VM Aerodynamik: Warum 2 Räder vorne und 1 hinten?

[velomobilischt]

AW: Aerodynamik: Warum 2 Räder vorne und 1 hinten?

@trubby
Ja, ich hab' schon mal ein VM aus der Nähe gesehen.
Ja, ich steige raus aus dem Elfenbeinturm der bloßen Theorien.
Ja, ich schau' mir den heutigen Stand der Technik an.
Ja, ich will das Rad nicht nochmal erfinden müssen.
Ich will sogar VMs mit drei Rädern nicht noch einmal erfinden müssen.
Nur ein bißchen leichter und aerodynamischer könnten sie vielleicht doch sein ... wie beim VarnaTrike3 z.B., oder?

 

[Eusebius]

AW: Aerodynamik: Warum 2 Räder vorne und 1 hinten?

Ich finde, dass so Frischlinge wie Velomobilischt die Diskussion hier wenigstens schön in Fahrt bringen. Er macht hier seine Lernprozesse. Wer nicht daran teilnehmen will, muss nicht in diesem Thread mitdiskutieren.

 

[uage]

AW: Aerodynamik: Warum 2 Räder vorne und 1 hinten?

wie beim VarnaTrike3 z.B., oder?

Das VarnaTrike ist doch lediglich eine mit Spielzeughinterrädern ausgestatte Vollverkleidung
Abgesehen davon ist es ein Delta mit ungünstiger Geometrie. Das hatten wir ja schon.

Wenn man sich die Velomobilverkleidungen ansieht stellt man fest, dass da nicht viel Luft bleibt. Die nicht-Selbsttragenden sind sowieso sehr dünn. Beim Quest kann man wohl mit CfK und Epoxy was rausholen. Am leichtesten wird es, wenn du es nur so klein baust wie möglich und versuchst Funktionen zusammenzulegen. Beim magic scooter sieht man das gut. Dessen Gewicht ist aller Ehren wert.

Grüße

 

[trubby]

AW: Aerodynamik: Warum 2 Räder vorne und 1 hinten?

@trubby
Ja, ich hab' schon mal ein VM aus der Nähe gesehen.

Dann müßte dir doch aufgefallen sein, das eben genau das schon gemacht wird - tragende Teile sind verstärkt und nicht tragende so dünn, wie möglich (deshalb bollert es ja auch so schön).

Sicher läßt sich das Ganze noch etwas leichter bauen, mit entsprechend höherem Herstellungsaufwand und/oder leichteren/teureren Materialien, was dann halt den Preis in die Höhe treibt.

Grüße,
André

 

[wolfson]

AW: Aerodynamik: Warum 2 Räder vorne und 1 hinten?

... oder?

Oder!

 

[velomobilischt]

AW: Aerodynamik: Warum 2 Räder vorne und 1 hinten?

@tüfti
Deine selbstgemachte Heckverkleidung am Trike ist wirklich klasse! Aerodynamik, Stauraum und Design jeweils auf einen optimalen Nenner gebracht!

 

[velomobilischt]

AW: Aerodynamik: Warum 2 Räder vorne und 1 hinten?

Also auf der Internetseite von magic-scooter ist ja für das MS 2 ein wesentlich niedrigerer Cw-Wert angegeben als für das Varna Diabolo 2. Das kann ich nicht recht glauben, weil die Form auch nicht so arg windschnittiger aussieht. Aber das Gesamtgewicht von unter 16 kg sagt doch aus, daß auch ein vollverkleidetes VM nicht unbedingt über 30 kg wiegen muß. Und die Geschwindigkeitswerte im Diagramm, die beim Magic Scooter 2 bei gleichem Kraftaufwand ungefähr immer die doppelte Geschwindigkeit erlauben wie beim Rennrad, sagen doch auch aus, daß die Aerodynamik bei VMs ein wirklich wichtiger Faktor ist.

