VM-Roll Unterthema Messmethoden, Auswertungen und mehr

[Elmi]

Sorry, war eine Schlussfolgerung aus meiner zuerst falsch dimensionierten Grafik.
Hab es hier schon relativiert

Ist langsam die Frage was mann messen will und damit zusammenhängend, welche Geschwindigkeiten es dazu braucht.

Frage in die Mathematiker, Physiker und Aerodynamiker: Welche Geschwindigkeiten sollen überhaupt erreicht werden und wieso?

Als Beispiel Geschwindigkeitsbereiche
0 - 15km/h -> Rollwiderstand pur, Aerodynamik vernachlässigbar
15 - 45km/h gemischter Bereich
> 45km/h Aerodynamik sicher und genau bestimmbar
> 60km/h ausloten wo die einzelnen schnellen VM liegen

Das Ganze ist aber (VM-)Formabhängig. die SLK-Klasse hat die Bereiche höher, die langsameren VM früher/kürzer

Einflüsse der Spureinstellungen bei versch. Geschwindigkeitsbereichen?
Bei welcher Geschwindigkeit gibt Reifen XY den Löffel ab

Noch was Forentechnisches an die Moderatoren. Wäre es möglich alles mit dem Rolltest Zusammenhängendes in eine (neue) Unterrubrik zu verschieben?
Ich hätte gerne wegen einer besseren Strukturierung einzelne Detaifragen gerne in eigenen Themen behandelt, wie auch Thema Termin, Personen, Fahrzeuge, Messverfahren/Technik usw. . Dann würde aber das Velomobilforum ziemlich zugeballert mit diesen speziellen Themen.
Als Beispiel für eine Unterrubrik "Aerodynamik von VM" Die Rubrik kann ja weiter gefasst sein als nur ein/der/verschiedene Rolltest

im Tunnel hat man doch weniger Störungen, insbesondere Windeinfluss - im Freien bei Elfershausen konnte man doch wegen des starken Windes keine genauen absoluten Aussagen machen. Der Einfluss von der begrenzenden Tunnelwand auf die Aerodynamik wird als sehr geringfügig / unbedeutend vorausgesetzt, was ich auch glaube.


Ich fände es sinnvoll die v-t mitzuschneiden, mit dem gemessenen Gesamtgewicht und "geschätzten" Trägheitsmoment kann man P-v auszurechnen. Je genauer v-t desto genauer P-v.

Mehr geht meiner Ansicht nach nicht, zB. eine Trennung in Luft- und Rollwiderstandsanteile. Liegt daran, das der Rollwiderstand auch mit der Geschwindigkeit zunimmt und nicht wie in der Regel theoretisch angenommen unabhängig von der Geschwindigkeit ist. Wären die Messergebnisse um Größenordnungen genauer würde es vielleicht gehen, aber das muss man erst noch herausfinden.

Bis dahin ist eine P-v Darstellung der gesamten Fahrwiderstände noch das Aussagekräftigste was man darstellen kann.
Aber das ist ja schon eine ganze Menge was man damit für Unterschiede (Spur, Reifendruck, Aerohilfen, Beladung ...) als absolute Werte ermitteln und vergleichen kann.


Ja 50-60 km/h wäre nicht schlecht. Am Besten wären 90 km/h aber so einen Tunnel findet man wohl nicht.

Gruß Leonardi

Wie das anhängende Diagramm zeigt, kann man auch mit supergenauen Messungen den cv nicht bestimmen. Dazu muss man mit verschiedenen Gewichten oder bei verschiedenen Windgeschwindigkeiten fahren.

Die Gewichtsabhängigkeit von Cr und Cv ist auch nicht mal annähernd linear, hatte ich schon probiert. Bleibt nur noch das Ausrollen mit Haube: https://www.velomobilforum.de/forum...g-zur-trennung-luft-und-rollwiderstand.39472/

Gruß Leonardi

Wenn man, wie Walter Zorn, animmt, daß der cv bei ca. 0.1 liegt und sich nur wenig ändert, dann spielt er eh keine wesentliche Rolle. Man muss ihn halt entsprechend setzen (was ich bisher nicht gemacht habe).

