Turbulator?

Moderator: Uwe

Turbulator?

Beitrag: #1Beitragvon Admin1 » 26.03.2012, 19:52


Servus zusammen,

Turbulatoren geistern mir schon seit einiger Zeit durch den Kopf :D
Bei den geringen Re-Zahlen in denen wir uns bewegen (ich mein natürlich das Boot .. nicht der Segler .. naja der vielleicht auch :) ) könnte ich mir durchaus vorstellen das der richtige Einsatz am Segel und/oder an den Anhängen vorteilhaft seien kann.
Einen kleinen Einblick in die Materie gibts hier --> http://de.wikipedia.org/wiki/Profil_(Str%C3%B6mungslehre)
Besonders der Absatz 'Einige Auslegungsrichtlinien für Profile mit kleiner kritischer Reynoldszahl'
scheint mir interessant zu sein.
Alternativ kann auch Turbulenz durch einen in Spannweitenrichtung gespannten Draht vor der Profilnase erzeugt werden.

Das währe z.B. doch auch ein Weg für uns .. so einen Draht vor die Fock-Vorlik zu spannen?
Als andere Möglichkeit könnte ich mir Blasturbulatoren vorstellen. Einfach Löcher ins Segel .. der Überdruck auf der Luvseite ströhmt nach Lee und führt da der Grenzschicht Energie zu .. das sollte helfen das sich die Ströhmung wieder anlegt.
Daraus könnten sich (aus meiner Überlegung) folgende Effekte ergeben:
- Verringerter Gesamtwiederstand des Segels.
- Grössere Fehlertoleranz beim einstellen der Segel. (weil bei falschem Anstellwinkel die Ströhmung nicht so schnell abreisst)
Grad beim letzten Punkt würde ich für uns Vorteile erhoffen. Wir sitzen nun mal nicht auf dem Boot und werden deshalb unsere Segel selten perfekt einstelln.
Hat damit schonmal jemand experimentiert?
Kennt jemand interessante Literatur/Websites zum Thema?
Oder ist das alles nur Quatsch und Zeitverschwendung sich damit zu befassen?
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Re: Turbulator?

Beitrag: #2Beitragvon Admin1 » 26.03.2012, 20:31


Achja .. noch vergessen.

Auch interessant..
Im unterkritischen Bereich sind hochgewölbte dünne Profile mit spitzer Eintrittskante angebracht

Unterkritisch = Geringe Re-Zahl
Der Satz lässt mich vermuten das ein Dicker Vorstag (praktisch die 'Nasenleiste') wie man es an manchen Riggs sieht, bei uns nichts bringt .. ausser mehr Wiederstand.
Beim Grossboot sind diese Profilierten Vorstagsysteme ja durchaus üblich und wohl auch sinnvoll ..
aber bei uns? Glaub ich da nicht mehr so recht dran.
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Re: Turbulator?

Beitrag: #3Beitragvon haegar » 27.03.2012, 08:23


Hi, Andy
ich weiss nur, dass vor längerer Zeit mal bei Kielflossen mit so was rumgespielt wurde, kann mich aber nicht entsinnen, wo das war. Signifkante Verbesserungen hat das damals wohl auch nicht gebracht.

Die Thematik ist, wenn ich mich recht entsinne, auch nicht so ganz trivial. Es geht bei den Turbulatoren primär um die Grenzschicht, da eine turbulente Grenzschicht etwas gutmütiger ist als eine laminare und erst später zu Ablösungen neigt. Bei Flugzeugen sieht man ja manchmal eine Art Sandpapierstreifen im vorderen Tragflächendrittel. Der dient genau dazu, einen kontrollierten Umschlag von laminarer zu turbulenter Grenzschicht zu erreichen.

Ich glaube aber, dass unsere Segel alle "rau" genug sind, dass da von laminarer Grenzschicht eh nicht viel zu meken sein wird. Das geht ja schon am Mast los, der ja - sofern man keine Hemdsegel verwendet - schon einmal für Verwirbelungen sorgt. Dann kommt die Vorlieksverstärkung, die Nähte, div Verstärkungen, ...

