Technik im Motorsport

[Harman]

In der F1 begrenzt man die PS-Zahl, wieso? Wo ist denn da der Fortschritt?

an Leistung mangelte es noch nie. 1988 fuhr man mit 1.5l Turbos und über 1000 PS im Quali. Stell dir mal vor mit wieviel man heute unterwegs wäre wenn es in sachen Motoren ein offenes reglement gäbe.

 

[karmakaze]

Wie meinst du das? Das ist doch der Windschatten. Luft die sich nicht bewegt ist der Normalfall. Dann pflügt ein Objekt durch die Luft und reisst diese mit / nimmt die Eigengeschwindigkeit dieses Fahrzeugs an. Das folgende Fahrzeug muss weniger Widerstand durchbrechen, weil die Strömung sich in Fahrtwichtung bewegt. Je nach Abstand unterschiedlich viel, aber selbst kleine Bewegung der Strömung in Fahrtrichtung erlaubt dem Verfolger aufzuschliessen. Man kann den Windschatten eher mit Rückenwind vergleichen. Wenn man 200km/h schnell fährt und 30km/h Rückenwind besitzt, muss man Luftwiderstand nur für 170km/h durchbrechen.

Du solltest das differenzieren.

Windschatten ist das Ablenken oder Ausbleiben von Strömungen durch einen Körper. Was sich hinter dessem Querschnitt befindet, ist zumindest teilweise von Strömungen befreit.

Wirbelschleppen entstehen nicht durch Windschatten, sondern durch Spoiler/ablenkende Körper - also zwar durch die selbe Ursache, aber nicht durch den Windschatten (beide sind Resultate).

Durch Windschatten wird die Reibungsenergie vermindert, welche ein Körper produziert (Luftwiderstand). Wenn ich im Windschatten von jemanden fahre, habe ich einen geringen Luftwiderstand und muss daher weniger Antrieb darauf aufwenden, diesem entgegen zu wirken. Ich beschleunige schneller. Et voila - du hast (mögliche) Überholmanöver.

Zum Thema Luft: Genau genommen steht Luft nie. Luft bewegt sich immer, nur nicht immer für uns Menschen wahrnehmbar. Dennoch ist es für den Luftwiderstand eines F1-Boliden weniger von Bedeutung, ob sie sich bewegt oder nicht. Rein physikalisch ist es gleich, ob du mit 240 km/h durch 60 km/h schnelle Gegenströmungen fährst oder mit 300 km/h durch "stehende" Luft. Die Reibungsenergie ist die gleiche.

Jetzt kommt das zweite Resultat von Spoilern ins Spiel: Wirbelschleppen. Dies sind vereinfacht ausgedrückt umgelenkte Strömungen, also auch welche, die in Fahrtrichtung des Boliden auftreten (Wirbel eben). Dadurch, dass sich diese nicht mehr linear auf den Boliden zubewegen, entsteht weniger Reibungsenergie und damit weniger Abtrieb - in Kurven schlecht, auf Geraden gut. Hinzu kommt, dass die gegenläufigen Strömungen nicht auf der Vorderseite der Spoiler und "im Wind stehenden" Teile des Boliden auftreffen, sondern auf der Rückseite. Dadurch wird ein Teil der Reibungsenergie aufgehoben (Gegenseitige Energien heben sich auf). Auch hierdurch sinkt der Energiebedarf, den ein Bolide durch den Antrieb aufbringen muss. Er beschleunigt weiter schneller. Handford-Wings können genau dies in extremen Maße - sie sorgen für einen riesen Wirbel, der den Hinterherfahrenden förmlich "ansaugt".

Ich seh da keine Saugwirkung. Da müsste es ja so sein dass sich das Objekt von einer Hochdruck zu einer Tiefdruckzone gesogen wird. Vorne im Wirbel (Windschatten) ist sicher keine Tiefdruckzone.

Druck ist nur eine Folge von Strömungen und der Luftdichte (vgl. Diffusor). Das, was du beschreibst hat vornehmlich mit Wetter und damit mit unterschiedlich warmen Luftvolumen zu tun. Ein besseres Beispiel wäre z.B. das Auge eines Tornados oder Hurricanes. Dort ist es bei gleicher Temperatur windstill (keine nennenswerten Strömungen) und es herrscht ein anderer Druck. Warum? Weil die Strömungen um diesen Punkt herum für eine andere Luftdichte sorgen. Sicherlich würdest du, wenn du dies hinter einem Boliden messen würdest, auch feststellen - weniger Strömung - weniger Druck (natürlich in viel kleinerer Wirkung).

Es gibt kaum eine Motorsportserie in der so wenig überholt wird wie in der DTM
Die DTM Shilouetten Schüsseln haben mächtig downforce was für Rennen auf der Piste für pure langeweile sorgt..

Ich gebe zu, dass ich schon einige Jahre keine DTM-Rennen mehr gesehen habe. Damals war es subjektiv etwas anders. Wenn es nicht mehr so ist, nehme ich das natürlich zurück, ganz klar.

 

[Allen]

Windschatten ist das Ablenken oder Ausbleiben von Strömungen durch einen Körper. Was sich hinter dessem Querschnitt befindet, ist zumindest teilweise von Strömungen befreit.

Wann ist es Strömung und wann nicht? Ich versteh deine Definitionen nicht und den Zusammenhang mit den Wirbelschleppen die du immer wieder erwähnst, auch nicht.

Zum Thema Luft: Genau genommen steht Luft nie. Luft bewegt sich immer, nur nicht immer für uns Menschen wahrnehmbar.

