Die Drehwurftechnik Die Drehwurftechnik - CS-Flugmodellbau

Die Drehwurftechniks.a.l. – die andere Art des HLG-Starts„Ein HLG ist ein Modellsegelflugzeug miteiner maximalen Spannweite von 1,5 m, welcheswie ein Speer in die Höhe geworfen wird.Aus der Höhe eines solchen Handstarts versuchtman, Anschluß zu bodennaher Thermikzu bekommen“. So ist das in Europa seit denfrühen 90er-Jahren in zahlreichen Wettbewerbenmit steigendem Interesse gemacht worden.Und als man glaubte, es zu einer gewissenPerfektion gebracht zu haben, suchte mannach einem internationalen Vergleich. Mitdiesem Anspruch flog eine Gruppe deutscher,österreichischer und schweizer HLG-Piloten,teilweise mit Wettbewerbserfahrungen seitden ersten Jahren, an die amerikanische Westküste,um an der weltgrößten HLG-Veranstaltungin der Nähe von San Diego teilzunehmen.Groß war die Spannung, denn: wieleistungsfähig würden die mit Querruder undWölbklappe ausgerüsteten amerikanischenHLGs sein?Die wirkliche Überraschung aber gab esschon am ersten Trainingstag: Eine Gruppeaus Seattle hatte eine Startmethode entwikkelt,mit der sie kleine HLGs, mit einer Spannweitevon ca. 1,1 m, auf deutlich größere Höhenwerfen konnten – höher als alles, wasman bis dahin gesehen hatte. Dabei faßten sieihre Flieger am Randbogen und schwangenihn von hinter dem Rücken nach unten durch,um ihn dann vor sich auf Brusthöhe mit sehrgroßer Geschwindigkeit in einen senkrechtenSteigflug freizugeben. „Side arm launch“(kurz: s.a.l.), so wurden wir belehrt, würdensie diese Wurftechnik nennen. Das Manko ander Startart war die Beschränkung in derSpannweite, ein normaler 1,5-m-HLG hättemit dem rechten Randbogen den Boden berührt.Die kleinen Flugzeuge hatten Schwächenvor allem beim Fliegen in „schlechter“Luft und waren auch bei kräftiger Thermikhäufig benachteiligt.01020703040532

Es gab aber noch einen weiteren Teilnehmeraus Seattle, der die Startmethode weiterentwickelt hatte. Dick Barker, ein 62-jährigerHerr, ruhig und ein wenig behäbig wirkend,warf seinen das Spannweitenlimit voll ausnutzenden HLG „Uplink 58“ ebenfalls am linkenRandbogen auf überlegene Höhen. Dabeidrehte er sich jedoch in der Manier eines Diskuswerfersum seine Achse und schleudertedas Modell waagerecht um sich herum. Soumging er der Gefahr einer Bodenberührungund warf geschätzte 6-7 m höher als alle„Speerwerfer“. Das Glück aller anderen Wettbewerbsteilnehmerwar, daß er die HLG-Fliegereisehr gelassen anging und nur so zumSpaß mitmachte. Gleichwohl war es sehr überraschend,daß er im Laufe des Nachmittagsca. 50 bis 70 Starts machte und keinerlei Ermüdungserscheinungenzeigte.Zurück in der Heimat war uns allen klar,daß hier ein großes Potential für möglicheLeistungssteigerungen liegt. Es wurden alsoeigene Versuche mit den gewohnten HLGsangestellt, die jedoch nur sehr bescheideneErfolge brachten. Es gelang zwar recht schnell,das Flugzeug am Randbogen zu greifen undsich damit im Kreis zu drehen. Alles nach derFreigabe endete jedoch zumeist in unkontrolliertenFlugzuständen, die teilweise zu einemtotalen Strömungsabriß führten. Es war nichtgerade materialschonend, so daß man mit äußersterVorsicht handeln mußte, um