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 Betreff des Beitrags: Bogenwiderstand von Fahrzeugen
BeitragVerfasst: Sa 7. Jan 2012, 20:42 
ICE-Sprinter

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Guten Abend liebe Forenmitglieder,

aufgrund der vielfachen Artikelserien in der letzten Zeit zu Zugkräften/-massen, passenden Radien usw. habe ich mich mit einem bisher im Maßstab H0 hier noch nicht bezifferten Teil befaßt.
Bekannt sind bisher:
Fahrwiderstand von Wagen (durch Ausrollversuche) im Prozentbereich mit Modifikationsmöglichkeit durch Änderungen der Achslager, Schmierung usw.
Steigungswiderstand im Prozentbereich.

Bislang noch nicht beziffert mangels Formel ist die Tatsache, daß in Kurvenfahrten die Wagen ebenfalls deutlich größere Widerstände aufweisen.
Die meisten Publikationen beim Vorbild sind nicht ohne weiteres auf H0 adaptierbar. Doch eine Formel habe ich gefunden, die offenbar maßstabsunabhängig gilt: die Protopapadakis-Formel (im Gegensatz zur Röckl-Formel):
w_Bogen = 0,15 * (0,72*a + 0,47*b)/r *100
0,15 Reibungskoeffizient für Metall-Metallreibung im Modell; beim Vorbild wetterabhängig (0,165 im Winter 0,220 im Sommer)
a = Gleisbreite
b = Achstand (bei Drehgestellen Achsstand des Drehgestells)
r = Bogenradius
*100: Ergebnis ist Prozent
Alle Angaben in Meter.

Die Preisfrage: kann man dies auch in der Modellbahn wirklich nutzen?
Schauen wir mal:
Maßstab H0 --> Gleisbreite 16,5mm
r--> R0 = 286mm; R1=360mm, R2=437mm
b --> 53mm (Güterwagen Serie 45xx), 61mm (Güterwagen Serie 44xx), 78mm (lange zweiachsige Güterwagen Serie 46xx)
zuerst die alten Modelle:
R0: 1,93%; R1: 1,53%; R2: 1,26% also kaum ein Unterschied
dann die ab 1976 erhältlichen Hobby-Modelle (die die alten Blechwagen ersetzten):
R0: 2,13%; R1: 1,69%; R2: 1,39% nur geringfügig größer
schließlich die langen zweiachsigen Güterwagen (z.B: 4606 Rmms oder die Verschlagwagen):
R0: 2,55%; R1: 2,02%; R2: 1,67% die Differenz zu 44xx ist doppelt zu groß wie zwischen 44xx und 45xx.
Bei Lokomotiven ist überschlagsmäßig der Radstand der äußeren Treibachsen zu benutzen.
Durch Experimente läßt sich dieser erste Ansatz bestimmt verbessern.

edit: Formelfehler korrigiert

mit freundlichen Grüßen,
Stephan-Alexander Heyn

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Stephan-Alexander Heyn
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 Betreff des Beitrags: Radstand bei Drehgestellloks
BeitragVerfasst: So 8. Jan 2012, 01:03 
RegionalExpress (RE)

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Hallo SAH,
bei Drehgestellloks muss wohl mit dem Abstand der ersten und letzten Achse in einem Drehgestell gerechnet werden und nicht generell mit dem Achsstand der äusseren Treibachsen. ("Bei Lokomotiven ist überschlagsmäßig der Radstand der äußeren Treibachsen zu benutzen" vs. "b = Achstand (bei Drehgestellen Achsstand des Drehgestells)").
Ich habe die auf H0 umgerechneten Werte für den Achsabstand im Drehgestell (2800 mm) und den Achsabstand zwischen den äusseren Antriebsachsen (11400 mm) mal in für R1 = 360 mm in die Formel eingesetzt und der Unterschied zwischen Drehgestellergebnis (1,12) und Antriebsachsenabstand (3,06) ist beträchtlich. Für die Verwendung des Achsabstandes im Drehgestell auch bei Loks spricht auch, dass in Ländern mit kurvenreichen Strecken sechsachsige Drehgestellloks mit drei statt zwei Drehgestellen gebaut wurden (Re 6/6 in der Schweiz, diverse Bo'Bo'Bo oder B'B'B-Loks in Italien). Diese Bauweise sollte ja den Verschleiss an Loks und Gleisen durch die bei der Fahrt wirkenden Kräfte reduzieren.
Den Hinweis auf die Formel finde ich prima, erlaubt die Formel doch ganz einfach das rechnerisch nach zu vollziehen, was man sonst nur "irgendwie" merkt, wenn man das Rollverhalten zweiachsiger und Drehgestellwagen beobachtet.
Ich wünsche viel Spass beim Messen und Rechnen,

generalmotors

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 Betreff des Beitrags: Re: Bogenwiderstand von Fahrzeugen
BeitragVerfasst: So 8. Jan 2012, 01:52 
InterRegio (IR)

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Sweden
SAH hat geschrieben:
Doch eine Formel habe ich gefunden, die offenbar maßstabsunabhängig gilt

Hallo Stephan-Alexander,

ich fürchte, dass diese Formel nicht maßstabsunabhängig gilt.

