Aerodynamik/Rolltest

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Stationskennzeichen, sehen genau so wie hier auf dem rechten oberen Bild aus: http://www.strassenbau.niedersachse...igation_id=21055&article_id=78417&_psmand=135
Im Leitpfosten integriert, Moostraße ist in Niedersachsen.

Da Km-Steine durch Stationskennzeichen ersetzt wurden (KM Steine wurden abgebaut) und die Moorstraße vor 2 Jahren komplett erneuert wurde, bin ich davon ausgegangen das die Abstände der 200m Stationskennzeichen weder geschätzt, noch mit einem Messrad oder gar Maßband ermittelt wurden, werde aber sicherheitshalber bei der Behörde, Herrn Kemper anfragen:
http://www.strassenbau.niedersachse...igation_id=20988&article_id=78082&_psmand=135

Angaben zur Genauigkeit sollten für ihn kein Problem sein, wenn er auf den Schlüssel unter 5.4 "Art der Erfassung" zugreifen kann:
http://www.bast.de/cln_031/nn_42254...roperty=publicationFile.pdf/asb-netzdaten.pdf

Interessant die öffentlich zugängliche online Staßeninformationsdatenbank:
http://www.strassenbau.niedersachse...igation_id=21036&article_id=78501&_psmand=135

Das ist die Moorstraße, die K 104 (K für Kreisstraße) bei Osnabrück:
K 104.jpg

Ganz Niedersachsen in Luftaufnahme. 5,8m ist die Breite zwischen den beiden Fahrbahnbegrenzungslinien:
K 104 Luftbild.jpg

Gruß Leonardi
 
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Leonardi schrieb:
Dann werde ich mal nächste Woche mit Schwalbe und Continental Kontakt aufnehmen um zu klären, ob man ein bis zwei Stunden Zeit für eine studentische Forschungsarbeit hat. Erst mal klären wo die Sitzen - es müßte sich dann schon jemand finden, der dann bei den Messungen dabei ist - ich kann aber nur was einrühren - aber hinfahren zuschauen, Fotos machen, Bedingungen und Messwerte notieren wäre für mich zu weit weg, das müßte dann ein anderer aus der Nähe machen. Ich gebe hier Bescheid ob sie grundsätzlich dazu Bereit sind.
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Schwalbe ist von uns aus 60km entfernt, das könnt ich also ggf. übernehmen. Bzgl. studentischer Arbeit, wüsstest Du da schon jemanden? Ansonsten könnte ich mich bei uns mal umhören.

-- Alex
 
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Patrick schrieb:
Das ist bei der Definition in [Tamai, The Leading Edge] ausdrücklich nicht der Fall. Dort wird C[SUB]RR2[/SUB] auch eine Strömungsmechanische Komponente zugeschlagen. Dies hat evtl. seinen Ursprung in der Meßmethode von Fahrzeugmodellen im Windkanal -> ohne bewegten Boden und bewegte Räder. Man schlägt also einfach alles was von der Radbewegung kommt auf den gesamten Rollwiderstand und fertig.

Ich habe mich heute mit jessie über das Thema unterhalten, die an der Uni auch schon Erfahrungen mit Strömungsdynamischen Phänomenen sammeln durfte. Dabei reiften die Anforderungen an zu generierende Indizien für die Unterscheidung der Ansätze von gyps/Alex (C[SUB]RR[/SUB] vs. (C[SUB]RR1[/SUB]+C[SUB]RR2[/SUB]*v)):
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Nach dem Buch von Dave Wilson (Cycling Science) scheint es aus dem Automobilen Bereich eher Belege dafür zu geben, dass es konstante und quadratische Rollwiderstands-Bestandteile gibt (vgl. z.B. Kempe, 1962). Allerdings haben Kyle und Edelman wohl Belege für lineare Anteile bei Fahrradreifen gefunden. Hat jemand zufällig diese Quelle:

C. Kyle, W. Edelman, Man Powered Vehicle Design Criteria, 3rd intl. conference on vehicle design dynamics, Blacksburg, 1974 (Ich meine die Uni-Bib Osnabrück hat das, bin mir aber nicht ganz sicher)

-- Alex
 
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Patrick schrieb:
Weiters könnte man durch Anbringen eines reproduzierbaren Störkörpers (s.o. Zigarrettenschachtel) C[SUB]w[/SUB] jeweils ändern und die Auswirkungen auf das Fitting, resp. Stabilität der abgeleiteten Werte für C[SUB]RRx[/SUB] beobachten.

