Dm12:n kiihtyvyys

vompatti · 13 Heinäkuu 2006

Antero Alku sanoi:
Millä perusteella kaksi kiihtyy paremmin kuin yksi? Teho tuplaantuu, mutta niin tuplaantuu kiihdytettävä massakin. Ilmanvastuskerroin ei tuplaannu, mutta ilmanvastuksen merkitys taitaa olla aika pieni suhteessa massaan.

Esitit kysymyksen, johon itse vastasit. Ilmanvastus ei muutu vaikka moottorivaunuja kytkettäisiin yhteen useampia, teho sen sijaan lisääntyy.

Oletetaan, että vankan tehonkulutus nopeudella 100 km/h on noin 220 kW (teho arvattu lineaarisella interpoloinnilla Anteron 27.4.2006 antamien tietojen perusteella). Jos ilmanvastuksen voittamiseen kuluisi puolet tehosta, pitää junan ilmanvastuskertoimen olla suurempi kuin 0,65. Jos ilmanvastuskerroin on tätä suurempi, on ilmanvastus suurin junan kulkua vastustava voima! Mielestäni ilmanvastuksella on junan kiihtyvyyteen hyvin suuri merkitys - varsinkin pienten ja heikkotehoisten moottorivaunujen tapauksessa! Mitä mieltä olette, kuinka suuri on junan ilmanvastuskerroin?

[off-topic]Jokainen junaan kytketty uusi vaunu lisää hieman ilmanvastusta. Mikäli yhden vaunun junaan kytketään toinen vaunu, saattaa ilmanvastus pienentyä johtuen poikkipinta-alan ja pituuden suhteen muuttumisesta. Nämä muutokset lienevät merkityksettömän pieniä ja voimme ne unohtaa, ellei joukossamme ole todellista tuulitunneliasiantuntijaa.[/off-topic]

Kani · 13 Heinäkuu 2006

Piin likiarvo kertaa derivoitu kehäpäätelmä sekuntitoiseen

Ilmanvastuskerroin... eikö tämä teoretisointi nyt mene jo vähän saivarteluksi? Ainakin tällaisella blondin logiikalla toinen vaunu pääsee pienemmällä ilmanvastuksella, kun seuraa perässä, eikä täten ainakaan ilmanvastuksen takia hidasta kiihtyvyyttä.

Elämä on muuten tuolla ulkona, ja Dm12-Lättähatut myös.

Antero Alku · 13 Heinäkuu 2006

vompatti sanoi:
Mielestäni ilmanvastuksella on junan kiihtyvyyteen hyvin suuri merkitys - varsinkin pienten ja heikkotehoisten moottorivaunujen tapauksessa! Mitä mieltä olette, kuinka suuri on junan ilmanvastuskerroin?

Pikaisella etsimisellä löytyi tällainen linkki:
http://www.skytran.net/Power Consumed 10-04.xls

Taulukossa käytetään englantilaisia yksiköitä, joten lukuarvot ovat enimmäkseen "hepreaa". Mutta saattanee kiinnostaa meitä insinöörejä tämänkin aiheen kannalta. Joka tapauksessa taulukko väittää, että Maglew-juna kulkee 150 mph (noin 240 kmh) 26,3 kW:n teholla, josta ilmanvastuksen voittamiseen käytetään 21 kW. Ilmanvastuskertoimena on 0,15. Junan poikkipinta-ala on taulukossa suunnilleen 1 x 0,7 metriä, mikä kyllä selittää tuota tulosta! Jos sijoitan taulukkoon "oikeita" junan arvoja, kuten Magelvin tapauksessa 3 m leveys ja 4 m korkeus, ilmanvastuksen voittamiseen tarvitaankin jo 265 kW.

Muuten löytyy netistä vähällä vaivalla muutamia ilmanvastuskertoimen arvoja:
henkilöautot 0,25-0,4 (myös "laatikkoautolle" eli Toyota Hiace:lle vajaa 0,4), kuorma-autoille 0,8-1,2.

Kun junat ovat niin eri tavoin muotoiltuja, lienee mahdoton arvata junalle yleistä ilmanvastuskerrointa. Fiksusti muotoillulla moottorivaunulla tai Sr2-tyyppisellä veturilla kerroin lienee 0,4-0,5. Sr1 tai 2-kerrosvaunut lienevät lähempänä kuorma-autojen arvoja. Pyöreän levyn kerroin on 1,1.

Vankalle voisi arvata kertoimeksi 0,5. Jos vierintäkitka olisi 0,01, ilmanvastus ottaisi 100 km/h nopeudella tehoa 104 kW ja vierintä 164 kW, yhteensä 268 kW. Silloin Vankka kulkee hyvin yhdellä koneella ja toisen koneen teho on käytettävissä vielä kiihdyttelyyn.

Mutta kuten Kani totesi, Vankka on ulkona ja kiihtyy ja kulkee. Seisoskelee minuuttikaupalla jouten, jotta sille ei järjestettäisi pysähdyksiä ja saataisi siten matkustajia junaan.

Antero

vompatti · 13 Heinäkuu 2006

Kani sanoi:
Ilmanvastuskerroin... eikö tämä teoretisointi nyt mene jo vähän saivarteluksi?

