Suche Ideen zum Bau einer Vorrichtung zur Trennung Luft- und Rollwiderstand

[einrad]

Die F(v) Kurve mit nur 0,2 Kg Zusammendrückkraft ist die Blaue Kurve (Luftwiderstand ohne Rollreibung), die F(v) 28Kg Kurve (Luftwiderstand und Rollreibung bei 28Kg) ist die rotbraune Kurve im gleichen Diagramm. Die Differenz F(v)28Kg-F(v)0,2Kg =(Rollreibung+Luftwiderstand) - Luftwiderstand = F(v)Rollreibung (ohne Luftwiderstand) = die grüne Kurve.

Deshalb spielt es keine Rolle ob die Speichen abgedeckt sind oder nicht, der Luftwiderstand wird ja für das Endergebnis wieder abgezogen.

Gruß Leonardi

Hi Leonardi,

Es sieht danach aus, dass dieser Ansatz für Dich passt, also übertrage ich den Mal auf die Frage dieses Threads:

Die 0,2 kg sind sehr nahe zum leeren VM, die 28 kg (je nach Fahrer) sehr nahe dem vollen VM.

Dann lass das VM doch einmal leer mit einer einfachen Fernsteuerung, das andere Mal mit Fahrer runterrollen. Die Fernsteuerung ist aus dem Modellbau billig verfügbar und schafft mit passenden Servos die Lenkkräfte sicher. Auch die Bremse ist sicher machbar. 2 Kanal könnte also schon reichen.

Ich vermute, das dieser Ansatz leichter umzusetzen ist und geringere Messfahler produziert als die vorgeschlagene "ichbineinkleinerrollkanal" Kabine?

Gruß, Harald

 

[Dan]

Hallo zusammen,

ich denke, wenn man im Gelände mit hinreichend bekanntem Profil und hinreichend gemessenem Wind+Temperatur+Feuchte eine hinreichend genaue Ausrollaufzeichnung macht, kann man einen Fit auf a + b*v + c*v^2 + d*v^3... ausrechnen lassen - und das sind die genauesten Daten die man so vom Fahrzeug erheben kann, mit allen Abhängigkeiten. Wie ihr alle schon erwähnt habt, gibt es sehr viele, und das Fahrzeug verhält sich nicht nach den vereinfachten Schulbuchformeln.
Den Einfluss der Reifen würde ich eher durch Reifenwechsel relativ bestimmen. Die Glocke verhindert ja keine Luftreibung der Außenflanken oder Luftwirbel im Radkasten - die eigentlich alle zur Luftreibung gehören.

Gruß, Daniel

PS: ich fürchte dass man in Wahrheit für beide Widerstände ein Set a,b,c,d,e... erhält die hinreichend verschieden von null sind

 

[Leonardi]

Danke Harald, aber ich bin davon überzeugt das die Messung des Walkwiderstandes auf der Vorrichtung und die Messung des Rollwiderstandes auf der Straße wegen der Texturverluste je nach Asphaltstruktur zu große Unterschiede aufweisen und alle weiteren Messungen damit nichts bringen. Texturverluste= durch Eindrücken in Löcher, weniger Steinchen wird der Gummi verformt und geht anschließend wieder in seine Ursprungslage zurück, diese Verformungsverluste entstehen zusätzlich zu den Walkverlusten. Bei Autoreifen misst man von glatter Trommel zu schlechten Asphalt meist unter 30% Texturverluste. Bei schmalen Rennreifen, verformt sich der Gummi beim gleich großen Loch in der Straße viel stärker und kann geschätzt 50 oder 100% Zuschlag zum Walkwiderstand bedeuten. Herstellungstechnisch besteht die Asphaltoberflöche meist aus vielen kleinen Löchern, weil oben flachgewalzt. Meine gemessenen Walkwiderstand mit dem Rollwiderstand gleichzusetzen, kann 100% daneben liegen - so etwas fange ich gar nicht erst an.

Du merkst, ich habe mich schon ziemlich auf eine solche Haube eingeschossen, die Frage ist für mich nur, wie lang, hoch, breit, welche Form, wie der Rahmen konstruktiv aussehen sollte, Aluprofile verschraubt ? Mit 1.000 Euro und ein paar Tagen Arbeit wäre so etwas fertig, aber besser vorher gut überlegen. zB. schafft ein Autofahrer mit rückwärtiger Kamera die Position gegenüber dem VM gut genug zu halten oder braucht man einen eigenen aufwendigeren E-Antrieb mit Abstandsregelung.

