Libre 4-Rad Buggy

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Original von gigi
....also wozu so viel Gerede...

Moin Gregor - na natürlich weil man(n) dann so herrlich sinnfrei philosophieren kann. Getreu dem Motto "der Weg ist das Ziel"!

Ah: Nur zu... raus mit der Sprache - irgendwelche theoretischen Ergänzungen? :L

@Nils: Jo - hatte ich nicht beachtet... sorry

Zitat

Original von -kwetty-
Ah: Nur zu... raus mit der Sprache - irgendwelche theoretischen Ergänzungen? :L

Hi,

ja - Offensichtlichkeit ...

Wer möchte kann ja einfach mal eine Linie um die äusseren Punkte der Achsen ziehen und dann messen wie weit der Schwerpunkt von den Kipplinien entfernt ist ...

Kleiner Hinweis an die Theoretiker - Schwerpunkt weiter weg von der Kipplinie bedeutet kippstabiler ... und das ist besser als weniger kippstabil. :-O :-/ :H:

Kleine Exkursion aus meiner Staplerschulung;

Es gibt bei einem dreirädrigen Gefährt 3 Kippkanten, und zwar je eine von Rad zu Rad. Gerät der Gesamtschwerpunkt von Buggy und Fahrer (liegt recht genau unterm Arsch) über eine dieser Kippkanten, dann kippt der Buggy. Beim 3-Rad-Buggy liegt die Kippkante schräg vom Vorderrad zum Hinterrad und ist daher viel näher am Hintern als beim Vierradbuggy, wo die Kippkante parallel zur Fahrtrichtung liegt. Beim Vierradbuggy ist daher bis zum 2fachen des Seitenzuges notwendig, um ihn zum Kippen zu bekommen.

Gruß,

Klaus

Öh... jo! Ihr seid meine Helden! :H:

@GuerillaGärtner:

Ist das der Prototyp der neuen A-Klasse?

Gregor

Hallo!

Hab mit Interesse eure Diskussion über den Vierradbuggy verfolgt und wollte auch mal meinen Senf dazu abgeben =) . Ich studier Maschinenbau, und glaub ich kann das ganze mal mit Kräften darstellen die am Buggy wirken. Wir nehmen an, ein Mann mit einem Körpergewicht m = 80kg fährt mit seinem Buggy auf Sand. Dabei wirkt der sog. Reibungskoeffizient μ. Des weiteren benutzt der Pilot eine Matte mit 5m² Fläche.

Der einzige Haken bei den untenstehenden Berechnung ist folgender: nach einiger Internetrecherche hab ich herausgefunden: "die Kraft auf eine ein Quadratmeter große Fläche beträgt bei einer Windgeschwindigkeit von 36km/h ein kg" Mal ganz abgesehen von der absurden Einheit "kg" für eine Kraft ist das nur der sog. statische Druck auf eine ebene Wand. Die beim Drachenfliegen entstehenden Verwirbelungen und viel mehr noch die wirksamen Kräfte durch die Bewegung des Kites bleiben hier unberücksichtigt. Getestet sollen jetzt hier die Kräfte auf den Buggy/Fahrer wirken und zwar einmal bei einem Buggy der konventionelleren Art (3 Räder) und beim Vierradbuggy. Die zeichnerischen Fähigkeiten meinerseits sollen hier bitte nicht diskutiert werden =)
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Links auf jeden Fall der Dreiradbuggy, rechts der Vierradbuggy. Generell gilt, dass ein dreirädriges Gefährt ein statisch bestimmtes System darstellt, ein vierrädriges Gefährt stellt ein statisch überbestimmtes System dar. Diese Überbestimmtheit dient (am Beispiel des Autos) als Sicherheit, denn ein Auto könnt ihr zur Not auch noch mit drei Rädern so steuern, das ihr zumindest den Seitenstreifen erreicht. Fällt beim Buggy ein Rad ab ist das gar nicht mehr lustig, vor allem bei höheren Geschwindigkeiten. Das gleich gilt auch für ein Flugzeug: Zwei oder drei Strahltriebwerke dienen nicht nur der besseren Kräfteverteilung sondern auch dazu, das bei Ausfall eines Systems das andere noch funktioniert.