Bzgl. Segel mit spitzer EIntrittskante
- das erklärt vielleicht, warum auch Ruder mit rel spitzer Nase (rMM) ganz gut funktionieren
- warum Leute mit "Brettsegeln" ganz vorn mitfahren können

Bei Großbooten gibt es auf jeden Fall den Effekt, dass sich unmittelbar hinter dem Vorstag eine sog. Ablöseblase bildet. Das ist ein lokaler Wirbel, hiner dem sich die Strömung wieder an's Segeln anlegt. Diese Blase erkennt man, wenn man Telltales zu weit vorn hat. Die wehen dann manchmal auch bei korrekter Segelstellung nach vorn wie bei einem Strömungsabriss.
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Re: Turbulator?

Beitrag: #4Beitragvon Yoshio » 27.03.2012, 08:54


Viel kann ich dazu leider nicht sagen, aber das Bisschen was ich aus der Fliegerei her (noch) weiß ist, dass bei einem Einsatz im Modellbereich Turbulatoren im Bereich der Nasen nur bedingt Verbesserungen erbringen. Bei Modellseglern hingegen kommen sie durchaus immerwieder "vor" den Querrudern zum Einsatz.

Die Aufgabe eines Turbulators ist im Prinzip die darüberstreichende Luft zu verwirbeln, also turbulent zu machen, damit sie sich dahinter wieder anlegt.
Bei niedrigen Geschwindigkeiten/Re-Zahlen kommt eine Ablösung der Luftschicht schneller zustande als bei hohen. Bei hohen Geschindigkeiten "schneidet" das Profil "stärker durch die Luft und daher hat selbige weniger Möglichkeit sich zu "entspannen"/ab zu lösen.

Experimentiert habe ich, ausser bei Modellfliegern, damit noch nicht. Daher kann ich auch nicht sagen ob das mit den Löchern etwas bringd, bezweifle es aber einbisschen, da die Löcher ja keine bedingte Umlenkung/-leitung der Luft hervorrufen wie dies etwa Spaltklappen od. Wölbklappen tun.
http://de.wikipedia.org/wiki/Auftriebshilfe
Damit meine ich, dass sich die Luft ja auf der gewölbten Seite, der Profilaussenseite ablöst (Unterdruck). Auf der Profilinnenseite herrscht Überdruck und somit würde dieser durch die Löcher drücken und eine Ablösung noch eher begünstigen, soweit zumindest meine Vorstellung, mein Verständnis.

Eine einfache Möglichkeit Turbulatoren am Segel zu testen wäre wohl einfach auf beiden Seiten einen Gummi zwischen Baum und Top zu spannen welcher das verwölben des Segelprofils noch zuläßt, aber bei ausgeprägtem Profil an selbigen anliegt.
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Re: Turbulator?

Beitrag: #5Beitragvon Admin1 » 27.03.2012, 10:03


Servus,

habe mich schon ein wenig mit den Grundlagen auseinander gesetzt.
Grundlagen gibt es z.B. auch bei Hartmut Siegmann (den Modellfliegern sicher bekannt?)
--> http://www.aerodesign.de/aero/turbulatoren.htm
und allgemeiner Strömung Umschlagpunkt usw...
--> http://www.aerodesign.de/aero/umschlag.htm
Wie immer bei Hartmut .. sehr locker und amüsant zu lesen .. kann ich nur empfehlen.

Ob so ein Blasturbulator an unseren Segeln wirklich funktioniert bin ich mir nicht sicher.
Die Flieger nehmen die nötige 'Zapfluft' weiter vorne kurz hinter (oder in) der Nasenleiste ab.
Hier hat man natürlich einen deutlich höheren (Stau)Druck.
Vorteil beim Blasturbulator ist wohl das er auch noch wirkt wenn er weiter hinten Positioniert wird, also
auch ein wandern der Ablösung kompensieren kann.

