Was kann der Golfballeffekt bei der Aerodynamik bringen
 

Gestern habe ich einen interessanten Beitrag der Mythbusters im TV gesehen:

11% Prozent Spritersparnis beim Auto durch Golfballeffekt:
http://www.youtube.com/watch?v=LKxEkT2H8pI ab 04:25

Was bringt diese Erkenntniss für die Aerodynamik beim Radfahren?

Welche Hochprofil-Felgen nutzen diesen Effekt?
Gibt es bereits Rahmen?
Gibt es Erkenntnisse über die Ersparnis?

Gibt Helme, die man hier aber (leider) so gut wie nicht beziehen kann:
http://www.ebay.de/itm/Triathlon-Zei...-/360278817751

Golfbälle und Autos erzielen viel höhere Geschwindigkeiten als Fahrräder und ihre Komponenten. Daher glaube ich, dass das für uns nicht so signifikant ist.

Bei den Zipp-Felgen ist es vielleicht noch was anderes, weil die Felgen ja immerhin die doppelte Geschwindigkeit des Fahrrads haben.

ZIPP

Meine 8008 nutzen das.
Ob die ohne langsamer wären. Keine Ahnung. Habe keine anderen zum Vergleichen da.

Ich habe mal einen Helm gesehen, Lazer hieß der glaube ich.
Der hatte hinten eine Struktur die mich an einen Golfball erinnerte.

Oh man, deine Aussage mit der doppelten Geschwindigkeit hat mich gerade 15 min gekostet, weil ich das unbedingt herleiten musste und erst auf dem Schlauch stand.... Bin irgendwie etwas eingerostet was Mechanik betrifft :(

Super Hinweis. Hier habe ich noch einen gefunden:

http://www.rakuten.de/produkt/lazer-...se-pla-2012-02

Wenn das Fahrrad mit 30 Kmh fährt, ist der unterste Punkt der Felge auf 0kmh, auf höhe der Achse 30kmh und ganz oben bei 60kmh. deswegen fährt man Hochprofilfelgen.

Bei Radspeed 40 km/h dreht ein 28er Rad (Umfang 2.100mm / Durchmesser 668mm / 317 n/min) 11,08 m/s = 40km/h

http://www.kfz-tech.de/Formelsammlun...windigkeit.htm

es geht um die Bewegung in Fahrtrichtung. Nehmen wir eine gute Triathlon-Reisegschwindigkeit von 40kmh: Der obere Teil des Rades fährt nicht nur vorwärts, sondern überholt auch den unteren Teil und genießt deswegen 80kmh Fahrtwind.
Daher ist die Golfballoptik an einer Felge sinnvoller als auf einem Helm, der weiterhin nur 40kmh abbekommt.

Halt Stopp, ich hab es doch alles Herleiten können.

@ Jens-Kleve: Genau dafür habe ich etwas rumgerechnet. Erklärungen reichen mir da nicht, ich brauche bei sowas immer die mathematische Herleitung und die habe ich ja jetzt. Das ist eine einfache Geschwindigkeitsüberlagerung.

Kurz mal Off Topic.

Ich habe gerade nochmal nach dem Golfballeffekt gegoogelt, und zwar nach Bildern. Plötzlich sehe ich auf Seite 2 ein Bild von Triathlon-Szene aus dem Studio. Ich denke mir "Nanu" - klicke drauf und sehe, dass auf der Start-Seite des Forums dieser Thread erscheint. Google scheint Triathlon-Szene sehr regelmäßig zu indizieren. Der Thread ist gerade einmal 1 1/2 Stunden alt.

und ich dachte es liegt daran, dass es zwei Räder sind. :Cheese:

Ich glaube, Google ist der häufigste Gast auf jeder Webseite.

Wenn die beide zählen würden, wäre es ja die vierfache Geschwindigkeit... :Lachen2: Aber das hintere fährt ja im Windschatten und würde daher sowieso disqualifiziert.:cool:

Strahlensatz hieß das Ding :).

