Schwertentscheidung ist gefallen.

Hallo,

nachdem im Forum einiges zur Schwertbauweise diskutiert wurde und ich fast so weit war eins aus Sperrholz zu bauen (analog meiner Ruderbauweise bei der ARROW)habe ich mich für mein Schwert festgelegt und auch schon die Schwerttasche fertig.
Es ist ein symmetrisches ALU-Stranggußprofil als Meterware, aus dem Rotorblätter für kunstflugtaugliche Hubis gefertigt werden. Das Profil ist innen hohl und hat an der dicksten Stelle des Profils zwei Stege (ähnlich einem Kastenholm bei Tragflächen), so dass 3 Kammern entstehen. Das Profil ist sehr verdrehsteif (Andreas Schiebel kann das sicher bestätigen). Es gibt sie ab ca. 43 mm bis 63 mm Breite. 71 mm Breite soll es irgend wann auch mal geben.
Den Preis vom X 63 habe ich verschusselt, aber vermutlich unter 10,- Euro.

Habe mich für X 63 entschieden.

B=63 mm (gleichmäßig), Profildicke 6,5 mm, L=443 mm (353 mm außerhalb des Rumpfes, die vermutl. noch abzulängen sind), Gewicht=116 g (inkl. kurze M4 Gewindestange und Verschlißen der Kammeröffnungen mittels Filler und Sekundenkleber).

Das Profil hat überwiegend eine Wandungsstärke von 0,5 mm, zwischen den Stegen eine Dicke von 1 mm (wo die Befestigung der Bombe erfolgen könnte) und die Stege ca. 1,5 mm (in einem habe ich eine Bohrung eingebracht und die hakenförmige Gewindestange eingehakt).

Habe das Halbzeug mit 360-er, 60-er und 1200-er Wasserschleifpapier bearbeitet (ca. 4 h), um die Stranggußmarken zu beseitigen, anschließend mit Chromglanzpaste von Hand poliert und kann mich jetzt drin spiegeln.
Im Bereich der Schwerttasche habe ich es nur sehr geringfügig konisch schleifen können. das Ausformen war zwar etwas schwierig, hat aber mit Hilfe von 0,3 mm ALU Streifen geklappt.
Die Profile kann man auch chemisch leichter geätzt und eloxiert bekommen. Hatte mal zur Probe ein X 71 in der Hand, war mit aber Verdrehsteifigkeit nicht zufrieden (Faltenbildung in der hinteren Kammerwandung) und hätte mit Harz verfüllt werden müssen.

Aus meiner Sicht eine preiswerte Lösung für ein Schwert.

Viele Grüße aus dem NO und ein besinnliches fest

wünscht

Ulli
 

Tiga

User gesperrt
Hi Ulli,

klingt ja recht interessant!
Wie sieht es denn mit der Biegesteifigkeit aus, hast du es schon mal mit 2,5 kg belastet und gemessen? Wäre interessant mal zu vergleichen.

Grüße
Rainer
 
Hallo Rainer,

mein Belastungstest
X 63 ALU Profil
- als einseitig eingespannter Kragarm (mit Zwinge horizontal auf Tischplatte befestigt)
- Belastung in 340 mm Entfernung ab Tischkante(Lage des möglichen Bombenschwerpunktes)mit 2,446 kg (vorhandenes Schweret mit Bombe)
- Verbiegung 12,5 mm

Zum Vergleich mein CFK Schwert
- B=80 mm b=50 mm
- Profildicke= 6,7 mm
- Gewicht mit Bleibombe 2,446 kg
- mit Zwinge auf dem Tisch horizontal befestigt, dass der Bombenmittelpunkt 340 mm ab Tischkante liegt.
- Verbiegung 9,5 mm

Und nun möchte ich mich bei Dir bedanken, dass Du mich gezwungen hast diesen Vergleichstest durchzuführen.
Begründung:
Das CFK Schwert verdreht sich deutlich wenn Schwert mit Bombe horizontal eingespannt ist.
Bombenspitze steht etwa 13 mm höher als Hinterspitze.
D.h. wenn das Modell mit Krängung fährt, verwindet sich das Schwert und zwar so, dass es versucht die Bombe anzuheben (Tragflächenwirkung) und die Krängung noch vergrößert.
Ursache:
Der Bombenschwerpunkt in Bombenlängsachse liegt hinter der der Verdrehachse des Schwertes.

