Zusammenhang Finnen-Outline und Einsatzgebiet

Hallo Ole !

Längsrillen oder Kanäle an einem Strömungskörper verbessern den Stall/Spin Out deutlich, bestes Beispiel ist die alte Tante JU 52 mit ihrer Wellblechbeplankung. Gleichzeitig vergrößern sie aber die umspülte Oberfläche, also mehr Reibung. Eine ungleichförmige, knuckelige Oberfläche verschlechtert in der Regel die Leistung und verbessert die Gutmütigkeit eines Profiles, da die Strömung zuerst an einigen Stellen abreißt und erst langsam der Stall auf der ganzen Fläche eintritt.
Bei der Chamäleon-Finne kann man beobachten, das bei Überlastung nur eine Sektion abreißt und eine Blasenbahn tief unten im Wasser hinterlässt, der Rest der Finne legt dann 1-2 Grad mehr Anstellwinkel ins Wasser und bei nächster Gelegenheit greift die Finne dann wieder voll und der Mini-Spin-Out ist fast unmerklich wieder vorbei.

Der Anstellwinkel einer Finne relativ zur Fahrtrichtung liegt im Wasser normalerweise bei ca. 1-3 Grad, beim Angleiten bis über 5 Grad

Finne 300 cm2
Speed 15 m sek
Seitenkraft 50 kg
Ca 0,15
Alpha 1,5 Grad

Ein Twist der Finne um 1mm reduziert den Anstellwinkel also schon deutlich, seitliches Flexen einer 70 cm Formula-Finne von 10 cm ist durchaus normal während der Fahrt.

So teste ich die Finnenhärte:
Druck mit dem Daumen am Tip gibt mir die Twisthärte
Finne zu 1/3 mit der Boxseite auf eine Holztisch legen und dann am Tip mit vollem Körpergewicht runterdrücken gibt mir die Basishärte (Flex)

Ideal ist Basishärte so groß wie möglich, Tiphärte relativ weich,

Die Chamäleon ist so hart, das weder Flex noch Twist unter den surftypischen Einsatzkräften auftreten.
Biege einfach mal an allen Finne rum an die du rankommst, die Unterschiede sind gewaltig.

Finne aus weichen Materialien haben schon manche Leute probiert, aber sie neigen zum Flatter im Wasser. Immerhin muß die Finne unter Wasser die gleich Kraft erzeugen wie das Segel oben, bei einem Flächenverhältnis von 1:250, also ist die Last ca 250 mal so groß pro cm2 bei der Finne. Da wird dann bereits ein gutes G 10 Material relativ weich bei der Kraft.

Soweit für heute

Dr. Spin Out

Lieber Dr. Spin out! Dein Wissen und mein probieren, das ist es.
Oberflächenvergrößerung ist bei der Chamäleon auch etwas da.
Strömungsabrisse immer in einem Segment, Wird an Zacken
rausgeworfen. In der Kurve greifen die Zacken und halten das
Brett unten. Ist kein Frühgleiter, aber zwischen3-4 Beaufort
beginnt sie ihre Fähigkeiten auszuspielen. Jetzt sind Bretter
aber breiter und Segel größer,deswegen die Duo Grasfinne.
Die Luftfäden ,die nach Sprüngen hinten runterwanderten,
die bekam ich erst durch den cut out weg. Läßt sich vor allem
gut anpumpen. Wolfgang

Reibung und Oberflächenvergrößerung! Chamäleon hat 4 Kanäle, habe auch schon für irgendwann 8 Kanäle. Würde
man auf Automaten alle 2cm ab der dicksten Stelle mit Rundfräser Kanäle fräsen, gegenüber nur diagonal versetzt,hätte man viele Fliegen mit einer Klappe. Die Konkaven werden das Problem werden. Wolfgang

Zitat von Lessacher

...Rundfräser Kanäle fräsen, gegenüber nur diagonal versetzt,hätte man viele Fliegen mit einer Klappe. Die Konkaven werden das Problem werden. Wolfgang

fräsen können wir alles, egal ob direkt in der Finne oder in der Negativform,..

ich bräuchte nicht mal CAD-Datein dafür,... die erstellen wir anhand eines "Originals" selbst in dem wir einfach millimeterweise abtasten

wenn ich dir irgendwie behilflich sein kann ,.. mail me

DrDoc

Hallo Doc! Wir kriegen so oder so Kontakt. Ich muß mal
ein paar Kanäle probieren.Geh ich für die Konkave in die
Tiefe oder besser gesagt, etwas tiefer, entsteht keine
Gerade, sondern eine Ausbuchtung. Rund wäre einfacher
aber wahrscheinlich nicht machbar.( Von der Optik).
Wolfgang

Hallo Dr. Spin Out,

Zitat

Der Anstellwinkel einer Finne relativ zur Fahrtrichtung liegt im Wasser normalerweise bei ca. 1-3 Grad, beim Angleiten bis über 5 Grad

Finne 300 cm2
Speed 15 m sek
Seitenkraft 50 kg
Ca 0,15
Alpha 1,5 Grad

Nur 1-3Grad, da hatte ich mit wesentlich mehr gerechnet. Woher hast Du die Daten? Selbst ermittelt und wenn ja wie?

