ein L/D von 4-7 ist nun mal grottenschlecht, ein gutes Segelflugzeug hat heute L/D max über 60 und im normalen Arbeitsbereich immer über 40!
    Marchaij hat in seiner Zeichnung doch Segel L/D von 6,1 das ist auch nicht so doll


    meint


    Dr. Spin Out