DE102006022245A1 - Motorway system for e.g. passenger car, ha tent-like structures roofed over drive tracks of motorway system, and blowers for strong wind flow in driving direction so that vehicles move with following wind - Google Patents

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DE102006022245A1
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    • E01CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01CCONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C1/00Design or layout of roads, e.g. for noise abatement, for gas absorption
    • E01C1/002Design or lay-out of roads, e.g. street systems, cross-sections ; Design for noise abatement, e.g. sunken road
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    • E01C1/005Means permanently installed along the road for removing or neutralising exhaust gases

Landscapes

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  • Architecture (AREA)
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  • Structural Engineering (AREA)
  • Tents Or Canopies (AREA)

Abstract

The system has tent-like structures roofed over drive tracks of the motorway system, and formed between an entry and an exit of the motorway system. The structures are erected with a scaffold from steel or plastic and a transparent tent casing, where the structures cover all drive tracks of the motorway system. Blowers are provided for strong wind flow in a driving direction, so that vehicles move with the following wind.

Description

Die Erfindung ist dem technischen Gebiet des Emissionsschutzes und des Ressourcenmanagements zuzuschreiben.The Invention is the technical field of emission protection and the Attributable to resource management.

Problemproblem

Die Erfindung löst in erster Linie das Problem des hohen Kraftstoffverbrauchs (Energieverbrauch) beim Fahren mit Motor betriebenen Fahrzeugen aller Art (PKW/LKW/Motorräder; Diesel-, Benzin- oder Hybrid-Motor angetrieben) auf der Autobahn.The Invention solves first of all the problem of high fuel consumption (energy consumption) Driving with motor-driven vehicles of all kinds (cars / trucks / motorcycles; Gasoline or hybrid engine powered) on the highway.

Insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten benötigen Fahrzeuge den mit Abstand größten Teil der vom Motor bereitgestellten Energie für die Überwindung des Luftwiderstandes. Die Autos drücken die vor ihnen liegende Luft nach vorn, nach oben und zur Seite. Nach vorne staut die Luft sich auf, weicht dann auch nach oben oder zur Seite aus, wo sie rechts gegen Leitplanke und Büsche stößt, sich verwirbelt. Links stößt sie mit den vom Gegenverkehr erzeugten Strömungen zusammen und verliert überall rasch an Geschwindigkeit und Energie.Especially at high speeds Vehicles by far the largest part of Power provided by the engine to overcome air resistance. The cars push the air ahead of them, up and to the side. To the air builds up in the front, then gives way to the top or to the front Side, where it bumps right against guardrail and bushes, swirls. Left push her along the currents generated by oncoming traffic together and quickly loses everywhere in speed and energy.

Man kann eine bestimmte Strecke A-B langsam oder schnell durchfahren. Unabhängig von der Geschwindigkeit ist die Masse der vor dem Fahrzeug beiseite zu räumenden Luft gleich. Bei hoher Geschwindigkeit wird die Luft jedoch mit größerer Wucht, mit höherer Geschwindigkeit und auch weiter weggeschleudert. Daher rührt es, dass man mehr Kraftstoff für die gleiche Strecke als bei langsamer Fahrt benötigt. Der Energieaufwand verhält sich in etwa proportional zur Geschwindigkeit, doppeltes Tempo also doppelt so viel Energie, halbes Tempo die Hälfte.you can drive a certain distance A-B slowly or fast. Independently of the speed is the mass of the front of the vehicle aside to be cleared Air equal. At high speed, however, the air with greater force, with higher Speed and also thrown away. That's the reason that you have more fuel for the same route as needed at slow speed. The energy expenditure behaves roughly proportional to the speed, double the speed twice so much energy, half the pace half.

Die zu patentierende Erfindung verschafft hier Abhilfe.The patent invention provides here remedy.

Zweitrangig reduziert sie die Unfallgefahr auf Autobahnen und steigert den Fahrkomfort.second-rate It reduces the risk of accidents on motorways and increases ride comfort.

Beschreibung der Zeltkonstruktion über einer Autobahn als WindkanalDescription of the tent construction over one Highway as a wind tunnel

Die Erfindung umfasst eine Zeltkonstruktion, die aus einem Stahlgerüst und einer Folie errichtet wird – ähnlich einem Folien-Gewächshaus, jedoch wird diese Zeltkonstruktion über einer Autobahn, oder einer vergleichbaren Schnellstraße errichtet. Jede Fahrtrichtung verfügt über ein separates Zelt, das die zwei oder drei Spuren plus Standspur und Leitplanken umfasst. Um das Gerüst vor aufprallenden Fahrzeugen zu schützen wird zwischen Leitplanke und Windkanalzelt ein zusätzlicher Betonwall errichtet.The The invention comprises a tent construction consisting of a steel framework and a Slide is built - similar to one Foil greenhouse, however, this tent construction will be over a highway, or one comparable expressway built. Each direction has a separate tent, the which includes two or three lanes plus lane and guardrails. To the scaffolding to protect against bouncing vehicles is between guardrail and Windkanalzelt an additional Concrete wall built.