Darf ich jetzt nochmal zu der Herleitung was schreiben, nachdem Shangri-La es ja selber herleiten konnte?! Es geht da einmal um die Suchen nach dem Momentanpol und wenn man dazu noch die Geschwindigkeit der Nabe hat, dann kommt man darüber zu dem Geschwindigkeitsfeld des Laufrads ;) ... Ok, genug schlau getan bei Dingen die nie meisten wohl schon wussten. Was den eigentlichen Golfballeffekt angeht, so hat der das Ziel eine turbulente Strömung direkt auf der Oberfläche zu erzeugen und damit die Reibung zu verringern. Dabei geht es dann um Grenzschichten und solche Sachen. In wieweit das ganze wirklich was bei einem Aerohelm bringt oder nicht, werden hoffentlich die Entwickler wissen und sonst ist es Aufgabe des Marketings das ganze ordentlich zu verkaufen. ;)

Den Golfball Effekt am Golfball selbst haben Fuxx und ich schon mal thematisiert. Dort ist er auch vorhanden. Manch einer wird sich noch an den Motorradhelm von BMW erinnern. Dort haben die Löcher in etwa das gleiche Verhältnis von Größe und Tiefe wie der Golfball. Die Dimpels der Zipps sind im Vergleich relativ klein und sehr flach. Ich wage, ohne rechnerische Beweisführung, zu behaupten, dass zum einen eine Sandpapieroberfläche den gleichen Effekt hat und zum anderen bei Felgen eher die Form eine Relevanz hat. Stichwort Seitenwind.

genau den meinte ich, ob das was bringt?

Ich meine mal gehört/gelesen zu haben, dass die bei dem Helm speziell für eine "Lüftungsströmung" sorgen sollen. Deshalb sind die Dinger auch nicht am ganzen Helm sondern nur Hinten.

P.s.:
Also mein Hagelschaden, bzw. der meines Autos :Lachen2: , spart Sprit. :cool:

geil, nen Mathethema :Cheese:

ich glaube trotzdem nicht, daß die Struktur und Form entscheidend ist im höchsten und damit schnellsten Punkt des Rades, denn der steht im Windschatten...
Das Profil der höchsten Stelle im Rad ist recht bescheiden, dann das sieht aus wie eine lang gestreckte 8. (höchste Stelle nehme ich mal an als niedrigsten Punkt des obere Profils, da man ja sonst nur den Reifen hat)
Ich glaube entscheidend ist nur die Stirnfläche und da haben wir im Mittel dann die normale Momentangeschwindigkeit des Rades.

So, geistige Anstrengung fürs wochenende erledigt, nu kann ich mich wieder dem Wetter, meinem Rennrad und dem Meer widmen :Blumen:

Schuberth Speed!

Heinrich

Moin!
Da hier viel weitgehend richtiges aber auch einiges aus dem Zusammenhang gerissenes gesammelt ist, noch kurz ein bisschen Aufklärung:

Die Dimples dienen dazu, die Grenzschicht früher von laminar auf turbulent umschlagen zu lassen. Das geschieht zwar auch irgendwann automatisch in Abhängigkeit von kinematischer Viskosität des Mediums, der Geschwindigkeit und der Streichlänge der Strömung, aber beim Golfball ohne "Turbulenz-Stimulatoren" zu spät. Die turbulente Grenzschicht hat einen höheren Reibungswiderstand als die laminare, da der Geschwindigkeitsgradient größer ist und es entsprechend höhere Wandschubspannungen gibt. Der Vorteil der energiereicheren turbulenten Grenzschicht ist der hinausgezögerte Strömungsabriss, der dann zu einem verringerten Druckwiderstand führt.

Das Prinzip der Turbulenz-Erregung zur Reduktion des Gesamtwiderstands ist also nur bei ausgewählten Strömungsproblemen sinnvoll. Fluiddynamische Fälle wie Flugzeugtragflächen haben durch Geschwindigkeit, Länge und Form (Anströmwinkel) kaum das Risiko einer laminare Strömungsablösung. Bei Modellfliegern kann das durch Maßstabseffekte schon wieder anders aussehen...

Ich hoffe, diese Kurzvariante einer Erklärung konnte etwas Klarheit schaffen...

Danke, aber ich glaube eher nicht.
Klar sind nur Sekunden, Watt und km/h! :Cheese:

ach schade. Ich habe mir schon lustvoll und schadenfroh vorgestellt, manch einer würde hier demnächst stolz mit Ventilabdeckungen in Golfballform, Golfbällen in den Trinkflaschen und Golfsack als Trinkflaschenhalter umherfahren. Von Anfragen bei Schönheitschirurgen bezüglich aerodynamischer Optimierung der eigenen Bälle ganz zu schweigen :Lachen2:

Mist... Ich hab es zumindest versucht ;-) Hab aber beim Tippen schon gemerkt, dass ich eigentlich viel weiter ausholen müsste. In ner Vorlesung würde ich dazu ganz viele Bildchen und Förmelchen anmalen. Aber dann verlieren die Hersteller ihre Verkaufsargumente, die Physik wäre jedes Jahr die gleiche, die Triathleten würden viel seltener ihr Material wechseln und überhaupt wäre das ja schlecht für die Gesamtwohlfahrt ;-)

:Danke:
Wow, bist Du Physiker?

