Suche Ideen zum Bau einer Vorrichtung zur Trennung Luft- und Rollwiderstand

@labella-baron und @Leonardo, Danke für die Rückmeldung.
Weil ich langsam schreibe bin ich leider kein aktiver Forumschreiber. Ich lese aber viel, besonders die Technik-Fäden. Die verlinkte Kenntnissen sind mir bekannt. Die Mess- und Analysearbeit schätze ich sehr: super Arbeit!

Ich betrachte das Velomobil als Einheit. Benutze körperliche Leistung, einfache Physik und komplexe Analyse. Danach frage ich mich ob dass reicht um die verursachte Änderungen (Reifen, Aerodynamik) zu Prüfen. Das reicht vorerst.
Aber, … diese „Velomobil-als-Einheit-Analyse“ ist in Beziehung zu individuelle Radteile nicht aussagekräftig.

Teilen kann man besser individuell überprüfen, spezifische Merkmale sind so besser messbar oder nur dann messbar. Da ist viel gute arbeit geleistet.
-Der Rollwiderstand (frei laufende Reife) nimmt mit zunehmende Geschwindigkeit zu.
-Der Luftwiderstand eines Rades nimmt mit zunehmende Drehgeschwindigkeit ab.
-Der Luftwiderstand des VM-Körper im Windkanal nimmt mit zunehmende Windgeschwindigkeit ab.
- ….

Jedoch, die Interaktion mit dem Umgebung (Teil als unterteil eine großere Einheit) kann in Prüfstand teilweise verloren gehen. Die Interaktion ist dennoch sehr interessant. Ein Prüfstand ist trotzdem sehr behilflich zur Interaktionsforschung.
-Rollendurchmesser versus Strasse.
-Ist eine frei laufende Reife (Vorderrad oder, VR und HR im rolltest) gleich eine leistung-durch-führender Reife (HR im Gang)? Was geschehet mit die Antriebsleistung (Rad, Prüfstand, 20, 40, 60 km/h) wenn die Rolle zusätzlich kontrolliert gebremst wird (Bremsleistung Rolle : 50, 150, 250W)? Siehe Artikel „Bike_efficiency_Results_...“ , par. 1.3., „drive train factor“ .
- Der Luftwiderstand eines Rades: Ist Drehgeschwindigkeit (frei im Luft) gleich Fahrgeschwindigkeit (drehendes Rad auf Strasse)? Einfluss Radhaus, offen oder zu?
- Der Luftwiderstand des VM-Körper: Was ist die Einfluss von Vibrationen im VM-Haut (durch raue Strasse, Reifenprofil)? Was ist die Einfluss von Bodenfreiheit und von der Geschwindigkeitsunterschied zwischen VM-Boden und Strasse?
- ….

Vielleicht Kompensieren manche Interaktionen miteinander. Deswegen bemerke ich die spezifische Interaktionen der individuelle Teile nicht in das „Velomobil-als-Einheit“. Nur im beschränktem Kontext „Velomobil-als-Einheit“ braucht das kein Problem zu sein. Trotzdem will ich auch die Interaktionen zwischen Teilen verstehen.

Ich freue mich auf eine Zusammenarbeit.

Gruß
Siem
 
Siehe Artikel „Bike_efficiency_Results_...“ , par. 1.3., „drive train factor“ .
Hallo,
ich bin nicht sicher, ob ich dies ausreichend verstanden habe:

Du ermittelst die Verluste im Antriebsstrang und dabei berücksichtigst du auch den Reifen des Antriebslaufrads.
In Tabelle 1 hast den Kojak 50-559 mit einem Cm von nur 1,014 - also es gehen nur 1,4% verloren.
Wie kann das sein?
Kreuzotter z.B. rechnet für fürs Quest mit einem Cm von 1,09 und selbst beim Tieflieger noch mit 1,05!

Edit: Ich glaube jetzt habe ich deine Erklärung gefunden - dieses Ergebnis wurde durch Seitenwind verfälscht.
 
Zuletzt bearbeitet:
Stimmt.

Das der Reife der Antrieb beeinflusst ist keine These des Modells. Es ist meine Interpretation der Analyse. Die Seitenwände der Hinterrad Reife kann man sehen als ein Teil der Antriebstrang (Die Interaktion ist zuerst eine Interpretation).

Es ist ein markantes Ergebnis das grade die Reifen mit bewegliche Seitenwänden möglich die Höchste Antriebsverlusten haben, und die steifere reife die niedrige. Klar, die 1.014 ist sehr niedrig, der CM-Fehler ist aber groß: +/- 0.05 [-].