Die Stahlkonstruktion über welche die Folie gespannt wird, ist in Einzelsegmente von 100 Meter Länge gegliedert, die folgendermaßen aufgebaut sind:
An Anfang und Ende des Segmentes werden schwere Endbögen benötigt, die den dazwischen gespannten Drahtseilen genug Widerstand entgegensetzen um durch die Spannung nicht umgeworfen zu werden.
The steel structure over which the film is stretched is divided into individual segments of 100 meters in length, which are constructed as follows:
At the beginning and at the end of the segment, heavy end bends are needed, which offer enough resistance to the cables stretched between them, so that they can not be knocked over by the tension.

Zwischen ihnen werden alle 10 Meter wesentlich leichtere Bögen eingefügt, die als Stütze für die Drahtseile dienen.Between they are inserted every 10 meters much lighter arches, the as a prop for the Serve wire ropes.

Zwischen den Endbögen werden Drahtseile gespannt, die als Stabilisation für die Folie dienen.Between the end curves Wire ropes are stretched, which serve as stabilization for the film serve.

Das Zelt wird von der umgebenden Atmosphäre durch eine, über der Stahlkonstruktion gespannten Folie getrennt.The Tent is surrounded by the surrounding atmosphere, above the Steel construction tensioned foil separated.

Die Folie wird durch eine speziell zu entwickelnde Klemmschiene am Boden befestigt.The Foil is attached to the floor by a specially developed clamping rail attached.

Am Eingang des Zeltes sorgen starke Gebläse für einen Luftstrom der in Fahrtrichtung durch die Zeltkonstruktion als Windkanal befördert wird. Diese Gebläse werden an einem extra dafür errichteten Träger montiert.At the Entrance of the tent, strong fans provide a stream of air in the direction of travel is transported through the tent construction as a wind tunnel. These blowers will be at an extra for that built vehicle assembled.

Der Zelteingang wird trichterförmig gestaltet um die Fläche der Gebläse zu vergrößern und dementsprechend die nötige Luftgeschwindigkeit zu verringern.Of the Tent entrance becomes funnel-shaped designed around the surface the blower to enlarge and accordingly the necessary To reduce airspeed.

Eine Alternative hierzu ist die mehrstufige Hintereinander-Staffelung von Gebläsen, etwa innerhalb der ersten 100 Meter des Zeltes.A Alternative to this is the multi-level sequential staggering of blowers, within the first 100 meters of the tent.

Durch den erzeugten Luftstrom fahren alle Fahrzeuge mit einem dementsprechenden Rückenwind (starker Sturm) und müssen somit weniger Energie aus ihrem eigenen Motor für die Fortbewegung bereit stellen.By the generated airflow drive all vehicles with a corresponding tailwind (strong storm) and must thus provide less energy from their own engine for locomotion.

Dies führt unterm Strich insgesamt zu einem wesentlich geringeren Energiebedarf für die Überwindung der Strecke A-B mit PKW, LKW oder motorisiertem Zweirad, den Energiebedarf zur Erzeugung des Luftstroms mit einberechnet.This leads under Overall, a significantly lower energy requirement for overcoming the route A-B by car, truck or motorized two-wheeler, the energy needs calculated to generate the air flow.

Primärer Effekt der Zeltkonstruktion über einer Autobahn als WindkanalPrimary effect of tent construction over one Highway as a wind tunnel

Durch die Zeltkonstruktion über einer Autobahn als Windkanal wird ein hohes Maß an Energie eingespart:
Fährt ein Auto mit hoher Geschwindigkeit (120 km/h) benötigt es relativ viel Energie pro zurück gelegter Strecke (8 Liter Benzin pro 100 km). Der von den Gebläsen am Tunneleingang erzeugte Rückenwind (80 km/h) wirkt sich hinsichtlich des Luftwiderstandes und des benötigten Energieaufwandes so aus, als führe es nur mit der Differenzgeschwindigkeit von Fahrzeug und Luft, also einer niedrigen Geschwindigkeit (120 km/h – 80 km/h = 40 km/h). Natürlich bewegt es sich tatsächlich dennoch mit hoher Geschwindigkeit (120 km/h).
Tent construction over a highway as a wind tunnel saves a lot of energy:
Driving a car at high speed (120 km / h) requires a relatively high amount of energy per distance traveled (8 liters of gasoline per 100 km). The one of the Ge Blowing wind generated at the entrance to the tunnel (80 km / h) has an effect on air resistance and the required energy expenditure, as if it were only at the differential speed of vehicle and air, ie a low speed (120 km / h - 80 km / h = 40 km / h). Of course, it actually moves at high speed (120 km / h).

Sekundärer Effekt der Zeltkonstruktion über einer Autobahn als WindkanalSecondary effect of tent construction over one Highway as a wind tunnel

Die Fahrsicherheit und der Fahrkomfort werden erhöht:The Driving safety and ride comfort are increased:

Sicherheit:Safety:

Die stets trockene Fahrbahn hat einen signifikant positiven Effekt auf den Bremsweg, von Schnee und Eis einmal ganz abgesehen.The always dry pavement has a significant positive effect on the braking distance, apart from snow and ice.

Nebel und Regen, ständig verschmutzende Scheiben entfallen, Aquaplaning, desgleichen Seitenwind und die Blendung durch Sonne oder Gegenverkehr.fog and rain, all the time polluting discs eliminated, aquaplaning, likewise crosswind and the glare from the sun or oncoming traffic.

