VM Aerodynamik von "Zeppelinformen" in Bodennähe

Dieses Thema im Forum "Technik allgemein / Selbstbau" wurde erstellt von mangiari, 09.11.2009.

  1. Sutrai

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    AW: Aerodynamik von "Zeppelinformen" in Bodennähe

    :confused::confused::confused:

    Wenn du ein aerodynamisches Optimum in Bodennähe suchst, dann ist das nun halt mal solch eine Form. Jetzt kannst du dir noch überlegen, wie du dich an sie mit "einfacher Bauweise" so annäherst, dass du möglichst wenig kaputt machst. Das wird sicher möglich sein, lass dich davon nicht abhalten.

    Grüße,
    Martin
     
  2. RaptoRacer

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    AW: Aerodynamik von "Zeppelinformen" in Bodennähe

    Gar nicht!
     
  3. VeloRaptor

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    AW: Aerodynamik von "Zeppelinformen" in Bodennähe

    eigentlich nicht: der Strömungs/Luftwiderstand ist proportotional zu dem Produkt von cw-Wert und Stirnfläche, dh. bei größerer Stirnfläche muss der cw-Wert entsprechend niedriger sein um denselben Strömungswiderstand zu haben.

    Grüße, Michael
     
  4. mangiari

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    Ich brauch eh eine Form im Computer, damit ich schauen kann ob die Räder auch gescheit reinpassen, ob die Kettenlinie auch im Fahrzeug verläuft, ob meine Schultern Platz haben und ob ich beim Kurbeln mit den Fersen auch im Fahrzeug bleibe. Der eine macht das mit Kartonstreifen in der Werkstatt, der andere macht's im Computer. Da meine Werkstatt nicht beheizt ist, bevorzuge ich im Winter letztere Möglichkeit :D

    Warum nicht wenigsten bei der Planung ordentliche Profile benutzen, Kompromisse macht man im Laufe des Projekts noch genug...

    Hier mal ein paar Veranschaulichungen, damit ihr sehr, was aus zwei simplen Tropfenklötzen für lustige Formen entstehen können, die sich komplett mit wenigen Planken ausführen lassen:

    Zunächst die Entstehung: Eine Seitenansicht und eine Ansicht von oben werden als 2D Profile in die benötigte Tiefe extrudiert. also z.B. in der Breite 70cm für den Radstand, in der Höhe halt so viel dass der Kurbelkreis vorne reinpasst. Das ganze immer nur in einer Hälfte, ist weniger Arbeit, wenn man erst ganz zum Schluss spiegelt.

    Jetzt lässt man den Rechner die Schnittmenge der zwei Körper bilden. Das wird zunächst erstmal nicht besonders hübsch (lauter schräge Kanten), aber für die Anschauung und das Erstellen von Schablonen reicht es erstmal.
     

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    Zuletzt bearbeitet: 11.11.2009
  5. mangiari

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    Hier noch ein paar Ansichten in geschlossener Form. Das ist jetzt natürlich erstmal nur ein ganz grober Ansatz wie man mit möglichst wenig Aufwand mit PE-Schaum-Matten eine Form hinbekommen könnte, die ein sinnvolles VM ermöglicht und gleichzeitig aerodynamisch nicht völlig ungeeignet ist. Der Ansatz geht eher in die erste von Lars beschriebene Richtung. Nicht unbedingt weil ich glaube dass es die bessere ist, aber es ist definitiv die, die weniger Arbeit beim Umsetzen der Form macht.

