Flagge flag vlag pavillon

Taste

Taste

Taste

Taste

Taste

Taste

Taste

Taste

Taste

Taste

Taste

Taste

Taste

Schwingenflug
von Erich von Holst und Karl Herzog

Prof. Dr. Erich von Holst (1908-1962)

Prof. Dr. Erich von Holst
Prof. Dr. Erich von Holst

E. v. Holst untersuchte die biologischen und aerodynamischen Probleme des Tierfluges. In einem Wechselspiel zwischen kreativen Flugmodellen, vielen Experimenten und folgerichtigen Überlegungen gelangte er zu neuen Erkenntnissen über den Schwingenflug. Ein Schwerpunkt seiner Arbeit lag dabei auf der Bestimmung der Kraftverteilungen längs des Flügels beim Auf- und Abschlag.

Diese Vorstellungen von der Aerodynamik und der Flugmechanik des Schwingenfluges waren dann die Grundlage für seine neuen Flügelkonstruktionen mit den dazugehörigen Antriebsmechaniken. Jedes seiner Schwingenflugmodelle war mit einem speziell dafür konzipierten Gummimotor ausgerüstet.

Erich von Holst erklärt die Vortrieb- bzw. Schuberzeugung der Vögel im Reiseflug mittels einer Auftriebsverlagerung längs des Flügels. Sinngemäß schreibt er dazu in seiner Arbeit über künstliche Vögel als Mittel zum Studium des Vogelflugs (1943):

Arbeitsweise der Auftriebs- und Schubkräfte, wie Vögel fliegen
Funktionsweise der Auftriebs- und Schuberzeugung beim Vogelflug
Dies ist das Originalbild mit ungleichen Taktzeiten. Bild mit gleichen Taktzeiten siehe Das Flugprinzip / Wie Vögel fliegen

Am liebsten wäre es dem Vogel, wenn beim Flügelabschlag der Armteil und beim Aufschlag der Handteil fehlte. Man kann sich das auch so plausibel machen, dass man sich vorstellt, die Flügelfläche wäre verkürzt und könnte am Arm entlang rutschen. Sie würde dann am oberen Umkehrpunkt zur Flügelspitze und am unteren Umkehrpunkt zur Flügelwurzel verschoben. Über eine ganze Schlagperiode gesehen wird dabei, unter Beibehaltung der Querkraft Q (bzw. des Auftriebs), der Schub S größer als der Rücktrieb R. Dieser geniale Trick der Natur löst das Rätsel des Vogelfluges. Dass man die mit dem Rücktrieb verbundene Verlustenergie sogar nutzen und wieder zurück gewinnen kann, war damals noch nicht bekannt (siehe Das Flugprinzip).

Diese Betrachtungsweise des Schwingenfluges von E. v. Holst - mit seiner Verbindung von Theorie und Praxis - hat die hier dargestellte Entwicklung meiner EV-Schlagflügelmodelle stark beeinflusst.

Bild aus dem Video von Erich von Holst
(WMV, 12 MB)

Von einigen Schwingenflugmodellen von E. v. Holst gibt es Filmmaterial mit Aufnahmen in Zeitlupe aus den 1940er Jahren. Zu sehen sind sein großes Modell Schwan und das Modell eines Zitronenfalters im Flug. Außerdem wird sein Triebflügel mit den rotierenden Schlagflügeln gezeigt - eine Inspiration vom Flug der Libelle.

Das Video ist ein Ausschnitt aus dem Film Wings Over the World.

Hier einige Veröffentlichungen von E. v. Holst zum Thema Schwingenflug:


Tierflug und Modellflug.
Luftfahrt und Schule, 6. Jahrgang, Dez. 1940, Heft 3, Seite 24-26
Berlin-Charlottenburg 2

PDF
1,6 MB

Animation der Bilder eines Zeitlupenfilms aus diesem Aufsatz.
Man sieht den Bodenstart eines Ornithopters mit Gummimotor und insbesondere die von Erich von Holst empfohlene Einstellwinkeländerung an der Flügelwurzel.

Zeitlupenaufnahme Nr. 8

600 KB

Erich v. Holst, Dietrich Küchemann
Biologische und aerodynamische Probleme des Tierflugs
Naturwissenschaften 13. Juni 1941, Volume 29, Issue 24-25,
pp 348-362 Springer-Verlag, Berlin

PDF
2,2 MB

Gesammelte Abhandlungen

siehe
Literatur Literatur


Ein großer Verehrer von E. v. Holst war auch mein langjähriger Brieffreund

Karl Herzog

In den Jahren 1963/64 erschien in der Modellbauzeitschrift Mechanikus eine Artikelserie von dem akademischen Maler und Universitätszeichner Karl Herzog aus Tübingen, mit dem Titel

Der Schwingenflug in der Natur und in der Technik

Darin zeichnet und beschreibt er unter anderem, wie die Schlagflügelmodelle von E. v. Holst gebaut werden. Nachstehend sind diese Artikel einzeln im PDF-Format abrufbar. Es gibt aber auch eine Zusammenstellung (PDF 9,0 MB) aller Artikel.

