Phasenverschiebung?

[zaphod]

Re: Phasenverschiebung?

Ich möchte diese Diskussion hier nicht anfangen, abr allen, die es verstehen möchten, kann ich nur "Lehrbuch der Experimentalphysik" von "Ludwig Bergmann, Clemens Schaefer, Thomas Dorfmüller, Wilhelm T. Hering, Klaus Stierstadt " anz Herz legen.

[eworm]

Re: Phasenverschiebung?

Kennt ihr diese Gyro-Dinger, die man in der Hand drehen muss um sie auf Drehzahl zu bringen? Solch ein Teil habe ich immer zum Vergleich rangezogen. Wenn man das Ding in eine Richtung kippen will, was passiert dann? Richtig...

[helirup]

Re: Phasenverschiebung?

Hi,

Kennt ihr diese Gyro-Dinger, die man in der Hand drehen muss um sie auf Drehzahl zu bringen? Solch ein Teil habe ich immer zum Vergleich rangezogen. Wenn man das Ding in eine Richtung kippen will, was passiert dann? Richtig...

Tja, nur hat das leider wenig mit unseren Rotorköpfen zu tun. Wenn die nicht über den Anstellwinkel der Blätter, sondern durch eine kippbare Rotorwelle gesteuert würden, wäre es anders...

Ohne jetzt schon wieder zu tief in dieses Thema einzusteigen (Suchfunktion -- wurde schon x-mal diskutiert), ein Tip:

Stell Dir die Luft als Butter und die Rotorblätter als heiße Messer vor. Jetzt überleg Dir, wann Du welchen Anstellwinkel brauchst, um das gewünschte Steuerergebnis zu erhalten. Damit hast Du das Grundprinzip dann verstanden.

Gruß

Rupert

[spreadeagle]

Re: Phasenverschiebung?

Stell Dir die Luft als Butter und die Rotorblätter als heiße Messer vor. Jetzt überleg Dir, wann Du welchen Anstellwinkel brauchst, um das gewünschte Steuerergebnis zu erhalten. Damit hast Du das Grundprinzip dann verstanden.

Das sagt ja ungefähr das aus, was der Schlüter auf seiner Homepage, aber seltsamerweise nicht so in seinem Buch schreibt.
Auf der Homepage aus dem Link oben steht tatsächlich das hier:

Generell gilt: Will man die Rotorkreisfläche in Flugrichtung nach vorne neigen, muss das nach vorne laufende Blatt mechanisch so nach unten gesteuert werden,...

Kann ja jeder mal ausprobieren. Man stelle die Taumelscheibe ganz mit Nick nach vorne und drehe dann am Rotor. Im Ergebnis wollen die Paddel (lenken dann indirekt die Rotorscheibe an, aber hier nicht Thema) links und rechts nach oben/unten (je nach Rotordrehrichtung) und vorne/hinten tut sich nix. Mit anderen Worten, der Heli bzw. sein Rotor würde eigentlich Rollen wollen, tut er aber nicht weil scheinbar Kreiselkräfte am Werk sind. Für Roll gilt das gleiche, links rechts tote Hose, vorne hinten dreht sich das Blatt, daher ebenso 90 Grad versetzt - Phänomenal. Damit funktionieren meine Helis scheinbar anders als mit dem o.a. Butter/Messer Prinzip? Kreiselkräfte scheint also irgendwie stimmig. Wer da meines Erachtens die Physik quält um den 90 Grad Gyroeffekt zu beweisen ist auch auf dem falschen Dampfer denn wir glauben schon dran weil das bei unseren Helis bereits eingebaut.


Nun bin ich aber trotzdem echt irritiert, denn wenn selbst der Schlüter nicht weiss was er da gebaut hat... Ebenso glaube ich, dass echte Helipiloten zwar schulisch gut gebildet sind, aber wer weiss es denn besser (ein paar Ingenieure bei Firmen wie Eurocopter natürlich) als die Modellpiloten die diese Prizipen a) am eigenen Heli total einfach ausprobieren können und b) manche sowas sogar selbst gebaut haben und sich daher in ganz anderer Weise mit der richtigen Anlenkungstechnik und Physik befasst haben.