seinenModellbestand nicht zu arg zu dezimieren.Ein EPP-Foamie diente zeitweise als Trainingsgerät.Er ließ sich zwar nicht besser werfen,ertrug aber die Einschläge nach völligmißglückten Abwürfen schadensfrei.Mit diesem bescheidenen Kenntnisstandverabschiedete sich die Wettbewerbsszene indie Winterpause. In eben diese Zeit fiel auchdie Schaffung eines Reglements, das die HLG-Fliegerei zu einer internationalen Wettbewerbsklassemachte. Die wichtigste Neuerungwar dabei der Wegfall der Servozahlbegrenzung,so daß nun auch Flugzeuge mitQuerrudern und/oder Wölbklappen zulässigsind.Aerodramat ik des s.a.l.Alle bisherigen Versuche hatten klar gemacht,daß ein Problem auf zwei Ebenen zulösen ist. Zum einen ist der motorische Ablaufder Wurfbewegung weiter zu verfeinern,aber auch die Flugzeuge sind an diese Startmethodeanzupassen. Bei Verdeutlichung d e sStartvorganges werden folgende Schwierigkeitenoffensichtlich: Die Beschleunigung vordem Abwurf erfolgt auf einer flachen Kreisbahn,wobei die „Achse“ – der Körper desWerfers – parallel zu der Hochachse des Flugzeugesausgerichtet ist. Nach der Freigabesoll das Flugzeug jedoch möglichst schnellauf einer geradlinigen Flugbahn, tangentialaus dem Beschleunigungskreis heraus fliegen.Die Richtungsänderung findet also hauptsächlich um die Hochachse des Flugmodellsstatt. Die Steuerung und Stabilisierung einesFlugzeuges um die Hochachse wird durchBilder1.) A usgangsstellung: der HLG wirdam R andboden gefaßt, während derandere Randbogen in der Wieseaufgelegt werden kann. Der Blickdes Werfers ist gegen den Windgerichtet.2.) Beginn der Drehung, der Körperwird gegen den Uhrzeigersinngedreht. Der Wurfarm bleibt hinterdem R ücken zurück und z ieht denHLG nur langsam in diewaagerechte Kreisflugbahn. Je weiterhier der HLG z urückbleibt , um sogrößer ist später derBeschleunigungsweg.3.) Beginn derBeschleunigungsphase: immer nochist das Modell weit hinter demWerfer, die linke Schulter wird nachvorn gedrückt . Das linke Beinmacht einen Ausfallschritt inWurfricht ung, um dieBeschleunigungsst recke weiter zuverlängern.4.) Mitten in der Beschleunigungwird dann am gestreckten Arm derHLG mit v oller Kraft nach vorn undoben gezogen. Am Modell zeigensich deutlich Verformungen durchdie Zugkräft e am Randbogen.5.) Der Abwurf passiert auf derHöhe des Werfers mit immer nochgestreckt en Arm. Wenn der Armgebeugt oder das Modell bis weiternac h v orn beschleunigt wird, kannes zu den beschriebenenSt römungsabrissen nach derFreigabe kommen. Der Werfer hatoft das Gefühl, der R andbogenwürde ihm zu früh aus der Handrut schen. So jedoch gelingen diesaubersten A bwürfe.6.) Nach dem Abwurf muß nur nochdie Drehbewegung des Körpersabgefangen werden. Dabei ist zubeobachten, wie der HLG aufunglaubliche Höhen steigt. DieTrimmung des Modells sollte dabeiso eingestellt sein, daß sich kurznac h dem A bwurf ein senkrechterSt eigflug ergibt. Die zweite Hälftedes Steigfluges kann dann schonwieder gesteuert werden.7.) Jochen Reuter mit einem neuen„Flit zebogen 2000“. SchlankerFlügel mit kombiniertenQuerrudern/Wölbklappe, Steuerungüber insgesamt drei Servos C 261,Stromversorgung aus zwei Zellen06080910111233

