[kleineWelt]

Zitat von Schwanck

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Was wurde nun hier in gemeinsamer Arbeit heraus gefunden? Was ist die Ursache für die vermeintlichen Ungereimtheiten bei den Vergleichen von Vorbild und Modell? Der in Metern [m] gemssene Weg ist über den Maßstab tranformierbar. - Es ist die Zeit, für die es keinen Maßstab gibt. Und daraus folgt dann auch, daß die physikalischen Größen, in denen die Zeit eine Rolle spielt, die meisten Schwierigkeiten machen.

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Dem möchte ich ein letztes mal gesittet widersprechen: die Zeit macht eben keine Probleme, weil sie außer der relavistischen (einstein'schen) Zeitdilatation keinem Transformationseffekt unterliegt (und für eine Bazille genauso schnell vergeht, wie für einen Elefanten).

Außer, man zieht subjektiv empfundenene Eindrücke in Betracht. Die Zeit beim Zahnarzt scheint sich länger hinzuziehen, als das Warten auf den nächsten Bus; und: die Geschwindigkeiten, die Modellbahnloks fahren, erscheinen maßstäblich betrachtet als zu langsam - aber nur uns, als externen Betrachtern. Den gleichen Effekt erlebt man, wenn man Videos von Autobahnen aus der Luft anschaut. Die Autos scheinen alle nur dahinzukriechen... sitzt man aber selber drin, empfindet man das keineswegs so.

That's it

Viele Grüße
Chris

[klein.uhu]

Zitat von kleineWelt

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Dem möchte ich ein letztes mal gesittet widersprechen: die Zeit macht eben keine Probleme, weil sie außer der relavistischen (einstein'schen) Zeitdilatation keinem Transformationseffekt unterliegt (und für eine Bazille genauso schnell vergeht, wie für einen Elefanten).

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Ein Bazillus ist aber auch kein Elefant in 1:87
Also nichts was ein im Maßstab verkleinertes Modell darstellt!
klein.uhu

[rolfuwe]

http://www.sofatutor.com/

[kleineWelt]

@Rolf-Uwe

gar so krass hätte ich es jetzt nicht ausdrücken wollen (und etwas weiter vorne fiel auch das Wort "Ignoranten" - so will ich mich auch nicht unbedingt ausgedrückt wissen)

... wie auch immer: ich denke, ein paar physikalisch Bewanderte werden meinen Ausführungen wahrscheinlich folgen können (und wollen).
Aber mir geht's im Internet nicht um's Streiten oder um's Recht behalten.

Irgendwie habe ich jetzt Lust auf weitere Versuche bekommen... werde am Wochenende mal andere Dinge anschauen. Meine Teststrecke hab' ich ja noch. Mich würden mal Beschleunigungen interessieren...

Könnte interessant werden: welche G-Kräfte würden umgerechnet auf den Preiserlein-Lokführer wirken, wenn man die Loks wie Schmidt's Katze abgehen läßt... wie schaut's im maßstäblichen Vergleich aus mit realen Sportwagen, und so weiter (das Forum bringt mich auf Ideen... so lieb' ich das ).

viele Grüße
Chris

[GottfriedW]

Hallo Physiker, Philosophen, Modellbahner, Ignoranten, Gscheidla und andere ,

irgendwie geht die maßstabsgerechte Komplettverkleinerung schief .
Aber sie ist auch nicht unbedingt das, was zumindest ich mit der
Modellbahn verbinde.

Zum Zeitproblem ein kleines Gedankenexperiment:
Real fährt ein Zug 100km in 100 Minuten, also im Schnitt 1 km/min.
Wir verkleinern im Maßstab 1:100.
Damit ist die Strecke 1 km lang (wer hätts gedacht?)
Verkürzen wir die Zeit ebenfalls im Verhältnis 1:100, so benötigt unser Modellzug für
diesen einen km nur 1min, fährt also im Schnitt wieder 1 km/min. Wenn ich
ganz ehrlich bin, gefällt mir das nicht so richtig .
Alternativ wäre, die Geschwindigkeit stattdessen auf 1/100 zu reduzieren,
der Modellzug fährt also mit 10m/min (wäre gefühlt ganz in Ordnung) und
braucht für seinen km dann wieder 100 min..

Persönlich meine ich, es muss insgesamt glaubhaft und harmonisch
wirken, was und wie wir verkürzen. Und es muss einen Sinn machen.
Die 10cm Realmaus auf 1,..mm zu verkleinern und dann noch ein Auge
aufmalen, geht technisch sicher, aber ich möchte eine Anlage nicht mit dem
Mikroskop betrachten müssen.

Liebe Grüße
Gottfried

[Lohengrin_Wien]

„Die Zeit, die ist ein sonderbar Ding.
Wenn man so hinlebt, ist sie rein gar nichts,
aber dann auf einmal, da spürt man nichts als sie:
sie ist um uns herum, sie ist auch in uns drinnen.“

(aus H.v. Hofmannsthal: Der Rosenkavalier. 1.Akt)

Das sagt eigentlich schon alles. Die Zeit können wir bei der Moba nicht ändern, weil wir sie (die Moba) betrachten. Es muß für Betrachter und Betrachtetes die selbe Zeitmessung gelten. Sonst funktioniert es nicht.