Da fliegen wir alle Heli und keiner weiss so richtig warum das Taumelscheibenservo links ansteuert und es den Rotor statt links nämlich vorne runter oder hoch zieht.
Letztlich bleiben da bei mir zumindest noch ein paar Fragen offen, die der ein oder andere hier doch mal posten könnte: Wie sieht denn diese Ansteuerung bei den Rigit-Köpfen / Paddel-losen Köpfen aus, was ändert denn in dieser Betrachtung ein Paddelstangen-Vorlauf, was passiert wenn man die Blätter richtig festschraubt (siehe Schlüter Buch) oder richtig löst, was ändert denn eine kippbare Rotorwelle daran, wie steht es um benötigte Servokraft zu Gewicht der Blätter (weil höhere Kreiskräfte) aus usw.

Eine Diskussion wäre toll, abseits von Fresse halten (s.o.) und so, weil das sollte / will doch eigentlich jeder Heliflieger wissen, wenn er an seinem Rotor dreht oder den Knüppel bewegt und ganz was anderes als erwartet passiert...

[Hans Reier]

Re: Phasenverschiebung?

Darüber hatten wir anfang des jahres schon mal sehr angeregt diskutiert http://www.rc-heli.de/board/index.php?topic=46245.0 - leider sind wir uns nicht einig geworden .

Für mich handelt es sich bei dieser Erscheinung zweifelsfrei um Präzessionskräfte - diese Meinung wird aber nicht von allen geteilt.


Schön wäre wenn zu diesem Thema ein Spezialist auf dem Gebiet der Rotorkopfmechanik (zB Walter Bittner) Stellung beziehen würde.



Hans

[spreadeagle]

[helirup]

Re: Phasenverschiebung?

Hi,

markige Worte, nur hilft das nicht weiter.

Hier nochmal kurz die Fakten:

1. Definition Kreiselpräzession/"Kreiselkräfte": Die um 90° zu einer äußeren Kraft versetzte Ausweichreaktion eines Kreisels. 90°. Nicht 89° oder 91°. 90°!

2. Es ist fraglich, ob der Rotor, an dem der entscheidende Teil, auf den die Kraft wirkt, beweglich in Richtung der Krafteinwirkung befestigt ist überhaupt als Kreisel im Sinne der Definition anzusehen ist, bzw. ob es ich hier immer noch um eine äußere Kraft handelt. Entsprechende Argumentation der "Kreiselfraktion" steht hier noch aus.

3. Die Phasenverschiebung am Rotor beträgt nun einmal nicht genau 90°, sondern nur ca. 90°. In der Regel weniger, manchmal sogar deutlich.
So, hier ist das Spiel doch eigentlich vorbei -- es kann sich offenbar nicht um Kreiselpräzession handeln, sonst wären es auch am Rotor genau 90°! Zumindest herrscht hier deutlicher Erklärungsbedarf, bisher habe ich dazu noch nichts vernommen.

4. Die Phasenverschiebung von ca. 90° lässt sich perfekt durch gedämpfte/erzwungene Schwingunen erklären. Ungedämft wären es 180° (2 maliges Integrieren einer sinusförmigen Krafteinwirkung ergibt 2*90°=180° Versatz). Durch die Dämpfung (aerodynamisch, mechanisch, Zentrifugalkraft) wird diese Phasenverschiebung von 180° auf ca. 90° "eingedampft". Bei der Bo 105 wohl bis runter auf 78°.

Fazit:
Es gibt zwei Theorien.
- Bei der einen ist die Anwendbarkeit zumindest fraglich, aber vor allem stimmt das Ergebnis nicht mit der Realität überein bzw. die Realität lässt sich nur "ungefähr" erklären.
- Die andere kann die auftretenden Phänomene vollständig und widerspruchsfrei erklären.


Gruß

Rupert

[klauskolb]

Re: Phasenverschiebung?

Hallo,

3. Die Phasenverschiebung am Rotor beträgt nun einmal nicht genau 90°, sondern nur ca. 90°. In der Regel weniger, manchmal sogar deutlich.
So, hier ist das Spiel doch eigentlich vorbei -- es kann sich offenbar nicht um Kreiselpräzession handeln, sonst wären es auch am Rotor genau 90°! Zumindest herrscht hier deutlicher Erklärungsbedarf, bisher habe ich dazu noch nichts vernommen.

Na da wird die Kreiselpräzession eben geringfügig von anderen Kräften überlagert und fertig.
Davon wird sie ja schliesslich nicht eliminiert.

Z.B. wenn die Blätter ein paar Grad schwenken.

[Helix]

Re: Phasenverschiebung?