Verrenn dich bitte nicht in solchen Trivialdingen die wir sowieso alle wissen. Das brauchst du nicht miteinbeziehen, weil es nicht relevant ist. Es geht um den Kernpunkt wieso der Luftwiderstand für das hinterherfahrende Fahrzeug geringer wird.

 

[karmakaze]

Wann ist es Strömung und wann nicht? Ich versteh deine Definitionen nicht und den Zusammenhang mit den Wirbelschleppen die du immer wieder erwähnst, auch nicht.

Wie soll ich es denn noch erklären? Wo ist das Problem? Windschatten und Wirbelschleppen sind distinkte Phänomene, ausgelöst durch dieselbe Ursache. Wären sie es nicht, würde immer eines mit dem anderen zusammen auftreten. Dem ist aber nicht so. Ein Flugzeug z.B. produziert jede Menge Wirbel, fast ohne Windschatten. Ein kubisches Gebäude z.B. produziert jede Menge Windschatten, fast ohne Wirbel.

Verrenn dich bitte nicht in solchen Trivialdingen die wir sowieso alle wissen. Das brauchst du nicht miteinbeziehen, weil es nicht relevant ist. Es geht um den Kernpunkt wieso der Luftwiderstand für das hinterherfahrende Fahrzeug geringer wird.

Entschuldige, dann war mal ein Satz redundant. Ich verstehe aber nicht, wo die Verständnisprobleme von Strömung herkommen und wie du auf Hockdruck/Tiefdruck kommst. Du verstehst das Prinzip von Diffusoren, aber nicht, wie es mit Strömung und Druck zusammenhängt? Merkwürdig.

 

[Allen]

Wie soll ich es denn noch erklären? Wo ist das Problem? Windschatten und Wirbelschleppen sind distinkte Phänomene,

Mit einem Wirbel kannst du doch nichts erklären. Das ist per se ohne Erklärung ein richtungsloses, sich drehendes Gebilde. Wirbel bedeutet erst mal nur zusätzlichen Widerstand. Ist gleich wie die Leute die dir erklären wollen, dass ein Flugzeug nur wegen Wirbelschleppen fliegt ... na danke, jetzt weiss ich mehr.

Das meinst du ja nicht, oder?

 

[Harman]

Ich gebe zu, dass ich schon einige Jahre keine DTM-Rennen mehr gesehen habe. Damals war es subjektiv etwas anders. Wenn es nicht mehr so ist, nehme ich das natürlich zurück, ganz klar.

da hast du ehrlich gesagt auch nix verpasst, die heutige DTM hat leider nix mehr mit dem guten alten Tourenwagensport zu tun. Würde Audi und Mercedes nicht ettliche Millionen in die Serie investieren würde es die DTM schon lang nicht mehr geben.. einzig der BMW Einstieg hat sie vorm untergang gerettet.

 

[karmakaze]

Mit einem Wirbel kannst du doch nichts erklären. Das ist per se ohne Erklärung ein richtungsloses, sich drehendes Gebilde. Wirbel bedeutet erst mal nur zusätzlichen Widerstand.

Nein, ein Wirbel bedeutet, dass die Anströmung des Boliden nicht den vorgehsenen Strömungen entspricht. F1-Boliden werden nachwievor für freie Fahrt designed - also nahezu lineare Strömungen auf den Frontflügel zu. Wenn du stattdessen auf einen solchen Wirbel zufährst, kannst du dir ja ausrechnen, dass deine gesamte aerodynamische Effizienz leidet.

Das meinst du ja nicht, oder?

Das ist eine Wirbelschleppe, richtig. Ich bevorzuge diesen wissenschaftlichen Begriff, da er nicht nur ausdrückt, was es ist, sondern auch, wo es herkommt (Schleppe - hinter einem Körper "hergeschleppt"; im englischen verwendet man überwiegend "turbolence"). Natürlich sehen die Wirbelschleppen in der Formel 1 anders aus - siehe die Grafiken zu den Strömungen, die ich schon einmal angehängt habe.

 

[Allen]

Nein, ein Wirbel bedeutet, dass die Anströmung des Boliden nicht den vorgehsenen Strömungen entspricht.

Das stimmt coh nicht,in der Formel1 werden oft Wirbel gezielt erzeugt. So z.B. zur abschottung des Unterbodens (Tiefdruckzone). Früher hat man sie auch Bardgeboards gesehen, an Flügelendplatten ... .

Ich will dich nicht kritisieren, aber damit ich deiner Argumentation folgen kann, musst du mehr erwähnen als nur "die Wirbelschleppe". Ich zumindest kann die Logik wonach der geringere Widerstand oder Sog (wie auch immer) entsteht, aus deiner "Wirbelschleppen"-Beschreibung nicht erkennen.

F1-Boliden werden nachwievor für freie Fahrt designed - also nahezu lineare Strömungen auf den Frontflügel zu. Wenn du stattdessen auf einen solchen Wirbel zufährst, kannst du dir ja ausrechnen, dass deine gesamte aerodynamische Effizienz leidet.

Kann ich mir, nur erklärt das nicht den Sog von dem du sprichst.

Natürlich sehen die Wirbelschleppen in der Formel 1 anders aus - siehe die Grafiken zu den Strömungen, die ich schon einmal angehängt habe.

Zeig mir nochmal welche Grafik, wo du erkennst wo weniger Luftwiderstand entsteht und aufgrund von welchem Wirbel. Ich bin selbst nicht sattelfest, ich möchte es lediglich verstehen.