In der Formel habe ich einfach mal mit dem Radius (gegen 100 mm) und mit dem Achsstand (gegen 200 mm) gespielt, der Widerstand würde nur um 15 % zunehmen, obwohl man bei einem solchen Radius ein solches Fahrzeug nicht mehr rollen lassen kann.

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Gruß aus dem Edertal

Hartmut


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BeitragVerfasst: So 8. Jan 2012, 12:19 
RegionalExpress (RE)

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Hallo,
bei Berechnungen für Modellbahnen muss man - siehe Grenzfall von Edertalbahner mit a = 2*b - bestimmt eine Randbedingung wie z.B. a < x * b einführen (mit x als experimentell zu ermittelnden Faktor für die Konstellation, dass ein Fahrzeug sich im Bogen verhakt).
An den von Edertalbahner skizzierten Versuchsaufbau (Achststand ~ Radius*2) hat der Ingenieur, dem wir die Formel verdanken, sicher nicht gedacht.

Schönen Sonntag,

generalmotors

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 Betreff des Beitrags: Re: Bogenwiderstand von Fahrzeugen
BeitragVerfasst: Fr 13. Jan 2012, 19:07 
ICE-Sprinter

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Guten Abend Hartmut und generalmotors,

danke für Eure Beiträge!

Demnach muß zuerst ein Maß gefunden werden, bei welchem eine Vorwärtsbewegung nicht mehr möglich ist (Radius als Funktion des Achsstands).
Folgende Gedanken (die noch nicht fertig sind) habe ich schon angestellt:
Man stelle ich einen Wagen mit zwei Rädern des Spurmaßes s (16,5mm) vor. Dieses Spurmaß bildet zwei kurze Seiten eines Rechtecks. Der Abstand a beider Achsen die lange Seiten eines Rechtecks. Eine rollende Vorwärtsbewegung ist dann nicht mehr möglich, wenn gleichzeitig die im Kreisbogen mit Radius r innen liegenden Räder rechtseng anliegen (verkanten nicht mehr möglich) und die im Kreisbogen außen liegenden Räder linkseng. Die Frage ist nun, wie hängt nun r von a und s ab? Bislang bis ich lediglich auf den Cosinussatz gekommen zum Ausrechnen der Winkel.

Ich hoffe ich habe keinen Interessierten mit dieser Geometrieaufgabe abgehängt!

mit freundlichen Grüßen,
Stephan-Alexander Heyn

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 Betreff des Beitrags: Re: Bogenwiderstand von Fahrzeugen
BeitragVerfasst: Fr 13. Jan 2012, 19:43 
InterCityExpress (ICE)
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Moijen

Suchst Du eine Universalformel, oder willst Du ggf andere Einflüsse in gesonderten Formeln verwerten?

Ich denke da zB an "Vielachsfahrezuge" die vom Achstand zwar auch recht lang sein können, aber durch nicht ausreichend seitenverschiebbare Achsen vielleicht eher zum Klemmen neigen, als in der gleichen Kurve ein 2 Achser.

Es spielen halt viele Faktoren eine Rolle.....

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....is doch egal.....!


Railion

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 Betreff des Beitrags: Re: Bogenwiderstand von Fahrzeugen
BeitragVerfasst: Fr 13. Jan 2012, 20:05 
ICE-Sprinter

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Guten Abend Railion,

Railion hat geschrieben:
Suchst Du eine Universalformel, oder willst Du ggf andere Einflüsse in gesonderten Formeln verwerten?
Ich denke da zB an "Vielachsfahrezuge" die vom Achstand zwar auch recht lang sein können, aber durch nicht ausreichend seitenverschiebbare Achsen vielleicht eher zum Klemmen neigen, als in der gleichen Kurve ein 2 Achser.
Es spielen halt viele Faktoren eine Rolle.....



ich habe an eine Formel ähnlich der eingangs Genannten gedacht, nur auf die Modellbahn adaptiert. Da bei der 1:1-Bahn derart enge Radien nicht vorkommen, ist es denkbar, daß die gegebene Abhängigkeit eine Grenzformel ist. Daher noch die Suche nach einem Bezugspunkt.