Und was, wenn ein Durano den doppelten cv eines Ultremo hat?

(Um genau zu sein, sollte man von einer linear von der Geschwindigkeit abhängenden Widerstandskraft sprechen, was ja in den Buchstaben 'Cv' ja auch zum Ausdruck kommt. Dass diese Komponente dann nur vom Reifen herrührt ist zunächst hypothetisch.)

 

[Elmi]

Wieso relativiert? Es zeigt, daß ich den cv getrost ignorieren kann, wenn ich mich nur für das P-v-Diagramm im gegebenen Fall interessiere.


Dann ändert sich am P-v-Diagramm in diesem Einzelfall gar nix. Du kriegst eine andere P-v-Kurve mit Ultremo, logisch. Aber auch wenn Du den cv im Solver gar nicht berücksichtigst stimmt die P-v-Kurve trotzdem.
Problematisch wird es erst, wenn man Prognosen für andere Fälle geben will. Z.B. anderem Fahrzeuggewichte oder andere Windgeschwindigkeiten. Hier noch ein Diagramm mit einem anderen Fahrzeuggewicht. Der Abstand der Kurvenbündel kommt vom erhöhten Rollwiderstand. Bemerkenswert ist: Selbst, wenn ich den falschen cv annehme, stimmen die cwA bei den verschiedenen Gewichten überein. Nur der cr ändert sich leicht.

 

[ThomasT]

Das relativiert doch die schönen P-v-Diagramme deutlich.

Wieso relativiert? Es zeigt, daß ich den cv getrost ignorieren kann, wenn ich mich nur für das P-v-Diagramm im gegebenen Fall interessiere.

Und was, wenn ein Durano den doppelten cv eines Ultremo hat?

Dann ändert sich am P-v-Diagramm in diesem Einzelfall gar nix. Du kriegst eine andere P-v-Kurve mit Ultremo, logisch. Aber auch wenn Du den cv im Solver gar nicht berücksichtigst stimmt die P-v-Kurve trotzdem.
Problematisch wird es erst, wenn man Prognosen für andere Fälle geben will. Z.B. andere Fahrzeuggewichte oder andere Windgeschwindigkeiten. Hier noch ein Diagramm mit einem anderen Fahrzeuggewicht. Der Abstand der Kurvenbündel kommt vom erhöhten Rollwiderstand. Bemerkenswert ist: Selbst, wenn ich den falschen cv annehme, stimmen die cwA bei den verschiedenen Gewichten überein. Nur der cr ändert sich leicht.

 

[Elmi]

Hier gibt es weitere Berechnungen und Überlegungen zu Rollweiten und Geschwindigkeiten
kreuzotter-weitergehende-berechnungen-mit-walterzorn-grapher

 

[ThomasT]

Und hier:
https://www.velomobilforum.de/forum...-diskussion-verschiedener-messverfahren.40739

 

[Leonardi]

Elmi und vielleicht andere haben aufgrund evtl. haarspalterischer oder missverständlicher Diskussion den Eindruck gewonnen, das eventuell P-v nicht genau ermittelbar oder zumindest fragwürdig ist .
@lida @labella-baron Eure Meinung ?

Wie schon lida schrieb, ist die Umwandlung von v-t in P-v tatsächlich nur simple Mathematik. Vielleicht sollte man das gelegentlich noch mal didaktisch anschaulicher aufbereiten.

