VM Aerodynamik von "Zeppelinformen" in Bodennähe

Dieses Thema im Forum "Technik allgemein / Selbstbau" wurde erstellt von mangiari, 09.11.2009.

  1. mangiari

    mangiari

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    Hallo,

    in meinem Hinterkopf arbeiten immer noch diverse Selbstbau-Ideen und jetzt bei der Jahreszeit haben die verkleideten Ideen mal wieder Hochkonjunktur. :D Um die Denkrichtung ein wenig zu lenken mal hier eine Nachfrage zur Aerodynamik. Gibt es hier eigentlich richtige Aerodynamik-Päpste, oder sind hier nur so gelangweilte Hobby-Theoretiker unterwegs wie ich? Hat Eggert Bülk hier einen Account? :)
    Auf Beiträge à la "kannst vergessen" ohne fundierte Argumentation kann ich verzichten.
    Ich denke ich hab mich aus Gewichtsgründen so langsam auf PE-Schaum eingeschossen, das könnte ich ganz gut hinbekommen, da ich aus dem Busbau schon Erfahrung mit dem sauberen Verschweißen von PE habe. Außerdem finde ich auch die Aussicht ein Klapperfreies VM unter 40kg zu fahren nicht übel.

    Eigentlich würde ich mir den optimalen gewölbten Formbau mittels Vakuum-Ofen gerne sparen, das übersteigt das, was ich bereit bin an Arbeit reinzustecken bei weitem. Ein Urpositiv/-negativ in Orginalgröße bauen fällt auf jeden Fall aus. Dann doch lieber ein Mango kaufen ;)
    Ich könnte mir allerdings vorstellen eine angenäherte Form mittels Zeppelinbauweise ganz gut hin zu bekommen, indem ich innen eine Holzverstrebung (ähnlich wie hier) mache und darauf die PE-Schaumplatten aufklebe und miteinander verschweiße. Sowas lässt sich ja ganz gut im Computer modellieren, ausdrucken, vergrößern und dann direkt aus den Holzplatten schneiden. Meine Frage ist nun die nach der Einschätzung der Aerodynamik einer solchen Verkleidung. Bei einer rotationssymetrischen Zeppelinform in freiem Luftstrom ist das ja ziemlich egal, die müsste ja fast genausogut sein wie ein echter Rotationskörper. Aber in Bodennähe und beim VM sowieso kann man ja nicht rotationssymetrisch arbeiten sondern hat z.B. am Unterboden eine wesentlich geringere Krümmung wie oben. Dadurch ist dann der Luftstrom wohl auch nicht mehr zwingend parallel zur Mittelachse und es könnten sich durch die Kanten, die zunächst ja längs nicht so schlimm anmuten, extrem ungünstige Verwirbelungen ergeben.
    - Hat jemand Erfahrungen mit sowas (Zeppelinmäßige Formgebung und deren Aerodynamik in Bodennähe)?
    - Kann ich Ergebnisse von Mini-Modellen einigermaßen hoch skalieren, oder muss ich damit rechnen dass die Aerodynamik bei einem zwei Meter langen Gefährt ganz anders aussieht als bei einem 1:10 Modell? Falls sich das eingermaßen skalieren lässt, würde ich das ganze halt erstmal im Modell optimieren, da bleibt die Arbeit und der Materialverbrauch überschaubarer.
    - Hat schon mal jemand PE-Schaum mit Karosserie-Folie bearbeitet? Es gibt ja mittlerweile Folien (z.B. die auf Taxis), die von außen optisch nicht von Lack zu unterscheiden sind. Wird sowas auf PE-Schaum funktionieren, oder ist der zu fexibel und wird zu Falten bei der Folie führen? Ich könnte mir vorstellen das so ein Folien-finish die Aerodynamik von PE-Schaum erheblich verbessert. Ich weiß z.B. dass bei den Solar-Races gerne mit Folie nachgebessert wird, wenn das Lackierergebnis nicht ganz optimal ist. Weiß jemand wie diese Folien zu verarbeiten sind, oder lässt man das besser machen?
     
  2. RaptoRacer

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    AW: Aerodynamik von "Zeppelinformen" in Bodennähe

    Moin,
    also nach dem Buch von Goro Tami können schon kleine(!) Änderungen an der Form drastische Verschlechterungen des CW-Wertes bedeuten.