Oder ist mein Ansatz falsch?

mit freundlichen Grüßen,
Stephan-Alexander Heyn

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 Betreff des Beitrags: Re: Bogenwiderstand von Fahrzeugen
BeitragVerfasst: Fr 13. Jan 2012, 20:22 
InterCityExpress (ICE)
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Vielleicht , weil die Normalkraft eine deutlich andere ist; evtl Hafreifen dazukommen, die Aschsstände anders berücksichtigt werden müssen (Vielachsfahrzeuge).
Ich bin da jetzt zu wenig drin, aber Modell lässt sich rehcnerisch schwer aufs Vorbild übertragen udn umgekehrt, weil halt viele kleinfaktoren so generell anders sind.

Manche Formeln sind nur Näherungen und gelten nur in einem bestimten Bereich. (zb evtl nicht für Radien kleiner x.)

Wie gesagt, ich bin kein Matheass, und ich müsste mich wenn stark einarbeiten.

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Railion

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 Betreff des Beitrags: Re: Bogenwiderstand von Fahrzeugen
BeitragVerfasst: Fr 13. Jan 2012, 20:49 
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SAH hat geschrieben:

...Ich hoffe ich habe keinen Interessierten mit dieser Geometrieaufgabe abgehängt....



Moin Stephan-Alexander,

muß das wirklich sein ? :roll:


Auf jeden Fall keine allzu leichte Aufgabe, was Du Dir da vorgenommen hast.

Ausrechenbar ist das schon, allerdings wer legt fest ab wann es klemmt und wie heftig es klemmt :?: Laufen die Achsen z.B. bei zweiachsigen Güterwagen mit abnormalem Radstand sogar etwas höher auf,quasi über Ihrer normalen Lauffläche ? Könnte ich mir bei dem Gewicht eines Wagens durauch vorstellen. Und dann ab wann springt er aus den Gleisen, evtl. ohne vorher stark geklemmt zu haben ?
Rein überschlägig würde ich sagen es gibt bis zu einem Achsstand von 12 cm keine nennenswerten Probleme bei Zweiachsern.

Ich glaube ich möchte das nicht errechnen :oops:


Gruß Markus

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 Betreff des Beitrags: Re: Bogenwiderstand von Fahrzeugen
BeitragVerfasst: Sa 14. Jan 2012, 18:44 
ICE-Sprinter

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Guten Abend Markus,

Marky hat geschrieben:
SAH hat geschrieben:
...Ich hoffe ich habe keinen Interessierten mit dieser Geometrieaufgabe abgehängt....

muß das wirklich sein ? :roll:
Auf jeden Fall keine allzu leichte Aufgabe, was Du Dir da vorgenommen hast.
Ausrechenbar ist das schon, allerdings wer legt fest ab wann es klemmt und wie heftig es klemmt :?: Laufen die Achsen z.B. bei zweiachsigen Güterwagen mit abnormalem Radstand sogar etwas höher auf,quasi über Ihrer normalen Lauffläche ? Könnte ich mir bei dem Gewicht eines Wagens durauch vorstellen. Und dann ab wann springt er aus den Gleisen, evtl. ohne vorher stark geklemmt zu haben ?
Rein überschlägig würde ich sagen es gibt bis zu einem Achsstand von 12 cm keine nennenswerten Probleme bei Zweiachsern.
Ich glaube ich möchte das nicht errechnen :oops:


zugegeben, die Aufgabenstellung ist nicht ohne; ich selbst bin bislang auch auf keinen grünen Zweig gekommen: mein bisheriges Ergebnis für einen Mindestradius bei 53mm Achstand 26,7mm :bigeek: Da dies offensichtlich flasch ist, habe ich sicherlich einen groben Fehler in meiner Rechnung; aber wo :evil:?

Daher nehme ich den Forenjoker:
welcher Mindestradius ergibt sich, wenn man annimmt, daß beim Schleifen des Spurkranzes am Bogen (Außenkreis jeweils außen von der Modellmitte der Länge nach, Innenkreis jeweils innen) kein Platz mehr ist?
Radradius r; Achstand a, Spurweite s und Spurkranzhöhe h.

mit freundlichen Grüßen,
Stephan-Alexander Heyn

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 Betreff des Beitrags: Re: Bogenwiderstand von Fahrzeugen
BeitragVerfasst: Sa 14. Jan 2012, 19:10 
Metropolitan (MET)
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SAH hat geschrieben:

....Daher nehme ich den Forenjoker:
welcher Mindestradius ergibt sich, wenn man annimmt, daß beim Schleifen des Spurkranzes am Bogen (Außenkreis jeweils außen von der Modellmitte der Länge nach, Innenkreis jeweils innen) kein Platz mehr ist?
Radradius r; Achstand a, Spurweite s und Spurkranzhöhe h.....



