Wie funktioniert ein Hydrofoil bzw. Tragflügel? (Nicht das Ding für Z oder AB)

[Mork]

Servus zusammen!

Die eigentliche Frage steht ja schon oben.

Die "alte" Lehrmeinung kenne ich (wie ein Flugzeugflügel, also differente Drücke), auch die neuere Meinung, dass das Quark ist und es fast nur um
Anstellwinkel und hydrodynamischen Auftrieb durch den dadurch erzeugten Druck geht.

In vielen Videos sieht man einen "Surface Follower", der entsprechend der Wasseroberfläche den Anstellwinkel ändert und so die Höhe hält, bei sehr
vielen neuen Konzepten ist sowas allerdings nicht zu finden - es gibt Entwicklungen, welche mit 2 PS 38 km/h fahren wie der hier: diese hier und Serienbauten wie diese hier (Website):https://www.youtube.com/watch?v=ooAAnZIgj8odie scheinbar keinerlei Verstellung benötigen sondern äußerst energieeffizient einfach so dahinsausen und dabei auch noch sehr stabil sind.

Nachdem recht viele Fähren:



und sogar Kriegsschiffe:



damit umhergleiten, spielt das Gewicht auch keine Rolle.

Gerade bei dem Quadrofoil (zweites Video) sieht es so aus, als ob das lediglich vier starre Teile sind, auch bei den modernen Rennseglern oder erst
recht bei den Surfern:





kann ich keinerlei Regelmechanik erkennen, die riesigen Metallkufen der Fähren schauen mir auch kaum flexibel aus.

Also wie funktioniert das und weswegen wird nicht auch in unserem, also dem Freizeitmarinebereich, viel mehr damit gearbeitet?

Neben der sehr deutlichen Spritersparnis kommt ja noch ein deutlich komfortableres Fahren, vor allem bei rauheren Bedingungen, dazu.

[gbeck]

das einzige regelbare dabei ist die Geschwindigkeit, ab der dann durch Auftrieb das Gewicht angehoben wird.

Wir hatte vor Jahre mal so ein Teil ähnlich des Surfbrettes als Air-Chair.
War zum drauf sitzen, festschnallen und dann an eine Wasserskileine hinter dem Motorboot.
Das Starten damit war grausam und wir haben es nach ungezählten Versuchen dran gegeben.....

[Shearline]

Ich gehe mal davon aus, dass es eine Kombination beider Effekte - also sowohl Druckdifferenz, als auch Anstellwinkel - ist. Wobei letzteres natürlich auch Einfluss auf erstgenanntes hat.



Welcher Effekt in welchem Umfang zum Tragen kommt, hängt wohl sehr von der jeweiligen Konstruktion ab. Ein schwebender Sessel und ein Americas Cup Racer haben da sicher unterschiedliche Anforderungen zu erfüllen.

[Heliklaus]

Hi,
Gehe auch davon aus, das es dem Anstellwinkel gemünzt ist. In der Fliegerei, genauer der Gyrocopter, ist der Rotor starr und hat ein vorgegebener Anstellwinkel. Nur anhand der Geschwindigkeit ergibt sich das Abheben oder ausheben aus dem Wasser.
Gehe davon aus, das die Flügel so mit dem Gewicht und Geschwindigkeit des Bootes berechnet ist, das es nicht gänzlich abhebt.
Die umströmende Fläche des Flügels ist auch relativ klein.

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[Mork]

Recht vielen Dank bisher mal!

Gibt es Unterschiede zwischen den "vollgetauchten" Systemen (wie beim Surfbrett oder dem Kriegsschiff)
und denen, bei welchen Teile der Konstruktion (siehe Fähre) immer über Wasser sind?

Nachdem die Technik grundsätzlich nichts Neues ist und bewährt zudem, weswegen wird das im Freizeit-
bereich nicht eingesetzt?
Von Spielzeugen wie dem AirChair und so mal abgesehen, ich meine eher den Cruiserbereich ab 28ft nach
oben, also bei Booten, bei welchen durchaus auch mal Strecke gemacht wird und daher die Fahreffizienz
besonders zum Tragen kommt.

Teuer scheinen mir all diese Systeme, insbesondere die starren, nicht zu sein - oder täuscht das?

[gbeck]

bin zwar technisch eher unbedarft, könnte mir aber vorstellen, dass eine stabile Gleitphase bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten kompliziert wird.
Dabei müsste dann ja der Antrieb (Propeller) die unterschiedlichen Höhen irgendwie mit ausgleichen.

[Freibeuter]

Zitat von Mork

...

Also wie funktioniert das und weswegen wird nicht auch in unserem, also dem Freizeitmarinebereich, viel mehr damit gearbeitet?

Neben der sehr deutlichen Spritersparnis kommt ja noch ein deutlich komfortableres Fahren, vor allem bei rauheren Bedingungen, dazu.

IMHO
Ich glaube die rauen Bedingungen sind genau der Punkt, warum es keine großflächige Verbreitung im SpoBo-Bereich gibt.

Ist der Wellenkamm größer als die Tragflügelhöhe macht das Boot bestimmt eine derbe "Vollbremsung". Und ist der Rumpf noch nicht Ausgetaucht, macht jede Welle das Boot zum U-Boot.
Die CE-Zertifizierung sollte dadurch deutlich schlechter ausfallen

[Mork]

Für die Propellerhöhe gibt es Lösungen, das dürfte kaum das Thema sein.

Im ersten Video sieht man kurz, wie das kleine Ding mühelos über die Wellen drüberflitzt,
wo konventionelle Rümpfe schon langsam tun müssen.

Zudem gibt es ja auch noch den Piloten - ich brettere ja heute auch nicht bei jeder Wellen-
höhe in Gleitfahrt drüber sondern passe meine Geschwindigkeit und den Fahrzustand den
aktuellen Bedingungen an.
Darüberhinaus hat der Rumpf so viel Auftrieb, dass er von einem solchen Flügelchen eher
nicht unter Wasser gezogen werden kann.
All die Schnellfähren sind ja auch hochseetauglich, die Kriegsmarineschiffe ohne Zweifel.
Es geht also irgendwie.

[Freibeuter]

Aus Wiki:
...
Tragflügelboote werden heute hauptsächlich für die Personenbeförderung auf Flüssen, z.B. in Russland, zum Transfer zwischen dem Festland und Inseln und zwischen Inselgruppen eingesetzt. Auch militärisch nutzbare Projekte wurden erfolgreich in mehreren Staaten umgesetzt; inzwischen sind sie weitgehend ausgemustert und gegen einfacher konstruierte Fahrzeuge mit größerer Tragfähigkeit ersetzt worden. Wegen der Empfindlichkeit der Tragflächensysteme gegen hohe Wellen und die Unfähigkeit, mit niedrigen Geschwindigkeiten operieren zu können, haben sich Tragflächenboote als für die militärische Nutzung weniger brauchbar erwiesen.


Allerdings geht die Zeit vorran und Du magst recht haben:
http://www.faz.net/aktuell/technik-m...-15065170.html

[Mork]

Den Wikiartikel kenne ich natürlich auch, leider ist der ganz untypisch arg knapp gehalten

"Niedrige Geschwindigkeiten" sind bei "uns" natürlich zu relativieren - beim Gleiter hat es die
Rumpfgeschwindigkeit, den extrem unangenehmen Bereich des Übergangs und die Gleitfahrt.

Ersteres dürfte sich kaum ändern, zweiteres vermeidet man sowieso (extremer Wellenschlag,
saublöde Wasserlage, horrender Streckenverbrauch) und um die Effizienz bei letzterem geht
es ja gerade - insofern also auch nicht zielführend.

Die beiden großen Beispiele stehen für mich in erster Instanz dafür, dass es auch mit hohen
Gewichten locker machbar ist.

[Mar-Thar]

Moin,

ich gehe mal davon aus, daß Du die diversen antiken Youtube-Beiträge zu Harry Larsens "Flying Bayliner" gesehen hast. Außer ein bischen Blech und etwas Hydraulik scheint da ja nun wirklich nicht viel verbaut zu sein. Seit 2009 kombiniert mit einem kleinen Steuerrechner und ein paar Sensoren im zweistelligen Euro-Bereich, müßte sowas bei "normalen" Seegangsbedingungen wohl durchaus auch Autopilot-tauglich sein.

Ich habe zwar nirgends gesehen, ob der Innenausbau noch vorhanden ist oder der Typ nur eine leere 2450-Schale in der Gegend rumfoilt, aber anhand der Videos habe ich zumindest nicht den Eindruck, als sei das fahrtechnisch nennenswert herausfordernder als normale Gleitfahrt...

Im Segelbereich gibt's ja nun mittlerweile schon einige, die Foiler in Serie produzieren. Wenn davon erstmal genügend auf dem Wasser sind und Kreise um die Mobos fahren, ändert sich bei den Herstellern "by public demand" vielleicht auch was an der Modellpolitik

mfg
Martin

[Mork]

Ja, die Dinger kenne ich.

Und was damals schon so einfach möglich war, sollte doch heute erst recht zu machen sein.
Was glaubt ihr was das für ein Argument ist, 30 Füße, 0,3l/km bei 25kn. Oder so.

[MarkusP]

Ich schmeiß mal zwei Probleme ein:
1. Tiefgang in Verdrängerfahrt
2. Trailern & Slippen

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[Mork]

Tiefgang - Segler haben auch nicht weniger und davon gibt es gaaaanz schön viele

Trailern und Slippen wäre bei festen Systemen tatsächlich ein Thema, allerdings werden
Boote in der Klasse 28ft und drüber nicht mehr getrailert.

Allerdings denke ich sowieso an ein ausfahrbares System, damit wären die beiden
Punkte auch wieder vom Tisch.

