Exkursion: Optimierung Profil Finne

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surffins

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Hallo liebe RC Gemeinde ,

ich wohne in Nordspanien bin Ingenieur und baue als Hobby für mich und meine Freunde Surfbretter und dazugehörige Finnen.

seit einiger zeit rätsele herum ich wo ich Hilfe für mein Finnendesign bekommen könnte. Gestern beim Zähneputzen kam mir die Idee: Modellbauer haben sehr viel Knox-how, massig hands-on Erfahrung und sicherlich genügend praxisnahe Tipps parat !
Habe schon andere Stopps hinter mir: Schiffsbauer, Surf- und Segelforen, Fachliteratur zum Tragflächenprofil :confused:, halb google etc. allerdings habe ich dadurch nicht wirklich an Übersicht gewonnen.

Hier mein Anliegen:
Ich baue Surfbrettfinnen für spezielle >>noserider longboards<<
Diese bretter haben eine große symmetrische Finne, ca. 25 cm hoch und unten am Fuß max. 18 cm breit. Die boomerangähnliche Krümmung gibt uns Richtungsstabilität sehe bild

Bilder >>noserider longboard<< und >>Noserider fin<<
https://www.surfboardsbydonaldtakayama.com/surfboards/dt-classics/classic-noserider/

Video auf Youtube longboard surfing „First point Noosa from above“
https://www.youtube.com/watch?v=BaCxpZVgSmU

man kann aus dem Video einige Anforderungen schon erkennen:

  • extrem gutmütiges Verhalten bei hohem Anstellwinkel, möglichst kein Strömungsabriss (Drift und schnelle kräftige Richtungswechsel ohne Kontrollverlust )
  • hoher Wirkungsgrad: Viel Schub bei möglichst wenig umströmter Fläche, denn diese bremst beim paddeln und beim fahren (Welle schiebt Brett bei Parallelfahrt seitlich → Finne überträgt dies in möglichst viel Geschwindigkeit nach vorne, vergleichbar mit dem Schwert am Segelschiff)
  • ca. 10m/s Höchstgeschwindkeit

folgende Punkte sind mir also noch unklar:

  • Dicke (üblich sind etwa 10mm was mir ein bisschen dünn erscheint)
  • profil (wo dickste stelle? Wie die Anströmkante designen voll oder scharf? Kurvenverlauf im Allgemeinen )

gibt es Richtwerte an denen man sich ja nach Anforderungen halten sollte im bezug auf die Dicke und Profilart ?

Bin um jede Hilfe super dankbar ! und freue mich auf Antworten
 
molalu

molalu

User
Exkursion-Optimierung-Profil-Fin

Exkursion-Optimierung-Profil-Fin

Hallo Namenloser,
ich wage mich mal an das Thema ran, möchte aber vorweg schon sagen, dass ich Deine konkreten Fragen nicht beantworten kann. Wir Modellbauer sind schon ein sehr kreatives Völkchen, allerdings sind Deine Anforderungen für ein manntragendes Surfboard nicht vergleichbar mit den Anforderungen, z.B. an eine Modellsegelyacht. Ich kann mir gut vorstellen, dass strömungs-optimierte Finnen sehr viel Einfluss auf das Gleitverhalten, oder die Wendigkeit eines manntragendes Boards haben.
Im Wettbewerbssport mit RC-gesteuerten Regattaychten wurde im Unterwasserbereich der Rümpfe viel experimentiert. Da wurden unterschiedlichste Profile für Schwerter eingesetzt, ebenso wie für die Ruderblätter. Aber nicht nur mit den Profilen wurde experimentiert, auch mit den Größen und Formen. Das gilt auch für die verwendeten Bleibomben. Allerdings fanden diese Experimente nicht mit akademischen Ansprüchen statt, sondern eher nach dem Motto: "bauen und probieren". Letztlich haben sich Schwerter mit einem NACA-Profil bewährt, oder es wurde ein profiliertes Rotorblatt vom Modell-Hubschrauber verwendet.
Ich denke das Dein Anliegen so speziell ist, dass man hier im Forum schon einen absoluten Spezialisten finden müsste, der z.B. für maritime Großprojekte am Strömungskanal arbeitet. Ich möchte Dir aber doch noch einen Tip geben. Versuch es doch mal an einer techn. Hochschule, z.B. in Aachen. Hier bei RCN im Bereich der Flieger, ich glaube bei den Hand Launch Glidern ist eine Studentengruppe im Forum aktiv, die an RC-Fliegern mit verschiedensten Verbundstoffen experimentieren. Ich glaube, das an der Techn. Hochschule München auch eine solche Gruppe aktiv ist. Vielleicht ist es aber eher angebracht im Norden danach zu suchen, weil zu vermuten ist, dass durch die Nähe zum Wasser und durch die Nähe zu den Werften, sich die dortigen TH`s eher mit derartigen Vorhaben beschäftigen.
Tut mir leid, wenn ich keinen aktiven Beitrag leisten konnte, aber wie schon gesagt - deine Anfrage ist m.E. auch für einen Schiffs-Modellbauer sehr speziell.
 
