Aerodynamik bei Seitenwind für Vortrieb

Je schneller er wird, desto mehr Windenergie wirkt.
Wie wäre es, wenn man die Ergebnisse von Carl-Georg Rasmussen nochmals mit heute verfügbaren Velomobilen nachmisst? Oder anders gefragt: gibt es hier im Forum jemand, der 3D-Daten von seinem Velomobil hat und zur Verfügung stellen würde? Das Mango ist bereits via Thingiverse verfügbar.
Anschließend würde ich 1:10 Modelle auf dem 3D-Drucker ausdrucken und in einen winkelabhängig in einen Windkanal stellen. Wenn es sich um kommerziell verfügbare Velomobile handelt, würde ich das mit den Herstellern abstimmen.
Also: hat jemand 3D-Daten der Außenhülle von einem/seinem Velomobil?
 
Also: hat jemand 3D-Daten der Außenhülle von einem/seinem Velomobil?
Beziehungsweise: Hat jemand Zugang zu einem 3D-Scanner bzw. Laserscanner? Dann könnte man, z.B. im Rahmen eines VM-Treffens oder der SPEZI, einfach mal mehrere VMs durchmessen.

Im Vergleich zu Windkanaltests zur cW-Wert-Bestimmung geht es hier ja nicht so exakt zu; der Segeleffekt sollte meiner Vermutung nach wenig davon abhängen, ob sich die Räder drehen etc., sondern nur von der Außenform. Wenn man dann noch die Schwerpunkte richtig macht, dann sollten da schon sinnvolle Ergebnisse rauskommen. Vielleicht nicht mit dem richtigen Zahlenwert, aber man wird sehen können, bei welchem Winkel der Segeleffekt bei welchem VM am größten ist, und bei welchem VM er größer und bei welchem weniger groß ist.
 
Also: hat jemand 3D-Daten der Außenhülle von einem/seinem Velomobil?
Die einzigen mir bekannten Daten sind hier zu sehen. Leider gibt es dieses VM bisher nur als Simulation und nicht real.
Ah es gibt noch eins - bereits realer.
Vielleicht nicht mit dem richtigen Zahlenwert, aber man wird sehen können, bei welchem Winkel der Segeleffekt bei welchem VM am größten ist, und bei welchem VM er größer und bei welchem weniger groß ist.
Viele wollen ja diesen Effekt minimieren (ich nicht) - und da wäre es interessant, ob man durch die Form die Seitwind-Querkräfte veringern kann; bei gleich geringem Luftwiderstand bei Anströmung von vorn.
Lässt sich durch die Oberfläche der Effekt verstärken:
Wie wäre es, wenn man die Oberfläche nicht glatt macht, sondern mit Rillen in Längsrichtung versieht?
Zumindest ist inzwischen klar, dass die Kippgefahr bei langsamerer Fahrt bei selbem Seitenwind erheblich niedriger ist. Man darf in den seltenen Starkwind-Fällen dann halt auch nur mit angepasster Geschwindigkeit fahren wie sonst auch - z.B. nur mit 40km/h.
 
Zuletzt bearbeitet:
Kannst Du das mal so erklären das das ein Laie verstehen kann ?
Ich vermute er meint das der scheinbare Wind weniger Kraft ausüben kann.
Während durch die seitliche Komponente des Windes die Fahrwiderstandskräfte kompensiert werden und sogar Vortrieb entstehen kann, entsteht andererseits eine Seitenkraft, welche in erster Näherung im Quadrat der Fahrgeschwindigkeit wächst.

Das habe aber nicht ich entdeckt, sondern lediglich @Ventoux zittiert:
Bei der Fahrt von H@rry war im Stand (0 Km/h) moderate ca. 100 N Seitenwind (der bei 40 Km/h lag) vorhanden, bei seiner Maximalgeschwindigkeit von 55 Km/h 250 N und bei 100 Km/h wäre kritische 400 N (siehe meine Diagramme weiter oben).
aber man kann sie durch bremsen begrenzen! Schau dir dazu das 3.Diagramm an. @H@rry hat bei einem Windwinkel von ca. 37° und 55 Km/h gebremst. Die Seitenkraft betrug ca. 250 N (Orange). Er war noch in der Beschleunigungsphase. Hätte er nicht gebremst dann hätte sein VM womöglich auf bis zu 100 Km/h beschleunigt bei 20° und eine Seitenkraft von 400 N entwickelt ... :whistle:
Es war aber nicht @H@rry wie wir später feststellten, sondern @ludwig de groot:
Teilweise mußte ich das treten einstellen, und den Sl sogar abbremsen, weil der Wind mich stark beschleunigte, ab 55 km/h war für mich aber die Grenze erreicht. Die Beschleunigung war schon enorm. Man spürte regelrecht die Kraft des Windes.
 
