Kite Entwicklung

unfold kite cad patternDu willst dir einen Kite nicht nur (nach)bauen sondern auch selber das Design entwickeln?
Einen gut fliegenden Kite zu entwickeln erfordert einiges an Erfahrung. Es ist nicht damit getan ein paar Segelstücke auszuschneiden und zusammenzunähen.

Bevor du mit der der Entwicklung beginnst musst du die gewünschten Flugeigenschaften und den Einsatzbereich festlegen.

Auf der Seite Unterschiede der Kite Designs findest du eine Übersicht über aktuelle Kite Designs und die jeweiligen Design Parameter. Mit diesen Vorgaben werden die Abmessungen, Profile, Form der Fronttube und der Profilverlauf festgelegt. Im nächsten Schritt werden die Details erarbeitet. Die Anknüpfpunkte der Waageleinen und der Steuerleinen werden an der Leading-Edge positioniert. Dabei muss auf eine gleichmäßige Krafteinleitung in den Kite geachtet werden. Der Kite muss auch gut starten und im Notfall über die Waageleinen in seine Safetyposition gebracht werden.
Für ein gutes Depowerverhalten muss je nach Größe des Kites bzw. der Profiltiefe und den verwendeten Profilen die Form der Fronttube an die geänderten Hebelverhältnisse angepasst werden.

Damit der Kite bei wechselnden Windstärken oder wenn die Leinen keine Spannung haben nicht gleich unkontrolliert vom Himmel fällt, müssen Massenschwerpunkt und aerodynamischer Druckpunkt in den richtigen Abstand zueinander gebracht werden. Dabei hat das Gewicht der verwendeten Materialien einen entscheidenden Einfluss.

Ganz entscheidend für das Flugverhalten und auch den optischen Eindruck ist die  Spannung auf dem Achterliek. Wird sie falsch gewählt, dann flattert der Kite oder er hat keine Leistung und neigt zum Backstall.

Das sind noch längst nicht alle Parameter die bei dem Design des Kites beachtet werden müssen. Viele Faktoren beeinflussen sich gegenseitig und müssen gemeinsam geändert werden. Leider sind Änderungen am fertigen Kite nur schwer bis gar nicht mehr möglich und darum ist es umso wichtiger bereits vor dem Bau alle Parameter genau festzulegen.

Bei den ersten Kites ist das Design noch ein Glücksspiel und deshalb solltest du nicht zu viel von deinem ersten Kite erwarten.  Mit gründlicher Fehleranalyse und dem Bau von weiteren verbesserten Prototypen ist der Weg zu deinem Kite zwar lang und mühsam aber du sammelst die nötige Erfahrung und mit entsprechender Ausdauer kommst du zu deinem Wunschkite.

Wenn du diesen Weg verkürzen willst und dein erster selber gebauter Kite auf Anhieb gut fliegen soll, dann empfehle ich dir einen meiner Kite Baupläne und die passende Kite Bauanleitung zu verwenden. Das erspart dir frustrierende Rückschläge und viel Lehrgeld. Und beim Bau findest du immer noch genug Herausforderungen 🙂

CAD Software für Kite Design

kite-design-10Ein absolut notwendiges Werkzeug für die Entwicklung eines Kites ist die geeignete Software. Es gibt mehrere Anbieter die spezielle Programme dafür anbieten. Das unter Hobby-Kite-Designern am bekanntesten ist Surfplan von Dave Aberdeen. Mit der frei erhältlichen Version lässt sich schnell und einfach ein Kites modellieren ein Plan ausdrucken. Weitere Einzelheiten findest du unten auf dieser Seite.
Grundsätzlich lässt sich aber auch mit einer 3D CAD Software ein Kite modellieren und mit einem Zusatzmodul in einen 2D Plan umwandeln. Eine Programmierschnittstelle vereinfacht die Abläufe.

Für eine hohe Flexibilität und Erweiterbarkeit habe ich eine eigene Software entwickelt mit der ich das 3D Modell des Kites vollständig über Programmcode erzeugen und verändern kann. Die Darstellung erfolgt dann z. B. in Blender. Entspricht das Modell meinen Vorstellungen, dann erzeuge ich aus dem 3D Modell einen 2D Plan und kann diesen mit jedem CAD Programm nachbearbeiten. Daraus entsteht dann der gedruckte Bauplan oder ein Datenexport mit dem die einzelnen Teile des Kites mit einem Laserschneider zugeschnitten werden können.

