Warum fliegt die Frisbee-Scheibe?

Ich hoffe, sie richtig geschrieben zu haben, trotzdem bewegt mich schon lange, welche verschiedenen Flugmechanismen dieses Ding zur Fortbewegung veranlassen.

Da ist wohl alles drin: Auftrieb, Turbo- und Zentrifugalkräfte, Kreisel zur Stabilisierung. Irgendwie der Vorläufer zu einem UFO. Ich bin auf Eure Beiträge gespannt.

Richard
(Hobbytüftler)

Da ist wohl alles drin: Auftrieb, Turbo- und
Zentrifugalkräfte, Kreisel zur Stabilisierung. Irgendwie der
Vorläufer zu einem UFO. Ich bin auf Eure Beiträge gespannt.

Die Scheibe benimmt sich wie eine Flugzeug-Tragfläche. Ihr Profil führt bei geeignetem Anstellwinkel zu einem dynamischen Auftrieb und garantiert gleichzeitig einen geringen Luftwiederstand. Damit sie aber richtig fliegen kann, muß der Anstellwinkel optimal gewählt werden. Liegt er zu dicht an der Nullauftriebsrichtung, dann ist zwar der Wiederstandsbeiwert gering, aber der Querquerkraftbeiwert wird zu klein und die Scheibe stürzt ab. Ist der Anstellwinkel zu hoch, so wird zwar auch der Querkraftbeiwert hoch, aber auch der Wiederstandsbeiwert steigt und die Scheibe wird zu stark gebremst.

Damit die Scheibe den beim Abwurf gewählten Anstellwinkel auch beibehält, wird sie zusätzlich in Rotation versetzt. Dadurch verhält sie sich wie ein Kreisel und reagiert auf angreifende Drehmomente nicht mit einer Rotation (und damit zu einer Veränderung des Anstellwinkels), sondern lediglich mit einer Präzesionsbewegung der Rotationsachse. Die Rotation hat aber auch Nachteile. Da sich die Scheibe auf der einen Seite in Flugrichtung dreht und auf der anderen Seite der Flugrichtung entgegen, kommt es zu einer Auftriebsasymmetrie, welche zur Folge hat, daß die Scheibe manchmal um die Kurve fliegt oder anfängt zu trudeln.

Erweiterung der Fragestellung
Na, so stupid waren Deine Einlassungen aber nicht, Mr. Stupid. Gut, es wirken also zwei Kräfte zusammen: Widerstands- und Querkraftbeiwert, der wiederum von der Ratationsgeschwindigkeit abhängen dürfte; denn der Kreisel wirkt sich ja horizontal aus. Der Anstellwinkel kann also durch die Rotation begrenzt bzw korrigiert werden.

Nun aber meine Zusatzfragen: Was geschieht, wenn ich die Frisbeescheibe mit Turbolamellen „im“ Teller ausstatte und ggf noch oben ein Loch in den Corpus einschneide? Könnte dann die Scheibe auch im Stehen schweben, also ohne Auftrieb, weil die angesaugte Luft zentrifugal die Scheibe nach oben drückt? Umgekehrt gefragt: Würde das Loch den Auftrieb im Flug behindern, obwohl die Luftströmung in umgekehrte Richtung drückt und nicht saugt?

Die Fragen gehen in Richtung UFO, nichts für ungut, aber so ein Ding muß besser als eine Frisbeescheibe fliegen können.

Richard

Widerstands- und Querkraftbeiwert, der wiederum von der
Ratationsgeschwindigkeit abhängen dürfte

Nein, Widerstands- und Querkraftbeiwert sind nur von Profil und Anstellwinkel abhängig. Die Rotation des Kreisels sorgt lediglich dafür, daß die Seibe ihren optimalen Anstellwinkel während des gesamten Fluges beibehält.

Nun aber meine Zusatzfragen: Was geschieht, wenn ich die
Frisbeescheibe mit Turbolamellen „im“ Teller ausstatte und ggf
noch oben ein Loch in den Corpus einschneide? Könnte dann die
Scheibe auch im Stehen schweben, also ohne Auftrieb, weil die
angesaugte Luft zentrifugal die Scheibe nach oben drückt?

Zentrifugal nach oben?