Also P-v lässt sich genau bestimmen, natürlich nur so genau wie die Messdaten vorliegen. Der Fehler liegt derzeit im Bereich von den Schwankungen, welche durch die jeweils 3 Wiederholungskurven in P-v umgerechnet sichtbar sind - ausgenommen der systematischen Fehler wie dauerhafter Rückenwind, falsche Entfernungserfassung durch anderen Reifenabrollradius, womit alle 3 Wiederholungskurven gleichermaßen beaufschlagt sind (eben systematischer Fehler - lag immer vor, bedeutet eine geringe Verschiedung aller Kurven gleichzeitig - rel. Abstand bleibt aber). Auch das "geschätzte" Trägheitsmoment der 3 Laufräder wäre ein systematischer Fehler (wurde ja immer mit dem gleichen Fehler eingerechnet, bedeutet eine geringe Verschiedung aller drei Kurven gleichzeitig)
Das kann man aber zukünftig verbessern - bei wenig Wind oder ohne Luftablassen ausrollen usw. Trägheitsmoment (Energie der rotierenden Laufräder exakter einrechnen) könnte man genauer bestimmen.

Derzeit scheint man noch an Geschwindigkeit-Weg-Zeit Erfassung etwas verbessern zu können, bzw. steht eine Überprüfung von Polar hauptsächlich Weg an, bzw. Einsatz von Gyro. Würde bedeuten das man die 3 Kurven eventuell noch enger zusammenbekommt.
Genauer als die Schwankungen beim Ausrollen von Rollweite zu Rollweite sind, wird es aber nicht gehen - aber da kann man durch Übung wie beim Schießen mit Pfeil und Bogen auch immer besser werden (ruhige Hand lenken, gleiche Linie fahren, Visier immer gleich weit geschlossen usw.). +-1 W bei 60km/h kann man doch heute schon in etwa treffen

Und statistisch kann man sich auch noch verbessern zB. durch 10 gleiche Ausroll mit Mittelwertbildung fallen selbst die kleinsten chaotischen Luftschwankungen raus. Geht nur im begrenzten Zeitraum, sonst ist ja die Änderung des Wetters wieder zu groß.

Falls durch die vielen Rechenoperationen bei der Auswertung noch ein minimaler Fehler nachweisbar wäre, könnte man diesen auf jeden Fall wegbekommen.

(Nur für Labella sonst bekommen die anderen wieder unangebrachte Zweifel: Zum Vergleich könnte man die numerische Lösung von einem mit Wzhrapher simulierten Modell zB. 105kg Quest Höhenprofil 500m runter 500 m hoch und und 500m runter. Nach jeden 500m neue Anfangsbedingungen wählen oder gleich eine Sinus als Höhenprofil in die DGL - mit der entsprechenden Lösung des Excels vergleichen. Oder noch besser eine algebraische Lösung einer DGL mit Sinusprofil mit der vom Excel.

****

die Trennung in CwA, Cr und Cv ist eine andere Sache. Es ist schon allein deshalb rein rechnerisch vermutlich nicht möglich weil man gar nicht genau weiß, ob der Luftwiderstand rein mit v^2 einher geht oder nicht doch ein Reibungsanteil mit v proportional vorhanden ist, welcher auch beim Rollwiderstand als Cv vorhanden ist. Auch Nachweisbar ist zB. eindeutig das ein wenn auch geringerer Luftwiderstandsanteil von den rotierenden Speichenlaufrädern kommt welcher mit v^3 und höher einhergeht.

Gruß Leonardi

 

[Elmi]

... ausgenommen der systematischen Fehler wie dauerhafter Rückenwind, falsche Entfernungserfassung durch anderen Reifenabrollradius, womit alle 3 Wiederholungskurven gleichermaßen beaufschlagt sind (eben systematischer Fehler - lag immer vor). Auch das "geschätzte" Trägheitsmoment der 3 Laufräder wäre ein systematischer Fehler.
Das kann man aber zukünftig verbessern - bei wenig Wind oder ohne Luftablassen ausrollen usw. Trägheitsmoment (Energie der rotierenden Laufräder exakter einrechnen) könnte man genauer bestimmen.

Derzeit scheint man noch an Geschwindigkeit-Weg-Zeit Erfassung etwas verbessern zu können, bzw. steht eine Überprüfung von Polar hauptsächlich Weg an, bzw. Einsatz von Gyro.

Bei definierter Meßstrecke (hier Tunnel) ist die Streckenmessung genau.

