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Blackbird Landsegler Der Blackbird ist ein experimenteller Segelwagen oder Landsegler mit großem Rotor der als Propeller

Blackbird (Landsegler)

Der Blackbird ist ein experimenteller Segelwagen (oder Landsegler) mit großem Rotor, der als Propeller oder Turbine wirken kann. Er wurde konstruiert, um zu demonstrieren, dass es möglich ist, direkt vor dem Wind schneller als der Wind zu segeln.

Der erste Prototyp des Blackbird, die Fähnchen am Boden und am Fahrzeug zeigen, dass der wahre und scheinbare Wind entgegengesetzt sind.

Blackbird wurde von Rick Cavallaro and John Borton, Team von Thin Air Designs, gebaut und von Rick C. auch pilotiert.

Das Projekt Blackbird wurde von Joby Energy gesponsert, ein nach 2007 von JoeBen Bevirt gegründetes Unternehmen, das 2010 an der Entwicklung von drachengetragenen Windturbinen arbeitete. Unterstützung erfuhr das Projekt durch Sportvision, Met One Instruments und SparkFun.

Am 2. Juli 2010 stellte der Blackbird mit 2,8-facher Windgeschwindigkeit direkt vor dem Wind am El Mirage Lake, in der Mohave-Wüste, Kalifornien den ersten zertifizierten Weltrekord in dieser Kategorie auf. Dabei treiben die Räder den Propeller an. Am 16. Juni 2012 stellte der Blackbird mit 2,1-facher Windgeschwindigkeit direkt gegen den Wind auch den Weltrekord für die Fahrt in die Gegenrichtung auf, wobei der Rotor als Turbine wirkend die Räder antreibt.

Beide Rekorde wurden von der North American Land Sailing Association (NALSA) nach jeweils unterschiedlichen Regeln anerkannt.

Bereits 1969 baute der Aerodynamiker Andrew Bauer einen Rotorsegler, der 1,2-mal so schnell wie der direkte Rückenwind fuhr. Da dies jedoch nie von unabhängiger Stelle bestätigt wurde, blieben viele Fachleute skeptisch, und einige waren sogar der Meinung, es sei physikalisch unmöglich. Andere Forscher kamen wie Bauer zum Schluss, dass so ein Fahrzeug keineswegs gegen physikalische Gesetze verstoße. Um die Kontroverse zu beenden, machte sich im Oktober 2009 ein Team daran, einen Rotorsegler zu bauen, der mindestens doppelte Windgeschwindigkeit genau vor dem Wind erreichen sollte. Die offiziellen Rekordläufe der North American Land Sailing Association (NALSA) fanden am 2. und 3. Juli 2010 auf der El Mirage Salztonebene in Kalifornien statt. Aus den Versuchen, bei denen alle Bedingungen erfüllt waren, wurde der mit dem höchsten Vielfachen der Windgeschwindigkeit ausgewählt, welches bei knapp 2,8 lag (44,6 km/h bei 16 km/h Wind). Hierbei wurde das Gerät, wie auch bei den meisten anderen Fahrten, am Start von einem Helfer zu Fuß mit Muskelkraft angeschoben, was nach den NALSA-Regeln jedoch zulässig war. Die in einem anderen Versuch erzielte Höchstgeschwindigkeit von 51,4 mph (82,7 km/h) erkannte die NALSA 2012 nach Revision 4 der Rekordkategorien ebenfalls als Rekord an.

Mit einer modifizierten Version des Blackbird wurde 2012 (am New Jerusalem Airport in Tracy) direkt gegen den Wind gefahren und dabei (in unterschiedlichen Läufen) 2,1-fache Windgeschwindigkeit bzw. eine Höchstgeschwindigkeit von 22,9 mph (36,9 km/h) erreicht (Rekorde in den einschlägigen NALSA-Kategorien C3: Propeller or turbine powered sailing craft, maximum speed; C4: Dead Down Wind and Dead Up Wind craft, speed ratio). Der Rotor wirkt dabei nicht als Propeller, sondern als Turbine, liefert also mechanische Leistung zum Antrieb an die Räder ab. Prinzipiell könnte ein gleichgestalteter Rotor für beide Fahrtrichtungen – mit und gegen den Wind – verwendet werden; normalerweise hat jedoch eine (statorlose) Turbine eine entgegengesetzte Profilwölbung im Vergleich zu einem Propeller.

