Finne - ist das Spinout ?

  • bin letztens über folgendes Video gestolpert und mich würde mal Eure Meinung dazu interessieren ...

    "Tip vortex and ventilation inception on a surface-piercing hydrofoil"

    (Offenbar das dazugehörige Paper: https://www.researchgate.net/p…rison_against_Model_Tests )


    kann man auch hier beobachten, wenn man genau hinguckt bei 1:28-1:30:


    Habe vorher noch nie so etwas gesehen, aber ich denke das ist das genau das, was bei einem Spinout passiert, oder? Die Finne produziert Unterdruck und saugt also Luft von oben an; die Finne schmiert dann also in einem Wasser/Luft Gemisch ab. Stimmt oder stimmt nicht ?


    Wie man diesen Effekt bei Finnen hinauszögern kann, ist ja schon in früheren Threads diskutiert worden, habe aber auch dazu was gefunden: https://ntrs.nasa.gov/archive/….nasa.gov/20080004402.pdf


    und wenn ich mir hier die Bilder ab S. 32 angucke, wird dieser Effekt schon lange untersucht, 1959: https://ntrs.nasa.gov/archive/….nasa.gov/19980228299.pdf


    Was mich jetzt noch interessieren würde, welchen Einfluß hat denn jetzt das Boarddesign (also die Unterseite) auf diesen Effekt ?


    Grüße

  • Sehr interessantes ideo!


    aber das ist kein typischer Spinout. Hier ventiliert das Profil aufgrund des hohen Unterdrucks auf der Saugseite. Es wird Luft von der Wasseroberfläche angesaugt und dadurch tritt über das gesamt Profil Kavitation auf. Ein Phänomen welches bei sehr hohen Geschwindigkeiten auftritt


    Beim ‘normalen’ Spinout triit eine Ablösung der Strömung infolge eines zu hohen Anstellwinkel auf. Typischerweise tritt das bei langsamen Anströmgeschwindigkeiten auf.


    Beim Surfbrett ist der gezeigte Fall nicht besonders relevant, da ja die Brettunterseite in der Regel als sog. Endscheibe wirkt und die Ansaugung verhindert. Dennoch kann so etwas durchaus vorkommen, zB bei extremen Kabbelwasser oder starken Ankanten des Boards.


    Ich denke Brettseitig kann man da nicht viel machen, am Profil würden sich Grenzschichtzäunen anbieten. Kann man zab beim Hydroptere beobachten.


    https://images.app.goo.gl/pJQd6AHiuDeaAyrV7

  • Hier ventiliert das Profil aufgrund des hohen Unterdrucks auf der Saugseite. Es wird Luft von der Wasseroberfläche angesaugt und dadurch tritt über das gesamt Profil Kavitation auf.

    Was jetzt, Ventilation oder Kavitation? Das sind zwei sehr unterschiedliche Vorgänge!

    Beim ‘normalen’ Spinout triit eine Ablösung der Strömung infolge eines zu hohen Anstellwinkel auf. Typischerweise tritt das bei langsamen Anströmgeschwindigkeiten auf.

    Woher nimmst du dieses Wissen? Wenn du das schon so als absolutes Faktum hinstellst, sollte das auch irgendwie belegbar sein.


    Meiner Erfahrung nach (wo natürlich auch viel raten bei ist, was da gerade genau an der Finne passiert) macht sich ein klassischer Strömungsabriss ohne Ventilation durch ein kurzes seitliches wegschmieren des Hecks bemerkbar, was sich aber eigentlich sofort wieder gibt, wenn man etwas Druck von der Finne nimmt. Passiert wohl häufiger bei kleinen Finnen mit dünnem Profil in Verbindung mit recht großen Segeln (z.B. Speedsurfen, MUF Delta Finne etc.). Mit konservativeren Setups ist das eigentlich kaum hinzubekommen. Wie sich Multifinboards da verhalten weiß ich nicht, kein eigene Erfahrung.