- Datenlogger im VM sehe ich als Voraussetzung
- durch Schlagleisten (zum Beispiel) oder Lichtschranken (externe oder interne Messung) können bestimmte Punkte der Strecke genau definiert werden und die geloggten Daten den tatsächlichen Entfernungen angepasst werden.

Schlagleisten oder Lichtschranken
Zur Einfahrt und Ausfahrt der Meßstrecke plaziert werden die im VM geloggten Daten markiert. Die Meßstrecke muss also nicht aus dem Stand angefahren werden. Es kann auch mit Geschwindigkeit x in die Strecke eingefahren werden.
Wenn sinnvoll, auch solche Marker innerhalb der Meßstrecke plazieren

 

[Delta Hotel]

Bei definierter Meßstrecke (hier Tunnel) ist die Streckenmessung genau.

- Datenlogger im VM sehe ich als Voraussetzung
- durch Schlagleisten (zum Beispiel) oder Lichtschranken (externe oder interne Messung) können bestimmte Punkte der Strecke genau definiert werden und die geloggten Daten den tatsächlichen Entfernungen angepasst werden.

Schlagleisten oder Lichtschranken
Zur Einfahrt und Ausfahrt der Meßstrecke plaziert werden die im VM geloggten Daten markiert. Die Meßstrecke muss also nicht aus dem Stand angefahren werden. Es kann auch mit Geschwindigkeit x in die Strecke eingefahren werden.
Wenn sinnvoll, auch solche Marker innerhalb der Meßstrecke plazieren

geht zur Messung nicht auch die Transponder Anlage die z.B. bei der WM genutzt wurde, so kann an einer Mess-schleife an der Tunnel Ein/Ausfahrt gemessen werden
und die Daten sind gleich dem Fahrer und VM im PC zugeordnet?

 

[labella-baron]

Elmi und vielleicht andere haben aufgrund evtl. haarspalterischer oder missverständlicher Diskussion den Eindruck gewonnen, das eventuell P-v nicht genau ermittelbar oder zumindest fragwürdig ist .
@lida @labella-baron Eure Meinung ?

Wie schon lida schrieb, ist die Umwandlung von v-t in P-v tatsächlich nur simple Mathematik. Vielleicht sollte man das gelegentlich noch mal didaktisch anschaulicher aufbereiten.

Ja, natürlich ist das P-v-Diagramm lediglich abgeleitet. Ich wollte nur zum Ausdruck bringen, dass wir durch bloßes Anschauen des Krümmungsverlaufs kaum Erkenntnisse gewinnen, sondern schon die Zahlen der Koeffizienten benötigen.

Also P-v lässt sich genau bestimmen, natürlich nur so genau wie die Messdaten vorliegen.

(Nur für Labella sonst bekommen die anderen wieder unangebrachte Zweifel: Zum Vergleich könnte man die numerische Lösung von einem mit Wzhrapher simulierten Modell zB. 105kg Quest Höhenprofil 500m runter 500 m hoch und und 500m runter. Nach jeden 500m neue Anfangsbedingungen wählen oder gleich eine Sinus als Höhenprofil in die DGL - mit der entsprechenden Lösung des Excels vergleichen. Oder noch besser eine algebraische Lösung einer DGL mit Sinusprofil mit der vom Excel.

Mit dem WZgrapher habe ich mich noch nicht beschäftigt und weiß nicht ob er bessere Ergebnisse als Excel liefern kann. Ein definierter Vergleich unserer Excel-Auswertungen mit dem WZgrapher wäre zur Überprüfung schon sinnvoll.

die Trennung in CwA, Cr und Cv ist eine andere Sache. Es ist schon allein deshalb rein rechnerisch vermutlich nicht möglich weil man gar nicht genau weiß, ob der Luftwiderstand rein mit v^2 einher geht oder nicht doch ein Reibungsanteil mit v proportional vorhanden ist, welcher auch beim Rollwiderstand als Cv vorhanden ist.