 

[karmakaze]

Das stimmt coh nicht,in der Formel1 werden oft Wirbel gezielt erzeugt.

Wozu? Ich denke nicht, dass Wirbel gezielt erzeugt werden, sondern dass Abtrieb durch Flügelkonstruktionen gezielt erzeugt wird, welche wiederum Wirbel verursachen. Eine Wirbelschleppe hätte auf keinen Teil des Boliden eine positive Wirkung, meines Wissens nach. Frontflügel sind gerade so gebaut, dass sie keine Verwirbelungen, sondern nur Lenkungen auslösen (alles andere würde die Effizienz rapide mindern) und alle anderen aerdoynamischen Teile dienen der Anströmung von Heckflügel oder Diffusor. Es macht mMn aus denselben Gründen keinen Sinn, einen Wirbel produzieren zu wollen.

So z.B. zur abschottung des Unterbodens (Tiefdruckzone). Früher hat man sie auch Bardgeboards gesehen, an Flügelendplatten ... .

Huh, Vorsicht, hier werden Strömungen nur gelenkt und beschleunigt. Wirbel will man damit nicht absichtlich produzieren (was nicht heißt, dass man sie vermeiden kann).

Ich will dich nicht kritisieren, aber damit ich deiner Argumentation folgen kann, musst du mehr erwähnen als nur "die Wirbelschleppe". Ich zumindest kann die Logik wonach der geringere Widerstand oder Sog (wie auch immer) entsteht, aus deiner "Wirbelschleppen"-Beschreibung nicht erkennen.

Vergiss das Verständnis von Druck ("Sog") als Auslöser von etwas. Frage dich eher, was Druck ist (Komprimierung von Luft) und wodurch sie ausgelöst wird (Strömungen, Temperaturen). Schnelle Strömungen sorgen für Druckveränderungen (vgl. Diffusor), weil die Atome in der Luft (Sauerstoff, Wasserstoff etc.) sich in derselben Raumeinheit verdichten. Wenn sie sich durch Strömungen verdichten, besitzen sie mehr Masse und damit mehr Energie. Diese Atome prallen bei Strömungen auf einen Körper und geben Reibungsenergie frei (Luftwiderstand). Der Antrieb muss diese gegensätzliche Energie kompensieren und kann daher weniger in Beschleunigungsenergie umsetzen. Du beschleunigst langsamer. Wenn die Strömungen umgelenkt werden und nicht auf deinen Körper prallen können, ist die Reibungsenergie geringer. Du kannst also mehr Energie deines Antriebs für die Beschleunigung nutzen (Windschatten).

Das hat noch nichts mit Wirbelströmen zu tun! Diese kommen erst in Spiel, wenn Körper diese Wirbel auslösen. Die entstehende Strömung ist nicht linear, sondern dreidimensional vereinfacht ausgedrückt oszilierend. Das reduziert auf zwei Wegen deinen Abtrieb: a) Weniger Atome prasseln gleichermaßen gerichtet auf deinen Körper. Die Reibungsenergie sinkt. b) Wesentlich mehr Atome prasseln von der "falschen Seite" auf deinen Körper. Deren Reibungsenergie wirkt den gerichteten Reibungsenergien entgegen (in Richtung des Antriebs und in andere Richtungen) und hebt sie teilweise auf.

Diesen Effekt b) nenne ich "Sog" - und kommt bei Handford-Wings besonders umfangreich vor. Er wird nicht durch Druck ausgelöst, sondern durch Strömungen, die Druckveränderungen erst verursachen. Wenn du dir es einfacher machen willst, kannst du es auch "Zug" oder "Rückenwind" nennen. Das wäre zwar ungenau (da es sich nicht um permanente Strömungen handelt), ist aber einfacher zu verstehen.

 

[GitcheGumme]

Etwa so (Handford-Wing)?

Was der Flügel aber hervorragend kann, ist Überholmanöver provozieren. Dies liegt vornehmlich daran, dass der hinter dem Flügel ausgelöste Wirbel entgegengesetzte Strömungen produziert und so den Hinterherfahrenden formlich ansaugt. Mit Windschatten hat das eigentlich nicht viel zu tun. Der Wirbel ist im Bild auch sehr dicht hinter dem Boliden eingezeichnet. In alten ChampCar-Aufnahmen kann man aber deutlich sehen, dass die hinterherfahrenden Boliden bereits bei mehr als 50 Metern Saugwirkung hatten. Die Wirkung dieses Wirbels muss also enorm gewesen sein.

Wie bei einem Tornado, nur ohne warme und feuchte Luft und ohne Niederschlag?

 

[GitcheGumme]

Wie soll ich es denn noch erklären? Wo ist das Problem? Windschatten und Wirbelschleppen sind distinkte Phänomene, ausgelöst durch dieselbe Ursache. Wären sie es nicht, würde immer eines mit dem anderen zusammen auftreten. Dem ist aber nicht so. Ein Flugzeug z.B. produziert jede Menge Wirbel, fast ohne Windschatten. Ein kubisches Gebäude z.B. produziert jede Menge Windschatten, fast ohne Wirbel.

Dann ist also die Form des Objektes, das "beugt", entscheidend, wie und wo Wirbel entstehen, nicht das Objekt selbst.

