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McRig Drehachse
#1
Hallo,
Zuerst möchte ich mich mal vorstellen: meine Name ist Max. Mein Wohnsitz ist Boskoop, Niederlande. Ich bin langjahriger Modellflieger und -Entwerfer, aber jetzt will ich mich mal zu Segelboote wenden, insbesondere Footy's. Warum jetzt erst? Nicht das es hier keine Wassern gibt, das Quartier worin meine Wohnung steht heisst sogar "Waterrijk", also "Wasserreich" auf Deutsch. Aber meistens sind diese wassern gefüllt mit Pflanzen oder sind schlecht erreichbar mit steile schwammige Ufern. Der direkte Anlass um mich mit Segelboote zu beschaffen war ein Cousin der ein neues Haus kaufte direkt an einen schönen kleinen Teich, ideal zum Modellboot fahren. Darauf haben wir uns beiden entschlossen ein Footy zu bauen, und zwar die "Easy Footy III".
Und jetzt eine Frage zum Segelauslegung. Nach aller Wahrscheinlichkeit werden wir das zugehörige Rig bauen und benutzen, aber aus reiner Interesse habe ich mich ein paar andere Entwurfe angesehen und in Cad aufgezeichnet und diese auf die Easy projektiert:
   
A+, A, B, und C sind HIER entnommen, AA HIER, EF3 ist das Orginal-Entwurf der Easy.
Die kleine Kreise sind die Segellateralpunkte die mein Cad Programm ermittelt hat. Auffallend ist dass diese nicht alle die gleiche Abstand zur Drehachse haben, und bestimmt auch nicht die 40 mm welche im Artikel erwähnt sind. Daher werden die auch nicht alle die gleiche Abstand zum Rumpfwiderstand-Lateralpunkt haben (vielleicht nich die richtige Terminologie, aber hoffentlich verstehbar). Das lasst sich aber korrigieren, zumehr da diese auch an die Verhältnisse der Easy angepasst werden sollen.
Was mir entgeht aber ist das grosse Unterschied wie sich die Segelflächen bevor und hinter die Drehachse verhalten. Dass muss doch ein Einfluss auf das totale Verhalten des Bootes haben, zumindest doch auf die Schotkrafte und damit die Belastung des Servo's?
Kann jemand mir das erlautern?