    Hier fehlt jetzt noch komplett eine Verkleidung für hinter dem Kopf. Muss ich mal sehen wie ich die integriert bekommen. Vielleicht verzichte ich auch komplett drauf, so wie dieser hier, der ja nicht unaerodynamisch sein soll :)

    Zum PE-Schaum, der wird natürlich geschweißt, alles andere ist Murks, man kann PE nicht wirklich kleben. Man kann zwar zwei PE Teile zusammentun und Kleber dazwischen machen, aber eine ordentliche Verbindung ist was anderes. Ich hab schon mit PE-Wassertanks herumgeschweißt und dabei ganz gute Erfahrungen gemacht. Am Finish muss ich noch bissl üben, aber ich gehe davon aus, dass ich Gelegenheit zum Üben bekomme, bis so eine Form mal fertig ist :D

    Die unten abgebildete Form wäre jetzt extrem einfach, also nur 4 Flächen zu bespannen. Man könnte natürlich enorm Querschnitt sparen, wenn man in der Frontansicht noch 4 Diagonale abschrägungen an den Ecken vornimmt. Das ist dann der nächste Schritt. Dafür würde ich dann aber im Modell schon testen wollen welche der beiden Varianten tatsächlich weniger Widerstand erzeugt, wäre ja genial wenn man sich den Aufwand sparen könnt. Außerdem find ich die Optik von den scharfen Kanten total genial :D
     

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  6. Ivo

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    AW: Aerodynamik von "Zeppelinformen" in Bodennähe

    Hat nicht Lee Wakefield mal ein ziemlich schnelles, obwohl kantiges VM mit einer Verkleidung aus Coroplast auf Basis eines ICE Trikes mit dem Namen "Red Zeppelin" gebaut? Könnte weiterhelfen....

    Grüße, Martin
     
  8. Fabi

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    AW: Aerodynamik von "Zeppelinformen" in Bodennähe

    Ich glaube das täuscht. Für die Schultern muß die Verkleidung eh oben breit sein. Und wenn sie unten breit ist, verdeckt sie die Räder besser. Die paar Quadratzentimeter Stirnfläche kompensieren sicher nicht die mehreren Zentimeter, die die aerodynamische extrem ungünstigen Räder sonst dem Luftstrom ausgesetzt wären.

    Für die Aerodynamik wäre eine etwas rundere Form aber natürlich schon von Vorteil...

    Wäre mal noch interessant die Räder und den Fahrer in der Verkleidung untergebracht zu sehen.

    Der Vorteil einer Meufelverkleidung ist, daß sie - obwohl sie ja auch eine abwickelbare Fläche ist - keine Kanten hat, weil die Teile unter 90° verklebt/geschweisst werden und sich dann durch die Materialspannung wölben.

    Fabi
     
  9. mangiari

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    Das Verbesserungspotential der Querschnittsfläche von vorne ist ziemlich einfach abzuschätzen: Es ist in der Größenordnung etwa der Unterschied zwischen 4 und Pi. Also mal realistisch gesehen vielleicht ne Verbesserung um 20% (im Querschnitt, nicht der Aerodynamik).

    In meiner jetzigen Vorstellung ist vorgesehen dass genau unter den Kanten die Verstrebungen laufen und dann evtl. mittig nochmal welche. Da wird sich mit Rundungen nicht viel tun. Es sei denn man macht die Verstrebungen ganz bewusst an anderer Stelle. Aber eine Verstrebung und ein Ausbeulen durch Materialspannung widersprechen sich eigentlich schon vom Prinzip. Ich würde glaube ich eher versuchen die gewünschte Form exakt zu treffen, als zu hoffen dass durch entstehende Ungenauigkeiten eine Verbesserung eintritt.

    Wie gesagt, ich möchte diese Form mit einem Holzrahmen exakt aufspannen und dann werden die PE-Flächen unter Spannung darum gelegt. Da tut sich nicht viel mit Wölbung.

    Aber bevor ich solche Entscheidungen treffe, brauch ich erst eine Grundlage, also z.B. einen Vergleich zwischen dem Widerstand der Kastenform und einer abgerundeten. Ich bin ja noch am Ideen sammeln und ordnen. Ganz fern davon mich auf irgendetwas bestimmtes fixiert zu haben. Lediglich die Eckpunkte für den Aufwand bei der Herstellung sind mir einigermaßen bekannt, deshalb gerade die Favorisierung von so abwickelbaren Flächen.