Zusammenfassend. Jedes Objekt verursacht Beugungen und damit Strömungen. Linear oder wirbelnd. Sie sind immer da und können nicht beseitigt werden, nur bestens umgelenkt werden, so daß der Widerstand auf das Objekt und die Beschleunigung so gering wie möglich wird.
Dann bliebe aber noch die Frage, wieso dann nicht weg mit den Flügeln? Sie sind ein zusätzliches Objekt, daß Widerstand verursacht. Also muß die Funktion eine ganz andere als nur Abtrieb sein?


Noch mal zu den PKWs. Ich habe mal gelesen, daß die Fronten steiler gebaut werden, weil damit die Luft schneller verdichtet wird und unter das Auto gesogen wird. Was die Aerodynamik begünstigt und den cw-Wert verringert.

 

[karmakaze]

Dann ist also die Form des Objektes, das "beugt", entscheidend, wie und wo Wirbel entstehen, nicht das Objekt selbst.

Ich hatte gehofft, das ist vorher oder spätestens mit der Flugzeug/Haus-Analogie klar: Natürlich. Defacto produziert jeder Körper Wirbel - nur unterschiedlich stark. Ich wollte die Form nicht auch noch ins Spiel bringen, damit der Unterschied zwischen Windschatten und Wirbelschleppe deutlich wird.

Dann bliebe aber noch die Frage, wieso dann nicht weg mit den Flügeln? Sie sind ein zusätzliches Objekt, daß Widerstand verursacht. Also muß die Funktion eine ganz andere als nur Abtrieb sein?

Wenn du die Flügel wegnimmst, reduzierst du den Abtrieb rapide (bis zu 99%). Dann wäre ein Formel 1-Bolide langsamer als ein Tourenwagen, da der wenigstens noch mit seinem Eigengewicht Grip erzeugt. Das Ziel sollte es mMn sein, den Abtrieb mäßig zu senken, so dass anteilig weniger Abtriebsverlust durch das Hinterherfahren entsteht.

Noch mal zu den PKWs. Ich habe mal gelesen, daß die Fronten steiler gebaut werden, weil damit die Luft schneller verdichtet wird und unter das Auto gesogen wird. Was die Aerodynamik begünstigt und den cw-Wert verringert.

Selber Trick wie beim Diffusor: Man versucht die Strömungen unter das Auto zu bekommen, da es dort keine Flächen/Flügel/Spoiler/etc. gibt, welche den Luftwiderstand erhöhen. Deswegen arbeitet man ja derzeit so intensiv am Diffusor in der Formel 1: Es ist Abtrieb for free - ohne den Luftwiderstand wesentlich zu erhöhen.

@Allen: Natürlich ist ein Hurricane/Tornado komplexer. Ich wollte mit diesem Beispiel nur die Bedeutung von Strömungen im Auge im Vergleich zu drumherum verdeutlichen.

 

[GitcheGumme]

Ich hab' gestern noch mal das NASCAR-Rennen von Daytona gesehen. Da wurde gesagt, daß die Wagen im Paket (draftbumping) fahren, weil hinter dem 1. Fahrzeug keine Luftverwirbelungen auftreten, wenn man direkt dran fährt und das ganze wie 1 ganzen Fahrzeug wirkt. Wenn man sich die Wagen mal ansieht, erkennt man auch einen Spoiler auf der Innenseite (links) hinten (über der Scheibe).

Und die Autos fahren leicht versetzt, um Luft von vorne aufzuschnappen und wechseln alle 5-8 Runden die Positionen, um den Motor zu kühlen.
Die Spoiler sind sicherlich wichtig vor die abgeschräckten Kurven, damit der Wagen nicht nach unten rutscht.
Im Vorlauf wurde erwähnt, daß man mit mindestens 60 km/h fahren muß, um überhaupt geradeaus fahren kann. SOnst würde das Auto einfach runterrutschen.
Also nehme ich an, das ist für den Anpressdruck und damit die Fahrzeuge schneller durch die Kurven fahren können.
So haben die hinterherfahrenden quasi 0 Luftwiderstand und somit ca. 10 mp/h schneller, als die Vorderen.

Das schnellste, was ich in Daytona sah, waren 204 mp/h und das mit 440 PS.
Allerdings mit neuen Reifen und im Sog der anderen (Je mehr näher beineinander fahrenm um so schneller kommt man im 2er-Pack auch ran und vorbei.
Da kann man in 1 Runde mal eben 12 Positionen gewinnen.

Übrigens haben die ja auch ein Chassis komplett über dem eigentlichen Ruhrrahmenfahrzeug. Die Lichter sind dabei nur angemalt. Die Autos fahren komplett ohne Licht.

Und heute im F1-Rennen wurde gesagt, daß die Red Bulls mehr Probleme mit den Luftverwirbelungen hätten, als andere und deswegen kam Vettel auch an Hamilton nicht vorbei und fuhr ab und an mal neben ihm, um saubere Anströmung zu haben.

Wieso fährt er dann nicht dichter ran, wenn da der Luftwiderstand quasi 0 ist?
Ist so etwas ähnliches, wie bumdrafting auch in der Formel 1 vorstellbar?
Zumindest auf Geraden?

Zum Flügel bei F1.
Klar, muß der Flügel sein, der ist doch aber dann dazu da, künstlich Gewicht und damit Anpressdruck zu erzeugen, damit das Auto nicht aus den Kurven fliegt.
ERGO müßte er einem Hinterherfahrenden in Kurven begünstigen.
Und auf der Gerade Nachteile bringen, wie bei Vettel. Nur wenn man in der Toleranzgrenze (also nahe dran ist, so daß der Widerstand aufgehoben wird) kann man sich ransaugen und vom Windschatten oder Sog provitieren. Das hat aber dann nichts mit dem Flügel direkt zu tun, sondern eher durch das Auto selbst, was Windschatten spendet.
OK, vielleicht die gegenläufigen Wirbel, wie du schon mal erwähntest, die dich dann im wahrsten Sinne des Wortes ransaugen. Aber ohne Windschatten, würde dir das auch nichts nutzen, weil die immer noch den Luftwiderstand zu überwinden hättest.
Da muß es doch ne Schwelle geben, ab wann sich das umkehrt.