Von dieser Artikelserie gibt es auch eine alte englische Kurzfassung (PDF 2,4 MB) mit teilweise anderen Bildern. Sie wurde von Louis van Telgen auch ins Niederländische (PDF 1,2 MB) übersetzt.



Februar
1963

Biophysik des Vogelfluges
(PDF 1,4 MB)

Anatomische Skizze eines Vogelflügels
(Felsentaube, Columbia livia),
gezeichnet von Karl Herzog


März
1963

Schwingenflugmodelle von
E. v. Holst
(PDF 1,9 MB)

Diese Ausgabe enthält die Bauanleitung für das Schwingenflugmodell Bussard.

 

Links der künstliche Rhamphorhynchus im Flug, von E. v. Holst.

Der Flugsaurier wurde von einem Gummimotor angetrieben. Der Antrieb ist zusammen mit dem raffinierten Fadengetriebe im Buch Gesammelte Abhandlungen Band II von E. v. Holst abgebildet (siehe Literatur Literatur, S. 116 und 136).


April
1963

Schwingenflugmodelle von
E. v. Holst
(PDF 0,7 MB)

Dies ist der Bauplan vom Schwingen­flugmodell Schwan von E. v. Holst, gezeichnet von K. Herzog.
Es gibt auch ein Video vom Flug des Schwans(siehe oben).

Diese Ausgabe enthält die Baubeschreibung vom Modell Schwan und den Bauplan vom Modell Bussard.

 
E. v. Holst 
mit seinem Modell Schwan
Erich von Holst
mit seinem Modell Schwan

Oktober
1963

5. Fortsetzung (PDF 1,0 MB)

Hier ist eine Schlagflügel-Designstudie von Karl Herzog. Die Achse des Hand­flügels liegt bei den Versionen A und B, wie bei den Vögeln, schräg im Raum. Bei Schlagflügeln anderer Konstrukteure liegt sie fast immer nur parallel zur Flügellängsachse (wie Version C).


November
1963

6. Fortsetzung (PDF 0,7 MB)


Dezember
1963

7. Fortsetzung (PDF 0,4 MB)

Nebenstehend der Plan des Schlag­flügelmodells Bussard von E. v. Holst, gezeichnet von K. Herzog.

Animation in Zeitlupe (2,0 MB)
aus alten Filmbildern (Erich von Holst: Über künstliche Vögel als Mittel zum Studium des Vogelflugs, Journal für Ornithologie, Band 91, 1943).

Die Animation zeigt einen Steigflug des künstlichen Vogels von etwa 30 Grad mit einer Schlagfrequenz von etwa 2,5 pro Sekunde. Man sieht die kleine Verdrehung der Flügelwurzel und die Flügelverwindung.

Bussard mit Elektroantrieb
von Horst Händler (1988)

Das Modell hat eine Kurbelmechanik entsprechend dem Antrieb von E. v. Holst, bzw. nach den betreffenden Zeichnungen von Karl Herzog (siehe weiter unten).


Januar
1964

8. Fortsetzung (PDF 0,7 MB)


Februar
1964

Wege zum technischen Schwingenflug (PDF 1,0 MB)

Dieser Artikel enthält den Plan für ein flugfähiges Vogelmodell vom Typ Saatkrähe in Kartonbauweise.

Die 3D-Form dieses gefalteten Papierflügels ist der von Vogelflügeln nachempfunden (Karl Herzog).


Das Copyright der Artikelserie von Karl Herzog liegt heute beim Aue-Verlag, Möckmühl. Texte und Zeichnungen dürfen nicht an anderer Stelle veröffentlicht werden.


Später schrieb Karl Herzog das Literatur Buch Anatomie und Flugbiologie der Vögel, erschienen 1968. Es enthält auf den Seiten 136 bis 168 den Abschnitt Demonstration des Tierfluges an Hand von Vogelmodellen und Schwingenflugapparaten. Leider ist das Buch im Handel nicht mehr erhältlich.




Kurbelantrieb zur Erzeugung
der Schlag- und Verwindungsbewegung
des Schlagflügels

Der von Prof. E. v. Holst entwickelte Kurbelantrieb mit Gummimotor und Fadengetriebe erzeugt gleichzeitig die Schlag- und die Drehbewegung des Flügelholms. Dazu wird der vom Kurbelzapfen kommende Lenker am Schlagflügelholm nur in Schlagrichtung drehbar gelagert, in Drehrichtung aber verdrehungsfest.

Auf diese Weise wird die Auf- und Abbewegung des Kurbelzapfens für den Antrieb der Holmschlagbewegung genutzt. Gleichzeitig bewirkt die Vor- und Rückbewegung des Kurbelzapfens die Holmdrehung. Der Holm wiederum ist nur mit einer der äußeren Rippen (Ri) verdrehungsfest verbunden. Auf diese Weise wird die Verwindung des Schlagflügels aktiv durch die Kurbelmechanik gesteuert. Schlag- und Drehbewegung des Flügelholmes sind um 90 Grad phasen­verschoben.

Beschreibungen verschiedener Gummimotor-Bauformen sind oben in den Aufsätzen von März und April 1963 zu finden.