Das mit den Längstrillen kenne ich ja auch von Flugzeugen her, ich hatte dabei die strömungstechnischen Änderungen durch Grenzschichtzäune vor Augen (wie bei der MiG-15). Die Reibungszunahme durch die Oberflächenvergrößerung dürfte doch eher vernachlässigbar sein, jedenfalls wenn man es nicht übertreibt und keine kammähnlichen Strukturen erzeugt. Obwohl das vielleicht auch interessant wäre, wenn man sehr viele Rillen als Konkaven in eine symmetrische Finne einfräsen würde. Wenn die Rillen fein genug wären, würde vielleicht der Effekt auftreten, dass die Strömung auf der Überdruckseite den Konkaven folgt, während sie auf der Unterdruckseite dem Profil der Kämme folgt.

Wenn es in der Praxis also so ist, dass Kanäle oder Segmente positive Eigenschaften haben, wäre es doch wirklich einen Versuch wert, diese auch um die Finnenvorderkante rum zu ziehen und damit die vor einiger Zeit angesprochene Walflosse nachzuahmen.
Also Wolfgang und Dr.Morewind, wenn die Fräse schon mal läuft...

In der Aerodynamik gibt es ja noch das Problem der laminaren Ablösung. Die laminare Strömung löst sich nach einer gewissen Strecke ab und es entsteht eine Ablöseblase, wobei sich die Strömung entweder turburlent wieder an das Profil anlegt oder abgelöst bleibt, was zu massiven Widerstanderhöhungen führt. Treten solche Effekte auch bei Finnen auf?
In der Aerodynamik versucht man das Problem mit Turbulatoren zu beheben, Störungen auf der Profiloberfläche, welche die Strömung gezielt turburlent umschlagen lassen und damit eine Ablösung vermeiden. Im Modellbau gibt es den Tipp, solche Störungen mit Strukturlack zu erzeugen, der auf das hintere Drittel (bis hintere Hälfte) des Profils aufgetragen wird. Wurde so etwas schon mal bei Finnen ausprobiert? (Zum Beispiel mit Standlack für die Boards)
Evtl. könnte man auch Ausblasturbulatoren ausprobieren, feine Löcher (<1mm) im hinteren Profilbereich, durch die Wasser von der Überdruckseite auf die Unterdruckseite gepresst wird und dort die Strömung turbulent umschlagen läßt.
Aber vielleicht gab es das ja alles schon mal?:)

Grüße
Ole

Habe Löcher gebohrt. Standlack aufgetragen, verwende
stattdessen Sprühdose Diamant vom Bauhaus, aber da es
rauh ist, will es kaum wer haben,funktioniert aber toll.
Habe Dellen in die Finne gebohrt, auch toll, aber immer
Erklärungen abzugeben, warum, geht Dir auf den Zeiger.
Spin outs sind Ablösungen die um die komplette Finne rumwandern, also keinen Halt geben. Stehenbleiben oder etc.
Wolfgang

Der Anstellwinkel des Brettes mit der Finne ist mindestens
10°. Bitte schaut euch Videos Von Finian oder anderen
Speedern an. Man kann es am Kanal am besten sehen, da man den Rand als Anhaltspunkt hat.Es wird also schräg durchs Wasser gebrettert. Zwar angeluvt!!!!!!!!!!!!!!!! Wolfgang

Hallo Wolfgang,

mir gehen doch Deine Erklärungen nicht "auf den Zeiger"!
Ich sitze hier in meinem stillen Kämmerlein und denke bei Gelegenheit mal hier und da darüber nach, wie Finnen funktionieren, wo die Probleme sind und wie man sie beheben kann. Mir macht das Spaß!
Ich habe in meinem Leben noch nicht eine Finne gebaut und wenn ich eine bauen würde, hätte ich wahrscheinlich das Problem, dass ich zu schlecht surfe um echte Unterschiede zu erfahren.
Es freut mich sehr, das Du hier Deine Erfahrungen der Öffentlichkeit preis gibst und wenn Du Ideen, die ich mir gerade erdacht habe schon ausprobiert hast und mir sagen kannst, das funktioniert oder das funktioniert nicht, freut es mich um so mehr. So bekomme auch ich so eine Art Gefühl für Finnen, wenn auch nur theoretisch.
Und wenn wir bei den Erklärungen mal anderer Meinung sind, sei mir bitte nicht böse. Ich versuche es doch nur schlüssig in mein physikalisches Weltbild einzupassen.