Wird anstelle eines Störkörpers ein Zusatzkörper mitgeführt, dessen aerodynamische Eigenschaften leicht zu beschreiben sind (Kugel, Rundstab), kann getestet werden, ob die Methode den zu erwartenden zusätzlichen C[SUB]w[/SUB]A abzubilden vermag.
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Solche Versuche haben wir letzten Sommer einmal mit einer art Segel auf einem Alleweder 4 gemacht. Allerdings war die Qualität unsere Rollversuchsdaten zu schlecht, um vernünftige Rückschlüsse ziehen zu können.

Will sagen: das ganze macht nur dann Sinn, wenn man ansonsten perfekte Versuchsbedingungen hat (ich bin immer noch von der Qualität von Leonardis Daten beeindruckt).

-- Alex
 
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gyps schrieb:
Hallo Leonardi,

unser Mess-Bus ist jetzt so weit fertig, ... hier gemeinsam an einem Strang zu ziehen? Das macht natürlich nur Sinn, wenn die Reibungsverluste dabei nicht zu groß sind (Osnabrück ist von uns aus ja nicht gerade nebenan).

-- Alex
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Das hört sich ja sehr gut an, aber auch nach Datenraffgier ;), manchmal ist weniger besser.
@Alex: Kannst Du schon abschätzen, wann ihr ungefähr die ersten genauen v(t) Messungen macht, auch ohne Hall - mein aktuelles Tachovideo war auch nur mit Reed. Nach Osnabrück brauch man doch nicht zu kommen, Jeder findet im Umkreis von 30Km eine geeignete verkehrsarme Ausrollstrecke. Ich ziehe ich gern an einem Strang, schreib mir bitte einfach genau was ich machen soll !

Sollte ich mal v(t) mit Durano und danach gleich nochmal ein v(t) mit Ultremo aufzeichnen ?
Wenn man ausschließlich C[SUB]w [/SUB] und C[SUB]RR1 [/SUB] ermittelt, sollte sich doch nur ausschließlich nur C[SUB]RR1 [/SUB]ändern. Wenn man alle drei Werte, also C[SUB]w[/SUB] und C[SUB]RR1[/SUB] und C[SUB]RR2 [/SUB]ermittelt, kann man vielleicht durch Vergleich der C[SUB]RR2[/SUB] Flächen abschätzen, welcher Anteil vom Gummi und welcher Anteil vom Laufrad usw. kommt.

Gruß Leonardi
 
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gyps schrieb:
Schwalbe ist von uns aus 60km entfernt, das könnt ich also ggf. übernehmen. Bzgl. studentischer Arbeit, wüsstest Du da schon jemanden? Ansonsten könnte ich mich bei uns mal umhören.

-- Alex
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Dann übernehme es doch bitte und rufe bei Bohle GmbH an 02265-109-0 zum Beispiel Christian Lademann bzw. Herr Krischio:
http://www.liegeradforum.de/forum/showthread.php?33046-Rollwiderstand-messen&p=450980#post450980


Conti-Fahrradreifen wäre hier: http://www.conti-online.com/generat...ahrrad/funktionen/impressum/impressum_de.html da hatte ich mal mit einem Herr Boos telefoniert: http://www.liegeradforum.de/forum/showthread.php?33046-Rollwiderstand-messen&p=450996#post450996

Bezüglich studentischer Arbeit habe ich nur geschrieben, weil das immer gut ankommt. Ich glaube fürs Erste würde es reichen, wenn die mal irgendeinen Reifen mit 0,5 und 40 Kg bei verschiedenen Geschwindigkeiten 5,20,50,60 Km/h fahren (2x4= 8 Werte) - das könnte in ein bis zwei Stunden erledigt sein. Danach kann man immer noch überlegen, ob man Studenten anspricht.

Gruß Leonardi
 
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Naja, so ist halt fast alles woanders schon mal erdacht worden :D

Fein, daß es so gut funktioniert. Das sollte helfen, die Qualität der Annäherung der Widerstandskomponenten ja nach Abhängigkeit von v (v[SUP]0[/SUP], v[SUP]1[/SUP], v[SUP]2[/SUP]) durch Matlab zu testen.