    Was der gemeine Surfer als Spinout bezeichnet ist aber dann doch mit Ventilation verbunden, also genau das, was man da im Video sieht. Wenn man während eines Spinout mal das Kielwasser anguckt, sieht man da ganz eindeutig die Blase, die an der Finne hängt. Etwas hinter dem Board schließt sich die dann, wodurch das Wasser deutlich nach oben spritzt, je länger die Finne, desto spritziger wird das. Ich hab das mal mitm Formula und 70 cm Finne provoziert, das sieht dann schon recht spektakulär aus. Das lästige an so einem Spinout ist, dass der Zustand recht stabil ist. Man muss die Finne sehr viel mehr entlasten um die Ventilation loszuwerden als beim reinen Strömungsabriss.


    Warum auch Ventilation eher bei niedrigen Geschwindigkeiten auftritt ist auch zu erklären: Man bekommt mit viel weniger Kraft hohe Anstellwinkel und damit auch sehr starken Unterdruck an der Saugseite hin. Wie Tim schon schreibt, kann das aber auch bei höher Geschwindigkeit immer noch passieren, wenn da zu viel Luft an die Finne kommt. Laut Wolfgang Lessacher hat man in der Grenzschicht zwischen Board und Wasser aber immer eine gewisse Menge Luft. Letztendlich ist das dann wohl auch eine Frage der Finne, ob da eher die Strömung abreißt oder Ventilation auftritt. Dickere Profile sind bzgl. eines Strömungsabrisses nicht so empfindlich und können daher bei geringen Geschwindigkeiten schon sehr viel mehr Sog erzeugen als dünne. Wenn die Finne also genug Unterdruck zum ventilieren erzeugen kann ohne einen Strömungsabriss zu bekommen wird eine Strömungsabriss auch nicht auftreten.


    TL;DR: Ich denke, was man in dem Video sieht entspricht im wesentlich dem, was die meisten Surfer als Spinout bezeichnen.


    Gruß, Onno

  • Beim ‘normalen’ Spinout triit eine Ablösung der Strömung infolge eines zu hohen Anstellwinkel auf. Typischerweise tritt das bei langsamen Anströmgeschwindigkeiten auf.

    Spinout habe ich wenn ich zu schnell werde. Klassisches Beispiel: Bei dem Ostermann Windglider stand man beim Gleiten sehr weit hinten in der Hohlkehle und irgendwann schmierte die kleine Stummelfinne zig Meter nach Lee, ohne Vorankündigung, weck, inklusive Schleudersturz.

  • ok, wir wissen leider nicht, bei welcher Strömungsgeschwindigkeit und bei welcher Belastung das Video aufgenommen wurde. Aber ich vermute, da es sich um ein Kavitationskanal und das Testobjekt ein Hydrofoil ist, dass es bei hohen Geschwindigkeiten auftrat.


    Insofern vermute ich, dass die Ventilation als Auslöser fuer die Kavitation wirkt. Es wuerde mich wirklich sehr interessieren, was das fuer einTest gewesen ist und bei welchen Bedingungen.


    Zum Strömungsabriss: das muss ich nicht mehr belegen, da seit über hundert Jahren bekannt.

    Ich würde mal behaupten - gestützt auf eigene Erfahrung , dass mind 90% aller Spinouts durch Strömungsabriss passieren, entweder beim Angleiten oder zu starken und/oder zu langsamen Höhe pressen.


    der anderen 10% finden durch Ventilation statt ( Kabbelwasser); beim geneigten und ambitionierten Speedsurfer mögen dann noch 10% durch Kavitation dazukommen. Fahrfehler und/oder Kabbelwasser führt zu Lastspitzen an der Finne, die Auslöser für er Kavitation sein könnten. bin mir da aber nicht sicher, kenne aber diese sehr unangenehme Phänomen.

  • sorry, hab jetzt erst den link zum Paper gesehen und gelesen. Hochinteressant!


    v=10m/s , was relativ wenig ist


    Es ist wohl so, dass Kavitation bei den Filmaufnahmen keine Rolle spielt und nach Aussage des Authors Ventilation auf der Saugseite auftritt. Er stellt drei Bedingungen für Ventilation auf


    Ventilation inception requires three relevant pre-

    requisites to exist: (1) a region of sub-atmospheric

    pressure, (2) a path of low impedance to air flow from the

    free surface into this region (e.g. separated flow) and (3) a

    disturbance in the free surface [6][7].


    (1) ist gegeben und kommt in echten Leben (Windsurfen) vor.

