Ermittlung von Luft- und Rollwiderstand

Christian · 07.08.2011

AW: Ermittlung von Luft- und Rollwiderstand

labella-baron schrieb:
Taugen solche Messungen, um die vier Komponenten zu bestimmen?

Ich bin aufgrund meiner Auswertungen mittlerweile der Meinung, dass eine Messung von Roll- und Luftwiderstand nur in dem Maße taugt, wie auch die Randbedingungen spezifiziert werden können. Das ist aus meiner Sicht auf gerader Strecke in normaler Natur nur sehr schwer möglich. Die Ungenauigkeit von GPS-Messungen macht die Sache nicht leichter. Gleichlautende Erfahrungen sind hier ja auch schon beschrieben worden.

Es erhebt sich daher zwangsläufig die Frage, inwieweit unterschiedliche Messungen bei nicht (oder nur schwer) kontrollierbaren Randbedingungen miteinander verglichen werden dürfen, wenn das Ergebnis dadurch starken Schwankungen unterliegt. Die Antwort lautet wohl ziemlich sicher: "Gar nicht!"

Ich halte daher die hier diskutierten stationären Messapparaturen für zielführender. Dass es "echte" Messungen nur auf "echten" Fahrzeugen gibt, ist klar - hilft mir aber auch nicht weiter, wenn ich wissen will, welche verwertbaren Schlussfolgerungen ich aus den Messungen ziehen kann.

Gruß,

Christian

labella-baron · 07.08.2011

AW: Ermittlung von Luft- und Rollwiderstand

Christian schrieb:
Ich bin aufgrund meiner Auswertungen mittlerweile der Meinung, dass eine Messung von Roll- und Luftwiderstand nur in dem Maße taugt, wie auch die Randbedingungen spezifiziert werden können. Das ist aus meiner Sicht auf gerader Strecke in normaler Natur nur sehr schwer möglich.

Wenn man eine "gute" und "vertraute" Messtrecke hat, möglichst an der Kaimauer eines stehenden Gewässers hat, sollte es möglich sein.

Ich halte daher die hier diskutierten stationären Messapparaturen für zielführender.

Stationäre Messung des Luftwiderstands? - Wird wohl ganz schön aufwändig werden.

Dass es "echte" Messungen nur auf "echten" Fahrzeugen gibt, ist klar - hilft mir aber auch nicht weiter, wenn ich wissen will, welche verwertbaren Schlussfolgerungen ich aus den Messungen ziehen kann.

Wenn man z.B. beim eigenen Fahrzeug den CwA-Wert bestimmen will und ob (z.B. aerodynamische) Veränderungen am Fahrzeug etwas gebracht haben (auch Rollwiderstandstests beim Trike mit 100 Kilo Gesamtgewicht sind stationär nicht so einfach), halte ich solche Messungen schon für nützlich.

Christian · 07.08.2011

AW: Ermittlung von Luft- und Rollwiderstand

labella-baron schrieb:
Wenn man eine "gute" und "vertraute" Messtrecke hat, möglichst an der Kaimauer eines stehenden Gewässers hat, sollte es möglich sein.

Bei konstanter Temperatur, Windstille, Aufzeichnung der Messung mit einem geeichten Tacho und ohne Steigung/Gefälle ... vielleicht.

labella-baron schrieb:
Stationäre Messung des Luftwiderstands? - Wird wohl ganz schön aufwändig werden.

Ich bezog mich gedanklich hauptsächlich auf das hier laufende Thema der alternativen Rollwiderstandsmessung.

labella-baron schrieb:
Wenn man z.B. beim eigenen Fahrzeug den CwA-Wert bestimmen will und ob (z.B. aerodynamische) Veränderungen am Fahrzeug etwas gebracht haben (auch Rollwiderstandstests beim Trike mit 100 Kilo Gesamtgewicht sind stationär nicht so einfach), halte ich solche Messungen schon für nützlich.

Schon richtig. Du musst halt sicher sein, dass Du den Einfluss des schwer zu erfassenden Rollwiderstands sauber vom Luftwiderstand trennen kannst (hohe Anfangsgeschwindigkeiten und geringe Streuung der Messwerte wären da wohl hilfreich).