Grundlage Bearbeiten

Auf den ersten Blick wirkt das Konzept kontraintuitiv, denn es scheint, als würde der Wind nur durch den Winddruck das Fahrzeug schneller antreiben, als es sich selbst bewegt. Dabei betrifft dieser passive Betriebsmodus nur die Dauer des Anfahrens. Allerdings ist der Propeller derartig konstruiert, dass er nicht wie ein Windrad vom Wind angetrieben wird, sondern durch die von den Rädern erzeugte, und auf den Propeller übertragene Rotation einen Luftstrom entgegen der Fahrtrichtung erzeugt. Vereinfacht gesprochen handelt es sich also um ein Gebläse, das gegen den Wind bläst, und damit eine Kraft in Bewegungsrichtung erzeugt. Hierin liegt auch begründet, warum eine höhere Geschwindigkeit, als die des Windes, erreicht werden kann.

Die zugrunde liegende Beschreibung für die Kraft lässt sich durch folgende Gleichung darstellen:

wobei für eine Abschätzung für angenommen werden können.

Trivia Bearbeiten

Allgemein herrscht Unstimmigkeit, ob das Konzept des Blackbird tatsächlich funktioniert. Im Zuge einer wissenschaftlichen Debatte mit Derek Muller, der über seinen weit verbreiteten Youtube-Kanal Veritasium über Blackbird berichtete, und einer anschließenden Wette über 10.000 USD mit dem UCLA Professor Alexander Kusenko, in der letzterer behauptete, dass das Konzept nicht funktionieren könne, musste Kusenko seine Niederlage eingestehen.