@uage
Was heißt hier "lediglich", wenn die Hinterräder sehr windschnittig und das Fahrzeug insgesamt viel schneller dadurch wird? Kann man denn an der "Ungünstigkeit" des Delta-Trikes im Fahrverhalten gegenüber dem Tadpole so überhaupt nichts ändern? Vielleicht durch ein neigbares Vorderrad? Wenn man sich die VM-Verkleidungen so ansieht und mit der Stirnfläche eines unverkleideten Flach-Liegeradlers vergleicht, stellt man fest, daß da noch sehr viel Luft zum weiteren Verkleinern bleibt.

@trubby
Ja, stimmt, über den Preis habe ich noch nicht so sehr nachgedacht. Aber dünnwandig CFK muß doch nicht so arg viel teurer sein als dickwandig Polycarbonat, oder, ist doch auch viel weniger Material!?

@wolfson
Der Magic Scooter 2 beweist doch, daß tropfenförmige Dickbauch-Tadpole-VMs sehr viel langsamer sind als linsenförmige Schmalgefährte, oder?

Recht viele Grüße von Christoph

 

[Felix]

AW: Aerodynamik: Warum 2 Räder vorne und 1 hinten?

@trubby
Ja, stimmt, über den Preis habe ich noch nicht so sehr nachgedacht. Aber dünnwandig CFK muß doch nicht so arg viel teurer sein als dickwandig Polycarbonat, oder, ist doch auch viel weniger Material!?

Man könnte statt Bleigewichten auch Platin nehmen, da braucht man nur die Hälfte. Ist trotzdem teurer und zwar arg viel. Das gilt für Kohlefaser ganz ähnlich.

 

[peter n.]

AW: Aerodynamik: Warum 2 Räder vorne und 1 hinten?

..... Wenn man sich die VM-Verkleidungen so ansieht und mit der Stirnfläche eines unverkleideten Flach-Liegeradlers vergleicht, stellt man fest, daß da noch sehr viel Luft zum weiteren Verkleinern bleibt.

Vergleichst du etwa 3-rädrige VMs mit 2-rädrigen Liegefahrrädern? Kein Wunder.
Wie siehts denn aus im Vergleich Trike und Leitra?

Aber stimmt:
Wenn man sich ein Frontbild eines tiefen Liegerades und das eines Bülks anschaut, kommt man schnell zu der Feststellung, daß die Bülk sicher den Wind besser um sich herum gleiten läßt, daß aber die Querschnittsfläche des Liegeradlers ein gutes Stück kleiner ist. Das ging mir schon einmal so.

Scheinbar.

Auf typischen "Frontquerschnittsbildern" wird allerdings vergessen, daß bei einem Liegerad die Frontfläche so nicht stimmt.
Die Beine und Füße BEWEGEN sich ja doch! Und bezieht man diese nötigen Flächen in eine Verkleidung mit ein, dann....
... ja dann hat man ziemlich exakt die Frontfläche eines Bülks vor Augen!
Unten schmal, in Schulterhöhe am breitesten und oben die Kopfform sehr exakt nachbildend.

Ich stelle fest (regelrecht "spürbar"), daß da eben keineswegs "noch sehr viel Luft zum weiteren Verkleinern bleibt".


Peter,

der mit seiner sehr passgenauen Bülkverkleidung und den angeschraubten Stützrädern in Sachen Geschwindigkeit etwa auf Cab-Bike-Speedster Niveau kommt.

 

[velomobilischt]

AW: Aerodynamik: Warum 2 Räder vorne und 1 hinten?

@Felix
Der Vergleich von Polycarbonat und CFK mit Blei und Platin hinkt a bissle, denn Platin ist doppelt so schwer wie Blei und tausendmal so teuer, während CFK fast genauso schwer ist wie andere Kunststoffe und die Preise aufgrund der wachsenden Herstellermengen fallen. Aufgrund des etwa zehnfach höheren E-Moduls brauchst Du auch nur ein Drittel der Wandstärken beim CFK. Wenn Du nun die Verstrebungen innen z.B. aus 'nem billigen Material machst und die CFK-Außenschicht wirklich ziemlich dünn, dann brauchst Du gar nicht so viel von dem teuren Zeug. Vgl. z.B. www.r-g.de

