Schneller als der Wind...

@TotallySkeptic

Ja, so habe ich es mittlerweile auch verstanden. Geholfen hat mir folgende Beschreibung aus dem "NALSA Submission Report":

"The simple explanation is that the vehicle acts as a lever between two media (the ground and the air). Like any lever we can trade a small force over a large distance for a larger force over a smaller distance. This is how we get more thrust from the prop than we create drag at the wheels (since the wheels are moving over the ground faster than the prop is moving through the air – due to the tailwind)."
http://www.nalsa.org/BlackBirdDDWSR/NALSA%20Submision%20report.pdf

Leider ist die Website des Projekts (http://www.fasterthanthewind.org) seit einem Jahr nicht mehr aktualisiert worden. Aber unterwegs ist der blackbird wohl noch:
http://inhabitat.com/the-blackbird-wind-powered-car-can-travel-upwind-faster-than-the-wind/

@geeky

Mir ist da der Gedanke gekommen, dass diese Technik eigentlich als Antrieb für Fluss - Schiffe ausgenützt werden könnte. Damit wäre eine Fortbewegung sowohl stromabwärts als auch stromaufwärts denkbar.

Man müsste nur eine Möglichkeit finden, die Schiffe über ein Rad (im weitesten Sinn) mit dem Grund des Flusses zu verbinden. (Zahnstange auf dem Grund?)

Eine Rollfähre funktioniert ja nach einem ähnlichen Prinzip.

@TotallySkeptic

Wächst die benötigte Segelfläche linear mit dem Gewicht der Pötte? Die Strandsegler sind ja recht leicht und haben schon gewaltige Aufbauten. Die Infrastruktur unter Wasser und deren Unterhalt dürfte auch nicht ohne sein. Aber wer weiß, vielleicht setzt sich dieses Prinzip ja wegen der stetig steigenden Energiekosten irgendwann mal durch.

@geeky

geeky schrieb:Wächst die benötigte Segelfläche linear mit dem Gewicht der Pötte? Die Strandsegler sind ja recht leicht und haben schon gewaltige Aufbauten. Die Infrastruktur unter Wasser und deren Unterhalt dürfte auch nicht ohne sein. Aber wer weiß, vielleicht setzt sich dieses Prinzip ja wegen der stetig steigenden Energiekosten irgendwann mal durch.

Da habe ich mich missverständlich ausgedrückt. Ich meinte, dass im Fall von Fluss - Schiffen die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem fließenden Wasser und dem Grund ausgenützt werden kann.

Also: auf einer Schiene auf dem Grund laufendes Rad treibt über eine geeignete mechanische Verbindung eine Schiffsschraube an - ähnlich wie bei dem Propeller - Fahrzeug die Räder den Propeller antreiben. Da Wasser natürlich weit dichter ist als Luft und daher bei gleicher Geschwindigkeit auch weit mehr Energie zur Verfügung steht, sollte das eigentlich klappen. Die Montage einer Zahnstange auf dem Grund des Gewässers sollte kein all zu großes Problem sein.

also vom normalen Verstand her kann das nicht gehen

das haben ja schon mehrere von Euch gesagt

anscheinend geht es aber doch, den bei den Tragschraubern funktioniert es auch

die haben auch keinen Motor für den Hauptrotor, der wird auch nur durch den Wind angetrieben, und die Dinger fliegen doch, ist genauso unverständlich

@ufosichter

ufosichter schrieb:also vom normalen Verstand her kann das nicht gehen

Das bestätigt bis zu einem gewissen Grad meine Ansicht, dass der "gesunde Menschenverstand" durchaus nicht verlässlich zu richtigen Ergebnissen führt. Sehr viele Dinge sind einfach intuitiv nicht erfassbar.

Und das passiert oft schon bei einfachsten Vorgängen. :)

@geeky

geeky schrieb am 15.07.2012:Leider ist die Website des Projekts (http://www.fasterthanthewind.org) seit einem Jahr nicht mehr aktualisiert worden.

Der neue Blog ist hier:
https://fasterthanthewind.wordpress.com/

Die NALSA hat neulich einen neuen Rekord des Blackbird bestätigt. Diesmal beim fahren direkt GEGEN den Wind mit 2.1 facher Windgeschwindigkeit. Hier ein Video:

Wind powered direct upwind vehicle - DUWFTTW

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@nerdisch

Auch wenn man den physikalischen Hintergrund kennt und verstanden hat ist das Ganze immer wieder faszinierend.

