DE102013013141A1

DE102013013141A1 - Energieerzeugen durch die Umwandlung der Windkraft des Luftwiderstandes in mechanische Energie am Transportmittel während der Fahrt

Info

Publication number: DE102013013141A1
Application number: DE102013013141.3A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-08-08
Filing date: 2013-08-08
Publication date: 2015-02-12

Abstract

An den Frontebenen des Fahrzeuges wird, während der Fahrt, eine Bremswirkung durch den Luftwiderstand mit der Kraft bewirkt und die Luftströmung hauptsächlich zurückgestoßen. Mit diesen Maßnahmen aber wird sowohl ein Teil der Luft fast reibungslos durch das Fahrzeug geführt, und somit der Luftwiderstand verringern, als auch mit der Kraft ökonomisch umweltfreundliche Energie reproduziert. Durch die Einsetzung trompetenförmiger Kunststoff-Luftschächten, einem klassischen Differentialantrieb und einem Turbinenantrieb unter der Kofferraum des Fahrzeuges kann dieser Teil des Luftstromes genutzt werden um zusätzliche Energie zu produzieren. So wird für die vorderen Fahrzeugtriebräderachsen weniger Motorkraft benötig. Hiermit ein Fahrzeug, sowohl ein Frontantrieb für den Verbrennungsmotor, als auch einen zusätzlichen hinteren pneumatische Antrieb besitzt. Man kann mit Änderung der Größen und- Eigenschaften eine höhere Leistung erzielen.

Description

Es ist bekannt, dass seit mehreren Jahren nach einer Möglichkeit gesucht wird, den Luftwiderstand bei Fahrzeugen, durch die Änderung der Karosserieform und aerodynamischen Eigenschaften, zu verringern.
Man kann einen Teil des Luftwiderstandes aber auch zur Erzeugung von zusätzlicher Energie nutzen ohne die Karosserieform der heutigen Fahrzeuge gravierend zu ändern.
Mit steigender Geschwindigkeit steig auch die Bremswirkung des Luftwiderstandes auf den sich bewegenden Körper. Ein Teil des Luftstromes ( , Pos. 1) fließt während der Fahrt durch den Frontgrill/Facelift und den Stoßstangengrill unter die Motorhaube und zerfließt dort uneingerichtet aus.
Durch die Einsetzung zwei trompetenförmiger Kunststoff-Luftschächten ( , Pos. 2) oder ersatzweise durch den Luftstrom über Fahrgestellbaklen, einem klassischen Differentialantrieb und einem s g Turbinendifferential unter der Kofferraum des Fahrzeuges kann dieser Teil des Luftstromes genutzt werden um zusätzliche Energie für den hintere Antrieb ( , Pos. 2) zu produzieren.
Während der Fahrt fließt ein Teil des Luftstromes durch die Luftschächten ( , Pos. 1) zur den KunststoffPropeller ( , Pos. 3), die sich in einem Kunststoffgehäuse ( , Pos. 2) befinden. Durch die geometrische Form wird die Luftstromgeschwindigkeit an zum hinteren Ende des Luftschachts hin erhöht. Bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 30 km/h entsteht auf dem frontalen Querschnitt A₁ des Luftschachtes ( ) eine Windgeschwindigkeit c₁ von 8,33 m/s. Man geht davon aus, dass die Luftdichte ungeändert bleibt, dann gilt für den Volumenstrom Q bei sich änderndem Querschnitt A: Q = A₁·c₁ = A₂·c₂ A₁ ≈ 26 cm × 16 cm ≈ 0,035 m²; A₂ ≈ 16 cm × 11 cm ≈ 0,015 m²;
C₂ = c₁ × A₁/A₂ = 8,33 m/s × 0,035 m²/0015 m² ≈ 19,44 m/s.
Auf dem hinteren Querschnitt A₂ des Luftschachtes ( ) entsteht eine Windgeschwindigkeit von ca. 19,44 m/s. Damit besteht ein Winddruck von ca. 250 N/m² auf die nutzbare Anströmfläche A₁ des Luftschaufelblattes der Turbine ( ) (Siehe Beaufortformel/Beaufortskala). p_Wind = c_w· ρ / 2·ν² und F = A·p_Wind (in kgm/s² bzw. N) jeweils mit

