DTUs økoracer får kulfiberfælge på under to kg stykket

Carsten, jeg begynder at mistænke dig for selv at være drevet af trykluft. Hvor i alverden får du energien fra til at udtænke så absurde konspirationsteorier?

Tak for hjælpen. Altså er konklusionen desværre, for lille kraft, i for kort tid, i forhold til udbytterne.

Kim: Jeg er i tvivl om trykket. Kulfiber trykflasker er vistnok med 4500 Psi, og det svarer vistnok til cirka 31 millioner Pascal. Er det ti gange større tryk, end vi regnede med ovenfor i tråden?

4.500 Psi er ganske rigtigt 31 millioner Pascal, hvilket er 31 Mp, altså tæt på det, jeg regnede på ovenfor. Så min beregning holder. Som Frederik ganske rigtigt påpeger, skal man også tage hensyn til faren ved de meget høje tryk. Jeg husker en ulykke i SAS for mange år siden, hvor en mekaniker ved en fejl (Murphy igen) tog en trykflaske til trykluft-systemer og pumpede et fly-dæk, indtil splitfælgen rev gevindet på de mange kraftige bolte over og hver halvdel fløj til hver sin side med stor fart. Den ene del desværre med mekanikerens arm. Og jo, man skiftede efterløbende ventiltype på trykluft-systemerne.

Komprimeret luft har en meget lav energitæthed og er derfor uegnet til fremdrift at noget som helst. Selv hvis man tager regnestykket og bruger 100 MPa som er urealisktisk (1000 bar). En stor motorcykeltank er 30 liter.

Hvis en trykflaske tryksat til 30 bar eksplodere er det som en håndgranat der går af.

Der er masser af nemt anvendelige energikilder tilbage med forholdsvis stor energitæthed: benzin, ethanol, diesel, DME, GTL, FAME osv. Hvis der nu blev fokuseret på at udnytte dem optimalt kunne man helt sikkert løse en masse forureningsproblematikker til en forholdsvis lav pris.

http://arms-gallery.dk/kat93-Drivmiddel/side4200-Guerrilla-luftflaske-48-Cui-4500-Psi.html

Kim: Jeg er i tvivl om trykket. Kulfiber trykflasker er vistnok med 4500 Psi, og det svarer vistnok til cirka 31 millioner Pascal. Er det ti gange større tryk, end vi regnede med ovenfor i tråden? Hvis, bliver dit regnestykke ændret til fx 250 hestekræfter i 15 minutter? (Hvis, så vil det svare bedre til mit indtryk af hvad trykluft kan i et køretøj, stadig ikke nok, tankene skal være større.).

Et antal af tanke med i alt 100 liter komprimeret luft: Jo, det er tungt, men til gengæld er der ingen motorblok, cylindre, karburator, radiator, som måske betyder at man kan forøge tankene til at indeholde mere end 100 liter, en stor motorcykel er jo altid temmelig tung.

Kraften som udfoldes på hjulene med variable turbiner, er en slags variant af "halve Porsche turboladere ved stuetemperatur", og disse kan derfor laves i letmetal på grund af den milde temperatur, som jo er vigtigt, fordi hjulenes vægt skal være så lille som muligt af hensyn til affjedring og dæmpning.

Normale turbiner behøver et meget højt omdrejningstal, det er ikke muligt med et direkte drevet hjul, som betyder, at der måske skal være fire turbiner for at kunne danne kraft nok, to på hvert hjul, og hvis, da skal turbinernes statorer og vinger være meget variable, for at kunne omdanne sig til fire kompressorer, når der nedbremses. En sådan løsning er ikke standard i dag, ukendt for mig om man kan lave det.