Alle, auch schwach motorisierte Fahrzeuge, können in allen Situationen die erlaubte bzw. gewünschte Geschwindigkeit beibehalten, insbesondere LKW an Steigungen. Dadurch sinkt die Anzahl der Überholvorgänge; diejenigen, die dennoch stattfinden, vollziehen sich zügiger. Somit reduziert sich das Auflaufen schneller Fahrzeuge und das damit verbundene "Drängeln".All, even weak motor vehicles, can in all situations the allowed or desired Maintaining speed, especially trucks on inclines. Thereby decreases the number of overtaking events; those, which nevertheless take place, take place more quickly. Thus reduced the emergence of fast vehicles and the associated "jostling".

Das Zelt, sowohl die Rohrkonstruktion als auch die in Verbindung damit geplante Verstärkung der Leitplanken, verhindern zuverlässig, dass ein Fahrzeug links auf die Gegenfahrbahn gerät oder rechts die Böschung herabstürzt. In den allermeisten Fällen sollten jedoch bereits die Leitplanken dafür sorgen, dass ein Fahrzeug nicht mit dem Gerüst in Kontakt kommt. Dies ist für derartige Zusammenstöße nicht ausgelegt. Ein ganzes Segment von 100 Metern Gestänge würde zwar wohl nicht zusammenbrechen, aber deformiert und müsste womöglich vollständig erneuert werden.The Tent, both the pipe construction and in connection with it planned reinforcement of Crash barriers, prevent reliable, that a vehicle gets left on the oncoming lane or on the right the embankment falls down. In most cases However, already the guardrails should ensure that a vehicle not with the scaffolding comes into contact. This is for such collisions not designed. An entire segment of 100 meters of poles would indeed probably not collapse, but deformed and might have to be completely renewed become.

Mit dem Zelt sind somit die wichtigsten Unfallursachen eliminiert.With The tent thus eliminates the most important accident causes.

Komfort:Comfort:

Die Sonne knallt nicht mehr direkt auf das Autodach.The Sun no longer bangs directly on the car roof.

Es entsteht ein geringerer Geräuschpegel bei geöffnetem Fenster.It creates a lower noise level open Window.

Da schwächere Fahrzeugen mit weniger Motorleistung höhere Geschwindigkeiten erreichen, ist das Motorengeräusch leiser.There weaker Vehicles with less engine power reach higher speeds, is the engine noise quieter.

Im Zelt ist es (tagsüber) zwar hell, aber die direkte Sonnenstrahlung ist gedämpft. Es regnet niemals, die Scheiben bleiben sauber. Bei einer relativen Geschwindigkeit von 40 km/h zum umgebenden Luftstrom gibt es kaum Windgeräusche und auch der Motor strengt sich weit weniger an.in the Tent is it (during the day) Although bright, but the direct sunlight is muted. It Never rain, the windows stay clean. In a relative Speed of 40 km / h to the surrounding air flow, there are hardly wind noise and also the engine stretches far less.

Beeinträchtigend könnte sein, dass die Luft im Zelt schlechter ist. An vorhandenen Tunnelbauten, vor allem in den Alpen kann folgendes abgelesen werden – in Betracht kommen nur Fahrbahn getrennte Tunnel: kürzere Bauwerke kommen ohne Ventilation aus. Bei Zelten, die teilweise länger sind als die hier avisierten 10 km, kommen Ventilatoren zum Einsatz, die einen relativ langsamen Luftaustausch bewirken und dennoch für eine ausreichende Luftqualität sorgen. Wie man leicht ausrechnen kann, verweilt die Luft in unserem 10 km langen Autobahnzelt bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 80 km/h nur 7,5 Minuten, d.h. am Ende des Zeltes war die Luft 7,5 Minuten lang einer Immission von Abgasen ausgesetzt. Ein Fahrzeug mit 2 Litern Hubraum, welches mit 4000 U/Min und mit 120 km/h das Zelt durchfährt wurde 20 Kubikmeter Luft durch den Motor "ziehen", davon aber nur etwa 5 Kubikmeter "verbrauchen", da es nicht annähernd Vollgas benötigt. Demgegenüber stehen ihm, bei einem Abstand von je 25 m zum vor ihm und hinter ihm fahrenden Fahrzeug 5000 Kubikmeter Luft zur Verfügung. Es wird also nur 1 Promille Luft im Zelt tangiert. Eine für die Fahrer wahrnehmbare Beeinträchtigung der Luftqualität im Zelt ist somit nicht zu befürchten.prejudicial could be that the air in the tent is worse. At existing tunnels, before Everything in the Alps can be read as follows only roadway separate tunnels: shorter Buildings can do without ventilation. For tents, some longer are as the here announced 10 km, fans are used, which cause a relatively slow exchange of air and yet for a sufficient air quality to care. As you can easily figure out, the air lingers in ours 10 km long highway tent at a flow speed of 80 km / h only 7.5 minutes, i. At the end of the tent, the air was 7.5 minutes long exposed to an emission of exhaust gases. A vehicle with 2 Liters displacement, which with 4000 rev / min and with 120 km / h the tent was passed through 20 cubic meters of air through the engine "pull", but only about 5 cubic meters of "consume", as it is not nearly full throttle needed. In contrast, stand him, at a distance of 25 m to each in front of him and behind him Vehicle 5000 cubic meters of air available. So it will only 1 per thousand air touched in the tent. One for the drivers noticeable impairment the air quality in the tent is therefore not to be feared.