    Freiform-Meufel sieht mir auch irgendwie zu schrottig aus :p
     
  10. Ivo

    Ivo

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    AW: Aerodynamik von "Zeppelinformen" in Bodennähe

    Lees "Red Zeppelin":

    http://www.bentrideronline.com/messageboard/showthread.php?t=24857

    Ansonsten mal nach "Coroplast Velomobile" googeln; Coroplast ist im Prinzip "aus Plastik hergestellte Wellpappe", was sich aus diesem verhältnismäßig steifen Zeug basteln läßt, ist in jedem falle auf Meufflschaum übertragbar. Ein paar Blindtreffer:

    http://www.flickr.com/photos/kc-bike/2691624844
    http://carfreechallenge.blogspot.com/2009/04/tasmanian-homebuilt-velomobile-pictures.html

    Ansonsten schau mal nach den Einträgen von unserem dänischen User Mikael, der vermeuffelt gerade ein Trike, und es wird von mal zu mal schöner.
     
  11. mangiari

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    AW: Aerodynamik von "Zeppelinformen" in Bodennähe

    Die jetzt gezeigte Form, die ziemlich großzügig ausgeführt wurde, da komm ich mit Schultern, Rädern und Kurbelkreis ganz sicher nicht in Bedrängnis, hat eine ziemlich einfach zu ermittelnden frontalen Querschnitt von 0,6qm. Hat jemand die Querschnittsflächen von anderen bekannten VMs parat?

    Ich meine ich könnte durch Optimierung an die tatsächlichen Bedürfnisse in einem späteren Planungsstand mit Innenleben vielleicht auf 0,5 runter kommen. Weniger ist mit dieser Kastenform nicht drin.

    Ich hab mal gerade geschaut, der Vorteil durch genau diagonales abschneiden der Kanten oben und unten, in dem Maß wie es für die Räder verträglich ist, ist wirklich verschwindend gering. 0,03qm könnte ich dadurch noch einsparen. Da bleib ich lieber eckig und schau dass ich die Gesammtmaße möglichst klein halte. Hat auch den Vorteil dass ich mit jedem Zentimeter gesparter Breite mehrere Zentimeter Länge spare. Das ist nicht zu unterschätzen, was die Handlichkeit des Gefährts angeht.

    Ich bin ja immer noch der unbestätigten Meinung dass eine gut ausgeführte stetige Fläche besser ist, als eine mehrfach unterbrochene, die versucht wie eine Wölbung auszusehen, ohne eine zu sein. Selbst auf die Gefahr hin dann wenige brutale Kanten zu haben.

    Ich höre übrigens heute zum ersten mal vom Kofferfisch. Ob der auch zu faul war seine Oberfläche kompliziert zu formen? :p

    Der überflüssige Platz innen in den Kantenradien kann gleich als Stauraum genutzt werden. Da kommen dann die Diagonalen innen rein, die versteifen das ganze und man kann Zeug dahinter unterbringen. In einem Maßgeschneiderten VM hätte ich eh Probleme den ganzen Kram unterzubringen, den ich täglich durch die Gegend schleppe.
     
  12. Klopfer

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    AW: Aerodynamik von "Zeppelinformen" in Bodennähe

    Um nochmal auf das eigentliche Thema zurückzukommen:

    Der Staudruck unter dem VM sollte nicht vernachlässigt werden.
    Bei deiner jetzt geplanten Form würde die Luft nur schlecht seitlich abgeleitet werden und würde sich daher sehr ungünstig stauen.
    Auf Tropfenform würde ich da zugunsten von möglichst viel Bodenfreiheit eher verzichten.

    Alternative 1: Aufteilen der unteren Fläche, dass sich eine V-förmige Untersicht ergibt.

    Alternative 2: Eine Bugform (ähnlich eines Schiffsrumpfes), die die anströmende Luft konsequent seitlich ableitet (einen entsprechenden Eigenbau hat hier kürzlich jemand vorgestellt).


    PS.: Von einem Modell irgendein Strömungsverhalten ableiten zu wollen, halte ich mit den (vermutlich) dir zur Verfügung stehenden Mitteln weiterhinh für unmöglich.
     