Umgekehrt gefragt: Würde das Loch den Auftrieb im Flug
behindern, obwohl die Luftströmung in umgekehrte Richtung
drückt und nicht saugt?

Es würde sich prinzipiell nichts ändern. Auch der Ring würde bei geeignetem Anstellwinkel einen Auftrieb erfahren. Innerhalb des Loches gäbe es zwar keinen Auftrieb, aber dadurch, daß das Profil schmaer wird, wird der Wiederstandsbeiwert verringert und durch das bessere verhältnis von Fläche, Masse und Trägheitsmoment wäre der Ring sogar stabiler als eine geschlossene Scheibe. Soweit ich weiß wurde der Weltrekord für den weitesten Wurf mit einem derartigen Gerät (dessen Namen mir leider entfallen ist) aufgestellt.

Die Fragen gehen in Richtung UFO, nichts für ungut, aber so
ein Ding muß besser als eine Frisbeescheibe fliegen können.

Ich kann mir denken, worauf Du hinaus willst. Angenommen, ich würde in die Scheibe ein Loch schneiden und Turbienenschaufeln hineinsetzen, welche die Luft nach außen treiben. Wenn der verbleibende Ring nun ein Flügelprofil hat, dessen Anströmrichtung nach innen zeigt, dann müßte eigentlich ein Auftrieb resultieren. Ob das allerdings effektiver wäre, als ein einfacher Propeller möchte ich bezweifeln. Zudem würde diese Konstruktion nur im Stand stabil fligen. Sobald sie anfäng sich zu bewegen verliert sie in Bewegungsrichtung an Auftrieb.

Neue Flugtechniken

Zentrifugal nach oben?

Nein, die Luft wird natürlich zentrifugal nach außen gedrückt, hebt aber dadurch die fliegende Untertasse (vom Profil her eben ein umgekehrter Teller, der in der Mitte ein Lufteinlaßloch hat).

Ich kann mir denken, worauf Du hinaus willst. Angenommen, ich
würde in die Scheibe ein Loch schneiden und Turbienenschaufeln
hineinsetzen, welche die Luft nach außen treiben. Wenn der
verbleibende Ring nun ein Flügelprofil hat, dessen
Anströmrichtung nach innen zeigt, dann müßte eigentlich ein
Auftrieb resultieren. Ob das allerdings effektiver wäre, als
ein einfacher Propeller möchte ich bezweifeln. Zudem würde
diese Konstruktion nur im Stand stabil fligen. Sobald sie
anfäng sich zu bewegen verliert sie in Bewegungsrichtung an
Auftrieb.

Ja, dann nenne eben meine Turbolamellen Turbinenschaufeln. Der nach unten zeigende Teller (wie eine Baskenmütze in der Form) müßte dann sowohl im Stand schweben als auch sich horizontal gut fortbewegen können. Einen Strömungsabriß wie den Stall hätten wir dann durch die Rotation nicht zu befürchten.- Deinen Hinweis auf einen Propeller habe ich nicht kapiert, obgleich wir als Kinder propellerähnliche „fliegende Untertassen“ als Spielzeug mit Gummiringantrieb schon hatten.

Kannst Du - oder ggf auch andere, die hier mitlesen - mir URL’s bzw Experimentiergruppen nennen, die sich mit solch neuen Flugtechniken befassen? Für Modellbau habe ich leider nicht die Zeit und auch nicht die Möglichkeit; suche also Leute, die meine Ideen ggf umsetzen könnten. Über die Kosten ließe sich reden.

Richard

Deinen Hinweis auf einen Propeller habe ich nicht kapiert,
obgleich wir als Kinder propellerähnliche „fliegende
Untertassen“ als Spielzeug mit Gummiringantrieb schon hatten.

Das hat fogenden Hintergrund. Die propellerähnliche „fliegende Untertassen“ tun genau das, was Deine rotierende Scheibe tun soll. Sie drehen sich und fliegen durch die Luft. Allerdings tun sie das deutlich effektiver. Es gibt zwei Möglichkeiten, Deinen Antrieb zu realisiern. Erstens könnte man die nach außen beschleunigte Luft einfach nach unten umleiten. Zweitens könnte man sie um ein Flügelprofil strömen lassen, welches ringförmig um die Turbine angeordnet ist.