Ich könnte mir durchaus vorstellen, dass man das Prinzip für eine neue Art von Sport- und Fun- Geräten nützen könnte, sowohl auf dem Wasser als auch am Strand :)

Hi,

@ufosichter

ufosichter schrieb am 18.07.2012:also vom normalen Verstand her kann das nicht gehen

Das hängt doch letztlich nur von den beteiligten Kräften ab. Vergleiche es mit einem Stück Badezimmerseife, das du mit 2 Findern drückst und das Stück Seife einfach wegflutscht.
Wie schnell "flutschen" deine Finger und wie schnell die Seife?

Das wäre grob die Analogie zu den Seglern.
TR

@Total_Recall

Total_Recall schrieb:Vergleiche es mit einem Stück Badezimmerseife, das du mit 2 Findern drückst und das Stück Seife einfach wegflutscht. Wie schnell "flutschen" deine Finger und wie schnell die Seife? Das wäre grob die Analogie zu den Seglern.

Ja, wobei die Seife, wie auch konventionelle Segler zur Seite wegflutschen. Eine einfache mechanische Analogie zu den Rotorseglern, die parallel zum Wind fahren ist hier gezeigt:

Walkway Carts

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@TotallySkeptic

TotallySkeptic schrieb:Ich könnte mir durchaus vorstellen, dass man das Prinzip für eine neue Art von Sport- und Fun- Geräten nützen könnte, sowohl auf dem Wasser als auch am Strand :)

Da bin ich eher skeptisch. Die notwendige Mechanik ist kompliziert (im Vergleich zu einen normalen Strandsegler) und die Rotoren sind gefährlich. Nur um einige wenige Kurse zu fahren, die man sonst nicht schaft, wird sich das kaum lohnen. Es bleibt wohl eine technische Spielerei aus der man etwas Physik lernen kann.

Es gibt das Aeolus Rennen jedes Jahr, was eher einen akademischen Charakter hat:
http://www.windenergyevents2012.com/ (Archiv-Version vom 21.07.2012)
Wegen der kleinen Rotoren schaffen sie bisher nur 0.75% Windgeschwindigkeit direkt gegen den Wind:

DTU wind turbine racer WORLD record 74.5 %

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Im Grunde wird doch nur ein klassische Windkraftanlage für den E-Antrieb benutzt, das ist alles?

Also irgendwie erinnert mich das ganze an eine Art Perpetuum Mobile.

Hier wird einmal soviel Windkraft zugegeben, dass sich das Gefährt fortbewegt. Durch das drehen der Räder dreht sich ein Propeller, der Wind anzieht und das Gefährt schneller als den den Rückenwind bewegt, wodurch die Räder erneut Energie an das Windrad gibt, was dadurch natürlich weiterhin Wind zieht, wodurch die Räder angetrieben werden, welche widerum das Rad antreiben.. usw... usw... usw...

Also mein Bauchgefühl sagt mir, dass da was nicht wirklich so ist, wie beschrieben.

Der Wind treibt das Gefährt an, ok.
Die Räder treiben das Windrad an, ok.
Das Windrad zieht Luft an und treibt die Räder an, ok.

Aber das Windrad müsste mehr Wind anziehen, als die Räder an Energie ans Windrad abgeben...

Fährt ein Zug nach nirgendwo. (der ist schneller, als der Wind)

@Ashert001

Ashert001 schrieb:Im Grunde wird doch nur ein klassische Windkraftanlage für den E-Antrieb benutzt, das ist alles?

Beim Blackbird gibt es kein Umwandeln oder Zwischenspeichern der Energie. Der Rotor ist rein mechanisch über eine Kette direkt an die Räder gekoppelt, mit einer festen Übersetzung. Damit kann er aus dem Stand, auf 2.8 Windgeschwindigkeit mit dem Wind und 2.1 Windgeschwindigkeit gegen den Wind beschleunigen. Die direkte mechanische Übersetzung ohne Zwischenspeichern der Energie ist wichtig, damit es den NALSA-Kriterien für ein Segelfahrzeug entspricht. Ein Segelfahrzeug darf keine intern gespeicherte Energie zum Antrieb nutzen.