Wenn man mal die NASCARs sieht, die ohne Partner alleine fahren, wie massiv die gleich Plätze verlieren, nur durch den Luftwiderstand. Und das obwohl immer noch Windschatten da ist. Das ist schon unglaublich.

Gibt es da Berechnungen, die das belegen können?

Ich sehe es jetzt so, daß man nur so gut, wie möglich versucht die Physik zu überwinden und dafür eben Flügel/Spoiler etc. verwendet, die dann wieder neue Nachteile mit sich bringen.

 

[karmakaze]

Und heute im F1-Rennen wurde gesagt, daß die Red Bulls mehr Probleme mit den Luftverwirbelungen hätten, als andere und deswegen kam Vettel auch an Hamilton nicht vorbei und fuhr ab und an mal neben ihm, um saubere Anströmung zu haben.

Möglich, dass der RedBull für Vorausfahren ausgelegt ist. Allerdings dürften die Unterschiede im Vergleich zu anderen Boliden marginal sein. Es ist ganz sicher keine Ausrede für Vettels Unvermögen, Hamilton zu überholen. Webber hat es ja auch bei Alonso geschafft.

Wieso fährt er dann nicht dichter ran, wenn da der Luftwiderstand quasi 0 ist?
Ist so etwas ähnliches, wie bumdrafting auch in der Formel 1 vorstellbar?
Zumindest auf Geraden?

Ich kenne mich im NASCAR nicht so aus. Bumpdrafting ist absichtliches Berühren/Anschieben des Vordermannes, oder? Wenn dem so ist: Natürlich geht das in der Formel 1 nicht - die Boliden sind viel zu grazil gebaut und sind viel zu unruhig auf der Hinterachse. Du würdest den Vorausfahrenden nur umdrehen und dir selbst den Frontflügel ruinieren. So etwas geht mit Formel-Wagen nicht.

Was das dicht Hinterherfahren angeht, muss man ergänzen, dass du ja den Beschleunigungsvorteil umsetzen musst. Wenn du zu dicht am Vordermann bist, kommst du nicht mehr neben ihn, ohne in zu berühren oder zu bremsen. Man muss also einfach den richtigen Moment finden, aus dem Windschatten herauszugehen und das Geschwindigkeitsplus mitzunehmen.

Zum Flügel bei F1.
Klar, muß der Flügel sein, der ist doch aber dann dazu da, künstlich Gewicht und damit Anpressdruck zu erzeugen, damit das Auto nicht aus den Kurven fliegt.
ERGO müßte er einem Hinterherfahrenden in Kurven begünstigen.

Was ist er? Der Flügel?

Und auf der Gerade Nachteile bringen, wie bei Vettel. Nur wenn man in der Toleranzgrenze (also nahe dran ist, so daß der Widerstand aufgehoben wird) kann man sich ransaugen und vom Windschatten oder Sog provitieren. Das hat aber dann nichts mit dem Flügel direkt zu tun, sondern eher durch das Auto selbst, was Windschatten spendet.

Nein. Versuche Windschatten und Sog nicht durcheinander zu bringen:
Windschatten = im Wesentlichen durch Querschnitt des Boliden verursacht
Sog (Zug/Rückenwind) = im Wesentlichen durch Flügel und Oberfläche des Boliden verursacht (Verwirbelungen)

OK, vielleicht die gegenläufigen Wirbel, wie du schon mal erwähntest, die dich dann im wahrsten Sinne des Wortes ransaugen. Aber ohne Windschatten, würde dir das auch nichts nutzen, weil die immer noch den Luftwiderstand zu überwinden hättest.

Wir sind im Motorsport, nicht im Flugverkehr. Dort könntest du Sog auch ohne wesentlichen Windschatten haben. In der Formel 1 wirst du aber wohl eher selten das eine ohne das andere erleben, obwohl weniger Wirbelschleppen schon wünschenswert wären.

Da muß es doch ne Schwelle geben, ab wann sich das umkehrt.

Verstehe ich nicht. Wenn du Windschatten und Sog meinst, musst du ja beachten, dass beide nicht in einem direkten Verhältnis stehen, sondern in einem indirekten - durch den Boliden.

Wenn man mal die NASCARs sieht, die ohne Partner alleine fahren, wie massiv die gleich Plätze verlieren, nur durch den Luftwiderstand. Und das obwohl immer noch Windschatten da ist. Das ist schon unglaublich.

Wenn sie allein fahren, haben sie ja keinen Windschatten. Da sieht man aber mal die enorme Auswirkung von Windschatten.

Ich sehe es jetzt so, daß man nur so gut, wie möglich versucht die Physik zu überwinden und dafür eben Flügel/Spoiler etc. verwendet, die dann wieder neue Nachteile mit sich bringen.

So ungefähr. Man opfert geringen Luftwiderstand für mehr Abtrieb. Ziel ist es, möglichst wenig Luftwiderstand zu opfern - so sind alle Formel-Boliden gebaut.