Hvis man evner at dæmpe på udsving i temperaturer, med blandt andet varmeveksling med atmosfæren der flyver forbi, da bør turbinerne kunne laves med meget præcise små tolerancer, en forudsætning for at kunne forhindre spild af luft, og opnå en effektiv trykopbygning med kompressor under nedbremsninger. At løse dette, med et integreret design i hele cyklen og dens aerodynamik, må være meget vigtigt

De variable turbiner (elektromagnetisk indstillede faner) og ditto kompressorer til opbremsning, der er et fysisk trick i hjulene, at anvende hule rør som eger (måske med mange små huller i), i stedet for normale eger (som man dermed undgår), for at kunne lade egerne kyle luften bort med centrifugalkraft, muligvis er egerne ikke lige, men kurver, af hensyn til optimal luftstrømning, en slags vakuum ved høje omdringstal i hjulene, til at hjælpe med at hive luften igennem turbinerne, og måske hjælper egerne desuden med at lyddæmpe, fordi turbiner måske ellers vil danne en uskøn lyd.

Det er fysiske optimeringer som disse, der er en forudsætning for, at trykluft kan give et brugbar resultat, hvis overhovedet. Måske bør man bemærke, at der ingen bevægelige dele er, der rører ved hinanden, bortset fra hjulenes aksler, som betyder at der intet oliesnavs er, og trykluften der udlæser, er ren og danner måske et lille overtryk meget lokalt ved hjulene, som måske danner en meget renere cykel i praksis, end en normal fossil cykel der endda også har en oliefyldt kæde. Mange bække små, danner en å, vigtigt at kigge på, når man vælger en basisteknologi. De to kompressorer, én på hvert hjul, hvis de er meget effektive til at bremse med, vil en motorcykel måske kunne nøjes med mindre bremseskiver end ellers, i så fald også en relativ vægtbesparelse.

Hvis man derimod presser luft ind i en stempelmotor, og formidler kraften via en gearkasse og fx en kæde og tandhjul, forsvinder det meste af kraften, fordi trykluft jo er en svag kilde.

Idé til en leg: Man har hver sin cykel med trykluft som teknologi, og fylder præcis den samme mængde trykluft i tanken, og så kører man omkring hinanden og skyder imod hinanden med paintball-pistoler, som jo vil forbruge af trykluften, en kamp baseret på evner til at køre og skyde. Måske bør cyklerne være temmelige små ... :-)

Jeg ved ikke, hvorfor forbrydere skulle være specielt interesserede i denne teknik, men selvfølgelig har de en interesse i at virke klogere, end den slags almindeligvis er :-) Det eneste sted, jeg kender til brug af trykluftmotorer er bådene i Tivoli og... Der foresvævede mig noget om u-både og trykluft, men der huskede jeg nok forkert. Men i min søgning fandt jeg dette kuriøse indslag i debatten: Verdens første mekanisk drevne u-båd fra 1863. Men den illustrerer meget godt debatten. Den havde i alt 153 m3 tanke til at drive sig 9 km frem med 7,2 km/h.http://en.wikipedia.org/wiki/French_submarine_Plongeur

http://en.wikipedia.org/wiki/Compressed_air_car

Kim: Det ligner unægteligt, at du har ret. Jeg er vistnok blevet vildledt af Hondas Air Concept Car, der var påstande om at den kunne køre i hvert fald 150 km med fire sæder ombord. Måske er teknologien kun potentielt relevant i høje lufttemperaturer, hvor man får en større hjælp via varmeveksler, og hvor aircondition er ekstra brugbart. Desuden: Jeg kan nu mistænke, at når kriminelle har anvendt komprimeret luft, at de har vildledt om deres maskiners rækkevidde, måske med formål især kun at misbruge militære funktioner, og med en medbragt stor trykbeholder til hyppige tankninger.

Kim: Komprimeringen bør kunne være 30MPa, og en tank på en motorcykel kan være større end 100 liter. Men, hvad der dernæst sker, afhænger af vejret og af design. Dit tal, 25HK i mindre end ti minutter, fatter jeg ikke.

