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Wie Ornithopter Fliegen

Flagge flag vlag pavillon

Erich von Holst und Karl Herzog

1. Prof. Dr. Erich von Holst

Prof. Dr. Erich von Holst
Erich von Holst
mit seinem Modell

Erich v. Holst (1908-1962) 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
Grundprinzip der Auftriebs- und Schuberzeugung beim Vogelflug
Dies ist das Originalbild mit ungleichen Taktzeiten. Ein 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 an der Längsachse des Flügels 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 wieder zurückgewinnen und nutzen kann (siehe Das Flugprinzip), war damals noch nicht bekannt .

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
720 x 576 mp4 (3,6 MB)
480 x 360 mp4 (2,1 MB)
320 x 240 mp4 (1,6MB)

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.

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1.1 Publikationen von Erich von Holst

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

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

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2,2 MB

Erich v Holst, Gesammelte Abhandlungen.

siehe
Literatur Literatur

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1.2 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 bei Karl Herzog, unten in den Aufsätzen von März und April 1963 zu finden.

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2. Karl Herzog

Ein großer Verehrer von E. v. Holst war der akademische Maler und Universitäts­zeichner Karl Herzog aus Tübingen. Er hat sich ganz generell um die Dokumentation der Modelle von Erich von Holst sehr verdient gemacht. Hr. Herzog zeichnete und baute aber auch eigene Vogelmodelle nach den Vorbildern von E. v. Holst und hat sich viel mit dem Vogelflug beschäftigt. Karl Herzog und ich waren über viele Jahre Brieffreunde.

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2.1 Der Schwingenflug in der Natur und in der Technik

In den Jahren 1963/64 erschien in der Modellbauzeitschrift Mechanikus eine Artikelserie von Karl Herzog, 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.

Versuche in der Geschichte der Fliegerei

PDF 1,5 MB

Biophysik des Vogelfluges

PDF1.4 MB

Schwingenflugmodelle von E. v. Holst

PDF 1,9 MB

Schwingenflugmodelle von E. v. Holst

PDF 0,7 MB

5. Fortsetzung

PDF 1,0 MB

6. Fortsetzung

PDF 0,7 MB

7. Fortsetzung

PDF 0,4 MB

8. Fortsetzung

PDF 0,7 MB

Wege zum technischen Schwingenflug

PDF 1,0 MB

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2.2 Weitere Werke von Karl Herzog

Später schrieb Karl Herzog das Literatur Buch Anatomie und Flugbiologie der Vögel (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.

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2.3 Deutsches Museum

Karl Herzog wirkte auch maßgeblich bei der Gestaltung der ständigen Ausstellung Flug in der Natur im Deutschen Museum in München mit.