Es ist zu erwarten, dass sich die Luft im Zelt bei Sonnenschein stärker erwärmt als "draußen". Hinzukommt, dass die von den Motoren erzeugte Wärme im Zelt eingefangen wird. Im Endeffekt könnte es im Zelt leicht 35 Grad oder noch wärmer werden – sagen wir 40 – wenn draußen bei Sonnenschein 30 Grad herrschen. Denken, wir an die Fahrzeuge, die nicht mit einer Klimaanlage ausgestattet sind oder diese wegen der Betriebskosten nicht nutzen: Der höheren Lufttemperatur steht gegenüber, dass es sich hier auch bei 120 km/h angenehm mit offenem Fenster fahren lässt und vor allem, dass die Sonne nicht mehr ungehindert auf das Dach des Autos "knallt", was ja bekanntermaßen zu Temperaturen bis 80 Grad im Inneren führen kann. Wie sich der Sonnenschutz durch die Folie genau auswirkt, hängt von deren technischen Merkmalen im Detail ab.It It is to be expected that the air in the tent warms more in the sunshine than "outside". Added to that the heat generated by the engines is caught in the tent. In the end, it could easily be 35 degrees in the tent or even warmer will - say we are 40 - if outside in sunshine 30 degrees prevail. Thinking, we to the vehicles, which are not equipped with air conditioning or because of this not use the operating costs: The higher air temperature is across from, that it is also here at 120 km / h pleasant with an open window drive and above all, that the sun is no longer unhindered on the roof of the car "bangs", which is known to be temperatures lead to 80 degrees inside can. How the sunscreen through the film affects exactly depends on theirs technical characteristics in detail.

Indirekte Nutzenindirect Use

Dass die Fahrbahndecke sowohl vor Frost als auch vor direkter Sonnenbestrahlung geschützt ist, kann für diese nicht schädlich sein. Es wäre denkbar, dass billigere Fahrbahnbeläge eingesetzt werden können, diese auf andere Eigenschaften hin optimiert werden können, z.B. Abrollwiderstand oder Geräuschentwicklung, oder dass Fahrbahndecken seltener erneuert werden müssen – also weniger Baustellen. Abgesehen von den sicherlich ganz bedeutenden finanziellen Aspekten würde dies auch zu einer Minderung von Staus und Unfallgefahren führen.The fact that the road surface is protected against both frost and direct sunlight can not be harmful to them. It would be conceivable that cheaper road surfaces used These can be optimized for other properties, such as rolling resistance or noise, or that road surfaces have to be replaced less frequently - so fewer construction sites. Apart from the certainly very important financial aspects, this would also lead to a reduction of congestion and accidents.

Da die LKW auch mithalten können wenn es bergauf geht, könnte evtl. vielfach auf die spezielle Erweiterung der Fahrbahn von 2 auf 3 Spuren an Steigungen verzichtet werden.There the trucks can also keep up if it goes uphill, could maybe on the special extension of the carriageway of 2 be dispensed on 3 tracks on slopes.

Vorhandene "Kriechspuren" könnten eingezogen werden.Existing "creeping marks" could be confiscated become.

Ausführungsbeispielembodiment

Als Beispiel nehmen wir eine Autobahn mit zwei Spuren, sodass das Windkanalzelt 12 m breit und mit einem in etwa halbkreisförmigen Querschnitt 5,5 m hoch ist. Wir nehmen eine Länge von 10 km an.When Take, for example, a highway with two lanes, so the wind tunnel 12 m wide and with a roughly semicircular cross section 5.5 m high is. We take a length from 10 km.

Der zu erzeugende Luftstrom soll eine Geschwindigkeit von 80 km/h haben; das entspricht 22,2 m/sec. Bei dem gegebenen Querschnitt des Zeltes von ca. 58,3 m2 m wird hierfür die Energie von ca. 400.000 Joule pro Sekunde benötigt. Das entspricht in Jahr ca. 12.900.000 Mio. Joule.Of the air flow to be generated should have a speed of 80 km / h; this corresponds to 22.2 m / sec. At the given cross-section of the tent of approx. 58.3 m2 m will do this the energy of about 400,000 joules per second needed. The corresponds to about 12.9 million million joules in the year.

Berechnung:Calculation:

  • Querschnitt des Zelts: 58,3 m2Cross section of the tent: 58.3 m2
  • Luftvolumen pro Sekunde: 58,3 m2·22,2 m = 1294,26 m3Air volume per second: 58.3 m2 · 22.2 m = 1294.26 m3
  • Luftgewicht: 1294,26·1,28 kg = 1656,653 kgAir weight: 1294.26 x 1.28 kg = 1656.653 kg
  • Energiebedarf pro Sekunde: 1656,653/2·(22,2)2 = ca. 408.232 Joule = 12.874.016 Mio. Joule/JahrEnergy requirement per second: 1656,653 / 2 · (22,2) 2 = approx. 408,232 joules = 12,874,016 million joules / year

Bei per Dieselmotor angetriebenen Gebläsen benötigen wir theoretisch ca. 364.703 Liter Kraftstoff, da 1 Liter ca. 35 Mio. Joule beinhaltet. Weil bei Dieselmotoren jedoch der Wirkungsgrad von etwa 40% zu berücksichtigen ist, ergeben sich 911.758 Liter.at theoretically we need about 364,703 blowers driven by diesel engines Liters of fuel, since 1 liter contains about 35 million joules. Because For diesel engines, however, the efficiency of about 40% to be considered is 911,758 liters.