Fazit:
Neben der Verbiegung sollte auch die Verdrehung betrachtet werden.
Liegt der Schwerpunkt der Bleibombe genau in der Verdrehachse ist die Verdrehsteifigkeit nur bei Unterdrückung von Schwingungsneigung von Bedeutung.

Deiner Schwertlösung aus Sperrholz, die mir sehr gut gefällt, gebe ich auch in Bezug auf Verdrehsteifigkeit gute Chancen, da 3 Kammern gebildet werden.

MfG aus dem NO

Ulli
 

Tiga

User gesperrt
Hi Ulli,

danke für deine Messungen!
Demnach liege ich ja mit meinen 8mm gar nicht so schlecht. Und die Verdrehsteifigkeit ist bei meiner Kielfinen optimal. Ich habe zwar noch keine Bleibombe um es zu messen aber zumindest von Hand muß man schon sehr kräftig zupacken um eine erkennbare Verdrehung zu erreichen.

Die Aluprofile in 71mm sollte es eigentlich auch geben, zumindest bekommt man die fertigen Rotorblätter ("M-Blade") im Modellhubi-Handel.

Verrätst du uns woher du die Meterware hast?

Grüße
Rainer
 
Hallo Rainer,
habe die Meterware von Modellbau T. Krockenberger
E-Mail
m-blade@freenet.de
oder
m-blade@010119freenet.de
der erste Kontakt kam zu stande, als ich auf der Suche nach einer preisgünstigen Lösung für die Basic war und eigendlich Ausschuss, oder nicht brauchbares Rotorblätter suchte.
25,- Euro für 40 cm erschienen mir für Jugendliche zu viel (anderer Anbieter den ich nicht mehr weis). Das X 53 mit ca. 9,- Euro (inkl. 3,50 Porto/Versand 2002) erschien mir als bessere Lösung als die 2,0 mm ALU Platte, wie sie eigendlich für die Basic vorgesehen ist.

Deine Finne.
mit Deiner Finne liegst Du meiner Meinung nach besser als im grünen Bereich.
Drei Gründe unterstützen Dein sehr gutes Ergebnis im Verhältnis zu meiner CFK Finne:
a) Die Ausbildung von drei Kammern zur Erreichung einer guten Verdrehfestigkeit
b)Die gelesene Profiltiefe von ca. 100 mm
und sehr Wichtig
c) die vermutliche Profildicke von etwas unter 8,0 mm wenn die Finne beschliffen ist.

Die Maße b) und c) erscheinen mir sehr gut geeignet und waren lägere Zeit Standard.
Möglicherweise geht der Trend heute zu schmaleren und dünneren Finnen hin. Das letzte Modell von Michael Scharmer ist nicht alleine ein Indiz dafür.

Bei der reinen Finnenverbiegung versuchen die beiden Sperrholzplatten sich gegeneinander zu verschieben. Sind zwichen den beiden Platten, wie bei Dir richtig vorgesehen ein oder mehrere "Stege/Holme" vorgesehen, so nehmen diese die auftretehden Schubkräfte auf und erhöhen die Verbiegesteifigkeit. Bei CFK wird als Füllung oft ein Hartschaum verwendet, der vermutlich nicht solch hohe Schubkräfte aufnehmen kann.

Hierzu könnte man noch viele Aspekte betrachten.

Ich nehme die einfachere und preisgünstige Lösung. Helmut Hoyer hat nach seinen Auskünften auch längere Zeit mal ein Rotorblatt gefahren.
Für meine Ausprüche erscheint es derzeit geeignet.

