Diskussion der Messungen vom Rolltest Elfershausen am 28.12.2013

[Leonardi]

AW: Diskussion der Messungen vom Rolltest Elfershausen am 28.12.2013

Messung der Radumdrehungszeit während ein rolltest, vielleicht geht dass mit einem „event-counter“, zum Beispiel :
- Microdaq Pulse101A ( http://www.microdaq.com/madgetech/counter-event/pulse-data-logger.php )
- oder, a.b.i.data DL400E ( http://www.abidata.be/applications/default.htm )
...

Diese Industriezähler findet man überall, aber nie über 10 KHz.
Bei Durano 20Zoll Umfang=147cm und 10KHz Taktgeber kommt man pro Radumdrehung auf folgende Werte
Km/h Impulse/Umdrehung
80,0 661,50
79,9 662,33
79,8 663,16
79,7 663,99
...
...
4,1 12907,32
4,0 13230,00

Im oberen Geschwindigkeitsbereich wird es schon schwierig mit der Auflösung von 0,1 Km/h wie bei meinem Polar Tacho.
Eine Verbesserung wäre nur in Richtung jede Radumdrehung anstatt jede Sekunde vorhanden.
Um in 0,01Km/h Genauigkeit oder noch höher zu messen geht es mit diesen Industriezählern bis 10KHz nicht.

Ich bin aber der Meinung, das es sowieso keinen Sinn macht auf 0,01 Km/h genau zu messen oder auf jede Radumdrehung - und zwar deshalb, weil es beim Ausrollen natürliche Schwankungen gibt, Schwingungen hoch, runter Straßenunebenheiten, Lenkungsfehler, Luftwirbel ...



***

Also zuletzt ging es allein nur darum, das Reinhard einen preiswerten genauen jedermann Tacho sucht, welcher auch die Geschwindigkeiten sekündlich aufzeichnet. Vielleicht mal direkt bei den Herstellern anrufen, ich schaffe es zeitlich nicht:
http://www.sigmasport.de/de/startseite/
http://www.cateye.com/de/
http://www.polar.com/de
http://www.specialized.com/de/de/ftb/computers/speedzone-computers

Gruß Leonardi

 

[Reinhard]

AW: Diskussion der Messungen vom Rolltest Elfershausen am 28.12.2013

Also zuletzt ging es allein nur darum, das Reinhard einen preiswerten genauen jedermann Tacho sucht, welcher auch die Geschwindigkeiten sekündlich aufzeichnet.

Genau, dann kann sich jedermann/-frau so ein Teil beschaffen und wir haben schon mal eine gemeinsame Basis.

 

[labella-baron]

AW: Diskussion der Messungen vom Rolltest Elfershausen am 28.12.2013

Habe nun eine Auswertung der gesamten Rollstrecke ab Start gemacht.
Zur Erinnerung die vorhergehende Auswertung (Texte gekürzt).

Dazu habe ich den Geschwindigkeitsverlauf für verschiedene Fahrwiderstandskräfte errechnet unter Berücksichtigung des Profils der Ausrollstrecke:
Anhang anzeigen 54407
Daraus würde ein Luftwiderstandswert von 0,066 und eine sehr hohe Rollwiderstandszahl von 0,0071 folgen.

Im nächsten Bild wird eine zusätzliche Kraft angenommen, welche linear mit der Geschwindigkeit steigt:
Anhang anzeigen 54408
Hier mit Cv=0,1 so wie es auch im Kreuzotter-Rechner gemacht wird. Woher diese Widerstandskraft ist zunächst unklar, jedoch gibt es in der Kreuzotter-FAQ einen Hinweis.

Nun habe ich noch eine Anpassung unter der Annahme gemacht, dass diese zusätzliche Kraft doppelt so hoch sei:
Anhang anzeigen 54406
Hierbei ergibt sich ein Luftwiderstandswert von 0,056 - dieser könnte bei der regennassen Karosserie plausibel sein und ein statische Rollwiderstandszahl von 0,00573 was bei der nassen Fahrbahn auch noch möglich erscheint.

Es wurden jeweils dieselben Werte für CwA, Cr und Cv gewählt, um vergleichen zu können.