LG

Martin.


P.S.:

Zitat von Peter Müller

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Aus der Fliegerei kenne ich den Eindruck, den ein Objekt hinterlässt, wenn es seine eigene Länge eingeholt hat. Große Flugzeuge fliegen gefühlt langsamer als kleine Flugzeuge, weil sie dafür länger brauchen.

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Ist es nicht so, daß kleinere Flugzeuge in der Relation tatsächlich schneller fliegen (müssen)? Das gilt natürlich besonders für Modelle eines großen. Aus Aerodynamischen Gründen (Reynold´sche Zahl...) brauchen kurze Flächenprofile relativ höhere Anströmungsgeschwindigkeiten als lange.
Bei den Schiffen ist es genauso. Länge läuft. Daher kann ein Modellschiff NIE maßstäblich schnell fahren.
Beides (Flugzeug, Schiff) bewegt sich in einem Medium, daß wir nicht verkleinern können.

[Peter Müller]

Zitat von Lohengrin_Wien

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Ist es nicht so, daß kleinere Flugzeuge in der Relation tatsächlich schneller fliegen (müssen)? Das gilt natürlich besonders für Modelle eines großen.

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Ich dachte mehr so an Verkehrsflugzeuge untereinander. Ein A380 erscheint kurz vorm Aufsetzen erheblich langsamer als ein A320, obwohl beide ungefähr gleich schnell fliegen.

[DeMorpheus]

Zitat von Schwanck

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irgendjemand schrieb etwas von "Sinnfreiheit dieser Berechnungen". Wahrhaftig sinnlos ist es solchen Ignoranten auf den Leim zu gehen. Nur durch Nachdenken und Berechnungen kann man herausfinden warum die Dinge so sind wie sie sind; was ja auch der Sinn jeder Forschung ist. Es sei jedem erlaubt, sich für solche Sachen nicht zu interessieren, nur hier einmischen sollte er sich dann auch nicht!

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Dieser "Jemand" bin ich, danke
Keine Ahnung warum du meine Erläuterung auf bloße Einmischung reduzierst ... und warum ich ein Ignorant sein soll. Würde ich das Thema uninteressant finden hätte ich nichts geschrieben. Aber trotz deiner Belehrung sehe ich keinen tieferen Sinn in dieser Rechnerei - ich mache aus der Modellbahn kein Forschungsprojekt.

[SAH]

Guten Abend Chris,

vielen Dank dass Du Dich durch Diskussionen, die am Rande des Themas abdriften, nicht von Messungen abhalten lässt!
Dennoch habe ich ein paar Anmerkungen und Fragen:

Zitat von kleineWelt

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Habe jetzt auch mal ein paar Versuche zum Wirkungsgrad gemacht. Eine E 103 (FLM) und eine BR 101 (Roco) auf einer geraden Strecke mit einer bestimmten Geschwindigkeit, und dann eine Rampe mit der gleichen Geschwindigkeit hinauf fahren lassen. Stromverbrauch und Fahrspannung dabei jeweils gemessen.
Bei der Rampenfahrt wird dann eine höhere Spannung (verbunden mit einem höheren Strom) benötigt, um die gleiche Geschwindigkeit zu erhalten.
Es wird also eine bestimmte elektrische Mehrleistung erbracht - für eine bestimmte mechanische Mehrleistung, die sich darin äußert, daß die Lok sich selbst eine bestimmte Strecke in einer bestimmten Zeit gegen die Schwerkraft hochhebt.
Auch das Gewicht der Loks ist bekannt bzw. gemessen.
Für den Wirkungsgrad lassen sich beide Mehrleistungen dann schön in Bezug setzen.
Für die E 103 (Fleischmann Rundmotor) ergibt sich nach etwas Rechnerei ein Wirkungsgrad von 7,4 %. Die Roco mit einem hochwertigeren Motor (höhere Polzahl u.a.) erreicht dabei 14%.
Klar, daß bei unseren Modellen andere Dinge im Fokus stehen - sie dürfen nicht unbezahlbar teuer werden, der Energieverbrauch spielt praktisch keine Rolle, die Reibung auch kaum usw. usf... Insofern verwundern diese Ergebnisse wohl nicht.