Bezüglich der stationären Rollwiderstandsmessung: Entweder man beschränkt sich wie gesagt auf vergleichende Messungen unter definierten Randbedingungen. Das liefert Dir zwar keine absoluten Zahlen bezüglich der Verlustleistung in Deinem speziellen Fall, hilft Dir aber bei der Auswahl des besten Reifens.

Ansonsten: Den Vorschlag mit dem Bandschleifer fand ich ziemlich gut. Mit so einem [ebay]190530320750[/ebay], einer spurkorrigierenden Radeinspannung, einer Feinwaage und einem variablen Umlenkhebel könnte man vielleicht starten ...

Gruß,

Christian

labella-baron · 07.08.2011

AW: Ermittlung von Luft- und Rollwiderstand

Christian schrieb:
Ich bezog mich gedanklich hauptsächlich auf das hier laufende Thema der alternativen Rollwiderstandsmessung.

Siehe einleitenden Satz meines vorletzten Beitrags

Das liefert Dir zwar keine absoluten Zahlen bezüglich der Verlustleistung in Deinem speziellen Fall, hilft Dir aber bei der Auswahl des besten Reifens.

Es geht mir hauptsächlich auch darum, auf Grund des Sturzes der Vorderräder die Vorspur bei den zu erwartenden Radlasten korrekt einzustellen.

Christian · 07.08.2011

AW: Ermittlung von Luft- und Rollwiderstand

labella-baron schrieb:
Es geht mir hauptsächlich auch darum, auf Grund des Sturzes der Vorderräder die Vorspur bei den zu erwartenden Radlasten korrekt einzustellen.

O.K., ich sehe den Punkt. Dann brauchst Du halt zwei Bandschleifer (exakt parallel ausgerichtet und in der Drehzahl halbwegs synchronisiert), einen Höhenausgleich hinten und eine gute Idee, wie Du das Losbrechmoment am Hinterrad kompensierst. Hmmm ... in dem Fall erscheint ein (Rampen-)Ausrollversuch mit Wegmessung wohl doch sinnvoller.

Gruß,

Christian

labella-baron · 25.09.2011

AW: Ermittlung von Luft- und Rollwiderstand

Hein schrieb:
Ein Freund von mir, der Navigationsgeräte entwickelt, hat mal erwähnt, daß die Geschwindigkeits- und Richtungsbestimmung teils über den Dopplereffekt des GPS-Signals erfolgt - was natürlich einen entsprechenden Fehler mit sich bringt, weil es nichts mit dem eigentlichen, hochgenauen GPS-Verfahren zu tun hat.

labella-baron schrieb:
Das ist hoch interessant. Aber warum macht man dies - die GPS-Koordinaten im Stillstand sind praktisch exakt gleich. Ich habe ja nur die Koordinaten ausgewertet. Heißt das, das Gerät errechnet die Koordinaten nicht nur auf Grund der Position, sondern auch auf Grund des Doppler-Effekts?

Ich greife das wieder auf, weil ich mich bei meinem ersten GPS an die NMEA-Schnittstelle erinnert habe.
Dort wird tatsächlich auf Grund des Doppler-Effekts Geschwindigkeit und Richtung bestimmt.

Gefunden habe ich dazu den Text 1.9 Dopplereffekt-Messung für Trackwinkel und Geschwindigkeit
Könnte es sein, dass hierbei die Geschwindigkeit exakter ist als über die Berechnung zweier benachbarter Track-Punkte? Oder könnte man beide Werte zur Plausibilität abgleichen, damit man nicht mit so ungenauen Werten rechnen muss, wie in meinem vorletztem Beitrag dargestellt?

lida · 25.09.2011

AW: Ermittlung von Luft- und Rollwiderstand

labella-baron schrieb:
Ich greife das wieder auf, weil ich mich bei meinem ersten GPS an die NMEA-Schnittstelle erinnert habe.
Dort wird tatsächlich auf Grund des Doppler-Effekts Geschwindigkeit und Richtung bestimmt.