141315BilderTadiran 430 mAh. A uf dem Flächeninhalt von 19,5 qdm lasten Gewicht e ab 200 bis260 g.8.) Leitwerk eines „Flitzebogen 2000“ aus 3 mm Balsaholz und vollflächiger 25g/qm Glasgewebebeschichtung. Das Höhenruder ist vor dem Seitenleit werkangebrac ht, so daß es nicht durch dessen Wirbel beeinflußt wird. Das Seitenleitwerkist nicht angelenkt und seitlic h so an das R umpfrohr gek lebt , daß ein Teil desFläc heninhaltes unter den Rumpfrohr liegt .169.) Griffposition mit Wurfstift im „Flitzebogen 2000“ -Außenflügel. Durch dieergonomische Handhaltung kann die Wurfenergie effizient in den HLG eingebrachtwerden.10.) Der Wurfstift ist diesmal ganz außen angebracht. Das Modell kann auch nur andiesem Stift gut geführt werden.11.) Handhaltung für Flügel ohne Wurfstift. Um die Zugkräfte z u übertragen… mußein hoher Druck auf den Flügel ausgeübt werden. Verstärkungen im Randbogen sindnot wendig.1712.) Handschuhe waren auf Wettbewerben verschiedentlich zu sehen. Hier beiMichael Bene um die Reibung zwischen Wurfhand und Flügel zu erhöhen und um sost ärker beschleunigen zu können. In anderen Fällen auch zum schonen derFingerkuppen am Wurfstift.18das Seitenleitwerk übernommen, dem somiteine ganz besondere Bedeutung zukommt. Istdas Seitenleitwerk zu klein, dann kann es nachder Freigabe zum Strömungsabriß kommen,welcher im unkontrollierten Flugzustand endet.Das Seitenleitwerk ist aber auch für denweiteren Steigflug von Bedeutung. Der Wechselvom Kreis- zum Geradeausflug leitet einePendelbewegung um die Hochachse ein, diezu dämpfen ist. Da diese Pendelbewegung denWiderstand des Modells stark erhöht, solltesie möglichst stark gedämpft werden. Eingroßes, überdimensioniert erscheinendesSeitenleitwerk bringt also effektiv Starthöhe.Dies alles gilt für ein querrudergesteuertesModell ohne viel V-Form. Bei einem Zweiachsmodell,welches in der Regel mit deutlichmehr V-Form gebaut wird, kommt ein weitererAspekt hinzu. Aufgrund der Schiebeflugzuständenach der Freigabe kommt es im Steigflugzu einer Rollbewegung nach links. Entgegenwirkenkann man dem durch einenSeitenruderausschlag nach rechts. Die nötigenRuderausschläge werden meist – durch einenSchalter für den Steigflug abrufbar – in dieFernsteuersender programmiert und könnenso für den Normalflug schnell wieder weggeschaltetwerden.MotorikDer Bewegungsablauf beim „side armlaunch“ ist in der Bilderfolge dargestellt undbeschrieben. Dabei bleibt die Frage, wie sichnun ein Neueinsteiger an diese Wurftechnikherantasten sollte. Hier ist grundsätzlich nurdavon abzuraten, ein nicht entsprechend34

ausgelegtes Modell für die ersten Versucheheranzuziehen. Mit einem angepaßten HLGhingegen gelingen die ersten Würfe rechtschnell. Dabei sollte man jedoch erst einmalauf einen Krafteinsatz völlig verzichten undden Bewegungsablauf langsam üben. VonVorteil ist ein Helfer, der das Modell steuertund die Wurfbewegung beobachtet, um Korrekturenmöglichst früh anzubringen. Einhäufig zu beobachtender Fehler ist, daß dasModell bereits während der ersten 270° derKörperdrehung seitlich, also parallel zurBrust des Werfer, geführt wird. Zur Beschleunigungwird dann in der Schlußphase derWurfarm