Auto 3

8.7.2018

etwas Tuning gefällig?

da die ersten beiden Autos immer noch sehr schnell unterwegs sind, noch viele Stellen enthalten sind, an denen Gewicht gespart werden kann, die Falle sehr schwach ist (im Vergleich mit Fallen, die ich bereits hatte) reifte in mir der Gedanke, wo wohl die Grenzen sind. Wie weit kann so ein Auto wirklich fahren? Sind da vielleicht auch 100m drin? Unvorstellbar eigentlich.

 

Der Gedanke ließ mich nun nicht mehr los. Die Berechnungen versprachen unvorstellbare Reichweiten.

Ich muss versuchen die Grenzen, so weit wie es mir mit einfachen Mitteln möglich ist, zu erweitern.

 

Ich habe mit dem ersten Auto Versuche durchgeführt um herauszufinden, wie groß die Kraft nun wirklich sein muss um ein 100g Auto mit meinen Rädern zu bewegen.

Das Ergebnis ist verblüffend: es werden gerade mal 0,16g Schubkraft benötigt. Das ist ca. 1/7 von dem was unser erstes Auto aufbringt. Dieses ist ja sogar noch eine 1,25%-Steigung (1cm auf 80cm ) hochgefahren.

Für den Versuch habe ich an die Antriebsachse des Autos ein Gewicht von gerade mal 18g gehängt und es fährt!

Im Moment ziehen da knapp 130g dran.

 

Es gibt also noch Einiges zu optimieren.

 

Ich habe dazu meine Excel-Berechnung auf die neue Situation angepasst und berechnet, wie groß die Kurvenscheibe für eine gute Mausefalle und die reduzierte Schubkraft sein müsste.

Blöderweise wird die ca. 2,65m groß. Damit wird die wohl nicht mehr sehr leicht zu bauen sein.

Hier brauche ich also eine andere Lösung.

Ich muss ein Getriebe einbauen. Allerdings hat so ein Getriebe immer Reibungsverluste. Welchen Wirkungsgrad kann ich hier annehmen? Das muss über einen Versuch ermittelt werden. Ich habe dazu Zahnräder für eine Übersetzung von 10:1 bestellt und ein Getriebe gebaut. Damit konnte ich nach einigem Optimieren einen Wirkungsgrad von über 95% erzielen.

D.h. wird vorne eine Kraft von 150g eingeleitet, kommen hinten nicht die idealen 15g raus, sondern eben nur 95% davon, also 14,25g.

 

Damit kann ich die Berechnung so auslegen, dass die Kurvenscheibe nicht zu groß wird, das Auto aber trotzdem eine gute Reichweite hat.

Rechnerisch kommen mit meiner guten Mausefalle (850g / 200g), ich sags mal vorsichtig, deutlich über 100m heraus!

Wieviel über 100m sage ich erst später. :-)

Allerdings funktioniert das nur, wenn ich es schaffe das Auto auf 80g zu reduzieren und das obwohl zusätzlich ein 10g schweres Getriebe verbaut werden muss.

 

Wenn ich das Auto so leicht bauen kann, reicht eine Schubkraft von 0,11g. Das würde einer Zugkraft im Faden von 12,4g entsprechen, würde der direkt an der Radachse angreifen.

 

Noch ein Hinweis: scheinbar haben die Mausefallen sehr große Fertigungstoleranzen.

Die Wettbewerbsfalle aus den ersten beiden Autos und meine bereits vorhandene Falle sind vom gleichen Hersteller.

Der Unterschied in der Federkraft ist aber enorm.

Wettbewerbsfalle: 570g/60g

vorhandene Falle: 850g/200g

Kräfte jeweils voll gespannt und in Endlage gemessen

 

Wenn man ein Auto bauen will, das richtig weit fährt sollte man immer die stärkste Mausefalle suchen, die man bekommen kann. Ist aber ja eigentlich irgendwie logisch.

 

Zum Bau des dritten Autos:

Auch wenn jetzt minimales Gewicht im Vordergrund steht, möchte ich das Auto wieder so aufbauen, dass jeder ohne spezielle Werkzeuge so ein Auto nachbauen kann. Ich möchte hier kein HighTec-Auto bauen, was nur aus CNC gefrästen CFK-Teilen besteht. Mit solchen Mitteln wäre bestimmt noch einiges herauszuholen, ist aber für den Modellbauer oder Jugendliche nicht mehr herzustellen. Außer einer Bohrmaschine, Säge, Kleber, Feilen, Cutter-Messer ... das übliche Modellbauerwerkzeug, wird kein spezielles Werkzeug benötigt.

Auch die Materialien sollen einfach zu besorgen sein. Es muss kein CFK-verwendet werden. Depron/Balsaholz/Sperrholz ist ausreichend leicht und stabil und vor allem ungefährlich zu bearbeiten. Bei CFK muss man da wegen scharfen Kanten, spitzen Fasern und Schleifstaub, der nicht eingeatmet werden sollte, schon mehr aufpassen. 