Eine detaillierte Beschreibung meiner Software findest du auf der Seite Kite Design Software WingCalc.

Den Funktionsumfang kann ich beliebig erweitern und so auch neue Ideen einfach umsetzen. Die Konfigurationen der Kites liegen in einem Git Repository, so dass auch alle Entwicklungsschritte nachvollzogen werden können.

Kite Prototypen bauen

100_0739Nach dem Kite Design mit der CAD Software folgt als nächster Schritt bei der Entwicklung eines Kites der Bau von Prototypen um die Flugeigenschaften zu überprüfen. Dazu ist keine Fabrik in Asien erforderlich. Mit den Jahren habe ich mir alle notwendigen Nähmaschinen angeschafft, so dass ich innerhalb weniger Tage einen kompletten Kite herstellen kann. Auch wenn du nur über eine normale Haushaltsnähmaschine verfügst kannst du mit etwas Übung einen Kite damit nähen. Es dauert aber deutlich länger als mit Industrienähmaschinen.

Flugeigenschaften verbessern

Die ersten Flüge mit einem neuen Prototypen mache ich immer auf eine freie Wiese bei schwachem Wind. Die Waageleinen und Steuerleinen sind genau auf die Werte aus dem 3D Modell eingestellt. Zusätzlich habe ich noch weitere Knoten angebracht, so dass ich die Waage schnell verändern kann. Am Boden lassen sich die Längen und die Kraftverteilung bereits überprüfen. Auch mache ich erste Tests mit der Safety.

Anschließend steht dem ersten Start nichts mehr im Wege. Bei den nachfolgenden Flügen stelle ich die Waageleinen so ein, dass der Kite in allen Fluglagen kontrollierbar ist, gut startet und sicher zu landen ist. Auch Depower, Frontstall, Backstall, Rückwärtsstart, Drift und die Positionen am Windfensterrand werden mit unterschiedlichen Waageleinenkonfigurationen getestet und verglichen. Erst wenn die Konfiguration der Waageleinen stimmt geht es mit dem Kite auf das Wasser.

Surfplan

ets16_frontSurfplan ist eine ausgezeichnete Software für den Einstieg in das Design von Tube Kites. Mit der frei erhältlichen Version lassen sich fast alle Parameter am Kite einstellen und die Änderungen am 3D Modell beobachten.

An dieser Stelle daher noch mal einen großen Dank an Dave für die kostenlose Verfügbarkeit von Surfplan!

Wo Licht ist, da ist bekanntlich auch (etwas) Schatten. Da Dave auch eine kommerzielle Version von Surfplan vertreibt hat die Freeware einige Einschränkungen:

  • Verlauf der Schnittlinien ist vorgegeben (speziell Segmentnähte der Fronttube)
  • Keine bzw. kaum Dokumentation
  • Unbekannte Verfügbarkeitsdauer
  • Kein DXF Export und damit keine nachträgliche Änderung im CAD Programm
  • Anordnung der Schnittmuster auf dem Papier vorgegeben
  • Anknüpfpunkte der Waageleinen werden nicht auf den Plan übertragen
  • Nur private Nutzung erlaubt
  • Begrenzte Anzahl der Ausdrucke

Abweichungen von den vorgesehenen Parametern und Designmerkmalen sind nicht möglich . Und ein Upgrade auf die kommerzielle Version ist für einen Hobbydesigner nicht interessant. Dafür bekommt man auch einige neue Kites 🙂

Damit lassen sich aber trotzdem, je nach Typ, gut fliegende Kites designen. Für C-Kites mit geringer Rückpfeilung der Fronttube ist das Programm besser geeignet als für Delta-Kites. Bei diesen stößt das Programm schnell an seine Grenzen, so dass ich nur bedingt empfehlen würde es hierfür einzusetzen.

Folgende Punkte sind in Surfplan zu beachten:

  • Durchmesser des Tips stimmt auf dem Ausdruck nicht immer mit den eingestellten Werten überein
  • Keine Skin Tension einstellen (außer du weißt genau was du damit erreichen willst)
  • Schränkung (AoA) am Tip ist stark abhängig vom Durchmesser am Tip
  • Ausdrucken als PFD im Modus „Overlay“ auf A1
  • Profilverlauf nach der größten Dicke gerade bis zum Ende. Das macht den Zuschnitt einfacher.
  • Je mehr Rückpfeilung die Fronttube hat desto ungünstiger wird der Nahtverlauf der Segmentnähte -> Ungeeignet für Delta Kites!