DE2933358A1

DE2933358A1 - Verfahren zur herabsetzung des stroemungswiderstandes

Info

Publication number: DE2933358A1
Application number: DE19792933358
Authority: DE
Inventors: Heinz Mondre
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-08-17
Filing date: 1979-08-17
Publication date: 1981-02-26

Description

Verfahren zur Herabsetzung des
Strömungswiderstandes Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herabsetzung des Strömungswiderstandes von um- bzw. durchströmten Objekten.
Bisher ist man beispielsweise im Fahrzeugbau wie auch im Schiffbau und bei der Herstellung von durchströmten Rohren immer bemüht gewesen, möglichst glatte Oberflächen vorzusehen, um so den Strömungswiderstand möglichst gering zu halten. Dabei hat man sich zwar beispielsweise in der Automobilindustrie bemüht, am Heck des Fahrzeuges günstige Abrißkanten vorzusehen, durch die in gewissem Maße die Ablösewirbel derart günstiger gestaltet werden, daß der Widerstandswert verbessert wird.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein ganz anderes Verfahren zur Herabsetzung des Strömungswiderstandes von um- bzw. durchströmten Objekten aller Art zu schaffen, mit dem noch größere bzw. zusätzliche Erfolge insbesondere bei bestimmten Anwendungen erreicht werden können.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in Abhängigkeit von der vorgesehenen Relativgeschwindigkeit des strömenden Mediums zu dem Objekt und der sich dabei bei glatter Oberfläche des Objektes ausbildenden Grenzschicht Strukturen auf der Oberfläche vorgesehen werden, die eine Turbulenz der Grenzschicht bewirken.
Es hat sich nämlich gezeigt, daß durch die Ausbildung derartiger Turbulenzen in der Grenzschicht die Reibungsverluste des umströmten Objektes wesentlich herabgesetzt werden können. Es ist dabei lediglich darauf zu achten, daß die Stärke der Strukturen so groß ist, daß bei den vorgesehenen Strömungsgeschwindigkeiten die Grenzschicht auch tatsächlich in Turbulenz gerät.
Eine besonders günstige Weiterbildung des Verfahrens besteht dabei darin, daß die Strukturen durch strukturierte bzw. geprägte Folien gebildet werden, die nachträglich auf die Objektflächen aufgebracht werden. Dies ist in einfacher Weise möglich. Beispielsweise können die wesentlichen Strömungsflächen eines Automobils mit derartigen Folien beklebt werden, die zugleich das Aussehen des Automobils günstig beeinflussen und zusätzlich einen Oberflächenschutz darstellen können.
Eine weitere Möglichkeit zur Erzeugung der Strukturen besteht darin, daß auf die Oberfläche des Objektes härtbares Material aufgebracht wird, wobei die Strukturen dann durch Anströmen eines Mediums bei gleichzeitiger Aushärtung des Materials erzeugt werden.
Dabei besteht eine besonders vorteilhafte Variante darin, daß das Objekt mit der in etwa vorgesehenen Geschwindigkeit des Objektes durch das Medium bewegt wird. Bei geeigneter Materialbeschaffenheit und Aushärtgeschwindigkeit entstehen dann die gewünschten Strukturen automatisch in einer optimalen Stärke, so daß die Grenzschicht auch nach der Aushärtung optimal verwirbelt wird. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn das Medium dasjenige ist, in dem sich das Objekt später bewegen soll. In diesem Fall werden während des Umströmens des aushärtbaren Materials die Strömungsverhältnisse geschaffen, die tatsächlich später in der Praxis auftreten, so daß sich in dem Material optimale Strukturen bilden, die nach dem Aushärten auch optimal die Grenzschicht verwirbeln.
Es ist aber nicht nur möglich, durch das aushärtbare Material selbst die endgültigen Strukturen zu schaffen.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist nämlich auch vorgesehen, daß die durch die Strömung des Mediums erhaltene Struktur als Musterstruktur für auf andere Weise auf den Oberflächen anzubringende Strukturen benutzt wird. Beispielsweise kann man so eine Musterstruktur erhalten, die zur Herstellung entsprechender, später aufzubringender Folien dienen kann.