    (2) abgelöste Strömung als auslösende Faktor kennt man auch

    (3) Störung an der Wasseroberfläche; auch das kennt man und deckt sich mit meinen Erfahrungen im Kabbelwasser


    (3.) wurde in der Untersuchung als der wesentliche und massgebliche Faktor betrachtet.


    Also eine sehr gute Untersuchung , die mMn schlüssig eine Erklärung für eine bestimmte Art von Spinout liefert. Nenn ihn mal den Highspeed-Spinout.

  • Ich glaube reggi hatte mal hier im Forum durchgerechnet, dass Kavitation, also der Effekt dass Dampfblasen entstehen, an einer Windsurffinne unter 50 kn gar nicht auftreten kann. Ich kann mir das auch nur schwer vorstellen, ich hab auch noch nie davon gehört, dass es passiert oder die dadurch unausweichlich entstehenden Schäden irgendwo gesehen. In dem Video ist auch nur von Ventilation die rede.

    Zum Strömungsabriss: das muss ich nicht mehr belegen, da seit über hundert Jahren bekannt.

    Interessant. Ich dachte immer, Windsurfen wurde erst post-WWII erfunden. Da erstaunt es schon, dass die dabei auftretenden Effekte an den Finnen schon deutlich länger bekannt sind.

    Es wuerde mich wirklich sehr interessieren, was das fuer einTest gewesen ist und bei welchen Bedingungen.

    In der Videobeschreibung steht doch drin für welches Paper die das gemacht habe. Frei zum Download hier: https://www.researchgate.net/p…rison_against_Model_Tests Interessant ist Seite 9.

    (für den Fall dass das irgendwann nicht mehr Verfügbar ist hänge ich das noch an)

    Ich würde mal behaupten - gestützt auf eigene Erfahrung , dass mind 90% aller Spinouts durch Strömungsabriss passieren, entweder beim Angleiten oder zu starken und/oder zu langsamen Höhe pressen. Die anderen 10% finden durch Ventilation statt ( Kabbelwasser)

    In meiner Erfahrung es halt genau andersherum. Liegt vielleicht auch daran, dass du eher Speed fährst und ich eher Slalom, vgl. erster Beitrag. Macht aber auch keinen Sinn sich da über Prozentzahlen zu streiten, wir sind uns ja prinzipiell Einig, dass beides vorkommt. Strömungsabriss eher bei sehr niedrigen Geschwindigkiten (Angleiten), Ventilation eher bei höheren Geschwindigkeiten.


    Gruß, Onno


    Nachtrag: Da war ich gerade am Schreiben als du geantwortet hast. Ja, die haben erstaunlich langsam getestet, dafür aber mit enormen Anstellwinkeln (bis 20° :eek: ) Ansonsten dazu volle Zustimmung!

  • Kavitation tritt nur bei sehr hohen Geschwindigkeiten auf, das wird sicher nicht der Grund für Spinout sein. Wurde ja schon erkannt.

    Strömmungsanriss kennt man aus der Luftfahrt schon länger. Analogie Luft und Wasser ist bei Unterschall belegt. Ist übrigens auch nicht einfach ein trudelndes Flugzeug wieder ein anzufangen. Die Luftblasen beim Spinout könnte auch vom Strudel durch den Wirbel beim Abriss kommen. Vermutlich gibt es da beide Effekte. Was nun häufiger Auftritt ist dich akademisch.

    Ich glaube hier muss niemand physikalisches Grundwissen belegen. Einfach mal selber ein Physikstudium machen.

  • Beim ‘normalen’ Spinout triit eine Ablösung der Strömung infolge eines zu hohen Anstellwinkel auf. Typischerweise tritt das bei langsamen Anströmgeschwindigkeiten auf.

    Spinout habe ich wenn ich zu schnell werde. Klassisches Beispiel: Bei dem Ostermann Windglider stand man beim Gleiten sehr weit hinten in der Hohlkehle und irgendwann schmierte die kleine Stummelfinne zig Meter nach Lee, ohne Vorankündigung, weck, inklusive Schleudersturz.