A: = Projektionsfläche in m²
c_w: = dimensionsloser Luftwiderstandsbeiwert bzw. Strömungswiderstandskoeffizient
ν: = Windgeschwindigkeit in m/s
ρ: = Dichte der Luft in kg/m³

Die Dichte der Luft bei mittlerem Druck auf Meereshöhe von 1013,25 hPa = Millibar = 760 Torr = mmHg 1,204 bei 20°C. Luftwiderstandsbeiwerte

Formen, Körper c_w-Wert

Kreisplatte, Quadratplatte 1,11

lange Rechteckplatte 2,0

langer Zylinder (Draht) 1,2

Halbkugelschale, konvex 0,34

Halbkugelschale, konkav 1,33
Bei einer Windgeschwindigkeit von: 30 km/h (8,33 m/s) bei 20°C und 760 mmHg;
Gegenstand: quadratische Platte mit einer Fläche A von 1 m²;
Daraus ergibt sich eine Kraft F wie folgt: F = 1,11 / 2·1,204 kg / m³·1 m²·8,33² m² / s² ≈ 46,4 N

Bei der Windgeschwindigkeit von 19,44 m/s,
Gegenstand: quadratische Platte mit einer Fläche A₂ von 0,015 m²
Daraus ergibt sich eine Kraft F₁ wie folgt:

F₁ = 1,11/2 × 1,204 kg/m³ × 0,015 m² × 19,44² m²/s² ≈ 3,79 N,

oder laut der Beaufortskala:

Winddrücke auf eine Fläche mit c_w = 1
Windstärke	Windgeschwindigkeit	Winddruck
0	0,2	0,03
bis 1	1,5	1,4
bis 2	3,3	6,6
bis 3	5,4	17,6
bis 4	7,9	37,6
bis 5	10,7	68,9
bis 6	13,8	114,6
bis 7	17,1	176
bis 8	20,7	258
bis 9	24,7	367

Wenn die Luftdichte in den Luftschächten ( , Pos. 1) erhöht wird, wird die Kraft F₁ großer. Bei eine Fahrzeuggeschwindigkeit von 60 km/h besteht eine Luftgeschwindigkeit von 38,87 m/s auf der nutzbaren Anströmfläche des Luftschaufelblatts und somit eine Kraft F₂ von ca. 15,14 N. Das bedeutet, dass die Kraft mit der Geschwindigkeitssteigung quadratisch steigt.
Bei einem Turbinendurchmesser von 50 cm ( ) am Punkt r →₁, für angreifende Kraft F →, lautet für das Drehmoment M → im Bezug auf den Punkt r →₀ wie folgt: M → = (r →₁ – r →₀) × F → = r → × F → 1 N m = 1 kg m² / s² M₁ = (20 – 0) cm × 3,79 N ≈ 0,76 kg m2/s²
Bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 30 km/h überträgt der Propeller ( , Pos 3), die sich dreht, einen Drehmoment von ca. 1,52 Nm auf die Zahnräder ( , Pos 1, , Pos 1).
Auf die in dem Propeller integrierten Federn mit Kugeln ( , Pos 2). wirkt eine mit steigender Umdrehungsgeschwindigkeit größer werdende Zentripetalkraft, wodurch die Umdrehung stabilisiert und die Leistung erhöht wird.
Durch die Satellitenzahnräder ( , Pos 2). Das Drehmoment wird übertragen auf das Differentialtrommelzahnrad ( , Pos 3). Natürlich können die Zahnradübertragungsgrade variiert werden, um verschiedene Leistungen zu erzielen.
Die Umdrehung überträgt sich von der Differentialtrommel ( , Pos 3, , Pos 1)auf die traditionelle Differentialsatelliten ( , Pos 2) und somit auf die hinteren Radachsen des Fahrzeugs ( , Pos 3)

Claims

Nutzung des Luftwiderstandes bei Fahrzeugen zur zusätzlichen Energiegewinnung währende der Fahrt. Beschreibung Es ist bekannt, dass bei fahrenden Fahrzeugen durch einsetzen von Luftschächten und Trubinen mechanische Energie durch den Luftwiderstand gewonnen werden kann (DE 10 2011 011 979 A1). Durch einsetzen von einem traditionellen Differnzal und einem Propellerantrieb in einem Gehäuse wird die Energiegewinnung gesteigert und Platz eingespart, wodurch das Verfahren optimiert wird.