@Peter
Ich finde, in Punkto Aerodynamik darf man dreirädrige VM's auch mit zweirädrigen verschalten LRs vergleichen, weil es ja beidesmal nur um einen Fahrer geht. In Punkto Gewicht und Fahrstabilität natürlich nicht.
Das mit der Bewegung der tretkurbelnden Füßen habe ich schon lange bedacht. Was Du aber vergißt, ist, daß bei einem beweglichen Luftwiderstand der Luftwiderstand jedesmal dort fast oder gleich Null ist, wo das Bewegliche gerade nicht ist! Deshalb kann man den Gesamtumrißquerschnitt tretkurbelnder Füße nicht gleichsetzen mit dem entsprechenden Querschnitt einer Vollverkleidung.
Nimm' des weiteren z.B. mal eine sehr "spitze" paraboloidförmige Verkleidungsnase wie beim Cutting Edge von Matt Weaver und mach' sie in Gedanken schmaler und schmaler und schmaler, bis jeweils kurbelnde Knie und Fersen immer weiter herausschauen würden und jetzt bleib' mit dem Schmalerwerden genau da stehen, wo vorne noch gerade die Pedale ohne Füße und hinten der Körperrumpf umkleidet werden bei schmaler Spitze weit vor den Füßen und Fischschwanzende weit hinter dem Sitz ... und deck' die herausschauenden Knie und Fersenteile mit elastischer Folie oder gar nicht ab, dann hast du doch etwas viel Schmaleres als das Bülk oder ein Quest oder ein WAW und das wäre dann auch viel schneller.
ODER etwa nicht?

 

[gero]

AW: Aerodynamik: Warum 2 Räder vorne und 1 hinten?

Jetzt muss ich doch auch mal meinen Senf dazugeben und nicht immer nur mitlesen...

Das mit der Bewegung der tretkurbelnden Füßen habe ich schon lange bedacht. Was Du aber vergißt, ist, daß bei einem beweglichen Luftwiderstand der Luftwiderstand jedesmal dort fast oder gleich Null ist, wo das Bewegliche gerade nicht ist! Deshalb kann man den Gesamtumrißquerschnitt tretkurbelnder Füße nicht gleichsetzen mit dem entsprechenden Querschnitt einer Vollverkleidung.

Du wiederum vergisst vielleicht, dass aber das bewegliche aber dort wo es ist und sich gegen die Fahrtrichtung bewegt, umgekehrt der Luftwiderstand noch größer ist als wenn dort etwas feststehendes wäre. (Ist das so einigermaßen verständlich ausgedrückt?) Aus diesem Grund (und wenn ich das richtig mitgekriegt habe, nur aus diesem Grund) fahren Rennradler mit schmalen Reifen; die Lauffläche bewegt sich im oberen Bereich gegen die Fahrtrichtung und erzeugt dort starke Verwirbelungen, was sich eben mit möglichst schmalen Reifen minimieren lässt. (Oder natürlich mit einer Radverkleidung wie bei Leitra und Thunderstorm - wie sowas am Aufrechtrad aussehen würde? )

Viele Grüße und weiterhin fruchtbare Diskussionen...

Gero

 

[velomobilischt]

AW: Aerodynamik: Warum 2 Räder vorne und 1 hinten?

Hi Gero,
vielen Dank für Deine Zusatz-Information. Man müßte jedoch noch hinzufügen, daß die zusätzliche Relativ-Geschwindigkeit des oberen Rad-Parts viel größer ist, als des tretkurbelnden Fußes, da der Fuß wegen der Übersetzung ja nicht mit der gleichen Geschwindigkeit kurbelt, wie sich das Rad gegenüber dem Asphalt bewegt. Wenn sich das Fahrzeug mit 70 km/h bewegt, dann bewegt sich das obere Radteil mit 140 km/h und der Fuß mit 71 km/h bei einem großen Gang gegenüber der Umgebungsluft.
Das Wort "Diskussion" kommt ja von Lateinisch "dis-currere": hin- und herrennen. Man könnte auch übersetzen: sich die Bälle zuschmeißen. Ich finde aber, das ist weniger eine Diskussion hier als ein fragender Meinungsaustauch, eine öffentliche Erörterung, ein Dialog, zugegeben manchmal auch ironischer Dialog. Was meinst Du, stimmen 71 km/h im 14. Gang Rohloff oder sind es doch eher 72 km/h??? Wie hoch ist der Verwirbelungsfaktor der Schuhbändel? Wie hoch ist der Gegenwind-Genußfaktor?
Gruß von Christoph

 

[gero]

AW: Aerodynamik: Warum 2 Räder vorne und 1 hinten?

