Alpenkreuzer: Baubericht

Hallo Klaus,

ich bezweifel Eure Erfahrungen nicht, ich möchte halt wissen, was dem zugrunde liegt. Insofen bin ich ein Anfänger, ich hinterfrage alles, halt nervend. Und bei "das geht und irgendwo unklarer Erklärung" werde ich skeptisch. Eine simple Formel "friss oder stirb oder sonst fällt's runter " ist es definitiv nicht, "mit "2*2" ist's auch nicht getan. Was den Slipwinkel angeht, sind wir uns einig, zudem sind (versteckte) "drag-rudder" was für Leute, die 'nen Motor dran haben, nix für Segler, ich denke, da sind wir uns auch einig.

Was Deine winglets, Mövenknicks, Stromburg und so weiter angeht, gerne, für mich auch ein Thema.. Zum induzierten Widerstand nicht-planarer Flächen habe ich vor zwei Jahren einen Vortrag gehalten, knackt auch das Problem der aufgespreizten Schwingenfedern von Raubvögeln. Ist nicht komplett auf meinem Mist gewachsen, ein völlig übersehenes Papier von um 1960 zusammen mit numerischer Mathe (2-dimensionale Laplace-Gleichung) knackt's. Übrigens bin ich mit der (simplen) Frage von Kurt, wie das eigentlich mit den aufgespreizten Schwungfedern geht, überhaupt in die Bautelle Nurflügel geraten, ich konnte es ihm damals nicht beantworten, heute ja. Die Stromburg-Sache ist 'nen Thema, den F3F'lern mit Nurflügeln mal Beine zu machen, hab mit Kurt mal einen entsprechend ausgelegten Testflieger gebaut, mit der Flugerpobung sind wir hintendran, der Tag hat halt nur 24 Stunden, Depron, tape- und Co. sind aber auch nun gerade kein Garant für Flugleistung, also, da wird uns 3D-Drucken einen "Quantensprung" verpassen.

Irgendwie sind wir schon im gleichen Boot, mal schauen, wie' weitergeht.

Gruss

Werner
 
Hallo Werner,

ich meine einfach Masse vor dem Flugzeugschwerpunkt. Nix mit elastischer Torsionsachse. Einfach einen stabilen Torsionskasten VOR dem Holm. Den Holm dünner gestalten, weil er außen in der Profilkontur sitzt. Beides spart Gewicht. Dadurch kannst Du den Leitwerksträger länger gestalten, ohne viel Blei zu benötigen.
Genau diese Maßnahmen (Torsionskasten, leichter Holm) sparen Massenträgheiten, sie sind NICHT zu vernachlässigen. Genau das ist einer der wenigen Vorteile beim Brett.
Schieben bedeutet Leistungsverlust.

Holmbruch bekommst Du mit einem Nasentorsionskasten seltener, als mit einem komplett offenem Rippenfeld. Der Torsionskasten schützt nämlich den Holm. Und bringt Profiltreue gerade im empfindlichen vorderen Bereich. Deutlich mehr als Rippenaufleimer, die keine leidliuche Profiltreue ergibt.

Die dünne Nasenleiste mag in einem kleinen Bereich der Profilkontur entsprechen, aber die Bespannung wird gleich hinter der Nasenleiste einfallen und die Kontur versauen.

Die 2*2-Formel reicht aus, glaub es mir. Sie ist ja zusätzlich in der Praxis erpobt.
Auf der anderen Seite sehe ich, wie die verkopften Theorien Dich auf Irrwege führen. Aber die Basics niummst Du nicht an.

Und ja, ich habe schon Bretter fliegen gesehen, die keine Windfahne hatten, sondern Spreizruder als kombinierte Quer-Höhenruder hatten. Sie hatten allerdings einen Schiebesensor und flogen recht "seltsam". (Fred Ludwig hatte dies beim Inter-Ex in den 90ern vorgeführt). Das ist aber, wie Du schon sagtest, nicht das Thema für dieses Brett.

Werner, ich werde mich immer seltener äußern, ich habe viel Zeit investiert, und muss sehen, dass Du unsere Vorschläge nicht annimmst, sondern Umwege suchst, Deine praxisfremden Theorien zu rechtfertigen. Dann brauche ich keine Tipps mehr zu geben. Deshalb auch mein Sarkasmus weiter oben.
Uwe hat sich auch ja zurück gezogen

Gruß
Klaus.
 