bis vor den Körper gezogen. Damitwird der Mittelpunkt der Kreisbahn von derKörpermitte in das Schultergelenk verlegtund so der Kreis zugezogen. Dadurch ist direktnach der Freigabe ein sehr starker seitlicherSchiebeflug am Modell zu beobachten,und dieser erzeugt einen sehr großen Widerstandim schnellsten Steigflugabschnitt. Günstigerist es, das Modell von weit hinter demRücken hervor zu beschleunigen und dieKreisbahn in Verbindung mit dem Ausfallschrittin Wurfrichtung leicht zu öffnen.Ist die Bewegung dann einigermaßen sicher,kann die Geschwindigkeit in der letzten Beschleunigungsphaselangsam gesteigert werden.Man kann dabei auch feststellen, daß nurwenig Kraft eingesetzt werden muß, um diebislang per Speerwurftechnik erreichten Höhenzu erreichen. Der Einsatz der vollen Wurfkraftsollte erst allmählich und mit langsamerSteigerung erfolgen, dann verbessern sich dieWurfhöhen noch einmal deutlich.Grundsätzlich läßt sich über die s.a.l.-Techniknoch sagen, daß sie für den Werfer einfacherzu erlernen ist als die Speerwurftechnik,welche als eine der kompliziertesten inder Leichtathletik gilt. Auch die physischeBeanspruchung, sei es in Gelenken oder auchin der Muskulatur, ist bei der harmonischenKreisbewegung deutlich geringer. Das Erlernendes s.a.l. ist daher besonders all denenzu empfehlen, die bisher aufgrund entsprechenderBeschwerden ein Defizit in der Wurfhöhehatten.Wer beim Erlernen des „side arm launch“keine Rückschläge in Form von völlig zerstörtenHLGs erleben möchte, der kommtnicht umhin, sich Zeit zu nehmen. Die sichereBeherrschung der Wurftechnik erfordertsicherlich, je nach Begabung, 500 bis 1.000Probewürfe. Auch danach sollte jeder HLG-Pilot so verantwortungsvoll sein und nie dieRichtung von Menschen in geringer Entfernungwerfen.Mod ellauslegungWer bis hierhin mit seinem alten HLG gekommenist, der hat das Modell früher viel zustabil gebaut: Die Belastungen am Modellsind bei kräftigen s.a.l.-Starts deutlich höherund auch andersartig als bei der alten Speerwurftechnik.Der Grund dafür liegt in derKrafteinleitung vom Randboden aus und denim Kreisflug austretenden BeschleunigungsundFliehkräften.Diese Fliehkräfte berechnen sich aus F =(m x v 2 )/r (m = Modellmasse; v = Abwurfgeschwindigkeit;r = Radius der Kreisbahn).Unter den Annahmen m = 300 g und r = 1,5m (Armlänge + Halbspannweite) ergibt sichschon bei einer Abwurfgeschwindigkeit von90 km/h eine Kraft von 125 N, welche einerGewichtskraft von 12,5 kg entspricht. DieseAbwurfgeschwindigkeit ist für Steigflüge aufca. 22 m ausreichend, beim „side arm launch“sind jedoch deutlich größere Abwurfgeschwindigkeitenmöglich. Somit ist mit bis zudoppelt so hohen Kräften zu rechnen.Eine Beschreibung der notwendigen Bauweisensoll im folgenden am Beispiel desneuen „Flitzebogen 2000“ vorgeführt werden:Der Flügel ist in Schalenbauweise aus einemSandwich aus 25 g/qm als Innen- und Außenlaminatund Stützstoff aus 1 mm Rohacelloder 0,8 mm Balsa aufgebaut. Der Holm bestehtaus einem 5 mm breiten Balsasteg undje zwei Carbonrovings pro Holmgurt. Da dieKrafteinleitung vom Randbogen aus geschieht,ist der Holm auch bis dort fortgesetzt. Für dieFortsetzung auf Seit e 69!