Gruß,
Patrick

p.S.: Ich hätte eine steifere Montierung der Kugeln versucht, z.B. mit einer verlängerten Schnellspannerachse
 
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gyps schrieb:
Nach dem Buch von Dave Wilson (Cycling Science) scheint es aus dem Automobilen Bereich eher Belege dafür zu geben, dass es konstante und quadratische Rollwiderstands-Bestandteile gibt (vgl. z.B. Kempe, 1962). Allerdings haben Kyle und Edelman wohl Belege für lineare Anteile bei Fahrradreifen gefunden. Hat jemand zufällig diese Quelle:

C. Kyle, W. Edelman, Man Powered Vehicle Design Criteria, 3rd intl. conference on vehicle design dynamics, Blacksburg, 1974 (Ich meine die Uni-Bib Osnabrück hat das, bin mir aber nicht ganz sicher)

-- Alex
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Nur in Bibliothek Uni Oldenburg zu finden, Osnabrück nicht. Sehe gerade Fernleihe geht nicht, machen aber preisgünstig Kopie 14 Seiten max.2 Euro, anzufordern zB. von Uni Bibliothek Bonn.
http://gso.gbv.de/DB=2.1/SET=1/TTL=...,60-61,,73-78,,88-90,NGAST,R93.196.219.216,FN

So habe ich auch über Uni Bibliothek Osnabrück eine Kopie von der Norm Autoreifen Rollwiderstand DIN ISO ... von einer Bibliothek aus Berlin bekommen.

Gruß Leonardi
 
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Leonardi schrieb:
Das hört sich ja sehr gut an, aber auch nach Datenraffgier ;), manchmal ist weniger besser.
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Ohne riesige Datenmengen würde ich als Informatiker doch jede Daseinsberechtigung verlieren!;)

Aber mal im Ernst: die Idee ist eigentlich recht naheliegend. Zum einen haben alleine hier im Thread schon mehrere darüber gesprochen, wie man möglichst genau und unproblematisch Daten den Rechner bekommt. Zum anderen ist zur Zeit noch unklar, welche Daten hilfreich sein werden. Daher werden wir zunächst möglichst alles erfassen, was Sinn machen könnte. Wichtig ist dabei natürlich, nicht für jede Messung ein eigenes System zu verwenden, da die Daten sonst kaum zusammen geführt werden können.

Die Daten können dann durch statistische Filter (z.B. Kalman- oder Partikel-Filter) zusammengeführt werden und wir werden sehen, wie gut wir Position und Geschwindigkeit schätzen können und was bei der Versuchsdurchführung zu beachten ist. Wenn wir dann schließlich auf die meisten Werte verzichten können, um so besser.

-- Alex
 
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Code:
Hallo zusammen,

nachdem unser Mess-Bus endlich fertig ist, habe ich gestern einen Versuch unternommen, um den Unterschied zwischen Hall- und Reed-Sensoren zu messen. Dazu habe ich einfach ein Laufrad in einen Zentrierständer gespannt und mit beiden Sensoren das "Ausrollen" gemessen. Das Ergebnis war dann wie erwartet, der Hall Sensor ist deutlich rauschärmer.

Was ich allerdings noch interessanter fand, zeigt die folgende Graphik. Ich hätte ja erwartet, dass der konstante Widerstand der schlechten Lager in diesem 30 Jahre alten (ungepflegten) Laufrad für eine im wesentlichen konstante Beschleunigung sorgt. Weit gefehlt: die Speichen (usw.) erzeugen so viel Windwiderstand, dass im a-v Diagramm eine Parabel herauskommt.

Und wieder einmal: ein nicht zu vernachlässigender linearer Term.

Hier das Diagramm (x-Achse in km/h):
Laufrad_freidrehend_verschiedene_Asuwertungen.jpg

Viele Grüße,

Alex
 
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a-v-Diagramm
Das überfordert mich ein bisschen.
Gäbe es das auch als v-t-Diagramm, für die einfacheren Gemüter? Dann muss ich nicht im Kopf integrieren...

Gruss Wolfgang
 
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Klar, hier ist die Graphik (sowohl Auswertung per Hall- als auch per Reed-Sensoren):
v_t.jpg
wie Du siehst, siehst Du den typischen tangentialen Verlauf eines Ausrollversuchs. Die Analyse der Daten ist in diesem Fall (im Gegensatz zum a-t-Zusammenhang) ein wenig komplizierter.