 

Oberstes Ziel für das dritte Mausefallenauto ist also Leichtbau. 

Ich habe mich entschieden die Kurvenscheibe wieder aus Depron zu erstellen, allerdings deutlich gewichtsreduziert. Für den Rahmen werde ich CFK-Rund- und Flachstäbe verwenden. Die sind extrem stabil, leicht, relativ kostengünstig und vor allem einfach mit Säge und Bohrer zu bearbeiten.

Zweites Ziel ist auf die wirklich benötigte Antriebskraft zu reduzieren.

Jetzt ist nur noch die Frage, ob so ein Auto dann alleine anfahren können muss (Auto muss Haftreibung überwinden) oder ob es einen kleinen Stups bekommen kann (Auto muss nur Rollreibung überwinden)

 

Das Getriebe für das neue Fahrzeug ist ja aus den obigen Versuchen zur Ermittlung des Wirkungsgrades bereits fertig gestellt.

14.07.18

Der Träger für die Mausefalle ist fertig. Ich habe ihn nicht aus Depron gebastelt, wie zuerst geplant, sondern aus Balsaholz. 

Er muss relativ große Kräfte aufnehmen (die Falle bringt am Ende ja fast 1kg Spannkraft auf) und dabei sehr verwindungssteif sein, so dass sich die konstruierte Geometrie nicht zu stark ändert und der Faden immer ideal von der Kurvenscheibe geführt werden kann.

16.07.18

80g? keine Chance!

Weniger als 100g werden nicht drin sein. Ich hoffe, dass die Auslegung trotzdem reicht das Auto zu bewegen. Ansonsten muss die Fadenkraft auf Kosten der Reichweite erhöht werden. Mal probieren.

 

Das Konzept, den oben gezeigten Träger auf zwei Kohlefaserstäbe zu stellen, wiegt einfach zu viel. Die Stäbe alleine wiegen 14g. Damit hat der ganze Rahmen dann 20g. Das muss leichter gehen.

 

Nicht sehr schön, aber leicht: die neue Kurvenscheibe. Sie wiegt nur 10g. Sie besteht wieder mal aus 2mm Depron. Die Querstäbe sind aus 1,5mm CFK-Rundstäben erstellt.

16.07.18

es fährt...aber nicht so, wie ich mir das vorgestellt habe.

Der Rahmen ist noch nicht verwindungssteif genug. Die Kraft im Faden verwindet das ganze Fahrzeug. 

Außerdem ist es jetzt nicht 80g schwer sondern doch 100g und benötigt daher etwas mehr Zug im Faden.

Es fährt nicht von alleine an und bleibt bei der kleinsten Steigung oder Unebenheit stehen.

Auf Linoleum fährt es gar nicht mehr. Es benötigt einen harten Untergrund. Ob es in einer Turnhalle fahren kann weiß ich noch nicht.

19.07.18

ich hab noch mal ein Versuchsauto gebaut. Diesmal wieder aus Balsaholz. 

Balsaholz ist etwas verwindungssteifer als Depron. 

Die neue Kurvenscheibe ist etwas kleiner um etwas mehr Zugkraft im Faden zu erreichen. 

Das Mausefallenauto hat immer noch und trotz Getriebe 102g.

 

Und es bewegt sich mit knapp 8cm/s ganz langsam vor sich hin. Hoffentlich fährt es mit der Geschwindigkeit immer weiter. Wenn es das tut, wird es die weiteste Fahrt, die ich bisher so im Internet "ergooglen" konnte.

Das Auto ist auf eine Reichweite von knapp 500m ausgelegt. Ob es die wirklich schafft?

Das wird nun ein Versuch zeigen. Dazu brauche ich eine Turnhalle. Mal sehen ob ich die des Gymnasiums Pegnitz mal nutzen darf.

Das Mausefallenauto mit Getriebe und Kurvenscheibe.

Nicht schön, aber es fährt. Ist ja eigentlich nur ein Versuchsauto.

Für dieses Auto habe ich den Mausefallenträger, den ich oben beschrieben habe, auf die neue Position der Kurvenscheibe angepasst.

Der Rahmen hat (ohne Getriebe, Kurvenscheibe, Mausefalle und Rädern) nur 15g. 

28.07.18

ich habe noch eine Starthilfe eingebaut. Jetzt fährt das Mausefallenauto wenigstens von alleine los.

Ich habe dazu eine zweite Schnur von der Kurvenscheibe gespannt. Die treibt aber die ersten Umdrehungen direkt an der Radachse an und nicht an der ersten Getriebestufe. Mir gehen dadurch zwar ein paar Radumdrehungen verloren, dafür kann keiner sagen, dass man das Auto ja anstoßen musste. Und Radumdrehungen hat es mit knapp 900 ja zur Genüge. 