eine Seitenkraft, welche in erster Näherung im Quadrat der Fahrgeschwindigkeit wächst.
Der Zusammenhang dürfte eher linear sein. Das liegt daran, dass zwar allgemein Luftkräfte mit dem Quadrat der Geschwindigkeit steigen, aber der Anstellwinkel (im Luftfahrtjargon), bzw. der Schräganströmwinkel (oder der scheinbare Windwinkel) zunehmender Geschwindigkeit abnimmt.
Die Querkraft ist also im vereinfachten Fall etwa proportional zu:
v^2 * v^(-1)
= v^1
= v

So hat offenbar auch @Ventoux gerechnet.
 
Ich bezog mich auf dieses Häppchen:
"bei einem Windwinkel von ca. 37° und 55 Km/h gebremst. Die Seitenkraft betrug ca. 250 N (Orange). [ … ] Hätte er nicht gebremst dann hätte sein VM womöglich auf bis zu 100 Km/h beschleunigt bei 20° und eine Seitenkraft von 400 N entwickelt"
Das entspricht einem linearen Zusammenhang (bei höhen Geschwindigkeiten; anliegende Strömung vorausgesetzt).

Image-1 Kopie.jpg
 
Kannst ja mal aus seiner Tabelle (gibts die irgendwo auch als *.xls?) die Spalten Vx und Fy rausgreifen und Fy über V auftragen:

Bild 26.01.19 um 13.58.jpg

Mir reicht die letzten zwei Zeilen zu sehen zwischen denen sich Vx und Fy ungefähr verdoppeln. Bei quadratischem Zusammenhang müsste Fy sich aber vervierfachen.
 
Das entspricht einem linearen Zusammenhang (bei höhen Geschwindigkeiten; anliegende Strömung vorausgesetzt).

Habe es nachgestellt. Etwas anders sieht es schon aus. Hast recht, das quadratische in der Formel wird durch das gemessene Cy kompensiert:

upload_2019-1-26_22-40-0.png
Bisschen komisch sieht es schon aus, aber es sind auch nur wenige Werte und ohne Fehlerbetrachtung.
 
Ich meinte aber den Zusammenhang Fy als Funktion von Vx.

Den habe ich nochmal als Diagramm:

Bild 27.01.19 um 00.27.jpg

Da kommt die Linearität gut rüber, wobei nach meinem Verständnis eigentlich der Verlauf sich an eine Ursprungsgerade hätte anschmiegen müssen.
 
aber der Anstellwinkel (im Luftfahrtjargon), bzw. der Schräganströmwinkel (oder der scheinbare Windwinkel) zunehmender Geschwindigkeit abnimmt.
Kritisch sind ja vorallem Windböen. Aber auch die Anströmrichtung ändert sich schnell bei Fahrtrichtungsänderung.
Im obigen Fall β=33°
Vx ist auf 61,59km/h angewachsen. Nun macht die Straße eine leichte Biegung um nur 12°, so dass der reale Wind von weiter hinten einfällt, die Geschwindigkeit bleibe zunächst.
Um wieviel erhöht sich die seitliche Kraft Fy? Die Anströmrichtung ändert sich aber wohl nicht um 12°, da der wahre Wind über Grund nicht mehr quer aus 90° sondern aus 102° kommt. Wie rechnet man das - bin zu dumm dafür :mad:
 
Zuletzt bearbeitet:
Wie rechnet man das

Ich rechne es folgendermaßen (ist nur ein möglicher Weg von vielen):

Vx (Geschwindigkeit VM gegenüber Grund) ist 61,6 km/h.
Der Wind gegenüber Grund, bezogen auf die Fahrtrichtung, ist jetzt aus 112°.
Das teile ich auf in Kompenenten in X- und Y-Richtung:

W_y_Grund = cos 112° * 40 km/h = 37,1 km/h
W_x_Grund = sin 112° * 40 km/h = -15,0 km/h

Der Windeinfallswinkel gibt die Richtung des scheinbaren Winds an. Daher muss für dessen Berechnung die X-Komponente des scheinbaren Windes berechnet werden.