MfG aud dem NO

Ulli

P.S.
Mit Tino Krockenberger bin ich schon längere Zeit in Kontakt. Er hatte mir mal ein fertig bearbeitetes X 71 zur Begutachtung mitgeschickt. Es war sehr leicht (Wandungsstärken z.T. nur 0,25 mm) aber mir nicht biegesteif und verdrehsteif genug (Diagonalfaltenbildung).
Bei meinem letzten Kontakt Mitte 2003 konnte er noch nicht einschätzen, wann er sich wieder ein Los X 71 Halbzeug (ca. ein Kleinwagenpreis) zulegen wird.
Nicht aufgeben, und mal mit einer erneuten Mail bezüglich Bestellung nachfragen. Tino ist viel beschäftigt.

[ 26. Dezember 2003, 22:55: Beitrag editiert von: opi 44 ]
 

Tiga

User gesperrt
Noch ein kurzer Nachtrag zum Thema Schwert:

auf der Seite von Lester Gilbert ist seit gestern ein interessanter Artikel über die erforderliche Fläche einer Kielfinne zu finden. Nachdem ich über zwei Stunden lang versucht habe zu verstehen was er da schreibt und es ganz allmählich gelungen ist habe ich versucht, in seine Gleichung die Werte eines IOM-Bootes einzubauen.

Mit einigen Zahlen habe ich dann mal kräftig rumgespielt um zu sehen, wie sich das Ganze auf die Finnenfläche auswirkt. Natürlich ist der entscheidende Faktor die Rumpfgeschwindigkeit, da dieser Wert gleich im Quadrat in die Formel einfließt.

Mal eine Frage an die erfahrenen IOM-Segler: wie schnell wird denn so eine IOM maximal? Gibt es da Messungen oder zumindest halbwegs gute Schätzungen?

Also hier mal meine errechneten Werte:

Rumpfgeschwindigkeit -> ideale Finnenfläche
0,5 m/sec -> 90 cm²
1,0 m/sec -> 47 cm²
1,5 m/sec -> 31 cm²
2,0 m/sec -> 23 cm²
2,5 m/sec -> 18 cm²
3,0 m/sec -> 15 cm²

Es war mir schon vorher klar daß es die "ideale Finne" nicht gibt und es stark von der Geschwindigkeit abhängt, allerdings war ich sehr überrascht wie groß diese Unterschiede sind!

Meine Arrow-Finne hat eine Fläche von ca. 29 cm2, wäre also gewissermaßen eine "Mittelwindfinne". Die Aluprofilfinne von Ulli mit ca. 20 cm² geht noch extremer in diese Richtung.

Grüße
Rainer
 

Yeti

User
Hallo Rainer!

Ich weiß ja nicht, was du so beruflich treibst; aber Respekt, dass du dich durch den Artikel gekämpft hast.

Ich denke, dass du trotzdem in deiner Betrachtung noch einen Denkfehler hast. Der Auftriebsbeiwert (lift coefficient) ist ja nicht konstant, sondern -wie in dem Artikel beschrieben- vom Anstellwinkel der Flosse (also vom Abdriftwinkel) abhängig. Bei höheren Geschwindigkeiten wird also die benötigte Seitenkraft an der Flosse bei kleinerer Abdrift erzeugt. Je kleiner die Geschwindigkeit, desto größer wird die Abdrift (und damit der Auftriebsbeiwert der Flosse). Als kritisch ist also nicht ein Raumschot-Kurs in Gleitfahrt bei mehr als der Rumpfgeschwindigkeit anzusehen, da hier auch die benötigte Seitenkraft nicht so groß ist, sondern der Kurs Hoch am Wind unterhalb der Rumpfgeschwindigkeit, die bei einer IOM-Yacht etwa bei 1 m/s liegt. Beim Segeln hoch am Wind ist ja das Verhältnis von seitlicher Segelkraft (Sail Side-Force-Vector) zu antreibender Segelkraft (Thrust-Vector) am größten. Eine Flosse mit zu kleiner Fläche wird hier eher zu Strömungsablösungen (stall) neigen, während eine Flosse mit größerer Fläche unempfindlicher ist und auch dieselbe Seitenkraft bei geringerer Abdrift erzeugt.