Nach dem Umdrehen am Ende der Turnhalle muss man es allerdings weiterhin mit einem kleinen Stups aus der Haftreibung bringen.

 

Und ich habe die Genehmigung die Turnhalle im Pegnitzer Gymnasium zu nutzen. Es wird spannend...

 

 

 

24.08.18

der erste Test in der Turnhalle ist fehlgeschlagen. Der Boden ist zu uneben. An manchen Stellen hat es angehalten und ist rückwärts gerollt. Außerdem ist der Boden etwas weicher als Laminat und das Auto hat so also noch erhöhte Reibung.

500m in der Turnhalle sind so nicht machbar.

Da ich den ideal ebenen und harten Untergrund vorerst nicht bekommen werde, muss ich das Auto kräftiger machen.

Ich werde also ein Auto 4 bauen, das auf 300 und 400m ausgelegt ist. Evtl. kann ich das so bauen, dass ich die Kurvenscheiben dann vor Ort einfach austauschen kann. 

 

 

26.08.18

Ein Auto 4 habe ich noch nicht gebaut. Statt dessen habe ich für das Auto 3 eine neue Kurvenscheibe erstellt. So kann ich die 500m-Kurvenscheibe evtl. später verwenden, wenn ich einen besseren Untergrund gefunden habe.

Diese Kurvenscheibe ist die erste, deren genaue Kontur ich nicht am CAD konstruiert habe, sondern rein zeichnerisch. Auch das geht wunderbar. Ich habe die beiden Achsen so gelegt, dass ich die Kurvenscheibe einfach am Rahmen des Autos 3 austauschen kann.

Das Auto ist nun auf 400m ausgelegt. Es werden dabei 360mm Faden abgewickelt. Damit machen die Räder nun 720 Umdrehungen.

Mit einer dickeren Schnur kann ich auf ca. 330m reduzieren, falls es immer noch nicht fahren sollte. Ich hoffe, dass ein Test bald stattfinden kann.

 

27.08.18

leider hat auch das Auto mit reduzierter Reichweite von 400m bzw. selbst 330m nicht genügend Kraft, um die kleinen Steigungen, die in dem Turnhallenboden enthalten sind, zu überwinden. Es bleibt an manchen Stellen einfach stehen und rollt sogar wieder etwas rückwärts, an anderen Stellen merkt man, dass es "bergab" fährt und sogar beschleunigt. 

Ich habe keine Stelle gefunden, an der das Auto mal 20m am Stück in beide Richtungen durchfahren kann.

 

Entweder reduziere ich die Reichweite erneut, was nur über eine andere Getriebeübersetzung möglich ist, oder ich suche einen Ort, an dem der Boden ebener ist. Ich denke letzteres wird meine nächste Aufgabe werden.

 

28.08.18

vorerst letzter Versuch im Gymnasium. Wir haben in einem der Gänge eine 20m Strecke gefunden, die das Auto in beide Richtungen durchfahren hat. Leider (oder vielleicht zum Glück?) hat dann die Fahrt über die vollen 330m doch nicht geklappt, weil das Auto im voll gespannten Zustand etwas weniger Zugkraft im Faden entwickelt als im fast entspannten Zustand. Es hat also wieder an den kleinen Steigungen angehalten.

Ich muss die Federkonstante irgendwie genauer ermitteln um die Kurvenscheibe perfekt anpassen zu können. Es kann auch sein, dass sich die Feder durch die ganzen Versuche mittlerweile etwas entspannt hat.

 

Nachtrag 28.08.18

ich habe die Mausefalle nachgemessen. Die Kraft hat wirklich nachgelassen.

Sie hat in Endstellung jetzt nur noch 750g statt vorher 850g.

Ich muss die Kurvenscheiben entsprechend anpassen. Leider sind die vorher geplanten extremen Reichweiten damit unwahrscheinlicher geworden. 

 

 

 

Januar 2019

Versuche in der Turnhalle in Auerbach verliefen genauso erfolglos wie die in Pegnitz.

Auch hier gibt es Stellen, an denen das Auto sogar rückwärts den "Berg" wieder runterrollt.

 

07.04.2019

ich habe ein zweites Getriebe gebaut, welches nun nur noch 5:1 übersetzt ist. Damit wird die Kraft auf die Hinterräder verdoppelt, leider aber auch die Fahrstrecke halbiert.

 

Immerhin habe ich auf einer Kegelbahn bei uns im Ort schon 160m geschafft.  

Ich habe auf der Kegelbahn eine Strecke von 16m abgemessen und die hat das Auto 10x durchfahren. 

Die Strecke ist aber noch weit von meinem Ziel weg.