 

[GitcheGumme]

Es muß aber einen Schwellenwert geben für die Effizenz des Flügels.
Windschatten muß erst mal da sein, um den Luftwiderstand zu reduzieren.
Aber ohne den nutzt dir doch auch der beste Abtrieb nichts, um dich heranzusaugen. Und für den Sog (wenn ich das richtig verstandne habe die Luftverwirbelungen, die sich hinter dem Flügelumkehren und dich ranziehen) muß man auch dicht dran sein.
Weiß man denn, wie weit die Verwirbelungen hinter den Boliden reichen?

Und es ist doch auch auffällig, daß bei schnelleren Geschwindigkeiten größere Flügel eingesetzt werden. Hat freilich auch was mit der Bauweise des Boliden zu tun. Im Tourenwagensport sieht man ja kaum Flügel, oder kleine unscheinbare.
Also muß es da auch einen Schwellenwert geben, ab wann der Flügel mehr bringt, als er "einbremst".

Ich sehe den Flügel aber nicht als wichtigstes Teil am Wagen, sondern wie schon mal gesagt, um die Physik zu "überwinden".

Ich habe vorgestern noch mal das Rennen von Yeogam gesehen, wo es auch so geschüttet hat, wie in Montréal. Dort fuhr das Medical Car um die Strecke und man hörte quietschende Reifen auf nassen Asphalt, was eigentlich sehr ungewöhnlich ist. Die Strecke und der Asphalt waren neu, das Wasser rann nicht ab, war also sehr feucht und trotzdem quietschten die Regenreifen in den Kurven. Der Gummiabrieb war also sehr gering und man kann sich vorstellen, was passiert, wenn man mit weniger Profil fährt. Man fliegt sofort ab. So geschah es ja auch im Rennen.

Ich sehe in den Reifen, dem Gummiabrieb und der Asphaltbeschaffenheit einen größeren Faktor, als im Flügel.
Mit neueren Reifen hat man zudem einen deutlichen Vorteil, aufgrund des Grips. Hat man auch da gesehen und dieses Jahr mit den Reifen noch deutlicher.
Da kann selbst ein Sog udn Windschatten weniger bringen, als dem Vorderen mit neuen Reifen.
Und dazu kommt dann noch das Setup, die Aerodynamik (wieviel Windschatten wird gespendet, wie die Luft umgeleitet) und der Motor, der vielleicht mehr Leistung bringt.

Die Flügel sind doch nur ein kleiner Bestandteil des Ganzen und hier sollte man sich nicht immer auf die eher unbedeutenden Flügel beschränken.

Ihr kennt euch mit der Technik besser aus und könnt vielleicht mal an einer Übersicht für "Neue" Motorsportfans und "Fortgeschrittene" (als agierende) mithelfen.

P.S.: Beim bumpdrafting wird mittlerweile die Stoßstange mit Vaseline eingeschmiert, damit man besser bumpen kann, das führt auch zu deutlich weniger Unfällen.

 

[Allen]

Windschatten muß erst mal da sein, um den Luftwiderstand zu reduzieren.
Aber ohne den nutzt dir doch auch der beste Abtrieb nichts, um dich heranzusaugen.

Abtrieb nützt dir auf der Geraden gar nichts, der produziert nur Luftwiderstand. Der Abtrieb ist nur für die Kurven da, dort hilft er dir die Kurve mit viel höheren Tempo zu durchfahren, ohne dass du abfliegst ... aber das weisst du ja.

Und für den Sog (wenn ich das richtig verstandne habe die Luftverwirbelungen, die sich hinter dem Flügelumkehren und dich ranziehen) muß man auch dicht dran sein.

Es ist kein Sog auch wenn das karmakaze immer wiederholt. Es ist verminderter Luftwiderstand und der kann eigentlich nur entstehen, indem sich die den Körper umströmende Luft, eine Vorwärtsbewegung erhält. Selbst wenn das nur 30km/h sind, macht das eine enorme Differenz für das hinterherfahrende Fahrzeug aus.

Weiß man denn, wie weit die Verwirbelungen hinter den Boliden reichen?

60m hinter einem LKW ergeben angeblich eine ca. 50%-ige Reduktion des Luftwiderstands. Wenn man ganz nah auffährt (10m), sind es angeblich nahezu 90%. Luft gibts trotzdem dazwischen, aber die ist offensichtlich ähnlich schnell wie das vorausfahrende Fahrzeug, sonst hättest du ja wieder den ursprünglichen Widerstand.

Ein Formel1 hat übrigens einen miserablen CW-Wert, angeblich liegt der auf dem Niveau eines LKWs. Je nach Abtriebskonfig natürlich stark verschieden, das ist auch klar.

Und es ist doch auch auffällig, daß bei schnelleren Geschwindigkeiten größere Flügel eingesetzt werden. Hat freilich auch was mit der Bauweise des Boliden zu tun. Im Tourenwagensport sieht man ja kaum Flügel, oder kleine unscheinbare.

Eigentlich ist genau das Umgekehrte der Fall. Das kannst du an einem Flugzeug sehen, bei 50km/h passiert nix, da klebt der Jumbo am Boden, bei ca. 250km/h produziert der Flügel so viel Auftrib dass er 450 Tonnen stemmen kann. Je höher die Geschwindigkeit, desto höher ist auch der Auftrieb/Abtrieb.