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Im ersten Abschnitt beschreibst Du den normalen Vorgang bei Leerlauf ohne Last. Es wäre schön, wenn Du die von Dir gemessenen Werte hier nennst. Dies soll der Nachvollziehbarkeit dienen. U/I bei Leerlauf entsprechen der Leistung, die zur Überwindung der inneren Reibung, der elektrischen und mechanischen Verluste entsprechen. Die berechnete Leistung entspricht dann einem Bezugswert, für den man P2=0 setzen kann (P2 = abgegebene mechanische Leistung), so wie Du es unter der Bezeichnung "Mehrleistung" im zweiten Abschnitt auch durchführst.
Im genannten zweiten Abschnitt setzt Du das Modell einer Belastung (Steigung) aus und Du wiederholst die Messungen von U,I und v.
Auch hier ist es wünschenswert, wenn Du Deine Messergebnisse präsentierst, damit Deine Schlussfolgerung mit Zahlenangabe nachvollziehbar werden kann.
Einen Kritikpunkt habe ich hier an dieser Stelle: als Wirkungsgrad wird nicht das Verhältnis abgegebene Mehrleistung/aufgenommene Mehrleistung benutzt, sondern abgegebene Leistung /aufgenommene Leistung. Als abgegebene Leistung ist die Differenz Leistung bei Steigungsfahrt - Leistung bei Ebenenfahrt zu nehmen, die Du als "mechanische Mehrleistung" bezeichnest; berechnet aus Steigung, Lokmasse, Erdbeschleunigung und Geschwindigkeit?
Die aufgenommene Leistung hingegen ist U*I und nicht die elektrische Mehrleistung. Begründung: ohne die Überwindung der inneren Verluste des Modells kannst Du selbiges nicht den Berg hinauf fahren. Folglich werden Deine berechneten "Wirkungsgrade" de facto eine bis zwei Größenordnungen kleiner sein. Um das aber genau herauszufinden bitte ich Dich um Angabe Deiner Messwerte (U,I,Steigung, Lokmasse, v).
Vielen Dank!

mit freundlichen Grüßen,
Stephan-Alexander Heyn

[SAH]

Guten Abend zusammen,

was die Frage nach der Maßstäblichkeit betrifft, so führt dies automatisch zu einer Entscheidungskatastrophe!
Vorab sollte jedoch eine Konvention beachtet werden und hier anstelle von "Maßstab" der Begriff "Längenmaßstab" benutzt werden.
Damit haben wir für Nenngröße H0 (1:87) folgende Umrechnungen:
l,s 1:87^1; A 1:87^2; V 1:87^3

Es gilt die Zeitinvarianz (siehe Konvention/Nomenklatur), folglich:
v = s/t in 1:87^1; bereits bei der Beschleunigung haben wir ein Problem: a=(1/2)s/t^2 oder a=v/t, also a in 1:87. Andererseits ist g eine Natur"konstante", die durch den Lämgenmaßstab nicht geändert wird. Diese Größe g (9,81 ,/s^2) wird jedoch zur Berechnung von Kräften (Gewichtskraft) benötigt!

Ferner ist die Dichte der Masse konstant (lässt sich nicht skalieren via Maßstab), folglich muss auch die Masse 1:87^3 skaliert sein (rho =m'/V)
Wenn aber die Masse 1:87^3 skaliert wird, müssten (Gewichts)kräfte entweder 1:87^3 (bei Benutzung der Erdbeschleunigung) oder 1:87^4 (bei Messung von Geschwindigkeitsänderungen) gelten.

Spätestens bei Leistungen wirds aussichtslos:
P=F*v = m*g*v oder z.B. (rho/2)*cw*A*v^3 in der Aerodynamik oder (1/2)mv^2/t und somit P in 87^4 oder ^5.



edit: Formelfehler behoben

mit freundlichen Grüßen,
Stephan-Alexander Heyn

[kleineWelt]

Hallo Stephan(-Alexander),

bin ein bisschen faul, alles im Detail aufzuschreiben (bzw. nochmal zu machen)... zunächst mal zum Grundsätzlichen.

In der Ebene ergibt sich aus der Zufuhr einer gewissen elektrischen Leistung eine bestimmte Geschwindigkeit (wenn Antriebskraft und Reibungskraft sich die Waage halten: unbeschleunigte Bewegung).

Aber aus dieser Geschwindigkeit und der zugeführten Leistung kann man für sich nichts errechnen, richtig? Ich kenne ja weder die Antriebskraft, noch die Reibungskraft (und auch nur eine von beiden herauszufinden, dürfte schwierig werden).

Wenn ich die Lok nun eine Steigung herauffahren lasse, dann kann ich auf jeden Fall den Gesamtwirkungsgrad der "elektrischen Maschine Lokmodell" errechnen: dann nehme ich die gesamt aufgenommene elektrische Leistung U*I - und diese wird dann zum Heben des Lokgewichtes um eine bestimmte Strecke in einer bestimmten Zeit verwendet.

Wenn man, so wie ich das tat, die elektrische Mehrleistung (Differenz) zur mechanischen Hubleistung in Bezug setzt beim Wirkungsgrad, dann errechnet man den Wirkungsgrad des Lokomotivenmotors selbst.

Die Reibungsverluste fallen ja damit aus der Rechnung heraus.