Weblinks Bearbeiten

Siehe auch Bearbeiten

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. Joby Energy: Official Sponsor fasterthanthewind.wordpress.com, 20. Juni 2012, abgerufen 9. Oktober 2019.
  2. Eric Wesoff: Wind : Joby Energy: The Tale of a High-Flying Entrepreneur greentechmedia.com, 16. April 2010, abgerufen 9. Oktober 2019.
  3. Update on June 16 Record Submission to NALSA 25. Juni 2012, abgerufen 9. Oktober 2019.
  4. ↑ Direct Downwind Record Attempts. NALSA, abgerufen am 11. Februar 2011.
  5. Andrew Bauer: The Ancient Interface : Faster Than The Wind. (PDF; 4,7 MB) 26. April 1969, abgerufen am 11. Februar 2011.
  6. (Memento des Originals vom 15. März 2016 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.dcss.org dcss.org
  7. B.L. Blackford: The physics of a push‐me pull‐you boat. Archiviert vom Original am 1. Juli 2012; abgerufen am 7. Juli 2022. Der Artikel beschäftigt sich hauptsächlich mit Gegenwind-Fahrzeugen. Für die Richtung mit dem Wind setzt es die einfache Windgeschwindigkeit als Limit fest: "On the other hand, the maximal downwind speed under the same conditions would be equal to wind speed (...)"
  8. Rhett Allain: Archiviert vom Original am 5. Juni 2010; abgerufen am 7. Juli 2022. "This is the same situation as people trying to make energy from nothing."
  9. Mark Frauenfelder: What I’ve Learned About Wind Carts. Abgerufen am 31. Oktober 2019. zitiert den Physik-Professor Paul J. Camp mit : "Impossible, would violate conservation of momentum and conservation of energy"
  10. Mac Gaunaa, Stig Øye, Robert Mikkelsen: Theory and Design of Flow Driven Vehicles Using Rotors for Energy Conversion. Abgerufen am 2. Mai 2012. "It is theoretically possible to build a wind driven car that can go in the downwind direction faster than the free stream wind speed (using a propeller in the air)"
  11. Mark Drela: (PDF; 59,1 kB) Archiviert vom Original am 16. November 2010; abgerufen am 7. Juli 2022. "This confirms that the DDWFTTW condition V/W > 1 is achievable with a wheeled vehicle without too much difficulty."
  12. Mark Frauenfelder: What I’ve Learned About Wind Carts. Abgerufen am 31. Oktober 2019. zitiert den Aerodynamik-Professor Mark Drela mit : "Although DDWFTTW seems like it violates physics, it really does not."
  13. Mark Drela: Dead-Downwind Faster Than The Wind (DDWFTTW) Analysis. In: boatdesign.net. 1. Januar 2009, abgerufen am 2. Juli 2021 (englisch).
  14. A Physics Prof Bet Me $10,000 I'm Wrong. Abgerufen am 1. Juli 2021 (deutsch).
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Veröffentlichungsdatum:
Der Blackbird ist ein experimenteller Segelwagen oder Landsegler mit grossem Rotor der als Propeller oder Turbine wirken kann Er wurde konstruiert um zu demonstrieren dass es moglich ist direkt vor dem Wind schneller als der Wind zu segeln Der erste Prototyp des Blackbird die Fahnchen am Boden und am Fahrzeug zeigen dass der wahre und scheinbare Wind entgegengesetzt sind Blackbird wurde von Rick Cavallaro and John Borton Team von Thin Air Designs gebaut und von Rick C auch pilotiert Das Projekt Blackbird wurde von Joby Energy gesponsert 1 ein nach 2007 von JoeBen Bevirt gegrundetes Unternehmen das 2010 an der Entwicklung von drachengetragenen Windturbinen arbeitete 2 Unterstutzung erfuhr das Projekt durch Sportvision Met One Instruments und SparkFun 3 Am 2 Juli 2010 stellte der Blackbird mit 2 8 facher Windgeschwindigkeit direkt vor dem Wind am El Mirage Lake in der Mohave Wuste Kalifornien den ersten zertifizierten Weltrekord in dieser Kategorie auf Dabei treiben die Rader den Propeller an Am 16 Juni 2012 stellte der Blackbird mit 2 1 facher Windgeschwindigkeit direkt gegen den Wind auch den Weltrekord fur die Fahrt in die Gegenrichtung auf wobei der Rotor als Turbine wirkend die Rader antreibt 4 Beide Rekorde wurden von der North American Land Sailing Association NALSA nach jeweils unterschiedlichen Regeln anerkannt Bereits 1969 baute der Aerodynamiker Andrew Bauer einen Rotorsegler der 1 2 mal so schnell wie der direkte Ruckenwind fuhr 5 6 Da dies jedoch nie von unabhangiger Stelle bestatigt wurde blieben viele Fachleute skeptisch und einige waren sogar der Meinung es sei physikalisch unmoglich 7 8 9 Andere Forscher kamen wie Bauer zum Schluss dass so ein Fahrzeug keineswegs gegen physikalische Gesetze verstosse 10 11 12 Um die Kontroverse zu beenden machte sich im Oktober 2009 ein Team daran einen Rotorsegler zu bauen der mindestens doppelte Windgeschwindigkeit genau vor dem Wind erreichen sollte Die offiziellen Rekordlaufe der North American Land Sailing Association NALSA fanden am 2 und 3 Juli 2010 auf der El Mirage Salztonebene in Kalifornien statt Aus den Versuchen bei denen alle Bedingungen erfullt waren wurde der mit dem hochsten Vielfachen der Windgeschwindigkeit ausgewahlt welches bei knapp 2 8 lag 44 6 km h bei 16 km h Wind Hierbei wurde das Gerat wie auch bei den meisten anderen Fahrten am Start von einem Helfer zu Fuss mit Muskelkraft angeschoben was nach den NALSA Regeln jedoch zulassig war Die in einem anderen Versuch erzielte Hochstgeschwindigkeit von 51 4 mph 82 7 km h erkannte die NALSA 2012 nach Revision 4 der Rekordkategorien ebenfalls als Rekord an 4 Mit einer modifizierten Version des Blackbird wurde 2012 am New Jerusalem Airport in Tracy direkt gegen den Wind gefahren und dabei in unterschiedlichen Laufen 2 1 fache Windgeschwindigkeit bzw eine Hochstgeschwindigkeit von 22 9 mph 36 9 km h erreicht Rekorde in den einschlagigen NALSA Kategorien C3 Propeller or turbine powered sailing craft maximum speed C4 Dead