Im Artikel wird ja auch das Re-Zahl Problem angesprochen (Reynolds-Number). Die Reynolds-Zahl gibt in der Strömungsmechanik das Verhältnis von Trägheitskräften zu Reibungskräften an und ist charakteristisch für den sich einstellenden Strömungszustand. Je kleiner die Profiltiefe (kleinere Flossenfläche) desto kleiner die Re-Zahl und desto größer die Gefahr von Strömungsablösungen

Falls sich noch jemand hier für den von Rainer zitierten Artikel interessiert, aber Probleme mit den englischen Fachbegriffen hat, dann fragt hier danach. Ich bin gerne bereit, Übersetzungshilfe anzubieten.

Gruß Yeti
 

Tiga

User gesperrt
Hi Yeti,

ich bin zwar nicht vom Fach, aber wenn man sich seit 30 Jahren mit Flugmodellbau beschäftigt bleibt es nicht aus, daß man auch mal mit Herrn Reynolds, mit Profilen, Profildicken und Profiltiefen Bekanntschaft macht.

Es ist schon klar daß der Anstellwinkel hart am Wind am größten ist. Wenn ich in Lesters Formel diesen Parameter nach oben ändere hat das aber ebenfalls die Auswirkung daß ich mehr Finnenfläche benötige.

Eigentlich wollte ich hier aber auch keine strömungsphysikalische Diskussion vom Zaun brechen sondern nur zu bedenken geben daß man für gute Am-Wind-Leistungen gerade bei wenig Wind die Fläche der Kielfinne nicht zu klein wählen sollte. Dieses 63mm-AluProfil von Ulli scheint mir für optimale Leistung doch etwas zu schmal zu sein.

Außerdem könnte ich mir vorstellen daß das Profil selbst für unsere Zwecke nicht ganz optimal ist. Eine Kielfinne bewegt sich im im untersten RE-Bereich, während ein Helirotor vermutlich eine sehr hohe RE-Zahl besitzt.

Bitte korrigiere mich falls ich das falsch sehen sollte.

Grüße
Rainer
 

Yeti

User
Original erstellt von Tiga:

Es ist schon klar daß der Anstellwinkel hart am Wind am größten ist. Wenn ich in Lesters Formel diesen Parameter nach oben ändere hat das aber ebenfalls die Auswirkung daß ich mehr Finnenfläche benötige.
Ich muss zugeben, dass ich mir nicht die Mühe gemacht habe, die Formel ins Detail nachzuvollziehen, aber deine Aussage gibt mir zu denken: Für die Voraussetzung, dass Kräftegleichgewicht (equilibrium) herrscht, muss das Unterwasserschiff eine gleich große Seitenkraft erzeugen, wie die Segel. Der Vortrieb ist genauso groß wie der Widerstand, soweit ist es klar.

Die Seitenkraft des Unterwasserschiffes wird nach Aussage des Artikels bei einem M-Boot zu 90% von der Kielflosse erzeugt, bei einer IOM-Yacht dürfte der Anteil an der Gesamtkraft etwas kleiner sein. Die Seitenkraft an der Flosse hängt genau wie beim Flügel eines Flugzeuges ab von:

- der Strömungsgeschwindigkeit zum Quadrat (V²)
- der Dichte des Strömungsmediums (rho, für Wasser = 1000 kg/m³)
- der auftriebserzeugenden Fläche (S)
- vom Auftriebsbeiwert CA, der wiederum vom Anstellwinkel abhängt.

Die Formel für den Auftrieb A (für die Seitenkraft) an der Flosse lautet also:

A = rho/2 * V² * S * CA

Ein Profil funktioniert nur bis zu einem bestimmten Anstellwinkel, danach kann die Strömung nicht mehr der Profilkontur folgen und es kommt zum Strömungsabriss. Der Auftrieb bricht zusammen. Bis zu welchem Anstellwinkel das Profil Auftrieb liefert und welcher maximale Auftriebsbeiwert dabei erreicht wird, kann man den Profilpolaren entnehmen. Kennt man die benötigte Seitenkraft, die von der Flosse im ungünstigsten Fall (bei niedriger Geschwindigkeit) erzeugt werden können muss, kann man also mit der Auftriebsformel bereits die erforderliche Fläche ermitteln. Vergrößert man die Fläche, bedeutet das aber nicht, dass das Profil größere Anstellwinkel verträgt (d.h. nur geringfügig infolge der größeren Re-Zahl)


