Aerodynamik bei Seitenwind für Vortrieb

Noch nicht so recht - zunächst zur Definition:

1. Mit Auftrieb am VM meinst du/ich/man die Kraft, welche den Deckel von Milan und Evo-R hochhebt und die Auflagekraft der Räder vermindert?

2. Mit Abtrieb meinst du/ich/man jene Kraft, welche ein Segelboot im Wasser abtreibt, uns im VM aber nicht wegen der Reibhaftung der Räder - solange wir nicht umgeschmissen werden?

3. Mit Vortrieb meinst du/ich/man jene Kraftkomponente, welche ein am Wind segelndes Boot gegen die Windrichtung vorankommen lässt und welche ich beim VM zur Unterstützung möglichst groß haben möchte?

Verstehe ich dich also richtig, dass es darauf ankommt möglichst viel der (auch quer) anströmenden Luft im hinteren Teil des VM wieder zusammenströmen zu lassen?

Antwort auch gerne im Seitwind-für-Vortrieb-Thread.

Deine Punkte habe ich mal nummeriert:
zu 1.
Ja, hier meine ich aerodynamischen Auftrieb. Beim Milan klappert der Deckel wegen des Unterdrucks auf der Oberseite. Es gibt aber auch noch die Überdruckkomponente auf der Unterseite.

Dazu habe ich eben mal eine Zeichnung hingeschweint, die bestimmt nicht zu 100% korrekt ist, aber hinreichend genau:

EinQuestHebtAb.jpg

Der Querschnitt eines schräg angeströmten Quest (rote Linie über Front) entspricht ca. dem daneben dargestellten Querschnitt. Und der wiederum entspricht einem sehr bauchigen Tragflächenprofil.

Das Profil kann bei VMs mit größerer Bodenfreiheit (fast) optimal angeströmt werden, so dass sich hohe Kräfte bei Böen aufbauen können. Bei steilen Seitenwänden und/oder offenen Radkästen kann sich so eine Umströmung nicht so schön aufbauen.

zu 2./3. Abtrieb treibt moderne Segelboote ja auch kaum ab wegen der Tragflächen unter Wasser (Kiele, Foils). Abtrieb ist eine Kraft, die quer zur Bewegungsrichtung auf einen Körper wirkt.
Geschickt umgeleitet (auf Wind bezogen über ein Segel oder auch ein schön zusammenlaufendes Tadpole-Heck) kann Abtrieb Vortrieb erzeugen. Das habe ich am Skizzen-VM am Heck versucht darzustellen. Der Wind prallt auf der Seite auf und kann wegen der Geschwindigkeit und Form nur nach hinten abfließen. auf dem schmaler werdenden Heck erzeugt die Anströmung einen Druck, und das VM weicht nach vorne aus, wirkt also genauso wie ein Segel (das braucht ja auch immer einen gewissen Anstellwinkel zum Wind).
 
Der Wind prallt auf der Seite auf und kann wegen der Geschwindigkeit und Form nur nach hinten abfließen. auf dem schmaler werdenden Heck erzeugt die Anströmung einen Druck, und das VM weicht nach vorne aus
Danke dir für deine Erläuterungen. Eine ähnliche Betrachtung wurde ja hier auch bereits gemacht:
In erster Näherung entsteht Vortrieb wenn die seitlich auftreffende Luftströmung mehr zum Heck abgelenkt wird als zum Bug.
Das sollte eigentlich dann der Fall sein, wenn der breiteste Punkt des Fahrzeugs möglichst weit vorne liegt und es dahinter gleichmäßig Spitz zuläuft. Das ist bei den meisten VMs gegeben.
Das heißt die Leeseite hat gar keine so große Bedeutung wie ich immer dachte bzw. die Strömung dort ist nicht zwangsläufig aus der Strömung der Luvseite abzuleiten, auch wenn die Luft hinten wieder irgendwie zusammenkommen muss.
Also würde auch ein unaerodynamisches senkrecht montiertes Brett, das etwas schräg zur Fahrtrichtung steht, bei Wind direkt aus 90° zur Fahrtrichtung nach "vorne" ausweichen?
 
Also würde auch ein unaerodynamisches senkrecht montiertes Brett, das etwas schräg zur Fahrtrichtung steht, bei Wind direkt aus 90° zur Fahrtrichtung nach "vorne" ausweichen?
Ja.
Aber deswegen ist die Leeseite nicht egal.
Beim Segeln kommt man zwar auch mit in Lee abgerissener Strömung vorwärts, aber wenn die Strömung anliegt hat man viel mehr Schub.
Letzten Endes ist es nur Impulserhaltung: Je mehr Luft du nach hinten umlenkst, desto mehr schiebt es dich nach vorne. Und wenn die Strömung auch in Lee anliegt, wird wesentlich mehr Luft gezielt umgelenkt anstatt nur chaotisch zu verwirbeln.
 
Letzten Endes ist es nur Impulserhaltung: Je mehr Luft du nach hinten umlenkst, desto mehr schiebt es dich nach vorne.
Dann könnten ja meine Winglets doch was bringen um die Unter- und vorallem die Überströmung von Luv nach Lee zu verringern und die Luft nach hinten zu lenken.

Noch besser wäre es, wenn die gesamte VM-Oberfläche so strukturiert wäre, dass sie die Strömung quer zur Fahrtrichtung erschwert:
Wie wäre es, wenn man die Oberfläche nicht glatt macht, sondern mit Rillen in Längsrichtung versieht?
So als wenn man gedanklich einen Strohhalm in Längsrichtung halbiert und auf der ganzen Oberfläche die konkave? Seite nach außen schauen lässt. :sneaky:
 
Gibts schon!
Stichwort ist riblets, vulgo Haifischhaut.