In den Tourenwagen hat man viel kleinere Flügel, weil sie ein grottenschlechtes Leistungs-/Gewichtsverhältnis haben ... im Vergleich zu einem F1-Boliden. Die kämen nicht vom Fleck, wenn die die gleichen Flügel wie in der Formel1 fahren würden. Da wären die Beschleunigungs- und Topspeednachteile so gravierend, dass man keinerlei Chancen gegen die Flachflügler hätte.

Also muß es da auch einen Schwellenwert geben, ab wann der Flügel mehr bringt, als er "einbremst".

Absolut richtig. Das Setup / die optimale Aerokonfig für Strecke X. Oder wenn man es auf andere Serien ausdehnt, relativ zum Leistungs-Gewichtsverhältnis kann man sich nur x-Abtrieb leisten.

Der Gummiabrieb war also sehr gering und man kann sich vorstellen, was passiert, wenn man mit weniger Profil fährt. Man fliegt sofort ab. So geschah es ja auch im Rennen.

Wenn die Haftreibung gegen null tediert, ist der Abtrieb natürlich unwichtig. Dann spielt aber das Eigengweicht auch kein Rolle. Es ist einfach ein besonderer Zustand, der nur selten vorkommt.

Ich sehe in den Reifen, dem Gummiabrieb und der Asphaltbeschaffenheit einen größeren Faktor, als im Flügel.

Da kann man sich ewig streiten. Aber wenn man 4x so schnell mit Abtrieb durch die Kurven fahren kann, find ich das schon beeindruckend. Man sieht es ja selbst in Lowtech-Serien (NASCAR), ohne Abtrieb nicht auskommen. Es ist einfach langweilig wenn die Boliden so langsame fahren.

Mit neueren Reifen hat man zudem einen deutlichen Vorteil, aufgrund des Grips. Hat man auch da gesehen und dieses Jahr mit den Reifen noch deutlicher.

Vielleicht 4 Sekunden, aber auch nur weil man die Selbstzerstörung bewusst einbaut. Der Abtriebfaktor ist viel grösser.

Da kann selbst ein Sog udn Windschatten weniger bringen, als dem Vorderen mit neuen Reifen.

Aber das ist ja der Fall, weil du einem Fahrzeug eine deutlich überlegene Komponente für die gesamte Runde schenkst. Bei DRS gibt man das z.B. nur für einen Teil einer Gerade. Der technische Vorteil den man mit einem frischen Reifen hat, ist so ungleich verteilt, dass es geradezu grotesk ist, wie das immer von den Rennsportfans verteidigt / DRS hingegen verteufelt wird.

 

[karmakaze]

Es ist kein Sog auch wenn das karmakaze immer wiederholt. Es ist verminderter Luftwiderstand und der kann eigentlich nur entstehen, indem sich die den Körper umströmende Luft, eine Vorwärtsbewegung erhält. Selbst wenn das nur 30km/h sind, macht das eine enorme Differenz für das hinterherfahrende Fahrzeug aus.

Nein, die Begründung findest du oben. Wie dem auch sei, Sog ist vielleicht wirklich ein Ausdruck, den wir meiden sollten, um die Sachen nicht verkomplizieren zu müssen. Ursächlich für dieses Problem ist die Tatsache, dass beide Begriffe im englischen dieselbe Entsprechung haben - slipstream.

In der Tat hast du insofern recht, dass "Sog" im Deutschen korrekterweise für Druckveränderungen verwendet wird - die hier nicht maßgeblich sind. In der englischen Fachliteratur ist diese Differenzierung jedoch, wie gesagt, nicht vorhanden. Es geht um die Wirkung auf einen angeströmten Körper und wie auch immer man das nennen mag, es hat die von mir beschriebenen Auswirkungen. Windschatten und Wirbelschleppen haben sich addierende Wirkungen auf der Geraden, jedoch gänzlich unterschiedliche Wirkprinzipien.

Windschatten produziert keine vorwärtsgerichteten Strömungen (wie soll er das auch können, er ist durch das teilweise Fehlen dieser definiert), Wirbelschleppen, wie im Falle des Handford-Wing, hingegen schon.

Ein Formel1 hat übrigens einen miserablen CW-Wert, angeblich liegt der auf dem Niveau eines LKWs. Je nach Abtriebskonfig natürlich stark verschieden, das ist auch klar.

Wen verwundert das, bei derart vielen Flügeln und Spoilern? Im Vergleich zu einem Straßenwagen oder einem Tourenwagen ist das Verhältnis CW-Wert zu Abtrieb jedoch wesentlich günstiger. Genau darum geht es doch.

 

[Allen]

Windschatten produziert keine vorwärtsgerichteten Strömungen (wie soll er das auch können, er ist durch das teilweise Fehlen dieser definiert), Wirbelschleppen, wie im Falle des Handford-Wing, hingegen schon.

Die Luft fehlt ja nicht (sonst wäre es ein Vakuum), die muss nachfliessen. Die Strömung muss zwingend in Richtung Heck nachfliessen, weil dieses "Loch" gefüllt werden muss. Und das bewirkt die Vorwärtsbewegung im Vergleich zur stehenden Umgebungsluft.

Aber ehrlich gesagt, ich hab da keine Ahnung. Vielleicht hast du recht und ich versteh deine Erklärung einfach nicht.

Wen verwundert das, bei derart vielen Flügeln und Spoilern? Im Vergleich zu einem Straßenwagen oder einem Tourenwagen ist das Verhältnis CW-Wert zu Abtrieb jedoch wesentlich günstiger. Genau darum geht es doch.

Wie meinst du das? Es geht immer ums Optimum und das ist je nach Leistung und Streckenlayout verschieden. Ein F1-Bolide ist eher das Extrem auf der Abtriebsseite, wenn man es beschreiben müsste.

