Finnenbauer

  • Ich denke auch wie c-Bra, die Eigenschaften einer Finne hängen von viel mehr als vom Profil ab. Ich vermute eine gute Finne hängt immer von der Abstimmung des geeigneten Profils mit den anderen Parametern, wie Steifigkeit etc., ab. Das alles hinzubekommen ist die Kunst eines guten Finnenbaueres.

  • Hallo Lars, super, dass Du Dir das Ganze mal im Xfoil anschaust! Halte uns doch diesbezüglich am Laufenden.

    Ich arbeite beruflich mit Ansys, allerdings fast nur im Statik- und Dynamikbereich. Ich habe zwar Schulungen für Fluent und CFX besucht, aber zb eine komplette cl/ca Untersuchung zB eines Naca 0010 ist damit extrem aufwändig. Ich hab's eigentlich nicht wirklich geschafft. Da wird aus CFD Computational Fluid Dynamics ganz schnell primitives ColourFull Design (=Farbkleckserei am PC).

    Deswegen finde ich die Xfoil-Untersuchung von Dir hier wesentlich aussagekräftiger. Aber für andere Profilvergleiche zb bei der turbulent energy ist natürlich CFD die Wahl. Hier ist zb Carpenter etwas schlechter als ein cfin 5.0, trotzdem sind die Carpenters die Finnen der Wahl der PWA.

    Und wie cbra schreibt ist das Profil nicht alles.

    Wer sich hinter meinem Rücken den Mund über mich zerreißt, ist genau in der richtigen Position um mich am.......

  • Ich bin auch nur ein einfacher "Klicker", der an XFoil ein paar Entscheidungen für sein nächstes Flugzeug treffen kann, und diese einfachen Vergleiche habe ich halt mal auf die Finnenprofile angewandt. Deine Programme sind da klar ein paar Ebenen höher, und ich habe davon keine Ahnung. Trotzdem hat es mich erstaunt, beim Profilvergleich nicht nur ein paar Prozentchen Unterschied zu finden, sondern gleich ziemlich große Unterschiede. Aber eben auch in Ca-Bereichen, die man als Surfer wahrscheinlich nicht fährt. Aber in Kabbelwelle vielleicht ja doch kurzzeitig? Wahrscheinlich wissen wir noch gar nicht, was wir alles nicht wissen.

    Und zu dem "das Profil ist nicht alles": Mir sind die ganzen Aussagen zu Flex und Twist und was weiß ich viel zu subjektiv und nebulös. Jeder kennt gute, sehr gute, und miserable Finnen, aber ob diese oder jene Eigenschaft jetzt wirklich an dieser oder jener Verformung der Finne im Fahrbetrieb liegt - also ich weiß nicht. Denn nachprüfen oder nachmessen, welche Kräfte anliegen oder welche Verformungen beim Surfen tatsächlich auftreten, macht fast niemand und kann fast niemand. Deswegen bin ich bei vielen Aussagen "das fährt so wegen xy" etwas skeptisch, wenn die Aussagen mit voller Überzeugung und Vehemenz vorgetragen werden, aber die Hypothesen dahinter gar nicht überprüfbar sind. Ich will nicht bestreiten, dass ein guter Finnenbauer und ein guter Tester zusammen super Produkte entwickeln können. Aber vielleicht stimmt manchmal die Begründung nicht, warum es gut ist, und es ist nur Zufall oder ein anderer Effekt, den man gar nicht im Blick hatte.


    Und meine Jugend-forscht-Finne baue ich jetzt am Anfang einfach mal möglichst torsionsteif, das war bei Flugzeugflügeln noch nie schlecht.


    VG, Lars

  • ...

    Und zu dem "das Profil ist nicht alles": Mir sind die ganzen Aussagen zu Flex und Twist und was weiß ich viel zu subjektiv und nebulös.