Die einfachste Möglichkeit damit zu experimentieren ist sicher ein Drahtturbulator vor der Vorlik oder alternativ rechts/links am Segel. Wobei es vielleicht auch ganz spannend währe den Draht nur auf einer Seite zu fahren .. man könnte direkt vergleichen auf welcher Seite es besser geht.
Sinn macht das ganze (wenn überhaupt ;) ) nur an der Fock. Wir sollten uns daran gewöhnen beide Segel als eine Einheit zu betrachten.

Die Rauheit unserer Segel hängt ja nun vom Material ab.
Die gern verwendeten Polyester / Mylarfolien (ohne Gewebe) sind ja sehr glatt. Hier würde ich davon ausgehen das sie Aerodynamisch perfekt Glatt sind. Kann mir also eine laminare Grenzschicht vorstellen.
Bei Gittermylar ist das eingearbeitete Gewebe schon deutlich spürbar und die Oberfläche ist rau. Kann durchaus sein das das hier schon anders ausschaut.
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Re: Turbulator?

Beitrag: #6Beitragvon weha » 27.03.2012, 16:06


Grüß Euch

Blasturbolatoren ?
Zur WM- Elektroflug in St Louis Amerika hatte ich einen Flügel mittlere Flächentiefe von 12 cm mit Blasturbolator und das funktionierte sehr gut.
ist zwar viel Arbeit in der Herstellung, wirkt nur im Langsamflug,im Schnellflug hört er von selbst auf.
Es waren damals alle 3mm ein Loch mit 0,3mm Durchmesser,unten 20cm Abstand ein 3mm Loch.

Ich dachte mehr an eine einfache Lösung.
Mit der Nähmaschine bei 20% der Tiefe im Zickzackstich ohne Faden mal perforieren zum testen
an alten Segeln und es sollte dann beidseitig blasen.

Zum Fadenturbolator:
Ob nicht Haegar,s und Rainer,s doppelte Fockvorstagaufhängung in diese Richtung funktioniert ?
Andererseits das Fockvorliek ist sicher spitz genug.
Die älteren Freiflieger hatten den Turbolatorfaden 1,5 cm vor der Nasenleiste.

Wer probiert es aus ?

Gruß Werner
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Re: Turbulator?

Beitrag: #7Beitragvon haegar » 28.03.2012, 14:31


weha hat geschrieben:...
Zum Fadenturbolator:
Ob nicht Haegar,s und Rainer,s doppelte Fockvorstagaufhängung in diese Richtung funktioniert ?
...


So habe ich das noch gar nicht gesehen - Du könntest aber recht haben ...
Gruß aus Teltow
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Re: Turbulator?

Beitrag: #8Beitragvon Admin1 » 28.03.2012, 19:49


Servus,
hab mich heute bei dem schönen Wetter auf die Terrasse gesetzt und ein wenig im Marchaj geschmökert.
Und bin bei 'Gegenseitige Beeinflussung der Segel' ab Seite 663 hängen geblieben. Interessant wir es für uns dann am Seite 646 'Einfluss des Grossegels auf das Vorsegel'
Hier wird nachgewiesen das (durch den Zirkulationseffekt) das Grossegel auf der Leeseite der Fock eine höhere Strömungsgeschwindigkeit hervorruft. Infolgedessen reisst hier die Strömung später ab (die Fock kann offener gefahren werden) und ist wirksamer. Damit das alles funktioniert ist der Trimm des Grossegels wichtig, hier sollte auf jeden Fall eine Ablösung verhindert werden.
Soweit kurz zusammengefasst. (Wer das Buch hat kann das ja gern mal gegenlesen)
Bin mir nicht wirklich sicher ob ich das alles so richtig verstanden und wiedergegeben habe? :)
Aber .. wenn ich das so betrachte glaube ich meine Aussage oben
Sinn macht das ganze (wenn überhaupt) nur an der Fock.

ist nicht richtig. Denke jetzt eher die Fock braucht keinen Turbulator .. das erledigt die Zirkulation ums Grosssegel für uns. Viel Sinnvoller in dem Zusammenhang währe mit dem Trimm des Grosssegels zu spielen.
Eventuell mal mit weniger Bauch versuchen? Und wenn überhaupt einen Turbulator dann am Gross im Bereich hinter der grössten Profiltiefe .. als irgendwo bei 35-40%. Das sollte dann für mein Verständnis ein Blasturbulator sein der uns hier die Zirkulation nochmal schön ankurbeln könnte?
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Re: Turbulator?