Viele Grüße
Chris

p.s. bei den Beschleunigungsmessungen gebe ich dann alle Meßwerte an (ist auch einfacher zu rechnen)

[SAH]

Guten Abend Chris,

Zitat von kleineWelt

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Wenn ich die Lok nun eine Steigung herauffahren lasse, dann kann ich auf jeden Fall den Gesamtwirkungsgrad der "elektrischen Maschine Lokmodell" errechnen: dann nehme ich die gesamt aufgenommene elektrische Leistung U*I - und diese wird dann zum Heben des Lokgewichtes um eine bestimmte Strecke in einer bestimmten Zeit verwendet.
Wenn man, so wie ich das tat, die elektrische Mehrleistung (Differenz) zur mechanischen Hubleistung in Bezug setzt beim Wirkungsgrad, dann errechnet man den Wirkungsgrad des Lokomotivenmotors selbst.
Die Reibungsverluste fallen ja damit aus der Rechnung heraus.

---

Die Getriebeverluste fallen aus Deiner Rechnung nicht raus, sondern werden der Nutzlast zugerechnet und der Wirkungsgrad damit zu hoch.

mit freundlichen Grüßen,
Stephan-Alexander Heyn

[SAH]

Guten Tag Chris,

Noch ein paar Anmerkungen, um zukünftige Fehler zu vermeiden:
Der Wirkungsgrad ist definiert als Nutzleistung / aufgenommene Leistung, da ist von Differenzen keine Rede!
Folglich ist nicht P = DeltaU*deltaI, sondern U*I zu nehmen.
Was die Nutzleistung betrifft, so kann bzw. muss diese für den jeweiligen Zweck eindeutig definiert sein.
Bei Dir ist es die Hubleistung, in meinen Tests die Bewegung der angehängten Wagen.
Ferner ist daraus zu achten, dass die Rahmenbedingungen nicht geändert werden. Du gibst eine Spannung vor, und die muss konstant bleiben, denn sonst änderst Du die Rahmenbedingungen. Alle anderen Größen (Stromaufnahme, Geschwindigkeit usw.) stellen sich automatisch ein auf Grund der Gesetzmäßigkeiten elektrischer Antriebe.
Beispiel: Bei 12V DC nimmt eine BR 114 (Märklinmodell 3033.10) im Leerlauf 191 mA (gerundet) auf. Bei 10 Wagen (entspricht Zugmasse von 31g) sind es 195mA. Die abgegebene Leistung beträgt dabei 153mW. Berechnet nach P2=m*g*v = 0,031kg * 9,81 m/s^2 * v.
Nach Deiner Rechnung hätte das Modell einen Wirkungsgrad von 153 mW/ [12V*(0,195-0,191)A] = 153mW/(12V*4mA) = 153mW/48mW = 318,73%
Tatsächlich ergibt sich aber der Wirkungsgrad zu 153mW/(12V*195mA) = 6,5%.
Ich hoffe nach diesem Beispiel ist die Vorgehensweise verstanden.

mit freundlichen Grüßen,
Stephan-Alexander Heyn

PS: wie schnell ist das Modell maßstäblich unterwegs?

[kleineWelt]

Frage: Du mißt die Zugkraft (hoffentlich) während der Fahrt? (das wäre erheblich sinnvoller, als im Stand... Stichwort: Getriebeübersetzung)

Ich komme mit meiner Rechnung (ohne Delta) auf 3,4 % Wirkungsgrad. Das Vorbild hatte allerdings irgendwas um die 80%.

Egal... soo interessant finde ich den Wirkungsgrad nun auch wieder nicht. Wir wissen jetzt (und da sind wir uns einig ), daß die Modellbahnloks in Sachen Wirkungsgrad eher mau abschneiden.

Interessanter sind da schon eher maßstäblich betrachete Beschleunigungen und Höchstgeschwindigkeiten. Wenigstens damit müssten unsere Modelle doch punkten können flaster:

Komme aber im Augenblick nicht zu großen Messungen (Weihnachtszeit u.a.), das muß etwas warten. Frage in die Runde: weiß vielleicht jemand, welche Beschleunigungen (0-100 km/h o.ä.) die Vorbildloks so im besten Fall hinlegen?

Viele Grüße
Chris

p.s. ich verwende ein Labornetzteil (hab' ein Elektronik-Hobbylabor), da muß man sich keine Gedanken über einbrechende Spannung(en) machen. 318% Wirkungsgrad...? Ich glaube, dann müssen wir die Mathematik umdefinieren - und die Physik gleich dazu...

[Francesco]

Zitat von GottfriedW

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Hallo Physiker, Philosophen, Modellbahner, Ignoranten, Gscheidla und andere ,

irgendwie geht die maßstabsgerechte Komplettverkleinerung schief .
Aber sie ist auch nicht unbedingt das, was zumindest ich mit der
Modellbahn verbinde.

Zum Zeitproblem ein kleines Gedankenexperiment:
Real fährt ein Zug 100km in 100 Minuten, also im Schnitt 1 km/min.
Wir verkleinern im Maßstab 1:100.
Damit ist die Strecke 1 km lang (wer hätts gedacht?)
Verkürzen wir die Zeit ebenfalls im Verhältnis 1:100, so benötigt unser Modellzug für
diesen einen km nur 1min, fährt also im Schnitt wieder 1 km/min. Wenn ich
ganz ehrlich bin, gefällt mir das nicht so richtig .
Alternativ wäre, die Geschwindigkeit stattdessen auf 1/100 zu reduzieren,
der Modellzug fährt also mit 10m/min (wäre gefühlt ganz in Ordnung) und
braucht für seinen km dann wieder 100 min..