Zunächst wieder ohne lineare Geschwindigkeitskraft-Komponente:


Dann mit einer solchen Komponente Cv=0,10 - wie es auch im Kreuzotter-Rechner gemacht wird:


Sodann wieder mit dem doppelten dieser Komponente - Cv=0,20:


Wenn es jetzt für jemand den Anschein hat, das wären alles die gleichen Kurven, der möge kurz folgendes machen:

• In die erste Grafik mit der rechten Maustaste klicken und 'Link im neuen Registerkarte öffnen' wählen.
• In die zweite und die dritte Grafik ebenso öffnen.

Nun kann man mittels Ctrl-Tab zwischen den drei Grafiken umschalten und sieht die Unterschiede an den springenden Linien.

Auf Grund dessen bin ich mir mittlerweile gar nicht mehr so sicher, ob ein Cv ungleich Null existiert.

Natürlich tut jedes Messwert-Pünktchen, welches neben der Linie liegt weh und macht die Auswertung unsicher. Eine bessere Messwerterfassung ist vordringlich.

 

[lida]

AW: Diskussion der Messungen vom Rolltest Elfershausen am 28.12.2013

Natürlich tut jedes Messwert-Pünktchen, welches neben der Linie liegt weh und macht die Auswertung unsicher. Eine bessere Messwerterfassung ist vordringlich.

Man muss für jedes Gerät prüfen, ob es vernünftig mißt. (...) Ich weiß von meinen Meßversuchen, dass der GSC-10 Sensor in Verbindung mit dem Edge 705 ausreichend gut funktioniert.

siehe dazu: Geschwindigkeitsmessung mit/ohne GSC-10 am Garmin Edge 705

 

[TimB]

AW: Diskussion der Messungen vom Rolltest Elfershausen am 28.12.2013

Auf Grund dessen bin ich mir mittlerweile gar nicht mehr so sicher, ob ein Cv ungleich Null existiert.

Ja, man könnte meinen, die Kurve mit Cv=0 würde besser drin liegen. Kannst Du die Summe der
Fehlerquadrate jeweils noch angeben?

Natürlich tut jedes Messwert-Pünktchen, welches neben der Linie liegt weh und macht die Auswertung unsicher. Eine bessere Messwerterfassung ist vordringlich.

Das stimmt natürlich. mit den bisherigen Messungen dürften alle drei Angleichungen annähernd gleich wahrscheinlich sein. Kannst Du den Wert für Cv auch mit in die Optimierung nehmen? Würde mich interessieren, ob das konvergiert und auf welchen Wert von Cv.

Gruß,

Tim

 

[Leonardi]

AW: Diskussion der Messungen vom Rolltest Elfershausen am 28.12.2013

...Auf Grund dessen bin ich mir mittlerweile gar nicht mehr so sicher, ob ein Cv ungleich Null existiert...

Die Pünktchen in Deinen drei Diagrammen sind also die gemessenen GPS-Geschwindigkeiten und die durchgezogenen Linie ist der von Dir berechnete Verlauf, wie die Geschwindigkeit hätte tatsächlich sein sollen. Führe bitte noch allgemein verständlich aus, wie Du die durchgezogenen Linien berechnet hast !

Weil die berechnete Kurve mit Cv=0 (= Rollwiderstand ist nicht Geschwindigkeitsabhängig) sich am Besten an die gemessenen Pünktchen anpasst, zweifelst Du ob überhaupt es überhaupt eine Geschwindigkeitsabhängigkeit Cv>0 vom Rollwiderstand gibt.

Ich zweifle daran überhaupt nicht, habe es ja mit meiner Vorrichtung zweifelsfrei gemessen. Du hast folgendes nicht berücksichtigt, nachdem Daniel den Berg runtergerollt ist, ging ein großer Teil der Verlußte in eine Erwärmung des Reifens ein, welcher dann deutlich besser rollt. Wenn man das berücksichtigt, passt die Kurve mit Cv>0 besser als die mit Cv=0.

