Auftrieb am Segel ?

[casi]

Hällo Segel-Experten,

jetzt kommt mal wieder eine echte Anfängerfrage. Bitte mit einfachen Worten antworten .

Ich segel jetzt seit drei Jahren so wie ich das in Niendorf/Ostsee in der Segelschule gelernt habe. Gut oder schlecht, schnell oder langsam war bis jetzt egal. 2005 soll alles besser werden.
Deshalb meine erste Frage:
Ist folgende Erklärung richtig?
Das Segel soll in einer Linie zum scheinbaren Wind stehen. ( Anstellwinkel ) Genauer gesagt, die ersten cm des Segels. Danach wird der Wind ja durch das Profil umgelenkt. Auf der Luv-Seite des Segels staut sich der Wind und der Luftdruck wird dadurch dort erhöht. Auf der Lee-Seite strömt der Wind ungehindert und somit schneller und deshalb ist dort der Luftdruck geringer als auf der Innenseite. Nun bewegt sich der höhere Druck in Richtung des niedrigeren und diese Kraft bewegt das Segel theoretisch in 90 Grad zum scheinbaren Wind. Das ist dann die Auftriebs- oder die Querkraft.
Ist das bis dahin richtig Zur Abdrift und zur Hydrodynamik komme ich später.
Ich bin gespannt.


Carsten

[de_robbert]

Ich hab hier einen Artikel aus dem Palstek, der sich damit beschäftigt und so einfach, wie es scheint ist es nicht ganz. Ich kann dir den Artikel bei Gelegenheit per Mail zuschicken oder du wartest, bis jemand das alles heir genau beschreibt.

[Seekreuzer]

Wir hatten hier schon mal das Thema "Schneller als der Wind" und dafür hatte ich folgende Seite ausgegraben:

http://pluslucis.univie.ac.at/FBA/FBA01/preiss/kap3.htm

[FlyingCruiser]

Hallo Robert,
mich würde der Artikel interessieren.
Bitte maile ihn mir.
Gruß Steffen

steffen@gattschau.de

[haegar]

Hi,
das Ganze ist leider nicht so einfach. Luftstau und längerer Weg über die Außenseite sind ebenso plausible wie falsche Erklärungen. Richtig ist, das aufgrund der Viskosität der Luft beim Losfahren eine Kreisströmung um das Segel in Gang gesetzt wird, die auf der Leeseite zu einer Strömungsbeschleunigung, auf der Luvseite dagegen zu einer Verlangsamung führt. Diese Zirkulation sorgt auch dafür, dass ein erheblicher Anteil der Luft, die eigentlich die Luvseite treffen müsste VOR dem Segel vorbei auf die Leeseite geführt wird, womit auch die häufig zitierte Düsentheorie über den den Spalt zwischen Groß- und Vorsegel in sich zusammenfällt.
Gut erklärt ist das Ganze im Buch Das Segel von Tom Whidden, das vor einiger Zeit bei DK erschien.

[Muckymu]

Ist das die Erklärung, wesshalb eine rotierende Walze einen Vortirieb erzeugen kann?

Also bei einem Segel (äquivalent Tragfläche) hab ich noch nie was von einer Kreisströmung gehört - von Verwirbelungen schon

[popeyman]

Der rotierende Zylinder heisst Flettner-Rotor (Das Funktionsprinzip heisst Magnus-Effekt). Die Zirkulation lässt sich daran am besten erklären.
Durch die Drehung des Zylinders wird die Luft durch Reibung um den Zylinder beschleunigt (Zirkuliert also um den Zylinder). Wenn jetzt noch eine Parallelströmung dazu kommt (der wind), addieren sich diese Geschwindigkeiten. Dh. auf der einen Seite wird die Strömung beschleunigt, auf der anderen Seite abgebremst. Durch die höhere Geschwindigkeit der Luft auf der einen Seite wird dort der Druck kleiner, ergo ergibt sich eine Auftriebskraft in Richtung des kleineren Druckes.

Beim Segel mit seiner Profilform wird die Zirkulation durch die Form erzeugt (ist hier nicht so einfach zu erklären). Dadurch strömt die luft auf der einen Seite schneller als auf der anderen Seite--> Duckdifferenz--> auftrieb.