Aufgespreizte Randfedern habe ich in meinem "Bunten Huhn" (ein großes Brett) untersucht, Anfang der 90er Jahre. Dreidimensional aufgefächert, so das jede Feder den kleinen Randwirbel der folgenden Feder "auslöscht". Funktioniert.
Zum "Bunten Huhn" gibt es hier viele Beiträge, und einen Bauplan über 2 Ausgaben der FMT (auch 90er Jahre).

Gruß
Klaus.
 

UweH

User
Uwe hat sich auch ja zurück gezogen

Hallo Klaus,

ich lese noch mit so weit es geht, aber wie ich schon mal geschrieben habe sehe ich keinen Sinn darin ein Gefäß füllen zu wollen das schon voll ist.
Außerdem baue ich gerade ein neues Brett und rühre gleich Harz an, da lässt die Praxis gar keine Zeit um mich mit Theorien zu beschäftigen die erfahrene Modellnurflügelerbauer mit einer 2x2-Formel und Erfahrung aus dem Bauch raus schon besser lösen.
Im Anhang ein Bild aus der Theorie (CAD-Screenshot) und aus der Praxis (linker Außenflügel vom Samstag). Da ein Brett mit nur einem Außenflügel weder in der Theorie, noch in der Praxis brauchbar fliegt verziehe ich mich jetzt wieder in die Werkstatt. Ich hoffe in 3 Stunden sieht auch der rechte Außenflügel so in etwa aus wie auf dem Bild im Vacuum, nur gespiegelt.

Gruß, Uwe.

02_screenshot2.JPG Klein_IMG_1666.jpg
 
Hallo Klaus,

ich weiss, dass Eure Dinger fliegen., davon gehe ich aus. Aufgespreizte Federn tun's auch, die Vögel zeigen's, aber warum ist das so, wo ist z.B. das Optimum ? Untersuchen und untersuchen sind schon zweierlei Dinge. Ich stelle Fragen, versuche sie zu beantworten und gehe das Risiko ein, experimentell zu scheitern, so what. Nachzubauen ist weniger interessant als dazuzulernen, das ist mein Punkt. Nichts in der Geschichte ist zu Ende, auch die Geschichte der Nurflügel nicht, mal rein philosophisch. Es gibt halt immer einen, der (indirekt) blöde Fragen stellt.

Gruss

Werner
 

UweH

User
Was noch die leidige Hortenthematik anbelangt: da spielt wohl eine grosse Rolle, was das Profil eigentlich widerstandsmässig macht, wenn man die Klappen ausschlägt, eine Menge "magic" hat wohl eher stumpf damit zu tun, nix mit der "Glocke" und zusätzlich "flaps"; versteckte "brakes", die absolut nicht offensichtlich sind. Rückblickend haben die Horten-Brüder dem wohl auch kein Augenmerk geschenkt, jedenfalls nach meiner begrenzten Kenntnis,. Es geht halt mit der "Glocke", aber auch mit den "versteckten brakes"., gut zu wissen. Man sollte nur nicht das eine gegen das andere ausspielen, verwirrt nur