Ich merke ganz deutlich, wenn es trocken ist und man richtig reintritt, geht es nach einer Weile viel leichter bei einer hohen Geschwindigkeit das Tempo zu halten. Wenn man dann einen Augenblick stehen muss, kühlen die Reifen wieder ab und man muss wieder von vorn beginnen und eine Zeit lang richtig reintreten, das merkt man am besten wenn es trocken und kälter ist. Wenn es feucht, windig oder gar naß ist und es regnet, zieht das Wasser die Energie (die Wärme) aus den Reifen und es fällt deutlich schwerer, ein hohes Tempo zu fahren, aber auch hier ist dieser Effekt zu bemerken.

Wieviel Watt werden denn bei einer Geschwindigkeit, sagen wir gegen Ende des Berges bei 60Km/h pro Reifen durch Walken in Wärme umgesetzt ? Ich schätze mal 60 Watt pro Reifen in der Walkzone, das ist ein schmaler Streifen vom Reifen der sich da innerhalb von ca. 20 Sekunden schon leicht um 10 oder 15 Grad Celsius erwärmen kann, nur mal so gefühlsmäßig geschätzt. Jedenfalls wenn man das zu Grunde legt, könnte die Kurve mit Cv>0 schon stimmen, oder ?

Berg runter passen die Pünktchen besser zum berechneten Verlauf, da hat sich noch nichts erwärmt.

***

Eine Verzögerung der Messwerte kann auch daher kommen, dass das GPS träge misst. Es zeigt die Spitzenwerte nicht an und wenn man von hoher Geschwindigkeit langsamer fährt oder gar plötzlich stehen bleibt, zeigt es noch eine Weile (3-4 Sekunden je nach dem wie lange und wie schnell man vorher war) eine Fahrtgeschwindigkeit an. Habe ich heute auch wieder bemerkt, mit 30 Km/h eine Weile gefahren und dann rechtwinklig abgebogen, das GPS zeigte (ich hatte Track aufzeichnen und darstellen eingestellt) an, ich würde gerade aus 30m weiter ins Feld gefahren sein, der Track bzw. der Marker, ein Dreieck wo wo man sich befindet brauchte erst eine Weile (5-6 Sekunden) eher er von dem Schlenker wieder auf der tatsächlichen Straße war und mich eingeholt hatte.



Gruß Leonardi

 

[gyps]

AW: Diskussion der Messungen vom Rolltest Elfershausen am 28.12.2013

Es wurden jeweils dieselben Werte für CwA, Cr und Cv gewählt, um vergleichen zu können.

Ich vermute Du hast also nur den Wert für Cv verändert.

Für welchen Cv wurden CwA und Cr bestimmt? Nur für diese Werte kann die Anpassung gut werden, für alle anderen startest Du ja mit falschen Koeffizienten für den konstanten und den quadratischen Term in der Approximationsfunktion. Falls CwA und Cr für Cv=0 angepasst waren wäre das eine plausible Erklärung warum nur Cv=0 herauskommen kann.

Viele Grüße,

Alex

 

[labella-baron]

AW: Diskussion der Messungen vom Rolltest Elfershausen am 28.12.2013

Ich vermute Du hast also nur den Wert für Cv verändert.

Nein, es wurden immer alle drei Werte verändert. Aber es wurden dieselben Werte verwendet wie in der Auswertung vom 14. Januar.
In jedem Bild stehen doch die Werte über dem Diagramm - oder ich verstehe deine Aussage nicht so ganz.

Für welchen Cv wurden CwA und Cr bestimmt? Nur für diese Werte kann die Anpassung gut werden, für alle anderen startest Du ja mit falschen Koeffizienten für den konstanten und den quadratischen Term in der Approximationsfunktion.

Nun die Approximationsfunktion heißt schlicht und einfach ganz unwissenschaftlich 'mein Augenmaß'

Falls CwA und Cr für Cv=0 angepasst waren wäre das eine plausible Erklärung warum nur Cv=0 herauskommen kann.

Ja, natürlich angepasst

 

[labella-baron]

AW: Diskussion der Messungen vom Rolltest Elfershausen am 28.12.2013

Die Pünktchen in Deinen drei Diagrammen sind also die gemessenen GPS-Geschwindigkeiten und die durchgezogenen Linie ist der von Dir berechnete Verlauf, wie die Geschwindigkeit hätte tatsächlich sein sollen. Führe bitte noch allgemein verständlich aus, wie Du die durchgezogenen Linien berechnet hast !