    Naja


    ich hab in den letzten2 jahren ca 100finnen aus der gleichen form gebaut



    viel mit dem


    aufbau gespielt....


    Ein bisserl was von dem hab ich schon verstanden 😉


    faserwinkel, grammatur, art zu laminieren, härteprozess etc. Mach3ns dann wirklich aus mmn

  • Ich bestreite es ja auch nicht, dass da große Unterschiede aus dem Gewebeaufbau / Faserrichtung herkommen. Aber meiner Meinung nach müssten manche Eigenschaften einer Finne unabhängig von Board und Fahrer immer zum selben Optimum führen, sodass dann auch der Gewebeaufbau ziemlich klar sein müsste. Aber dann wären viele Diskussionen sinnlos ("Fahrer A braucht mit Board X mehr von dem, aber Fahrer B mit Board Y sieht das ganz anders").


    Mal ein Beispiel: Ich behaupte, dass eine Finne, die über ihre Länge deutlich tordiert und deswegen über ihre Länge mit verschiedenen Anstellwinkeln arbeitet, mehr Widerstand als eine torsionssteife Finne hat. Und dass man, falls man der Meinung ist, diese Torsionsweichheit zu brauchen, damit nur andere Schwächen der Finne (durchaus erfolgreich) kompensiert. Für eine angenähert elliptische Auftriebsverteilung brauche ich keine Schränkung. Nach meinem Verständnis müsste es also allgemeingültige Regel sein, eine Finne möglichst torsionssteif zu bauen. Entweder über ausreichend viele 45°-Lagen, oder über "keine Pfeilung nach hinten" (dann habe ich bei symmetrischem Profil erst gar keine Kräfte, die die Finne tordieren lassen wollen).


    Wenn du 100 Finnen baust und gezielt einzelne Parameter veränderst, ist das ja eine super Vorgehensweise, die dann auch zu gezielten Erkenntnissen führt. Ich fürchte oft nur (in meinen Vorurteilen), dass das eben die wenigsten Leute/Firmen machen und dass dann manche Dinge einfach ungeprüft irgendwie aus der Vergangenheit übernommen werden, weil man es halt schon immer so gemacht hat und weil die Finne dann auch schön aussieht und sich gut verkaufen lässt.


    Lars

  • Mal ein Beispiel: Ich behaupte, dass eine Finne, die über ihre Länge deutlich tordiert und deswegen über ihre Länge mit verschiedenen Anstellwinkeln arbeitet, mehr Widerstand als eine torsionssteife Finne hat. Und dass man, falls man der Meinung ist, diese Torsionsweichheit zu brauchen, damit nur andere Schwächen der Finne (durchaus erfolgreich) kompensiert. Für eine angenähert elliptische Auftriebsverteilung brauche ich keine Schränkung. Nach meinem Verständnis müsste es also allgemeingültige Regel sein, eine Finne möglichst torsionssteif zu bauen. Entweder über ausreichend viele 45°-Lagen, oder über "keine Pfeilung nach hinten" (dann habe ich bei symmetrischem Profil erst gar keine Kräfte, die die Finne tordieren lassen wollen).

    Ich behaupte mal, dass du den Faktor Mensch übersiehst und jeder Fahrstil, bzw. jedes Können einen anderen Laminatsaufbau benötigt, von Profil, Torsion usw. mal ganz abgesehen, geschweige denn vom Spot zu sprechen.

    ;)


    Gruß


    Totti

    Dieser Text wurde nach alter, neuer und eigener Rechtschreibung geschrieben und ist daher fehlerfrei!
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  • bin da weitgehend bei totti.


    wenn die form mal ein gute basis ist kann man daraus sehr viel für verschiedene situationen ableiten.

    eine 50kg ffrau wird als 32er finne eine komplett andere abstimmung benötigen als 95kg semipro.

    kabbel / flachwasser / dünung

    langstrecke oder downwindslalom



    ich ziehe da gerne analogien zum snowboardbau - da sind 2 pros aus der gleichen form auf komplett anderen aufbauten unterwegs, beide mit topergebnissen.


    genau dieser umstand machst ja so spannend un interessant.


    und es gibt noch so viele möglichkeiten für weitere schritte.



    aber erstmal mehr verstehen wie sich verschiedene aufbauten verhalten ;)

  • Ja, was für mich passt muss noch lange nicht für andere Surfer passen. Habe ich schon oft gesehen.

