DE102008046552A1

DE102008046552A1 - Aerodynamischer Versuchsstand

Info

Publication number: DE102008046552A1
Application number: DE102008046552A
Authority: DE
Inventors: Peter Dr. Röser; Reiner Dr. Müller; Gustavo Estrada; Jochen Meder
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2008-09-10
Filing date: 2008-09-10
Publication date: 2010-03-11

Abstract

Die Erfindung betrifft ein aerodynamisches Messverfahren zur Ermittlung des Strömungsverhaltens von Prüfobjekten mittels Messung der auf das Prüfobjekt wirkenden Kräfte bei dem das Fahrzeug mit einer Fixier- und Hebeeinrichtung in einem definierten Abstand zu einem sich bewegenden Boden zur Simulation einer Fahrbahn im Bodenbereich gehalten wird. Um einen aerodynamischen Versuchsstand dahingehend weiterzuentwickeln, dass unter Beibehaltung eines durchgehenden, breiten Bandes mit bezüglich der Umströmung des Prüflings bestmöglicher Simulationsgüte die Genauigkeit der Messung und die Effizienz des Prüfablaufs verbessert ist, wird vorgeschlagen, dass das Prüfobjekt durch die Fixier- und Hebeeinrichtung zwischen einer ersten Position, bei der das Prüfobjekt mit seinem gesamten Gewicht auf dem Boden aufsteht, und einer zweiten, demgegenüber angehobenen Position angehoben oder abgesenkt wird, wobei in jeder der beiden Positionen die wirkenden Kräfte gemessen werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein aerodynamisches Messverfahren für einen aerodynamischen Versuchstand mit einem bewegten Boden in Form eines durchgehenden Laufbandes zur optimalen Simulation der Strömung, insbesondere im Bereich der drehenden Räder und in Bodennähe.
Aerodynamische Versuchsstände dienen zur Ermittlung von aerodynamischen Eigenschaften insbesondere bei Fahrzeugen. In der Regel ist ein Windkanal vorgesehen, der mit einem Gebläse eine Luftströmung erzeugt, die über Gleichrichter gleichförmig parallel, turbulenz- und geräuscharm zum aerodynamischen Versuchsstand geführt wird.
Es ist bekannt, dass zur wirklichkeitsnahen Simulation einer Straßenfahrt die Darstellung einer bewegten Fahrbahn und der Raddrehung von Vorteil ist, da die Grenzschichtströmung am Boden sowie die Um- bzw. Durchströmung des bewegten Rades die wirkenden Kräfte auf das Fahrzeug beeinflussen. Hierzu ist es bekannt geworden, zwischen den Raddreheinheiten, auf denen das Fahrzeug abgestellt ist, ein durchgehendes Laufband anzuordnen, das mit entsprechender Geschwindigkeit umläuft.
Aus der DE 10 2005 040 445 A1 und aus der DE 103 38 638 A1 ist darüber hinaus ein bewegtes die Fahrbahn simulierendes Laufband bekannt, das sich nicht nur zwischen den Raddreheinheiten, sondern darüber hinaus erstreckt. Das Fahrzeug ist seitlich mittels Fixiereinrichtungen gehalten. Die Räder des Fahrzeugs sind auf Aufstandsflächen abgestellt, die sich unmittelbar unter dem Laufband befinden, und werden durch das sich bewegende Laufband mitgenommen, d. h. gedreht. Der in der DE 103 38 638 A1 gezeigte Versuchsstand umfasst einen feststehenden Boden auf dem das Laufband als Gesamteinheit auf einer Waagenplatte schwimmend gelagert ist. Die aerodynamischen Kräfte in Fahrzeuglängs- und Fahrzeugquerrichtung werden an den Lagern der Wagenplatte gemessen. Verluste des Prüfobjekts wie der Rollwiderstand, das Lüftermoment der Räder sowie mechanische Verluste im Antriebsstrang des Fahrzeugs (Radlager, Restbremsmoment etc.) werden somit zu inneren Kräften und können ausgeblendet werden.
Von Vorteil ist, dass durch das großflächige Laufband die Straßenfahrt optimal simuliert werden kann. Bei dieser Anordnung werden die Messdaten allerdings durch aerodynamische Wechselwirkung mit dem Laufband beeinflusst. Störende Kräfte müssen entsprechend korrigiert werden. Ursächlich für die störenden Kräfte sind prüflingsabhängige Unterschiede zwischen Laufband- und Strömungsgeschwindigkeit in Bandnähe.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein aerodynamisches Messverfahren dahingehend weiterzuentwickeln, dass unter Beibehaltung eines durchgehenden, breiten Bandes mit bezüglich der Umströmung des Prüflings bestmöglicher Simulationsgüte die Genauigkeit der Messung verbessert ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Der Kern der Erfindung besteht darin, das zu vermessende Prüfobjekt mit einer Fixier- und Hebevorrichtung zwischen zwei Positionen so anzuheben bzw. abzusenken, dass eine Tarierung des Versuchsstandes für jedes einzelne Prüfobjekt möglich ist. Das Prüfobjekt wird von einer ersten Position, bei der das Fahrzeug mit seinem gesamten Gewicht auf der Bandeinheit aufsteht, in eine dem gegenüber angehobene Position verbracht. In beiden Positionen werden die auf das Prüfobjekt wirkenden Kräfte mittels einer Kraftmesseinrichtung ermittelt. Ist die Fixier- und Hebevorrichtung nicht mit dem Laufbandrahmen verbunden, so werden in der angehobenen Position des Prüfobjekts mit der beschriebenen Kraftmesseinrichtung nur die störenden Kräfte erfasst. Der Luftwiderstand des Prüflings samt Fesselung kann somit durch die erfindungsgemäße Lösung ausgeblendet werden.
Das erfindungsgemäße aerodynamische Messverfahren kann folgendermaßen ablaufen: Das zu vermessende Fahrzeug wird außerhalb der Messstrecke vorbereitet, anschließend in die Messtrecke verbracht und auf der Bandeinheit positioniert. Die Fixier- und Hebeeinrichtung wird an das Prüfobjekt angeschlossen, so dass dieses gefesselt ist.
Eine erste Messung der wirkenden Kräfte wird in der ersten Position, also im neutralen, nicht angehobenen Zustand, mit laufendem Band und Anströmung bei Sollgeschwindigkeit durchgeführt.
Eine zweite Messung erfolgt nach dem Anheben des Fahrzeugs, bis alle Räder frei drehen und keinen Kontakt zum Boden mehr haben. Die Drehung der Räder kann ggf. durch Raddreheinheiten unterstützt werden.
Wenn die Fixier- und Hebeeinrichtungen nicht mit dem Rahmen der Laufbandkonstruktion, sondern mit dem Prüfstandsfundament verbunden sind, so zeigt die Kraftmesseinrichtung im angehobenen Zustand des Prüfobjekts nur das Integral der störenden Kräfte, die die Strömung direkt auf das Laufband auswirkt. Für den beschriebenen aerodynamischen Versuchsstand lässt sich damit eine rechnerische Korrektur ableiten. Bei der Messung im neutralen, nicht angehobenen Zustand ergibt sich an der Messeinrichtung eine Summe aus den tatsächlichen aerodynamischen Widerstandskräften und den störenden Kräften, die durch die direkte Wechselwirkung zwischen der Strömung und dem Laufband verursacht werden. Durch Subtraktion der im abgehobenen Zustand des Prüfobjekts gemessenen Kräfte können eben jene Verluste herausgerechnet werden.
Eine Messung der Kräfte kann auch an der Fixier- und Hebeeinrichtung erfolgen. Die dort gemessenen, horizontalen Kräfte beinhalten den tatsächlichen aerodynamischen Widerstand des Prüfobjekts, den aerodynamischen Widerstand der Fesselung und die bereits beschriebenen Verluste des Prüfobjekts (Rollwiderstand etc.).
In einer Alternative kann die Fixier- und Hebeeinrichtung mit dem Rahmen der Laufbandkonstruktion verbunden sein. In Kombination mit der Messeinrichtung, die das gesamte Laufband erfasst, können die störenden, aerodynamischen Kräfte aus den Messungen im neutralen, nicht angehobenen sowie im abgehobenen Zustand ebenfalls ermittelt werden.
Analog zum Verfahren zur Ermittlung des aerodynamischen Widerstandes lässt sich mit den beschriebenen Vorrichtungen auch eine Seitenkraftmessung unter Schräganströmung des Laufbands und des Prüfobjekts durchführen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102005040445 A1 [0004]
- DE 10338638 A1 [0004, 0004]