Was die ganze Diskussion noch nicht gebracht hat sind echte Fakten, wo das ganze im Bereich Radfahren etwas bringt und wo es nur Marketing ist.

Das es Helme und Laufräder mit Golfballeffekt gibt, heißt ja noch nicht, dass bzw. wieviel es bringt.

Als Hersteller musst Du ja nur hergehen, ein paar Spitzensportler als Sponsor gewinnen, die dein Equipment zum Hawaii-Sieg tragen, und dann kannst Du kassieren - egal was das ganze in Wirklichkeit bringt.

Wer noch Probleme hat, sich die Geschwindigkeitsverteilung an nem drehenden Rad vorzustellen, der soll sich folgendes Bild anschaun.



Die resultierende Geschwindigkeitsverteilung über dem Radaufstandspunkt ohne Schlupf (im Bild die Pfeile unter S) setzt sich zusammen aus einer geradlinigen Bewegung (T) und einer Drehbewegung (R). T entspricht dabei der Geschwindigkeit, die der Tacho anzeigt. Das Rad dreht sich am oberen Punkt nach vorne, am unteren Punkt nach hinten. Die Überlagerung schaut dann eben aus wie durch S gezeigt!

Für Punkte, die nicht über dem Aufstandspukt liegen, kann die resultierende Geschwindigkeit auch nach oben oder unten geneigt sein.

Das interessantere aus deinem Zipp Zitat dürfte aber eher die fett markierte Stelle sein. Bevor man versucht über die Oberflächenrauigkeit eine Widerstandsreduzierung zu erreichen, sollte die Form optimiert werden. Beim Triathlon also hauptsächlich die Sitzposition, Rahmenprofilform, Helmform.
Erst wenn die Form keine weitere Verbesserung zulässt und Ablösungen der Umströmung unvermeidlich sind, dann kann man sich anschaun, ob man mit Dimples/Rauigkeitserhöhung/Abrisskanten eben diese Ablösungen verhindert/verzögert werden können.

Das alles muss immer im Zusammenhang mit der Geschwindigkeit gesehen werden. Was für Geschwindigkeiten bei 40 km/h funktionieren mag, muss bei 30 km/h schon nicht mehr den gleichen Effekt erzielen.

Genau das wusste der Poster seinerzeit schon. Das Zitat ist von 2004 und wann kam die Firecrest auf den Markt? Zipp hat den Golfballeffekt verkauft und wusste schon, dass ein Profilwechsel mehr bringt. Das ist Marketing und das meine ich ohne jede Häme.

Ähm, Du willst denen nicht unterstellen, dass sie 2004 schon das Firecrest-Profil kannten, das im Modelljahr 2011 eingeführt wurde?
Zipp selbst spricht von einer 2-jährigen Entwicklungsphase für Firecrest.

Da kann ich nicht folgen. Woher weiß man denn, ob man die Form noch optimieren kann? Auch die früheren Zipp-Profile unterschieden sich ja schon deutlich von denen anderer Hersteller und es gab auch vor Firecrest schon mehrere Evolutionsstufen. Dass sich die Aerodynamik durch eine breitere Felge verbessern ließ und wie die Form genau auszusehen hätte, war m.E. keineswegs trivial.

PS:
Sowohl bei der Felgenform als auch bei den Dimples geht es nicht nur um Luftwiderstandreduzierung sondern auch um die Reduzierung der Querkräfte bei Seitenwind.

Das hätte man nicht testen müssen, das war klar. Der Widerstand des Autos wird nicht durch die Grenzschichten, sondern durch den Druckverlust hinter dem Wagen dominiert.

Die dicke turbulente Grenzschicht folgt der Kontur besser als eine weitgehend laminare, oder zumindest weniger turbulente. Wenn man das gezielt einsetzt hilft es noch besser.

Aber die Aerodynamik von Fahrzeugen wird durch die Optik bestimmt - denn darüber verkauft man Autos.

Bei einem Flugzeug wäre das Ergebnis übrigens anders, pflastert man das mit so dicken dimples zu wäre zu erwarten, dass der Widerstand deutlich höher ausfällt. Schaut man sich die Profile eine Flugzeugs an sieht man aber auch keine Ecken und Kanten denen die Strömung nicht folgen kann.