Nun wird der Luftstrom auf seinem Weg durch das Zelt durch Reibung an den Wänden und dem Gestänge abgebremst. Um die Strömungsgeschwindigkeit beizubehalten müssten weitere Gebläsen innerhalb des Zelts arbeiten – wenn niemand im Zelt fährt. Dieses In-Schwung-Halten des Luftstroms wird jedoch von den Fahrzeugen übernommen, die alle schneller als die Luft unterwegs sind (sein sollten). Je nach durchschnittlicher Geschwindigkeit und Anzahl der Fahrzeuge und nach Länge des Zeltes könnte sich die tatsächliche Strömungsgeschwindigkeit der Luft zwischen 70 und 90 km/h einpendeln.Now The airflow on its way through the tent due to friction the walls and the linkage braked. To the flow speed to maintain more fans work within the tent - if nobody drives in the tent. However, this in-momentum holding of the airflow is taken over by the vehicles, which are all faster than the air (should be). ever by average speed and number of vehicles and by length of the tent could the actual flow rate settle in the air between 70 and 90 km / h.

Auf der Autobahn fahren kleine und große PKW und LKW mit einem unterschiedlichen Verbrauch von 4 L/100 km bei einem langsam fahrenden kleinen Diesel-PKW, über 8 Liter/100 km, die ein mit 130 km/h fahrender Mittelklasse-PKW benötigt, über 15 L/100 km, die ein mit 150 km/h schnell fahrender SUV oder ein Wohnmobil benötigen bis zu 35 L/100 km, die ein Truck verbraucht. Wir gehen von einem durchschnittlichen Verbrauch von 12 Liter/100 km aus. Bei einer Zelt-Länge von 10 km ergibt sich ein durchschnittlicher Verbrauch von 1,2 Litern pro Fahrzeug.On The highway drive small and large cars and trucks with a different Consumption of 4 L / 100 km in a slow-moving small diesel car, over 8 liters / 100 km, which requires a 130 km / h moving mid-range car, over 15 L / 100 km, which is a 150 km / h fast moving SUV or a motorhome need up to 35 L / 100 km, which consumes a truck. We go from an average Consumption of 12 liters / 100 km. At a tent length of 10 km results in an average consumption of 1.2 liters per vehicle.

Bei der Fahrt durch das Zelt bewegen sich die Fahrzeuge bei gleicher Endgeschwindigkeit relativ zur Luft nur noch mit 20 km/h (entspricht 100 km/h) oder 40 km/h (entspricht 120 km/h) bis 100 km/h (entspricht 180 km/h) fort. Nehmen wir eine durchschnittliche Geschwindigkeit von absolut 120 km/h an, so beträgt die relative Geschwindigkeit zur Luft 40 km/h. Dabei verbrauchen sie nur wenig mehr als 1/3 des Kraftstoffes für die gleiche Strecke, also etwa 4,5 Liter/100 km oder 0,45 L/10 km Windkanalzelt. Gegenüber dem Verbrauch ohne Zelt ergibt sich also eine Ersparnis von 7,5 Litern/100 km. (Ein im Luftstrom ohne Motor "segelndes" Fahrzeug würde die 1,2 Liter zu 100% einsparen.at Driving through the tent, the vehicles move at the same Final speed relative to the air only at 20 km / h (equivalent 100 km / h) or 40 km / h (equivalent to 120 km / h) to 100 km / h (corresponds 180 km / h). Take an average speed from absolutely 120 km / h, that is the relative speed to the air is 40 km / h. Consume They only spend a little more than 1/3 of the fuel for the same distance, so about 4.5 liters / 100 km or 0.45 L / 10 km Windkanalzelt. Compared to the Consumption without a tent thus results in a saving of 7.5 liters / 100 km. (A vehicle "sailing" in airflow without an engine would save the 1.2 liters by 100%.

Passiert die Autobahn tagsüber (von 7–19 Uhr) alle 3 Sekunden ein Fahrzeug, nachts alle 12 Sekunden, so liegt die Verkehrsdichte bei:
Tagsüber: 1 h/3 = 1.200 Fahrzeuge/h
Nachts: 1 h/12 = 300 Fahrzeuge/h
= 12·(1200 + 300) = 18.000 Fahrzeuge pro 24 Stunden
If the motorway passes every 3 seconds during the day (from 7 am to 7 pm), every 12 seconds at night, the traffic density is at:
Daytime: 1 h / 3 = 1,200 vehicles / h
At night: 1 h / 12 = 300 vehicles / h
= 12 · (1200 + 300) = 18,000 vehicles per 24 hours

Diese würden, ohne das Vorhandensein eines Zeltes, im Jahr:
18.000·1,2 L·365 = 7.884.000, also rund 8 Mio. Liter verbrauchen.
These would, without the presence of a tent, in the year:
18,000 · 1.2 L · 365 = 7,884,000, ie consume about 8 million liters.

Durch Errichten eines Zelts werden bei gleicher Verkehrsdichte nur:
18.000·0,45 L·365 = 2.956.500, also rund 3 Mio. Liter verbraucht.
By erecting a tent at the same traffic density only:
18,000 · 0.45 L · 365 = 2,956,500, ie about 3 million liters consumed.

Das entspricht einer Einsparung von ca. 5 Mio. Liter/Jahr.The corresponds to a saving of approx. 5 million liters / year.

