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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Windschattenmessgerät für Fahrzeuge,
insbesondere für Fahrräder.
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Es
ist bekannt, dass auf einen sich bewegenden Körper, z.B. ein Fahrzeug Kräfte wirken,
die diesen bremsen. Unter anderem verdrängt das Fahrzeug bzw. der Benutzer
die vor sich befindliche Luft, wobei die verdrängte Luft subjektiv als Gegenwind empfunden
wird. Weiterhin wird dem Fahrzeug unter Umständen zusätzlicher Gegenwind entgegengesetzt,
der es ebenfalls bremst. Dabei kann es sich um direkten Gegenwind
von vorne oder schräg
vorne aber auch um Seitenwind handeln. Kommt der Wind von hinten,
spürt man
keinen Gegenwind wenn die Windgeschwindigkeit größer ist als die eigene Fahrgeschwindigkeit.
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Gegen-
und Seitenwände
werden in allen Situationen gespürt,
in denen sich der Mensch mit oder ohne Hilfsmittel, beispielsweise
einem Fahrrad, Motorrad oder einem Auto, fortbewegt. Von allen Fahrtwiderständen ist
für den
Radfahrer der Luftwiderstand der unangenehmste. Er verschlingt beim
Fahren in der Ebene bei völliger
Windstille, abhängig
von der Fahrgeschwindigkeit, bis zu 80% der Antriebsleistung. Kommt
zusätzlich
noch Wind von vorne oder von der Seite, addieren sich die Luftwiderstandskräfte. Der
Luftwiderstand setzt sich aus dem Druck- und Reibungswiderstand
zusammen.
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Neben
der Verbesserung der Aerodynamik des Gesamtsystems Radfahrer-Rad bietet das Windschattenfahren
eine weitere Möglichkeit
um beim Radfahren Kraft zu sparen. Die Einsparung hängt dabei
von mehreren Faktoren ab:
- – von der Fahrgeschwindigkeit.
Faustregel: Die Krafteinsparung in % entspricht etwa der gefahrenen
Geschwindigkeit.
- – vom
Abstand vom Vordermann
- – von
der Anzahl der vorausfahrenden Fahrer und der gefahrenen Formation,
v.a. bei seitlichen Windkomponenten.
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Fahren
mehrere Fahrradfahrer hintereinander, beispielsweise bei einem Radrennen,
kommt es deshalb oftmals wesentlich darauf an, dass der Windschatten
eines vorausfahrenden Fahrrades bzw. Fahrers optimal ausgenutzt
wird. Der Windschatten spielt im Radsport eine erhebliche Rolle,
da man bis zu 30% Kraft sparen kann, wenn man im Windschatten des
Vordermannes, also auf der vom Wind abgewendeten Seite fährt.
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Erfahrene
Fahrradfahrer entwickeln mit der Zeit ein Gespür für die optimale Position hinter
bzw. je nach Windrichtung auch seitlich oder schräg bzw. versetzt
neben einem anderen Fahrradfahrer. Ein Problem besteht zum Beispiel
darin, dass das subjektive Empfinden des Radfahrers oftmals nicht
mit der Realität übereinstimmt.
Dies bedeutet, dass ein Radfahrer meint, er befände sich in der optimalen Position,
obwohl sich diese jedoch eigentlich beispielsweise einen halben
Meter weiter rechts oder links befindet. Aufgrund der oben beschriebenen
verschiedenen Einflussgrößen ist
es nicht einfach, die tatsächlich
optimale Position zu finden, oftmals sind aber gerade weniger erfahrene
Fahrer darauf angewiesen, beispielsweise in einem Radrennen den
Windschatten maximal auszunutzen.
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Es
ist zurzeit kein Messgerät
erhältlich,
welches den Radfahrer unterstützt, indem
es objektive Messwerte bezüglich
des Windschattens anzeigt.
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Die
Erfindung bezieht sich auf alle Anwendungsfälle, in denen Windschatten
bzw. die Suche nach einer optimalen Position im Windschatten wichtig
ist. Dies kann beim Radfahren, Segeln, Skaten u.ä. der Fall sein. Im Folgenden
wird die Erfindung jedoch beispielhaft für den Anwendungsfall des Radfahrens
erläutert.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin ein Gerät bereitzustellen,
mit dem insbesondere ein Fahrradfahrer schnell und sicher ermitteln
kann, ob er in einer für
ihn günstigen
Windschattenposition fährt.
Das Gerät
soll kostengünstig
herstellbar und einfach zu benutzen sein.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe durch ein Windschattenmessgerät mit mindestens einem Messgerät zur Ermittlung
der Windgeschwindigkeit und einem Anzeigegerät zur Anzeige eines aus der Windgeschwindigkeit
ableitbaren Messwertes erreicht.