Piperfreund

Piperfreund

User
Hallo Surffins,

Ingolf hat Recht, NACA Profile sind für Dein Problem eine gute Wahl. Aber die Nasa hat hunderte davon entwickelt....

Für so eine Finne sind die symmetrischen Profile der 00-Serie nicht schlecht. Das 00 bedeutet, dass sie keine Krümmung haben. Diese Profile haben ihre größte Dicke bei etwa 30% Profiltiefe und sind sehr gutmütig gegen große Anstellwinkel, sofern Du Dich nicht für die dünnste Sorte entscheidest. Ich würde Dir eines mit mindestens 10% oder gar 12% Profildicke empfehlen, also ein NACA0010 oder NACA0012. Ich nehme das 12% gerne für Ruderblätter und habe auch bei 30° Anstellwinkel keinen Abriß. Allerdings fahren meine Boote auch nicht 10 m/s. Das ist eine Hausnummer im Wasser!!! Ich glaube ehrlich gesagt nicht, dass Ihr das mit Euren Surfbrettern drauf kriegt und dann auch noch 30° Haken schlagt...

Es gibt in der Zwischenzeit bessere Profile, als diese Profilserie, aber selbst wenn ein neueres Profil nur halb so viel Widerstand hat wie das NACA, dann merkst Du das beim Paddeln nicht, abgesehen davon, dass es so gute Profile noch nicht gibt. Das NACA00XX ist also nicht das beste Profil, aber es lässt sich sehr leicht herstellen. Deshalb ist es für uns Hobby-Strömungsmenschen genau die richtige Wahl.

Viel Spaß beim Experimentieren

Schöne Grüße

Klaus
 
S

surffins

User
wow super !
danke für die antworten das hat mir schon eine ganz neue welt eröffnet :cool: man findet viele informationen zu diesen profilen allein auf wikipedia! da werde ich mich zunächst mal gut einlesen. bin auch gleich auf andere elemente wie "wingtips, Pfeilung, Schränkung, Rumpf-Flächenübergang " gestoßen die ich mir dann auch noch der reihe nach zu gemüte führen möchte.
Ich denke in der wellenreiter-surfwelt wird viel zu wenig fokus auf finnen als funktioneller bestandteil gelegt welcher einen großen einfluss auf die performance ausübt. darauf bin ich erst gekommen als ich meine ersten finnen selbstgemacht und versucht habe eine runde vorderkante und eine schöne stromlinienform nach augenmaß herauszuschleifen. Das war mir eine Erläuchtung! Schon die erste Finne ging so gut ich habe keine andere mehr verwendet :eek:
Namhaften finnenhersteller achten wohl eher auf gutes aussehen als auf funktionalität. ich habe noch nie annähernd eine profildicke von 12% gesehen. die Finnen im Handel sind in den meisten fällen sehr scharfkantig vone und hinten, sehr dünn , die breiteste etwas außermittig nach vorne, ganz häufig ohne durchgängige krümmung sondern mit flachstelle mittig sodass die finne nur vorne und hinten etwas "angespitzt" wirken.

almond hatchet.jpg

ich denke das NACA 0012 wäre mal ein guter Ausgangspunkt für den nächsten versuch. danach versuche ich mal noch eine nummer dünner und dicker zum vergleich. Ich habe eine software mit dem man das profil leicht erzeugen und dann in eine STEP Datei zum fräsen verwandeln kann. meine erste Version sieht dann so aus:

fin naca.jpg

könnt ihr das sehen ?
 
