Tipps für Euer Auto

hier ein paar Tipps für ein Auto mit großer Reichweite:

 

- Gewicht

das Auto muss möglichst leicht sein. Jedes Gramm, das eingespart werden kann, erzeugt weniger Reibung und verlängert so den machbaren Weg.

Die Kunst ist, das Auto so leicht zu bauen, wie es geht, es dabei aber noch so stabil zu bauen, dass es die doch recht ordentlichen Kräfte der Mausefalle aushalten kann ohne zu zerbrechen.

 

Es gibt zwar Meinungen, dass ein schweres Auto (noch besser schwere Räder) die Geschwindigkeit länger beibehält, aber die muss ja auch erst mal erreicht werden. Wenn die Mausefalle dann die ganze Energie braucht, um das schwere Gefährt zu beschleunigen, steht auf der Fahrt selbst nichts mehr zur Verfügung. Gleichzeitig ist durch das schwere Gefährt aber die Reibung sehr hoch. Maximale Reichweiten können so nicht erreicht werden. Aber auch solche Fahrzeuge fahren aber mehrere 10m weit. Sie können aber am Ende einer Turnhalle vielleicht nicht mehr weiterfahren, weil die ganze Federkraft ja in die Beschleunigung gesteckt wurde.

 

Wer also richtig weit fahren will, muss leicht bauen.

 

- Geschwindigkeit

Wenn es das Ziel ist, möglichst weit zu fahren, kommt es darauf an, die Energie der Mausefalle möglichst effizient für die Reichweite zu nutzen. Das heißt die Reibungskräfte, die beim Fahren entstehen, sollen so klein wie nur möglich sein. Das ist der Fall, wenn das Auto nur ganz langsam fährt. Die Luftreibung zum Beispiel steigt im Quadrat der Geschwindigkeit an. Wenn das Auto also doppelt so schnell fährt steigt der Luftwiderstand um das vierfache an.

 

Wer also richtig weit fahren will, fährt langsam.

 

-Rahmen

baut den Rahmen aus sehr leichtem Material und nur so groß wie er wirklich sein muss. Balsaholz oder Depron ist sehr leicht und stabil.

Es ist leicht zu bekommen und kostet nicht sehr viel.

 

- Kleber

nehmt so wenig Kleber wie es geht. Kleber, vor allem Heißkleber, ist sehr schwer. 

 

- Räder

große Räder laufen leicht, werden aber auch schnell schwer. Die Größe wird oft überschätzt. Sie hilft vor allem eine gute Übersetzung der Kraft zu erzeugen. Die lässt sich aber auch durch eine entsprechend kleinere Achse erzielen.

CDs sind zwar schon ganz gut, können aber noch leichter gemacht werden. Schallplatten sind schon sehr schwer.

Versucht so wenige Räder zu verbauen, wie möglich. Ein Auto mit vier Rädern fährt nicht besser als eines mit nur drei. Es wurde aber das Gewicht eines Rades gespart. wer eine Konstruktion mit zwei Rädern schafft, hat natürlich hier noch mehr gespart.

Sehr kleine Räder erzeugen schnell eine hohe Reibungskraft. Durch die kleinen Räder wirkt sich die Reibung der Kugellager immer mehr aus. Mein Tipp: Durchmesser von ca. 12cm (CDs) bis 20cm (Single-Schallplatte) für alle Räder.

 

-Lauffläche

die Lauffläche der Räder sollte möglichst dünn und hart sein.

Es ist kontraproduktiv extra noch einen Gummi auf die Lauffläche zu kleben. Der erhöht die Reibung deutlich. Der Gedanke dahinter ist zwar erst mal richtig, wer aber Autos bauen will, die richtig weit fahren, hat sowieso die Kraft auf den Rädern schon sehr weit reduziert. Die Haftung von sehr harten Oberflächen reicht da immer noch gut aus. Das Auto wird nicht durchdrehen.

 

- Achsen

zumindest die Achse, um die die Schnur gewickelt wird, sollte relativ dünn sein. Je dünner umso größer wird die Länge an Schnur, die sie aufwickeln kann und umso kleiner wird die Kraft, die auf die Räder übertragen wird.

Schaschlikspieße eignen sich genauso wie ein dünner Stahldraht.

 

- Lager

Wie oben schon erwähnt ist es das Ziel, die Reibungen, die beim Fahren im Auto entstehen, so klein wie möglich zu halten.

Ihr solltet deshalb versuchen die Achsen in Kugellagern aufzunehmen. Die sind nicht teuer und sind in vielen verschiedenen Durchmessern erhältlich. Die Lager sollten aber so klein wie möglich sein. Große Lager (z.B. die von Inlineskates) sind schwer und laufen auch zu schwer für unser Auto. Nehmt die kleinsten Lager, die für die dünnen Achsen passen. z.B. 2mm Innendurchmesser.

 

-Los- und Festlager

Die Kugellager dürfen nicht verspannt werden. Werden sie seitlich belastet, steigt die Reibung im Lager schnell an. Da wir auf jegliche Reibung so weit wie möglich verzichten wollen, muss eine Achse an einem Lager in beide Richtungen gesichert werden. Im zweiten Lager (Achsen laufen meistens in zwei Lagern) sollte die Achse nicht mehr in Längsachse geführt werden. Dort soll sich die Achse leicht im Lager hin und her schieben können.

 

- Antriebshebel

oft werden an den Mausefallenbügel einfach Verlängerungen angebracht. Die sind von der Kraftübertragung nicht optimal, funktionieren aber auch für gute Reichweiten sehr gut. Wenn die gut ausgelegt sind, können die als versteckte Zusatzfeder genutzt werden, indem sie sich beim Aufziehen des Autos verbiegen. Diese Biegung wird in zusätzlichen Weg umgewandelt.