Ist aber zur Grenzschichtbeeinflussung, die es ja am VM nicht gibt, habe ich mir sagen lassen...

Kurbel
 
Wobei da ja schon was dran ist, dass Grenzschichtvorgänge die VM-Aerodynamik nicht dominieren, da dort viel schlimmere Sauereien passieren, bei denen es sich lohnt zuerst anzusetzen. Ich glaube nicht, dass Riblets da irgendwas identifizierbar bewirken würden.

Interessant wäre der Einfluss von Längskanten, wie typischerweise bei Sperrholz-VM. Das dürfte ggf. einen Enfluss haben, muss noch nicht einmal zwangsweise schlecht sein.

krbl
 
Noch besser wäre es, wenn die gesamte VM-Oberfläche so strukturiert wäre, dass sie die Strömung quer zur Fahrtrichtung erschwert
Ju 52? Citroen HY?
HY-70years.jpg

In unserem Fall also Wellcarbon. :D Auf der hinteren Hälfte könnte das einige Vorteile bringen.

Voraussetzungen für Tuberkel an den vorderen Anströmkanten sehe ich beim VM nicht ...
 
Hier ist noch eine Untersuchung des Milans GT im großen VW-Windkanal anno 2011:
- Cx =Cw (auf die Stirnfläche bezogen, A = 0,462 m²)
Die größte Seitenkraft ist bei 60 °.
Cw wird negativ ab 18 °, hat sein Minimum bei 75 °.
Nun viel Spaß beim Rechnen ... ;)
index.php
Nachdem es nun einen weiteren Bericht zum Vortrieb eines Milan SL gibt, wollen wir doch noch mal rechnen:

Obiger Milan GT habe samt Inhalt 100 Kilo. Bei einer Rollwiderstandszahl von 0,005 ist dann als Rollwiderstandskraft ein halbes Kilo zu überwinden.
Im Diagramm ist die Anströmung aus 75° optimal. Hierbei ist Cx=-0,7; minus - weil in Fahrtrichtung. Mit der Stirnfläche von 0,452m² ergibt sich bei Wind von 5,1m/s eine Kraft von 0,452*0,7*1,2/2*5,1² = 4,94N = 0,5 Kilo.

Ab einer Windgeschwindigkeit von 5,1*3,6= 18,4km/h (Windstärke 3) ist also die Vortriebskraft höher als der Rollwiderstand und der Milan rollt an und wird beschleunigt - wenn er leer ist bei noch viel weniger Wind !

Je schneller er wird, desto mehr muss der scheinbare Wind weiter von vorn kommen. Zum testen wäre also eine leichte Linkskurve bei Seitenwind von links am Besten.
 
Zuletzt bearbeitet:
Diese Grafik lässt mich nicht los:
310px-Darrieus_Rotor_Principle_animated.png
Hier kommt der wahre Wind bereits leicht von hinten und beträgt mit nur einem Viertel der Fahrgeschwindigkeit vielleicht nur 10km/h.
Wie man beim Milan sieht, ist Cx bei 105° immer noch nahe am Maximum.

Also sollten diese 10km/h immer noch eine nennenswerte Unterstützung liefern können!
Wenn er noch weiter von vorn kommt, um so besser.
 
Diese Grafik lässt mich nicht los:
Kann ich nachvollziehen und verwirrte mich irgendwie. Ich vermute was mich hier so verwirrt hat, ist das fehlen der Windwiderstandskraft (hier F_w genannt), da nur die dynamische Auftriebskraft gezeigt ist. Da der Darrieus-Rotor symmetrisch aufgebaut ist, wird das vermutlich mit Symmetrie begründet (was beim Profil natürlich nicht mehr ganz richtig ist).
 
Und der Wahre Wind kommt nicht wie du schreibst von schräg vorn, sondern quer leicht von hinten.
Und wie lange (im der Realität) kommt man dazu "hart am Wind" zu fahren? Die an der Küste wohnenden, die einige km auf dem Deich in eine Richtung fahren sicher.
Alle anderen, ändern ständig ihre Richtung weil Kreuzungen und Straßenverlauf zu dazu zwingen, werden wohl kaum von der Verbesserung profitieren.
Für Rekorde sicher von Bedeutung.
Ich habe grundsätzlich nichts gegen die Überlegungen und Bestrebungen ein VM noch besser zu machen, frage mich aber ob da nicht mit Kanonen auf Spatzen geschossen wird. Wie Du selber schon schreibst:
Jetzt kann man natürlich diskutieren wie groß diese Vortriebskraft hierbei ist, aber bedeutungslos ist sie nicht.
Kann man das in Zahlenwerten mal darstellen. Also VM mit 40 km/h Wind mit Stärke 4 ... wieviel km/h wird man schneller bei gleicher Wattleistung der Beine?
Anders gefragt: Bekommt man diesen Vorteil nur bei "hart am Wind"? Was passiert, wenn Wind leicht von vorne kommt?
Und da Du selber die Oberflächenstruktur erwähnst: Wie viel könnte jene zur Verbesserung beitragen? Und ist das technisch umsetzbar?
 
das fehlen der Windwiderstandskraft (hier F_w genannt), da nur die dynamische Auftriebskraft gezeigt ist. Da der Darrieus-Rotor symmetrisch aufgebaut ist, wird das vermutlich mit Symmetrie begründet (was beim Profil natürlich nicht mehr ganz richtig ist).
Was genau bezeichnest du jetzt als Profil - unsere VMs sind doch symmetrisch :confused:
Im Beitrag #151 habe ich ja versucht dies zu rechnen - unter Einbeziehung der Widerstandskräfte.
 
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