Die gesamte Rollzeit wurde in Zehntelsekunden aufgeteilt. Am Beginn der Kurve werden an diesem Punkt alle Kräfte abhängig von den Koeffizienten ausgerechnet, also statische Rollreibungskraft, Luftwiderstandskraft, Hangabtriebskraft und linear-abhängige Geschwindigkeitskraft (wenn Cv>0). Nach der ersten zehntel Sekunde ist dann die neue Geschwindigkeit = vorherige Geschwindigkeit - Gesamtkraft*Masse; also Impulssatz. Die Strecke, welche in dieser Zehntelsekunde zurückgelegt wird, wird mit diesem v berechnet und zur bereits zurückgelegten Strecke addiert. Und dann in der nächsten Zehntelsekunde auf dem vorherigen Wert aufsetzen. Und das macht dann alles der Rechenknecht Excel - wozu hat man ihn denn

Weil die berechnete Kurve mit Cv=0 (= Rollwiderstand ist nicht Geschwindigkeitsabhängig) sich am Besten an die gemessenen Pünktchen anpasst, zweifelst Du ob überhaupt es überhaupt eine Geschwindigkeitsabhängigkeit Cv>0 vom Rollwiderstand gibt.

Folgendes ist seltsam: Bei der Koeffizientenkombination wo Cv=0 gewählt wurde wird eine Höchstgeschwindigkeit von 20,164 m/s erreicht. Bei Cv=0,20 sind es 20,161m/s also praktisch gleich. Aber bei Cv=0,10 ist die Höchstgeschwindigkeit lediglich 20,133m/s. Das hört sich nach fast nix an - sind auch lediglich 0,15% weniger. Aber nachdem die Geschwindigkeit in die Bewegungsenergie quadratisch eingeht, läuft die Kurve dann in der Talsohle knapp unter den gemessenen Pünktchen und das Ende der Kurve liegt dann logischerweise 3,75m davor.

Die Koeffizienten stammen aus der Anpassung vom 14. Januar und dort passt ja ebenfalls einigermaßen die Anpassung bei Cv=0,10. Daran knabbere und rätsle ich noch rum.
Man sieht aber hier sehr deutlich, wie bereits die zweite Nachkommastelle der erreichten Höchstgeschwindigkeit die Rollweite beeinflusst. Und wenn man dann die tatsächlichen Messpunkte der Höchstgeschwindigkeit sieht, dann nähert sich doch alles wieder dem Kaffeesatzlesen

 

[Leonardi]

AW: Diskussion der Messungen vom Rolltest Elfershausen am 28.12.2013

Wie Du schon geschrieben hast, eine Geschwindigkeitsaufzeichung zB. mit meinem Polartacho wären für weitere Überlegungen von Dir eine Voraussetzung. Das sehe ich auch so, in Deiner derzeitigen Situation kommst Du anders nicht voran, Du weißt nicht woran Du mehr zweifeln sollst an den GPS-Aufzeichungen oder an der Theorie oder wer weiß was. Könnte das mit der Reifenerwärmung oder GPS-Trägheit zu erklären sein ? Vielleicht könnte es auch sein, das man für die Einstellung eines Aero-Gleichgewichtes bei einer bestimmten Geschwindigkeit erst eine gewisse Energie benötigt bis sich der Zustand aufgebaut hat und diese Energie am Ende wenn man langsamer wird, wieder zurückgegeben wird, wenn sich diese "Luftglocke" wieder abbaut.

Ich kann Dir erst mal nicht helfen, bin zu weit weg von Elfershausen, könnte Dir nur paar Ausrollaufzeichnungen hier von der flachen Moorstraße schicken, da habe ich auch ähnliche Widersprüche gefunden die ich mir nicht erklären kann, obwohl verlässliche Geschwindigkeitsaufzeichungen.

Gruß Leonardi

 

[labella-baron]

AW: Diskussion der Messungen vom Rolltest Elfershausen am 28.12.2013

Ich kann Dir erst mal nicht helfen, bin zu weit weg von Elfershausen, könnte Dir nur paar Ausrollaufzeichnungen hier von der flachen Moorstraße schicken, da habe ich auch ähnliche Widersprüche gefunden die ich mir nicht erklären kann, obwohl verlässliche Geschwindigkeitsaufzeichungen.