    Insofern wirst du woh schon bei Schaumformen über Gerippe Probleme haben was Gutes zu bauen.

    Desweiteren hast du ja erkannt das ein zylindrischer Körper nicht Gut ist.
    Aber von der Ansicht von oben kann der Körper symmetrischen sein...
    Es kommat aber auch sehr darauf an was du bauen möchtest...

    Tschö
    René
     
  3. Wiedemeier

    Wiedemeier Guest

    AW: Aerodynamik von "Zeppelinformen" in Bodennähe

    Nein, die Reynolds Zahl eines Luftschiffes liegt in ganz ganz anderen Dimensionen als bei einem Velomobil. Und das Profil eines Zeppelins ist nicht grad sehr strömungsgünstig.

    Thomas
     
  4. mangiari

    mangiari

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    AW: Aerodynamik von "Zeppelinformen" in Bodennähe

    Ich habe mit "Zeppelin-Form" lediglich gemeint dass die Form aus mehreren Segmenten in Rotationsrichtung besteht. Ich kann mir nicht vorstellen dass ein Körper der aus 8 Segmenten in Naca-Profil gebaut ist sooo viel schlechter ist als eine saubere Rotationsform mit dem selben Profil. Mir wäre jetzt zumindest physikalisch nicht ersichtlich wieso dies so sein soll. Ich gehe quasi einfach mal davon aus. Dass dies in Bodennähe nicht mehr funktioniert (hier wäre ja schon der reine NACA-Rotationskörper nicht mehr besonders gut) ist auch klar. Ich frag mich jetzt nur wie man dann den Segmente-Körper anpassen muss, um ihn wieder näher ans Optimum zu bringen.
    In meiner Aerodynamik-Bibel werden leider mehr so zweidimensionale Schnitte behandelt, da es sich hauptsächlich auf Solar Races bezieht und die bauen naturgemäß eher in die Breite, statt wie die VMler in die Höhe. Dort hat man dann eher die Effekte wie bei breiten Tragflächen, weniger die wie bei Rotationskörpern.

    Na das ist klar, es wurden ja schon Verschlechterungen durch die Kanten von Aufklebern gemessen! Aber welche Form ändern? Ich will ja eine neue Form bauen und keine bestehende ändern.
     
  5. Patrick

    Patrick

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    AW: Aerodynamik von "Zeppelinformen" in Bodennähe

    Habe das Buch auf Deine (?) Empfehlung hier im Forum gekauft - m.E. gut angelegtes Geld! An dieser Stelle danke für den Tipp

    Stimmt schon, die Frage ist nur auf welchem Niveau man arbeiten will. Kleine Änderungen machen aerodynamisch aus einem Quest keine Schrankwand ;)

    Gruß,
    Patrick
     
  6. Smilingdevil

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    AW: Aerodynamik von "Zeppelinformen" in Bodennähe

    ...aber aus einer Schrankwand auch kein Go One....

    Ich würde jetzt mal rein Bauchgefühlsmäßig sagen, ein modell 1:3 sollte dir bei der Aerodynamik schon gute dienste Leisten können, kleiner würd ich es aber nicht machen (ohne fundierte Begründung..)
     
  7. Patrick

    Patrick

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    AW: Aerodynamik von "Zeppelinformen" in Bodennähe

    naja... ich will Dir jetzt nicht auf die Füße treten :D

    Gruß,
    Patrick
     
  8. Patrick

    Patrick

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    AW: Aerodynamik von "Zeppelinformen" in Bodennähe

    Foto-Google mal Axel Ewen (da der Name hier im Volltext erscheint schreibe ich ihn hier auch Volltext)

    Da kommst Du unter Anderem zu diesem.

    Gruß,
    Patrick
     
  9. mangiari

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    AW: Aerodynamik von "Zeppelinformen" in Bodennähe

    Falls noch jemand nicht genau verstanden hat was ich meine, hier ein Bild. Das linke Modell soll eine perfekte Tropfenform darstellen, das rechte Modell ist ein aus 6 Segmenten zusammengesetzter angenäherter Rotationskörper, der im Profil an den Kanten auch perfekte Tropfenform haben soll. Aber er hat halt längs Kanten und wenn die Umströmung nicht genau entlang dieser Achsen läuft, wird es zu Verwirbelungen kommen.
     