W_x_VM = Vx + W_y_Grund = 46,6 km/h

Die Y-Komponente muss nicht berechnet werden, die ist für gegenüber Grund und gegenüber dem fahrenden VM gleich.

W_y_Grund = W_y_VM

Damit wird = arctan (W_y_VM / W_x_VM) = 38,5°
 
@Kurbel
Ist es deiner Meinung nach wirklich so, das mit steigender Fahrtgeschwindigkeit in dieselbe Richtung der gleiche Seitenwind mehr seitliche Kraft aufs Velomobil ausübt?

Oder ist das evtl. nur ein Effekt, der durch die geänderte relative Windrichtung Fahrzeug herrührt?

Also beim SL macht es nach meiner Erfahrung einen Unterschied, ob böiger Wind schräg von vorne oder von hinten kommt. Meiner verhält sich etwas anders als mein Quest es tat.
 
Ist es deiner Meinung nach wirklich so, das mit steigender Fahrtgeschwindigkeit in dieselbe Richtung der gleiche Seitenwind mehr seitliche Kraft aufs Velomobil ausübt?
Das ist meine Erwartung, ja. Allerdings ist das eine idealisierte Betrachtung. In Wirklichkeit sind dem weitere Einflüsse überlagert und die Idealisierung hat ihre Grenzen in den zugrundeliegenden Annahmen, wie anliegende Strömung und nicht zu große Winkel beta.
Oder ist das evtl. nur ein Effekt, der durch die geänderte relative Windrichtung Fahrzeug herrührt?
Da ist kein "oder", beides sind zwei Aspekte der selben Sache.

PS.: Ich kann es oben nicht mehr bearbeiten. Es hat in meinem vorhergehenden Beitrag den grichischen Buchstaben "beta" verschluckt. Richtig lautet es:

"Der Windeinfallswinkel beta gibt die Richtung des scheinbaren Winds an. Daher muss für dessen Berechnung die X-Komponente des scheinbaren Windes berechnet werden. [ … ]
Damit wird beta = arctan (W_y_VM / W_x_VM) = 38,5°"
 
Ich meine halt mit "oder", das sich möglicherweise gar nicht die seitliche Kraft erhöht, sondern nur die Balance zwischen vorne und hinten, die das jeweilige Fahrzeug bei höherer Geschwindigkeit giftiger macht, zusätzlich zum größeren Schlenkernsausschlag wegen des Mehr an zurückgelegter Strecke pro Schlenkerzeit.
Also das die Kippgefahr nur durch den seitlichen Platzmangel herrührt...
 
(ist nur ein möglicher Weg von vielen):

Vx (Geschwindigkeit VM gegenüber Grund) ist 61,6 km/h.
Der Wind gegenüber Grund, bezogen auf die Fahrtrichtung, ist jetzt aus 112°.
90°+12°=102°
Das teile ich auf in Kompenenten in X- und Y-Richtung:
W_y_Grund = cos 112° * 40 km/h = 37,1 km/h
W_x_Grund = sin 112° * 40 km/h = -15,0 km/h
sin mit cos vertauscht?
Der Windeinfallswinkel gibt die Richtung des scheinbaren Winds an. Daher muss für dessen Berechnung die X-Komponente des scheinbaren Windes berechnet werden.
W_x_VM = Vx + W_y_Grund = 46,6 km/h
W_x_VM = Vx + W_x_Grund ?
Die Y-Komponente muss nicht berechnet werden, die ist für gegenüber Grund und gegenüber dem fahrenden VM gleich.

W_y_Grund = W_y_VM

Damit wird = arctan (W_y_VM / W_x_VM) = 38,5°
Habe nun ne andere Möglichkeit probiert:
Mit dem häßlichen Cosinus-Satz den scheinbaren Wind berechnet:
Der im Dreieck gegenüberliegende Winkel ist 90°-12° = 78°
√(61,6^2 + 40^2 - 2*61,6*40*cos(78°)) = 66,1km/h
Dann mit dem Sinus-Satz arcsin(40/66,1 * sin(78°)) = 36,3°

Ich denke das käme bei deiner Rechnung auch heraus.
Danke fürs Mitrechnen!

Aber ich habe mich wahrscheinlich grundlegend getäuscht, dass hierbei eine höhere seitliche Kraft Fy entsteht: Cy dürfte bei 36,3° ungefähr 2,6 sein womit ich dann für Fy nur ca. 248N errechne.
Die seitliche Kraft wird hier wohl eher dann höher, wenn man um 12° härter gegen den Wind lenkt.
 
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