Windkanal für Modellfahrzeuge

Zusammenfassung

Der Modellautoverein Aigen-Schlägl trat mit dem Auftrag an uns heran, einen Windkanal für seine Fahrzeuge zu entwerfen.

Dieser soll dem Zweck dienen, die Wettkampfleistungen des Vereins weiter zu steigern, indem er genaue Kenntnisse über das Verhalten des Fahrzeugs, insbesondere Bodenhaftung und Fahrwiderstandskraft, liefert.

Der Windkanal sollte zur einfacheren Lagerung in der Nähe der Rennstrecke mit wenig Aufwand in mehrere Teile zerlegbar sein, um vor der Inbetriebnahme wieder zusammengesetzt zu werden.

Aufgrund des begrenzten Budgets des Vereins und der hohen Kosten für einen leistungsstarken Ventilator und die nötigen Messinstrumente wurde kurzfristig gegen eine Fertigung des Windkanals entschieden.

Stattdessen bekamen wir die Aufgabe eine zweite Messstrecke zu entwickeln, da bei der ersten Version aus finanziellen Gründen Vereinfachungen vorgenommen worden waren, welche die Qualität und Genauigkeit der Messungen verringert hatten.

Bei dieser zweiten Version spielte die Finanzierung eine untergeordnete Rolle. Daher wurde sie so konstruiert, dass man bei größerem finanziellen Aufwand mehr Ergebnisse erhält, die zudem noch genauer sind.

Technische Kurzbeschreibung

Beide Modelle sind als beidseitig offene Blechröhren mit unterschiedlichen Querschnitten zu betrachten. So hat der Mittelteil, in welchem sich die Messeinrichtung befindet, einen wesentlich kleineren Querschnitt, was eine höhere Strömungsgeschwindigkeit zur Folge hat.

Die beiden Enden des Kanals haben beide eine spezielle Trichterform, welche das Strömungsverhalten positiv beeinflusst, wobei sich am hinteren Ende ein großer Ventilator befindet, der die Luft durch den Windkanal saugt.

Die Messeinrichtungen der beiden Modelle basieren auf völlig unterschiedlichen Konzepten.

Die erste Messstrecke verfügt über insgesamt fünf Wägezellen. Vier davon messen die Kraft, mit welcher die Räder des Fahrzeugs an den Boden angepresst werden. Zu diesem Zweck kann ihre Position verändert werden, wodurch eine Messung unterschiedlicher Fahrzeuggrößen ermöglicht wird.

Die fünfte Wägezelle misst die Fahrwiderstandskraft, mit der das Modellauto nach hinten gedrückt wird. Dies erfolgt über einen Hebel, der direkt am Fahrzeugheck angreift und am anderen Ende gegen die Wägezelle drückt.

Das zweite System misst mit insgesamt sechs Wägezellen die sechs Freiheitsgrade einer Plattform, auf der sich das Modellfahrzeug befindet.

Die Position des Fahrzeugs auf der Plattform wird durch die Vorderachse definiert, indem die Vorderräder wieder durch elastische Kunststoffriemen befestigt werden.

Durch die sechs gemessen Kräfte der Plattform lassen sich einerseits bei ausgeschaltetem Ventilator das Gewicht und die Lage des Autos und andererseits im Betrieb sämtliche Kräfte und Momente am Fahrzeug errechnen.