Gruß Leonardi

 

[Leonardi]

Hallo zusammen,

ich denke, wenn man im Gelände mit hinreichend bekanntem Profil und hinreichend gemessenem Wind+Temperatur+Feuchte eine hinreichend genaue Ausrollaufzeichnung macht, kann man einen Fit auf a + b*v + c*v^2 + d*v^3... ausrechnen lassen - und das sind die genauesten Daten die man so vom Fahrzeug erheben kann, mit allen Abhängigkeiten. Wie ihr alle schon erwähnt habt, gibt es sehr viele, und das Fahrzeug verhält sich nicht nach den vereinfachten Schulbuchformeln.
Den Einfluss der Reifen würde ich eher durch Reifenwechsel relativ bestimmen. Die Glocke verhindert ja keine Luftreibung der Außenflanken oder Luftwirbel im Radkasten - die eigentlich alle zur Luftreibung gehören.

Gruß, Daniel

PS: ich fürchte dass man in Wahrheit für beide Widerstände ein Set a,b,c,d,e... erhält die hinreichend verschieden von null sind

Ich stimme Dir zu, allerding müsste ich bekannte teilweise Abhängigkeiten Gesamtgewicht, Temp., Luftfeuchtigkeit, Umgebungs-Luftdruck (ich gehe mal immer von Windstille aus zur Vereinfachung), alle wieder neu herausfinden und kann nicht bereits bekanntes Wissen übernehmen. Ich müsste dazu die Ausrollstrecke vor der Haustür haben und jeden Tag unter verschiedenen Bedingungen jeweils 3x ausrollen und auch nur Windstille Tage nehmen. Und das für verschiedene Bereifungen, Schläuche und Reifen-Luftdrücke. Deweiteren mit und ohne Rennhaube und alles noch für verschiedene VM.

Unter einer bestimmten Bedingung gemessen könnte ich auch jetzt schon für eine Strecke A oder B bei gleichen Bedinungen das Geschwindigkeitsprofil ermitteln, aber wenn es dann in der Realität schon anderer Asphalt ist, da fängt es da schon an das man nicht mal abschätzen kann wie groß der Einfluss ist.

Die Luftreibung durch die Luftwirbel im Radkasten kann ich auf eine andere Methode sehr exakt messen, von der ich hier noch nicht berichtet habe, da sehe ich das geringste Problem. Wie groß ist aber wirklich der Luftwiderstand eines VM, wie weit liege ich daneben ihn nur mit rho/2*Cw*A*v^2 zu beschreiben, wer kann mir das sagen 20% oder 50% ? Wird auch für jedes VM anders sein. Wie groß allein die Unterschiede durch die unterschiedliche Form sind, sieht man ja am Milan Quest Vergleich, der Stirnflächenunterschied ist dagegen kaum der Rede wert.

"PS: ich fürchte dass man in Wahrheit für beide Widerstände ein Set a,b,c,d,e... erhält die hinreichend verschieden von null sind" das ist gut überlegt, denke ich auch.

Gruß Leonardi

 

[einrad]

Na dann zitier ich mal unsauber:

Danke Harald, aber ich bin davon überzeugt das [...]alle weiteren Messungen [...] nichts bringen.
[...]Gruß Leonardi

Ich wollte nicht die Walzenvesuche abgleichen.
Der Gedanke war, dass Du die Straßenversuche einfach fahren kannst.

So oder so viel Erfolg dabei,

Harald

 

[Dan]

Hallo Leonardi,

ich überlege schon eine Weile zu deinem Setting - ich denke egal wie, die Regelung ( Auto fährt die Glocke variabel, Auto fährt konstant, VM fährt mit Leistungskurbel passend dazu, Glocke fährt elektrisch abstandsgesteuert ) führt zu ähnlichen Schwingungen im Regelkreis mit Rückkopplung wie das Seil oder eine Feder, mit dem Nachteil, dass die aus dem Regelkreis weniger vorhersagbar sind...
Zum Untergrund - hier gibts Sommerwege die rollen trotz schotterigem Aussehen besser als grober Asphalt - Asphalt ist meist auf "echten" Straßen am besten (alter Hut)...
Ich komme am Ende immer wieder darauf, dass man zum Aerodynamiktest "einfach" die idealen Reifen haben müsste ;-)
... oder man lässt das VM ohne Räder mit genauer Bodenfreiheit vom Hochhaus fallen - mehrfach!