Hallo Werner, zweiter Außenflügel ist im Vacuum, also kurz vor Feierabend: ...was ist noch mal Vacuum? ...ich habs im Kopf, aber komm grad nicht drauf :rolleyes:
Du beißt Dich viel zu sehr an Vorzeichen fest und betrachtest das Wendeverhalten zu statisch. Durchgehend positive Giermomente wären nötig um ohne Rollen eine Kurve fliegen zu können, aber wir fahren ja nicht Auto, sondern sitzen im Flugzeug.
Wenn das negative Wendemoment ohne ausreichende Hochachsendämpfung zu groß ist, dann schiebt das Flugzeug in die falsche Richtung und rollt nicht, damit kann man schön in die falsche Richtung Auto fahren, aber damit fliegen konnte nur Günther Grönhoff.
Es genügt bei einer Horten das negative Wendemoment so weit zu verringern, dass der Vogel ohne zu viel falsches Schieben in die Kurvenrichtung rollt. Das Rollen führt durch die Roll-Gier-Kopplung zu einem Gieren in Kurvenrichtung. Bei Hortens ist die typische Flugbewegung beim einleiten von Kurven zunächst ein Gieren in die falsche Richtung, dann ein Rollen in die gewünschte Kurvenrichtung, dann ein zurück und weiter Gieren in die gewünschte Kurvenrichtung.
Dazu genügt es wenn bei der Hortenglocke bei Ruderausschlag die ca-Verteilung so geändert wird, dass die differente Verteilung der cA-Kurve des linken und rechten Flügels unterschiedliche induzierte Widerstände erzeugt und der größere induzierte Widerstandsanteil an der kurveninnenseitigen Tragfläche entsteht. Das ist aber nur zum einleiten von Kurven notwendig, wie gesagt sitzen wir nicht im Auto und lassen den Knüppel bei der gewünschten Schräglage los statt ein Lenkrad durch die ganze Kurve fest zu halten. Der Kreisdurchmesser wird dann durch ziehen bestimmt. Wenn man einen Wollfaden hat braucht man allerdings geeignete (Widerstands-)Hochachsenruder um ihn sauber in der Mitte zu halten. Negative Auftriebsbeiwerte an der kurveninnenseitigen Tragfläche sind dazu nicht notwendig, können aber lokal auftreten, meist ganz außen kurz vor der Flügelspitze. Bei einer gut ausgelegten Horten sind die cA-Werte in 99 % der Flugzustände und über 95 % der Spannweite positiv, nicht negativ.
Wenn ich mich nicht verlesen habe hattest Du Nickel/Wohlfahrt erwähnt. Wenn Du das Buch hast, dann ist das Kapitel der Seitensteuerung über den induzierten Widerstand unter 4.5 (Falter) und die Beschreibung über das vermeiden des negativen Wendemoments durch nicht stilreines einleiten von Kurven bei der Horten III im Kapitel 4.4, Seite 185 für das Verständnis der Hortensystematik sehr hilfreich.

"Man behauptet von der Horten Drei
daß sie wie ein Mädchen sei:
ihr Eigensinn sei ungeheuer
nur schwer gehorche sie dem Steuer"

Schon wieder viel zu spät, gute Nacht,

Uwe.

P.S.: Mir ist grade noch ein Zitat eingefallen dass Karl Nickel zu seinen Lebzeiten mal Hans Huser zur Nurflügelproblematik mitgegeben hat:
"Rechnen sie nicht so viel, bauen und fliegen sie lieber" ;)
 
Hallo Uwe,

danke für die gute Beschreibung der Verhältnisse, bis auf einen Punkt bin ich bei Dir. Bei konstantem Rollwinkel und Geschwindigkeit ist die Drehrate um die Hochachse konstant, d.h., es liegt keine Drehbeschleunigung um die Hochachse vor und damit ist das Drehmoment um die Gierachse dann null.

Der Alpenkreuzer hat nur ansatzweise Pfeilung, die V-Stellung ist nach dem Knick aussen 4 Grad, die Roll-Schiebekopplung durch die Fläche ist eher kleiner als bei einer typischen gepfeilten Horten, aber natürlich trägt das oben stehende Leitwerk bei. Zu einem gewissen Grad kann man auf Hilfestellung durch die Kopplung wohl setzen.

Wie Du schon sagtest, der Alpenkreuzer ist keine Horten, es gibt ein SLW, das die erforderlichen Drehbeschleunigungen um die Hochachse auf direktem Wege über den Slipwinkel alleine aufbringen kann. Mir geht es darum, abzuschätzen, wie gross die bei Rolldynamik sein müssen, das gibt einen Hinweis auf die erforderliche Mindeststärke des Windfahneneffekts, wenn man nur auf diesen Effekt setzt. Solange die Taumelschwingung ausreichend gedämpft ist, kann man den Windfahneneffekt grösser machen, verringert die Slipwinkelaussschläge. Wie Du schon beschreibst, das Kurveneinleiten geht auch anders bei Schiebe-Rollkopplung, nach meiner Einschätzung wäre man allerdings über diese Überlegung mit dem SLW auf der sicheren Seite.

