25.06.2020

Kite Design Basics: Grundlagenwissen zu Aerodynamik, Flugeigenschaften und Arten von Kites

Welche Arten von Kites gibt es? Warum dreht ein Kite so viel schneller als ein anderer? Warum hat ein Kite mehr Druck an der Bar als ein anderer? Und warum ist ein C-Kite (Freestyle-Kite) nicht geeignet für Anfänger? Jeder Kite unterscheidet sich in Shape und Design und ist dadurch mit unterschiedlichen Eigenschaften gespickt. Wenn man an einem bestehenden Design nur kleine Veränderungen vornimmt, kann dies bereits eine große Wirkung oder Veränderung erzielen. Du willst mehr zu verschiedenen Arten von Kites und Formen lernen und warum welcher Kite besonders gut geeignet ist zum Springen, für die Welle oder zum Freestylen? Dann lies hier unseren Blog-Beitrag zu den Grundlagen im Kite-Design. Am Ende erklären wir euch, welche Kites es gibt, wofür diese besonders gut geeignet sind und worauf Anfänger achten sollten. In unserem Blog-Beitrag konzentrieren wir uns auf Tubekites oder korrekt: LEI – Leading Edge Inflateable Kites.

Anstellwinkel

Einer der wichtigsten Faktoren für die Flugeigenschaften eines Kites ist der Anstellwinkel zum Wind. Wie du auf der Abbildung gut erkennen kannst, gibt der Anstellwinkel, den Winkel vom Kite zum Wind an. Je flacher der Winkel, desto weniger wird der Kite vom Wind angeströmt bzw. je steiler der Winkel, desto mehr kann der Wind ins Tuch greifen. Je steiler der Anstellwinkel, desto höher der Grundzug eines Kites. Über das Ranziehen- und Wegschieben der Bar kannst du diesen Winkel mit verändern.

Durchmesser der Leading Edge

Der Durchmesser der Leading Edge hat starken Einfluss auf die Fluggeschwindigkeit, Drift und Stabilität des Kites. Je dicker die Leading Edge, desto besser behält der Kite auch in Böen seine Form und ist dadurch stabiler. Jedoch führt eine dicke Leading Edge auch zu einem höheren Luftwiderstand und erzeugt mehr Verwirbelungen. Dadurch sind Kites mit dünnerer Leading Edge oft schneller.

Flügelprofil

Das Flügelprofil hat maßgeblichen Einfluss auf die Flugeigenschaften. Mit dem Flügelprofil ist der Bogen auf der Oberseite des Kites gemeint, der durch Leading Edge, Struts und dem Tuch aufgespannt wird. Wenn ein Kite ein dickes Flügelprofil hat, fällt der Bogen zwischen Anströmkante und Abrisskante stärker aus. Dies bewirkt, dass der Kite auch bei geringer Fluggeschwindigkeit bereits gut Vortrieb generiert und Druck erzeugt. Im Gegensatz generiert ein Kite mit einem flacheren Flügelprofil weniger Druck, aber fliegt und dreht auch deutlich schneller, da ein geringerer Luftwiderstand im Flug besteht.

Art der Struts

Es gibt zwei Hauptunterscheidungsmerkmale bei Struts – Fixed Struts vs. Floating Struts. Die Fixed Strut ist fest und direkt mit dem Tuch des Kites vernäht. Dadurch bleibt das Tuch immer unter Spannung und der Kite hat ein etwas steiferes Profil, was bei zum Beispiel bei böigem Wind von Vorteil ist. Floating Struts hingegen sind nicht direkt mit dem Tuch des Kites vernäht. Stattdessen ist die Floating Strut vernäht mit einem Streifen Ripstop Material, der wiederum dann mit dem Tuch vernäht ist. Dies verringert die Neigung eines Kites zu Front Stalls und verbessert die Drifteigenschaften. Daher wird dies oft bei Wave-Kites verwendet.

Anzahl der Struts

Die Anzahl der Struts haben großen Einfluss auf die Stabilität, Form und das Gewicht eines Kites. Am geläufigsten sind 5-Struter, 3-Struter und One-Strut-Kites. Ein Kite mit fünf Struts bietet sehr viel Stabilität und hält auch unter starkem Druck sein Idealprofil. Dies macht 5-Struter zu sehr guten Kites bei Starkwind oder böigen Bedingungen. Jedoch sind diese Kites auch schwerer und dadurch schwerfälliger/ langsamer und nicht gerade geeignet bei leichtem Wind. 3-Strut-Kites sind aufgrund ihres mittleren Gewichts oft gute Allrounder, da sie sowohl in stärkerem Wind, aber auch in leichterem Wind zurechtkommen und dabei ausreichend agil bleiben. One-Strut-Kites sind ideal für Leichtwindbedingungen, weshalb die meisten Foil-Kites mit nur einer Strut ausgestattet sind. Durch das verringerte Gewicht fliegt ein One-Strut-Kite auch bei sehr wenig Wind, aber hat kein steifes Profil. Dadurch sind One-Struter nicht geeignet für Sturm oder böigen Wind.