Wer die Möglichkeit hat, zeichnet sich eine Kurvenscheibe (wie bei meinen Autos). Die nutzt den Weg des Bügels vom Anfang bis zum Ende voll aus und erzielt immer die gleiche Kraft an der Antriebsachse. Die muss dann aber auf die Kraft der Mausefalle angepasst werden.

 

- Antriebsschnur

dicke Antriebsschnüre verändern den wirkenden Durchmesser der Achse auf den sie gewickelt werden.

Damit verändert ihr Berechnungen der Reichweite, die ihr evtl. gemacht habt. Euer Auto wird nicht so weit fahren wie berechnet.

Je weiter das Auto fahren soll, desto mehr macht sich dieser Fehler dann bemerkbar.

Es macht keinen Sinn, recht dicke Schnüre zu verwenden. Selbst ein guter, "reißfester" Faden hält leicht die Kraft der Mausefalle am Ende eines Stabes aus. Nehmt die dünnste Schnur (Drachenschnur, Angelschnur, Faden,...) die die Kräfte eurer Konstruktion sicher aushält.

 

- Lenkung

eine Lenkung braucht so ein Auto natürlich nicht, aber es sollte sehr gut geradeaus fahren. Dazu kann es hilfreich sein, eine der Achsen in einem kleinen Bereich verstellbar zu machen, so dass der Geradeauslauf optimiert werden kann. Leider werden die Strecken üblicherweise nicht in der Kreisfahrt gemessen. (Abgesehen davon, dass die Kreisfahrt wieder die Reibung erhöht und damit die Reichweite verringert.)

 

- Antrieb

versucht die Federkraft der Mausefalle in eine möglichst kleine Zugkraft in der Schnur umzuwandeln, so klein, dass das Auto gerade noch fährt. Dann habt ihr den maximalen Weg erreicht. Ziel muss sein, eine so kleine Fadenzugkraft wie möglich zu erhalten, aber trotzdem so groß, dass das Auto noch fährt. 

Achtung dabei: der Untergrund muss beachtet werden. Ist die Fadenkraft zu klein, würde das Auto evtl. auf einem perfekten Boden sehr weit fahren. In einer Turnhalle bleibt es aber doch nach 5m stehen, weil der Boden so krumm ist und das Auto an einer kleinen Steigung im Boden angekommen ist und stehen bleibt.

 

Allerdings sind dabei auch mechanische Grenzen gesetzt. Der Verlängerungshebel an der Mausefalle müsste dabei schnell 2m lang werden und wird dann wieder zu schwer und das Auto viel zu groß. Für ein Auto bis 80m Reichweite ist das aber noch relativ einfach zu bauen. Je leichter das Auto geworden ist, desto weniger Kraft wird zum Fahren benötigt und umso weiter kann die Kraft der Falle herunterübersetzt werden. Da helfen jetzt wieder große leichte Räder.

 

 - Konstruktion allgemein

versucht zu messen, welche Kräfte eure Mausefalle erzeugt und berechnet dann, wie ihr diese Kraft auf eine kleine Vorschubkraft am Auto umwandeln könnt.

Es sind nur Formeln für Drehmoment und Hebelgesetz anzuwenden.  

Versucht herauszufinden, welche Kraft für eure Konstruktion nötig ist, so dass das Auto fahren kann. Ziel ist die Kraft der Mausefalle so weit wie möglich auf diese Kraft herunter zu übersetzen.

 

- Mausefalle

Die Fertigungstoleranzen der Mausefallen sind scheinbar sehr groß. Es gibt stärkere und schwächere.

Wenn ihr die Wahl habt, sucht euch die stärkste Falle, die ihr bekommen könnt. 

Aber auch ohne die stärkste Falle habt ihr gute Chancen das Auto mit der größten Reichweite zu bauen. 

Wie oben erwähnt kommt es stark darauf an, wie leicht euer Auto geworden ist, und wie weit ihr die Kraft der Falle in eine möglichst geringe Fadenkraft umwandeln konntet.

Versucht bei eurer Konstruktion den maximal möglichen Weg des Bügels der Falle auszunutzen. 

Ziel muss sein, dass die Falle wirklich bis zu ihrem Anschlag aufgezogen werden kann.

 

- Luftwiderstand

Im Internet liest man zum Thema Mausefallenautos immer wieder, dass der Luftwiderstand eine Rolle spielen würde.

Das gilt vielleicht nur für die Autos, die für den Geschwindigkeitswettbewerb gebaut werden.

 

Für die Reichweitenwettbewerbe spielt der Luftwiderstand, wenn überhaupt, nur dann eine Rolle, wenn das Auto am Ende ohne Antrieb noch so weit rollen soll wie möglich.

Erstens fahren die Autos so langsam, dass der Luftwiderstand zu vernachlässigen ist, zweitens wird das Auto nur beim Rollen durch die Luft-Reibung gebremst und kann dann evtl. nicht so weit fahren, wie ein windschnittigeres Auto.

 

Solange die Mausefalle es schafft das Auto fahren zu lassen, wird es auch mit der sehr kleinen Luftreibung klar kommen.

Die wird das Auto vielleicht nur etwas langsamer machen. Es geht zwar Leistung verloren (P = W/t), die Arbeit (W) , die die Falle verrichten muss, bleibt gleich. Sie wird nur in längerer Zeit verrichtet.

 

Also: wenn ihr ein Auto gebaut habt, das die Falle über ihren gesamten Bewegungsraum des Hebels antreiben kann und welches danach nicht noch weiter rollen muss, dann wird das Auto genauso weit fahren, auch wenn es nicht so windschnittig gebaut ist. 

Es macht keinen Sinn, das Auto durch Anbauteile schwerer zu machen, nur um die Aerodynamik zu verbessern.