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Theorie  für Landsegler und Strandsegler, auch für RC-Modelle
Geschwindigkeit, Rollwiderstand, Luftwiderstand  
                       

Polardiagramm entnommen der Seite: http://www.rclandsailing.com/design.html#wing                              updated  18.05.14

Geschwindigkeit

Das Polardiagramm zeigt - theoretisch, errechnet (rot) - die erreichbaren Geschwindigkeiten in Abhängigkeit des gefahrenen Winkels zum Wind, also des scheinbaren Windwinkels, Windeinfallwinkel - in Fahrt - in das Segel.

Interpretation:
Die max. Geschwindigkeiten liegen im Sektor 90 bis 120 Grad, also bei Kursen mit halben Wind bis leicht raumen Wind. Der Wind kommt aus 0 Grad.
Mit dem Kreuzen vor dem Wind erreicht man höhere Geschwindigkeiten als beim Kreuzen gegen den Wind.
Der Amwindkurs - bei 30 Grad - ist höchst sensibel bei kleineren Kursänderungen.
Der Vorwindkurs - bei 160 Grad - führt zu rapidem  Geschwindigkeitsverlust.
Der günstige Kurs - um schnell ein Ziel gegen den Wind zu erreichen - liegt etwa bei 45 Grad am Wind.
Der günstige Kurs - um schnell ein Ziel mit dem Wind zu erreichen - liegt etwa bei 135 Grad am Wind.
Das Verhältnis Geschwindigkeit zu (längerer) Strecke ist zu beachten. Das Optimum, schnellstens ein Ziel gegen den Wind oder mit dem Wind zu erreichen, muss durch Üben "erfahren" werden.   


Wer sich tiefer gehend für die mathematischen Grundlagen interessiert findet Ansätze und Formeln unter:
http://www.tspeer.com/landyachts/performance/Single.html
    bzw.   http://www.tspeer.com 

                             entnommen: Tom Speer's Home Page
Zitat: Nearly everthing is theoretical, for the simple reason that I can't afford the testing to get experimental data. Where possible, I've validated these calculations against published results, but if anyone has any relevant experimental data, I'd love to see them.
Zitat: Fast alles ist theoretisch, aus dem einfachen Grund, dass ich es nicht schaffen kann, die Theorie mit Praxisdaten zu überprüfen. Wo es möglich war habe ich die Berechnungen mit veröffentlichen Ergebnissen auf Gültigkeit verglichen, aber wenn irgendjemand entsprechende Praxiswerte hat, würde ich sie gerne sehen.  

SINGLE WING LANDYACHT PERFORMANCE PREDICTIONS WITH VELOCITY DEPENDENT ROLLING RESISTANCE
Vorausberechnungen des Leistungsverhaltens einer Landyacht mit einem starren Flügel ("Segel") unter Berücksichtigung des geschwindigkeitsabhängigen Fahrwiderstandes.


Hier zeigt sich noch deutlicher der Unterschied in den erreichbaren Geschwindigkeiten und den Sensibilitäten zwischen den Amwind-Kursen (30-60 Grad) und den Vorwind-Kursen (120-150 Grad). Besonders gut zeigt sich hier die höhere Geschwindigkeitssensibilität bei kleinen Kursänderungen beim Kreuzen gegen den Wind (30-60 Grad). Die Sensibilität beim Kreuzen mit dem Wind (120-150 Grad) ist deutlich geringer. Der Wind kommt aus 0 Grad, also im Polardiagramm von rechts.


Soweit zur Theorie, die oben gezeigten Polardiagramme stellen die Verhältnisse qualitativ dar. Die Theorie wird bisher durch subjektives Fahrerlebnis bestätigt. Reale Werte sollen später in einem Polardiagramm dargestellt werden, nämlich nach Messungen in der Fahrpraxis mit dem Sail Buggy oder auch mit anderen Landseglern. Besonders werden die Verhältnisse in den Sektoren 30 Grad bis 60 Grad und 120 Grad bis 150 Grad - also die Sektoren der Kreuzkurse - interessieren.

Die Polardiagramme zeigen allerdings noch nicht den optimalen Winkel zum Wind, der gefahren werden muss um ein Ziel gegen oder mit dem Wind in kürzester Zeit zu erreichen. Es müsste also noch die gefahrene Wegstrecke - beim kreuzen - im Verhältnis zur Geschwindigkeit rechnerisch mit einbezogen werden.

Bei folgend genannten ungefähren Angaben sind nicht berücksichtigt: Änderungen zwischen wahrem und scheinbaren Wind durch Geschwindigkeitsänderungen  des Windes und/oder über Grund.