Dieses Phänomen sehe ich auch auf die Trainingsrolle (20“ Hinterrad, Kurt Kinetic Roadmachine, mit schweres Schwungrad). Der Rollwiderstand ist im Antriebssituation immer höher im vergleich zu Ausrollsituation. Ein Rutsch-Unterschied (Reife Rolle) zwischen Antrieb und Ausrollen kann eine Erklärung sein.
Aber, um diesem Unterschied zu erklären muss zwischen 8 und 15% der Antriebsleistung zusätzlich durch Rutsch im Antrieb verheizt werden. Dieses Phänomen wahr auch ein Forschungsfrage diesem Experimentreihe. Und es ist immer noch eine Frage.
Auf die Strasse erfahre ich der SuperMoto als sehr komfortabel aber nicht als super schnell. Der SuperMoto erfahre ich in Bezug auf Geschwindigkeit (zu Kojak) eher als gleiche. Aber im Ausrollen ist der SuperMoto viel besser.

Das Kojak-Kojak- und das Shredda-SuperMoto-foam -Experiment wahren die erste Experimenten der Reihe. Die Windgeschwindigkeit wahr 6 m/s (Z) am Anfang und 3 m/s (ZZO) am Ende, bzw. 7 m/s (NO) Anfang und 6 m/s (N) am Ende. Die Windrichtungen zu Fahrrichtung wahren also nicht schlecht.
Doch denke ich das du recht hast. Deshalb habe ich alle nächste Experimente mit eine Windgeschwindigkeit unter 3 m/s gemacht.
 
index.php


Meine Meinung: die Methode reicht für grobe Vorstellung
Ich meine dass das nicht geht!

Unsere Ausrollmessungen haben ja zur Voraussetzung, dass sich die Fahrwiderstandskraft aus einer konstanten Kraft, einer linear mit der Geschwindigkeit ansteigenden Kraft und einer quadratisch mit der Geschwindigkeit ansteigenden Kraft zusammensetzt und außerdem, dass wir die konstante Kraft auf einen statischen Rollwiderstand, die lineare Kraft mit einem dynamischen Rollwiderstand (+ eventuell eines laminaren Strömungswiderstands) und die quadratische Kraft auf den Luftwiderstand zurückführen.

Wenn man diese Voraussetzung verlässt, muss man bei jeder Geschwindigkeit die Gesamtkraft messen - so wie du es auch auf deinem Prüfstand machst.

Da diese mit dem Oldenburger Mess-Dreirad nicht einfach zu messen ist, müsste man mittels eines Antriebs dessen Leistung messen und über F = P/v auf die Gesamtkraft schließen.

In deinem obigen Diagramm müsste man also jeweils die Leistung an der senkrechten Linie bei der grünen und der roten Kurve messen.
 
Bis jetzt gibt es eine Teststrecke, die unter Anderem für Wettbewerbe zur Konstruktion von Fahrzeugen genutzt wird. Es gibt einen Schlitten der Testaufbauten Schieben und bremsen kann. Leider liegt es geographisch etwas ungünstig für uns...
 
Unsere Ausrollmessungen haben ja zur Voraussetzung, dass ...

Meine Sichtweise:

Es wird der Geschwindigkeitverlauf v2 berechnet, v2=v1+F/m*dt (F=m*a=m*dv/dt) unter der Annahme das die Kraft F(v)=a+b*v+c*v^2 ist.
Wir verändern die Konstanten a, b und c solange, bis der berechnete Geschwindigkeitsverlauf mit dem gemessenen optimal übereinstimmt.

Bisher lies sich nicht nachweisen, das die Annahme
a = allein die konstante Kraft eines statischen Rollwiderstandes
b = die linear geschwindigkeitsabhängige Kraft des Rollwiderstandes (+evt. laminarer Strömungswiderstandes)
c = allein die quadratische Kraft des Luftwiderstandes
ist.

Das liegt einfach daran, das die Kraft F=m*a nur in der Summe F=F_Roll+F_Luft=m*a über die gemessene Beschleunigung a ermittelt werden kann.
Und deshalb ergeben sich auch fast deckungsgleiche P(v) Kurven auch mit anderen Konstanten-tripeln a,b und c.

Wenn aber der berechnete Geschwindigkeitsverlauf mit dem gemessenen sehr genau übereinstimmt, dann stimmt auch Fall P(v) sehr genau, das ist mathematisch begründet. m=genau, a=genau dann ist F=m*a=genau.

Sollte sich ein Rollwagen mittels Variation von a,b und c mit dem Zusammenhange F(v)=a+b*v+c*v^2 nicht gut an den gemessenen Geschwindigkeitsverlauf anpassen lassen, so besteht die Möglichkeit beliebige andere Funktionen zu probieren,
z.B. F(v)=a+1/(b*v+c/d*v^2) u.s.w.

Sobald man die P(v) hat kann man auch die Differenz der P(v) VM - P(v) Rollwagen bilden, welche dem gesuchten P(v) Luftwiderstand entspricht.

So meine Überlegungen, an welcher Stelle gibt es Zweifel ?

***
... Da diese mit dem Oldenburger Mess-Dreirad nicht einfach zu messen ist, müsste man mittels eines Antriebs dessen Leistung messen und über F = P/v auf die Gesamtkraft schließen...

Warum konkret sollte man mit dem Oldenburger Mess-Dreirad nicht genau so einfach die P(v) wie bei einem VM ermitteln können ? Meinst Du die berechnete Geschwindigkeit lässt sich nicht an die gemessene anpassen ?