Gruss,
Max.
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#2
Hallo Max
Auf dem Plan der Easy Footy III siehst du, dass die Druckpunkte aller Segel auf einer Linie liegen. Der Flächenschwerpunkt des Schwertes liegt 20.3 mm hinter dieser Linie. Für die verschiedenen Rigg gibt es zwei verschiedene Drehachsen für den Mastfuss. Claudio Vigada nimmt als Mass nicht den Schwerpunkt des gesamten Lateralplans ( Fläche des benetzten Unterwasserschiffes+ Kielfläche+ Fläche Kielbombe+ Ruderfläche) sondern ausschliesslich die Fläche des Kiels. Seine Segel sind nicht profiliert sondern flach. Woher hast du das Mass von 40mm und worauf bezieht es sich?
Meine Easy Footy lässt sich mit den verschiedenen Rigg gut so trimmen, dass ich jeweils wenig Ruder geben muss um stabile Kurse maximal am Wind zu segeln. Nimmt der Wind zu, luvt das Boot an und wird schneller et vice versa. Jedes Segel lässt sich aber nur in einem bestimmten Windfenster sinnvoll verwenden. Ist der Wind zu schwach fällt das Boot ohne Gegensteuer ab, herrscht zu viel Wind, schiesst es schnell in den Wind. Und Ruder legen heisst immer auch bremsen. Ich habe drei Mastführungen unmittelbar hintereinander, damit kann ich das nutzbare Windfenster nach oben bzw. nach unten etwas erweitern. Durch das verstellen der Segelbefestigungspunkte lässt sich das Profil ein bisschen flacher oder tiefer machen. (dafür hat Jonas Wahlin in der Beschreibung seiner Footy „Breithorn“ anschauliche Zeichnungen.
Ich habe seit längerem eine Slim Fat Boy in Arbeit, die ich mit dem Easy Footy III Rigg ausrüste. Ich habe Claudio Vigada angeschrieben, er hat mir empfohlen, für die Lage der Segelfläche über dem Boot nur den Schwerpunkt der Kielfläche zu berücksichtigen.
Denn alle diese Ueberlegungen sind Vereinfachungen. Vom Fliegen weißt du, dass der Druckpunkt von der Profiltiefe und dem Anstellwinkel des Profils abhängig ist und vorwärts oder rückwärts wandert. Genaue Berechnungen müssten als das Profil und den Anstellwinkel des Segels berücksichtigen, die Windstärke und den Wellenwiderstand. Als weitere Verstellmöglichkeit bietet sich die Mastneigung nach vorne/hinten an.
Auf den Vorwindkursen spielt die Verteilung der Flächen vor und hinter dem Mast die grösste Rolle.
Auf den Vorwindkursen spielt die Verteilung der Flächen vor und hinter dem Mast die grösste Rolle. Ein boot mit nur einem Segel wird dann stark luvgierig was Du mit Gegensteuer korrigieren musst. Es sei denn Du stellst den Mastfuss in Längsrichtung ordentlich schräg (Vgl. dazu das „Degas-Rigg“ welches Egon hier beschreiben hat).
Die unterschiedlichen Verteilungen der Segelfläche vor/hinter dem Drehpunkt spielen ansonsten  -wie du angemerkt hast- vor allem für das Drehmoment der Rudermaschine eine Rolle. Vigada empfiehlt den Drehwinkel so auszulegen, dass das Ruderhorn hart am Wind möglichst parallel zur Rumpfachse steht. Je nachdem wo Du die Schot am Baum befestigst Brauchst du mehr oder weniger Kraft die Schot zu halten. Zudem verändert sich die verstellbare Schotlänge. Je ungleicher die beiden Flächen vor/hinter der Drehachse (= Drehpunkt des Mastes) desto weniger Winddruck braucht es um das Segel aufzufieren. Je grösser die Fläche vor der Drehachse desto mehr spielt zudem das Gewicht des Mastes und des Segels eine Rolle: hältst Du das Rigg horizontal darf der Mast keinesfalls nach unten wegdrehen, sonst dreht das Segel bei wenig Wind schnell in den Wind. Ich bringe am Baumende des wegen immer soviel Gewicht an dass das Schothorn sich ein bisschen absenkt.
Gruss Martin
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#3
Hallo Martin,
Danke für deine ausführliche Antwort, es wird mein Verständnis dieser Sachen bestimmt weiter helfen.
Die erwähnte 40 mm sind HIER aufgeführt, die Tabelle zeigt für jedes Segelmuster das Mass "A" als 40 mm. Möglich ist damit das Flächenschwerpunkt angedeutet, aber die Weise wie dies ermittelt wird ist mir unklar (für einen richtigen Dreieck konnte das aber stimmen). In meinem Bild habe ich die Segelmuster mit CAD nachgezeichnet konform die übrige Massen aus diese Tabelle, und mein CAD software die Schwerpunkte errechnen lassen, und die stimmen nicht (alle) mit diese 40 mm überein.

Gruss,
Max.
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#4
hallo Maxzzz
habe den link nicht studiert, sorry. Scott Wallis verwendet in seiner Beschreibung des Riggs zwei mal Begriffe wie "ungefähr". Erfahrungswerte? Vereinfachte Bestimmung des Flächenschwerpunktes? Keine Ahnung. So oder so kommst du ums experimentieren nicht herum. (Ist ja bei der Schwerpunktbestimmung eines Modellfliegers auch so: welches Verhalten wünschst Du? und dann ausprobieren...). Nur dass ich hier keine standardisierte Methode kenne.

Gruss Martin
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#5
Ich kann dir auch versichern, der Plan der Easy III funktioniert in sich ganz gut.
Wenn du Rigs von anderen Konstrukteuren drauf machst, bedenke, dass deren Boote andere Lateralpläne und andere Positionen der Maströhrchen haben können.
Du kannst aber immer folgendes machen: ist ein Rig luvgierig, steck es ein Maströhrchen nach vorn und andersrum. Reicht das nicht aus, dann schneide bei Luvgieigkeit am Achterliek das Segel kleiner. Nicht zu viel auf ein mal. Ist es zu leegierig, dann die Mastneigung etwas mehr nach hinten, eventuell das Unterliek neu schneiden.
Das alles hat natürlich Grenzen und funktioniert nicht mehr, wenn die Ausgangswerte zu sehr daneben liegen.
Wenn es nicht fest verklebt ist, kannst du auch einfach neue Z-Stücke mit anderen Maßen machen und dich so rantasten. Den Baum lässt du erst mal ordentlich zu lang, kürzen gent immer.
Wenn du ein Set Segel nach gleichem Plan baust und nicht sicher bist, ob da alles passt, bau erstmal das Mittlere, nichts verkleben. Wenn du nachher ein Teil neu machen musst, kannst du das andere Teil nachher für meist die kleineren Segel noch nehmen. Das Z-Stück muß natürlich verklebt werden, sonst hält nichts, aber da kann man auch noch vorne kürzen und die Mastaufnahme neu machen oder das nicht passende Z-Stück komplett für eine andere Segelgröße weiterverwenden.
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#6
(14.05.2017, 10:11)Matahalii schrieb: bedenke, dass deren Boote andere Lateralpläne und andere Positionen der Maströhrchen haben können.