Die Verlängerungen der Wegstrecken (in Prozent, im Verhältnis zur direkten Linie) durch Kreuzen zu einem Ziel genau gegen Windrichtung sind z.B. bei gefahrenen Winkeln:
30 Grad -> 16 %    gegenüber direkter Linie
45 Grad -> 40 %    gegenüber direkter Linie
60 Grad -> 100 %   gegenüber direkter Linie

Unter 30 Grad (Bezugsgröße) kommt man praktisch nicht mehr vorwärts.
Bei 45 Grad, also ca. 9 % mehr Wegstrecke, ist der Geschwindigkeitsgewinn aber etwa 40 % - gegenüber 30 Grad
Bei 60 Grad, also ca. 72 % mehr Wegstrecke, ist der Geschwindigkeitsgewinn aber nur etwa 70 % - gegenüber 30 Grad.

Fazit: Beim Kreuzen nicht "kneifen" (knüppeln" / "pressen") !
und mehr auf die Fahrt als auf die Höhe/Tiefe zum Wind achten !


Weiteres zur Theorie, sehr interessant, zum Stöbern und Schmökern

http://www.sevenravens.com/landsailing/

Beispiele:                    Ansehen!


 

Rollwiderstand  -  was macht schnell?

Betrachtet wird der Rollwiderstand zwischen Rad und Boden, nicht der Rollwiderstand im Kugellager; denn der Widerstand, der zwischen Reifen und Boden wirkt, macht den größten Anteil des gesamten Rollwiderstandes aus, und er kann - anders als der Widerstand im Kugellager - durch verschiedene Maßnahmen beeinflusst werden.

Um den Rollwiderstand so gering wie möglich zu gestalten, kommt es auf die richtige Wahl der Bereifung bezüglich Reifendurchmesser, Reifenbreite, Reifendruck und Profil an. Dabei ist die Aufmerksamkeit auch auf die Beschaffenheit des zu befahrenden Untergrunds zu richten. Im Falle des Strandsegelns haben wir es mit folgenden typischen Untergrundbeschaffenheiten zu tun:

Sand fest, trocken, hart, eben
Sand fest, nass, hart, eben
Sand weich, trocken, dünnschichtig, eben
Sand weich, trocken, dickschichtig, uneben
Sand weich, nass, dünnschichtig, klebend
Sand weich, nass, dickschichtig, schlickig

und Variationen/Kombinationen der o. g. Parameter innerhalb einer Laufstrecke

Vereinfacht kann man sagen:
Größere Raddurchmesser erzeugen auf Sand einen geringeren Rollwiderstand als kleinere Raddurchmesser
Breitere Reifen rollen auf weichem Grund gut
Schmalere Reifen kann man für harten Grund wählen
Auf hartem, ebenen Grund rollt ein "harter" Reifen besser
Auf weichem, unebenen Grund rollt ein "weicher" Reifen besser
Auf Sand sollte ein Reifen kein oder nur ein geringes Profil aufweisen; Längsrillen sind geeignet

Besondere Bedeutung kommt dem Vorderrad hinzu; denn bei jedem Einfahren in einen weicheren Untergrund wird nicht nur zuerst der Rollwiderstand am Vorderrad schlagartig ansteigen, sondern es kommt unmittelbar hinzu, dass durch die Verzögerung (negative Beschleunigung) eine zusätzlich "eintauchende" Kraft am Vorderrad entsteht. Der Effekt des Eintauchens wird also "verstärkt".

Gegen die Wahl allzu großer Raddurchmesser spricht - neben geometrischer/konstruktiver Nachteile - allerdings ganz besonders ihr "Rotationsgewicht" [GD-Quadrat]. Die Beschleunigungsenergie der rotierend zu beschleunigenden Massen wächst im Quadrat zum Radius auf dem sich die Massen befinden und muss zusätzlich zur linearen Beschleunigungsenergie aufgebracht werden.

Eine gute Betrachtung zum Rollwiderstand liefert uns ein Artikel der Zeitschrift Mountain Bike 03/05: http://www.mountainbike-magazin.de/rollwiderstand_wissen,wasschnellmacht.79711.htm


Aerodynamik am Segel

Eine gute Abhandlung zur Theorie am Segel findet man hier:  http://www.diekow-segel.de/theorie/theorie.htm

 

Segel richtig trimmen

Gute Hinweise zum richtigen Segeltrimm findet man hier:  http://www.fritz-segel.de/service/trimmcruis.html 


Luftwiderstand (cw-Wert)

am Segel und am Fahrzeug bzw. an der segelnden Person

Dieses Thema wir später bearbeitet

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