Im ersten Fall würde man durch die nach unten strömende Luft zwar einen Auftrieb erzeugen, aber dadurch, daß die Luft zunächst waagerecht unter der scheibe hindurchströmt, entsteht ein starker Unterdruck, welcher diesem Auftrieb entgegenwirkt. Der Wirkungsgrad würde mit dem Durchmesser der Scheibe abnehmen, weil die waagerecht unterströmte Fläche zunimmt. Ab einem bestimmten Grenzradius müßten Auf- und Abtriebskräfte gegenseitig aufheben und wenn die Scheibe noch größer wird, würde sie sich am Boden festsaugen. Verringert man dagegen den Durchmesser der Scheibe, so erreicht man ein Auftriebsmaximum, wenn die Luft überhaupt nicht waagerecht strömt, sondern sofort nach unter beschleunigt wird. Dann aber ist man wieder beim Propeller.

Im zweiten Fall würde zwar keine abwärtsgerichtete Kraft entstehen, aber dafür hätte man die in die seitliche Beschleunigung investierte Energie sinnlos verpulvert.

Kannst Du - oder ggf auch andere, die hier mitlesen - mir
URL’s bzw Experimentiergruppen nennen, die sich mit solch
neuen Flugtechniken befassen?

Versuch’s mal hier: http://people.a2000.nl/gnijhuis/ifo/ifo-how.html

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Vielen, vielen Dank, Mr. Clever!
Du hast mir wirklich weitergeholfen, vor allen Dingen mit Deinen aerodynamischen Grundlagen und schließlich mit der URL ganz unten.

Dein Nick ist mehr als Understatement, daher meine obige Anrede. Habe auch im Physikboard von Deinen Quantensprüngen gelesen: Du bist sicher kein Laienprediger!

Nochmals vielen Dank
Richard
(auch nachts unterwegs, dann grübelt’s sich am besten)

Kannst Du - oder ggf auch andere, die hier mitlesen - mir
URL’s bzw Experimentiergruppen nennen, die sich mit solch
neuen Flugtechniken befassen? Für Modellbau habe ich leider
nicht die Zeit und auch nicht die Möglichkeit; suche also
Leute, die meine Ideen ggf umsetzen könnten. Über die Kosten
ließe sich reden.

Richard

Also ich habe eine kleine Tischlerei in Paris, und bin selbst Erfinder. Ich koennte das Ding nach Plan herstellen und es wuede mir auch Spass machen, da ich mich auch schon mit vergleichbaren Dingen beschaeftigte(Magnus-Effekt… Flettner- Rotoren…).
Selbst wenn ich wollte, koennte ich es aber trotzdem nicht gratis machen da am Ende des Monats die Gehaelter faellig werden und was zum Bezahlen da sein muss. Wenn Du mir also eine grobe Zeichnung Deiner Idee schickst (Fax:0033 1 42630565) kann ich Dir einen Kostenvoranschlag machen.

Marcus

Pardon, die Faxnummer war falsch. also: 0033 1 42620565
Marcus

Kannst Du - oder ggf auch andere, die hier mitlesen - mir
URL’s bzw Experimentiergruppen nennen, die sich mit solch
neuen Flugtechniken befassen?

Versuch’s mal hier:
http://people.a2000.nl/gnijhuis/ifo/ifo-how.html

ich hab irgendwie nicht erkannt, wo hier neue flugtechniken sein sollen - auftrieb durch aerodynamik ist doch bereits bekannt; die bauform ändert doch nix am prinzip
zu ufos fällt mir nur antigravitation ein … hat vielleicht jemand dazu einen link ? :smile:

ansonsten schaut doch mal hier:
http://www.moller.com/

STK

ich hab irgendwie nicht erkannt, wo hier neue flugtechniken
sein sollen - auftrieb durch aerodynamik ist doch bereits bekannt;

Ich weiß zwar auch nicht genau, worauf Richard hinauswollte, aber ich schätze, daß er eines der beiden folgenden Systeme meinte.