Gruß, Daniel

 

[Leonardi]

Na dann zitier ich mal unsauber:
...

Beinahe hätte ich gedacht Du wärst ein Mainstream-Journalist, aber dann hättest Du die [...] ja auch weggelassen.

Hallo Leonardi,

ich überlege schon eine Weile zu deinem Setting - ich denke egal wie, die Regelung ( Auto fährt die Glocke variabel, Auto fährt konstant, VM fährt mit Leistungskurbel passend dazu, Glocke fährt elektrisch abstandsgesteuert ) führt zu ähnlichen Schwingungen im Regelkreis mit Rückkopplung wie das Seil oder eine Feder, mit dem Nachteil, dass die aus dem Regelkreis weniger vorhersagbar sind...

Bei normalen Ausroll gibt es kein störendes Aufschaukeln, weil wohl keine Energie reingesteckt wird, sondern diese langsam entzogen wird. Unter der Glocke wird das Ausrollen nur länger dauern, das es dort zu unkontrollierten Geschwindigkeitsschwingungen kommt, kann ich mir nicht vorstellen, das heißt wenn Glocke elektrisch abstandsgesteuert oder vom Auto in richtiger Position gehalten wird. Die eingezeichneten Seile sollen durchhängen nur zur Sicherheit da sein damit das VM beim Anstoß unter der Glocke nicht beschädigt wird, es reicht wohl vorn und hinten auch ein Stück Schaumstoff.

Gruß Leonardi

 

[labella-baron]

die andere verrückte Idee wäre ohne Rollwiderstand: auf einem Luftkissen ausrollen
Mal sehen, was die andren dazu meinen.

So dumm ist die Idee nicht, durch ausschalten des (dynamischen?) Rollwiderstands zu Erkenntnissen zu gelangen. Und zwar nicht mittels Luftkissen sondern mittels Eis.
Aber wahrscheinlich handelt man sich damit viele andere Effekte ein, welche nicht quantifizierbar sind

 

[Dan]

Hallo Leonardi,

Bei normalen Ausroll gibt es kein störendes Aufschaukeln, weil wohl keine Energie reingesteckt wird, sondern diese langsam entzogen wird. Unter der Glocke wird das Ausrollen nur länger dauern, das es dort zu unkontrollierten Geschwindigkeitsschwingungen kommt, kann ich mir nicht vorstellen, das heißt wenn Glocke elektrisch abstandsgesteuert oder vom Auto in richtiger Position gehalten wird. Die eingezeichneten Seile sollen durchhängen nur zur Sicherheit da sein damit das VM beim Anstoß unter der Glocke nicht beschädigt wird

Das meinte ich nicht, sondern du bekommst bei jeder Weg u/o Geschwindigkeitsdifferenz der Glocke ggü dem VM einen zusätzlichen Luftwiderstandseinfluss, der mit dem Ausgleich (Regelung) dann schwankt.
Ich meine dieser Einfluss ist wesentlich größer als der der Luftfeuchtigkeit, aber geringer als der Straßenbelag.
Thema Straßenbelag: Entstehen nicht für's VM Böen, wenns bei 70km/h unter der Schürze der Glocke ab und an Luft durchdrückt?

@labella-baron:
Zum Eis hätte ich vermutet, dass das mit Dackelschneidern nicht besser ist als guter Asphalt und mit Kufen nicht besser als Dackelschneider. Außerdem gibts auf dem Eis wieder 'ne Art Strömung mit allen Komponenten.

Gruß, Daniel

 

[labella-baron]

@labella-baron:
Zum Eis hätte ich vermutet, dass das mit Dackelschneidern nicht besser ist als guter Asphalt und mit Kufen nicht besser als Dackelschneider. Außerdem gibts auf dem Eis wieder 'ne Art Strömung mit allen Komponenten.

Ich hatte mich vermutlich nicht klar genug ausgedrückt:
Ich wollte damit erreichen, dass sich die Vorderräder nicht drehen und mittels Bremse blockiert werden - also kein Ausrollen, sondern ein "Ausrutschen".
Damit wäre der dynamische Rollwiderstandsanteil, welcher mittels Leonardis Prüfstand offenbar zu einer Verdoppelung der Rollwiderstandskraft bei 59km/h führt, ausgeschalten.