Hallo Stephan-Alexander,


ich weiß schon worauf Du hinauswillst, aber ist das denn so wichtig, daß man das weiß :?: :roll:

Ich stell die Aufgabe mal dem "Forenjoker" mal sehen ob der Lust und Laune hat.

Bei Deinem Beispiel oben, würde ich nach einem kurzen Anschauungstest sagen,daß ein Radius von 15 cm von Nöten ist. Das ist aber wirklich nur pi mal Daumen.


Gruß Markus

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 Betreff des Beitrags: Re: Bogenwiderstand von Fahrzeugen
BeitragVerfasst: Sa 14. Jan 2012, 19:28 
ICE-Sprinter

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Guten Abend Markus,

Marky hat geschrieben:
SAH hat geschrieben:
....Daher nehme ich den Forenjoker:
welcher Mindestradius ergibt sich, wenn man annimmt, daß beim Schleifen des Spurkranzes am Bogen (Außenkreis jeweils außen von der Modellmitte der Länge nach, Innenkreis jeweils innen) kein Platz mehr ist?
Radradius r; Achstand a, Spurweite s und Spurkranzhöhe h.....

ich weiß schon worauf Du hinauswillst, aber ist das denn so wichtig, daß man das weiß :?: :roll:
Ich stell die Aufgabe mal dem "Forenjoker" mal sehen ob der Lust und Laune hat.
Bei Deinem Beispiel oben, würde ich nach einem kurzen Anschauungstest sagen,daß ein Radius von 15 cm von Nöten ist. Das ist aber wirklich nur pi mal Daumen.


nun das ist der erste Teil. Weiter geht es dann, wenn dieser Mindestradius bekannt ist (von wegen Fahrwiderstand in Kurven).
Schauen wir mal; ich knoble auf jeden Fall auch weiter.

Bei idealem Ausgang, kann ich mich anschließend wieder dem Javascript-Projekt widmen und die Erkenntnisse hier dort einbinden.

mit freundlichen Grüßen,
Stephan-Alexander Heyn

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 Betreff des Beitrags: Re: Bogenwiderstand von Fahrzeugen
BeitragVerfasst: Sa 14. Jan 2012, 19:29 
Trans Europ Express (TEE)
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Über den Widerstand hat man sich sicherlich bei der Modelleisenbahn noch nicht so viele Gedanken gemacht wie über die Betriebssicherheit. Da es Modelle mit mittleren Radsätzen ohne Spurkranz gibt, geht man da wohl auch bis an die Grenze bzw. kennt Tricks, um diese Grenze noch überschreiten zu können. Also muss es eine definierte Grenze geben.

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Grüße aus der Schwarzen Heide, Peter

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 Betreff des Beitrags: Re: Bogenwiderstand von Fahrzeugen
BeitragVerfasst: Sa 14. Jan 2012, 19:31 
ICE-Sprinter

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Guten Abend Peter,

Peter Müller hat geschrieben:
Über den Widerstand hat man sich sicherlich bei der Modelleisenbahn noch nicht so viele Gedanken gemacht wie über die Betriebssicherheit. Da es Modelle mit mittleren Radsätzen ohne Spurkranz gibt, geht man da wohl auch bis an die Grenze bzw. kennt Tricks, um diese Grenze noch überschreiten zu können. Also muss es eine definierte Grenze geben.


das ist richtig. Dennoch: das Limit der Betriebssicherheit sind die Grenzen. Sobald man diese kennt, kann man deutlich effizienter und schneller weitermachen.

mit freundlichen Grüßen,
Stephan-Alexander Heyn

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 Betreff des Beitrags: Re: Bogenwiderstand von Fahrzeugen
BeitragVerfasst: So 15. Jan 2012, 10:54 
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Moin,
die alten Wagen hatten Stummelachsen,
die neueren nicht.
denke mal das die Stummelachsen mehr widerstand haben.

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Grüße-Peter


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 Betreff des Beitrags: Re: Bogenwiderstand von Fahrzeugen
BeitragVerfasst: So 15. Jan 2012, 17:58 
ICE-Sprinter

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Guten Abend Peter,

redwest hat geschrieben:
Moin,
die alten Wagen hatten Stummelachsen,
die neueren nicht.
denke mal das die Stummelachsen mehr widerstand haben.


das ist richtig. Doch mit dem Fahrwiderstand durch die Gleisbögen hat dies Nichts zu tun, denn die Fahrwiderstände durch die Konstruktion (dazu gehören auch die Achstypen) sind bereits bekannt bzw. ausrechenbar.

mit freundlichen Grüßen,
Stephan-Alexander Heyn

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 Betreff des Beitrags: Re: Bogenwiderstand von Fahrzeugen
BeitragVerfasst: Mo 16. Jan 2012, 21:41 
Metropolitan (MET)
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Hallo Stephan-Alexander,

:( mein Forenjoker hat vorerst kapituliert. Evtl. kommt noch was in ein paar Tagen.