Selbstverständlich ist es auch möglich, daß die Strukturen durch mechanisches Bearbeiten der Objektflächen gebildet werden. Dieses kann durch Eindellen, Riefeln oder dergleichen bzw. gleich beim Auswalzen bzw. Pressen entsprechender Blechflächen bzw. beim Formen von Objektflächen aus Kunststoff bewirkt werden.
Während man sich bisher in der Hauptsache darum bemüht hat, die Hinterseite von Objekten wie Automobilen, Schiffen oder dergleichen besonders günstig zu gestalten, um die Ablösewirbel zu verringern, ist gemäß einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung vorgesehen, daß die Strukturen auf der im wesentlichen ganzen äußeren Oberfläche vorgesehen werden. Dies bedeutet, daß auch die vorderen angeströmten Flächen mit solchen Strukturen versehen werden. Hierdurch erreicht man, daß nicht nur die Ablösewirbel im hinteren Bereich verringert werden, sondern daß auch der Strömungswiderstand im in bezug auf die Bewegung des Objektes vorderen Bereich und mittleren Bereich merklich herabgesetzt wird.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung, der in diesem Zusammenhang bisher überhaupt noch keine Beachtung geschenkt worden ist, sieht vor, daß die Strukturen im Inneren von Rohren erzeugt werden. Auf diese Weise kann der Strömungswiderstand solcher Rohre erheblich herabgesetzt werden.
Bezüglich der Objekte, deren Oberfläche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt werden kann, besteht eine Vielzahl von möglichen Anwendungen. So kann das Verfahren beispielsweise auf Kraftfahrzeuge angewendet werden. Ebenso ergibt sich aber auch ein entsprechender Erfolg, wenn es sich bei den Objekten um in Wasser bewegte Objekte handelt. Dies können beispielsweise Surfbretter oder auch Boote sein.
Es versteht sich, daß im übrigen viele Möglichkeiten bestehen, in welcher Weise die Strukturen auf den Objekten angebracht werden können. Die hierzu angegebenen Verfahren beschränken keinesfalls das Ausmaß der Erfindung. Auch sind verschiedenste an sich bekannte Verfahren möglich, wie man die optimale Struktur bestimmen, d.h. beispielsweise ihre Höhe bzw. Tiefe und die günstigsten Abstände zwischen den Erhebungen bzw.
Vertiefungen feststellen, messen oder überwachen kann.
Die Erfindung ist also keinesfalls auf die angegebenen Ausführungsbeispiele und Anwendungsfälle beschränkt.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Herabsetzung des Strömungswiderstandes von um- bzw. durchströmten Objekten, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von der vorgesehenen Relativgeschwindigkeit des strömenden Mediums zu dem Objekt und der sich dabei bei glatter Oberfläche des Objektes ausbildenden Grenzschicht Strukturen auf der Oberfläche vorgesehen werden, die eine Turbulenz der Grenzschicht bewirken.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturen durch strukturierte bzw. geprägte Folien gebildet werden, die nachträglich auf die Objektfläche aufgebracht werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Oberfläche des Objektes härtbares Material aufgebracht wird, wobei die Strukturen dann durch Anströmen eines Mediums bei gleichzeitiger Aushärtung des Materials erzeugt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Objekt mit der in etwa vorgesehenen Geschwindigkeit des Objektes durch das Medium beweyt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium dasjenige ist, in dem sich das Objekt später bewegen soll.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Strömung des Mediums erhaltene Struktur als Musterstruktur für auf andere Weise auf den Oberflächen anzubringende Strukturen benutzt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturen durch mechanisches Bearbeiten der Objektflächen gebildet werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturen auf der im wesentlichen ganzen äußeren Oberfläche vorgesehen werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturen im Inneren von Rohren erzeugt werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Objekte Kraftfahrzeuge sind.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Objekten um in Wasser bewegte Objekte handelt.