Beregningen af den oplagrede energi (-og lad os bare sige 30MPa), det gør ikke den store forskel): Jeg bruger formlen fra mit link ovenfor: E=100 *ln(Pa/Pb) kJ/m3 ukomprimeret luft (i dette tilfælde komprimeret fra 0,1 MP (Pb) til 30 MP (Pa) til 3,3 l). Det giver i vores eksempel: E=100 * 5,7 kJ, eller 570 kJ for de 3,3 l komprimeret luft. For 100 l (er det ikke en ret stor tank for en motorcykel?) giver det altså (100/3,3)*570 kJ = 17.273 kJ. En hestekraft (Hk) er ca 750w, altså svarer et hestekraft-sekund til 750J. Vi finder så antallet af hestekraft-sekunder, vi har oplagret i beholderen, ved: 17.273.000/750 = 23.030 HKs. Eller ca. 15 min ved 25 HK. Dine forskellige tiltag til køling af motorer osv vil gøre, at vi kan nærme os til dette tal, fordi det som sagt er ved helt ideelle forhold. Det realistiske -selv ved dine forskellige optimeringer, er nok nærmere halvdelen af mine beregnede 15 min.

Løseligt beregnet vil en trykluftmotor kunne levere 25 HK i mindre end 10 min, hvis den har en tank på 100 liter med luft komprimeret til 200 Atm (for de tekniske ca 20Mpa).

Kim: Komprimeringen bør kunne være 30MPa, og en tank på en motorcykel kan være større end 100 liter. Men, hvad der dernæst sker, afhænger af vejret og af design. Dit tal, 25HK i mindre end ti minutter, fatter jeg ikke.

En bil eller motorcykel, der er i færd med at bevæge sig, kan med sit design indsamle en luftstrøm, der via en varmeveksler kan forhindre den ekspanderende luft i at blive kold, som forøger virkningsgraden. Desuden kan designet supplere med varme, ved at indsamle varme når der sker en nedbremsning, som er særdeles relevant, fordi der ofte sker en accelleration, efter en nedbremsning.

Som jeg beskrev, kan man lade luften drive direkte ved et hjul, som, hvis dette design er godt, og godt implementeret, da er effekttabet lille, i forhold til traditionelle køretøjer hvor megen af energien forsvinder som gnidningsvarme. Gammeldags luft-drevne biler anvender jo stempelmotorer af diverse arter, som er en billig teknologi, men langt fra at være optimalt.

Det energi-optimale på en motorcykel, må være at indsamle en luftstrøm meget effektivt til at lune den ekspanderende luft, og det optimale må desuden være at anvende turbiner og kompressorer på alle hjul. Hjul omdrejer som bekendt, som betyder at voluminøse hule eger muligvis kan anvendes til at kyle luften bort som med centrifuge, som måske kan bidrage til at give en god virkningsgrad. En turbine, og en kompressor, virker normalt bedst ved et særligt omdrejningstal, men dette kan man ændre på, med variable vinger og variable statorer, sådan som militære jetflys motorer fx virker, blot med et andet og meget mindre design på et hjul.

Min efterlysning er, om der dog slet ikke er nogen, der udvikler på sådant, til kommercielt salg? For eksempel, når en motorcyklist standser midlertidigt, i en læderharnisk, på en solrig dag, da er det dødens pølse, medmindre at dragten er koblet til en luftslange med kølig luft, som er præcis hvad en luftdreven maskine kan levere fra sit lager. Drikkevand kan være en mangelvare for en motorcyklist, det kan maskinen lave fuldautomatisk, af kondensvand under kørslen. Hvis en rytter kører i regnvejr, da kan et luftovertryk i harnisken forhindre at rytteren bliver våd, fordi dråber da ikke nær så let kan indtrænge. Jeg synes, når man kigger på alle de udbytter som man kan få, fra trykluft, at det ligner en vinder.