Hallo Klaus,

Richtig! Die Kreiselpräzession gilt, aber nicht alleine! Denn sie wird von vielen anderen Faktoren (Blattanströmung, wechselndes Drehmoment, Lastwechsel u.s.w.) beeinflußt bzw. überlagert. Um das Grundprinzip zu verstehen reichen die gebotenen physikalischen Hilfsmittel der Kreiselpräzession vollkommen aus. Und so wird es definitiv auch Berufspiloten beigebracht. (Habe gestern und heute noch mit dreien gesprochen und sie sagen alle unabhängig das Gleiche zu diesem Thema!!!)

Also sollten wir uns damit auch behelfen können! Alles Andere gehört in "Flugphysik-Um-Die Wette-Klugscheißen.de"

Gruß, Lars

[gauloises]

Re: Phasenverschiebung?

Hi Rupert,
Du hast es mit 2.) auf den Punkt gebracht. Es ist definitiv kein "starrer Körper"!
Der Hauptrotor ist "kreiselähnlich".
Aber jetzt wird es spannend:
Die Kreiselgleichungen beziehen sich auf einen stationären Bewegungszustand, den man im allgemeinen mit einer lin. Differentialgleichung löst.
Der Begriff "stationär" meint hier einen zeitunabhängigen Zustand.
Der Hauptrotor (egal, ob Modell oder Echtheli) ist ein kontinuierlich kräftegeführtes Bewegungssystem. (Nicht zeitunabhängig)
Das Problem ist, dass man solche Systeme nicht analytisch lösen kann.
Ingenieure können an dieser Stelle ein paar Formeln aus dem Hut zaubern, mit denen man solch ein System in etwa beschreiben kann (mit allen Ungenauigkeiten, die aber im täglichen Leben durchaus akzeptabel sind).
Das hat mehrere Wirkungen.
1.) Her Heli will ständig gesteuert werden. (Wir wissen das und jetzt wissen wir auch hoffentlich warum)
2.) Es wird ständig über Kreiselkräfte am Heli diskutiert. (Warum eigentlich?)

So spannend das Thema auch sein kann. Es gibt keine einfache Erklärungen. Und die komplizierten Erklärungen machen nicht wirklich schlau und das Leben nicht einfacher.

Unterm Strich bleibt, dass der Heli geschickt gesteuert werden muß.
Und wenn ich meinen Heli mal wieder in den Acker ramme und mir darauf jemand was von Kreiselkräften süllert, dann haue ich ihm aufs Maul!

LiebeGrüße
Wolfgang

[spreadeagle]

Re: Phasenverschiebung?

Deshalb hier mal eine einfache Beschreibung zu Punkt 4

4. Die Phasenverschiebung von ca. 90° lässt sich perfekt durch gedämpfte/erzwungene Schwingunen erklären.

Wäre es ein schwingendes System, wäre es hier auch ein nachlaufendes System.
Der Effekt ist aber vorlaufend - Beispiel: rechtsdrehender Rotor, Nick nach vorne => links hoch, vorne RUNTER => ?!??
... und damit die These widerlegt.



Scheint so, als wenn ihr gar keinen Heli zum ausprobieren besitzt...

[helirup]

Re: Phasenverschiebung?

Hi,

Na da wird die Kreiselpräzession eben geringfügig von anderen Kräften überlagert und fertig.
Davon wird sie ja schliesslich nicht eliminiert.
Z.B. wenn die Blätter ein paar Grad schwenken.

Also da musst Du schon ein bissl genauer werden. Meinst Du, dass eine Phasenverschiebung von 78° durch einen Blattvorlauf von 12° zustandekommt? Ansonsten solltest Du die Kräfte schon näher bezeichnen können, um insbesondere darzulegen, dass sie nur die Differenz zu 90° und nicht den gesamten Effekt verursachen.

Wäre es ein schwingendes System, wäre es hier auch ein nachlaufendes System.
Der Effekt ist aber vorlaufend - Beispiel: rechtsdrehender Rotor, Nick nach vorne => links hoch, vorne RUNTER => ?!??

Da hast Du wohl etwas falsch verstanden. Ich will hier auch nicht alles wiederholen, was schon in anderen Threads geschrieben wurde. Entsprechende Links sind ja hier bereits gepostet worden.
Bin auch nicht ganz sicher wie Du Dein Beispiel meinst. "links hoch, vorne RUNTER" - da müsstest Du die Rotorscheibe aber gut verbiegen...

... und damit die These widerlegt.

... nein, das wohl nicht.

Gruß

Rupert

[Hans Reier]

Re: Phasenverschiebung?

