Was gibt es bei mir Neues, mein Ziel ist ja eine genaue Trennung von Luft- und Rollwiderstand zu erreichen, letztendlich möchte ich die Cw(v) Kurve eines VM bestimmen können. Aufgrund der vielen Hinweise kann man davon ausgehen, das es gerade bei stromlinienförmigen Körpern keinen konstanten Cw-Wert gibt, sondern das der Cw-Wert von der jeweiligen gefahrenen Geschwindigkeit v abhängt. Man kann sozusagen gar keinen Cw-Wert für ein Velomobil angeben, sondern es ist eine Kurve Cw(v) in einem Geschwindigkeits - Cw Wert Diagramm.
Um die Kurve zu erhalten wollte ich einen dreirädigen Messwagen bauen, ähnlich einem ungefederten VM ohne Hülle. Der zu messende Reifen soll auf das hinterher rollende einzelne Laufrad. Einmal soll eine Last von ca. 3Kg und ein zweites Mal eine Last von ca. 40 Kg auf das Messrad kommen. Klar das bei 3Kg nur ein fernsteuerbarer Messwagen geht. Aus der Differenz soll der Geschwindigkeitsabhängige Rollwiderstand F_Roll(v) errechnet werden.
Dann sollte unmittelbar danach, zwecks gleicher Verhältnisse ein VM mit gleichen Reifen bestückt ausrollen und die Gesamtkraft F_gesamt(v) wieder indirekt gemessen werden. Der Luftwiderstand wäre dann F_luft(v)=F_gesamt(v)- F_roll(v).
Ob die Messungen so genau sein werden, das dies gelingt kann man vorher schlecht sagen. Eine Ausrollstrecke dafür habe ich hier in der Gegend gefunden. Dort kommt man auf ca. 60 km/h max., noch nie Wind dort bemerkt. Die ca. 1000m Strecke habe ich in Abschnitte <25 m unterteilt, Messnägel sind drin. Die Distanz habe ich cm genau vermessen, Höhenprofil kommt im Frühjahr.
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vor ein paar Tagen habe ich aber folgendes gemacht. Ich habe mit dem kostenlosen
http://getdata-graph-digitizer.com/
die Cw(Reynolds) Werte von dem angegebenen Stromlinienförmigen Körper l/d=5 aus der Kurve herausgezogen.
Von Hand wäre ich an der Arbeit bei der doppelt logarithmisch aufgetragen Kurve gescheitert :
Auch wenn die Kurve vielleicht nicht genau ist, oder auch ganz anders, kommt man zu einem grundsätzlich interessantem Ergebnis.
Noch was anderes vorweg, schwer darüber Informationen zu finden. Es gibt wohl ein bestimmtes Verhältnis von Durchmesser zu Länge, wo bei einem Stromlinienförmigen Körper über den gesamten Geschwindigkeitsbereich ein Optimum hinsichtlich des Cw-Wertes besteht. zB. ist ein 3:1 schlechter als ein 5:1 und ein 7:1 ist auch schlechter als ein 5:1. Früher dachte ich immer, es gäbe für jede Geschwindigkeit eine optimale Form. Beim Quest ist das wohl nur 2,85m/0,765m = 3,72 :1
Leider findet man keine Vergleiche von bodennahen Fahrzeugen ihn der Literatur. Es scheint wohl so zu sein das bis ca. 1932 alle Messungen hauptsächlich hinsichtlich der Luftfahrt ausgerichtet waren, sich alle danach sich nur auf deren Ergebnisse berufen.
Einige kann man kostenlos runteraden :
Ergebnisse der Aerodynamischen Versuchsanstalt zu Göttingen - II. Lieferung Prandtl, Wieselsberger, ... dort auf "öffnen" klicken um das pdf runter zu laden:
https://univerlag.uni-goettingen.de/handle/3/isbn-978-3-941875-36-4
Jedenfalls habe ich mit einem Stromlinienförmigen Körper 5:1 Durchmesser aber wie die Breite vom Quest=0,765m
gerechnet. Nicht dicht über dem Boden, sondern zB. in 5m Höhe über dem Boden und komme da auf eine starke Temperaturabhängigkeit des Luftwiderstandes. Bei 50 km/h wären das bei 0 Grad Celsius 35 Watt und bei 30 Grad Celsius nur 30 Watt.
Das ist eigentlich unabhängig von der genauen Cw(v) Kurve. Bei niedrigeren Temperaturen fährt es sich also auch viel schwerer, weil der Luftwiderstand zunimmt und nicht nur weil der Reifen schwerer rollt. Vielleicht spielt der Reifen sogar eine untergeordnete Rolle.
Interessant ist aber, das eine Erhöhung der rel. Luftfeuchtigkeit von 0 auf 90 % vielleicht nur 1/1000 Erhöhung des Luftwiderstandes bringt.
Interessant auch das man sehen kann, was noch für Möglichkeiten offen sind, bei größerer Stirnfläche als das Quest bei 50 km/h nur 30 Watt + Rollwiderstand ? Feuchte Luft ist übrigens leichter als trockene Luft.
Excel.zip anliegend.
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Um Dinge wie optimales Länge/Breitenverhältnis u.a. zu untersuchen, könnte man kleine VM Modelle bauen und vor einem Boot zB. 30 cm auf einem Brett (damit wie Bodennah) unter Wasser vor einem Boot oder zwischen Katamaran und Kraft messen. Muss nur die gleiche Reynoldzahl sein. Da sich die kinematische Zähigkeit der Luft und von Wasser um ca. Faktor 15 bei ca. 20 Grad Celsius (Wassertemp. muss genau gemessen werden bei Versuch) unterscheiden, könnte ein Quest zB. mit 15cm Breite als Modell bei 20 Km/h unter Wasser gemessen werden. Er würde die gleiche Cw(v) Kurve ergeben wie zB. in Original bei 0,765 m bei 70 km/h. Der Stichkanal hier mit Boot wäre viel preiswerter als Windkanalmessung und würde noch bessere Ergebnisse bringen denke ich.
Gruß Leonardi