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Zunächst ist
darauf hinzuweisen, dass der Begriff Windschattenmessgerät derart
zu verstehen ist, dass mit Hilfe eines solchen Messgerätes nicht der
Windschatten an sich gemessen werden kann, sondern dass die Messwerte
lediglich Rückschlüsse auf
einen möglichen
zu nutzenden Windschatten zulassen. Das erfindungsgemäße Windschattenmessgerät misst
den auf diesem wirkenden Wind, ein möglicher Windschatten wird also
nur indirekt ermittelt. Es werden also die Auswirkungen, die sich
durch Windschatten in Bezug auf den Gegenwind ergeben, gemessen,
wodurch dem Benutzer eine objektive Hilfestellung gegeben ist.
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Das
erfindungsgemäße Windschattenmessgeräte kann
vorteilhafterweise ein Windrad nutzen, um die Windgeschwindigkeit
zu ermitteln. Der auf das Windrad wirkende Wind versetzt dieses
in Drehung, so dass aus der Umdre hungsgeschwindigkeit des Windrades
auf die Windgeschwindigkeit geschlossen werden kann. Es sind aber
auch andere Messgeräte
geeignet, entscheidend ist, dass der auf das Messgerät wirkende
Wind gemessen und in eine Anzeige umgewandelt werden kann.
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Die
Darstellung des gemessenen Wertes kann in unterschiedlichster Art
und Weise erfolgen. Grundsätzlich
ist eine analoge oder digitale Darstellung möglich. Vorteilhafterweise wird
jedoch nicht die tatsächlich
gemessene Windgeschwindigkeit angezeigt, vielmehr wird eine einfache
und durch dem Benutzer schnell aufzunehmende Darstellung gewählt. Dies
ist wichtig, da der Benutzer oftmals körperlich in höchstem Maße angestrengt
ist und insofern eine einfache Informationen benötigt, die Aufnahme komplexer
Informationen ist in einer solchen Situation nicht oder nur eingeschränkt möglich.
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In
einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsvariante
erfolgt die Darstellung der gemessenen Werte auf dem Anzeigegerät in Form
von Zahlen beispielsweise zwischen 1 und 10, wobei 1 den geringsten
Windwiderstand und 10 den stärksten
Windwiderstand repräsentiert.
Vorteilhafterweise kann je nach Wetterbedingungen ein Referenzwert
ab Wert 5 vor der Fahrt eingestellt werden. Der Benutzer erkennt
somit auf den ersten Blick, ob der Windwiderstand verhältnismäßig hoch
oder niedrig ist. Fährt
er beispielsweise hinter einem anderen Radfahrer, kann er durch
verändernd
seiner Position schnell erkennen, ob der Wert auf der Skala zwischen
1 und 10 ansteigt oder abfällt.
Auch kann er leicht erkennen, ob sich der Wert trotz Beibehalten
der Position verändert.
Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn die Streckenführung nicht
geradeaus führt
oder sich die Windrichtung ändert.
Alternativ kann die Darstellung auch auf einer nach oben offenen
Skala erfolgen, je stärker
der Wind, desto größer der
Zahlenwert (ausgehend von 0).
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In
einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsvariante
werden die gemessenen Werte nicht in Zahlen sondern als Symbole
dargestellt. Beispiels weise ist es möglich, dass lediglich ein Pfeil
nach oben vermittelt, dass der gemessene Wert ansteigt, wohingegen
ein Pfeil nach unten vermittelt, dass der gemessene Wert abfällt. Ein
waagerechter Strich zeigt an, dass der Wert konstant bleibt. Vorteilhafterweise
ist die Zeitspanne einstellbar, über
die der gemessene Wert konstant bleiben muss, damit der waagerechte
Strich oder ein entsprechendes Symbol angezeigt wird. Die Zeitspanne
kann z.B. 2–5
s betragen. Somit bekommt der Fahrer nicht die Information, wie
hoch die aktuelle Windgeschwindigkeit ist, sondern er wird informiert,
ob er durch Veränderung
seiner Position in günstigere
Strömungsverhältnisse
gelangt oder nicht. Auch bei diesem System kann ein Referenzwert
als Ausgangswert dienen, von dem aus die Pfeile nach oben oder unten
weisen. Auch ist denkbar, dass sich die Anzeige auf den jeweils
zuvor gemessenen Wert bezieht.
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In
einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante können auch
Anzeigemöglichkeiten miteinander
kombiniert werden. Dies bedeutet z.B., dass der Benutzer zum einen
eine Information darüber
bekommt, wie hoch die aktuelle Windgeschwindigkeit ist, weiterhin
wird er aber auch durch die Pfeile schnell und einfach informiert,
ob und wie er seine Position verbessern kann.