Gruß Markus

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 Betreff des Beitrags: Re: Bogenwiderstand von Fahrzeugen
BeitragVerfasst: Di 17. Jan 2012, 17:24 
ICE-Sprinter

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Guten Abend Markus,

Marky hat geschrieben:
Hallo Stephan-Alexander,
:( mein Forenjoker hat vorerst kapituliert. Evtl. kommt noch was in ein paar Tagen.



das ist zwar bedauerlich, doch Danke für die kurze Zwischenmeldung.
Inzwischen bin ich auch beim Breehnschtorming (um zu machen einen Sturm im Hirn) :)
Vielleicht findet sich noch ein Mechaniker, Physiker und/oder Mathematiker....?

mit freundlichen Grüßen,
Stephan-Alexander Heyn

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 Betreff des Beitrags: Re: Bogenwiderstand von Fahrzeugen
BeitragVerfasst: Fr 9. Mär 2012, 20:24 
ICE-Sprinter

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Guten Abend liebe Forenmitglieder,

nachdem ich einige Techniker und Ingenieure befragt habe, bin ich zwar einen Schritt weiter, das Ziel jedoch zwei :evil:
Also ganz von Vorne:
Ausgangslage: ein Trapez mit dem Abstand s (Spurweite) der Parallelen. Die lange Strecke hat den Abstand a+2h (a = Achsstand, h = Radberührungsweite von Radmitte bis zum Spurkranz). Die kurze Strecke hat a-2h. Beide Strecken haben an ihren Ecken jeweils den Abstand r_a (Außenradius, lange Strecke) bzw. r_i (Innenradius, kurze Strecke) vom Mittelpunkt des Gleisbogens.
Die beiden Strecken haben an ihrem Mittelpunkt den Abstand q_a bzw. q_i.
Um nun den Radius auszurechnen kann man folgende Formeln aufstellen:
(I) r_a = r_i + s (Gleisbedingung)
(II) q_a = q_i + s (Achsbedingung)
(III) q_a^2 = r_a^2 - (a/2+h)^2
(IV) q_i^2 = r_i^2 - (a/2-h)^2

Nun geht das Rechnen los:
(I) in (III) = (V) q_a^2 = r_i^2 + 2r_i*s + s^2 - (a/2+h)^2
(II) in (V) = (VI) q_i^2 + 2q_i*s + s^2 = r_i^2 + 2r_i*s + s^2 - (a/2+h)^2
(VI) q_i^2 + 2q_i*s = r_i^2 + 2r_i*s - (a/2+h)^2
(VI)-(IV) = (VII) 2q_i*s = 2r_i*s - (a/2+h)^2 + (a/2-h)^2
(VII) 2q_i*s = 2r_i*s - a^2/4 - ah - h^2 + a^2/4 - ah + h^2
(VII) q_i = r_i - ah/s

(VII)^2 = (IV)
r_i^2 - 2r_i*ah/s + (ah/s)^2 = r_i^2 - (a/2-h)^2
(VIII) - 2r_i*ah/s + (ah/s)^2 = - (a/2-h)^2
(VIII) - 2r_i*ah/s = - (a/2-h)^2 - (ah/s)^2
(VIII) r_i = (a/2-h)^2/(2ah/s) + ah/2s
soweit so gut. Jetzt wird eingesetzt:
a = 53mm; s = 16,5mm; h = 4mm :twisted:
r_i = 26,125mm :shock: q_i = 13,277mm :bigeek:
Entweder mein Rechenweg ist falsch, oder mein Rechenschieber ist defekt Bild
Bevor ich also weitermache, muß das erst mal geklärt sein.

mit freundlichen Grüßen,
Stephan-Alexander Heyn

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 Betreff des Beitrags: Re: Bogenwiderstand von Fahrzeugen
BeitragVerfasst: Fr 1. Jun 2012, 19:05 
ICE-Sprinter

Registriert: Mo 6. Jun 2005, 17:49
Beiträge: 6099
Guten Abend liebe Forenmitglieder,

an dieser Rechnung habe ich weitergearbeitet und bin nun ein paar Schritte weiter.
Zuerst noch Ergänzung:
r_i = ah/2s + as/8h - s/2 + hs/2a
Der eigentliche Radius bezieht sich auf die Schienenmitte, aber dies ist genau r_i + s/2:
r = 1/2*(ah/s + as/4h + hs/a).