Persönlich meine ich, es muss insgesamt glaubhaft und harmonisch
wirken, was und wie wir verkürzen. Und es muss einen Sinn machen.
Die 10cm Realmaus auf 1,..mm zu verkleinern und dann noch ein Auge
aufmalen, geht technisch sicher, aber ich möchte eine Anlage nicht mit dem
Mikroskop betrachten müssen.

Liebe Grüße
Gottfried

---

Hallo Gottfried,

das mit der maßstäblichen Zeit ist nicht richtig. Wenn dies so wäre, würde ein kleiner Mensch ja schneller leben als ein großer Mensch. Also Vorsicht alles mit dem Maßstab zu verkleinern.

Wenn Du tatsächlich die Zeit verändern willst, dann musst Du nur Deine Lok mit annähernder Lichtgeschwindigkeit betreiben. Ob dies aber mit dem Radius von 360 mm möglich ist, entzieht sich leider meiner Kenntnis.

Gruß

Francesco

[SAH]

Guten Abend Chris,

Zitat von kleineWelt

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Frage: Du mißt die Zugkraft (hoffentlich) während der Fahrt? (das wäre erheblich sinnvoller, als im Stand... Stichwort: Getriebeübersetzung)

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Zu diesem Zweck habe ich den Fahrwiderstand der Wagen vor dem Test bestimmt durch Ausrollversuche.
Siehe hierzu Reibungsmasse und Zugmassebestimmung (java-script notwendig).

Zitat von kleineWelt

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Ich komme mit meiner Rechnung (ohne Delta) auf 3,4 % Wirkungsgrad. Das Vorbild hatte allerdings irgendwas um die 80%.

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In der Modellbahn sind halt komplett andere, mechanische Rahmenbedingungen, weshalb es nicht sinnvoll ist, Größen und Begrifflichkeiten ohne vorherige Überprüfung zu übernehmen. Leider verleitet dies nicht Wenige dazu, bei Modellbahnmotoren zu phantasieren.
Den maximalen Wirkungsgrad eines Modellbahnmotors kann man mit wenigen Angaben auch Berechnen: dazu ist die Betriebsspannung, die Leerlaufstromaufnahme und der Anschlusswiderstand notwendig. Nimmt man die Angaben der Hersteller (z.B. Faulhaber) kommt man auch auf 80-90%.
Sobald der Motor jedoch in ein Modell eingebaut ist, sind diese Idealwerte bei Weitem nicht mehr erreichbar. Vgl. hierzu
maximaler, elektrischer Wirkungsgrad (javascript notwendig).

Zitat von kleineWelt

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Interessanter sind da schon eher maßstäblich betrachete Beschleunigungen und Höchstgeschwindigkeiten. Wenigstens damit müssten unsere Modelle doch punkten können flaster:
Komme aber im Augenblick nicht zu großen Messungen (Weihnachtszeit u.a.), das muß etwas warten. Frage in die Runde: weiß vielleicht jemand, welche Beschleunigungen (0-100 km/h o.ä.) die Vorbildloks so im besten Fall hinlegen?

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Hersteller hochwertiger Miniaturmotoren geben die technischen Daten der Motoren an. Dort ist dann von Hochlaufzeitkonstanten der Motoren im ms-Bereich die Rede. Hochlaufzeit = die Zeit, die der Motor bei Aufschalten der Nennspannung benötigt, um die Nenndrehzahl zu erreichen.
Nehme ich mal einen Motor heraus: Hochlaufzeitkonstant 13ms, maßstäbl. Geschwindigkeit = 156,6 km/h (=43,5 m/s); reale Geschwindigkeit = 0,5 m/s. Beschleunigung = 38,46b m/s^2 (3,9g!). In realer Modellbahnumgebung wohl "etwas" weniger.
Bei "Höchst"geschwindigkeiten (der Terminus "Vorbildgeschwindigkeit" bei Bemessungsspannung ist besser!) muss bei Märklin-H0 auf einen gewaltigen Irrtum hingewiesen werden: Bemessungsspannung ist auch hier 12V (kann man in "Die Märklinbahn und ihr großes Vorbild" nachlesen).
>90% der Modelle haben vorbildgerechte Geschwindigkeit. ca. 8% sind zu langsam und nur 2% sind zu schnell (unter Berücksichtigung der "Spielmodelle" mit doppelter v_Vorbild wie die BR89, Katalognummer 3000).

Zitat von kleineWelt

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p.s. ich verwende ein Labornetzteil (hab' ein Elektronik-Hobbylabor), da muß man sich keine Gedanken über einbrechende Spannung(en) machen. 318% Wirkungsgrad...? Ich glaube, dann müssen wir die Mathematik umdefinieren - und die Physik gleich dazu...