Aber vermutlich würde das VM beim Rutschen nicht gerade bleiben, denn lenken ist ja nicht mehr - oder vielleicht doch, denn wenn es sich schrägstellt wird ja der Luftwiderstand höher. Wenigstens bräuchte man sich um das "Ausrutsch-Höhenprofil" keinen Kopf machen

Was meinen denn die VM-Eistänzer hier im Forum dazu?
Auf 60km/h beschleunigen, in einen zugefrorenen See fahren und Vollbremsung

 

[dooxie]

wie wärs ohne Reifen, nur auf den Alufelgen? sind doch fast Kufen.

 

[labella-baron]

wie wärs ohne Reifen, nur auf den Alufelgen? sind doch fast Kufen.

Hm - es sind dann wegen des Sturzes zwei Berührpunkte rechtwinklig zur Fahrtrichtung, während eine Kufe zwei "Berührlinien" in Fahrtrichtung hat.

 

[Leonardi]

Auf 60km/h beschleunigen, in einen zugefrorenen See fahren und Vollbremsung

wie in dem Link zu den Vorgängen Kuven auf Eis steht, ist auch beim Rutschen der Kurve eine starke Geschwindigkeitsabhängigkeit vorhanden. Ich glaube auch, bei Vollbremsung bleibt man wegen der Gummireifen viel schneller als mit Kuven stehen, kann mich an Videos erinnern, nach 20-30m bei 30Km/h Vollbremsung. Selbst mit Kuven kommt man nicht so weit wie mit Rollreibung denke ich, jedenfalls nicht viel weiter als mit Rollreibung - so vom Gefühl vom Schlittschuhfahren.

Ich dachte, ich bekomme durch meinen Thread eine genaue Maßzeichnung mit Stückliste für meine Haube, statt dessen geht es immer weg von der Haube zu anderen Vorschlägen.

Gruß Leonardi

 

[labella-baron]

Ich dachte, ich bekomme durch meinen Thread eine genaue Maßzeichnung mit Stückliste für meine Haube, statt dessen geht es immer weg von der Haube zu anderen Vorschlägen.

Ja - ich suche tatsächlich nach einem anderen Weg.
Ich bin sehr skeptisch, ob es gelingen kann die angehängte Haube über Video synchron zum VM zu bewegen. Bei einer Geschwindigkeitsdifferenz von 1 m/s und zwei Sicherheitsleinen nach vorn und hinten, um jeweils 1m Abstand zur Haube zu haben, hätte man gerade eine Sekunde Reaktionszeit zum leichten Beschleunigen oder Auskuppeln im KFZ. Für etwas abenteuerlich bis gefährlich halte ich es auch. Und der Aufwand das zu bauen ist auch nicht unerheblich.

 

[labella-baron]

Ja - ich suche tatsächlich nach einem anderen Weg.

Ich habe nochmal nachgedacht.
Vielleicht ist es zielführender, statt dem Rollwiderstand den aerodynamischen Widerstand isoliert zu messen.
Dazu müsste das VM auf einer Plattform stehend bewegt werden. Am einfachsten wäre dies mit einer Lore auf Schienen zu erreichen. Der Rollwiderstand auf Schienen soll ja erheblich kleiner als bei unseren Reifen sein, dennoch müsste die Lore leicht sein, damit sie selbst nur eine geringe Widerstandskraft gegenüber der eigentlich zu messenden Kraft erzeugt. Man könnte dann den Geschwindigkeitsverlauf einmal mit und einmal ohne VM aufnehmen und daraus den CwA isolieren, bzw. könnte man sehen wie hoch ein Anteil proportional zur Geschwindigkeit wäre.

Hier gibt es eine leichte Lore mit 26kg. Wenn diese eine Rollwiderstandszahl von 0,001 hätte, wäre die Widerstandskraft lediglich 1/4-tel Newton.

 

[einrad]

wobei der Rollwiderstand der Lore dann ja egal wäre:
Es braucht nur mehr eine Geschwindigkeitsmessung und die Kraft, die das VM auf der Lore nach hinten schiebt.

So eine Plattform ließe sich auch gut auf ein Auto draufschrauben und das sollte, wenn ausreichend hoch über dem Autodach, recht gut die true air speed abbilden. Was leider verloren geht, ist der höhere Widerstand der drehenden Räder.