    BTW Torsionssteifigkeit: ich habe zwei Finnen mit gleichem UD-Aufbau aber unterschiedlichen 45°-Biax-Lagen gemacht. Jene Finne mit 5 Lagen Biax war auch auf schnellen Halbwindkursen locker kontrollierbar, jene mit nur 3 Lagen 45°-Biax kam auf Halbwind immer wieder mal fast schlagartig hoch. Auf Raumschot gab's fast keinen Unterschied. Deswegen verwende ich als erste Außenlage ein dünnes steifes UHM-Carboline-Gelege (auch weil damit schöne dünne Endleisten machbar sind), dann 2 80er und dann 2 100er Biax. Das reicht vorerst, aber noch mehr 45°-Lagen dürften noch besser sein. Man steht aber auch irgendwann mal mit der maximal möglichen Laminatdicke, vor allem am Tip, an.

    Wer sich hinter meinem Rücken den Mund über mich zerreißt, ist genau in der richtigen Position um mich am.......

  • @Iahomau: Reden wir hier nicht von Reynoldszahlen im Wasser von grob 0.5e7 bis 1.5e9 ?

    ... also von 10kt Fahrt in kalten Wasser bis ca. 30kt in warmen Wasser, wenn ich mich nicht verrechnet habe. Ich denke, damit dürften sich deine XFOIL Ergebnisse nochmal ändern, da kommen nämlich ein paar Zehnerpotenzen noch dazu.

  • @Iahomau: Reden wir hier nicht von Reynoldszahlen im Wasser von grob 0.5e7 bis 1.5e9 ?

    Nein, die Größenordnung 1 Mio stimmt schon ungefähr, nicht wie bei dir 5 Mio bis 1,5 Milliarden.


    Für die dynamische Viskosität von Wasser habe ich eingesetzt:

    5°C 1,52 * 10^-3 Pa s

    25°C 0,891 * 10^-3 Pa s


    Die Dichte von Wasser habe ich unabhängig von der Temperatur mit 1000kg/m³ eingesetzt (ändert sich zwischen 5 und 25°C nur um 0,24%, also ist die Temperaturabhängigkeit zu vernachlässigen)


    ...und mit (mittleren) 70mm Profiltiefe komme ich in deinem Beispiel dann auf Re=236.000 (5°C, 10kt) und auf Re=1.212.000 (25°C, 30kt).

  • Ich finde diese Disskussion super. Was mich persönlich interessieren würde - Bei einer quasielliptischen Finne - ohne Rake und Torsion - reißt die Strömung bei Überschreitung eines kritischen Anstellwinkels über die Spannweite praktisch gleichzeitig ab - mit Rake jedoch an der Spitze zuerst - mit Torsion an der Basis zuerst …


    Welches Verhalten ist denn aus strömungstechnischer Sicht gewünscht? Ich mag eine Finne mit weich einsetzenden und leicht wieder einzufangendem Spinoutverhalten deutlich lieber als das letzte Quäntchen “Leistung”.