In deinem obigen Diagramm müsste man also jeweils die Leistung an der senkrechten Linie bei der grünen und der roten Kurve messen.
Im beigefügten ExcelSheet habe ich es doch genau so gemacht.
Nur ist 50 Kg Auflast zu 1 Kg Auflast viel genauer, als 162 zu 127 Kg. Insbesondere hat ist mein Quest durch die Auflast auf die Federbeine dabei eine andere Aerodynamik bekommen und es wurde nur mit Polartacho gemessen. Das Trägheitsmoment der Laufräder war noch +-30% und die Gesamtmasse war +- 1Kg, alte Zeiger Personenwaage usw.

Gruß Leonardi
 
Zuletzt bearbeitet:
Ich denke du hast doch weitestgehend recht.
Sobald man die P(v) hat kann man auch die Differenz der P(v) VM - P(v) Rollwagen bilden, welche dem gesuchten P(v) Luftwiderstand entspricht.
So meine Überlegungen, an welcher Stelle gibt es Zweifel ?
Das verstehe ich nicht so ganz: Es sind doch zwei verschiedene Fahrzeuge mit völlig verschiedenen Luftwiderständen. Wenn du die voneinander abziehst, bleibt doch nicht der Luftwiderstand des VM übrig :confused: Du willst wohl bei beiden die selben Reifen verwenden?
Warum konkret sollte man mit dem Oldenburger Mess-Dreirad nicht genau so einfach die P(v) wie bei einem VM ermitteln können ? Meinst Du die berechnete Geschwindigkeit lässt sich nicht an die gemessene anpassen ?
Mir scheint, dass du da recht hast.
Im beigefügten ExcelSheet habe ich es doch genau so gemacht.
Gut, du betrachtest die P(v)-Kurve als Messung - auch wenn sie durch viel Rechnerei zustande gekommen ist.

Aber wie geht es anschließend weiter? Woher weißt du, welcher Anteil des linearen 'b' vom Reifen herrührt und nicht vom einem abnehmenden CwA ?
Ich sehe da noch nicht klar.
Setzt du voraus, dass die gesamte Rollwiderstandskraft Fr, also einschließlich des geschwindigkeitsabhängigen Anteils, der Beziehung Fr(v) = Cr(v) * m folgt?
Dann hätte die Laufflächenmasse eines Reifens keinen Einfluss auf den geschwindigkeitsabhängigen Anteil - oder wäre dies mit einer extra Messreihe für andere Reifen zu ermitteln :confused:
 
Das verstehe ich nicht so ganz: Es sind doch zwei verschiedene Fahrzeuge mit völlig verschiedenen Luftwiderständen. Wenn du die voneinander abziehst, bleibt doch nicht der Luftwiderstand des VM übrig :confused: Du willst wohl bei beiden die selben Reifen verwenden?
Ich nehme die selben Reifen vom Rollwagen auf das Velomobil. Den Rollwagen messe ich mit 1 Kg Auflast und mit 50 Kg Auflast. Die Differenz P(v)_roll = P(v)_50Kg - P(v)_1Kg stellt den reinen Rollwiderstand für 49Kg Auflast dar. Ich rolle ein drittes mal mit einem VM aus und erhalte P(v)_VM = P_luft(v) + P_roll(v)

Da ich P_roll(v) habe kann ich P_luft(v)=P(v)_VM - P_roll(v) ausrechnen und habe getrennt P_luft(v) und P_roll(v).

Gut, du betrachtest die P(v)-Kurve als Messung - auch wenn sie durch viel Rechnerei zustande gekommen ist.
Ja

Aber wie geht es anschließend weiter? Woher weißt du, welcher Anteil des linearen 'b' vom Reifen herrührt und nicht vom einem abnehmenden CwA ?
Ich sehe da noch nicht klar.
Ich habe doch schon wenn der Rollwagen mit 50Kg und 1 Kg ausrollt die P(v)_roll 49 Kg = P(v)_50Kg - P(v)_1Kg

Wenn ich durch v teile habe ich F(v)=P(v)/v = F(v)_roll 49 Kg. Da ist die F_roll gegen die Geschwindigkeit aufgetragen ! Da sehe ich doch genau ob die Kurve linear mit v ansteigt oder anders und auch wie stark.
Beim Rollwagen ändere ich doch nur die Auflast und nicht die Aerodynamik, das gibt den reinen Rollwiderstand.

Mit dem Hinterrad vom VM muss ich mit dem Messwagen auch zwei Mal ausrollen mit 1Kg und 50Kg.
Dann hätte die Laufflächenmasse eines Reifens keinen Einfluss auf den geschwindigkeitsabhängigen Anteil - oder wäre dies mit einer extra Messreihe für andere Reifen zu ermitteln :confused:

Ja, da muss man verschiedene Reifen messen, jeden mit 50 Kg und dann mit 1 Kg.

Gruß Leonardi
 
Zurück
Oben Unten