Aber zurück zum Thema:
10° hätte ich auch geschätzt und 15-20° beim Angleiten.
Kannst Du kurz beschreiben, was mit rauher Oberfläche besser war. Geschwindigkeit, SpinOuts, Angleiten?
Und die Löcher interessieren mich auch sehr. Wo hast Du sie gebohrt, wie viele, wie groß? Wie haben sich die Fahreigenschaften verändert? Hast Du Bilder?
Fragen, Fragen, Fragen...

Grüße
Ole

Ole ! Wenn ich mal Zeit habe schreibe ich gerne.
Der netteste Gag war eine Finne für einen Friseur aus Essen.
Habe in eine G10 Finne Freeride 30cm alle 5mm waagrechte Schlitze mit Trennscheibe 1mm dick geschnitten. Wenn dickste
Stelle bei 6cm war ungefähr ca 4cm langer Schnitt. Hatte
alle tollen Eigenschaften. Flex ;Twist; Belüftung usw.
Name war: Figaro

Wolfgang

Ole,
wenn Du von der Druckseite Wasser auf die Unterdruckseite der Finne "pumpst", dann haut's Dir dort den Unterdruck zusammen und die Finne hat keinen Auftrieb mehr (OK weniger Auftrieb). Als Modellbauer weißt Du ja, daß 2/3 des Auftriebs auf der Unterdruckseite entstehen.
Saug besser auf der Unterdruckseite das Wasser AB, das geht doch ganz einfach.....:D Bei manntragenden Segelfliegern wurde das schon gemacht, mit einer Turbine als Antriebsaggreagat im Rumpf. Die Wirkung soll sehr gut gewesen sein. Wie Du siehst, technisch üüüberhaupt kein Aufwand......
Was wir surfenden Modellbauer aber meistens vergessen - den Unterschied von kompressiblen zu nicht kompressiblen Medien. Mit den Ähnlichkeitsgesetzen des Herrn Reynolds alleine ist's da leider nicht getan. Wenn das Bauen von guten Finnen weltwirschtlich ein Thema währe, dann gäb's inzwischen die richtige hydrodynamische Theorie dazu und jeder halbwegs begabte Handwerker könnte dann eine gute Finne machen.
Da aber die Theorien (ganz offensichtlich immer noch die flaschen) und die Praxis nicht zusammenpassen verlassen wir uns besser auf die Erfahrungswerte der erfahrenen Finnenschnitzer wie den Wolfgang. Aber an der Theorie bin ich schon doch sehr interessiert.

Sepp

edit...
BTW wenn sich jemand in CFD (computational fluid dynamics) auskennt und das entsprechende Software-Knowhow hat, dann könnte er sich ja mal damit auseinandersetzen. Die Schwimmanzüge von Speedo wurden z. B. so entwickelt. Was ich mir dabei aber nicht vorstellen kann: wie wird die rauhe mit Windwellen übersähre Wasseroberfläche simuliert....

Langsam kommen wir der Sache näher. Wer braucht so viel Auftrieb an der Finne? Wird doch nur von beiden Seiten nach Luv gedrückt. Brett fällt demnach vorne ab und du
mußt es wieder zum anluven bringen. Zweimal Kräfte, die
gegeneinander arbeiten.Also halbieren wir den Auftrieb an der Finne, etwa mitKonkaven.?????????? Aber nur diagonal!!!!!!!!!!! Wolfgang

Geh', Wolferl, verwende doch statt der ????????? und !!!!!!!!! gleich die Smilies. Dann tun sich solche "Bltizkneisser" wie ich nicht so schwer.

Sepp

Zitat von p51flier

Ole,
wenn Du von der Druckseite Wasser auf die Unterdruckseite der Finne "pumpst", dann haut's Dir dort den Unterdruck zusammen und die Finne hat keinen Auftrieb mehr (OK weniger Auftrieb).