Fortsetzung von SeiteKrafteinleitung von der Hand des Werfers gibtes die zwei grundlegenden Möglichkeiten desReibschlusses und des Formschlußes. Reibschlußmeint, daß der Pilot die Fliehkraftdurch einen entsprechenden Druck seinerFinger auf den Außenflügel überträgt. DerDruck müßte dabei so groß sein, daß die leichtgebaute Schale unserer Flügel auf Dauer v e r-sagen, sprich einbeulen, würde. Eine formschlüssigeVerbindung hingegen kann auseinem Griff, der von den Fingern der Wurfhandumschlossen werden kann, bestehen.Dieser Griff muß direkt mit dem Holm verklebtwerden. Bei unseren Modellen wird einnach oben und unten aus dem Flächenendeherausragender CFK-Stift mit zwei Fingernumfaßt. Dieser Stift hat in Wirklichkeit dieForm eines T, so läßt er sich auf großer Längemit dem Holm verkleben. Die Krafteinleitungerfolgt auf diese Weise direkt in tragendeBauteile.Für ein Zweiachsmodell mit mehrfacherV-Form ergibt sich durch die Zugkräfte inSpannweitenrichtung noch eine zusätzlicheBelastung. Die V-Form-Knicke werden aufgebogen,die Oberseite der Fläche in diesemBereich also einer großen Zugbelastung ausgesetzt.Verstärkungen sind hier notwendig.Eine Verschraubung der Tragfläche aufdem Rumpf mit zwei M4-Kunststoffschraubenhat sich als nicht ausreichend erwiesen,die Schrauben wurden auch bei geringenRumpfgewichten unter 110 g (flugfertig inkl.Leitwerk) abgeschert. Wie uns erst einigeFotos vom Abwurf zeigen, wird diese Stellehoch beansprucht und entsprechend verformt.Es ist daher dringend zu einer festeren Verbindungdurch Stahlschrauben oder dickerenKunststoffschrauben zu raten.Der Rumpf wird vor und nach dem Abwurfstark auf Biegung beansprucht. Die Hauptbelastungergibt sich dabei aus den aerodynamischenKräften auf das Seitenleitwerk, welches,wie oben beschrieben, den Übergangzwischen den Flugphasen dämpfen muß. DerLeitwerksträger unserer Rümpfe besteht ausselbstgefertigten konisch zulaufenden Carbonrohren.Sie bestehen aus einem Carbonschlauch10 g/m und zusätzlicher unidirektionalerVerstärkung in Form von 4-12 NF-24-Cabonrovings. Derartig biege- und torsionssteifeRümpfe geben dem Modell eine guteRichtungsstabilität im Steigflug und leistenso einen Beitrag zur Wurfhöhe. Die Hebelarmlängeist gegenüber den Zweiachs-HLGsdes Vorjahres wieder kürzer geworden undliegt nun deutlich unter 600 mm. Die Stabilitätum die Querachse ist für die Wurftechnikausreichend, die Modelle sind im Flugjedoch deutlich agiler.Die notwendige Dämpfung um die Hochachseläßt sich am einfachsten mit einemKreuzleitwerk erzielen. Die erforderlicheGröße des Seitenleitwerks ist dabei von derMasse des Modell und insbesondere derAußenflügel abhängig. Bei unseren leichten(unter 260 g) HLGs ist eine Seitenleitwerksflächeab 1,3 qdm ausreichend, schwerereModelle benötigen mehr. Zu kleine Seitenleitwerkesind daran zu erkennen, daß dieModelle nicht richtungsstabil steigen, auchwenn der Werfer die Technik beherrscht. DieSeitenleitwerke sind bei unseren Modellennicht angelenkt, d. h. der gesamte Flächeninhaltsteht als reine Dämpfungsfläche zu Verfügung.Möchte oder kann man auf die Ansteuerungdes Seitenleitwerks nicht verzichten,so ist das Ruderhorn des Seitenleitwerksauf der rechten Seite anzubringen. Im Beschleunigungskreisist die Anlenkung dannauf Zug beansprucht und das Seitenruder kannunter den aerodynamischen Kräften nicht soeinfach verbogen werden. Die sich in letzterZeit durchsetzenden Anlenkungen mit zweiSeilen ist für die hohen Kräfte auf das Seitenleitwerknicht steif genug. Seitenleitwerkeaus festem 3-mm-Balsa haben sich wiederholtals zu schwach erwiesen, sie brachen beiden Starts. Daher sind die Brettchen teilweiseoder auch auf ganzer Fläche mit GFK-Gewebeund