Man müßte jedoch noch hinzufügen, daß die zusätzliche Relativ-Geschwindigkeit des oberen Rad-Parts viel größer ist, als des tretkurbelnden Fußes, da der Fuß wegen der Übersetzung ja nicht mit der gleichen Geschwindigkeit kurbelt, wie sich das Rad gegenüber dem Asphalt bewegt. Wenn sich das Fahrzeug mit 70 km/h bewegt, dann bewegt sich das obere Radteil mit 140 km/h und der Fuß mit 71 km/h bei einem großen Gang gegenüber der Umgebungsluft.

Da hass du allerdings auch wieder recht, das hatte ich nicht bedacht...

Das Wort "Diskussion" kommt ja von Lateinisch "dis-currere": hin- und herrennen. Man könnte auch übersetzen: sich die Bälle zuschmeißen. Ich finde aber, das ist weniger eine Diskussion hier als ein fragender Meinungsaustauch, eine öffentliche Erörterung, ein Dialog, zugegeben manchmal auch ironischer Dialog.

Sehr schön gesagt. Mir hilft der Dialog hier auch dabei, besser zu verstehen, warum die bestehenden Velomobile so aussehen wie sie aussehen (meint: konstruiert sind), und das sind sehr wertvolle Erkenntnisse, da ich mir wohl auch eines anschaffen werde (wenn auch nicht in absehbarer Zeit - wobei bei den Lieferfristen von manchen... )

Was meinst Du, stimmen 71 km/h im 14. Gang Rohloff oder sind es doch eher 72 km/h???

Da bin ich überfragt.

Wie hoch ist der Verwirbelungsfaktor der Schuhbändel?

Bei mir Null, da ich meine Schuhbändel immer in die Schuhe stecke, damit sie nicht ins Kettenblatt geraten...

Viele Grüße Gero


Arrgh, sehe jetzt erst meinen kaptialen Satzbaufehler in meinem letzten Beitrag... und dabei dachte ich, ich hätts gescheit Korrektur gelesen...

 

[trubby]

AW: Aerodynamik: Warum 2 Räder vorne und 1 hinten?

Was meinst Du, stimmen 71 km/h im 14. Gang Rohloff oder sind es doch eher 72 km/h?

Nehmen wir mal eine Kurbellänge von 170mm an und eine Trittfrequenz von 90/min, dann hat die Pedalachse eine Kreisbahngeschwindigkeit von 1,6m/s oder 5,76km/h. Deine Fußspitze ist also im Moment der 12:00 Uhr Stellung 5,76km/h schneller, als du.
Was du allerdings noch berücksichtigen solltest: Du mußt deine Fußspitzen 180 mal in der Minute (jede Fußspitze 90 mal pro Minute) gegen einen dann max. 75,76km/h schnellen Luftstrom bewegen, was zusätzliche Kraft kostet. Bleibt deine Fußspitze in der Verkleidung, kämpft sie nur gegen max. 5,76km/h "Gegenwind" an.

Weiterhin erhälst du an deinem Fußspitzenloch auch Verwirbelungen, wenn die Fußspitze grade nicht raus schaut. Und deine Folie würde den Fuß auch ordentlich bremsen.

Und noch eine Anmerkung:
Selbst, wenn deine Löcher bei Abwesenheit der Fußspitze keine Verwirbelungen erzeugen würden, wie lange benötigt wohl die Strömung, bis sie sich nach der Störung durch die Fußspitzen wieder beruhigt?

Grüße,
André

 

[velomobilischt]

AW: Aerodynamik: Warum 2 Räder vorne und 1 hinten?