Die Zusammenhänge sind durch die diversen Kopplungen und möglichen Knüppelbewegungen schon komplex, man muss die oszillatorischen Eigenbewegungen von der Steuerfolgsamkeit trennen. Die oszillatorische Seite (Taumel und Co.) führt zu einer Einschränkung beim SLW, eine Mindeststeuerfolgsamkeit zu einer weiteren. Man liegt wohl nicht ganz falsch, wenn man sowohl bei den Dämpfungen als auch bei der Windfahne auf die einigermassen sichere Seite geht. Das Wendemoment durch geeignete Klappensteuerung zu minimieren, kann auch nicht falsch sein. Schaun wir mal, was die Rechnung liefert, vielleicht passt das ja am Ende ganz gut mit der Faustformel vom Klaus zusammen.

Gruss

Werner
 

UweH

User
Bei konstantem Rollwinkel und Geschwindigkeit ist die Drehrate um die Hochachse konstant, d.h., es liegt keine Drehbeschleunigung um die Hochachse vor und damit ist das Drehmoment um die Gierachse dann null

Hallo Werner, wie bitte?
Deine Annahmen verstehe ich nicht. Was meinst Du mit Rollwinkel, den Hängewinkel? Rollen ist doch eine Bewegung und hat eine Winkelgeschwindigeit, keinen fixen Winkel. Konstante Geschwindigkeit (Fahrt, konstanter cA) ist klar, aber was meinst Du mit Drehbeschleunigung um die Hochachse? Wenn das Flugzeug beim einleiten einer Kurve den Hängewinkel eingenommen hat fliegt es vereinfacht gesagt einen konstanten Kreis mit konstanter Geschwindigkeit. Dabei ist die Bewegung um die Gierachse konstant, es gibt keine Beschleunigung um die Hochachse, das ändert aber nichts daran dass das Flugzeug dabei einen Kreis fliegt und wenn die flugmechanische Auslegung passt sogar in der gewünschten Richtung. Vielleicht meinst Du das, aber wo habe ich etwas anderes geschrieben oder gemeint? Deine verkomplizierten und unscharf definierten Festlegungen für die Flugzeugbewegungen verstehe ich nicht und deshalb kann ich nicht die Geduld von Klaus aufbringen um Dich weiterhin auf die Benutzung unserer flugmechanischen Bezugssysteme für den Erfahrungsaustausch zu bringen. Es ist mir zuwider mich in Deine unverständliche physikalische Formelwelt rein denken zu müssen deren Annahmen und Festlegungen ich nicht nachvollziehen kann weil sie bei meiner Auslegungsmethodik nicht notwendig sind.

Gruß,

Uwe.
 
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Hallo Klaus,

ich weiss, dass Eure Dinger fliegen., davon gehe ich aus. Aufgespreizte Federn tun's auch, die Vögel zeigen's, aber warum ist das so, wo ist z.B. das Optimum ? Untersuchen und untersuchen sind schon zweierlei Dinge. Ich stelle Fragen, versuche sie zu beantworten und gehe das Risiko ein, experimentell zu scheitern, so what. Nachzubauen ist weniger interessant als dazuzulernen, das ist mein Punkt.......................................

Gruss

Werner

Hallo Werner!

Oft wähnt man sich mangels Information auf neuen Wegen und baut dabei unwissentlich alte Hüte nach.
Ich denke es gibt kein von Dir angeführtes Thema, das nicht schon vor Dir jemand angedacht, umgesetzt und eingehend untersucht hätte.
Mit etwas Mühe findet man auch entsprechende Dokumentationen.
Dass es sich bei Leistungsvergleichen meist nicht um empirisch ermittelte, sondern hauptsächlich um rechnerische oder solche aus dem Windkanal handelt, kann ich, wie jeder der Erfahrung mit gemessenen und dokumentieren Flügen hat (meinerseits auch eine großen Anzahl mit "aufgespreizten Federn" als Randbögen) gut nachvollziehen, da die Rahmenbedingungen an der frischen Luft sich ständig ändern und damit Tendenzen nur sehr schwer klar darzustellen sind.

Rechnen hilft schon, aber die Praxis und die Erfahrung (natürlich auch von anderen Modellfliegern) sind mindestens ebenso wichtig. Man muss ja auch nicht jeden Fehler selber machen.