Nun habe ich dies an drei Konstruktionen mal berechnet:
1.) 10cm-Blechwagen Typ 4507/4511 (Gmh 39 Stückgut-Schnellverkehr und Braunkohlestaubwagen):
s = 16,5mm; a=53,5mm; h (aus Radradius und Spurkranzhöhe) = 4,5mm.
Daraus ergibt sich ein Mindestradius von 32,51mm.

2.) Moderne 11,5cm-Kunststoffwagen Typ 4430 (El-u 61):
s=16,5mm; a=61,7mm; h=3,9mm. Dies ergibt einen Mindestradius von 40,44mm.

3.) alte Gußgüterwagen Typ 4606/4609 (Typ Rmms 63):
s=16,5mm; a= 83mm; h=4,3mm. Hier berechnet sich der Mindestradius zu 51,05mm.

Allem Anschein nach sind diese Ergebnisse zu niedrig. Abschätzung: Faktor 5.

Für den Bogenwiderstand setze ich an:
µ_Gesamt = µ_0 * R/(R-Rmin) mit R = tatsächlicher Radius, µ_0 = Fahrwiderstand. Daraus:
µ_Gesamt = µ_Bogen + µ_0
Folglich:
µ_Bogen = Rmin/(R-Rmin) in %
Es bleibt noch der Faktor für Rmin zu bestimmen. Dies gelingt mir im Augenblick nicht aus der Formel. Also ist ein Experiment angesagt:
o.g. Modelle auf Schienen stellen und mit einem Dynamometer gleichmäßig um die Kurven ziehen und die Kräfte (alternativ Massen) zu messen. Dies für drei Radien: R0 (286mm), R1 (360mm) und R2 (434mm).
Erstaunlicherweise erhalte ich nun folgende, mit großer Streuung behaftete Ergebnisse:
Typ 1 (10cm-Blechwagen) mit µ_Gesamt = 11,8, µ_0 = 5 und folglich µ_Bogen = 6,8 im R0 (entsprechend einem Mindestradius = 164,81) :shock:
Typ 2 (11,5cm-Wagen) mit µ_gesamt = 12,2; µ_0=3,1 ergo µ_Bogen = 9,1 im R0 (--> r_min = 213,33 :shock:)
Typ 3 (13cm Wagen) mit µ_gesamt = 15; µ_0=3,9 ergo µ_Bogen = 11,1 im R1 (--> r_min = 266,40 :shock:)

Im Vergleich zur theoretischen Ableitung ein Faktor von 5,19 :bigeek:

Dies führt dann zur vereinfachten Formel:
r_min = 2,6*(ah/s + as/4h + hs/a) mit a = Achsstand, s = Spurweite (16,5mm in H0) und h: Berührungslinie Spurkranzrand-Schiene (Pythagoras aus sqrt((Radradius+Spurkranzhöhe)^2-Radradius^2))

Für o.g. Modelle ergeben sich nun folgende zusätzliche Bogenwiderstände:
Typ 1: R2: 0,636%; R1: 0,882%; R0: 1,439%
Typ 2: R2: 0,936%; R1: 1,398%; R0: 2,757%
Typ 3: R2: 1,567%; R1: 2,787%; R0: 12,586% (d.h. Entgleisungsgefahr sehr hoch, entspricht den Beobachtungen!)

Nun noch ein Rechenbeispiel:
Eine Lok hat in der Ebene und Geraden eine Zugmasse von 60g (z.B: BR 89/3000 mit Plastikreifen). Wagen des Typs 1 haben einen Fahrwiderstand von ca. 2% mit geölten Achslagern und eine Masse von z.B: 60g. Damit kann diese Lok in der geraden Ebene 60g*100/2/(60/2) also 30 Wagen ohne Schleudern ziehen.
In o.g. Radien sind es (Vernachlässigung des Kurvenwiderstands der Lok!) weniger:
R2: 19 Wagen; R1: 17 Wagen; R0: 14 Wagen.
Entsprechende Rechnungen mit Typ 2 (1,5% µ_fahr/45g): 44/27/23/16 Wagen
Typ 3: (2% µ_fahr/90g): 17/9/7/2 Wagen.

Damit ist ein Anfang gemacht und weitere Experimente, um obige Resultate abzusichern können durchgeführt werden. Der nächste Schritt ist dann die Erweiterung des Wagenanzahlrechners (mit java-Online-Funktion).

mit freundlichen Grüßen,
Stephan-Alexander Heyn

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Stephan-Alexander Heyn
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 Betreff des Beitrags: Re: Bogenwiderstand von Fahrzeugen
BeitragVerfasst: Fr 1. Jun 2012, 21:01 
InterRegio (IR)

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Hallo Stephan-Alexander,

bei der Berechnung von Fahrzeugen des Vorbilds wurde als Näherungsformel für den Bogenwiderstand eines Zuges ohne Kenntnis des Radstands die sog. Röcklsche Formel verwendet:

für Normalspur, R<300m:

Wk=500/(R-30)

Meterspur:

Wk=400/(R-20)

750mm:

Wk=300/(R-10)

600mm und kleiner:

Wk=200/(R-5)

Wk Widerstandsbeiwert in kg/t Zuggewicht, R Bogenhalbmesser in m

Ich würde angesichts der im Modellbahnbereich üblichen Kurvenradien eher die Formeln für 750mm oder gar 600mm anwenden.