 

[labella-baron]

wobei der Rollwiderstand der Lore dann ja egal wäre:
Es braucht nur mehr eine Geschwindigkeitsmessung und die Kraft, die das VM auf der Lore nach hinten schiebt.

Das habe ich auch schon überlegt - weiß aber nicht mit welcher Genauigkeit man die Kraftmessung hinbekommt. Bei so einem Auslaufversuch nimmt man außerdem nicht nur ein paar ausgewählte Messpunkte auf, sondern vollautomatisch im Grunde alle 0,1 Sekunden (hoffentlich) einen Messwert und hat dann eine bessere Datengrundlage beim "fitten".

So eine Plattform ließe sich auch gut auf ein Auto draufschrauben und das sollte, wenn ausreichend hoch über dem Autodach, recht gut die true air speed abbilden. Was leider verloren geht, ist der höhere Widerstand der drehenden Räder.

Ja, die Plattform wäre wichtig, da sonst die auf die Windschutzscheibe auftreffende Luft zusätzlich unter das VM hindurchgepresst wird.
Den Widerstand der drehenden Räder kann man getrennt durch Auslaufversuche im Stand bestimmen - angenähert, denn wenn es wirklich rollt sind die Verhältnisse etwas anders.

 

[einrad]

@Widerstand der drehenden Räder:
Freistehende Räder sind im Luftwiderstand insofern ein Sonderfall, dass der obere Scheitel mit doppelter geschwindigkeit gegenüber der Luft unterwegs ist, während der Aufstandspunkt stillsteht.
Wie dies nun bei verschiedenen VMs anzusetzen wäre (Verkleidung mal so, mal anders) wird wohl immer ungenau bleiben. Bei vielen VMs wird´s wahrscheinlich recht wenig ausmachen.

@Plattform:
Wenn die ein wenig vorsteht, sollte die ganze Scheibengeschichte klar drunter durch gehen und die Strömung oberhalb recht ungestört sein.

Der DHV (dhv.de) hat einen Testwagen mit aufgebautem massivem (!!!) Träger um damit Lasttests an Drachen durchzuführen. Dort lässt sich vielleicht das eine oder andere Detail abschauen bzw. auch mal eine Testfahrt machen? Dauerjobs werden aber wohl entsprechenden Münzeinwurf erfordern... Sympathie für Euer Thema würde ich dort mal grundsätzlich erwarten. Warum also nicht mal näher hinschauen?

Gruß, Harald

 

[AndreasR]

Würde es zum Berechnen der geschwindigkeitsabhängigen Parameter etwas bringen, wenn man den Ausrolltest zunächst stehend startet und anschließend mit z.B. mit 3, 6, 9 m/s ? Üble Rechnerei ... doch müßte man der Natur damit schon etwas näher auf den Grund gehen können?

Die Haubenlösung kann ich mir noch nicht so recht vorstellen. Um das rollende VM dürften ja nur minimale Luftbewegungen und Wirbel entstehen ... wie wird das sichergestellt?

Und der Fahrer müßte für eine bestehende Strecke gut üben, damit er einem rollenden VM perfekt folgt, ohne dass sich die Haube relativ zum VM (und damit die Luft) viel bewegt ... am besten wäre es wohl, die Glocke fährt computergesteuert mit dem VM mit ...

Ausrollen in einem "Vakuum-Windkanal" wäre interessant ...

Grüße - Andreas

 

[Leonardi]

Würde es zum Berechnen der geschwindigkeitsabhängigen Parameter etwas bringen, wenn man den Ausrolltest zunächst stehend startet und anschließend mit z.B. mit 3, 6, 9 m/s ? Üble Rechnerei ... doch müßte man der Natur damit schon etwas näher auf den Grund gehen können?...

Verstehe ich nicht, man misst doch dabei auch immer Luft- und Rollwiderstand zusammen ?

Die Haubenlösung kann ich mir noch nicht so recht vorstellen. Um das rollende VM dürften ja nur minimale Luftbewegungen und Wirbel entstehen ... wie wird das sichergestellt?

Selbst wenn um das VM dabei eine Strömung von 5 Km/h entstehen würde - ist der Luftwiderstand bei derart niedrigen Geschwindigkeiten zu vernachlässigen.

Gruß Leonardi