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  10. mangiari

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    AW: Aerodynamik von "Zeppelinformen" in Bodennähe

    Jetzt hab ich mal nachgeschaut, das ist genau auch das Buch, durch dass ich mich seit Wochen durcharbeite. Nur leider wird hier halt der Fokus sehr stark auf 2D Schnitte von Tragflächen-ähnlichen Gebilden gesetzt und weniger auf Rotationskörper. Aber VMs sind halt näher am Rotationskörper als an Tragflächen.
     
  11. Sutrai

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    AW: Aerodynamik von "Zeppelinformen" in Bodennähe

    Was du suchst ist eine Morelli-Form, wie z.B. beim Aptera verwirklicht. Dazu müsste auch was in deinem schlauen Buch stehen.

    Bei Versuchen mit einem Modell musst du auf dir Reynolds-Zahl achtgeben, die muss gleich bleiben.

    Viele Grüße,
    Martin
     
  12. Troubadix

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    AW: Aerodynamik von "Zeppelinformen" in Bodennähe

    SChaut mal nach der Edgley Optimist: Das war ein Flugzeug der Clubklasse (also nicht die Höchstleistungsklasse, aber ganz vernünftig): Die wurde aus Fibrelamplatten gebaut. Die Knickkanten des sechs(?)eckigen Rumpfes verliefen in Flugrichtung und müssen die Flugleistung im Vergleich zu dem runden Original vernachlässigbar gering beeinflusst haben.

    Grüße, Martin II
     
  13. RaptoRacer

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    AW: Aerodynamik von "Zeppelinformen" in Bodennähe

    Na aus dem ganzen kannst du dir schon sehr viel rausziehen.
    Du musst nur deinen 'Flügel' anders:rolleyes: aufbauen,
    wahrscheinlich denkst du etwas zu 2dimensional...

    Der 2 Körper oben von dir wird Probleme bekommen sobald du einen Hauch Seitenwind hast, dann reisst überall die Strömung ab.

    Mit dem Unter meinte ich zb die Form NACA0010 zu der NACA6610 Form.
    Ein Hauch anders, dabei aber 30% weniger CW-Wert.

    Und eins zeigt auch das Buch: Man muss VIEL experimentieren....

    Tschö
    René
     
    Nemberch gefällt das.
  14. Wiedemeier

    Wiedemeier Guest

    AW: Aerodynamik von "Zeppelinformen" in Bodennähe

    Ach so, ja das klingt vernünftig.
    Ich denke das die Randwirbel an den Segmentübergängen noch eine Rolle spielen, wenn das Material es von der dicke her gibt solltest Du die gut verrunden. Wenn Du mal zu den Flugzeugen rüberschaust, da wurde das ja lange so gemacht und hat gut funktioniert. (schon bei Grunau Baby etc.)
    Und beim VM hast Du bessere Chancen eine gute Form hinzubekommen.
    Aber schau dir mal die HQ/W/ Profile an, die sollen besser sein als die alten NACA

    Thomas
     
  15. mangiari

    mangiari

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    AW: Aerodynamik von "Zeppelinformen" in Bodennähe

    Genau das ist das Problem. Zum einen, dass der tatsächliche Wind ja nicht schnurgerade von vorne kommt, sondern sich aus Fahrtwind und dem Umgebungswind zusammensetzt. Sprich die Form kann schon nur bei absoluter Windstille richtig funktionieren. Das zweite sind eben die Einflüsse durch die Bodennähe, deshalb hilft der Vergleich zum Flugzeug nicht wirklich weiter. Beim Flugzeug umstreicht die Luft einen Rotationskörper überall gleich. Über dem Boden gibt es da starke Einflüsse und die Luft umstreicht einen Rotationskörper überhaupt nicht überall gleich, selbst wenn er im freien Luftstrom quasi ideal wäre. Deshalb wird ja (obwohl mal keinen Auftrieb will) mit Flügel-ähnlichen Profilen gearbeitet, um den Bodeneinfluss auszugleichen. Hab gerade das Fachwort nicht parat.