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Auf diese Falle bin ich ganz am Anfang auch reingefallen

mit freundlichen Grüßen,
Stephan-Alexander Heyn

[kleineWelt]

Hallo Stefan-Alexander*,

Zitat von SAH

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Zu diesem Zweck habe ich den Fahrwiderstand der Wagen vor dem Test bestimmt durch Ausrollversuche.

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Ich verstehe - klingt nicht schlecht. Du mißt also nicht gegen eine Federwaage, bis der Elektromotor blockiert? (irgendwoher habe ich das geglaubt, weiß nicht mehr, wieso... gut, auf die Weise kann man sicher die Anzugskraft von Loks bestimmen).

Zitat

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Bei "Höchst"geschwindigkeiten (der Terminus "Vorbildgeschwindigkeit" bei Bemessungsspannung ist besser!) muss bei Märklin-H0 auf einen gewaltigen Irrtum hingewiesen werden: Bemessungsspannung ist auch hier 12V.

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Ich werde für meine Versuche (maximale Beschleunigung) soviel Spannung anlegen, daß die Räder eben noch nicht durchdrehen, und der Motor nicht gerade durchbrennt Eben rausholen, was herauszuholen ist.
Habe im Netz jetzt einige Infos gefunden... offenbar erreichen Vorbildloks schon mal Werte von 10s von 0 auf 100 km/h, mehrere Quellen sprechen davon. Mal sehen, was bei meinen Messungen so herauskommen wird.

Und die Höchstgeschwindigkeiten von Loks sind ja leicht herauszufinden (Rekordfahrten usw.)

Hm, soweit ich mich erinnere, gingen die alten Lima-Loks da ziemlich ab (die ganz frühen Billigversionen - waren auch recht leicht) von denen hab' ich allerdings keine mehr, die sind längst den Weg alles Irdischen gegangen...

Zitat

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Auf diese Falle bin ich ganz am Anfang auch reingefallen

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Mit meiner "Deltamethode" wollte ich auf den Wirkungsgrad der Modellbaumotoren schließen. Dabei wollte ich die Getriebereibung, Reibung in den Achslagern der Lok usw. eleminieren. Das hab' ich auch geschafft, nach meinem Verständnis. Allerdings habe ich die Reibung im Motor selbst auch gleich mit eleminiert - die schleifenden Kohlen, Achslager der Motorwelle... sicher nicht unwesentliche Momente... also etwas zuviel des Guten getan

Die Ergebnisse der "Deltamethode" können wohl allenfalls ganz allgemein etwas über die Qualität eines Motors aussagen - ein mehrpoliger Motor, mit besseren Magneten usw. wie wohl bei der Roco (ich schätze 5-polig ggü. dem 3-poligen Fleischmann) erreicht bessere Werte - die elektrische Energie bzw. die Energie der Magnetfelder werden besser ausgenutzt. Theoretisch müßte sich der Fleischmann-Motor auf Dauer etwas stärker erwärmen (denn irgendwo muß die verbratene Energie ja dann hin).

Viele Grüße
Chris
____
*Frage am Rande: welche Anrede ist Dir genehm? Stefan, oder Alexander, oder Stefan-Alexander?

[SAH]

Guten Abend Chris,

Zitat von kleineWelt

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Hallo Stefan-Alexander*,

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Stephan reicht

Zitat von kleineWelt

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Zitat von SAH

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Zu diesem Zweck habe ich den Fahrwiderstand der Wagen vor dem Test bestimmt durch Ausrollversuche.

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Ich verstehe - klingt nicht schlecht. Du mißt also nicht gegen eine Federwaage, bis der Elektromotor blockiert? (irgendwoher habe ich das geglaubt, weiß nicht mehr, wieso... gut, auf die Weise kann man sicher die Anzugskraft von Loks bestimmen).

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Ich habe ein Video präsentiert, in der die Zugkraft in Gramm umgerechnet (Zugmasse, Modelldefinition) einer 50.40 mit einem Dynamometer angezeigt wird. Meine ganzen anderen Messungen basieren aber auf der Wagenfahrwiderstandsmessung.

Zu den Höchstgeschwindigkeiten: die ganzen Meldungen zu Tempi >300km/h mit "normalen" Modellen (Schwerpunkt nicht digitalisierten Modelle im Analogbetrieb) kann ich nicht nachvollziehen. Gefühlte 300 km/h sind eben meist keine realen (d.h. modellmäßig umgerechneten) 300 km/h; deshalb messe ich lieber nach.

Zum Wirkungsgrad noch eine Anmerkung: die 300+% werden mit Fehlerrechnung zu 1000+%

mit freundlichen Grüßen,
Stephan-Alexander Heyn

[kleineWelt]

Beschleunigungsmessungen

Sooo... gestern war's soweit, Zeit, Lust und Muße vorhanden, und so habe ich eine Teststrecke im Flur aufgebaut. Nicht für den Transrapid, sondern für H0-Loks...