Jeg har læst mig til, at den art af motor som jeg efterlyser, totalt integreret i et hjul, er en meget kostbar teknologi at designe og fabrikere, at det kan være årsagen til at den ikke er udbredt. Fx er jetmotorer jo meget kostbare, men, de består dog af metaller der skal kunne tåle meget høje temperaturer, og det er ikke tilfældet når drivmidlet er komprimeret luft.

Se lidt om oplagring af energi som trykluft http://en.wikipedia.org/wiki/Compressed-air_energy_storageLøseligt beregnet vil en trykluftmotor kunne levere 25 HK i mindre end 10 min, hvis den har en tank på 100 liter med luft komprimeret til 200 Atm (for de tekniske ca 20Mpa). Og så taler vi om urealistisk ideelle forhold, altså faktisk levering under adiabatisk komprimering og dekomprimering. Reelt set bliver virkningsgraden under det halve. Så mon ikke udviklingen af en trykluft-bil ville kræve en del eksperimenter med køretøjer, som var så uanvendelige i dagligdagen, at de ville blive vurderet som en hån mod os alle. Frisk mod med øko-prototyperne!

Den eneste grund til at økoracerene er små og simple er pga. at der er meget høje udviklings omkostninger forbundet med at skulle lave en gadeklar bil. Set med et udviklingsperspektiv er det smart at der bliver fokuseret på kernen i en bil, nemlig persontransport, da det tillader at der bliver skabt nogle nye grund koncepter.

Mange af de ideer der findes på økoracerne kan forholdsvist nemt overføres til en gadebil, hvis man havde interesse i det. Problemet er lige pt. at mange af teknologierne er udforholdsvismessigt dyre, men med stigende energipriser vil det helt sikkert på et tidspunkt blive interessant at inkorporere disse på gadebiler.

"Økoracer" og kulfiber og solceller generer mig, at ingeniører fokuserer på teknologier der er så uskyldigt ubrugeligt, jeg mistænker at det er en hån af os alle, at det foregår. Det er en tanke der er provokeret frem i mig, ikke for første gang, men aktuelt netop nu, på grund af terroren i Norge. Min mistanke er, at vi ofte ser en helt forkert udviklingsretning med vilje, at fx politimyndigheder håber på at denne retning vil fortsætte, for at undslippe for at skulle produktudvikle, som er en uklog holdning, min mening, hvis den er sand, fordi vi bør anvende en optimal teknologi alle sammen.

Årsagen er, og det er kun min mistanke, at det er sådan, at vi ser det ekstreme modstykke, når kriminelle kører op fra havet til strande, for at træffe ligesindede bag politiets blokader. Dette er ingeniørers ekstreme modstykke, kongers motorcykler, fordi de er civilt-militært optimerede uden at lytte til myndigheders vildledning af samfundet, og uden at tage hensyn til hvad studerende bliver belært med i skoler.

I første omgang lyder dette slet ikke godt, for i kriminelle cirkler har sådanne køretøjer jo til formål at udvise civil ulydighed, men, det interessante er, valget af basisteknologi. Det er trykluft, fordi det er en kraft-teknologi der virker godt under vand og samtidig giver rytteren luft under vand, men, dernæst er der en myriade af særdeles gode andre grunde, hvoraf nogle er militære, mens andre er civile.

Fordi, når rytteren er nået til land, kører på jord og veje, giver trykluften stadig luft og lune og køling til en rytter, og trykluften kan naturligvis misanvendes til et lydvåben og til trykluftbaserede skydevåben. Bortset fra det, så er interessen fokuseret på, at trykluften især bliver sendt til forhjul og til baghjul, hvor der hvert sted sidder en tværstillet "jetmotor" og en tværstillet "kompressor", arter der har variable vinger og/eller statorer, et princip magen til mange håndværktøjer, "trykluft får noget til at snurre rundt med kraft", således at der kan produceres særdeles megen kraft, også ved kun ganske langsom kørsel, og med en enorm topfart. Nedbremsning sker med kompressorerne, som genindvinder luft, og hede og kulde fra trykluften kan muligvis danne elektricitet, den teknologi kan samtidig være en del af stellets bæreevne, og der kan være fusket med elektrolytter og små stærke permanente magneter, dels for at kunne opnå en ekstra bremseeffekt og et tilskud til motorkraft, og selvfølgelig for at kunne dræbe fjender med højspænding.