Down Wind and Dead Up Wind craft speed ratio Der Rotor wirkt dabei nicht als Propeller sondern als Turbine liefert also mechanische Leistung zum Antrieb an die Rader ab Prinzipiell konnte ein gleichgestalteter Rotor fur beide Fahrtrichtungen mit und gegen den Wind verwendet werden 4 normalerweise hat jedoch eine statorlose Turbine eine entgegengesetzte Profilwolbung im Vergleich zu einem Propeller Inhaltsverzeichnis 1 Grundlage 2 Trivia 3 Weblinks 4 Siehe auch 5 EinzelnachweiseGrundlage BearbeitenAuf den ersten Blick wirkt das Konzept kontraintuitiv denn es scheint als wurde der Wind nur durch den Winddruck das Fahrzeug schneller antreiben als es sich selbst bewegt Dabei betrifft dieser passive Betriebsmodus nur die Dauer des Anfahrens Allerdings ist der Propeller derartig konstruiert dass er nicht wie ein Windrad vom Wind angetrieben wird sondern durch die von den Radern erzeugte und auf den Propeller ubertragene Rotation einen Luftstrom entgegen der Fahrtrichtung erzeugt Vereinfacht gesprochen handelt es sich also um ein Geblase das gegen den Wind blast und damit eine Kraft in Bewegungsrichtung erzeugt Hierin liegt auch begrundet warum eine hohere Geschwindigkeit als die des Windes erreicht werden kann Die zugrunde liegende Beschreibung fur die Kraft lasst sich durch folgende Gleichung darstellen F net F P 1 2 V h t h g h v V W V W 2 2 F p r A p 1 h swirl 1 1 1 displaystyle F text net F P left 1 left frac 2V eta t eta g eta v V W sqrt V W 2 frac 2F p rho A p frac 1 eta text swirl 1 right 1 right 1 nbsp wobei fur eine Abschatzung fur h swirl 0 95 h v 0 90 h g 0 90 h t 0 70 displaystyle eta text swirl simeq 0 95 eta v simeq 0 90 eta g simeq 0 90 eta t simeq 0 70 nbsp angenommen werden konnen 13 Trivia BearbeitenAllgemein herrscht Unstimmigkeit ob das Konzept des Blackbird tatsachlich funktioniert Im Zuge einer wissenschaftlichen Debatte mit Derek Muller der uber seinen weit verbreiteten Youtube Kanal Veritasium uber Blackbird berichtete und einer anschliessenden Wette uber 10 000 USD mit dem UCLA Professor Alexander Kusenko in der letzterer behauptete dass das Konzept nicht funktionieren konne musste Kusenko seine Niederlage eingestehen 14 Weblinks BearbeitenFasterthanthewind Website des Projekts auf wordpress com TraderTurok BUFC very first run Youtube com veroffentlicht 24 Marz 2010 Der erste Lauf des Blackbird Prototypen Mit dem Wind schneller als der Wind Video 2 00 min Video Einer der offiziellen Rekordversuche vor dem Wind Video Offizielle Rekordversuche gegen den Wind Veritasium Risking My Life To Settle A Physics Debate youtube com veroffentlicht 29 Mai 2021 Video 21 37 min Quellenangaben Englisch Derek Muller fahrt Blackbird 2021 und zeigt ein vereinfachtes Funktionsmodell Spektrumdirekt Uberruckenwindschnell Spiegel Online Segelmobil uberholt den Wind Wired Magazine englisch One Man s Quest to Outrace WindSiehe auch BearbeitenSchneller als der Wind segelnEinzelnachweise Bearbeiten Joby Energy Official Sponsor fasterthanthewind wordpress com 20 Juni 2012 abgerufen 9 Oktober 2019 Eric Wesoff Wind Joby Energy The Tale of a High Flying Entrepreneur greentechmedia com 16 April 2010 abgerufen 9 Oktober 2019 Update on June 16 Record Submission to NALSA 25 Juni 2012 abgerufen 9 Oktober 2019 a b c Direct Downwind Record Attempts NALSA abgerufen am 11 Februar 2011 Andrew Bauer The Ancient Interface Faster Than The Wind PDF 4 7 MB 26 April 1969 abgerufen am 11 Februar 2011 Foto von Bauer mit seinem Rotorwagen Memento des Originals vom 15 Marz 2016 im Internet Archive nbsp Info Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht gepruft Bitte prufe Original und Archivlink gemass Anleitung und entferne dann diesen Hinweis 1 2 Vorlage Webachiv IABot www dcss org dcss org B L Blackford The physics of a push me pull you boat Archiviert vom Original am 1 Juli 2012 abgerufen am 7 Juli 2022 Der Artikel beschaftigt sich hauptsachlich mit Gegenwind Fahrzeugen Fur die Richtung mit dem Wind setzt es die einfache Windgeschwindigkeit als Limit fest On the other hand the maximal downwind speed under the same conditions would be equal to wind speed Rhett Allain Physics and directly downwind faster than the wind DWFTTW vehicles Archiviert vom Original am 5 Juni 2010 abgerufen am 7 Juli 2022 This is the same situation as people trying to make energy from nothing Mark Frauenfelder What I ve Learned About Wind Carts Abgerufen am 31 Oktober 2019 zitiert den Physik Professor Paul J Camp mit Impossible would violate conservation of momentum and conservation of energy Mac Gaunaa Stig Oye Robert Mikkelsen Theory and Design of Flow Driven Vehicles Using Rotors for Energy Conversion Abgerufen am 2 Mai 2012 It is theoretically possible to build a wind driven car that can go in the downwind direction faster than the free stream wind speed using a propeller in the air Mark Drela Dead Downwind Faster Than The Wind DDWFTTW Analysis PDF 59 1 kB Archiviert vom Original am 16 November 2010 abgerufen am 7 Juli 2022 This confirms that the DDWFTTW condition V W gt 1 is achievable with a wheeled vehicle without too much difficulty Mark Frauenfelder What I ve Learned About Wind Carts Abgerufen am 31 Oktober 2019 zitiert den Aerodynamik Professor Mark Drela mit Although DDWFTTW seems like it violates physics it really does not Mark Drela Dead Downwind Faster Than The Wind DDWFTTW Analysis In boatdesign net 1 Januar 2009 abgerufen am 2 Juli 2021 englisch A Physics Prof Bet Me 10 000 I m Wrong Abgerufen am 1 Juli 2021 deutsch Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Blackbird Landsegler amp oldid 232052055