Die Tragflächen der Surfbrettfinnen besitzen in der Regel symmetrische Profile. In Fahrt bilden diese symmetrisch profilierten Tragflächen dann Querkraft generierende Systeme, wenn die Anströmung nichtaxial erfolgt. Die aus dem hydrodynamischen Auftriebsgebaren der Tragfläche resultierende Querkraft wird vom Surfer/Surferin beim Manövrieren genutzt. Der Mensch und das Material, Surferin und Board bilden wie in jeder professionell ausgeübten Sportart eine unmittelbare Einheit.
Forschung an Surfboardfinnen ist insofern einzigartig, weil hier nicht mit Modellen im Strömungskanal und mit skalierten Funktions- und Technologiedemonstratoren gearbeitet werden muss, sondern Originale Gegenstand der Untersuchungen sind.
Der kontrolliert struktur-flexiblen Verformung von Strömungsbauteilen räumen wir eine hohe Zukunfts- und Innovationsfähigkeit und damit einem hohen Stellenwert in unseren rezenten Forschungsbemühungen ein. Intelligente Mechanik (i-mech) in Surfboardfinnen bedarf aber noch eines weiteren innovativen Schrittes hin zu einer nicht-orthodoxen „intelligenten Fluid-Struktur-Wechselwirkung, i-FSI“. Dies ist Gegenstand des Aufsatzes.
Es bleibt festzustellen, dass das aus dem physiologischen Aufbau des Mittelhandknochensystems der Wirbeltiere extrahierten Gestaltungsprinzip funktionsartbedingt unter Belastung eine Tragfläche ausbildet, deren Profilkontur eine konkave Wölbung aufweist. Die Tragfläche besitzt also ein nicht-orthodoxes Beaufschlagungs-Verformungs-Verhalten. Ursache ist die bauliche und funktionale Ausbildung eines „Gelenkplattengetriebes“. Das Gestaltungsprinzip ist die Grundlage für passive, belastungsadaptive, autonom arbeitende, mechanische Anordnungen, die sich selbstständig, also ohne Steuerungs- und Regeleingriffe, unter Last zu einem konkaven System verformen.
Inhaltsverzeichnis
- Orthodoxe und nichtorthodoxe Verformung. Eine Intervention.
- Orthodoxe und nichtorthodoxe Fluid-Struktur-Wechselwirkung an Leit- und Steuertragflächen kleiner Seefahrzeuge.
- Leit- und Steuertragflächen kleiner Seefahrzeuge
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die vorliegende Arbeit untersucht das Verhalten von Surfboardfinnen, insbesondere im Hinblick auf ihre Verformungseigenschaften unter Belastung. Im Fokus stehen die Wechselwirkungen zwischen Fluid und Struktur, die zu einer dynamischen Anpassung der Finnenform führen. Die Studie befasst sich mit den Auswirkungen dieser Verformungen auf die hydrodynamischen Eigenschaften der Finnen und deren Einfluss auf das Lenkverhalten eines Surfboards.
- Fluid-Struktur-Wechselwirkung an Surfboardfinnen
- Verformungseigenschaften von Finnen unter Belastung
- Einfluss der Verformung auf die hydrodynamischen Eigenschaften
- Lenkverhalten eines Surfboards
- Einsatz der Finite-Elemente-Methode (FEM) zur Analyse der Verformung
Zusammenfassung der Kapitel
- Kapitel 1 führt in das Thema ein und beschreibt die grundlegenden Prinzipien der Fluiddynamik und der Tragflügeltheorie im Kontext von Surfboardfinnen.
- Kapitel 2 analysiert die statisch-mechanischen Eigenschaften von Surfboardfinnen und untersucht die Verformung unter homogener Lastverteilung mithilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM).
- Kapitel 3 stellt die theoretischen Grundlagen für die Berechnung der Verformung von Surfboardfinnen vor und beleuchtet die Elastische Theorie und die Biegedifferentialgleichung.
- Kapitel 4 präsentiert Simulationsergebnisse und analysiert die Verformung von Surfboardfinnen unter verschiedenen Belastungs- und Strömungsbedingungen.
Schlüsselwörter
Surfboardfinnen, Fluid-Struktur-Wechselwirkung, Verformung, Finite-Elemente-Methode (FEM), Elastische Theorie, Biegedifferentialgleichung, Tragflügeltheorie, Hydrodynamik, Strömungsmechanik, Querkraft, Auftrieb.
Häufig gestellte Fragen
Was ist eine Fluid-Struktur-Wechselwirkung bei Surfboardfinnen?
Es beschreibt die gegenseitige Beeinflussung von der Wasserströmung (Fluid) und der elastischen Verformung der Finne (Struktur) während der Fahrt.
Was versteht man unter "nicht-orthodoxer" Verformung?
Damit ist ein belastungsadaptives Verhalten gemeint, bei dem sich die Finne unter Last selbstständig zu einem konkaven System verformt, ähnlich dem Mittelhandknochensystem von Wirbeltieren.
Wie wird die Finite-Elemente-Methode (FEM) hier eingesetzt?
Die FEM dient dazu, die mechanische Verformung der Finnen unter verschiedenen Lastverteilungen und Strömungsbedingungen computergestützt zu simulieren.
Welchen Vorteil hat "intelligente Mechanik" (i-mech) für Surfer?
Sie ermöglicht eine passive Anpassung der Profilkontur ohne externe Steuerung, was den hydrodynamischen Auftrieb und das Manövrierverhalten des Boards verbessert.
Warum wird an Originalen statt an Modellen geforscht?
Forschung an Surfboardfinnen ist einzigartig, da die Originalbauteile klein genug sind, um direkt ohne Skalierung im Strömungskanal untersucht werden zu können.
- Citar trabajo
- Dipl.-Ing. Michael Dienst (Autor), 2016, Orthodoxe und nichtorthodoxe Fluid-Struktur-Wechselwirkung an Leit- und Steuertragflächen kleiner Seefahrzeuge, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/336754