Hallo p51flier,

Sinn der Löcher soll ja auch nicht sein den Unterdruck bzw. Überdruck abzubauen, sondern künstliche Störungen auf der Unterdruckseite zu erzeugen, um die Strömung gezielt turbulent umschlagen zu lassen und damit die Ablösung der laminaren Strömung zu vermeiden. Solche gezielt aufgebrachten Störungen nennt man Turbulatoren. Der angesprochene Standlack macht eigentlich genau das gleiche. Bohrt man sehr kleine Löcher rein, hält sich der Druckausgleich eben in Grenzen und der Vorteil der Ausblasturbulatoren ist, dass bei kleinen Anstellwinkeln und geringem Auftrieb wenig bis gar keine Wirkung vorhanden ist und der Strömungswiderstand der Finne kaum erhöht wird.

Zitat

den Unterschied von kompressiblen zu nicht kompressiblen Medien.

Naja, sämtliche Theorien gehen in der Aerodynamik im Unterschallbereich von nicht kompressiblen Medien aus. Die Vereinfachung findet also in der Aerodynamik und nicht in der Hydrodynamik statt. Herr Reynolds hat seine Gesetze meines Wissens nach mit Flüssigkeiten aufgestellt. Aber Du hast Recht, es gibt theoretisch noch eine ganze Menge anderer Faktoren, soweit ich es weiß, hat sich aber in der Praxis die Reynoldszahl als entscheidenes Kriterium herausgestellt.

Zitat

Der netteste Gag war eine Finne für einen Friseur aus Essen.
Habe in eine G10 Finne Freeride 30cm alle 5mm waagrechte Schlitze mit Trennscheibe 1mm dick geschnitten. Wenn dickste
Stelle bei 6cm war ungefähr ca 4cm langer Schnitt. Hatte
alle tollen Eigenschaften. Flex ;Twist; Belüftung usw.
Name war: Figaro

@ Wolfgang
Hast Du eigentlich irgendetwas noch nicht ausprobiert?

Grüße
Ole

Wenn ich wüßte wie. Wolferl
(Ja bin ich denn in Wien)

Hallo Ole !

Der Wert für das Ca ist einfach zu errechnen, steht in jedem Aerodynamikbuch, Werte für Fläche, Kraft und Speed habe ich angegeben, spezifisches Gewicht von Wasser ist bekannt.
Der Auftriebsanstieg ist bei allen symmetrischen Profile fast gleich und zwar linear, Ca 0,1 - 1 Grad bis Ca 0,5 - 5 Grad, danach wird es spannend.
Dicke Profile mit 15 % gehen auch noch bei über 10 Grad bei Ca bis 0,8 und danach kommt nur noch mehr Widerstand.
Dünne Speedprofile gehen definitiv über 5 Grad nicht mehr, rechne dir mal die Kraft aus bei 72 Km/h und Ca 0,5 - das katapultiert auch einen 100 kg Fahrer aus dem Wasser.
Das von Wolfgang erwähnte Bild auf dem Kanal zeigt tatsächlich einen Schräglaufwinkel von über 10 Grad, hier ist also gewollt oder ungewollt die komplette Unterdruckseite abgerissen, nur noch 1/3 der Kraft von der Überdruckseite geben wieder ein rechenbares Ergebnis.
Unterseite 1/3 und Oberseite 2/3 der Kräfte so isses und nicht andersrum!

Zur Oberflächenvergrößerung durch Rillen usw.:
Die Oberflächenreibung von Rumpf und Finne am Wasser ist ein entscheidender Faktor beim Speedsurfen. Eine Vergößerung der Oberfläche führt zu einem deutlichen Widerstandszuwachs. Beim Flugzeug hat die laminare Grenzschicht nur etwa 10 % der Reibung einer turbulenten Grenzschicht !!! Eine gerillte Oberfläche wird niemals laminar sein, da Querströmungen die Grezschicht zuverlässig verwirbeln. Segelflugzeuge haben eine aschblanke Oberfläche, die Piloten wischen sogar den Fliegenbrei von der Profilnase, da sonst die Strömung an der Stelle in turbulent umschlägt. Die modernen Speedprofile mit der weit hinten liegenden Dicke sind als Laminarprofile entwickelt worden, aber hochglanzpolierte Oberflächen im Wasser versagen ganz kläglich !!! Also muß eigentlich eine turbulente Grenzschicht vorherrschen und wer Wolfgangs raue Oberflächen kennt glaubt nicht mehr an laminare Strömungen.
Stichwort ist hier die Oberflächenspannung des Wassers, die erste Schicht Wasser muß regelrecht an der Finnenoberfläche kleben bleiben, dann reibt nur noch Wasser an Wasser. Beim Fisch übernimmt das eine Schleimschicht, man weiß nie, ist es noch Wasser oder ist es schon Fisch, wenn man die Grenzschicht beobachtet.
Hier liegt noch ein beträchtliches Entwicklungspotential,

Wolfgang denk mal an deine Handcreme, die du früher für die Finnen verwendet hast.
Das Zeug müßte eine hydrophile Oberfläche erzeugen, die möglichst 2-3 Stunden hält, damit wäre eine drastische Widerstandsverringerung möglich.