    Die Abrundung kann nur im Bereich von wenigen Milimetern Radius passieren, mehr gibt die Materialdicke nicht her, zumal die Verkleidung ja genau an den Kanten befestigt würde und deshalb da nicht viel Material geklaut werden darf. Außerdem glaube ich nicht, dass man da mit Abrundung viel erreicht. Ne überströmte Kante ist ne überströmte Kante, bissl rumrunden macht da auch keinen sauberen Luftstrom möglich.

    Ich überlege im Moment sogar, ob es nicht besser wäre statt mit 6, 8 oder noch mehr Segmenten eine pseudo-runde Form nachzubauen, die immer noch mehr ungünstige Kanten enthält und die Vorteile einer wirklich runden Form nie auch nur annähernd erreichen kann, lieber mit einer Form mit nur 4 Segmenten zu arbeiten und dabei das ganze Gefährt hauptsächlich als symetrisches hochkant Flügelprofil auszuführen. Zwar bekommt man damit eine recht hohe Seitenwindanfälligkeit, aber Seitenwind würde ja nicht nur den Strömungsabriss verschlechtern, sondern gleichzeitig das Mobil anschieben und somit eher positiv als negativ wirken. Es gibt ja durchaus Gefährte die als vertikales Flügelprofil ausgebildet sind und GAR KEINEN anderen Antrieb haben als den Seitenwind.

    Ich bau mal so 'nen Entwurf, damit ihr versteht wovon ich rede, wird aber ein paar Tage dauern, bis ich wieder Zeit habe zu modellieren.
     
  16. mangiari

    mangiari

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    AW: Aerodynamik von "Zeppelinformen" in Bodennähe

    Nein genau so eine such ich nicht. Mir geht's darum mit sehr einfacher Bauweise mit Oberflächen die nur um eine Achse gekrümmt sind eine einigermaßen brauchbare Aerodynamik zu ermöglichen und ich sehe bis jetzt keinen Grund warum das nicht möglich sein soll.
     
  17. Klopfer

    Klopfer

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    AW: Aerodynamik von "Zeppelinformen" in Bodennähe

    Hast du denn auch eine ausreichend genaue Meßeinrichtung und einen geeigneten Versuchsaufbau (Windkanal o.ä.) zum testen deines Modells? Ansonsten wüsste ich nicht, warum sich über "Reynolds-Zahl", Staudruck, Kantenverwirbelung, etc. Gedanken machen.

    Die Zeppelin-Bauweise (Spantengerüst+Bezug) ist doch gut für Abänderungen geeignet. Also los!
    Nur wenn du drin sitzt und dich bewegst, kannst du feststellen, wo du noch mehr Platz brauchst und wo eingespart werden kann.

    Modell als optische Kontrolle und (bis zu einem gewissen Grad) zum Erfahrung sammeln für die Fertigung: OK - aber sonst??
    Zuviel Zeit und Arbeit würd ich jedenfalls nicht in ein Modell stecken (wenn das Ziel nicht das Modell sondern ein tatsächlich fahrbares VM ist).
     
  18. mangiari

    mangiari

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    AW: Aerodynamik von "Zeppelinformen" in Bodennähe

    Also ein 1:10 Modell von so 'nem Zeppelin ist super schnell aufgebaut und in solchen Dimensionen kann man wesentlich einfacher testen als 1:1. Es gibt verschiedene Möglichkeiten:

    1. Modell mit Wollfäden übersähen und in den Wind stellen. Dazu könnte man z.B. einen möglichst sauber überströmten Bereich einer Auto-Motorhaube nutzen, das Ding drauf pappen und dann einfach 'ne abgelegene Straße mit verschiedenen Geschwindigkeiten fahren und die Wollfäden beobachten. Um eine geeignete Stelle auf der Motorhaube zu finden, kann man ja zunächst erstmal Wollfäden auf die Haube kleben und das testen. Wenn's gar nicht geht, könnte man auch ein eigenes Bodenprofil bauen, das so weit oberhalb angebracht wird, dass es unverwirbelten Luftstrom bekommt. Klar dass man mit sowas nicht im öffentlichen Straßenverkehr herum fahren sollte :D