Hi Gero,
also ich mag Leute, die im Eifer des Gefechtes wohl so manche kleineren "kaptiale" Satzbaufehler machen, aber dabei etwas aussagen, viel lieber, als Rhetorik-Professoren, die fehlerfrei nichts aussagen! Das war aber auch wieder eine dumme, rhetorische Frage von mir, das mit den Schuhbändeln, das hätte ich mir doch denken können, daß der Kettenblattnichthineingeratungsfaktor viel gewichtiger ist als der Bändelverwirbelungsbremsfaktor!!!

Hi André,
uff! 5,76 km/h! Und eigentlich sogar eher 5,77 km/h, wenn man genau nachrechnet! Da habe ich mich ja ganz schön verschätzt! Und wenn man noch bedenkt, daß die Fußspitze weit über die Tretkurbel hinausschaut, dann kommen wir sogar auf noch höhere zusätzliche Relativgeschwindigkeiten, also hatte Gero doch nicht so ganz unrecht! Allerdings gibt es noch den Fersen-minus-5,76-Faktor, weil die Ferse ja unten um so viel langsamer ist als ich! (Obwohl ich eigentlich sonst untenrum schneller schalte als obenrum!) Aber nun zum Knieloch: würde denn das Knieloch wirklich so arge Verwirbelungen auslösen, wenn vorne dran so eine kleine, leicht erhöhte Vorwölbung da wäre? Also ich schätze die Fußspitzenverschwundenheitsstörungsströmungsberuhigungszeit auf 0,10437 Sekunden bei Tempo 75,76 km/h, aber nur bei 20 Grad Celsius und Meereshöhe und keinem Seitenwind und gerade keiner totalen Sonnenfinsternis und unter der Annahme, daß die ursprüngliche Verwirbelungsströmung auf 1% des Ausgangswertes zurückgegangen ist, denn solche Wirbel gehen nie ganz auf 0 zurück, das kennt man ja von dem berühmten Schmetterlingsschlag, der letztlich Hurrikanes auslöst! So verändert ja auch jeder Pedaltritt oder Pedalfehltritt jedes VM-Fahrers das Verkehrsverhalten im Ganzen überhaupt. Aber das ist natürlich alles nur sehr ungenau geschätzt von mir ... Wolfson wird uns hier genauer aufklären.

Beste Grüße von Christoph

 

[Fabi]

AW: Aerodynamik: Warum 2 Räder vorne und 1 hinten?

Du mußt deine Fußspitzen 180 mal in der Minute (jede Fußspitze 90 mal pro Minute) gegen einen dann max. 75,76km/h schnellen Luftstrom bewegen, ...

Daß die Luft beim Umströmen der Karosserie noch beschleunigt wird, dürfte einen größeren Einfluß haben als die 5.76 km/h der Fußspitze.

 

[velomobilischt]

AW: Aerodynamik: Warum 2 Räder vorne und 1 hinten?

Hi Gero, André, Wolfson,
bitte entschuldigt, ich war in der letzten Zeit zu viel am PC gesessen. Ich bräuchte mehr Sauerstoff und müßte mal wieder etwas Rad fahren, mir den Wind um die Nase strömen lassen und über all das hier nachdenken. Insgesamt hab' ich glaub' ich doch eher die Tendenz zu einem LR als zu einem VM und ich denk' immer vom LR her und wie man dort die Verkleidung wirklich auf eine kleine Stirnfläche und eine optimale aerodynamische Form bringen könnte. Ich hab' mir das alles immer etwas schmaler vorgestellt und mir kamen die VMs einfach immer ziemlich breit vor, so auf den ersten Blick. Beim folgenden LR z.B. fällt mir sofort auf, daß die Verschalung um den Kopf herum viel enger um den Kopf geführt werden könnte. Da ist doch noch Luft! Und die Nase wäre besser doch nicht so weit und so spitz nach unten gezogen, da die Luft ja waagrecht von vorne kommt und bei genug Platz zwischen Asphalt und Verkleidung die Luft auch gut unten herum strömen kann!
Gruß von Christoph

(Vgl.: http://www.liegerad-profis.com/content/schneller.htm)

 

[trubby]

AW: Aerodynamik: Warum 2 Räder vorne und 1 hinten?