Gefunden habe ich dazu den Text 1.9 Dopplereffekt-Messung für Trackwinkel und Geschwindigkeit
Könnte es sein, dass hierbei die Geschwindigkeit exakter ist als über die Berechnung zweier benachbarter Track-Punkte? Oder könnte man beide Werte zur Plausibilität abgleichen, damit man nicht mit so ungenauen Werten rechnen muss, wie in meinem vorletztem Beitrag dargestellt?

Ich habe mal was von speziellen GPS-Loggern gelesen, die hochgenau (besser als 0.1km/h) die Geschwindigkeit messen. Es war eine spezielle Auswertungsmethode, die in wenigen Geräten benutzt wird. Die Info war auf einer Seite zum Speedsurfen, die diese Geräte für den Nachweis von Speed-Rekorden nutzen. Leider habe ich keinen Link.

David

Christian · 25.09.2011

AW: Ermittlung von Luft- und Rollwiderstand

labella-baron schrieb:
Könnte es sein, dass hierbei die Geschwindigkeit exakter ist als über die Berechnung zweier benachbarter Track-Punkte?

Ja, hier steht mehr dazu: http://nujournal.net/HighAccuracySpeed.pdf

Gruß,

Christian

lida · 27.09.2011

AW: Ermittlung von Luft- und Rollwiderstand

lida schrieb:
Ich habe mal was von speziellen GPS-Loggern gelesen, ...

Mit dem Link von Christian wird das nun klarer. Es handelt sich um eine Geschwindigkeitsmessung auf Basis des Dopplereffekts. Wenn man sich bewegt, nähert man sich einigen Satelliten, während man sich von anderen entfernt. Es gibt scheinbar nur wenige Geräte, die Geschwindigkeitsmessung über Dopplereffekt erlauben. Im Speedsurfen ist der Genie GT31 von Locosys das Standardgerät.

David

labella-baron · 27.09.2011

AW: Ermittlung von Luft- und Rollwiderstand

lida schrieb:
Wenn man sich bewegt, nähert man sich einigen Satelliten, während man sich von anderen entfernt. Es gibt scheinbar nur wenige Geräte, die Geschwindigkeitsmessung über Dopplereffekt erlauben.

Oh je, das ist ja alles noch viel komplexer - wenn man sich z.B. diesen Thread anschaut.

Leonardi · 12.10.2011

AW: Ermittlung von Luft- und Rollwiderstand

Über das Pendel für die Messung des Rollwiderstandes ist doch hier diskutiert worden.

Jetzt hat es Wim fertig und ein kleines Video ist zu sehen: http://wimschermer.blogspot.com/2011/09/pendel-banden-testapparaat.html

Ich hab es mir irgendwie anders vorgestellt, das es noch viel weiter "aufgezogen" wird, als die Stange ermöglicht.

Gruß Leonardi

mbi03 · 13.10.2011

AW: Ermittlung von Luft- und Rollwiderstand

Hallo Leonardi,

Leonardi schrieb:
Über das Pendel für die Messung des Rollwiderstandes ist doch hier diskutiert worden.
Ich hab es mir irgendwie anders vorgestellt, das es noch viel weiter "aufgezogen" wird, als die Stange ermöglicht.

Es ist ja noch nicht soweit. das es brauchbar waehre ... so wie es jetzt ist "hopst" es noch zu wild durch die Gegend ...
Im Momment hat es nicht nur 80Kg Auflast auf den Reifen sondern auch noch 60Kg Antriebskraft ... das ist als rollte ein Fahrrad einen Abhang mit 80% Gefaelle hinab ...
Wim muss noch den Schwerpunkt seiner Gewichte, ganz dicht an die Pendelachse bringen ... bei meinem Versuch ein solches Pendel zu berechnen
war leztendlich, um eine 1Hz Schwingung zu erhalten der Gewichtsscherpunkt 12,6 mm unterhalb der Achse ... aber mein Gewicht war aus Beton ... und so ein Pendel ist schon ein wenig "komplex" und die Frequenz von einen ganzen Rudel Faktoren abhaengig ... deshalb habe ich es leztendlich auch nicht gebaut ...

mfG
Matthias

Fabi · 14.10.2011

AW: Ermittlung von Luft- und Rollwiderstand

Wenn man das Gewicht nicht um, sondern über und unter der Achse hat (unten natürlich etwas mehr), dann ist das Trägheitsmoment größer und damit die Frequenz kleiner. Dann kann man den Schwerpunkt auch weiter als 12mm von der Achse weglegen.