Bei einem Stau oder bei zäh fließendem Verkehr wird die Energie der Gebläse nutzlos verschwendet. Sie können abgeschaltet oder reduziert werden.at a jam or tough running Traffic, the energy of the fans is wasted useless. she can switched off or reduced.

Alternativenalternatives

Der hier beschriebene konkrete Vorschlag für die Gestaltung des Zelttunnels ist nur eine von sehr vielen möglichen Varianten und könnte sicherlich durch detailliertere theoretische Überlegungen, durch Experimente und letztlich durch ein Versuchs-Bauwerk verfeinert und verbessert werden. Insbesondere auch wurde bisher darauf verzichtet, spezielle Fahr- und Verhaltensvorschriften vorzuschlagen oder an der Konstruktion der Fahrzeuge heranzugehen. Hier liegen aber sicherlich noch große Potentiale.The concrete proposal for the design of the tent tunnel described here is only one of many possible variants and could certainly be explained by more detailed theoretical considerations, be refined and improved by experiments and ultimately by a trial structure. In particular, it has been refrained to propose special driving and behavioral rules or to approach the construction of the vehicles. But there are still big potentials here.

Autobahnen mit drei RichtungsfahrbahnenHighways with three directional lanes

Bisher wurde hier alles für Autobahnen mit zwei Richtungsfahrbahnen berechnet. Bei drei Spruren und einem entsprechend breiteren Zelt verschieben sich Gewichte innerhalb der Berechnungen. Am Ende ergibt sich jedoch ein äquivalentes Ergebnis mit der Tendenz zu einer noch höheren Rentabilität.So far everything was here for Highways calculated with two directional lanes. At three sprays and a correspondingly wider tent will shift weights within the calculations. In the end, however, results in an equivalent Result with a tendency to even higher profitability.

Vier und mehr RichtungsfahrbahnenFour and more directional roads

Bei so breiten Fahrbahnen ist die hier vorgeschlagene selbst tragende Stahlbogenkonstruktion nicht mehr sinnvoll. Möglich dagegen wäre eine durch Aufhängung an Pylonen unterstützte Konstruktion.at so wide lanes is the self-supporting proposed here Steel arch design no longer makes sense. On the other hand, one would be possible suspension supported on pylons Construction.

Geschwindigkeit des LuftstromsSpeed of airflow

Die im Ausführungsbeispiel mit 80 km/h angenommene Geschwindigkeit ist willkürlich gewählt. Eine noch schnellere Strömung würde einige Probleme verschärten (Zelteingang, Verlassen des Fahrzeugs im Zelt); jede langsamere Strömung würde den Energie-Einspar-Effekt mindern.The in the embodiment speed assumed to be 80 km / h is chosen arbitrarily. A even faster flow would be some Problems harden (Tent entrance, leaving the vehicle in the tent); every slower one flow would the Reduce energy-saving effect.

Gebläsefan

Für die Anordnung der Gebläse am Zelteingang kommt eine einstufige Lösung in Trichterform vor dem Zelt in Frage oder eine mehrstufige Lösung mit geringerer Gebläseleistung am Eingang und weiteren Gebläsen innerhalb der ersten Zeltstrecke.For the arrangement the blower At the entrance to the tent, a single-stage solution in funnel shape comes in front of the tent Tent in question or a multi-stage solution with lower fan performance at the entrance and further blowers within the first tent section.

Statt am Zelteingang könnten die Gebläse auch am Ausgang installiert werden (saugen), oder sowohl am Eingang als auch am Ausgang.Instead of at the tent entrance could the blowers too be installed at the outlet (suck), or both at the entrance as also at the exit.

Anstelle von Diesel-Kraftstoff, der günstigererweise den Fahrzeugen vorbehalten würde, können natürlich auch alle anderen Brennstoffe für den Antrieb der Gebläse verwendet werden, z.B. Erdgas. Statt Verbrennungsmotoren können auch Elektromotoren eingesetzt werden – oder ein Antrieb mit Strom der von Verbrennungsmotoren vor Ort erzeugt wird – die wahrscheinlich beste Lösung.Instead of from diesel fuel, which is cheaper reserved for the vehicles, can Naturally also all other fuels for the drive of the fans can be used, e.g. Natural gas. Instead of internal combustion engines can also Electric motors are used - or a drive with power the produced by internal combustion engines - which is probably best Solution.

Insbesondere bei Zelten, die in Nord-Süd-Richtung verlaufen und die somit quer zur Hauptwindrichtung "West" stehen, könnten sich je nach Topologie über dem First des Zeltes Windgeschwindigkeiten aufbauen, die eine wirtschaftliche Stromgewinnung ermöglichen. Die gewonnene Energie könnte u.a. zum Antrieb der Gebläse verwendet werden.Especially at tents in north-south direction run and thus transverse to the main wind direction "West", could depending on topology over to build up the first of the tent wind speeds, which is an economic power generation enable. The energy gained could et al to drive the fans be used.