Beitrag: #9Beitragvon Yoshio » 29.03.2012, 08:07


Wie gesagt, bin hier sicherlich nicht der Spezialist, aber das von Dir, Andy, gesagt würde sich mit dem decken was ich noch von der Aerodynamik Vorlesung im Kopf habe. Ich würde die Segel ja ein bisschen wie Fock = Flügel und Gross = Klappe sehen. Daher und auch wegen der normalerweise geringeren Tiefe sollte die Strömung um die Fock gut anliegen und es zu einer ev. Ablösung im Bereich des Gross kommen. Somit sollte man auch hier ansetzen um die Strömung wieder an zu legen. Wie hier allerdings ein Blasturbulator - 2Dle Problemstellung, meiner Meinung nach - wirken kann/soll entzieht sich nach wie vor meiner Vorstellungskraft.
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Re: Turbulator?

Beitrag: #10Beitragvon haegar » 29.03.2012, 08:43


Hi, Andy,
ich glaube, das, was Du ansprichst, sind zwei verschiedene Paar Schuh.

- Zirkulation - das ist die Begründung für die unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeit in Luv und Lee des Segels und die Erklärung für die Beeinflussung der Segel untereinander (und zwischen Booten(!)).

- Turbulatoren - hier geht es um die Grenzschicht direkt an der Oberfläche des Segels auf der Leeseite. Eine laminare Grenzschicht ist zwar schön, aber relativ labil. In einer der von Dir weiter oben zitierten Quellen ist ja schön dargestellt, was eine instabile laminare Grenzschicht auslösen kann. Eine turbulente Grenzschicht ist einfach besser kontrollierbar und zunächst mal nichts mit abgelöster oder gar abgerissener Ströming zu tun. Bei einer turbulenten Grenzschicht kommt es nur später zum Abriss. Eine evtl. Ablösung muss übrigens nicht gleich schlecht sein, weil eine Ablösung nicht gleich zur Verwirbelung (=Abriss) führt.
Ein Turbulator sorgt nun dafür, dass die Grenzschicht definiert von laminar nach turbulent umschlägt. Nicht mehr und nicht weniger..

Johannes hat recht, wenn er das System aus Groß- und Vorsegel mit einem Flügel mit Klappe (bei großen Vorsegeln) vergleicht. Da bringt die Fock den entscheidenden Vortrieb und wird durch das Großsegel nur unterstützt. Ist die Fock sehr klein, ist die Konfiguration wohl eher mit Flügel/Vorflügel vergleichbar. Die Strömung an der Fock muss passen, dann ist das Großsegel rel. unkritisch.

Ich habe das selbst mal gut bei einem Großboot beobachten können. Solange der Trimm stimmte, lagen alle Telltales an der Leeseite von Groß- und Fock gut an. Bereits geringfügige Trimmfehler an der Fock reichten aus, um die Strömung am Großsegel total abreißen zu lassen ...

Ob ein Blasturbolator die Zirkulation ankurbelt? Nach meinem Verständnis nein. Die Zirkulation wird ausgelöst durch die Viskosität der Luft. Sie kommt am Achterliek nicht schnell genug "um die Ecke" und hinterlässt so bei der Vorwärtsbewegung des Bootes ein "Vakuum", was über die Leeseite von vorn aufgefüllt wird. Dieser Effekt reicht bis vor das Segel, führt dort zum sog. "Upwash" und biegt die Strömungslinien bereits vor dem Vorliek nach Lee. Das entzieht der Luvseite quasi Luftteilchen und führt damit zu einer Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit in Luv. Ein Blasturbulator hat aber einen teilweisen Druckausgleich zur Folge, was nach meinem Verständnis zu einer Reduzierung der Zirkulation führen müsste.
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