Hvis man kigger på hele denne perlerække af udbytter, vil man indse at det ikke en gang er de eneste fordele, man sparer sig en gearkasse og en kraftoverførsel, det giver et bedre overblik til rytteren (intet gearskifte) og en forbedret virkningsgrad, fordi der intet sædvanligt mekanisk krafttab er. Desuden kan trykluften skjules i falske sædvanlige syner, som tilperfekthed vil ligne en benzintank og en radiator og cylindre og motorblok og udstødninger. Måske er en lille del af udstødningerne ekstra falske, indeholder "orgelmusik", måske fjederbaseret, så maskinen kan tundre med torden, hvis rytteren ønsker at vildlede eller imponere, og, måske kan det desuden misbruges til en lyd-eksplosion, for at chokere eller uskadeliggøre fjender.

Hvis vi ser bort fra de militære anvendelser, så kan en sådan maskine køre særdeles mange kilometer på en optankning, og der er næppe nogen teknisk grænse for topfarten, den vil afhænge af rytteren og om vejene er frie, og maskinen forurener ikke, og den giver rytteren perfekt aircondition, og beskytter rytteren med ren luft med overtryk, så storbyers forurening intet betyder, og giver naturligvis også beskyttelse imod fjenders giftgas-angreb. I en bil kan der være fire "jetmotorer" og kompressorer, og inklusive alle andre fordele. Som energikilde behøves kun et stikkontakt, køretøjet kan let medbringe en lille el-dreven kompressor. Hvis man opstiller en tryktank, kan man tanke trykluft direkte, og da tager det kun få minutter. Sådanne tanke kan kriminelle medbringe på hjul, lade ligne et landbrugskøretøj, som viser at det er en brugbar teknologi.

Det eneste problem er, at hjulene og deres styringsteknologi er kostbare at lave, for at kunne opnå en høj virkningsgrad og effekt fordelt på mange størrelser af omdrejningstal, og det er hvad ingeniører burde fokusere deres forskning på, fordi, som redegjort for, at der er mange gratis ekstra fordele ved at anvende trykluft. Men, som man kan udregne, ønsker myndigheder måske helst at vildlede ingeniører til at fuske med noget der ikke kan bruges til noget som helst, for at forhindre den rigtige teknologi i at blive udbredt, netop fordi den er så særdeles brugbar. Er det et rimeligt argument for, at vi skal anvende en forkert teknologi? Jeg mistænker, at politichefer vil sige "ja", og at nogen vil påstå at trykluftbaseret kraft til hjul er for kostbart, kun kan betales af kriminelle? Jeg undrer mig, om alt dette er kun fantasi. Jeg sammenligner det med, at "økobiler" behøver at være spinke og omtrentligt helt ubrugelige, for overhovedet at kunne virke, i forhold til at trykluft kan sikre os en renere atmosfære? Hvor er fejlen i mine gæt?

nu skal de jo heller ikke blive for lette, vi skulle jo helst kunne køre over Storebælt i blæsevejr

Tak for info Frederik. Jeg tænkte nok der var en højere mening med det hele :-)

For at kunne stille op i Shell Eco-marathon Urban Concept konkurrencen skal bilens dæk være minimum 8 cm brede, og fælg størrelsen må maksimalt være 16". Ud over det skal bilen kunne bestå en række bremse tests hvilket bliver svært på cykelhjul og dæk.

Hjulene er designet til at køre på et specialdæk udviklet af Michelin der har en rullemodstand, der er cirka 20 gange lavere iforhold til normale bil dæk i samme dimensioner. De fleste "slick" cykel dæk har en højere rullemodstand.