Claims

Aerodynamisches Messverfahren zur Ermittlung des Strömungsverhaltens von Prüfobjekten mittels Messung der auf das Prüfobjekt wirkenden Kräften bei dem das Fahrzeug mit einer Fixier- und Hebeeinrichtungen in einem definierten Abstand zu einem sich bewegenden Boden zur Simulation einer Fahrbahn im Bodenbereich gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Prüfobjekt durch die Fixier- und Hebeeinrichtung zwischen einer ersten Position, bei der das Prüfobjekt mit seinem gesamten Gewicht auf dem Boden aufsteht, und einer zweiten, demgegenüber angehobenen Position angehoben oder abgesenkt wird, wobei in jeder der beiden Positionen die wirkenden Kräfte gemessen werden.
Aerodynamisches Messverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Prüfobjekt durch die Fixier- und Hebeeinrichtung in eine beliebige Position zwischen der ersten und zweiten Position angehoben oder abgesenkt wird, in der die wirkenden Kräfte gemessen werden.
Aerodynamische Messverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kräfte mittels Kraftmesseinrichtungen aufgenommen werden, die an der Fixier- und Hebeeinrichtung angeordnet sind.
Aerodynamische Messverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kräfte mittels Kraftmesseinrichtungen aufgenommen werden, die an einer Rahmenkonstruktion für den sich bewegenden Boden angeordnet sind.
Aerodynamisches Messverfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Räder des Prüfobjekts durch eine Raddreheinheit angetrieben werden.