Lg Franz

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Zuletzt bearbeitet:
Hallo,

also: im Kurvenflug geht die Bahnwinkelgeschwindigkeit mit Erdbeschleunigung/Fluggeschwindigkeit*tan(Rollwinkel), für die Gierrate wird dann das mit cos(Rollwinkel) multipliziert. Das nach dem Rollwinkel abgeleitet und mit der Rollrate multipliziert gibt die erforderliche Drehbeschleunigung um die Hochachse. Nun geht die maximale Rollrate proportional zur Fluggeschwindigkeit, so dass die erforderliche maximale Drehbeschleunigung um die Hochachse unabhängig von der Geschwindigkeit wird. Diese Funktion hat ein Maximum bei Rollwinkel null und fällt nur leicht ab. Das macht's einfach: das Problem tritt bei Minimalgeschwindigkeit auf, wenn das Moment des Seitenleitwerks bei gegebenem Anströmwinkel minimal wird.

Für den Alpenkreuzer: max.Rollrate bei QR-Diff.100% und 5 Grad QR ist 12 Grad/s bei 10 m/s, nimmt linear mit der Fluggeschwindigkeit zu. Mit dem Massenträgheitsmoment um die Hochachse ergibt sich ein erforderliches Drehmoment um die Hochachse bei maximaler Rollrate, wozu das vorversetzte Leitwerk bei Minimalgeschwindigkeit etwa 5 Grad Slipwinkel braucht, nicht gut. Das Moment liegt bei 0.5 Nm.

Ohne Querruderdifferenzierung haben wir bei 5 Grad Klappenwinkeln 24 Grad/s Rollrate bei 10 m/s, brauchen also das doppelte Moment um die Hochachse, zusammen mit dem negativen Wendemoment geht das also in den SLW-Strömungsabriss, schon gar nicht gut.

Wenn man das Leitwerk direkt hinter die Tragfläche setzt, reicht das SLW-Moment im Langsamflug gerade aus, um 3 Grad Slipwinkel nicht zu überschreiten.

Wie passt das nun zu Klaus Stabilitätsfaktor ? Für einen typischen Flieger geht die maximale Rollrate umgekehrt proportional zur Spannweite, das Massenträgheitsmoment bei gleichmässiger Massenverteilung geht mit Flächenbelastung*Tragfläche*Spannweite in's Quadrat. Das ist der Zähler in Klaus Formel. Das Moment des Seitenleitwerks geht mit Hebelarm*Seitenleitwerksfläche, das ist der Nenner. Nun steckt im Moment noch der Staudruck bei Minimalgeschwindigkeit, der geht aber proportional zur Flächenbelastung, kürzt sich raus. Bingo, Praxis und Theorie passen zusammen.

Mit absoluter Sicherheit hat das schon jemand gerechnet, nur ist es mir nicht geläufig gewesen. Als Bonus gibt die Herleitung Hinweise, in welche Richtung man den Stabilitätsfaktor verändern kann, wenn die Verhältnisse eher untypisch sind: kleine QR, Masse ziemlich mittig konzentriert, ausgeprägte Richtungswirkung der Tragfläche durch Form z.B. Zudem kann man darüber ein Seitenruder passend auslegen, ist ja für Slipwinkel null gut.

Der Faktor sagt nix zur Taumeldämpfung, bei nicht zu grosser Schieberollkopplung übernimmt die Dämpfung bei langem Leitwerksarm eher die Gierdämpfung, bei kurzem Hebelarm die Seitenkraft bei Seitenanströmung, beides ok. Von der Taumeldämpfung her wäre das vorversetzte SLW in der Grösse ok, von der Richtungswirkung her müsste es um ein Mehrfaches grösser sein, so'n Unfug baut schon gar keiner.

Also kommt das SLW direkt hinter die Tragfläche, jetzt habe selbst ich verstanden, wie das zusammenhängt.

Gruss

Werner
 
... wer's genauer wissen will: die Drehbeschleunigung in der Hochachse geht mit Erdbeschleunigung/Fluggeschwindigkeit*cos(Rollwinkel)*Rollrate (einfach tan und cos zu sin zusammenfassen und dann nach dem Rollwinkel ableiten), hat ihr Maximum bei 0 Grad Rollwinkel und fällt bis 45 Grad Rollwinkel nur leicht ab. Die Rollrate ist zur Fluggeschwindigkeit proportional, daher kürzt die sich raus. Das Rollmoment durch QR geht ja proportional zum Quadrat der Fluggeschwindigkei, die Dämpfung linear mit der Fluggeschwndigkeit, bei max.Rollrate sind Rollmoment und Rolldämpfung gleich gross (Alles in rad rechnen)

Damit kann jeder seine Slipwinkel selber rechnen, der gewünschte kann ja je nach SLW-Profil und Rumpf kleiner oder grösser als 3 Grad sein.