Es kommt noch der geschwindigkeitsabhängige "Grundwiderstand" des Zuges in der Geraden in der Ebene hinzu:

Erfurter Formel: W=2,4+V*V/1300 (ermittelt bei der KED Erfurt)

Variante für 600mm Spurweite und kleiner: W=2,8+0,0002*V*V

V in km/h

Dann wäre da noch der Steigungswiderstand:

Wst=s

Wst in kg/t Zuggewicht, s= Steigung in mm pro m

Den Luftwiderstand lassen wir mal außen vor.

Die Ergebnisse sind Näherungswerte, erwiesen sich aber als ausreichend zur Dimensionierung von Lokomotiven (also auch für unseren Anwendungsfall).

Quelle: Martin Igel, Handbuch des Dampflokomotivbaues, Reprint der Ausgabe von 1922 bei Krayn, erschienen bei Steiger 1991.

Prof. Harald Kurz hat bezogen auf die Modellbahn darüber auch etwas veröffentlicht:

"Über die Fahrdynamik von Modellbahnen mit 16 mm Spurweite und ihre konstruktiven Grundlagen ", Dresden, H. f. Verkehrswesen, Diss. v. 24. März 1953 (Nicht f. d. Aust.)

"Grundlagen der Modellbahntechnik / Harald Kurz. Hrsg. von der Lehrmittelstelle d. Dt. Reichsbahn "

Vielleicht gibt die Fernleihe was her?

Gruß,

Rainer

PS der "Igel" enthält auf über 600 Seiten alles, was man zum Thema wissen muß. Ich suche mal, ob ich noch was Detaillierteres zum Radstand-abhängigen Bogenwiderstand bei Zweiachsern finde.

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 Betreff des Beitrags: Re: Bogenwiderstand von Fahrzeugen
BeitragVerfasst: So 3. Jun 2012, 18:12 
ICE-Sprinter

Registriert: Mo 6. Jun 2005, 17:49
Beiträge: 6099
Guten Abend Rainer,

herzlichen Dank für Deine ausführlichen Informationen und Literaturangaben!

kleiner Rainer hat geschrieben:
bei der Berechnung von Fahrzeugen des Vorbilds wurde als Näherungsformel für den Bogenwiderstand eines Zuges ohne Kenntnis des Radstands die sog. Röcklsche Formel verwendet:
für Normalspur, R<300m:
Wk=500/(R-30)
Meterspur:
Wk=400/(R-20)
750mm:
Wk=300/(R-10)
600mm und kleiner:
Wk=200/(R-5)
Wk Widerstandsbeiwert in kg/t Zuggewicht, R Bogenhalbmesser in m
Ich würde angesichts der im Modellbahnbereich üblichen Kurvenradien eher die Formeln für 750mm oder gar 600mm anwenden.


diese Röckl-Formel ist, wie in meinem Anfangsbeitrag genannt maßstabsabhängig, folglich müßte eine Anpassung des Subtrahenden auf noch kleinere Spurweiter erfolgen. mit (360mm - 5m) komme ich irgendwie nicht weiter ;). Deshalb war mein Ansatz die Protopapadakis-Formel.
Es sei denn Du hast hier schon ein paar Koeffizientenanpassungen vorgenommen (aus den Angaben könnte ich ggf. auch selbst eine Formel finden, wenn Du dies meinst)


kleiner Rainer hat geschrieben:
Es kommt noch der geschwindigkeitsabhängige "Grundwiderstand" des Zuges in der Geraden in der Ebene hinzu:
Erfurter Formel: W=2,4+V*V/1300 (ermittelt bei der KED Erfurt)
Variante für 600mm Spurweite und kleiner: W=2,8+0,0002*V*V
V in km/h


Bei v in km/h sind die Änderungen wie auch bei der Curtius-Kniffler-Gleichung vernachlässigbar. Bsp.: v_max (H0): 5 km/h real.
folglich W=2,8 + 0,0002*25 = 2,8 + 0,005 = 2,805. Die meisten Modelle erreichen nicht mal 2 km/h real (=174 km/h umgerechnet aufs Original).