Da fällt mir ein, darf ich die Rotationsenergie der Räder bei meiner Auswertung außer acht lassen. Schlägt die sich automatisch lediglich in einem anderen CwA-Wert nieder? Kann ja eigentlich nicht sein, denn dann hätte ein VM mit doppelt so schweren Rädern aber gleichem Gewicht allein wegen der unterschiedlichen Drehmasse schon einen anderen CwA-Wert
Bin heute bereits ganz schön verwirrt

 

[lida]

AW: Diskussion der Messungen vom Rolltest Elfershausen am 28.12.2013

Um die Rotationsenergie zu berücksichtigen, musst Du (für ein Dreirad) nur m durch m + 2*J(Vorderrad)/r(Vorderrad) + J(Hinterrad)/r(Hinterrad) ersetzen. Die Formeln ändern sich sonst nicht. J ist das Trägheitsmoment, r der Radius.

Mit welcher Masse hast Du gerechnet?

 

[labella-baron]

AW: Diskussion der Messungen vom Rolltest Elfershausen am 28.12.2013

Um die Rotationsenergie zu berücksichtigen, musst Du (für ein Dreirad) nur m durch m + 2*J(Vorderrad)/r(Vorderrad) + J(Hinterrad)/r(Hinterrad) ersetzen. Die Formeln ändern sich sonst nicht. J ist das Trägheitsmoment, r der Radius.

Mit welcher Masse hast Du gerechnet?

Natürlich mit der im Wiki eingetragenen: 99,0kg.
Das bedeutet, dass die Masse bei der statischen Rollwiderstandskraft und bei der Hangabtriebskraft weiterhin 99,0 ist aber beim Luftwiderstand muss ich diese erhöhen entsprechend des Threads Trägheitsmoment. Aber bei der Luftwiderstandskraft geht doch die Masse gar nicht ein. Also würde die bisherige Auswertung schon richtig sein? - Ich betrachte ja nur Kräfte.

Edit: Nein beim Impuls v* = v - F/(m*dt) muss ich sie berücksichtigen! (Formel in #249 ist falsch - wird korrigiert)

 

[labella-baron]

AW: Diskussion der Messungen vom Rolltest Elfershausen am 28.12.2013

Nach der ersten zehntel Sekunde ist dann die neue Geschwindigkeit = vorherige Geschwindigkeit - Gesamtkraft*Masse; also Impulssatz.

Das habe ich falsch geschrieben. Richtig ist:
neue Geschwindigkeit = vorherige Geschwindigkeit - Gesamtkraft/(Gesamtmasse*0,1s)
Wobei sich die Gesamtmasse aus der Fahrermasse der Fahrzeugmasse und der Drehmasse der Räder zusammensetzt.

 

[gyps]

AW: Diskussion der Messungen vom Rolltest Elfershausen am 28.12.2013

Nein, es wurden immer alle drei Werte verändert. Aber es wurden dieselben Werte verwendet wie in der Auswertung vom 14. Januar.
In jedem Bild stehen doch die Werte über dem Diagramm - oder ich verstehe deine Aussage nicht so ganz.

Wer lesen kann ist klar im Vorteil. Sorry, da hatte ich nicht hingesehen - ich hatte nur Deine Aussage, dass Du jedes mal die selben Werte verwendet hast falsch ausgelegt.

Grüße,
Alex

 

[labella-baron]

AW: Diskussion der Messungen vom Rolltest Elfershausen am 28.12.2013

Natürlich mit der im Wiki eingetragenen: 99,0kg.
Das bedeutet, dass die Masse bei der statischen Rollwiderstandskraft und bei der Hangabtriebskraft weiterhin 99,0 ist

Thread Trägheitsmoment.

Entsprechend der dortigen Abschätzungen habe ich nun Anpassungen versucht unter Berücksichtigung der Drehmasse der Räder.
Und zwar mit zusätzlichen Drehmassen für Beschleunigung und Verzögerung als Äquivalent 1kg, 2kg und 3kg.
Leider ergeben sich hierbei eher schlechtere Anpassungen. Lediglich mit 1kg ergibt sich eine ähnlich gute Anpassung.