Daher glaube ich auch nicht, dass Dimples an einem langen Aerohelm helfen, an einem "runden" Moped Helm hingegen sicher. Alternativ kann man da aber auch kleine Spoiler dran machen, sieht cooler aus und hat richtig eingesetzt den gleichen Effekt. (sieht man heute auch öfter).

Dimples an einer Felge können hingegen helfen, da der Reifen wohl nicht perfekt umströmt werden kann. Allerdings habe ich meine Zweifel, ob das nötig ist. Die Speichen sollten schon für ausreichend dicke Grenzschichten sorgen, so ganz ohne Messungen ist das aber nur eine Vermutung. Die Unterschiede sind aber vermutlich vernachlässigbar.

Bei Motorradhelmen ist die Entwicklungsidee allerdings die Dinger leiser zu machen und natürlich auch dass die nicht so am Hals ziehen, also angenehmer zu tragen sind.
Es geht da nicht so sehr um die Geschw. des Gefährts insgesamt.

Was heißt denn zweijährige Entwicklungsphase? 4 Praktikanten je 6 Monate? 4 Ingenieure 6 Monate? Oder 200 Ingenieure je 2 Jahre, also 400 Mannjahre?

Diese Zahl sagt doch rein gar nichts aus. Ich habe große Zweifel daran, dass die Untersuchungen bei so einer kleinen Klitsche sehr ausgreift sind.

Ich sage ja gar nicht, dass die nicht wissen was sie tun, im Gegenteil, die haben viel Erfahrung, machen sich viele Gedanken und ihnen fallen auch immer wieder Möglichkeiten für Verbesserungen ein, aber da geht es doch nur noch um Kleinigkeiten - die dann im Marketing auf weltbewegendes Niveau aufgeblasen werden.

Wenn die Jungs die heute mit Firecrest rumfahren stattdessen mit den gleichen Zipp Modellen aus der vor-Firecrest Zeit fahren würden, dann wären die beim IM vielleicht 10-20s langsamer. Wenn überhaupt soviel. Wäre der Unterschied größer, dann würde man das ja mal an den Zeiten sehen.

Die ganzen Räder von den großen Herstellern mit den neuesten Laufrädern sind jetzt in etwa so schnell wie das Walser mit dem die Telekomiker, Gerolsteiner und Bianchi vor etwa einem Jahrzehnt rumfuhren - und die erzählen jedes Jahr was von 30% hier und 25% da - die Fahrer früher müssen viel besser gewesen sein als heute, die waren mit so schlechten Rädern ja fast genau so schnell. Mit der Diamantrahmenform geht auch einfach nicht mehr - da ist langsam das Limit erreicht. Es spielt dabei kaum ne Rolle ob man Canyon, Cannondale, Scott, Focus oder sonstwas fährt, von der Aerodynamik tun die sich alle nichts mehr.

Wenn wirklich einer ein Rad bauen wollte, dass schneller ist als andere, dann müsste er weg vom UCI Reglement. Ich denke dann lassen sich nochmal 20W finden. Daran besteht aber kein Interesse, da das Geld wohl eher mit den aktuellen Rädern verdient werden kann - es gibt ja ausreichend Leute die alle 2 Jahre ein neues Rad kaufen um konkurrenzfähig zu bleiben - dabei müsste denen beim Blick auf die Radzeiten auch was auffallen (neue Räder zum Spaß kaufen kann ich hingegen nur unterstützen :)).

Wenn man instabile Ablösungen hast, dann wackelt der Kopf ganz ordentlich. Wenn die Ablösung hingegen stabil ist, dann wackelt der Kopf nicht. Es haben schon ne ganzen Menge Helme diese Spoiler, oder irgendwelche anderen Ecken und Kanten um die Ablösung zu fixieren.

Apropos Golfballeffekt
http://www.youtube.com/watch?v=Hn_Te9urt1g

Ich hab ja nichts anderes behauptet, es geht dabei aber nicht um ein Geschw. Gewinn des Systems, sondern um Komfort.

Aerodynamische Effekte bei Rennwage z.b. sind auch nicht dafür da den Luftwiderstand zu senken, sondern den Anpressdruck zu erhöhen. Von daher ist ein Vergleich zum Rennrad immer schwierig. Auch wenn die Effekte natürlich grundsätzlich da sind.

Es ging (mir) nicht darum, wie viel Arbeit darin steckt, sondern einfach nur um die Zeit von 2 Jahren. Das erscheint mir realistisch und demnach hätten sie also ca. 2009 mit der Entwicklung angefangen, während Skunkworks den Eindruck erweckte, sie hätten die optimale Form auch 2004 schon gekannt, wenn ich ihn richtig verstanden habe ...