kleiner Rainer hat geschrieben:
Dann wäre da noch der Steigungswiderstand:
Wst=s
Wst in kg/t Zuggewicht, s= Steigung in mm pro m
Den Luftwiderstand lassen wir mal außen vor.


diese beiden habe ich exakt genauso


kleiner Rainer hat geschrieben:
Die Ergebnisse sind Näherungswerte, erwiesen sich aber als ausreichend zur Dimensionierung von Lokomotiven (also auch für unseren Anwendungsfall).
Quelle: Martin Igel, Handbuch des Dampflokomotivbaues, Reprint der Ausgabe von 1922 bei Krayn, erschienen bei Steiger 1991.
Prof. Harald Kurz hat bezogen auf die Modellbahn darüber auch etwas veröffentlicht:
"Über die Fahrdynamik von Modellbahnen mit 16 mm Spurweite und ihre konstruktiven Grundlagen ", Dresden, H. f. Verkehrswesen, Diss. v. 24. März 1953 (Nicht f. d. Aust.)
"Grundlagen der Modellbahntechnik / Harald Kurz. Hrsg. von der Lehrmittelstelle d. Dt. Reichsbahn "
Vielleicht gibt die Fernleihe was her?
PS der "Igel" enthält auf über 600 Seiten alles, was man zum Thema wissen muß. Ich suche mal, ob ich noch was Detaillierteres zum Radstand-abhängigen Bogenwiderstand bei Zweiachsern finde.


Nach Prof. Kurz' Publikationen suche ich noch, leider in Antiquariaten und mit Suchfunktionen kein Erfolg. Die Fernleihe habe ich noch nicht ausprobiert :oops:.
Der Igel ist mir neu, also auch ein Haben-Will-Objekt. Vielen Dank für die Literaturangabe!
Eine Frage noch: was bedeutet
Zitat:
(Nicht f. d. Aust.)
?

mit freundlichen Grüßen,
Stephan-Alexander Heyn

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Stephan-Alexander Heyn
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 Betreff des Beitrags: Re: Bogenwiderstand von Fahrzeugen
BeitragVerfasst: So 3. Jun 2012, 22:07 
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Ich brauche keine Formel, große Radien, kkk die nicht klemmen der Rest ist, hat die Lok genug Kraft oder nicht.

Eins habe ich aber fest gestellt, RP 25 Räder Laufen wesentlich leichter und ruhiger,
das hört man auch, mein Lufthansa von Lima habe ich kommplett auf RP 25 umgebaut und der Zug kommt so leise daher das man ihn kaum noch hört, aber ich komme mit den Normalen Radsätze ohne eine komplizierte Formel die kein Mensch anwenden wird, auch ganz gut zurecht.

Wenn jemand wissen will wie groß der Mechanische Wiederstand ist, einfach einen 10 Wagenzug
von R1 bis R9 bei gleicher Geschwindigkeit fahren, wie vorher auf der Geraden und den erhöhten Strombedarf der Lok in % umrechnen und da kommt ein Wirkungsgrad schon raus, nur brauchen wir das?

Gruß

Henry

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 Betreff des Beitrags: Re: Bogenwiderstand von Fahrzeugen
BeitragVerfasst: So 3. Jun 2012, 22:16 
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lokhenry hat geschrieben:
brauchen wir das?


Wer "braucht" Modellbahn?
:D

Also ich persönlich finde alle Apekte rund um die MoBa interessant.
Und vor Allem (zB. hier im Forum) all die Interessen, die sich darin wiederfinden.
Gleisplanung, Landschaftsbau, Spielbahn oder Rangieraufgaben, Modellsuperung, Sammelleidenschaft aber auch die Betrachtung der Modellbahn aus rein technischem Apekt.
Wie vielfältig ist doch dieses Hobby.


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viele Grüße

Armin


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 Betreff des Beitrags: Re: Bogenwiderstand von Fahrzeugen
BeitragVerfasst: So 3. Jun 2012, 22:53 
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Shoogar hat geschrieben:
lokhenry hat geschrieben:
brauchen wir das?


Wer "braucht" Modellbahn?
:D

Also ich persönlich finde alle Apekte rund um die MoBa interessant.
Und vor Allem (zB. hier im Forum) all die Interessen, die sich darin wiederfinden.
Gleisplanung, Landschaftsbau, Spielbahn oder Rangieraufgaben, Modellsuperung, Sammelleidenschaft aber auch die Betrachtung der Modellbahn aus rein technischem Apekt.
Wie vielfältig ist doch dieses Hobby.


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Eben,
es gibt so viele Baustellen das immer was zu tun ist, wer Spaß bei solchen Formeln hat, soll es eben machen und Spaß dabei haben, wer es nicht braucht kommt auch weiter. :mrgreen:

Gruß

Henry

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