  • Mal ein Beispiel: Ich behaupte, dass eine Finne, die über ihre Länge deutlich tordiert und deswegen über ihre Länge mit verschiedenen Anstellwinkeln arbeitet, mehr Widerstand als eine torsionssteife Finne hat. Und dass man, falls man der Meinung ist, diese Torsionsweichheit zu brauchen, damit nur andere Schwächen der Finne (durchaus erfolgreich) kompensiert. Für eine angenähert elliptische Auftriebsverteilung brauche ich keine Schränkung. Nach meinem Verständnis müsste es also allgemeingültige Regel sein, eine Finne möglichst torsionssteif zu bauen. Entweder über ausreichend viele 45°-Lagen, oder über "keine Pfeilung nach hinten" (dann habe ich bei symmetrischem Profil erst gar keine Kräfte, die die Finne tordieren lassen wollen).

    die Resultierende aller hydrodynamischen Kräfte an einem Profilquerschnitt greift im sog. Druckpunkt an. Man kann sich also sowas wie eine "Druckpunktlinie" entlang der Finne denken. In der Aerodynamik gilt: Bei symmetrischen Profilen befindet sich der Druckpunkt bei 1/4 der Flügeltiefe (unabhängig vom Anströmwinkel ). das müsste in der Hydrodynamik genauso gelten. An dieser Druckpunktlinie gibt es jetzt also zwei (resultierende) Kräfte: (1) Auftrieb / Lift (üblicherweise Seitenkraft bei der Finne) und (2) Widerstand. Bei dieser Betrachtungsweise entsteht KEIN äußeres (Torsions-)Moment, das zu einem Twist der Finne führt !


    Warum wird aber die Finne dann tordiert? weil die Auftriebsresultierende nicht am Schubmittelpunkt des Profils angreift.


    Der Schubmittelpunkt in der Strukturmechanik ist der Punkt, an dem eine Querkraft (an einem beliebeigen Profil) angreifen muss, um keine Torsion dieses Profiles zu erzeugen. An diesem Punkt sind also Biegung und Torsion entkoppelt.


    Weil jetzt aber der Auftrieb der Finne bei ca. 25% chord angreift, der Schubmittelpunkt aber typischerweise deutlich weiter "hinten" liegt (ich rate jetzt mal, bei ca 35-40% chord), ergibt sich IMMER ein Torsionsmoment, das die Finne tordiert. Das ist auch bei geraden/ellitischen/symmetr./etc. Finnenformen der Fall. Diese Moment wirkt immer so, dass es den Anstellwinkel vergrößern will.


    Ein Rake der Finne vergrößert diesen Effekt noch.


    (Das ist übrigens der Hauptgrund dafür, dass bei großen Airlinern die Flüpgelprofile am wingtip nach unten gedreht erscheinen, wenn das Flugzeug am Boden steht. Im Flug wird der Flügel durch den Auftrieb so verdreht, dass das Profil ganz aussen dann "richtig" steht. So ist die Aerodynamik im Reiseflug besser und man kann kontrollert in einen Stall gehen ; stichwort "washout") .


    Aus hydrodynamischer Sicht gibts da wenig zu machen, denke ich (bin aber keine Aero/Hydrodynamikert), evtl. schafft man es ja, Profile zu entwickeln, bei denen der Druckpunkt etwas weiter hinten liegt ... das weiß ich nicht


    Aus strukturmechanischer Sicht gibt es folgende Möglichkeiten, die Torsion zu unterbinden

    - möglichst torsionssteif zu bauen

    - versuchen, den Schubmittelpunkt nach vorne zu bringen (ist in engen Grenzen möglich durch die Bauweise)

    - die elastische Achse der Finne schräg gegen die Druckpunktlinie zu stellen, und damit eine "innere" gegenläufige Biege-Torsionskopplung zu erzeugen