Wenn du das Vorliek mit dem Achterliek verbindest, kriegst du die Sehne des Segels (so ungefähr der Baum, je nach segelschnitt). Steht die sehne genau in Windrichtung, ist der anstellwinkel gleich null. Es gibt einen kleinen Vortrieb durch das profil.
Wenn der baum dichter genommen wird, steht das profil in einem anstellwinkel. der auftrieb wird höher. bei einem bestimmten winkel (meist so zwischen 10 und 30 grad) gibt es den höchsten auftrieb. mit diesem anstellwinkel sollte das segel gefahren werden.

Sorry, muss jetzt gehen. habe noch übungsstunde

Gruess
Christoph

[casi]

Das scheint ja wirklich ne schwierige Frage zu sein. Offensichtlich bietet das ganze genug Stoff für eine Doktorarbeit .
Ich habe bis jetzt die unterschiedlichsten Theorien zu diesem Thema gelesen und die meisten scheinen falsch zu sein.
Ich glaube langsam, daß man auf die Frage nach dem dynamischen Auftrieb am Segel meistens sehr stark vereinfacht Erklärungen gibt, weil die richtige Erklärung viel zu kompliziert ist.

Aber nützt nix. Ich muß das jetzt wissen.

@ Haegar.
Danke für den Buchtip.

@Seekreuzer
Danke für den link. Allerdings, je länger ich das lese, desto höher ist bei mir das Selbstmordrisiko. ( nicht gerade einfach )


Gruß
Carsten

[casi]

Hallo Christoph,

das war jetzt mal verständlich erklärt. Bringt mich ein Stück weiter. Danke.


Carsten

Zitat von casi

Hällo Segel-Experten,

jetzt kommt mal wieder eine echte Anfängerfrage. Bitte mit einfachen Worten antworten .

Ich segel jetzt seit drei Jahren so wie ich das in Niendorf/Ostsee in der Segelschule gelernt habe.

Hey, Segelschule Skipper bei Edmund Löw? Ich glaub, jeder war schonmal da....

Zitat von casi

Bitte mit einfachen Worten antworten .

Geh mal hier hin Warum das Segel nicht zieht und Denk-Blockade - vom Winde verweht ... einfach und anschaulich erklärt !!!

Auch ansonsten keine schlechte Seite http://www.evert.de/

Kirsten

PS:
@Achim
Viskosität und Kreisströmung bei Profilen ... wo finde ich da Informationen ? - würde mich wirklich brennend interessieren !!!

Zitat von popeyman

Der rotierende Zylinder heisst Flettner-Rotor (Das Funktionsprinzip heisst Magnus-Effekt). Die Zirkulation lässt sich daran am besten erklären.
Durch die Drehung des Zylinders wird die Luft durch Reibung um den Zylinder beschleunigt (Zirkuliert also um den Zylinder). Wenn jetzt noch eine Parallelströmung dazu kommt (der wind), addieren sich diese Geschwindigkeiten. Dh. auf der einen Seite wird die Strömung beschleunigt, auf der anderen Seite abgebremst. Durch die höhere Geschwindigkeit der Luft auf der einen Seite wird dort der Druck kleiner, ergo ergibt sich eine Auftriebskraft in Richtung des kleineren Druckes.

Hmmmm

Durch Reibung wird die Luft um den Zylinder beschleunigt und zirkuliert somit um den Zylinder
Das ist die Aussage dieses Satzes und was ist, wenn ich in erster Näherung reibungslos rechne, also diesen ganzen Sch... weglasse (ist viel einfacher) ... habe ich dann keine Zirkulation mehr ... ich glaube doch

Was aber interessant ist, es wurden wirklich solche Rotorschiffe gebaut

Zitat von www.hubschraubermuseum.de

In den Jahren zwischen 1922 und 1926 experimentierte die von ihm gegründete Flettner-Gesellschaft mit großen rotierenden Zylindern zur Ausnutzung des Magnuseffektes. Man hatte zur Erprobung der Wirksamkeit ein älteres Segelschiff, die "Buckau", angekauft und die gesamte Takelage entfernt. Statt dessen erhielt die "Buckau" zwei masthohe, schornsteinähnliche Stahlblechzylinder, die senkrecht montiert auf dem Vor- und Hinterschiff rotierten. Das Rotorschiff brachte keine wirtschaftlichen Erfolge.