    Leider brauche ich für SpinOuts keinen Ostermann Windglider. Passiert mir mit modernem Material ||

  • Danke für die Rückmeldungen!


    zur Kavitation: ich glaube auch nicht, dass Kavitation auftritt; ich meine irgendwo gelesen zu haben, dass unter 40kn selbst mit diesbegl. "schlechten" Finnen kaum Kavitation auftreten kann, aber über 50kn sehr wahrscheinluch mit Kavititationseffekten zu rechnen ist.


    wenn ich Spinout habe, dann bin ich noch am kämpfen, dass ich keinen Abgang mache :-) , die Zeit, gemütlich über die Schulter die angeblich gurgelnden aufsteigenden Blasen zu betrachten habe ich (derzeit noch) nicht. Aber daran muss ich mal denken ... wäre ja mal ne Idee fürn Fotowettbewerb ^^


    wie Isonic87 oben zitiert, sind ja Störungen an der Wasseroberfläche mit die Auslöser für die Ventilation, insofern meine Überlegung, dass auch die Boardunterseite mit dazu beitragen kann oder halt auch nicht. Je nach Boardshape dürfte ja das Wasser etwas anders abfließen.


    Spannend fand ich auch die Aussage im Paper "However, a clear dependency on the amount of acceleration was found and for very careful acceleration ventilation did sometimes not occur at all" , .... vielleicht gebt ihr ja alle viel zu viel Gas :) ... also immer schön langsam beschleunigen


    Grüße

    Tim

  • Stimmt es, dass die älteren - längeren - Boards ausgeprägte Channels im Unterwasserschiff hatten, so dass der Hydrodynamische-Auftrieb mehr durch das Brett, und weniger über die Finne generiert wurde?

    Bei modernen Brettern macht ja die Finne enorm Auftrieb.

    nö, zumindest nicht (im Großteil, es mag Ausnahmen gegeben haben) in den den 80 & 90er Jahren


    google ist dein Freund, wenn du mal Boards der Jahre ansehen möchtest

  • Stimmt es, dass die älteren - längeren - Boards ausgeprägte Channels im Unterwasserschiff hatten, so dass der Hydrodynamische-Auftrieb mehr durch das Brett, und weniger über die Finne generiert wurde?

    Bei modernen Brettern macht ja die Finne enorm Auftrieb.

    nö, zumindest nicht (im Großteil, es mag Ausnahmen gegeben haben) in den den 80 & 90er Jahren


    google ist dein Freund, wenn du mal Boards der Jahre ansehen möchtest

    Bist Du Dir sicher?

    Wenn es nicht zutrifft, warum waren die Finnen früher deutlich kürzer?

    Kannst Du das bitte erklären?

  • Definiere „alt“. Die kurzen Lexan-Finnen, vor 1987 etwa, erzeugen weniger Auftrieb als längere Finnen.

    Man kann auch heute noch kurze Finnen fahren. Kommt drauf an, wieviel „Auftrieb“ man will, in der Welle

    ist viel Auftrieb nicht vorteilhaft.

  • Ich will das eine Finne führt, und kein Auftrieb und kein Spinout produziert. Die großen Finnen die zur Zeit fahre haben 15 cm und produzieren weder Auftrieb, noch Spinout.

  • Die Kanten der größeren Brettlängen lagen bei niedrigeren Geschwindigkeiten über einen größeren Bereich auf dem Wasser und hemmten die Abdrift und halfen damit der Finne stärker, diese Abtrift zu verhindern. Das ist ja der Job der Finne: Deren Profil produziert Auftrieb und hemmt damit die Abtrift.

  • Ich will das eine Finne führt, und kein Auftrieb und kein Spinout produziert. Die großen Finnen die zur Zeit fahre haben 15 cm und produzieren weder Auftrieb, noch Spinout.

    Vorsicht mit dem mehrdeutigen Begriff "Auftrieb". Jedes Finnenprofil produziert Auftrieb, sonst wäre es nutzlos (Auftrieb aber nicht nach oben Richtung Wasseroberfläche, dies nur anteilig, wenn sie schräg durchs Wasser geht, dann entsteht Kentermoment).

  • Richtig, und Abdrift verhindern geht auch ohne „Profil“. Flache Finne reicht. Wie bei Schwertern von Segelbooten,

    da gibt es auch einfach flache Bauweise ohne Profil.