Form des ZeltesShape of the tent

Optimale Form wäre ein exakter Halbkreis als Zeltquerschnitts. Das Problem dabei ist, dass bei einer Breite von 12 m am linken Rand der Fahrbahn sowie am rechten Rand der Standspur nicht die Höhe erreicht wird, die für hohe LKW und Busse erforderlich ist. Variationsmöglichkeiten würden sich ergeben, wenn die linke Spur generell für hohe Fahrzeuge gesperrt würde (mehr dazu weiter unten).optimal Shape would be an exact semicircle as a tent cross section. The problem is that at a width of 12 m at the left edge of the roadway as well At the right edge of the stand track is not reached the height necessary for tall trucks and buses is required. Variation possibilities would change result if the left lane were generally blocked for high vehicles (more see below).

Konstruktion des Zeltesconstruction of the tent

Es wurde bisher offen gelassen, ob sich die Folie auf der Innenseite des Gerüsts befindet oder ob sie es außen umspannt. Hier gibt es vier interessante Alternativen. Dazu sollte zunächst folgendes klar sein:
"Eigentlich" braucht die Folie gar keine Stütze. Durch den eingeblasenen Luftstrom entsteht nämlich ein Überdruck, der die Folie auf einen exakt halbkreisförmigen Querschnitt aufblasen würde. (Es gibt Gebäude aus Folie, welche durch eingeblasene Luft errichtet und gehalten werden.)
It was previously left open whether the film is on the inside of the framework or whether it spans the outside. There are four interesting alternatives here. First, the following should be clear:
"Actually," the film needs no support. Because of the injected air flow, an overpressure is created which would inflate the film to an exactly semicircular cross section. (There are buildings made of foil, which are built and held by blown air.)

Bei einem Ausfall des Gebläses würde die Folie langsam zusammensinken, da sich ja nur auf dem (langen) Weg an den Enden des Tunnels entweichen kann. Normalerweise dient das Gerüst jedoch lediglich dazu, dass die Folie auch bei einem seitlichen Wind von außen ihre Form beibehält.at a failure of the fan would the slide Slowly sinking, since only on the (long) way to the Ends of the tunnel can escape. Normally, however, the scaffolding serves only to the fact that the film also in a lateral wind of Outside maintains its shape.

Folie innenFoil inside

Befindet sich die Folie innen, so müsste sie an zahlreichen Punkten an den Spanndrähten befestigt werden, in einem Segment von 100 m etwa an 8000 Punkten (4 Befestigungen/qm). Dies hat den Nachteil, dass sie zeitaufwendig anzubringen und zu entfernen ist.is If the film inside, so would have they are attached to the tension wires at numerous points, in one Segment of 100 m approximately at 8000 points (4 fixings / sqm). This has the disadvantage of being time consuming to install and remove is.

Folie außenFoil outside

Die Folie "schwebt" durch den Luftdruck über dem Gerüst und wird bei Seitenwind gegen das Gerüst gedrückt. Abgesehen von der Verankerung in der vorgesehenen Klemmschiene am Boden sind weitere Befestigungen nicht erforderlich. Diese Lösung hat den Nachteil, dass sich die Rohrbögen nunmehr im Tunnel-Inneren befinden und einen Widerstand bilden, der die Luft allmählich abbremst. Dieser ist nicht unwesentlich, beträgt er doch ca. 1 m2 oder fast 2% des Tunnelquerschnitts auf alle 10 m. Es hängt vom Verkehr ab, um wie viel der Luftstrom sich verlangsamt bis dies durch die Beschleunigung durch die sich schneller bewegenden Fahrzeuge ausgeglichen wird. Notfalls müssten kleinere Ventilatoren im Tunnel, etwa nach jedem Kilometer angebracht werden, um die Strömungsgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten.The film "floats" by the air pressure over the scaffolding and is pressed against the scaffolding in crosswinds. Apart from the anchoring in the provided clamping rail on the ground further attachments are not required. This solution has the disadvantage that the pipe bends are now in the tunnel interior and form a resistance that gradually slows down the air. This is not insignificant, since it amounts to about 1 m 2 or almost 2% of the tunnel cross-section to every 10 m. It depends on traffic how much the airflow slows down until this is offset by the acceleration of the faster moving vehicles becomes. If necessary, smaller fans would have to be installed in the tunnel, about every kilometer, to maintain flow velocity.

Folie zwischen Rohrbögen (außen) und Spanndrähten (innen)Foil between pipe bends (outside) and tension wires (Inside)

Der o.g. Widerstand entfiele, da sie Drähte parallel zum Luftstrom verlaufen. Da die Drähte durch die Folie an den Rohrbögen befestigt werden müssten, ist die Folie wiederum aufwendig zu entfernen.Of the above-mentioned Resistance was eliminated as it wires parallel to the airflow run. Because the wires through the foil on the pipe bends would have to be attached the film is again consuming to remove.

Zwei FolienTwo slides

Eine Folie umhüllt von außen das Gestänge und hält Wind und Wetter ab. Im Inneren befindet sich eine weitere Folie, die für einen widerstandsarmen Strömungskanal sorgt. Die innere Folie benötigte nur wenige Befestigungspunkte an der Konstruktion, da lediglich das Herabfallen bei Ausfall des Gebläses verhindern muss.A Wrapped in foil from the outside the linkage and keeps wind and weather. Inside there is another slide, the for one low-resistance flow channel provides. The inner foil needed only a few attachment points on the construction, since only must prevent falling down in case of failure of the fan.