Daß die Luft beim Umströmen der Karosserie noch beschleunigt wird, dürfte einen größeren Einfluß haben als die 5.76 km/h der Fußspitze.

Ich bin kein Aerodynamiker aber die Beschleunigung der Luftströmung dürfte zum größten Teil erst hinter dem dicksten Teil statt finden.

Ich bräuchte mehr Sauerstoff und müßte mal wieder etwas Rad fahren, mir den Wind um die Nase strömen lassen und über all das hier nachdenken.

Das ist nie verkehrt.

Insgesamt hab' ich glaub' ich doch eher die Tendenz zu einem LR als zu einem VM und ich denk' immer vom LR her und wie man dort die Verkleidung wirklich auf eine kleine Stirnfläche und eine optimale aerodynamische Form bringen könnte.

Nun, bei einigen ist das VM ja ein LR.

Beim folgenden LR z.B. fällt mir sofort auf, daß die Verschalung um den Kopf herum viel enger um den Kopf geführt werden könnte.

Naja, du brauchst dir ja nur die Entwicklung der Rekordfahrzeuge chronologisch zu betrachten (hast du bestimmt schon gemacht ) - mit Alltagstauglichkeit hat das dann aber leider nichts mehr zu tun.

Grüße,
André

 

[Fabi]

AW: Aerodynamik: Warum 2 Räder vorne und 1 hinten?

Ich bin kein Aerodynamiker aber die Beschleunigung der Luftströmung dürfte zum größten Teil erst hinter dem dicksten Teil statt finden.

Im Gegenteil! Die Luft hat an der dicksten Stelle die höchste Geschwindigkeit, die größte Beschleunigung ist also davor. Stelle dir einfach das Velomobil in einer Röhre vor, durch die Luft strömt. Für die Luft ist das Velomobil wie eine Düse. Da der Querschnitt des Luftstroms an der dicksten Stelle des Velomobils am dünnsten ist, muß die Luft dort am schnellsten fließen, damit der Durchfluß (l/(m^2*s) = m/s ) an jeder Stelle im Rohr gleich ist. Dieses Model trifft die Wirklichkeit natürlich nicht ganz, da der Luftstrom sich die "Dicke des Rohrs" sozusagen frei wählen kann. Da der Körper aber nicht beliebig viel Luft zur Seite schieben kann, stimmt das Verhalten qualitativ aber schon.

Fabi

PS: Ja, es gibt auch umgekehrte Düsen, bei denen die Geschwindigkeit bei zunehmendem Querschnitt auch zunimmt. Da sind wir aber weit im kompressiblen Bereich des Mediums und damit im Überschallbereich. Düsen von Raketentriebwerken sind da das klassische Beispiel.

 

[velomobilischt]

AW: Aerodynamik: Warum 2 Räder vorne und 1 hinten?

(Bild groß besser, finde ich.)

Hi André,
beim Varna ist die Stirnfläche eigentlich gar nicht sooo klein im Vergleich zu einem normalen Rennradler, der seine Arme in die Mitte des Lenkers nehmen würde. Und sehen tut man auch fast nix nach vorne. Wenn man aber nun die Varna-Hülle immer schmäler und flacher machen würde, so daß oben immer mehr die Knie und unten immer mehr die Fersen herausschauen, dann wär's vielleicht nicht mehr sooo aerodynamisch, aber doch einigermaßen alltagstauglich hinzubekommen für regenfreie Sommertage auf Asphalt und mit vorne zwei Rädern? Was ist denn eigentlich das so gar nicht Alltagstaugliche bei den Renn-Recumbents?

(Was interessant wäre: Genau diese Varna-Form in transparenter Weise vor die Siluette des Rennradlers spannen, da würde dieser wohl wieder mit den Liegeradlern mithalten können! Die Beine haben ja schon ziemlich Linsenform und die Füße sind auch spitz gegen den Wind.)
Beste Grüße von Christoph