 

Mit einem dünneren Faden, mit dem eigentlich dann über 200m machbar sein sollten, war auch die Kegelbahn wieder zu ungenau. Ich sollte mit dem Auto anfangen, Böden zu vermessen. Genauer kann das sonst wahrscheinlich keine Messmethode. ;-)

Unsere Kegelbahn "hängt" zu den Kegeln hin. In diese Richtung fährt das Auto problemlos und eigentlich recht schnell.

In die andere Richtung, also "bergauf" kommt es bis zu der Stelle, an der die Kugel aufsetzt. Hier ist die Steigung dann zu groß und das Auto bleibt stehen.

 

Ich brauche neue, stärkere Mausefallen und einen noch besseren Untergrund. Eine andere Kegelbahn oder eine Bowlingbahn?

 

 

14.04.2019

Weltrekord!?

Ich habe heute die mir bis jetzt bekannte maximale Reichweite von Mausefallenautos von 183m bzw. 600ft überschritten.  :-)

 

Mein Auto hat heute eine Strecke von 15m (wieder auf unserer Dorf-Kegelbahn) in der ersten Fahrt genau 14x durchfahren, im zweiten Lauf 14x plus zusätzlich 6,53m. 

Für die Gesamtstrecke hat es (mit den Zeiten fürs Umdrehen) jeweils ein Viertelstunde benötigt.

 

erste Fahrt: 210m / 698ft

zweite Fahrt: 216,53m / 710ft

 

Für die Vergrößerung der Reichweite von 160m aus dem letzten Versuch auf über 200m für diesen Versuch, habe ich nur eine dünnere Schnur verwendet. Bei der Fahrt von 160m war die Schnur 0,42mm dick, bei der 200m Fahrt, war es ein Faden mit 0,1mm. Diese Änderung hat schon gereicht, um die Reichweite um über 40m zu erhöhen aber auch um die Kraft auf die Räder dementsprechend zu reduzieren.

Um dafür wieder mehr Zugkraft im Faden zu haben habe ich mir neue Mausefallen vom Baumarkt geholt.

 

Das Auto ist innerhalb der Strecke von 15m nie stehen geblieben.

Ich habe es umgedreht, wenn das Vorderrad die Markierung überfahren hat.  Wenn das Auto mal die Strecke nicht durchfahren hat, habe ich den Versuch als ungültig gewertet und neu gestartet. Beim Umdrehen braucht es manchmal einen kleinen Schubs um überhaupt wieder loszufahren. Wenn die Haftreibung mal überschritten ist, fährt es problemlos weiter. Hätte ich eine entsprechende Bahn mit der benötigten Länge, würde das Auto einfach durchfahren. Eine Anfahrhilfe, mit der das Auto auch ohne den kleinen Stubs von alleine losfahren würde, habe ich ja bei den ersten Versuchen mit dem 500m Auto bereits erfolgreich ausprobiert. Die könnte ich für einen offiziellen Wettbewerb jederzeit wieder einbauen.

 

Mir ist heute die Feineinstellung des Geradeauslaufes kaputt gegangen. Es ist also immer eine leichte Kurve gefahren. Dabei war es gar nicht so einfach den Bogen immer genau auf die 15m Strecke zu justieren.

So ist es auch ab und zu an die Bande der Kegelbahn gefahren. Auch dann habe ich den Versuch abgebrochen und nicht einfach das Auto neu ausgerichtet.

 

Eine weitere Strecke erscheint mir auf der Bahn nicht möglich, zumindest, wenn ich mir zum Ziel setze eine abgemessene Strecke immer in beide Richtungen und auch immer komplett zu durchfahren.

 

Leider kenne ich keine Strecke mit ausreichender Genauigkeit, die über 200m lang ist.

 

Meine nächsten Versuche mache ich auf einer noch besseren Bahn. Da ist noch mehr aus dem Auto herauszuholen.

Außerdem habe ich gemerkt, dass die Kurvenscheibe nicht optimal an die neuen Mausefallen angepasst sind. Zum Ende hin hat sich der Zug im Faden immer etwas verstärkt und das Auto wurde wieder schneller. Dafür hat es aber die Strecke gegen Ende hin auch sicherer durchfahren.

 

noch was Wichtiges zum Vergleich der Rekorde:

Diese Autos sind mittlerweile so empfindlich, dass man sie meiner Meinung nach nur genau vergleichen kann, wenn sie auf derselben Bahn fahren. Deshalb war mir es wichtig, die Strecke wenigstens immer in beide Richtungen zu durchfahren, so dass keiner behaupten kann, das Auto wäre nur "bergab" gefahren.

 

09.12.2019

ich habe mich entschieden, das nicht so tolle Video der Rekordfahrt doch hochzuladen. Quasi als Beweis, dass das Auto wirklich so weit gefahren ist.

 

Hier der Link auf meinen YouTube-Kanal dazu: