Technik

Aerodynamik

Gerätekunde

Tobias Grundmann

Video: MAC PARA auf YouTube

Inhalt

Gleitschirm
Instandhaltung
Gurtzeug
Rettungsgerät
Instrumente und Zubehör
Musterprüfung
Kenngrößen
Aerodynamik

Gleitschirm

Gleitschirm und Gurtzeug lassen sich trennen
Sie sind aber zusammen ein Fluggerät

Die Kappe

Weitere Konstruktionselemente

Stäbchen
Miniribs
Ballooning
Querzugbänder

Material

RipStop-Gewebe (Polyamid oder Polyester)
Beschichtung
Unterschiedliche Tuchstärken
Stäbchen: Polyester oder Nitinol
Mylarverstärkungen (Polyester)

Beschichtung altert (UV-Strahlung, Feuchtigkeit, Dehnung, Abrieb)
Luftdurchlässigkeit, Dehnungsstabilität, Reißfestigkeit: leiden

Leinenebenen

Von vorne nach hinten A,B,C, (D,) Steuerleinen oder Bremse
Gesamtlänge: mehrere 100 Meter

Leinen

Vorteile weniger Leinen:
- Geringerer Widerstand
- Gute Sortierbarkeit
Nachteil:
- Profiltreue konstruktiv schwieriger zu erhalten

Leinen

Ummantelt oder ohne Mantel
Der Mantel trägt keine Last

Stammleine: bis 3mm, Festigkeit 200 daN
Gabelleine: ca. 2 mm, Festigkeit 120 daN
Galerieleine: ca. 1 mm, Festigkeit 80 daN
Lastverteilung: ⅔ auf A- und B-Ebene

Leinen

Vorteile ummantelter Leinen:
- Schutz des Kerns
- Farbliche Unterscheidbarkeit
- Weniger anfällig für Knoten
Nachteile:
- Luftwiderstand
- Gewicht

Leider können die Hersteller sich nicht auf einheitliche Farbschemata einigen

Leinen

Kevlar (Aramid)

Gelb
Hitzebeständig
Dehnungsstabil
Knickempfindlich

Dyneema (Polyethylen)

Weiß
Schmelzpunkt bei 150 °C
Weniger dehnungsstabil
Knickunempfindlich

Leinen nie knoten

Die Festigkeit kann auf 10% sinken

Tragegurte

3 - 5 Gurte pro Flügelhälfte
A-Gurte häufig geteilt (Ohren anlegen)
Anzahl Gurte ≠ Anzahl Leinenebenen

Tragegurte

Karabiner

Verschiedene Bauformen und Materialien
Immer mit Verriegelung
Twist-Lock, Pin-Lock, Quick-Out
Stahl oder Aluminium

Beschleunigungssystem

Flaschenzug
Anstellwinkelveränderung
Geschwindigkeit bis +15 km/h

Beschleuniger

Einstellung der Steuerleinen

Zu kurz: Dauerbremse, Sackfluggefahr
Zu lang: Bremsweg steht nicht voll zur Verfügung (Landung)

Nachprüfung

Nach Herstelleranweisung

I.d.R. nach zwei Jahren oder best. Anzahl von Flugstunden

Tuch (Luftdurchlässigkeit, Beschädigungen, ggf. Reißfestigkeit)
Leinen (Länge, Beschädigungen, Reißfestigkeit)
Nähte (Scheuerstellen)
Tragegurte
Leinenschlösser

Nachprüfung

Video: Papillon Paragliding Wasserkuppe auf YouTube

Nachprüfung

Trimmung über verschiedenartige Schlaufen

Nachprüfung

Ein guter Checkbetrieb schickt die gerissenen Leinen zurück (Ausnahme ggf. 1. Check)
Zum Check gehört ein Protokoll

Betriebsanleitung

Flugeigenschaften
Betriebsgrenzen
Einstellungen
Nicht empfohlene Manöver (z.B. B-Stall)
Nachprüfintervalle
Zugelassene Verwendung (Windenschlepp, Motorbetrieb)

Instandhaltung

Reparatur

Kleine Löcher können mit Klebesegel (beidseitig) repariert werden.

Große Risse oder beschädigte Leinen nur in autorisierten Werkstätten reparieren lassen

Reparatur

Regelmäßig prüfen:

Tuch (Löcher, Risse)
Nähte (Scheuerstellen, gelöste Fäden)
Leinen (verdickte Stellen, Mantel beschädigt, Stränge aufgescheuert oder gerissen)
Leinenschlösser (verbogen, offen)

Packen

(Windstille...)

Video: DHV auf YouTube

Lagerung

Lichtgeschützt
Locker
Trocken

Schädigende Einflüsse

UV-Licht
Schleifen auf dem Boden
Eingepackte Insekten
Raucher im Luv
Salzwasser mit reichlich Süßwasser abspülen
- Trocknen im Schatten (SiTr)
Benzin/Chemikalien und Dämpfe
- Nicht in Garage lagern

Gurtzeug

Gurtzeug-Typen

Sitzgurte
Wendegurte
Extreme Leichtgurte
Liegegurte

Aufbau

Einfluss auf Flugeigenschaften

Aufhängehöhe (meist bauartbedingt)

hoch
Bewegungen der Kappe werden gedämpft übertragen, unsensible Reaktion auf Gewichtsverlagerung

niedrig
ungedämft, sensibel
Weite der Brustgurte (einstellbar)

weit

eher kippelig, sensible Reaktionen auf Gewichtsverlagerung

eng

gedämpfter, unsensibel, höhere Twistgefahr

Größen und Einstellungen

Rückenteil: Endet eine Handbreite unter Nacken
Sitzbrett seitlich: Anliegend (evtl + wenige cm)
Sitzbrett vorne: Eine Handbreit zur Kniekehle
Hände in Normalstellung neben Tragegurten (keine 4-Punkt Aufhängung)
Beingurte (einstellbar): Beinumfang + Hand (laufen vs hineinsetzen)
Schultergurte (einstellbar): im Stehen gerade nicht einengend

Protektordämpfung

Grenzwerte (LTF)

20 g bis zu einer Einwirkdauer von 25 Millisekunden
38 g bis 7 Millisekunden
50 g Maximalwert
Test mit Fallkörper 50kg, Fallhöhe 1,65m

Protektormaterial

Schaumstoff:

Voluminös
Immer einsatzbereit

Luft:

Mit Federn
Mit flexiblen Seitenwänden
Zum Aufblasen
Vorsicht wenn Öffnung nur durch Fahrtwind!

Koroyd:

Neue Technologie
Starre verschweißte Stäbchen (nicht rückstellbar)

Luftprotektoren müssen vor dem Start gefüllt sein

Rettungsgerät

Rettungsgerät - Wirkung

Reduzierung der Sinkgeschwindigkeit auf max. 6,8 m/s bei max. Anhängelast (LTF)

bzw. 5,5 m/s (EN)

$V_{sink} = \sqrt{\frac{2 \times m \times g}{C_{W} \times ρ \times A}}$

$\begin{matrix} m & Masse \\ g & Fallbeschleunigung (9,81 m /s^{2}) \\ C_{W} & Widerstandsbeiwert \\ ρ & Luftdichte \\ A & Fläche \end{matrix}$

Vsink in m/s	Sprunghöhe in m
3	0,45
4	0,81
5,5	1,5
6,8	2,30
12	7,34

Gängige Rettertypen

Aufbau

Video: easygliderful auf YouTube

Auslösung

Nur im Notfall
Kräftig in freien Luftraum werfen
Achtung vor Fehlauslösung speziell in Bodennähe
Trainieren (Turnhalle / G-Force-Simulator)

Containersysteme

Beidhändig auslösbar
Ständig präsent
Verdeckt Frontgurt und/oder Beingurte
Muss vor jedem Flug eingehängt werden

Einseitig (meist rechts)
Frontgurt kontrollierbar
Weniger Aufwand
Leicht zu vergessen (Splinte)

Kompatibilität

Video: DHV auf dhv.de

Wartung

Packintervalle gemäß Herstellerangaben (min 1 × pro Jahr)
Auch packen, wenn nicht ausgelöst
Zustandskontrolle
Packgummis altern, Tuch kann aneinanderkleben

Instrumente

Variometer (mit GPS)
seit 2018 auch mit FLARM, FANET erhältlich
ggf. Tablet/Smartphone mit Apps (Android: XCSoar, XCTrack) insb. für Luftraumdarstellung
Funk LPD, PMR (Achtung: für Flugfunk- oder Amateuerfunkgeräte ist Lizenz erforderlich)

Musterprüfung

Festigkeitsprüfung EN 926.1
Flugtest (Klassifizierung) EN 926.2
Bauausführung / Funktionsprüfung

Stückprüfung bestätigt Konformität zum Muster
Nachprüfung (Check) s.o.
Lufttüchtigkeitsforderungen Download
Euronorm (EN) nicht frei verfügbar

Klassifizierung

LTF (EN) Klasse	Beschreibung der Flugeigenschaften	Beschreibung des erforderlichen Pilotenkönnens
A	Gleitsegel mit einem Maximum an passiver Sicherheit und einem extrem verzeihenden Flugverhalten. Gute Widerstandsfähigkeit gegen abnormale Flugzustände.	Für alle Piloten einschließlich Piloten aller Ausbildungsstufen.
B	Gleitsegel mit guter passiver Sicherheit und verzeihendem Flugverhalten. Einigermaßen widerstandsfähig gegen abnormale Flugzustände.	Für alle lizensierten Piloten

LTF Klasse	Beschreibung der Flugeigenschaften	Beschreibung des erforderlichen Pilotenkönnens
C	Gleitsegel mit mäßiger passiver Sicherheit und mit potenziell dynamischen Reaktionen auf Turbulenzen und Pilotenfehler. Die Rückkehr in den Normalflug kann präzisen Piloteneingriff erfordern.	Für Piloten, die das Ausleiten abnormaler Flugzustände beherrschen, die aktiv und regelmäßig fliegen und die die möglichen Konsequenzen des Fliegens mit einem Gleitsegel mit reduzierter passiver Sicherheit verstehen.
D	Gleitsegel mit anspruchsvollem Flugverhalten und potenziell heftigen Reaktionen auf Turbulenzen und Pilotenfehler. Die Rückkehr in den Normalflug erfordert präzisen Piloteneingriff.	Für Piloten, die über viel Übung im Ausleiten abnormaler Flugzustände verfügen, die sehr aktiv fliegen, die signifikante Erfahrungen in turbulenten Bedingungen gesammelt haben und die die möglichen Konsequenzen des Fliegens mit einem solchen Gleitsegel akzeptieren.

Sicherheitsmitteilungen für Geräte

Werden von den Herstellern ausgegeben
DHV-Info
DHV-Newsletter
dhv.de

Sicherheitsmitteilungen unbedingt beachten

Kenngrößen

Spannweite

Flächen

Ausgelegte Fläche = Fläche auf dem Boden ausgebreitet
Projizierte Fläche = Fläche im Flug in der Draufsicht senkrecht zur Strömung

Startgewicht

Startgewicht =

Gerätegewicht (Schirm, Gurtzeug, Rettung)

+ Pilotengewicht incl. Kleidung, Schuhe

+ sonstige mitgeführte Ausrüstung

Streckung

Streckung = \frac{{Projizierte Spannweite}^{2}}{Projizierte Fläche}

Flächenbelastung

Flächenbelastung = \frac{Startgewicht}{Projizierte Fläche}

Gleitwinkel

Gleitzahl

Reichweite zu Abflughöhe
Horizontal- zu Sinkgeschwindigkeit
Auftriebskraft zu Widerstandskraft
Auftriebsbeiwert zu Widerstandsbeiwert

Anstellwinkel

Winkel zwischen Profilsehne und Strömung. Eine Vergrößerung erhöht Auftrieb und Widerstand (bis zum Strömungsabriss)

Geschwindigkeitspolare

Sinkgeschwindigkeit in Abhängigkeit zur Vorwärtsfahrt

Lilienthalpolare

Aerodynamik

Kräfte im stationären Geradeausflug

Dynamischer Auftrieb

Strömungsablenkung (Kinderdrachen)
Strömungsunterschiede am Profil

Dynamischer Auftrieb

Dynamischer Auftrieb

F_{A} = c_{A} \frac{ρ}{2} v^{2} A

\begin{matrix} c_{A} & Auftriebsbeiwert \\ ρ & Luftdichte \\ v & Geschwindigkeit \\ A & Fläche \end{matrix}

Druckverteilung

Widerstand

F_{W} = c_{W} \frac{1}{2} ρ v^{2} A

\begin{matrix} c_{W} & Widerstandsbeiwert \end{matrix}

Formwiderstand
Induzierter Widerstand
Restwiderstand

Formwiderstand

Typische Widerstandsbeiwerte

(c_{W})

Induzierter Widerstand

Durch Druckausgleich verursachte (Rand-) Wirbel NASA Langley Research Center (NASA-LaRC), Public domain, via Wikimedia Commons

Induzierter Widerstand

Video: Manfred Stiens auf YouTube

Induzierter Widerstand

Restwiderstand

Was nicht am Auftrieb beteilig ist

Pilot
Gurtzeug
Leinen

Kurvenflug

Strömungsabriss

Zu großer Anstellwinkel
Zu geringe Eigengeschwindigkeit
Auftriebsverlust
nur Widerstand
Innendruck kann zusammenbrechen

Strömungsabriss

Bild DLR, Lizenz CC-BY 3.0

Drehachsen

Pendelstabilität

Ein Gleitschirm ist aerodynamisch instabil
Der niedrige Schwerpunkt stabilisiert ihn
Pilot und Kappe bilden ein Pendel

Autor: Tobias Grundmann

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Titelbild: Lilienthal - Patent Flugapparat, aus einem Scan des Otto Lilienthal Museums, Anklam
Titelbild Aerodynamik: Aus Lilienthal - "Der Vogelflug als Grundlage der Fliegekunst", Tafel aus einem Scan des Otto Lilienthal Museums, Anklam
Titelbild Kenngrößen: Aus Lilienthal - "Der Vogelflug als Grundlage der Fliegekunst", Tafel aus einem Scan des Otto Lilienthal Museums, Anklam
Lilienthalpolare und Messapparat: Aus Lilienthal - "Der Vogelflug als Grundlage der Fliegekunst", Tafeln aus einem Scan des Otto Lilienthal Museums, Anklam
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