CFK-Einlagen verstärkt. Bei derGestaltung des Seitenleitwerks ist zu beachten,daß vom Rumpf aus einseitig angebrachteFlächen, zum Beispiel nur nach oben, einTorsionsmoment in den Rumpf einleiten.Dieses Moment kann einen konventionellenGFK-Rumpf zerbrechen. Darum gehen vielKonstrukteure dazu über, oberhalb und unterhalbdes Rumpfes gleichgroße Seitenleitwerksflächenanzubringen, so daß sich die Momentegegenseitig aufheben. Die größte mechanischeStabilität ergibt sich, wenn dabeidurchlaufendes Holz Verwendung findet unddas Ruder seitlich an das Rumpfrohr geklebtwird. Bezüglich des Höhenleitwerks ist daraufzu achten, daß die Verklebung mit demRumpf großflächig und besonders fest gestaltetwerden muß. Auch die Anlenkung mußspielfrei und möglichst unelastische sein.Aerodyn amikSchon beim Wurf eines 300-g-HLGs auf eineHöhe von 20 m werden ca. 40 Prozent der kinetischenEnergie aus der Abwurfgeschwindigkeitdurch den Luftwiderstand aufgezehrt.Bei höheren Abwurfgeschwindigkeiten steigtdieser Anteil überproportional an. Daher gewinntdie gelungene aerodynamische Auslegungdes gesamten Modells an Bedeutung.Bei Querrudermodellen mit Rudern, die überdie gesamte Spannweite reichen (Flaperon-Auslegung), besteht die Möglichkeit, die Wölbungmit einfachen Mitteln über senderseitigeMischer zu variieren. Es liegt also beidieser Auslegung nahe, die Wölbung für denStart zu verringern und im anschließendenGleitflug wieder zu erhöhen. Durch dieseneuen Möglichkeiten stellt sich nun wiederdie Frage nach der optimalen Profilierung.Wir haben ein Profil mit einer Wölbung vonnur 1,3 Prozent gewählt und kommen miteiner Dicke von 6,5 Prozent aus. Andere Neukonstruktionendiesen Jahres gehen in dieselbe Richtung.Erreichter L eist ung sstan d beim s.a.l.Der unbedarfte Leser hat sich zwischenzeitlichsicher gefragt, wozu eine neue Startmethodeentwickeln, wenn man auch mit derkonventionellen Art Thermikanschluß findenkann? Die Antwort ist einfach: 40 m Wurfhöhe.Bei Gegenwind kann es auch mal mehrsein. Nach der „Speerwerfer“-Methode könnentrainierte Werfer auf Höhen von 22-24 mwerfen, wobei sich schon nach einigen StartsErmüdungserscheinungen bemerkbar machen.Die Wurfhöhe kann also um bis zu 70Prozent gesteigert werden. Mit der erreichtenHöhe kann auch ein HLG mit höherer Sinkgeschwindigkeit,die sich aus der geändertenModellauslegung ergibt, noch um einigeslänger fliegen als bisher.Einsatzmö glichkeiten der WurftechnikFür die Freizeitfliegerei ergibt sich durch diegrößeren Starthöhen und eine auf besserenStreckenflug ausgelegte Modellkonstruktionviel häufiger die Möglichkeit, Thermik aufzuspürenund auszunutzen. Die nach Thermikabsuchbare Fläche hat sich seit dem Vorjahrnahezu verdoppelt, die Anzahl der erfolgreichenlangen Flüge ebenfalls. Obwohl diesesgrundsätzlich auch für Wettbewerbserfolgevon großem Vorteil ist, ergibt sich auch einNachteil: Ein s.a.l.-Start dauert länger als einkonventioneller Wurf. Bei Wettbewerbsaufgaben,die ein schnelles Landen und wiederStarten des Modells erfordern, sind die fünfSekunden bis zum Neustart zu lang. DasFangen des Modells am Rumpf ist dabei nurzeitraubend, schneller ist es, am Boden zuLanden und am Randbogen wieder aufzuheben.Die Perfektion, den HLG am Randbogenzu fangen und nach der 360°-Drehung gleichwieder davon zu schleudern, ist sehr schwerzu erlernen, scheint aber möglich.Dem Grundgedanken, aus einem Handstartin die Thermik fliegen zu können, kommtman mit dieser neuen Wurftechnik jedocheinen bedeutenden Schritt näher.................................................................................................................................Uwe Reker, Achim StreitAUFWIND Nummer 6/2000 erscheint am 31.69