Gruss

Werner
 
Werner,

Bau dir doch mal ein kleines Depron Freiflugmodelle und überprüfe dein Berechnungen.
Hier haben dir echte Experten schon auf die nette Art versucht zu sagen, dass das alles ziemlicher Mist ist.

Dein Thread ist echt unterhaltsam, aber zu einem vernünftigen Modell kommst du so nicht. Weder mit der Aerodynamik noch mit der Bauweise.

Nix für ungut...
 
Hallo Frank,

ein blog sollte unterhaltsam sein und wenn's gut läuft auch eine Menge substantieller Info enthalten. Mit der Herleitung der Klaus'schen STF-Formel und der Erläuterung der Taumelschwingungsdämpfung bei kleinem Schiebe-Rollmoment möchte ich mich bei Klaus und Uwe für ihre guten Beiträge bedanken, so'n blog kostet ja auch einfach Zeit, die sie sich genommen haben. Dass in einem blog auch Mist zu finden ist, auch manche Leute Antikörper bilden, wenn's etwas komplexer wird, ist normal.

Dass mit dem Depron ist ein guter Vorschlag, wir fanden aber vor einiger Zeit, dass das ein bischen oldfashioned ist. Wir haben einfach ein paar Bretter in der 2m-Klasse theoretisch ausgelegt und in Plastik gedruckt. Die Aerodynamik war in der Tat miserabel, nach der letzten Wende kurz über der Grasnarbe brauchten die Dinger etwa 200m bis zum aufsetzen, für einen Normalsterblichen nicht landebar. Das wurde nach Umprogrammierung auf butterfly bei den Brettern deutlich besser. Auch der Motorsturz war einen Tick zu hoch, ein bischen Tiefe auf's Gas gemischt, gut isses. Ich fand, dass war ok für "theoretische" Bretter. Über die diversen Drucktechniken haben wir dabei eine Menge gelernt, eine andere Baustelle.

Nix für ungut, Frank.

Gruss

Werner
 

UweH

User
nach der letzten Wende kurz über der Grasnarbe brauchten die Dinger etwa 200m bis zum aufsetzen, für einen Normalsterblichen nicht landebar

Hallo Werner,

pass bei solchen Sprüchen bloß auf das sich die Holmbalken eures Alpenkreuzers nicht so stark biegen dass es zum Verzug kommt:p

Butterfly bei Brettern ist eine miserable Bremse, denn sie lassen sich prinzipbedingt damit nicht langsamer Fliegen, sondern plumpsen nur schneller runter...bei hohem Gewicht äußerst unpraktisch, selbst wenn es nur aus Struktur besteht......

Egal, Du weißt sicher wie man dieses Problem löst da ihr ja keine normalsterblichen Brettkonstrukteure und -piloten seid :D

Gruß,

Uwe.
 

Eisvogel

User
Findet Fiss heuer statt?
Wenn ja, ist jemand vor Ort, der ausführlich über den Kahn berichtet, oder muß ich selbst hinfahren?
 
Hallo Uwe,

Du hast ja Humor ! Ja, das tun die Dinger und bremsen nicht, da fehlt Auftrieb, der mit speed ausgeglichen werden muss, die Gleitzahl geht ganz schön in den Keller. Aber lieber mit etwas speed als eine NATO-runway zu benötigen, 'nen Fallschirm wollt ich nicht einbauen. Bei den Dingern schlägt der Bodeneffekt ganz schön zu, aber oben haben sie sich wacker gehalten. Wir haben bei einem zwar Daten aufgenommen und ausgewertet, aber die Luft war schon arg unruhig, deshalb unzuverlässige Ergebnisse, kann man draus lesen, was man will, zum Beispiel den Kaffeesatz.

Das klassische Holz hat noch den Vorteil, dass man sich auch dran wärmen kann, Eisvogel macht sich schon auf den Weg.... Plastik ist da nicht so gut, deshalb haben wir die Plastikteile ganz gelassen.

Gruss

Werner
 
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