Gleich mal einen Wert: in einer Sekunde waren 1,20 m zurückgelegt. Was das bedeutet (!), dazu kommen wir später...

Meine Testumgebung war wie folgt: die E 103 von Fleischmann, analog bzw. ohne Dekoder, ein Labornetzteil, eingestellt auf 30V, eine lange gerade Strecke, und eine Portion Neugier

Zunächst einmal theoretische Betrachtungen. Wie setzt man rechnerisch richtig Modell und Realität zueinander in Bezug? Dazu folgendes Gedankenexperiment: eine Modellbahnlok legt beim Beschleunigen das zehnfache ihrer Länge in einer bestimmten Zeit zurück. Damit optisch beim Vorbild der gleiche "Beschleunigungseindruck" entsteht, muß das Vorbild ebenfalls das zehnfache seiner Loklänge in der gleichen Zeit zurücklegen. Man stelle sich dazu etwa eine Vorbildlok in einer Luftaufnahme vor, so daß sie wie unsere Modelle wirkt.

Soviel also zur rechnerischen Übertragung.

Im folgenden rechne ich jetzt gleich auf das Vorbild bezogen.

Mein Modell legt aus dem Stand 1.20 m in einer Sekunde zurück, wenn der Motor warm ist. Das entspricht 5,5 Loklängen (Loklänge = 22 cm). Eine Vorbild-E 103 müßte also 0,22 * 87 * 5,5 = 105 Meter in einer Sekunde beim Beschleunigen zurücklegen.

Ergibt eine Beschleunigung von: a = 2 * s / t ^ 2 = 210 m / s ^ 2. Umgerechnet in g: 210 / 9,81 = 21,4 g.



Das ist pfundig! Kampfpiloten in Jets erreichen beim engen Kurvenflug kurzzeitig maximal so um die 9 g - und das sind so die höchsten Beschleunigungen, denen Menschen halbwegs regulär ausgesetzt sind.

Jetzt kann ich verstehen, warum der Preiserlein-Lokführer nach den Tests vehement eine Sondervergütung von mir verlangte

Nun weiter. Welche Geschwindigkeit hätte eine Vorbildlok nach dieser Beschleunigung erreicht? v = a * t = 210 * 1 m / s = 210 m / s.

Das ist jetzt nicht so wild? Nun, dann rechnen wir es mal in km/h um: 210 * 3,6 = 756 km/h. Ein TGV erreichte mal auf einer Rekordfahrt 574 km/h - hatte danach aber Schrottwert, wohingegen die FLM E 103 die Tests gesund und munter überstanden hat (im übrigen... macht richtig Spaß, die so sausen zu lassen. Nur, ob das auf die Dauer für die Lebensdauer so gut ist...)

Wann hätte die Vorbild- E 103 die 100 km/h überschritten? t = v / a = (100 / 3,6) / 210 = 0,13 s. Es soll ja Sportwagen geben, die in lahmen 3 Sekunden von 0 auf 100 km/h kommen

Unsere Modellbahnloks sind also reinrassige Renn- und Beschleunigungsmaschinen - wenn man die Werte auf das Vorbild übertragen würde.
Und auch in Sachen Verzögerung (=Vollbremsung) dürfte das Vorbild nicht an das Modell herankommen.

Ich hoffe, ihr hattet ein wenig Spaß beim Lesen

viele Grüße
Chris

[SAH]

Guten Abend Chris,

nette Lektüre und nachvollziehbare Angaben. So macht das schon Spaß.

Der Inhalt ist auch spaßig!

Nur ein Detail macht mich stutzig:

Zitat von kleinewelt

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Meine Testumgebung war wie folgt: die E 103 von Fleischmann, analog bzw. ohne Dekoder, ein Labornetzteil, eingestellt auf 30V,

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Das verzerrt natürlich die Angaben um einiges!
Bei angenommener linearer Kennlinie (U/v) der Gleichstrommotore in den benutzten Modellen käme bei modellgerechter (ich beziehe mich auf den Bezugswert 12V für H0) Einstellung anstelle 756 km/h lediglich ca. 300 km/h heraus (12V/30V*756 km/h).
Auch die Beschleunigungswerte dürften sich "geringfügig" ändern.

mit freundlichen Grüßen,
Stephan-Alexander Heyn

[kleineWelt]

Hallo Stephan,

Zitat von SAH

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Guten Abend Chris, nette Lektüre und nachvollziehbare Angaben. So macht das schon Spaß. Der Inhalt ist auch spaßig!

---

Vielen Dank!

Zitat

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Nur ein Detail macht mich stutzig:

Zitat von kleinewelt

---

Meine Testumgebung war wie folgt: die E 103 von Fleischmann, analog bzw. ohne Dekoder, ein Labornetzteil, eingestellt auf 30V,

---

Das verzerrt natürlich die Angaben um einiges!
Bei angenommener linearer Kennlinie (U/v) der Gleichstrommotore in den benutzten Modellen käme bei modellgerechter (ich beziehe mich auf den Bezugswert 12V für H0) Einstellung anstelle 756 km/h lediglich ca. 300 km/h heraus (12V/30V*756 km/h).
Auch die Beschleunigungswerte dürften sich "geringfügig" ändern.