Projizierte Spannweite

Die projizierte Spannweite des Kites bzw. die Breite des Bogens hat großen Einfluss darauf, wie ein Kite fliegt. Kites mit enger Spannweite reagieren sehr direkt und drehen superschnell. Der Punkt, um den der Kite herum dreht ist dabei oft zentral vorne in der Mitte der Leading Edge. Wenn du also einlenkst führt dies dazu, dass der Kite einen kreisförmigen Bogen fliegt. Kites, die eine größere Spannweite haben drehen langsamer und der Drehpunkt verlagert sich zu den Wingtips hin. Wenn du bei Kites mit größerer Spannweite also einen Lenkimpuls gibst, drehen diese sich eher um das Wingtip herum. Man nennt das auch tellern.

Umriss

Der Umriss eines Kites lässt sich einfach betrachten, wenn man einen Kite auslegt ohne ihn aufzupumpen. So kannst du dir gleich die folgenden drei Faktoren genauer anschauen: die Pfeilung, den Aspect Ratio und die Zuspitzung. Die Pfeilung gibt an, wie sehr die Leading Edge von oben betrachtet, wie ein Pfeil geformt ist. Der Aspect Ratio gibt das Verhältnis von Länge des Kites (Wingtip zu Wingtip) zu Tiefe des Kites (Anströmkante zu Abrisskante) an. Die Zuspitzung gibt an, wie sehr sich die Wingtips von der Mitte des Kites aus gesehen, zu den Tips hin verjüngen. Was das alles im Detail bedeutet und ausmacht erklären wir jetzt.

Die Pfeilung wird durch einen Winkel an der Leading Edge beschrieben. Dieser gibt an, wie stark oder schwach die Flügelspitzen von der Mitte der Leading Edge aus pfeilförmig nach hinten verlaufen. Die Pfeilung hängt direkt mit dem Anstellwinkel vom Kite zum Wind zusammen und wirkt sich damit auf die Kraftentfaltung aus und die Depower, aber auch auf andere Aspekte, wie den Relaunch.

Der Aspect Ratio beschreibt das Seitenverhältnis eines Kites. Es ist der Quotient aus der Spannweite (Länge von Wingtip zu Wingtip) und der Tiefe (Länge von Anströmkante zu Abrisskante). Ein Kite mit einem niedrigen Aspect Ratio ist kompakt und die Wingtips liegen näher beieinander. Ein Kite mit einem hohen Aspect Ratio ist gestreckt und die Wingtips sind weiter voneinander entfernt. Kites mit niedrigerem Aspect Ratio sind drehfreudiger und Kites mit hohem Aspect Ratio stehen sehr stabil im Windfenster. Ein Kite hat einen niedrigen Aspect Ratio, wenn Länge dividiert mit Tiefe einen Wert um 3 ergibt. Ein mittlerer Aspect Ratio liegt bei 4,5 und ein hoher Aspect Ratio hat den Wert 5 und höher. Die Seitenlängen lassen sich leicht ausmessen, wenn man den Kite ohne aufzupumpen auf einer Wiese auslegt.

Die Zuspitzung gibt an, wie sehr sich die Wingtips verjüngen. Dies wirkt sich natürlich direkt auf die Fläche des Tuchs an den Wingtips aus. Bei einer sehr geringen Zuspitzung hat der Kite an den Wingtips mehr Fläche. Dadurch reagiert der Kite stärker auf Lenkimpulse, da mehr Fläche an den Wingtips beim Einlenken angeströmt wird. Bei Kites mit einer starken Zuspitzung verlaufen die Wingtips spitz zu und die Tuchfläche ist dort kleiner. Entsprechend weniger Fläche wird beim Einlenken angeströmt und der Kite reagiert weniger direkt auf Lenkimpulse.

Anknüpfpunkte der Waageleinen

Die Anzahl der Anknüpfpunkte variiert je nach Kite. Grundsätzlich verleihen zusätzliche Anknüpfpunkte einem Kite zusätzliche Stabilität. Dadurch lassen sich andere Faktoren ändern, wie zum Beispiel auf Struts verzichten oder den Durchmesser der Leading Edge verringern. Die Anzahl und die Platzierung der Anknüpfpunkte wirkt sich erheblich auf die Steuerung eines Kites aus. Daher muss ein Kite-Designer immer genau abwägen, wie Waageleinen aufgeteilt sind und wie dies im Verhältnis steht zu anderen Veränderungsmöglichkeiten.

Der Zugpunkt kann durch Anpassung der Waageleinen näher zum Kite hin oder auch weiter weg verlagert werden. Dies beeinflusst gleich mehrere Aspekte wie Depower, Bardruck, Drifteigenschaften aber auch vor allem die Höhelauf-Eigenschaften. Um ein Beispiel zu nennen, wie sich die Verlagerung des Zugpunkts auswirkt, picken wir uns die Höhelauf-Eigenschaft heraus. Je weiter der Zugpunkt nach hinten zum Kite hin verlagert wird, desto mehr kann der Kite an den Rand des Windfensters fliegen und dadurch lässt es sich leichter Höhe laufen. Jedoch kann man den Zugpunkt, und auch alle vorweg genannten Faktoren nur sehr schwer losgelöst voneinander betrachten. Aerodynamik ist ein hochkomplexes Themenfeld, welches hier stark vereinfacht wurde zur Veranschaulichung.