 

[karmakaze]

Die Luft fehlt ja nicht (sonst wäre es ein Vakuum), die muss nachfliessen. Die Strömung muss zwingend in Richtung Heck nachfliessen, weil dieses "Loch" gefüllt werden muss. Und das bewirkt die Vorwärtsbewegung im Vergleich zur stehenden Umgebungsluft.

Die Menge an "Luft" (Strömung von Gasen) wird jedoch durch den Windschatten beschränkt. Es ist nicht so, dass da nichts ist, genauso wenig wie es den "perfekten" Windschatten gibt.

Wie meinst du das? Es geht immer ums Optimum und das ist je nach Leistung und Streckenlayout verschieden. Ein F1-Bolide ist eher das Extrem auf der Abtriebsseite, wenn man es beschreiben müsste.

Frage zurück: Wie sonst sollte ein Rennwagen aussehen, der bei minimalem CW-Wert maximalen Abtrieb produziert?

Natürlich ist das von Strecke zu Strecke verschieden. Ein Champcar/Indycar mit seiner wesentlich geringeren Flügelfläche ist für Ovale auch wesentlich besser geeignet als ein Formel 1-Bolide.

Dennoch ist die Aussage, ein Optimum aus einem Verhältnis Luftwiderstand/Abtrieb suchen zu wollen nicht ganz korrekt. Der Luftwiderstand ist eine Folge der Abtriebsmenge. Praktisch gesehen wird man immer nur den Abtrieb mit Flügeln produzieren wollen, der ausreicht um alle Kurven hinreichend schnell durchfahren zu können und auf Geraden eine möglichst hohe Beschleunigung zu erreichen. Du variierst also eigentlich nur eine Variable - Abtrieb. Der Luftwiderstand resultiert daraus (sofern du nicht nur durch den Unterboden Abtrieb erzeugen willst). Er kann nicht (sinnvoll) unabhängig vom Abtrieb verändert werden.

 

[Allen]

Frage zurück: Wie sonst sollte ein Rennwagen aussehen, der bei minimalem CW-Wert maximalen Abtrieb produziert?

Wie ein LeMans-Prototyp. Der bezieht fast den gesamten Abtrieb durch Bodenplatte und Diffusor. Oder noch besser unten gewölbt wie ein einziger Flügel (bessere Effizienz).

Natürlich ist das von Strecke zu Strecke verschieden. Ein Champcar/Indycar mit seiner wesentlich geringeren Flügelfläche ist für Ovale auch wesentlich besser geeignet als ein Formel 1-Bolide.

Die Champcars haben auch vom Bodywork deutlich weniger Luftwiderstand, allerdings auch deutlich weniger Abtrieb durch das flügellose Fahrzeug. Bei einem Formel1-Fahrzeug ist alles auf Abtrieb getrimmt, da die überwiegende Zahl der Kurse halt keine Highspeedstrecken sind. Wenn dem so wäre, müsste man ein Bodywork schaffen welches z.B. für Monza ideal wäre.

Dennoch ist die Aussage, ein Optimum aus einem Verhältnis Luftwiderstand/Abtrieb suchen zu wollen nicht ganz korrekt. Der Luftwiderstand ist eine Folge der Abtriebsmenge. Praktisch gesehen wird man immer nur den Abtrieb mit Flügeln produzieren wollen, der ausreicht um alle Kurven hinreichend schnell durchfahren zu können und auf Geraden eine möglichst hohe Beschleunigung zu erreichen.

Das hab ich ja geschrieben. Es nützt dir ja nichts wenn du 5 Kurven hast und für die einen hohen Abtriebslevel einstellst, sonst aber nur ultralange Geraden hast. Du musst das in Relation zu den Geraden und deren Länge berechnen.

Wenn man nur kurze Geraden zwischen den Kurven hat, packst du viel Abtrieb drauf, wenn es lange Geraden sind, dementsprechend wenig Abtrieb.

Du variierst also eigentlich nur eine Variable - Abtrieb.

Einstellen kann man nur den Abtrieb, das ist richtig. Aber du musst selbstverständlich die verbesserte Beschleunigung und den höheren Topspeed genauso als Vorteil der flacheren Flügel in die Berechnung miteinbeziehen, sonst würdest du ein Outing im Training mit einer völlig sinnlosen Aerokonfig verlieren.

Der Luftwiderstand resultiert daraus (sofern du nicht nur durch den Unterboden Abtrieb erzeugen willst). Er kann nicht (sinnvoll) unabhängig vom Abtrieb verändert werden.

Klar.

Die Menge an "Luft" (Strömung von Gasen) wird jedoch durch den Windschatten beschränkt. Es ist nicht so, dass da nichts ist, genauso wenig wie es den "perfekten" Windschatten gibt.

Die Menge wird nicht weniger, die Luft muss zwingend dorthin fliessen wo das Loch gerissen wird / sie bewegt sich in dieser Art Walze in Richtung Fahrtrichtung (Schnittzeichnung vom Handford-Wing). Die über die Karosse fliessenden Pfeile sind im eigentlichen Sinn (aus der Sicht des verfolgenden Fahrzeugs) stehende Luft. Die muss das folgende Fahrzeug 1:1 durchbrechen, wie wenn es alleine fahren würde. Die Pfeile in der Walze heben sich auf (oben und unten), ergo muss sich die Walze in Fahrichtung bewegen / sie kann nicht stehen ... und das ergibt den Windschatten.