  1. Man nehme eine Scheibe, die in der Mitte ein Loch hat. Wenn man die Scheibe radial durchsägt, erkennt man ein Flügelprofil, welches mit der Vorderseite nach innen zeigt. in der Mitte der Scheibe befestigt man eine Turbine, die Luft von oben ansaugt und seitlich gegen das Flügelprofil bläst. Dadurch entsteht ein Auftrieb, der die Konstruktion nach oben hebt.

Prinzipiell ist das nichts neues, da hier nicht nur die aerodynamik, sondern ein übliches Flügelprofil mit geringfügigen Modifikationen verwendet wird. Dennoch unterscheidet sich das Prinzip von allen gebräuchlichen Flugtechniken dadurch, daß nicht das Profil, sondern die Luft bewegt wird.

  1. Man nehme wieder eine Scheibe, die in der Mitte ein Loch hat in dem die besagte Turbine sitzt. Diesmal besteht die Scheibe aber aus zwei übereinander gelegten Schalen, die außen nach unten gebogen sind. Dadurch entsteht eine ringförmige Öffnung, in die die Luft horizontal hineingelasen wird und eine ebenfalls ringförmige Öffnung an der Außenseite des Rings, durch die die luft vertikal nach unten austritt.

Dieses Gerät arbeitet nicht mit aerodynamischem Auftrieb, sondern ähnlich einer Rakete nach dem Rückstoßprinzip.

Hallo!

Ja, ich bin mißverstanden worden. Ausgegangen waren wir von einem Experiment, wie man die Flugeigenschaften, insbesonders den Auftrieb einer Frisbee-Scheibe verbessern kann. Nun sind diese handelsüblichen Dinger ja keine Scheiben, sondern haben die Form einer fliegenden Baskenmütze bzw eines umgedrehten Tellers. Da gibt es weder eine Öffnung oben noch turbinenähnliche Schaufeln.

Meine These ist nun folgende: Wenn ich oben auf die ebene Fläche ein Loch einfräse und unter den Teller turbinenähnliche Lamellen anbringe, die die Luft nach außen drücken, müßte sich ein zusätzlicher Auftrieb ergeben; also nicht nur durch das Flügelprofil (Venturi-Prinzip) und durch den Anstellwinkel der Scheibe insgesamt, sondern eben zusätzlich durch die nach außen gepreßte Luft, die den Luftdruck unter der Scheibe erhöht, so daß sich die Differenz zwischen dem Unterdruck oberhalb des Profils und unterhalb desselben erhöht.

  1. Man nehme eine Scheibe, die in der Mitte ein Loch hat. Wenn
    man die Scheibe radial durchsägt, erkennt man ein
    Flügelprofil, welches mit der Vorderseite nach innen zeigt. in
    der Mitte der Scheibe befestigt man eine Turbine, die Luft von
    oben ansaugt und seitlich gegen das Flügelprofil bläst.
    Dadurch entsteht ein Auftrieb, der die Konstruktion nach oben
    hebt.

Deinen Link (von Mr.Stupid) habe ich verfolgt, die Idee war für mich neu: So hatte ich es also nicht gemeint.

  1. Man nehme wieder eine Scheibe, die in der Mitte ein Loch
    hat in dem die besagte Turbine sitzt. Diesmal besteht die
    Scheibe aber aus zwei übereinander gelegten Schalen, die außen
    nach unten gebogen sind. Dadurch entsteht eine ringförmige
    Öffnung, in die die Luft horizontal hineingelasen wird und
    eine ebenfalls ringförmige Öffnung an der Außenseite des
    Rings, durch die die luft vertikal nach unten austritt.

Dieses Gerät arbeitet nicht mit aerodynamischem Auftrieb,
sondern ähnlich einer Rakete nach dem Rückstoßprinzip.

Interessant, aber auch so kompliziert hatte ich es nicht gemeint. Mir ging es lediglich um die Verbesserung der Flugeingenschaften (Erhöhung des Auftriebes) durch erhöhten Luftdruck unter der fliegenden Baseknmütze (konmmt dem Flügelprofil am nächsten). Rückstoßprinzip einer Rakete ist in gewisser Weise auch richtig, Vortrieb durch Druckerhöhung und Öffnung nach unten.

Schade, daß man hier keine Pics anhängen kann, aber ich denke, es ist jetzt klar geworden, wie ich es gemeint hatte: eben einfacher.

Gruß Richard