Bilens totalvægt er 110 kg uden køre og 180 kg med kører.

Kulfiberfælgene er selvfølgelig ikke glade for at ramme en kantsten eller andet skarpt og hårdt objekt, men til normal kørsel har de nogle store fordele så som vægt og aerodynamic.

Der må næsten være en tanke bag, ikke bare at bruge cykelhjul. Stabilitet måske? Jeg forestiller mig den vejer lidt mere end en sæbekassebil, så det på den måde er nødvendigt at have lidt bæreevne også. Hvis nu cykelhjulet var ideelt rent brændstoføkonomisk set, så burde de vel også sidde på knallerter? Det kan godt være jeg er helt afsport, men jeg tror nu der er en mening med størrelsen.

En mindre version af racercykelfælge burde være lettere og billigere at lave. Så ser det også ud til at de ikke skal have så brede dæk på...

Malte du kan evt. lytte lidt til: http://www.dr.dk/P4/Programmer/Sproghjoernet/

'det vejer en krig' lyder lidt som en "Amalie" udgave af udtrykket 'det tager en krig' ;-)

Det lyder da spændende med kulfiberfælge. Men hvor meget vejer sådan en bil i det hele taget? Hjulene ser lidt voldsomme ud. Hvis man virkelig ville spare vægt, kunne man så ikke bare bruge 4 cykelhjul? Eller er der specielle krav til konstruktionen?

Er der et sted hvor man kan læse mere om de tekniske detaljer i bilen?

Ifølge Maltes ordbog for ukurante og subjektive fraser, så tilsvarer noget der vejer en krig, en størrelse man bliver ked af at skulle slæbe rundt på.

Selv i formel 1 bruger man støbte letmetalfælge, fordi det står i FIA's reglement. Efter sigende er reglen lavet for at holde prisen nede og sikkerheden oppe. Normalt bruger man nenlig ikke fibermaterialer til dele, som risikerer at blive udsat for stød og slag (og med risiko for punktering).</p>
<p>So do be carefull out there...

Bilen de skal sidde på har en tophastighed på omkring 45 km/t.

Jeg ved at fx. Koenigsegg tilbyder magnesium/carbon fælge til deres gadebiler.

Nærmere præciseret: Magnesiumfælge.

Selv i formel 1 bruger man støbte letmetalfælge, fordi det står i FIA's reglement. Efter sigende er reglen lavet for at holde prisen nede og sikkerheden oppe. Normalt bruger man nenlig ikke fibermaterialer til dele, som risikerer at blive udsat for stød og slag (og med risiko for punktering).

So do be carefull out there...

Hvor meget vejer en krig?

24 Runde Tårn, det ved alle da.

Alu-fælgen har formodentlig været drejet/fræst ud.

"Håbet er, at de studerende kan halvere vægten fra de tidligere aluminiumsfælge, som hver vejer 3,3 kg"

"Hver gang der skulle laves en 16 tomme [aluminiums]fælg, skulle der bruges en omkring 80 kilo tung aluminiums blok"

Der skulle nok have stået 8 kg. Går der virkeligt over 50% af aluminiumen tabt ved støbningen?

Stålfælgene vejer 7 kg stykket.

Fra tidligere artikel:

"Håbet er, at de studerende kan halvere vægten fra de tidligere aluminiumsfælge, som hver vejer 3,3 kg til kulfiberfælgene, der kommer til at veje 1,4-1,6 kg."

Om man så kan regne den procentvise forskel på massen mellem alu og stål, og så finde frem til hvad en krig vejer - det ved jeg ikke..

Hvor meget vejer en stålfælg?

Jeg kan finde følgende overslag:

Stål i 14"x5,5" = 8 kg/hjul

Alu i 16"x6" = 7,5 kg/hjul

Jeg kan ikke lige finde noget for et 16" stål fælg.

Hvor meget vejer en krig? Hvor meget vejer en stålfælg?