Zum Erkennen woher die Fahrwiderstände denn wirklich kommen, benötigen wir aber mindestens diese - und natürlich das 'himmlische Kind'

Auch Nachweisbar ist zB. eindeutig das ein wenn auch geringerer Luftwiderstandsanteil von den rotierenden Speichenlaufrädern kommt welcher mit v^3 und höher einhergeht.

Konnte ich auf Grund des Auslaufversuchs des unbelasteten Laufrads nicht erkennen.

 

[ThomasT]

Hat Walter das irgendwo hergeleitet? Wenn man als Begründung für c_v das Abbremsen des vertikalen Bewegungsanteils des Reifengummis am Übergang zum Reifenlatsch annimmt, kann das für verschiedene Reifen mit unterschiedlich Dickem Aufbau nicht gleich sein.

Vielleicht nicht gleich, aber irrelevant?
Siehe mein Diagramm weiter oben.

"Was nicht wirkt, existiert nicht." -- Arthur Schopenhauer

Mit dem cv ist es fast wie mit dem Lieben Gott. Man kann ihn überall reindefinieren, aber nirgends nachweisen.

Pascal sagte in ähnlichem Zusammenhang: "Diese Hypothese habe ich nicht nötig."

 

[labella-baron]

geht zur Messung nicht auch die Transponder Anlage die z.B. bei der WM genutzt wurde, so kann an einer Mess-schleife an der Tunnel Ein/Ausfahrt gemessen werden

Verstehe ich irgendwie nicht: Wie soll man aus einer einzigen Messung die gleiche Erkenntnis gewinnen wie bei tausend gemessenen Radumdrehungen?

und die Daten sind gleich dem Fahrer und VM im PC zugeordnet?

Dazu wäre es gut.

 

[Elmi]

geht zur Messung nicht auch die Transponder Anlage die z.B. bei der WM genutzt wurde, so kann an einer Mess-schleife an der Tunnel Ein/Ausfahrt gemessen werden
und die Daten sind gleich dem Fahrer und VM im PC zugeordnet?

Ich lass mich korrigieren, aber...
die Transponder-Anlage misst genau an einem Ort. Das bringt nicht viel an Messergebniss. Einzig die Zuordnung Messung-Fahrzeug ist einfachst.
Es ist viel und aufwändige Technik (und Personal) für wenig Ertrag.

Im Fahrzeug messen ist ebenfalls zwingend mit Zuordnung zur Meßfahrt. Einzig der Datentransfer in einen PC / Datenbank ist aufwendiger
-> CF-Card aus Logger entnehmen mit PC auslesen und richtig(!) abspeichern.
Das bedarf einer eindeutigen Zuordnung/System zu jeder Fahrt -> Wichtig: Protokollführer und geregelte Abfolge der Fahrten

 

[labella-baron]

Vielleicht nicht gleich, aber irrelevant?
Siehe mein Diagramm weiter oben.
"Was nicht wirkt, existiert nicht." -- Arthur Schopenhauer
Mit dem cv ist es fast wie mit dem Lieben Gott. Man kann ihn überall reindefinieren, aber nirgends nachweisen.

Was ist daran irrelevant: ohne Cv kommst du zu einem abstrusen Luftwiderstand für den Milan oder zu Rollwiderständen, welche fast doppelt so hoch sind wie sie normalerweise von Rennradreifen angegeben sind.

 

[Reinhard]

Ich lass mich korrigieren, aber...
die Transponder-Anlage misst genau an einem Ort. Das bringt nicht viel an Messergebniss.

Bei Rennen ist das so ... grundsätzlich funktioniert eine Transponder-Anlage auch mit mehreren Meßschleifen. In diesem Fall eine am Tunnel-Eingang (Startzeit), eine am Tunnel-Ende (Endzeit) und ggfs. noch eine oder mehrere Meßschleifen im Tunnel (Zwischenzeiten).

Es könnte nur einiges an Equipment (und Geld) notwendig werden ...