Eigentlich wollte ich hier aber auch keine strömungsphysikalische Diskussion vom Zaun brechen sondern nur zu bedenken geben daß man für gute Am-Wind-Leistungen gerade bei wenig Wind die Fläche der Kielfinne nicht zu klein wählen sollte. Dieses 63mm-AluProfil von Ulli scheint mir für optimale Leistung doch etwas zu schmal zu sein.
Das sehe ich genauso. Ich glaube, die Flossen von IOM-Yachten liegen etwa in der Größenordnung von 3,5 dm², das ist fast das Doppelte, was man mit dem Rotorblatt erreicht. Allerdings werden die Nachteile auf Am-Wind-Kurs durch Vorteile auf Vor-Wind oder Raumschot-Kurs zumindest teilweise wieder wett gemacht, da die kleinere Flosse infolge der geringeren umspülten Oberfläche weniger Reibungswiderstand erzeugt. Auf jeden Fall ist das mit nur 2 dm² eine recht extreme Auslegung.


Außerdem könnte ich mir vorstellen daß das Profil selbst für unsere Zwecke nicht ganz optimal ist. Eine Kielfinne bewegt sich im im untersten RE-Bereich, während ein Helirotor vermutlich eine sehr hohe RE-Zahl besitzt.
Weiß nicht, welche Profile bei Rotorblättern verwendet werden, oder ob da sogar ein Profilstrak drauf ist. An der Wurzel des Rotorblattes ist ja beim Heli die Re-Zahl auch klein und nimmt mit steigender Umfangsgeschwindigkeit nach außen hin zu. Ganz allgemein kann man ja sagen, dass die Profile umso dünner sein sollten, je kleiner die Re-Zahl ist. Nur bekommt man bei der Kielflosse ohne Einsatz von Hochleistungswerkstoffen irgendwann Steifigkeits- und Festigkeitsprobleme.

Gruß Yeti
 
Hallo,

der hauptgrund meiner Entscheidung war der Preis, für den ich ein Schwert erhalte.
Eine CFK Finne hätte ich gerne, aber fällt bei dem Preis aus.

MfG

Ulli
 

Hans Rupp

Vereinsmitglied
Hallo,

Zur Re-Zahl:
Rotorblatt in Luft und Schwertfinne im Wasser können trotz unterschiedlichem v ähnich Re-Zahlen haben, wegen der Viskosität. Zum rechnen bin ich heute zu faul, es gab aber mal einen Beitrag (ich meine bei Segelflug), wo gerechnet wurde.

Zum Profil:
Fr die Schwertfinne ist ein vollsymmetrisches Profil geradezu zwingend, da wir ja nicht nur auf einem Bug fahren wollen. Symmetrische, gleichdicke Profil haben aber bei normalen Dickenrücklagen und damit ähnlichen Nasenradien sehr ähnliche maximale Auftriebsbeiwerte. Wenn die Rotorblätter vollsymmetrische Profile haben, wird as schon passen. Die Genaugikeit insbesondere an der Nase wird eine höhere Rolle spielen als das Profil (sprich ob NACA000x oder was anderes).

Mein Fazit:
wenn die Re-Zahl stimmt ist gegen die Verwendung eines Rotorblattes als Schwert nichts einzuwenden.

Hans

P.S. Wir sollten uns doch auch über andere Widerstände Gedanken machen wie. z.B. der Luftwiderstand der Beschläge und Decksformen, unterschiedliche dicker Spanndrähte etc. ;) Des weiteren sollten wir mal nachts ins deutsche Museum einbrechen und mit der dortigen Schleppversuchsanordnung die Rumpformen optimieren, damit wir beim nächsten Freundschaftssegeln mal allen zeigen können was eine Harke ist :D .
 