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Vorteilhafterweise
weist ein akustisches Signal auf eine Verschlechterung der Gegenwindsituation
hin. Fährt
also ein Radfahrer lange Zeit in der optimalen Position hinter einem
anderen Radfahrer und ändert
sich die Windrichtung, so wird er neben der Anzeige, die er vielleicht
nicht permanent im Blick hat, auch durch ein Tonsignal auf die Verschlechterung
aufmerksam gemacht. Auch ist es möglich, unterschiedliche akustische
Signale für
eine Verbesserung und eine Verschlechterung ertönen zu lassen.
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Die
Darstellung in Symbolen hat ebenfalls der Vorteil, dass die zu vermittelnde
Information vom Benutzer leicht aufzunehmen ist.
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Das
erfindungsgemäße Windschattenmessgerät kann beispielsweise
an einem Fahrradlenker oder direkt am Körper (z.B. auf den Schultern
oder am Helm) befestigt werden, so dass von vorne, also dem Fahrer
entgegenwirkender Wind gemessen werden kann. Fährt ein Radfahrer in den Windschatten
eines anderen Radfahrers, nimmt die entgegenwirkende Windgeschwindigkeit
ab, was durch Abnahme der Windgeschwindigkeit registriert und auf dem
Anzeigegerät
angezeigt wird. Fährt
der Radfahrer wieder aus dem Windschatten heraus, nimmt die entgegen
wirkender Windgeschwindigkeit wieder zu. Es ist dem Radfahrer also
möglich,
die Position zu finden, in der ihm die geringsten Kräfte entgegen
wirken.
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Denkbar
ist auch die Verwendung zweier Windschattenmessgeräte, die
rechts und links außen am
Lenker befestigt sind. Diese zeigen jeweils die ermittelten Werte
auf ihrem Anzeigegerät
an. Durch Vergleich der angezeigten Werte ist es somit dem Fahrer
möglich,
festzustellen, ob er sich weiter nach links oder rechts orientieren
muss, um in eine für
ihn günstigere
Position mit weniger Gegenwind zu kommen. Die anzuzeigenden Messwerte
der beiden Windschattenmessgeräte
und die Richtungspfeile können
vorzugsweise auf einem gemeinsamen Anzeigegerät dargestellt werden bzw. weist
das Windschattenmessgerät
zwei Messgeräte
und ein Anzeigegerät
auf. Für
den Vergleich der Daten muss ein entsprechender Rechner z.B. im
Anzeigegerät
vorgesehen sein. Eine Anzeige beispielsweise in Form von Richtungspfeilen,
die nach rechts oder links weisen, kann dabei den Radfahrer schnell
und einfach informieren.
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Grundsätzlich kann
auch die Verwendung einer Vielzahl von Windschattenmessgeräten sinnvoll sein.
Beispielsweise können
Messgeräte
zur Ermittlung des Seiten und/oder Rückenwindes vorgesehen sein.
Im Sinne der Erfindung ist dabei nur wesentlich, dass sie dem Benutzer
Informationen bezüglich
der entgegenwirkenden Windgeschwindigkeit bzw. der optimalen Windschattenposition
vermitteln.
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An
Stelle der Nutzung eines Windschattenmessgeräts mit einem Fahrrad ist auch
die Verwendung mit einem anderen Fortbewegungsmittel denkbar. Die
Vorteile der Erfindung lassen sich beispielsweise auch dann nutzen,
wenn das erfindungsgemäße Windschattenmessgerät an einem
Motorrad montiert genutzt wird.
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Denkbar
ist auch eine Verwendung eines Windschattenmessgerätes am Körper des
Benutzers, beispielsweise dann, wenn er sich auf Schlittschuhen
oder Inlinern fort bewegt. In einem solchen Fall wäre das Messgerät zur Ermittlung
der Windgeschwindigkeit beispielsweise am Helm oder im Brustbereich
der Bekleidung des Benutzers befestigt. Das Anzeigegerät hält der Benutzer
dann vorteilhafterweise in der Hand, oder es ist als eine Art Armband ausgeführt.
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Es
kann auch in ein bereits bekanntes Pulsmessgerät integriert sein, dass ebenfalls
eine nutzt. Das Messgerät
kann mit dem Anzeigegerät
kabellos oder mit Hilfe eines Kabels verbunden sein.
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Auch
können
das Messgerät
und das Anzeigegerät
in einem Bauteil zusammengefasst sein, insbesondere dann wenn nur
ein einziges Messgerät verwendet
wird.