Fabi

DanielDüsentrieb · 14.10.2011

AW: Ermittlung von Luft- und Rollwiderstand

Am besten wäre ein rundes Gewicht fast das einmal aussermittig gebohrt und dort does Achse durchgeführt wird oder gleich die Räder aus der Mitte an Rundrohr.

Christoph S · 14.10.2011

AW: Ermittlung von Luft- und Rollwiderstand

1 1/2 große (50 kg) Rollen Saturn-Blei um die Achse wickeln? Was wäre denn die anzustrebende Pendelfrequenz? Eher niedrig, um eine lange Ausschwingphase zu erreichen? Oder hoch, um 10m/s Rollgeschwindigkeit am Reifen zu haben, wenn das Pendel im o.T. ist?

Klopfer · 14.10.2011

AW: Ermittlung von Luft- und Rollwiderstand

mbi03 schrieb:
... das ist als rollte ein Fahrrad einen Abhang mit 80% Gefaelle hinab ...

Was ist daran schlimm?
Du kannst eh nur Vergleiche zwischen verschiedenen Reifen anstellen und wenn für alle die Bedingungen gleich sind, müsste das doch so funktionieren.

Ich sehe an anderen stellen viel eher Probleme:
Beim hin- und herpendeln rollt der Reifen mehrfach immer über denselben Fleck. Minimale Unebenheiten dort machen sich sicher ganz erheblich beim Ergebnis bemerkbar.
Man muss also peinlichst darauf achten, dass immer am selben Punkt gestartet wird.
Außerdem sehe ich noch nicht, wie unterschiedliche Reifenaußendurchmesser behandelt werden. Schließlich bedeutet größerer Durchmesser auch größerer Bremshebel.
Da muss man wohl mit Korrekturfaktoren rechnen.

Leonardi · 19.10.2011

AW: Ermittlung von Luft- und Rollwiderstand

Die Bewegungsgleichung für das Pendel wurde aufgestellt, zweite Nachricht:
http://groups.google.com/group/ligf...193bef95e?lnk=gst&q=pendulum#3fc8510193bef95e

Danach hat Hans Wessels bei seinen Simulationen festgestellt, achte Nachricht vom 16.09.2011, das es genauer ist, die Nulldurchgänge zu zählen (zB mit Laserpointer) und nicht die Zeit bis zum Stillstand zu messen.

Desweiteren ging es noch um den Fehler aufgrund verschiedener Trägheitsmomente J der Mäntel. Der dickere Mantel mit größerem Duchmesser pendelt aufgrund größeren Trägheitsmomentes langsamer und täuscht so einen
niedrigeren Rollwidertstandskoeff. vor, obwohl er aufgrund des dickeren Materials eigentlich einen schlechteren Rollw.koeff. hat. Die Masseverteilung um die Drehachse ist entscheidend für J, quadratische Zunahme mit dem Abstand von der Drehachse.

Gruss Leonardi

Christoph S · 22.10.2011

AW: Ermittlung von Luft- und Rollwiderstand

Leonardi schrieb:
Trägheitsmomente J der Mäntel.[...] Die Masseverteilung um die Drehachse ist entscheidend für J, quadratische Zunahme mit dem Abstand von der Drehachse.

Um das Gewicht (die Masse) der Mäntel nicht berücksichtigen zu müssen, sollte das Gewicht des Pendels möglichst weit von der Achse entfernt und umfänglich verteilt sein (im einfachsten Fall z.B. 42 kg unten, 38 kg oben)
etwas komplizierter (aber m.E. besser) wäre eine Verbindung beider Felgen über Flacheisen von jeweils 2-3 kg Masse an jeder Speichenbohrung (bis auf die obere, da wird dann ein leichterer Hebel eingeschraubt).