So wie ich es herausgelesen habe, war der Rotor als Ersatz für die großflächigen Segel eines Segelschiffes gedacht. Ein (rechnerischer) Vergleich zwischen den möglichen Fahrleistungen von Segelschiff und Rotorschiff ergab, dass das Rotorschiff ungünstiger abschnitt, da mit dem hohen Auftrieb der Rotoren auch ein großer Widerstand entsteht.

vergl. hierzu W.Albring, Angewandte Strömungslehre

[casi]

Moin,

also ich bin ein wenig enttäuscht, daß dieser Thread so wenig brauchbare Beitäge bringt. Das von hunderten von Seglern, auf eine doch recht interessante Frage, so wenig Antworten kommen hätte ich nicht gedacht. ( kein Vorwurf, nur eine Feststellung, bitte nicht falsch verstehen )

Oder ist es einfach so, daß viele Segler das Thema genau so wenig begriffen haben wie ich ?

Gruß
Carsten

[haegar]

Hi,
also vielleicht hilft das hier weiter. Ich habe für meine Clubkameraden mal ein Stück Papier zu dem Thema verbrochen. Ich versuche, das hier ran zu hängen. Da es aber kein Bild ist, weiss ich nicht, ob es klappt. Wenn das Dokument nicht dranhängt, maile ich es gern.

[haegar]

...mmmh, habe ich fast befürchtet. Hochladen hat zwar geklappt, aber die Datei wird beim Download nicht erkannt. Also, wer das Pamphlet zum Thema "Aerodynamik des Segelns" haben will, muss mir seine Mailadresse übermitteln. Meine steht im Profil.

[Cyrus]

Zitat von haegar

...mmmh, habe ich fast befürchtet. Hochladen hat zwar geklappt, aber die Datei wird beim Download nicht erkannt. Also, wer das Pamphlet zum Thema "Aerodynamik des Segelns" haben will, muss mir seine Mailadresse übermitteln. Meine steht im Profil.

Ich konnte Die Datei lesen.

[haegar]

...noch was. Hier steht unter Downloads 'ne Kurzfassung drin. Die ist was die Segeltheorie angeht zwar sehr knapp, dafür sind aber noch eine Reihe Trimmtipps dabei: http://www.bsv.de.be/

[haegar]

Zitat von Cyrus

Ich konnte Die Datei lesen.

Umso besser, bei mir geht's komischerweise nicht.

Zitat von haegar

Hi,
also vielleicht hilft das hier weiter. Ich habe für meine Clubkameraden mal ein Stück Papier zu dem Thema verbrochen. Ich versuche, das hier ran zu hängen. Da es aber kein Bild ist, weiss ich nicht, ob es klappt. Wenn das Dokument nicht dranhängt, maile ich es gern.

Hallo Achim,

mich würden (wie schon geschrieben) deine zitierten Literaturquellen brennend interessieren !!!

Wir haben in den vergangen Jahren nicht nur ein Experiment zur "Sichtbarmachung von Strömung um Profilen" etc. durchgeführt - im Flachwasserkanal, mittels Rauchsonden etc. ... nie, aber auch wirklich nie konnten wir solch eine Zirkulation UM ein Profil "nachweisen" ... Rückströmungen, d.h. eine Zirkulation auf einer Seite des Profils schon, aber nicht um ein Profil (Tragflügel) herum !!!

Meiner Meinung nach handelt es sich bei der „beobachteten“ Zirkulation in der Badewanne, um ein anderes Phänomen, jedoch NICHT um die Zirkulation um das entsprechende Profil !!!

Ich würde dich bitten nenne mir die / deine Quellen !!!

Danke Kirsten

PS: Sorry, aber ich zweifel einzelne Passagen deines angehangenen Beitrag auf Grund der von uns durchgeführten Experimente sehr stark an !!!

[Flobec]

@Kirsten: Was genau waren das denn für Experimente, die Ihr gemacht habt (und wer seid "Ihr")?