    - über die Kopplungseigenschaften von Faserverbundmaterial ebenfalls ein gegenläufiges Moment zu erzeugen (funktioniert im Prinzip ... ist aber meistens eine schlechte Idee, da man hierzu unsymmetrische Laminate braucht .. da kommt dann ne krumme Finne aus der Form :-) )


    alle diese Punkte funktionieren und werden bei fast allen modernen Tragflügeln auch erfolgreich eingesetzt. Punkt 3 funktioniert recht effektiv. Theoretisch kann mann also eine Finne bauen, die während der Fahrt keine Torsion aufweist. Man könnte sogar Finnen bauen, bei denen sich der Twist umdreht, also aus der Strömung rausdreht (ist bei Tragfkügeln schon gemacht worden)


    aber... will man das? Grüße

  • Weil jetzt aber der Auftrieb der Finne bei ca. 25% chord angreift, der Schubmittelpunkt aber typischerweise deutlich weiter "hinten" liegt (ich rate jetzt mal, bei ca 35-40% chord), ergibt sich IMMER ein Torsionsmoment, das die Finne tordiert. Das ist auch bei geraden/ellitischen/symmetr./etc. Finnenformen der Fall. Diese Moment wirkt immer so, dass es den Anstellwinkel vergrößern will.


    Ein Rake der Finne vergrößert diesen Effekt noch.

    erster Absatz: ja, stimmt. Wegen kleinen Hebelarmen ist der Effekt aber eher klein, schätze ich.

    zweiter Absatz: die typische Pfeilung nach hinten würde an der Finnenspitze eine Verdrehung in Richtung kleinerer Anstellwinkel verursachen. Also so, wie du es auch bzgl. washout beim Airliner beschreibst.


    Festus:

    Ich vermute, dass ein Abriss an der Finnenbasis leichter Luft vom Heck ansaugt und dann nur schwerer wieder einzufangen ist als ein Abriss an der Spitze. Wahrscheinlich hat man direkt unter dem Brett aber so komische Strömungsverhältnisse inkl. auch seitlicher Anteile bei gekipptem Brett, dass da alle Überlegungen eh meistens falsch sind.


    Lars

  • Es gibt neben den beiden wichtigsten Werten cl und cd (Auftriebs- und Widerstandsbeiwert) noch den Momentenbeiwert cm. Es herrscht hier nämlich noch eine Rotationsströmung (die Wissenden mögen mir hier bitte zur Seite springen, bei mir ist schon etwas Zeit seit der Ausbildung vergangen). Ich muss aber gestehen, dass ich mich in meiner Karriere sowohl als Modellbauer als auch als Finnenbauer damit noch nicht wirklich auseinandergesetzt habe. Besonders "schön" :evil: sieht man diesen Momenteneinfluss, wenn es einem ein Modellflugzeug in der Luft zerreiß ;( . Dann kommen die Flügel eigentlich immer rotierend um die Längsachse zu Boden. 8) Außer sie haben ein spezielles Profil mit minimiertem Momentenbeiwert, ein sog. S-Schlagprofil.

    Wer sich hinter meinem Rücken den Mund über mich zerreißt, ist genau in der richtigen Position um mich am.......

  • man muss nur aufpassen, von was man redet.


    wenn man von der Resultierenden Kraft der hydrodyn. Kräfte redet und dessen Angriffspunkt, dann gibt es kein äußeres Moment. habe ich oben Druckpunkt genannt.


    bei Airfoils ist es allerding üblich, alle Kräfte auf den Neutralpunkt zu beziehen (engl. "aerodynamic center"). Dieser ist definiert als der Punkt, wo das Moment cm konstant bleibt. Diesre liegt üblicherweise bei low speed symmetr. profilen bei 1/4 chord.


    Oftmals wird aber der "Druckpunkt" in der Literatur als der Punkt bezeichnet, wo der Auftrieb angreift bei Bezug auf den Neutralpunkt. (dieser muss dann mit dem Anstellwinkel wandern, sonst ergäbe sich kein konst. Moment bzgl. Neutralpunkt)


    Nach meinem Verständnis wird der Begriff "Druckpunkt" in der deutschspr. Literatur nicht ganz einheitlich verwendet, amnchmal wird damit die Resultierende aller Strömungskräfte gemeint, oftmals aber der Punkt, wie der Auftrieb angreifen muss bzgl. des Neutralpunkts. und das sind zwei verschiedene Punkte.