Sodann habe ich nochmal gespielt und bei den selben Grunddaten (Gewicht, Luftdruck, Temperatur) geschaut bei welcher Roll- und Luftwiderstandszahl man bei besserem Wetter bis zum Ortsschild Aura rollen würde:

Weil es sich anbot habe ich die für Cr und Cwa die gleiche Ziffernfolge 46 gewählt.
Man sieht die beiden Hubbel bei ca. 1800 und 2050 Meter deutlich wo die Geschwindigkeit relativ niedrig ist und hinterher wieder zunimmt.
Desweiteren wird deutlich wie stark sich Cr und CwA auf die Höchstgeschwindigkeit auswirken.
Könnte man also die Höchstgeschwindigkeit sehr genau messen, hätte man damit bereits ein Maß für die Effizienz des betreffenden Einzelfahrzeugs ohne aufzudröseln woher die Fahrwiderstände kommen.

Das würde den gesamten Ablauf erheblich verkürzen, da man nach Erreichen der Höchstgeschwindigkeit abremsen und wieder hochfahren könnte und nicht dieses ewig lange Ausrollen und diese lange Rückfahrt hätte.

 

[Leonardi]

AW: Diskussion der Messungen vom Rolltest Elfershausen am 28.12.2013

Die Geschwindigkeit könnte man auch nach 1.000 m mit Radar messen, da sind die Unterschiede etwa 5 mal so groß, als nach ca.240m wo das Radar gestanden hat. Weiß nicht ob die Geschwindigkeitsbereiche auch noch für das Radar gehen (40-60 Km/h) oder ob dort besser die Lichtschranke stehen sollte.

Und wenn das Radar noch Fotos machen könnte, wäre das sehr schön.

Von 1.000m zurückfahren ist besser als zB. von 400m, weil man da mit Schwung den Berg leicher aufkommt.

Gruß Leonardi

 

[Reinhard]

AW: Diskussion der Messungen vom Rolltest Elfershausen am 28.12.2013

Und wenn das Radar noch Fotos machen könnte, wäre das sehr schön.

Nein, kann es nicht ... Allerdings habe ich nun eine Lichtschranke, die eine Kamera ansteuern kann und das klappt ganz wunderbar .

 

[labella-baron]

AW: Diskussion der Messungen vom Rolltest Elfershausen am 28.12.2013

Die Geschwindigkeit könnte man auch nach 1.000 m mit Radar messen

Hm - warum messen wir eigentlich nicht einfach die Zeit bis zur 1000m-Marke? Zwar unterscheidet sich die Zeit nicht so stark, wie die Geschwindigkeit an dieser Stelle, aber dafür kann man Zeit sehr viel einfacher und genauer messen!

Entweder per Funk übermittelten Startzeitpunkt ans 1000m-Ziel bzw. in welcher maximaler Distanz kann man die Lichtschranken aufstellen? Dabei ist dann halt nachteilig, dass der nächste erst starten kann, wenn der vorherige die 1000m erreicht hat (zwischen 1,5 und 2,5 Minuten).

 

[Leonardi]

AW: Diskussion der Messungen vom Rolltest Elfershausen am 28.12.2013

Zwischen den beiden Lichtschranken ist eine Leitungsverbindung notwendig. 1.000m ist unpraktisch. Man könnte ja auch eine Stoppuhr mitnehmen, aber eine Geschwindigkeitsmessung mit Radar ist doch anschaulicher.

So könnten alle bei 1.000m das Mango mit zB. 25Km/h sehen (rollte doch 1.400m weit) und ein anderes würde dort zB. 40 Km/h anzeigen - sofort von allen zu sehen. Die sofortige Anzeige hat doch was, es standen immer Leute dort, welche die angezeigte Geschwindigkeit auf dem Radar beobachtet haben. Bei der Lichtschranke kann man erst hinterher die Ausdrucke auswerten und umrechnen. Mit Stoppuhren gestoppte Zeiten gehen genau so verloren wie die Rollweiten.

Gruß Leonardi