[haegar]

Hi, Kirsten,
der Text geht im wesentlichen auf das genannte Buch von Tom Whidden zurück, das Badewannenexperiment lt. Whidden auf einen Aerodynamiker von Boeing. Ansonsten: eine Reihe von Gesprächen mit Strömungstechnikern und div. Links im Internet (sorry, sitze gerade im Büro, meine Linkliste ist zu Hause, müsste die zu dem speziellen Punkt auch noch mal durchforsten).
Ansonsten ergibt sich die Zirkulation rein mathematisch. Beobachteter Upwash, Downwash, schnellere Strömung in Lee, langsamere in Luv bekommt man mathematisch nur durch Einführung der Zirkulation hin. Diese ist der normalen Ströung der umgebenden Luft überlagert. Im Strömungskanal kann man aber nur die Gesamtströmung sichtbarmachen, nicht die die einzelnen Anteile. Das ist ja der Trick am Badewannenexperiment. Solange sich das "Segel" im Wasser bewegt, sieht man ja auch keine Zirkluation, sondern nur die Gesamtströmung. Ist das "Segel" plötzlich weg, bleibt die in der Zirkulation steckende Energie übrig, man sieht den Wirbel. Im wirklichen Leben verbiegt die Zirkulation die Gesamtströmung ja nur in der beobachtete Art und Weise.
(Sorry, bin kein Strömungstechniker, kann Dir jetzt keine wissenschaftlichen Beweis führen, habe aber in der mir zugänglichen (und verständlichen) Literatur nirgendwo einen Hinweis darauf gefunden, dass es auch ohne die Zirkulation geht.)

Zitat von Flobec

@Kirsten: Was genau waren das denn für Experimente, die Ihr gemacht habt (und wer seid "Ihr")?

Wir (ich war dabei) sind eine Forschungsgruppe, die sich mit den Strömungsvorgängen um Profile etc. jahrelang beschäftigte. Konkret ging es hierbei um die Auslegung / Optimierung von Nachleitgittern eines Radialverdichters. Diese wurden sowohl als Profil, als gekrümmte Platte oder als ebene Platte getestet. Sie wurden in Gitteranordnung (Düsenform) oder alleinstehend mit den unterschiedlichsten Anstellwinkeln variiert / getestet.

Da die Versuche in der Originalmaschine unter Originalbedingungen sehr kompliziert und zweitaufwendig waren, haben wir an der Uni Dresden Versuche im Flachwasserkanal durchgeführt. Hierbei werden die Profile eingebaut und entsprechend Wasser darüber geleitet - sogenannte Flachwasseranalogie ...

Segel kann man als gewölbte Platten betrachten. Die Strömungsvorgänge und die dort wirkenden Kräfte sind analog ...

... reicht das

Kirsten

Zitat von haegar

Ist das "Segel" plötzlich weg, bleibt die in der Zirkulation steckende Energie übrig, man sieht den Wirbel.

Und das irritiert mich schon mal "Ist das Segel plötzlich weg" ... es ist aber nicht plötzlich weg, sondern ich ziehe es aus dem Wasser und zwar quer zur ursprünglichen Strömungsrichtung und das Wasser hat eine ganz viel größere Dichte als Luft, d.h. ich bewirke mit dem "Herausziehen" auch wieder eine Strömung also woher kommt der Wirbel

Hmmm, was solls ... mich interessierts ... werde mich mal nächste Woche mit meinen Exkollegen kurz schließen

Kirsten

[haegar]

Zitat von Kirsten

... sondern ich ziehe es aus dem Wasser und zwar quer zur ursprünglichen Strömungsrichtung und das Wasser hat eine ganz viel größere Dichte als Luft, d.h. ich bewirke mit dem "Herausziehen" auch wieder eine Strömung also woher kommt der Wirbel
...

Wenn ich das "Segel" plötzlich in's Wasser stecke oder genauso plötzlich wieder herausziehe, entsteht aber kein horizontaler Wirbel. Der ist beim Badewannenexperiment aber sehr gut ausgeprägt und läuft lange nach. Er verhält sich damit ähnlich wie der sog. Anfahrwirbel, wenn man beginnt, das Segel zu bewegen.

Sicher entstehen bei Rausziehen auch Wirbel, die sind aber aufgrund der Bewegungsrichtung senkrecht orientiert.

Zitat von haegar

Wenn ich das "Segel" plötzlich in's Wasser stecke oder genauso plötzlich wieder herausziehe, entsteht aber kein horizontaler Wirbel. Der ist beim Badewannenexperiment aber sehr gut ausgeprägt und läuft lange nach. Er verhält sich damit ähnlich wie der sog. Anfahrwirbel, wenn man beginnt, das Segel zu bewegen.

Sicher entstehen bei Rausziehen auch Wirbel, die sind aber aufgrund der Bewegungsrichtung senkrecht orientiert.

warum nicht