    2. Aufbau eines simplen Windkanals aus einer durchsichtigen Polycarbonat Röhre und einem Propeller. Fahrzeug-Modell reinstellen und kurz vorm Fahrzeug mit einer dünnen Metallkanüle Zigarettenrauch vor das Modell einbringen. Hier muss man halt sehen wie man einen einigermaßen verwirbelungsfreien Luftstrom mit dem Lüfter hinbekommt, da braucht es wohl noch so lange Leitbleche in Gitterform, damit der Luftstrom einigermaßen sauber ankommt. Das sieht manja, wenn man Rauch einbringt, wie sauber man den Luftstrom hinbekommen hat.
    Wenn man das Modell nicht mehr braucht kann man auch noch so einen Tusche-Test machen, indem man beobachtet wie auf das Fahrzeug aufgebrachte farbliche Lösung im Wind verläuft.

    3. Vergleich unterschiedlicher Formen durch messen der Widerstandskraft in gleichmäßig fließendem Wasser. Klar ist das Strömungsverhalten von Wasser anders als das von Luft, aber es ist nicht völlig anders. Gerade um Änderungen qualitativ beurteilen zu können, könnte das sehr gute Messwerte liefern. Ein Problem dabei dürften die Effekte in Bodennähe sein, die kann man natürlich schlecht in einem Fluß simulieren. Da muss man dann vielleicht wieder ähnlich wie auf der Motorhaube ein Bodenprofil mit einbringen, das muss dann für Messungen aber wirklich gut gebaut sein, damit die Widerstandkraft des Modells im Vergleich zur Widerstandskraft des Bodenprofils überhaupt noch messbar ist.


    Sind natürlich alle drei alles andere als ideale Tests, aber ich denke Anhaltspunkte dürfte jeder einzelne liefern und das ist auf jeden Fall mehr wert, als irgendeine bekannte Form so halbscharig grob nachzubauen, denn klar ist, nur weil's ähnlich aussieht, heißt das nicht dass es auch ähnlich gut umströmt wird.
     
  19. Wiedemeier

    Wiedemeier Guest

    AW: Aerodynamik von "Zeppelinformen" in Bodennähe

    hier irrst Du IMHO ganz gewalltig. Aber mach ruhig mal in der Praxis, vielleicht kommt ja eine nette Überraschung dabei raus. Ich blicke jedenfalls gespannt auf das fertige und fahrbahre Endprodukt.:)

    Bei Deinen 1/10 Modellen vergiss nicht die Re Zahlen anzupassen, sonst sind die sinnlos.
    Ah, ein letzter Tip noch:
    Für die Modelle hat sich Selitron aus dem Baumarkt bestens bewährt.


    viel Erfolg damit

    Thomas IH
     
  20. mangiari

    mangiari

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    AW: Aerodynamik von "Zeppelinformen" in Bodennähe

    Klar gilt es das fertige Fahrzeug penibelst abzurunden, aber auch eine abgerundete Kante kann nie so sauber überströmt werden wie eine nicht vorhandene :D

    Ich mach mir keine Illusionen mit einem hakeligen Eigenbau auch nur annähernd an aerodynamische Werte von Quest, Milan oder auch nur Mango ranzukommen, insbesondere mit dieser gravierenden Einschränkung auf nur in einer Achse gekrümmte Flächen (gibt's dafür eigentlich ein kurzes Fachwort?)
    Der Hauptbeweggrund für den Bau ist Neugier und der Wetterschutz im Winter und bei Regen. Nur WENN ich mir schon den (sicherlich völlig unterschätzen) Riesen-Act gebe so ein Fahrzeug zu bauen, dann möcht ich es zumindest im Bereich des für mich möglichen soweit aerodynamisch optimieren, dass ich evtl. auch mal bei unstabilem Wetter das Mobil statt dem Rad nehme, könnte ja am Abend regnen und nicht jeden Morgen so à la "Ojeh, jetzt regnet's schon wieder, muss ich wieder mit dem klobigen Panzer los..."
    Also das Allewedder würde ich aber schon gerne als Benchmark haben und übertreffen, sonst könnt ich ja auch gleich einfach ein altes dieser Blechkisten wieder herrichten, das wäre sicherlich weniger Arbeit. :p
     


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