Stahlkonstruktionsteel construction

Je nachdem, wo die Folie sich befindet, ergeben sich zahlreiche Variationsmöglichkeiten für die Qualität und Formung der Konstruktion, z.B. statt verzinkter Rohre kunststoffüberzogene oder lackierte, Kunststoffseile statt Stahldrähte, Querverstrebungen für schneelast-gefährdete Tunnel u.v.a.m.ever After, where the film is located, there are numerous variations for the quality and shaping the construction, e.g. instead of galvanized pipes plastic-coated or painted, plastic ropes instead of steel wires, cross bracing for snow-load endangered tunnels u.v.a.m.

Änderungen an der Straßenverkehrsordnung und an den FahrzeugenChanges to the Highway Code and at the vehicles

Hierzu einige Beispiele:

  • 1. Es spricht eigentlich wenig gegen ein generelles Überholverbot für LKW im Zelt. Denn alle LKW können von der Motorleistung her die erlaubte Höchstgeschwindigkeit spielend einhalten. Würde man für LKW mit Problemen die Standspur für sehr langsames Fahren freigeben, so wäre das generelle Verbot für die linke Spur eigentlich folgerichtig. Dies würde eine deutlich abweichende Formgebung des Tunnels ermöglichen, mit dem Ziel einer geringeren Bauhöhe, geringeren Baukosten und geringerem Energieverbrauch für die Gebläse.
  • 2. In Anbetracht dessen, dass im Tunnel die Fahrbahn stets trocken und die Sicht stets gut sein wird, und dass auch bei hohen Geschwindigkeiten geringe Luftkräfte wirken, wäre zu prüfen, ob die erlaubte Höchstgeschwindigkeit für LKW nicht auf 100 km/h angehoben werden könnte. Abgesehen vom volkswirtschaftlichen Nutzen würde dies auch zur weiteren Homogenisierung des Verkehrsflusses führen und unfallträchtige Situationen eher vermindern.
  • 3. Das für die Motoren leichte Fahren im Tunnel würde es noch attraktiver machen, den größten (5.) Gang sehr "lang" zu machen oder einen speziellen 6. Tunnelgang vorzusehen. In diesem könnte dann, bei niedrigem Drehmoment, niedriger Leistung und vor allem einem nochmals deutlich reduzierten Kraftstoffverbrauch gefahren werden.
Here are some examples:
  • 1. There is actually little against a general overtaking ban for trucks in the tent. Because all trucks can keep the engine speed from the allowed maximum speed easily. If one were to release the lane for very slow driving for trucks with problems, the general ban on the left lane would actually be logical. This would allow a significantly different shape of the tunnel, with the aim of a lower overall height, lower construction costs and lower energy consumption for the blower.
  • 2. Considering that in the tunnel the road will always be dry and the visibility will always be good, and that even at high speeds low air forces act, it would be necessary to check whether the maximum allowed speed for trucks could not be raised to 100 km / h , Apart from the economic benefit, this would also lead to further homogenization of the traffic flow and rather reduce accident-prone situations.
  • 3. The light driving in the tunnel for the engines would make it even more attractive to make the largest (5th) gear very "long" or to provide a special 6th tunnel gear. This could then, with low torque, low power and, above all, a significantly reduced fuel consumption.

Kürzere ZeitenShorter times

Die bisherigen Berechnungen gehen davon aus, dass die Gebläse rund um die Uhr in Betrieb sind, also auch in verkehrsarmen Zeiten. Nun ist die Effizienz des Zeltes um so größer desto dichter der Verkehr ist. Die Kosten sind bei starkem und schwachem Verkehr gleich; die Kraftstoff-Ersparnis der Fahrzeuge ist jedoch proportional zur Verkehrsdichte. Wenn nachts nur ein Fahrzeug pro Stunde passiert, Kraftstoff spart und Maut zahlt, dann kann dadurch der Aufwand der Gebläse-Arbeit natürlich nicht ausgeglichen werden – sowohl bei finanzieller als auch energiemäßiger Betrachtung. Würden die Gebläse in der Zeit des unrentierlichen Verkehrsaufkommens abgeschaltet, ergäben sich in jeder Hinsicht noch günstigere Werte.The Previous calculations assume that the blowers are around operate around the clock, even in periods of low traffic. Now the efficiency of the tent is the greater the denser the traffic is. The costs are the same in heavy and weak traffic; the Fuel saving of the vehicles is however proportional to the traffic density. If only one vehicle per hour happens at night, fuel saves and tolls, then it can reduce the hassle of blower work Naturally can not be compensated - both in financial as well as in energy terms. Would the fan switched off in the time of the unprofitable traffic volume, would result even cheaper in every way Values.

Claims (1)

Patentiert werden soll die Kombination als Ganzes: Das Überbauen der Fahrbahn – einer Autobahn oder jeglicher Schnellstraße – mit einem Zelt, in welchem durch ein Gebläse ein Luftstrom in Fahrtrichtung erzeugt wird. Nicht beansprucht wird die Patentierung von technischen Details.The combination as a whole should be patented: The overbuilding the roadway - one Highway or any expressway - with a tent in which through a fan an air flow is generated in the direction of travel. Unclaimed will be the patenting of technical details.
DE200610022245 2006-05-12 2006-05-12 Motorway system for e.g. passenger car, ha tent-like structures roofed over drive tracks of motorway system, and blowers for strong wind flow in driving direction so that vehicles move with following wind Withdrawn DE102006022245A1 (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2023070143A1 (en) 2021-10-29 2023-05-04 Energy Membrane Gmbh Film tunnel for roadways

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