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Kein großer Widerspruch von meiner Seite. Aber Messungen mit 12 V (die "Referenzspannung" für Modell-Höchstgeschwindigkeiten) haben mich in dem Fall nicht interessiert, sondern, wozu die Modellloks prinzipiell in der Lage sind (und ich gehe davon aus, 2L und 3L nehmen sich da nicht viel). Die 30 V habe ich "nach Gefühl" gewählt, nach dem Motto: wie hoch kannste gehen, ohne Schaden zu riskieren. Höher wollte ich dann auch nicht gehen.

Beim Vorbild werden bei Rekordfahrten auch jede Menge Spezial-Präparierungen durchgeführt: größere Räder, abmontierte Pantografen, alle möglichen Spannungen im Fahrdraht werden erhöht (elektrische Spannung, mechanische Zugspannung), und so weiter...

Dagegen fällt die einfache Erhöhung der Speisespannung bei ansonsten komplettem Serienstand der Lok noch "human" aus

Interessant ist auch, daß die Spitzenbeleuchtungs-Lämpchen die doppelte Spannung kurzzeitig aushalten. Nun, am Anfang saugt der Motor offenbar die meiste Spannung in der Lok weg.

An der Beschleunigung von 0 auf 100 könnte man jetzt auch noch herumkritteln Denn bei der setze ich rechnerisch die Gesamtbeschleunigung an. Vielleicht kommt noch ein Zehntel hinzu, wenn man den Sprint tatsächlich vom Stand weg ausmessen würde. Aber dazu reicht verständlicherweise die menschliche Reaktionszeit nicht wirklich aus.

Die Lösung wäre, einen Mikrocontroller für die komplette Meßaufgabe zu programmieren, und noch ein wenig Elektrik und Mechanik drum herum (Gleiskontakte, Relais u.a.). Vielleicht mach' ich das dann auch mal, mal sehen.

Übrigens, die Roco wollte ich diesem Test nicht aussetzen. Irgendwie ist mir bei dem Gedanken um den 5-poligen Kleinmotor und das verbaute Getriebe nicht so wohl (Schneckengetriebe? Kardan-Übertragung?). Da will ich lieber nichts riskieren. Bei dem Fleischmann Rundmotor und dem relativ einfachen, robusten Getriebe hatte ich diese Bedenken weniger.

Auch würde ich keine Loks mit kleinen Motoren (meine Roco V60/360, die Roco KöF oder den Roco Schienenbus z.B.) an 30 V legen... irgendwas in mir sagt dann "Aua"...

Das wars so ziemlich, für's erste.

Viele Grüße
Chris

p.s.

Zitat von SAH

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Zum Wirkungsgrad noch eine Anmerkung: die 300+% werden mit Fehlerrechnung zu 1000+%

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[Uwe der Oegerjung]

Moin Chris

Was bringt dein Test dem Normalen Modellbahner :


Fragt sich der Uwe aus Oege

[kleineWelt]

Hallo Uwe,

Zitat von Uwe der Oegerjung

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Moin Chris

Was bringt dein Test dem Normalen Modellbahner :


Fragt sich der Uwe aus Oege

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Gegenfrage: was bringt die Mondlandung der Welt? Antwort: direkt zunächst mal gar nichts... ein paar Leute finden das Ereignis interessant, und merken es sich, und andere hören es und vergessen es für den Rest ihres Lebens wieder.

Genauso ist es mit diesem Faden - wen's eben interessiert...

Viele Grüße
Chris

[Schwanck]

Zitat von Uwe der Oegerjung

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Moin Chris

Was bringt dein Test dem Normalen Modellbahner :


Fragt sich der Uwe aus Oege

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wenn du weißt was Grundlagenforschung ist, erkennst du, dass es sich genau darum dreht, nur ist es hier in die Spielwelt der Modellbahn projiziert. Was dabei dann vielleicht als Nutzanwendung herauskommt, wer weiß es? : :

[Uwe der Oegerjung]

Zitat von Schwanck

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Zitat von Uwe der Oegerjung

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Moin Chris

Was bringt dein Test dem Normalen Modellbahner :


Fragt sich der Uwe aus Oege

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wenn du weißt was Grundlagenforschung ist, erkennst du, dass es sich genau darum dreht, nur ist es hier in die Spielwelt der Modellbahn projiziert. Was dabei dann vielleicht als Nutzanwendung herauskommt, wer weiß es? : :

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Moin KFS

Ja was sind die Grundlagen für die H0 Modellbahn :

Bei Gleichstrom 14 Volt (analog ) und 16 Volt beim Wechselstrom (analog)

Wenn ich also die 2,14 fache Normalspannung anlege ist das Grundlagenforschung :

Ja was könnte der Nutzen von diesem Versuch sein :

MfG von Uwe aus Oege