[kpn-hornblower]

finde das auch Interessant, das hat Potential.
keine Ahnung warum niemand sowas Baut....
oder fast niemand, in Russland scheinbar doch, sogar Einklappbar.

http://www.seatech.ru/rus/project/sp...hoto/photo.htm

[Mork]

Sehr interessanter Link!

[kpn-hornblower]

ja find Ich auch ))
leider viel in Russisch.....nix Verstehen ))

hast das hier auch Gefunden ?
http://www.seatech.ru/eng/project/speedships.htm

[Mork]

Na klar

Ich denke zwar, dass die komplett getauchten Systeme die brauchbareren
wären, die hier sind aber sicher günstiger und vor allem viel einfacher.

Das ist ja eher so, als würde das Boot Wasserski fahren

[Schmieroelpaule]

Hi
Schau mal hier da hat jemand so welche Teile an einem Bayliner gebaut.
Gruß Jörg
https://www.youtube.com/watch?v=y22Qd6F6f7Q

[Mork]

Auch nicht uninteressant:

https://www.youtube.com/watch?v=Va1bM3hE9yc

[Mork]

Hier ein rein solarbetriebener Hydrofoiler - ohne Akku, direkt!

Es reicht also tatsächlich minimale Leistung.

https://www.youtube.com/watch?v=9DsoHrGzNqk

[Mork]

Und auch muskelbetrieben geht das, bis 35 km/h!

https://www.youtube.com/watch?v=RvE6Xd6tgPA

[kpn-hornblower]

Moin
also 'machbar' ist es, und auch für so gut wie jeden Bootstyp, von Ultra Leicht bis zur Fähre.
Wellen scheinen aber ein Problem zu sein, so wird zb. bei der *Falcon-M* angegeben:
Wave height of safe navigation, 1,25 m

und Ich finde keine Angaben ab welcher Geschwindigkeit die Dinger 'Aufsteigen'
also wo nur 10 Kmh erlaubt sind nutz ein das dann wohl eher nichts.
deshalb nur für bestimmte Reviere/Einsatzzwecke geeignet.

und die Frage aller Fragen )) Schpart man Sprit damit ?
die Angaben über die Hydrofoil « A L F A - 4 0 » mit mindestens 2x250 PS
und 15 t ein Verbrauch von 1,5 L/Km im Cruising mode 65 Kmh hören sich jedenfalls nicht schlecht an.

[simon-2]

Zitat von Mork

Gibt es Unterschiede zwischen den "vollgetauchten" Systemen (wie beim Surfbrett oder dem Kriegsschiff)
und denen, bei welchen Teile der Konstruktion (siehe Fähre) immer über Wasser sind?

Hallo,

ein V-förmiger, halbgetauchter Flügel bringt "von Natur aus" Querstabilität in Fahrt (wenn eine Seite weiter eintaucht, ist mehr Tragfläche im Wasser --> mehr Auftrieb), ist aber weniger effizient als ein komplett getauchter.
Für komplett getauchte braucht man irgendeine Form von Regelung:
-der Surfer über Gewichtsverlagerung
-die Militärschiffe über verstellbare Klappen

Längsstabilität muss man auch in den Griff bekommen; die "Surface Follower" hattest du ja schon angesprochen, kann man natürlich auch elektronisch lösen (Aktoren vorausgesetzt).

Von Ray Vellinga (von dem einige Youtube-Vids verlinkt sind) gibt es auch ein Buch zum Thema; mE ganz gut um die Grundlagen zu verstehen (viele gute Skizzen); wer ein "echtes Fachbuch" sucht, wird aber leider enttäuscht.

[wolf b.]

Der mit Solarantrieb ist der Hammer.
Die Zellen sind ja nie optimal ausgerichtet und der braucht permanent genügend Leistung um nicht neu "starten" zu müssen.

Vor etwa 20 Jahren war ich drauf und dran mir auf der Boot ein Ausstellungsboot mit Hydrofoils zu kaufen. Das war ein besegeltes Zweierkajak mit 2 Auslegern und die Foils waren meiner Erinnerung nach ein großer am Kajak und kleinere an den Auslegern.
Habs dann doch gelassen da es fast 4000 gekostet hätte.

Bei Trailerbooten sehe ähnlich wie Markus ein Problem, bin mir aber nicht sicher.
Warum sollten die Boote nicht wie Kimmkieler auch mit einem normalen Hänger transportiert werden können?
Die Foils sollten doch das Bootsgewicht aushalten?

Das Tiefgangproblem sehe ich bei Trailerbooten schon. Einfach mal an den Strand zu fahren stell ich mir schwierig vor. Ankern also muß.

In Verdrängerfahrt könnte ich mir schon vorstellen, daß sich das Fahrverhalten nicht unbedeutend ändert.
Das ist aber reines Bachgefühl.
Deutlich mehr Sprit wird man jedenfalls für Rumpfgeschwindigkeit brauchen.

Die Auswahl der Häfen schränkt man sich mit der Wassertiefe auch ein. OK, bei großen Booten lohnt vielleicht eine Hydraulik oder so, die die Dinger einfährt.

Bin halt kleinbootlastig.