  13. Felix

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    AW: Aerodynamik von "Zeppelinformen" in Bodennähe

    Wieso, die gehen doch beide gleich in die Berechnung ein?
     
  14. mangiari

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    AW: Aerodynamik von "Zeppelinformen" in Bodennähe

    Ich dachte ich hätte bei der Profilwahl so ziemlich alles nach Bülk und Tamai berücksichtigt, was den Unterboden angeht. Wieso die Luft nur schlecht seitlich abgeleitet werden soll ist mir nicht ersichtlich. Der vorderste Punkt, an dem die Tropfenformen in die vier Richtungen (unten - oben - links - rechts) beginnen sitzt ja nur minimal über'm Boden und so sollte das allermeiste an links und rechts entlang, bzw. oben rüber. Der Witz an der Tropfenform ist ja gerade der Staudruck, der den Luftstrom schon wesentlich vor dem vordersten Punkt der Verkleidung teilt.

    Oder hab ich Dich falsch verstanden?

    Im Moment geht es mir nur um die Idee aus den Profilen räumliche Gebilde zu machen, die ich mit biegsamen Platten beplanken kann. Die eigentliche Profilwahl hat noch gar nicht statt gefunden und wird dann gemacht, wenn ich mich weiter in das Thema eingearbeitet habe und genauer plane, also auch die Räder, den Rahmen und den Fahrer in dem Modell habe. Evtl. versuch ich auch eine Form zu nehmen, die den laminaren Fluss länger aufrecht erhält. Dazu brauch ich aber erst ne Einschätzung ob sich das bei der Suboptimalen Oberfläche von PE-Schaum überhaupt rentiert.
     
  15. mangiari

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    AW: Aerodynamik von "Zeppelinformen" in Bodennähe

    Redest Du von einem Modell im Computer, oder von einem maßstabsgetreuen in Feldversuchen?

    Ich halte mal dagegen: Ohne ein Modell irgendein Strömungsverhalten ableiten zu wollen halte ich für noch unmöglicher. :D
    Würde ich den Etwas-für-unmöglich-Haltern jedesmal Gehör schenken, hätte ich keine Hobbies. Ich hab aber so viele, dass es fast unmöglich ist sie alle auf die Reihe zu bekommen :D
     
    Zuletzt bearbeitet: 11.11.2009
  16. Klopfer

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    AW: Aerodynamik von "Zeppelinformen" in Bodennähe

    Da du nach deinen bisherigen Verlautbarungen nicht über ein geeignetes Computerprogramm verfügst: Letzteres.
    Wieso?
    Strömungsverhalten kann man doch am Orginal testen.
    Das hat zumindest den Vorteil von sehr realistischen Randbedingungen (Stichwort: Reynolds-Zahl). :D

    Mit einem Bülk kannst du ein Tadpole leider nicht vergleichen, wenn du die VR nicht freistellen willst. Nach deinen Skizzen wirst Du an einer sehr breiten Stelle nur sehr wenig Bodenfreiheit haben - wo soll die Luft da hin, wenn der Unterboden horizontal verläuft?
    Sie wird also zusammengedrückt - und dass das mit Arbeit verbunden ist, merkst du beim Luftpumpen (real sieht es so aus, dass das VM sich hebt. Die Kraft, die du hierfür brauchst geht zu Lasten des Vortriebs).
     
    Zuletzt bearbeitet: 11.11.2009
  17. mangiari

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    AW: Aerodynamik von "Zeppelinformen" in Bodennähe

    Bülk hat sich definitiv nicht nur mit Einspurern beschäftigt. Beim Einspurer wählt man den Schwerpunkt so hoch, damit man beim Balancieren mehr Zeit hat und nicht so Seitenwind-anfällig ist, durch die Freien Räder kann man die Verkleidung mit viel weniger Querschnitt von der Seite her bauen, als wenn die ganzen Räder auch noch rein müssen. Für Mehrspurfahrzeuge setzt er ganz andere Empfehlungen an und um dran zu erinnern, soweit ich informiert bin ist er der Kopf hinter der Milan-Verkleidung, die ja als ziemlich gelungen gilt.