Ohne die diskussion wieder anheizen zu wollen - sie wurde ja schon ausführlich geführt - meine meinung dazu (ohne garantie auf vollständigkeit/richtigkeit ):

- Ein rotierender rotorkopf ist kreiselähnlicher als viele glauben möchten.
- Die verbleibende 'nicht absolute starrheit des kopfes' äußert sich in einer phasen verschiebung etwas kleiner als 90°.
- Es treten natürlich zusätzlich eine vielzahl anderer kräfte auf.

- Die servokräfte werden absolut NICHT zum aufbringen der Kreiselkräfte auf den rotorkopf eingesetzt.
Da hätten servos keine chance denke ich. Servos lenken die rotorblätter derart an daß diese die notwendigen kräfte 'aerodynamisch auf den kopf einprägen' (salopp ausgedrückt). Die energie dazu kommt nicht aus den servos -> sie wird vom Antrieb bereitgestellt. Das servo erzeugt gewissermaßen das steuersignal für den rotorkopf.


Hans

[Helix]

Re: Phasenverschiebung?

Moin Hans!

Richtig, genau so ist es. Gut dass es noch keine Internetforen gab, wo es um die Diskussion ging, ob die Erde eine Scheibe oder doch eine Kugel sei!

Grüße und ein schönes Wochenende....

Lars

[helirup]

Re: Phasenverschiebung?

Hallo Hans,

- Ein rotierender rotorkopf ist kreiselähnlicher als viele glauben möchten.
- Die verbleibende 'nicht absolute starrheit des kopfes' äußert sich in einer phasen verschiebung etwas kleiner als 90°.

vielleicht hast Du da gar nicht so unrecht. (ßberrascht? )

Ich habe mir die Sache nocheinmal durch den Kopf gehen lassen und auch "unseren" alten Thread nocheinmal durchgeschaut. Und musste erkennen, dass ich den groben Fehler gemacht habe, in eine "Entweder-oder"-Argumentation abgerutscht zu sein (obwohl Du ja kräftig mit dem Zaunpfahl gewunken hattest...). Das aber ist natürlich Unfug. Schwingungs- und Kreiseltheorie sind zwei Beschreibungen aus verschiedenen Blickwinkeln, die ich mal als "Bottom-Up" bzw. "Top-Down" bezeichnen würde. Die Richtigkeit der einen schließt also noch lange nicht die Richtigkeit auch der anderen aus. (In der Tat bist Du glaube der einzige, der diesen Fehler nicht gemacht hat.)

Fangen wir also mal mit dem unkritischen an, der Bottom-Up-Beschreibung als erzwungene/gedämpfte Schwingung. Hier gibt es glaube ich eigentlich nicht mehr viel zu sagen. Es handelt sich im Grunde um die unmittelbare Beschreibung der wirkenden Kräfte und erklärt den daraus resultierenden Effekt.

Bleibt die Frage, ob auch die "Kreiselkräfte" eine zutreffende Top-Down-Beschreibung sind.
Wenn ich Dich richtig verstanden habe, meinst Du, dass ein starrer Kreisel im Grunde nicht anderes ist bzw. genauso als Schwingung erklärt werden kann, wobei die Starrheit eben genau einer Dämpfung entspricht, die eine Phasenverscheibung um 90° bewirkt. Andersherum wäre dann der Rotor ein Kreisel, dessen Dämpfung eben nicht genau der eines starren Körpers entspricht, und somit weicht die Phasenverschiebung von den 90° des starren Kreisels ab.

Das wäre zumindest eine verlockende Erklärung. Ob richtig oder falsch wage ich hier nicht zu beurteilen, ohne erst mal eine Massenpunkt-Beschreibung des Kreisels gemacht zu haben, um zu sehen, was denn nun wirklich in so einem Kreisel vor sich geht. Gibt es dafür Freiwillige?

Aber darin liegt für mich auch die Krux der "Erklärung" des Rotors über das Verhalten eines Kreisels. Selbst wenn wir jetzt mal davon ausgehen, dass sie zuträfe, blieben da aus meiner Sicht noch zwei Probleme:
1. Es sind nun einmal idR nicht genau 90°. Also bestenfalls könnte man doch "ähnlich einem Kreisel" sagen.
2. Es wird gar nichts erklärt. Dem Phänomen wird einfach ein Name gegeben, bzw. es wird mit einem anderen bekannteren Phänomen verglichen, dass aber doch mindestens genau so unverstanden ist wie die Rotorkopfanlenkung an sich. Es wird also bestenfalls die Illusion von Verständnis vermittelt, aber im Grunde ist der fragende doch genau so schlau wie vorher.

In dem Sinne

Gruß

Rupert