 

[Elmi]

Bei Rennen ist das so ... grundsätzlich funktioniert eine Transponder-Anlage auch mit mehreren Meßschleifen. In diesem Fall eine am Tunnel-Eingang (Startzeit), eine am Tunnel-Ende (Endzeit) und ggfs. noch eine oder mehrere Meßschleifen im Tunnel (Zwischenzeiten).

Es könnte nur einiges an Equipment (und Geld) notwendig werden ...

Es ändert aber nichts daran dass nur Zeiten an bestimmten Orten gemessen werden können.
Müssen die Mess-Orte so häufig erstellen/plazieren dass die Verlaufsmessung ersetzt werden kann. Ich denke das ist nicht praktikabel.
Vom finanziellen her wohl nicht möglich, von der Messmethode vielleicht schon. In diese Richtung wurde aber noch nicht gedacht

 

[Elmi]

neuer Aspekt: Ersetze kontinuierliches Datenlogging im VM durch mehrere Messpunkte an der Meßstrecke

Vorteile
- die Messungen an sich wären einfacher zuzuordnen (Transponder)
- direkt im PC/Auswertungsprogramm
- Die Messpunkte = Entfernungen sehr genau und Fahrzeugunabhängig
- Zeiterfassung sehr genau

Mag jemand von den Berechnenden eine Aussage treffen wieviele Messungen notwendig wären um die kontinuierliche Messung zu ersetzen?
Zum Beispiel an 500m Messbereich?

 

[labella-baron]

Mag jemand von den Berechnenden eine Aussage treffen wieviele Messungen notwendig wären um die kontinuierliche Messung zu ersetzen?
Zum Beispiel an 500m Messbereich?

Mindestens eine Messung pro Sekunde - also dort wo schneller gerollt wird Messstationen in erheblich kleineren Abständen.

 

[Reinhard]

Ein Beispiel: http://www.raceresult.de/de-de/shop/ActiveSystem.php

race result System EU, Active-Loop = 2.890 EUR (für Rundkurs)
Active LoopBox = EUR 1.290 EUR (für Zwischen-/Endzeiten, Datenübertragung per Funk)
race result ActivePro Transponder = 50 EUR / Transponder

Zzgl. Notebook etc. für Auswertung, nehme ich mal gegeben an. Die Pflege der Daten / Ergebnislisten erfolgt online. Kosten habe ich noch nicht kalkuliert.

Ich könnte mir theoretisch vorstellen ein solches System anzuschaffen, dann aber auch für Rennen. Bislang erfolgte die Miete immer über NL, keine Ahnung, wie die Vergütung dafür ist, aber letztendlich müsste sich zumindest das System irgendwann rechnen.

 

[ThomasT]

Was ist daran irrelevant: ohne Cv kommst du zu einem abstrusen Luftwiderstand für den Milan

Was ist denn daran abstrus!?
Daß die Koeffizienten aus unseren Messungen nicht mit den offiziell für den Milan angegebenen Werten übereinstimmen ist ein Problem. Das liegt aber nicht am cv. Denn auch die nackten Leistungsdaten passen nicht zu den Angaben auf den Milan-Webseiten.
Auch die Rollwiderstände passen zu den von Wim Schermer gemessenen Werten - mit oder ohne cv.

 

[Elmi]

Mindestens eine Messung pro Sekunde - also dort wo schneller gerollt wird Messstationen in erheblich kleineren Abständen.

Die Pflege der Daten / Ergebnislisten erfolgt online. Kosten habe ich noch nicht kalkuliert.

Angenommen ein Messpunkt alle 10m bei 500m Strecke
Ergibt:
- 50 Messpunkte (Kosten, Auswertungs.- bzw. Erfassungs-geschwindigkeit?)
- bis 36km/h Messwerte > 1sec
- über 36km/h Messwerte < 1sec. bei 72km/h dann zwei Messungen pro sec

Genug Daten? "Einfaches" interpolieren möglich?
Genug Messpunkte um den finanziellen Rahmen zu sprengen?