    Wie gesagt, ich hab mich eigentlich an den verschiedenen Vorgaben für niedrige Mehrspurfahrzeuge orientiert. Was meinst Du denn sollte an der Form anders sein, um weniger Staudruck unter dem Boden zu erzeugen?

    Eins ist gewiss: Ein über zwei Meter langes Teil bau ich nur einmal. Da muss dann schon alles passen und wenn es das nicht tut, dann tut's das halt nicht, deshalb fang ich nicht an und bau das zehnmal neu. Der gesammte Rahmen wird bereits die Verkleidungsform haben, das impliziert meine Bauart. Dadurch ist es nicht mehr möglich da große Änderungen durchzuführen.

    Ich verstehe nicht wo Du Deine Gewissheit hernimmst, dass wenn man sich an Literatur und anderen Projekten orientiert, dass trotzdem Aussagen über Strömungsverhalten unmöglich sein sollen. Gewisse Grundaussagen kann man schon treffen und man kann wohl auch ziemlich gut abschätzen wo bei bestimmten Formen die Hauptprobleme auftreten werden und wie man denen am besten begegnet. Das tust Du jetzt ja auch mit der von Dir angesprochenen Staudruck-Problematik. Es geht mir ja nicht drum irgendwelche quantitativen Aussagen über mein Modell zu treffen, es geht mir drum das für meinen Workflow optimierte Fahrzeug möglichst auch noch aerodynamisch hinzubekommen. Ob das dann eher beim Alleweder oder vielleicht doch beim Mango landet ist mir verhältnismäßig egal. Ich will's für mich und meine Art zu Konstruieren halt möglichst optimal machen.

    Ich habe ja auch schon viel wertvollen Input bekommen, von dem her macht es durchaus Sinn dies hier zu diskutieren. Ich bin fern davon konstruktive Kritik abzuwehren. Allerdings kann ich halt mehr mit "vielleicht solltest Du versuchen xy ein wenig mehr an yz zu orientieren" oder "schau mal bei abc, der hat sich wissenschaftlich mit dem Phaenomen beschäftigt", als mit so Aussagen dass irgendwer irgendwas für unmöglich hält. Außer einer stolzen Brust wenn das Ergebnis passabel ist (und die hab ich dann eh) hilft mir das kein Stück weiter.
     
  18. mangiari

    mangiari

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    Ja, aber da interessieren mich die Ergebnisse nur noch peripher. :p
     
  19. Lars GG

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    AW: Aerodynamik von "Zeppelinformen" in Bodennähe

    Richtig, das Produkt aus beiden sollte niedrig sein. Ich halte nur den Versuch einen der beiden Faktoren gegen "Null" gehen zu lassen, mit negativer Auswirkung auf den anderen, für nicht optimal.

    Das könnte dann etwa so wie unten zu sehen ausschauen. Ähnlich dem WAW
     

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  20. Sutrai

    Sutrai

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    Allerdings solltest du zwei Dinge bedenken:

    - Deine beiden aneinandergrenzenden Flächen werden aller Wahrscheinlichkeit nach unterschiedliche Krümmungen und damit auch unterschiedliche Druckverhältnisse aufweisen. Dadurch wirst du immer auch Luftströmungen haben, die nicht genau in Fahrtrichtung über die Verkleidung laufen. Je härter dann deine Kanten sind, desto stärker löst sich die Luft an den Kanten ab und es entstehen Wirbel. Die Brechung eines 90°-Übergangs in zwei 45°-Übergänge wird da schon Wunder wirken und sich viel positiver auswirken, als die geringe Verminderung der Frontfläche vermuten lässt.

    - Wenn du das Teil später auch im Freien bewegst, wirst du auch immer mal Seitenwind haben, der sich auch enorm freut, wenn er schöne große Kanten findet, an denen er sich festkrallen und dich runterbremsen kann. ;)

    Viele Grüße,
    Martin
     


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