Bei den Aeolus Rennen ist die Sache etwas anders. Die haben meist variable mechanische Übersetzungen aber neuerdings auch elektrische. Sie dürfen Energie zwischenspeichern, allerdings nur während des Laufs (am Anfang müssen die Batterien leer sein). Sie werden nur als Puffer benutzt um die Variable Windgeschwindigkeit auszugleichen. Für die Geschwindigkeit-Messung wird dacher auch über den ganzen Lauf gemittelt.

@Saturius

Saturius schrieb:Aber das Windrad müsste mehr Wind anziehen, als die Räder an Energie ans Windrad abgeben...

Genau das tut es ja. Vergiss nicht die Differenz zwischen Boden und Luftbewegung. Bauchgefühl hilft nicht nur hier meist nicht sehr viel :)

@Saturius

Saturius schrieb:Also mein Bauchgefühl sagt mir, dass da was nicht wirklich so ist, wie beschrieben.

Der Sinn solcher Spielzeuge ist es zu demonstrieren wie sehr sich das "Bauchgefühl" täuschen kann.

Saturius schrieb:Aber das Windrad müsste mehr Wind anziehen, als die Räder an Energie ans Windrad abgeben.

- Beim Fall vor dem Wind musst der Propeller mehr Schub erzeugen als die Räder bremsen.
- Beim Fall gegen dem Wind müssen die Räder mehr Vortrieb erzeugen als die Turbine bremst.

Beides ist möglich wenn es eine Geschwindigkeit-Differenz zwischen Boden und Luft gibt. Um das zu sehen muss man den Unterschied zwischen Kraft und Energie verstehen.

@nerdisch
@TotallySkeptic
Ich möchte gern versuchen es zu verstehen...

Gehen wir mal von einem kleinen Maßstab aus:
Ein Gefährt bekommt 10 Joule Rückenwind.
Irgendwann ist es so schnell, dass es 11 Joule Fahrtwind bekommt.
Das treibt das Windrad an, was die Räder antreibt. Dabei müssten (gehen wir davon aus, dass die Räder und das Windrad keinerlei Reibungsenergie verbrauchen) 11 Joule von den Rädern wieder ans Windrad gehen.

Und selbst wenn es 20 Joule Fahrtwind wären, müssten die Räder und das Windrad weniger Joule verbrauchen als die Differenz zwischen Fahrt- und Rückenwind.

Der Fahrtwind bremst das Gefährt ab.
Das Windrad verbraucht Reibungsenergie.
Die Reifen verbrauchen Reibungsenergie.
Dennoch erzeugen die Reifen mehr Energie als das Windrad aufnimmt?

@Saturius

Saturius schrieb:Das treibt das Windrad an, was die Räder antreibt.

Vielleicht hilft das:

Der Denkfehler liegt hier: Nicht das Windrad treibt die Räder an, sondern die Räder das Windrad und dieses schiebt das Fahrzeug durch den gegen die Fahrtrichtung gerichteten Luftstrom, welchen es erzeugt. Und dieser Luftstrom ist im Wind eingebettet

ich hab gestern ein Video gefunden mit einem Modell, etwa 1m groß

da hängt ein kleiner Wimpel drann, da sieht man gut woher und wie stark der Wind damit zu tun hat, nämlich garnichts

DDFTTW

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das mit dem Wind ist also absolut unwichtig, den brauchen die nur um los zu fahren, es geht aber auch ohne Wind, dann muß man es halt ein bisschen anschieben, dann fährt es auch bei Windstille

sobald es schneller als der Wind ist, hat es ja eh Gegenwind, fährt aber trotzdem weiter, mit Rückenwind fährt es halt schneller als mit Gegenwind, aber der Wind treibt es nicht an, das ist Augenwischerei,

die Räder treiben den Propeller an, und dieser produziert so viel Wind/Schub das das Teil immer schneller wird, bis der Gegenwind und die Reibungswiderstände zu stark sind

aber kann so ein einfacher Propeller wirklich soviel Schub erzeugen? das ist das was ich mir nicht vorstellen kann, wobei es auch ganz simple Modelle gibt,

Direct Downwind Faster Than The Wind #5 (DDWFTTW)

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in denen kann nichts versteckt sein was antreibt, weil sie nur aus bisschen Draht, Räder und Propeller bestehen

also kanns kein Fake sein, und da es einmal angeschoben unendlich lang läuft, ist das doch auch ein Perpetum Mobile, oder nicht?