Was ich oben gezeichnet habe nennt man "Lageplan". Dort wird erst mal eingezeichnet wie das ganze System aussieht. Jetzt kommt der sogenannten "Kräfteplan", bei dem nur noch die wirkenden Kräfte eingezeichnet werden.
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F bedeutet (engl.) Force, also Kraft. Wie ihr vielleicht noch aus der Schule wisst wirkt die Reibung der (in diesem Falle Wind-)Kraft immer entgegen. Deshalb sind die roten Pfeile der Reibungskraft dem schwarzen Pfeil der Windkraft entgegengerichtet. Und da der Dreiradbuggy eben nur drei Räder hat, sieht man, das hier nur drei, beim Vierradbuggy jedoch vier mal die Reibkraft wirkt. Besser gesagt, die Reibkraft wirkt nicht vier- bzw dreimal, sondern auf ein Rad des Dreiradbuggys wirkt ein Drittel der gesamten Reibkraft, auf ein Rad beim Vierradbuggy wirkt ein Viertel der gesamten Reibkraft. Also ist der Vierradbuggy alleine von dieser Betrachtung her schon mal besser konzipiert, denn die Reibkraft wird hier besser aufgeteilt. Doch was ist mit FG (der Gewichtskraft) und FN (der Normalkraft)? Das „x“ bedeutet, das hier eine Kraft in die Zeichenebene (in diesem Falle der Computerbildschirm vor dem ihr gerade sitzt) hineinwirkt, ein Punkt (wie bei FN bedeutet, das eine Kraft aus der Zeichenebene herauskommt. Das wird alles ein bisschen klarer wenn man sich die Kräfte noch aus der Rückansicht heraus ansieht:

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So und warum liegt jetzt FN nicht auf einer Linie mit FG ? Dazu müsst ihr euch folgendes vorstellen: Wenn ihr im Wohnzimmer steht dann wirkt eure Gewichtskraft nach unten. Damit ihr aber nicht nach unten fallt wirkt die Normalkraft entgegen (also im Prinzip der Boden). In diesem Falle liegt die Normalkraft auf einer Linie mit der Gewichtskraft. Das ganz sieht dann so aus:

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Da aber beim Buggy noch die Windkraft nach rechts wirkt, verschiebt sich eben die Normalkraft nach außen. Und der „Umkipppunkt“ von dem jemand geredet hat ist dann der Fall, wenn die Normalkraft außerhalb des Körpers angreifen würde. Je mehr (Wind-)kraft also angreift, umso weiter wandert die Normalkraft nach außen. Diese Differenz zwischen Angriffspunkt von FN und FG habe ich xN genannt. Mal angenommen unser Pilot sitzt in seinem Buggy und hält den Kite genau so, dass er nur ein paar Millimeter über dem Boden fliegt. Außerdem wollen wir annehmen, das die Leinen genau im rechten Winkel zum Piloten stehen. In dieser Position wird dann nämlich die größte Fläche angeströmt, in unserem Beispiel haben wir angenommen das der Kite 5m² groß ist. Der Fahrer hält die Handles in der Höhe h über dem Boden. Was jetzt kommt nennt man in der Statik Momentenbilanz. - Drachen Bild nicht mehr verfügbar -

(da is mir ein Fehler unterlaufen, FR = FW x my = 40N, is aber nicht so schlimm

Erwähnenswert ist vielleicht noch der Reibwert μ: Ich hab den Reibwert zwischen Gummi und Asphalt gefunden, der betrug 0,9. Da mir das aber zu „gut“ erschien, hab ich für den Reibwert einfach mal 0,8 angenommen. Den Wert für die Windkraft hab ich wie oben erwähnt einfach so angenommen, dass bei einer Windgeschwindigkeit von 36km/h pro m² Kitefläche 10N wirken, also auf unsere 5m² eben 50N.

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Ohne dass man das jetzt harrklein nachzuvollziehen braucht, (dazu müsste ich euch wirklich viel in Statik erklären) kann man eben nachrechnen, das sich die Normalkraft „lediglich“ um 6,68cm von der Gewichtskraftachse entfernt. Unter diesen Vorraussetzungen kann man auch mal die Kraft ausrechen, die nötig ist, den Buggy umzuwerfen. Hierbei beträgt dann l/2 + xN exakt 2m. Also errechnet sich für die Maximalkraft:

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Leider hab ich wie schon mehrmals erwähnt keine Umrechnungsformel von bft in km/h, sonst könnte man das Ergebnis vernünftig interpretieren. Man kann das nämlich nicht mit dem normalen Dreisatz lösen á la „50N entsprechen 36km/h, also entsprechen 748,5N 538,92 km/h“ =)

Wenn wir annehmen, dass der Pilot immer exakt im Schwerpunkt des Buggys sitzen würde, dann sieht die Kräfteverteilung auf die vom Buggy projizierten Fläche in etwas so aus:

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