Matahalii, zuerst mal Danke für deinen Beitrag.

bez. andere Lateralplane: genau daher hab ich die Segelmuster in CAD übernommen und die Schwerpunkte errechnet, es ist mir klar dass diese in der gleiche Position wie beim Easy liegen sollen (vertikale Linie).

bez. Position der Maströrchen: das war meine ursprüngliche Frage, wieviel Einfluss hat das? Sicher, wenn man das ganze Rig nach vorne oder nach hintern umsteckt, verschiebt sich das Schwerpunkt in beziehung zum Lateralpunkt des Rumpfes, und das wird bestimmt seinen Einfluss haben. Aber die Position der Drehachse ohne Verschiebung des Segel-schwerpunktes?
Martin hat darauf bereits geantwortet: Einfluss auf die Luvgierigkeit bei Vorwindkurse und auf Belastung des Servos.

Gruss,
Max.
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#7
(14.05.2017, 12:57)maxzzz schrieb: Martin hat darauf bereits geantwortet: Einfluss auf die Luvgierigkeit bei Vorwindkurse und auf Belastung des Servos.

Genau. Für den Vorwindkurs wäre Drehachse genau durch den Punkt das beste. Das geht aber nicht, weil dann die Kraft auf die Schot theoretisch gleich null ist. Praktisch würde das Segel dauernd back stehen oder was weis ich... 

Aus den Maßen "Abstand Drehachse - Segelpunkt", ergibt sich die Schotkraft. "Abstand Drehachse - Schotholepunkt" Ergibt die Schothollänge. Zusammen mit der Servohebellänge will man die natürlich so hinbekommen, dass das Segel von einigen Grad für Am-Wind bis (etwas über) 90° gestellt werden kann. In der Theorie hat das, weil große Schotwege mit großen Hebeln kompensiert werden keinen Einfluß auf das benötigte Drehmoment am Servo, solange man nicht mit Vergrößerung des Servoweges über die Elektronik moderner Fernsteuerungen arbeitet.  In der Praxis wird das gewählte Maß vor allem durch geometrische Gegebenheiten am Bootsrumpf und am Rig beeinflusst. Der Servoarm kann ja auch nicht unendlich lang sein.
Je kleiner der "Abstand Drehachse - Segelpunkt" desto kleiner wird das benötigte Servomoment, wobei zu klein natürlich bedeutet, dass die Schotkraft irgendwann gegen null geht und damit ohne Zug auf die Schot der Wind das Segel stellt wie es will. In der Praxis ist das nicht erst bei Abstand Null, sondern bedingt durch Ungenauigkeiten, Schaukelei durch Wellen, das Segelprofil etc. schon vorher. Ideal auch für Leichtwind wäre so groß wie möglich. Insgesamt behaupte ich mal, die in den bekannten Plänen gegebenen Werte sind für die Praxis gute Kompromisse.
Leichtwind oder besser "Fast-gar-kein-Wind" führt natürlich auch dazu, dass die Schotkraft sehr klein wird. Deshalb werden beispielsweise die großen Rigs für den Easy im vorderen Röhrchen gefahren. Ich würde übrigens wenn ich noch mal einen Easy baue, die Maströhrchen noch um einen nach vorn und vielleicht einen nach hinten erweitern.
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#8
(14.05.2017, 21:00)Matahalii schrieb: Ich würde übrigens wenn ich noch mal einen Easy baue, die Maströhrchen noch um einen nach vorn und vielleicht einen nach hinten erweitern.

Zu spät, der Rumpf ist bereits fertig  Smile. Arbeite jetzt am Mast und Segel.
Vielleicht noch 'ne Frage: wie steuert ihr meistens das Segel, Gasknuppel nach vorne zum anziehen ("Vollgas"), oder besser nach hintern (Schot "ziehen")?

Gruss,
Max.
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#9
Ich weiß nicht, was die anderen so machen. Ich persönlich: Nach vorn auffieren, nach hinten dichtholen.

Einen hab ich mal gesehen, der hatte das Ruder "verkehrt rum", weil das bei Segelbooten mit Pinnensteuerung doch auch so ist...
Jeder wie er will...
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