Gast_3462

User gesperrt
Hallo,

ich finde/fand die Idee mit den Heli-Rotorblättern in Meterware als Schwert sehr interessant. Das prob ist, daß die Mails nicht ankommen und ich bisher im Netz noch keine Möglchkeit gefunden habe, die von opi44 angesprochenen Aluprofile zu bestellen.

Kann jemand helfen ?? :confused:

Danke und Gruß
Alf
 

Gast_3462

User gesperrt
Hallo,

wir können, wenn's geht, das ganze auch unbürokratisch regeln. Sag mir was der Spass kostet inkl. Versand, ich überweise dir das Geld und du besorgst dann das Profil beim Anbieter ??

Danke und Gruß

Alf
 
Hallo Alf,

ich möchte nicht den Eindruch erwecken, dass etwas verheimlichen will.
Wenn ich Helfen kann wird´s gemacht. Im Moment hat Modellbau Krockenberger bis 21.01.2004 Urlaub(Telefoninfo).
Eigendlich ist Tino Krockenberger sehr hilfsbereit, hat aber in der Vergangenheit vermutlich nicht jeden Tag die Mails gelesen.
Der Telefonische Kontakt kam auf der Suche nach einer kostengünstigen Lösung für das Jugendboot Basic zustande. Unter dieser Fragestellung hat er mir das Rohmaterial X 53 abgegeben. Er ist informiert, dass ich das X 63 Profil für IOM verwenden will und hoffe, dass er auch wieder mal
sich X 71 zulegt (X 71 ist wenig gefragt und kleinste Abnahmemenge 10.000 € sind kein Pappenstiel).

Ich bleibe auch am Ball.

MfG

Ulli
 

Gast_3462

User gesperrt
Hallo Ulli,

sorry ich wollte nicht drängelig klingen. 10.000 € Mindestabnahme ist heftig. Da muß man ne menge Helis bzw. IOM's für bauen.

Wäre schön wenn's irgendwie klappen würde, wie gesagt die Mails kommen als unszustellbar zurpück und weitere Infos gibts nicht. Und die Schwerter die es zu kaufen gibt (rcsegel.de) für 85,- Euro ist Wahnsinn und für's komplette selberbauen bin vermutlich zu unbegabt als blutiger Anfänger.

Danke und Gruß
Alf

P.S.
Kommst du so wie ich aus dem Norden oder habe ich mich beim studieren des Forum verlesen ??
 
Hallo,

eventuell ist diese WE ein ALU Schwert bei IOM in Köln, aber mit dem schmaleren X 53 mm Profil, am Start.

Schönes WE

Ulli
 
Hallo noch mal zum Thema Rotorblatt,

am WE gab es an der Doven Elbe doch einiges Interesse zu meinem Schwert.

Deshalb noch einmal hier

Modellbau Tino Krockenberger
Tel. 0711/684664
Mail: m-blade@freenet.de

anzusprechen sind die symmetrischen ALU Halbzeugprofile (die unbearbeiteten) für Rotorblätter X 53, X 63 und die gewünschte Länge angeben. Ich hatte sowohl 1000 mm Länge, als auch 450 mm Länge bekommen.
Ich hatte zuerst Tel. Kontakt genommen, und dann per Mail meine Bestellung ausgelöst.
Preise kenne ich nicht mehr, da ich die Rechnung nicht aufgehoben habe.

MfG

Ulli
 

Gast_3462

User gesperrt
Hallo Ulli,

wie bist du denn mit den Fahreigenschaften zufrieden. Hattest du Schwierigkeit durch das schmale Profil die richtigen Punkte für Mast, Bombe etc. zu finden. Bei ir geht's nach langen Irrungen und Wirrungen denn nun wohl vieleicht eventuell wenn nichts mehr passiert mit der Woody (inkl. Heli-Schwert) endlich aus's Wasser.
Es gibt übrigens ab Sommer? ggf. noch ein breiteres Heliblatt-Profil X71, hast du da schon Info's ?? Die "Szene hier bei uns ist auch sehr interessiert an dem Profil.

Danke nochmal und Gruß
Alf
 
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