F

fliegersepp

User
Hallo,

Ja das kann mann sehen.
Ich war früher mal Windsurfer, da gab es auch viele Finnenformen.
Ich denke du musst darauf achten das die Finne so steif wie möglich wird sonst biegt sie sich in der Welle.

Auf ein pasr Gramm mehr oder weniger sollte es ja nicht ankommen.

Gruß
Bernd
 
H

Hans Rupp

Vereinsmitglied
Hallo,

da hast Du ein Reynoldszahl von rund 150.000 (Profiltiefe 150mm und 10m/s Click ; Viskosität von Wasser mit 1mm²/s) wenn ich mich nicht vertan habe.

Das sind schon Rezahlen, die zu unseren Modellflugprofilen passen. Am besten bei Seitenleitwerksprofilen schauen, denn die sind auch für größere Schiebewinkel ausgelegt.Wenn es wegen der Bruchlast nicht sein muss, würde ich nicht über 10% gehen sonden eher von 9% am Fuss auf 7-8% an der Spitze gehen (Deadband-Effekt lautet das Stichwort).
Hier
Das entwölbte SD8020 oder ein SD8025 auf HT 14 sollte gut funktionieren.
Oder Hier das Joukovsky f=0% t=9% , das sieht für die Anwendung gut aus, wäre meien Favorit, da es viel Auftrieb liefert und man dann die Finne klein halten kann.

Hans
 
molalu

molalu

User
Exkursion-Optimierung-Profil-Fin

Exkursion-Optimierung-Profil-Fin

Ich glaube das Du mit NACA0012 auf dem richtigen Weg bist.
 
S

surffins

User
hallo fliegersepp ich habe garkeine bedenken wegen gewicht das spielt mir keine rolle. ich habe mich auch gedacht die finne im allgemeinen steiff zu machen, nur die spitze etwas flexy zu lassen . die idee ist, dass sich diese bei hohen belastungen verformen kann und dadurch wie ein winglet bei einem flugzeug wirkt. also wie eine hochgebogene flügelspize. Eine flexible spitze kann bei einer surfboardfinne die effizienz erhöhen. aber ansonsten schön steiff damit sie gut anspricht und in den kurven keine energie verbraten wird.

Hans Rupp schrieb:
da hast Du ein Reynoldszahl von rund 150.000 (Profiltiefe 150mm und 10m/s Click ; Viskosität von Wasser mit 1mm²/s) wenn ich mich nicht vertan habe.
Zum Vergrößern anklicken....

Achtung ich habe da 1.500.000 ausgerechnet ! mit airfoil tools http://airfoiltools.com/calculator/reynoldsnumber?MReNumForm%5Bvel%5D=10&MReNumForm%5Bchord%5D=0.15&MReNumForm%5Bkvisc%5D=9.7937E-7&yt0=Calculate
allerdings denke ich (nach der anmerkung von Piperfreund) dass 10m/s wirklich etwas hoch angesetzt sind. das ist wohl eher der seltene high speed fall. würde daher den bereich irgendwo zwischen 4m/s und 10m/s setzt , sprich Reynold 0,6 *10^6 und 1,5 *10^6
wow das war eine menge info (Deadband effekt, Dickenmaße, SD802_ und Joukovski) ich werde mich da mal reinarbeiten in deine Vorschläge, danke Hans !
ich möchte nochmal wiederholen dass ich sehr dankbar für alle anstöße bin. bin in dem bereich ein absoluter neuling.

an Merlin: ja solche finnen gibt es ! oder besser gab es mal! sieht man nur noch ganz selten, die haben sich wohl nicht so durchgesetzt. die trends gehen da hin und her. ist sicher einen versuch wert! ganz aufrechte finnen finde ich auch interessant
 
S

surffins

User
Hans Rupp schrieb:
Das entwölbte SD8020 oder ein SD8025 auf HT 14 sollte gut funktionieren.
Oder Hier das Joukovsky f=0% t=9%
Zum Vergrößern anklicken....

gilt diese empfehlung auch für den Reynold 600.000 - 1.500.000 ?
habe mich ein bisschen in die profildimensionierung eingelesen und habe den eindruck diese profile wären ein bisschen dünn :confused:
ist allerdings auch schwierig informationen zu den einzelnen profilen zu finden
 
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