Ole, diese laminaren Ablöseblasen meint Wolfgang, wenn er sagt, das die Stömung hinten um die Finne rumläuft. Tatsächlich läuft die lokale Strömung in der Blase auch nach vorne, kann man wunderbar beobachten, wenn man mit einem großen Dampfer fährt. Die Grenzschicht ist am Rumpf voll turbulent (verwirbelt) und durchaus 1 Meter dick. Wenn du eine Dose an der Boardwand ins Wasser wirfst, wird sie manchmal kilometerweit mitgezogen und wandert in den Wirbeln sogar am Rumpf nach vorne, bis sie ein wenig nach außen gespült wird, aus der Grenzschicht rausfällt und dann im Wasser zurückbleibt.

Turbulatoren am Profil haben nur dann einen Sinn, wenn sie deutlich vor der Ablöseblase positioniert sind, im Modellflugzeug also immer spätestens bei 25% der Flügeltiefe, da mit dem Druckanstieg nach der dicksten Stelle des Profils die Ablösung einsetzen kann.

Heute ist es jetzt zu spät
Morgen mehr vom

Dr. Spin Out

Hallo Dr. Spin Out,

also hast Du den Anstellwinkel errechnet? Ich habe mich ja, nachdem ich schon Prügel ob der Anwendung der zweidimensionalen Profiltheorie bezogen habe, kaum getraut den Taschenrechner anzufassen.

Aber 1-3 Grad erscheint mir trotzdem nicht plausibel, vom Gefühl her fahr ich schräger durchs Wasser aber vielleicht liegt das auch am Fahrer.

Zitat

Eine gerillte Oberfläche wird niemals laminar sein, da Querströmungen die Grezschicht zuverlässig verwirbeln.

Wir reden doch hier von Rillen längst zur Strömungsrichtung. Ich gehe nicht davon aus, das dort Verwirbelungen auftreten, im Gegenteil, die Querströmungen werden ja behindert.

Zitat

die erste Schicht Wasser muß regelrecht an der Finnenoberfläche kleben bleiben, dann reibt nur noch Wasser an Wasser. Beim Fisch übernimmt das eine Schleimschicht, man weiß nie, ist es noch Wasser oder ist es schon Fisch, wenn man die Grenzschicht beobachtet.
Hier liegt noch ein beträchtliches Entwicklungspotential,

Davon, das die erste Schicht Wasser am Körper klebt und sich relativ zum Körper nicht bewegt, geht die Grenzschichttheorie in viskosen Fluiden ja aus. Das soll aber auch bei glatten Oberflächen so sein. Ob die Sache mit einer Schleimschicht aber besser wird?
Vor einigen Jahren wurde ja mal intensiv an der "Haifischhaut" geforscht, welche sehr feine Längstrillen aufweisst. http://www.uni-saarland.de/fak…/umsetzung/fischhaut.html
Das hat wohl aber nicht soviel gebracht, wie sich erhofft wurde.

Das Wolfgang bei seiner Beobachtung evtl eine laminare Ablösung gesehen hat, dachte ich mir auch schon. Für alle die so etwas mal sehen wollen gibt es hierhttp://www.aerodesign.de/download/laser-lichtschnitt.wmv ein Video.
Daher kam ich auch auf das Thema Turbulatoren. Das diese aber bei 25% der Flügeltiefe ansetzen sollten, ist mir neu. Ich ging bisher vom letzten Drittel bis Hälfte der Profiltiefe aus. Im Video ist es ja auch deutlich zu sehen.

So, ich bin jetzt erst mal für eine Woche weg und werde an meinem Anstellwinkel arbeiten.

Grüße
Ole

Die schnellste Oberfläche hab ich gesprüht,ca. 120er Korn.
Glaubt nur keiner.Diskutieren zwecklos.Es gibt einen Lack
mit Graphit und Aluteilchen , wird von Boogie verwendet.
Haihaut bringt nichts, schreibt sich gut,wie groß ist denn
eine Schuppe? Laminare Ablösung? Klar hab ich die gesehen
und durch die Konkaven verhindert. Gruß : Wolfgang