Viele Grüße,

Alex
 
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@Alex: lässt sich die v(t) Kurve des eingespannten Rades auch mit a*tan(b*(x+c)) wie gehabt beschreiben oder gibt das keine gute Anpassung wegen der Speichen-Turbulenzen ? Was kommt für ein CR und ein CdA raus ?

Kannst Du bitte in der v(t) Darstellung die roten Werte alle mit +2 addieren, damit ich den Unterschied zwischen den blauen Hallsensor-Werten und den roten Reedkontakt-Werten sehen kann.

Danke Leonardi
 
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Leonardi schrieb:
@Alex: lässt sich die v(t) Kurve des eingespannten Rades auch mit a*tan(b*(x+c)) wie gehabt beschreiben oder gibt das keine gute Anpassung wegen der Speichen-Turbulenzen ? Was kommt für ein CR und ein CdA raus ?

Kannst Du bitte in der v(t) Darstellung die roten Werte alle mit +2 addieren, damit ich den Unterschied zwischen den blauen Hallsensor-Werten und den roten Reedkontakt-Werten sehen kann.

Danke Leonardi
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Was Dich vielleicht interessiert ist eine Aussage über die Qualitätsunterschiede. Ich fand die folgende Darstellung ganz aussagekräftig: Es sind die a-t-Diagramme bei höheren Geschwindigkeiten zusammen mit einer quadratischen Trendlinie. Wie man auch sehen kann, ist die blaue (Hall) Linie wesentlich weniger verrauscht.
hall_vs_reed.jpg
(bitte nicht wunden, die Qualität der Beschleunigungswerte ist im a-v-Zusammenhang stets sehr verrauscht, wenn man nicht glättet oder filtert).

Die Analyse mit Matlab kommt gleich ...

-- Alex
 
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So, jetzt habe ich einmal für die Werte vom Hall-Sensor den a-v-Zusammenhang einmal mit und einmal ohne linearen Term gefittet. Man erkennt, dass ohne linearen Term die Passung erheblich schlechter ist. Der quadratische Fehler ist ca. 8 mal so hoch. Das ist also schon relativ deutlich.
linear_vs_quadratisch.jpg
Den v(t)-Zusammenhang mache ich jetzt erst mal nicht, da ich auf Anhieb keine passenden Startwert für die Optimierung finde. Da ich die Masseverteilung des Laufrades nicht kenne, weiß ich auch eh' nicht, was die Zahlen zum Schluss aussagen würden.

-- Alex

PS: Ach ja, hier noch der Quellcode

Code: 
load('Hall/t');
load('Hall/v');
load('Hall/a');
 
av2 = @(x,v) x(3)*v.^2+x(1);
av1 = @(x,v) x(3)*v.^2+x(2)*v+x(1);

init  = [0,0,0];    
low   = [-inf,-inf,-inf];
up    = [0,0,0];
 
x2 = lsqcurvefit(av2,init, v, a, low, up)
x1 = lsqcurvefit(av1,init, v, a, low, up)
 
plot(v,a, v, av1(x1,v), v, av2(x2,v))
 
error1=sum((a-av1(x1,v)).^2)
error2=sum((a-av2(x2,v)).^2)
 
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gyps schrieb:
Was ich allerdings noch interessanter fand, zeigt die folgende Graphik. Ich hätte ja erwartet, dass der konstante Widerstand der schlechten Lager in diesem 30 Jahre alten (ungepflegten) Laufrad für eine im wesentlichen konstante Beschleunigung sorgt. Weit gefehlt: die Speichen (usw.) erzeugen so viel Windwiderstand, dass im a-v Diagramm eine Parabel herauskommt.

Und wieder einmal: ein nicht zu vernachlässigender linearer Term.

Hier das Diagramm (x-Achse in km/h):
Anhang anzeigen 42012
Zum Vergrößern anklicken....
Das überrascht mich eigentlich nicht. Der Rollreibungsanteil ist ja gewichtsabhängig und deswegen schon extrem klein. Was wog das Laufrad ohne Achse? Zwei Kilo - mit oder ohne Reifen? Dieser verursacht nach meiner Erfahrung auch nochmal gehörige Verluste durch Luftverwirbelung.
Als Rollreibung existiert lediglich das Lager mit einem Koeffizienten unter 0,001. Also bleiben von den 20N Gewichtskraft weniger als 0,02N Rollreibungskraft übrig!

Deshalb muss ich auch immer so lachen, wenn Leute mittels Auslaufen lassen auf die Lagerreibung schließen wollen.
 
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