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Grundsätzlich ist
es auch möglich,
eine Brille als Anzeigegerät
zu verwenden. Die Darstellung beziehungsweise Anzeige der gemessenen
Werte bzw. der Richtungspfeile erfolgt dann durch Projektion auf eines
oder auf beide Brillengläser
und kann so vom Benutzer jederzeit wahrgenommen werden, ohne dass
er den Blick von der Straße
abwenden muss.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn das Messgerät und vorzugsweise auch das
Anzeigegerät
in ein Bauteil des Fortbewegungsmittels integriert sind. Bei spielsweise
können
jeweils in die Handhebel der Bremsen eines Fahrrads Messgeräte integriert
sein. Alternativ können
Aussparungen bzw. durchgängige Öffnungen
in der Lenkstange vorgesehen sein, in die beispielsweise ein Windrad
eingesetzt ist. Als Anzeigegerät
kann auch ein ohnehin meist vorhandener Fahrradcomputer dienen,
der zusätzlich
Informationen zur Windgeschwindigkeit anzeigt.
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Weitere
Vorteile und Ausführungsbeispiele der
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Zeichnung und aus den
Ansprüchen.
Es zeigen:
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1:
eine Prinzipdarstellung von 2 Radfahrern von oben,
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2:
eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Wind-Schattenmessgerätes auf einer Stange, insbesondere
einer Lenkstange eines Fahrrades,
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3:
eine Prinzipdarstellung einer zweiten Ausführungsvariante eines Windschattenmessgerätes.
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1 zeigt
einen vorderen Radfahrer 10 und einen hinteren Radfahrer 12 von
oben. Der Pfeil deutet die Windrichtung an. Neben dem normalen Fahrtwind
wirkt also auf die beiden Radfahrer 10, 12 Gegenwind
von schräg
vorne. Würde
nun der hintere Radfahrer 12 unmittelbar hinter dem vorderen
Radfahrer 10 fahren, wäre
er seitlichem Gegenwind ausgesetzt. Wie in 1 gezeigt,
befindet sich für
den hinteren Radfahrer die optimale Position zur Ausnutzung des
Windschattens schräg
hinter dem vorderen Radfahrer 10. Ein seitliches Herausfahren
aus dieser Position um nur wenige Zentimeter, verschlechtert die
optimale Ausnutzung des Windschattens enorm.
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2 zeigt
nun ein erfindungsgemäßes Windschattenmessgerät 14 in
einer einfachen Prinzipskizze. Das Windschattenmessgerät 14 weist
ein Messgerät 16 zur
Ermittlung der Windgeschwindigkeit und ein Anzeigegerät 18 zur
Anzeige eines aus der Windgeschwindigkeit ableitbaren Messwertes auf,
wobei beide Bauteile wie dargestellt an einer Lenkstange 20 eines
Fahrrades angeordnet sein können.
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Das
Messgerät 16 kann
zur Ermittlung der Windgeschwindigkeit ein Windrad 22 aufweisen,
welches durch den entgegenkommenden Wind in Drehung versetzt wird.
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Das
Anzeigegerät 18 weist
ein Display zur Anzeige von Symbolen oder alphanumerischen Zeichen 24 auf.
Beispielsweise kann die ermittelte Windgeschwindigkeit unmittelbar
angezeigt werden, es können
aber auch repräsentative
Zahlenwerte, beispielsweise von 0 bis 10 angezeigt werden. Alternativ ist
es möglich,
mit Hilfe von Symbolen, beispielsweise Pfeilen 26 eine
Zu- oder Abnahme der Windgeschwindigkeit anzuzeigen.
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Aus 3 ergibt
sich eine vorteilhafte weitere Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Windschattenmessgeräts 14.
Dieses weist vorteilhafterweise zwei Messgeräte 16 auf, die jeweils
rechts und links an der Lenkstange 20 befestigt sind. Weiterhin
ist ein Anzeigegerät 18 vorgesehen,
dass mit beiden Messgeräten 16 verbunden
ist. Durch die beiden Messgeräte 16,
die vorzugsweise Windräder 22 aufweisen,
ist es möglich,
Unterschiede zwischen den beiden Messgeräten 16 bzw. der gemessenen den
Geschwindigkeiten auf dem Anzeigegerät 18 anzuzeigen. Mit
Hilfe von Richtungspfeilen 28 kann dem Benutzer angezeigt
werden, welches Messgerät 16 den
geringen Wert anzeigt. Hierzu müssen
lediglich die gemessenen Werte der beiden Messgeräte 16 miteinander
verglichen werden und entsprechend der Richtungspfeil 28 in
Richtung des geringeren Wertes zeigen. Entsprechend muss das Anzeigegerät einen
Rechner enthalten, der derartige Rechenoperationen durchführen und
zur Anzeige bringen kann.