Ich glaube, dieses Pendel hat Potenzial.

Gruß,
Christoph

Leonardi · 28.10.2011

AW: Ermittlung von Luft- und Rollwiderstand

Ich habe gestern mit http://www.ecs.hs-osnabrueck.de/schmidt.html telefoniert.
Dabei habe ich noch den interessanten Tipp für die experimentelle Bestimmung des Trägheitsmomentes bekommen. Man macht es nicht aufwendig mit einer Schneckenfedert wie in http://de.wikipedia.org/wiki/Trägheitsmoment unter Experimentelle Bestimmung, sondern hängt das Rad mit verschiedenen Reifen an 3 Schnüren auf (wie ein Kronleuchter) zieht es durch drehen auf und stoppt die Schwingungsdauer. Man könnte damit 2 extrem unterschiedliche Reifen messen und daraus eine Fehlerabschätzung machen.

Er sagte weiterhin, die aufgestellte Bewegungsgleichung=Differentialgleichung ist nichtlinear, weil x (nach Hans Wessel der Winkel im Bogenmaß) im Sinus steht sin(x). Und dadurch läßt sich die Bewegungsgleichung nicht analytisch lösen ( das heißt man bekommt keine Formel mit der man wie gewohnt rechnen kann).

Es ist genauso wie beim Fadenpendel (Uhrpendel) - genau betrachtet läßt sich die Lösung nur für kleine Ausschläge verwenden. Es wurde nur das erste Glied der Reihenentwicklung genommen. Exakt analytisch läßt sich das Fadenpendel auch nicht lösen.

Man kann die Bewegungsgleichung also nur numerisch mit dem PC lösen = Simulation. Dafür gibt es das kostenlose http://www.scilab.org/
so Prof. Schmidt.

Ich habe um bei der Liegeradszene zu bleiben, bei http://www.walterzorn.de/ das kostenlose Programm WZgrapher.exe heruntergeladen. Damit scheint es auch zu gehen. Bewundernswert, der schöne Funktionsplotter - man kann das Ergebnis gleich graphisch betrachten. Wer hat Lußt damit herumzuspielen und für alle ein paar Ergebnisse als Datei Simulation_1.wzg usw. aufzuarbeiten. WZgrapher.exe erlaubt diese abzuspeichern und zu laden. Nach dem Tod von Walter Zorn, hat Andreas Zorn (Siehe Impressung) diese Homepage und auch den Kreuzotterrechner wieder eingestellt.

Gruß Leonardi

lida · 29.10.2011

AW: Ermittlung von Luft- und Rollwiderstand

Leonardi schrieb:
Ich habe gestern mit http://www.ecs.hs-osnabrueck.de/schmidt.html telefoniert.
Dabei habe ich noch den interessanten Tipp für die experimentelle Bestimmung des Trägheitsmomentes bekommen. Man macht es nicht aufwendig mit einer Schneckenfedert wie in http://de.wikipedia.org/wiki/Trägheitsmoment unter Experimentelle Bestimmung, sondern hängt das Rad mit verschiedenen Reifen an 3 Schnüren auf (wie ein Kronleuchter) zieht es durch drehen auf und stoppt die Schwingungsdauer. Man könnte damit 2 extrem unterschiedliche Reifen messen und daraus eine Fehlerabschätzung machen.

Hmm. Der einfachste Weg der Trägheitmoment-Bestimmung ist IMHO die Bestimmung unter Anwendung des Steinerschen Satzes. Man geht so vor: Ausgebautes Laufrad mit Felge an dünnen hängen Stab hängen (darauf stecken). Bei geringer Auslenkung (in Laufrichtung) am Stab pendeln lassen und Periodendauer messen. Aus Gewicht, Abstand Schwerpunkt-zu-Pendelachse und Periodendauer erhält man das Trägheitsmoment. Man braucht nur Waage, Zollstock und Stoppuhr. Das ganze dauert vielleicht 1min pro Rad. Ich wundere mich immer, dass kaum jemand diese Methode kennt.

David

Ermittlung von Luft- und Rollwiderstand

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