Muistaakseni tämä viestiketju alkoi siitä, että Dm12-moottorivaunulle arvioitiin järjettömän suuria kiihtyvyyksiä. Koska mittaustuloksia ei ollut, yritin laskutoimituksin todistaa nämä kiihtyvyydet mahdottomiksi. Näihin laskutoimituksiin tarvittiin ilmanvastuskerrointa. Onko virheellisen tiedon vääräksi todistaminen sinusta saivartelua? Jos ilmanvastuskerroin on saivartelua, on koko tämä viestiketjukin saivartelua, sillä ilmanvastuskerroin vaikuttaa kiihtyvyyteen.

Kani sanoi:
Ainakin tällaisella blondin logiikalla toinen vaunu pääsee pienemmällä ilmanvastuksella, kun seuraa perässä, eikä täten ainakaan ilmanvastuksen takia hidasta kiihtyvyyttä.

Näinhän me Anteron kanssa juuri kirjoitimme!

Antero Alku sanoi:
Kun junat ovat niin eri tavoin muotoiltuja, lienee mahdoton arvata junalle yleistä ilmanvastuskerrointa. Fiksusti muotoillulla moottorivaunulla tai Sr2-tyyppisellä veturilla kerroin lienee 0,4-0,5. Sr1 tai 2-kerrosvaunut lienevät lähempänä kuorma-autojen arvoja.

Arvailu on aina vaikeaa. Omissa laskuissani olen käyttänyt noita kuorma-autojen ilmanvastuskertoimia.

Antero Alku 27.4.2006 sanoi:
Tietääkseni Vankka liikkuu matkanopeudessaan yhdellä moottorilla. Minulla onkin sellainen tieto, että 80 km/h nopeudella Vankan liikuttamiseen tarvitaan noin 160 kW:n teho.

Oletetaan, että nämä tiedot ovat oikeita ja että vierintävastuskerroin on 0,01. Tällöin ilmanvastuskertoimeksi saadaan noin 0,45.

Niin, tuota Anteron linkittämää oudossa formaatissa olevaa tiedostoa en tietenkään saanut auki enkä ole sen sisältöön tutustunut.

Kani · 13 Heinäkuu 2006

vompatti sanoi:
Muistaakseni tämä viestiketju alkoi siitä, että Dm12-moottorivaunulle arvioitiin järjettömän suuria kiihtyvyyksiä. Jos ilmanvastuskerroin on saivartelua, on koko tämä viestiketjukin saivartelua, sillä ilmanvastuskerroin vaikuttaa kiihtyvyyteen.

Tosin siitä, monessako sekunnissa vaunu kiihtyy 0-100 km/h on viimeksi sanottu jotain joskus kauan sitten keväällä. Sen jälkeen on tehty laskutoimituksia laskutoimituksista päätymättä mihinkään itse asiassa.

Tuolla ulkona se vaunu tosiaan kiihtyy noin minuutissa, mutta jännityksellä odottelemme, minkä tuloksen kiihtyvyysalgebra aikanaan antaa. Jokohan jouluksi saadaan tietoa? (Hymiö.)

Antero Alku · 13 Heinäkuu 2006

vompatti sanoi:
Niin, tuota Anteron linkittämää oudossa formaatissa olevaa tiedostoa en tietenkään saanut auki enkä ole sen sisältöön tutustunut.

Osoite viittaa suoraan Excel-taulukkoon. Mulla se aukeaa IE-selaimeen. Koneessa on MS-Office, joten selain upottaa itseensä Excelin ja osaa siten näyttää taulukon. Taulukko on ihan normaali xls, jonka olen tallentanutkin ja se on muokattavissa. Jos ei sulle Vompatti aukea, voin postittaa sen pyytäessäsi. Koko on 29 kt.

Se Vankan 160 kW ja 80 km/h on peräisin simulointeja harrastavalta henkilöltä. En silloin kysellyt yksityiskohtaisesti kaikkia lähtöarvoja. En ihmettelisi, jos Vankan tekijä olisi vaikka pienoismallilla mittaillut vaunulle ilmanvastuskertoimeksi 0,45. Toisaalta voihan Vankan kojetaulussa olla mittari, joka näyttää tehon jollain tarkkuudella, tai on mitattu pa-kulutusta ja laskettu siitä tuntien taas moottorin ja voimansiirron ominaisuudet muista mittauksista.

Kanille kiitokset mittauksista. Nyt me insinöörit pääsemme leikkimään taas numeroilla!

Antero

Kani · 13 Heinäkuu 2006

Leikkikää vaan! Ilman teitä insinöörejä ei taitaisi olla mitään kalustoa minkä ominaisuuksilla leikkiä. Eivät pysyisi kiskoilla meidän humanistien tekeleet!

vompatti · 14 Heinäkuu 2006

Kani sanoi:
Tosin siitä, monessako sekunnissa vaunu kiihtyy 0-100 km/h on viimeksi sanottu jotain joskus kauan sitten keväällä. Sen jälkeen on tehty laskutoimituksia laskutoimituksista päätymättä mihinkään itse asiassa.

Viimeisimmät laskuni olen tehnyt 25.4.2006, ja silloin kirjoitin, että tyhjänä Dm12 kiihtyy nollasta sataan 56 sekunnissa ja kuormassa (seisomapaikatkin täynnä) 68 sekunnissa. Sen jälkeen ei uusia laskutoimituksia ole tehty, on vain keskusteltu vanhoista.

Kani sanoi:
Tuolla ulkona se vaunu tosiaan kiihtyy noin minuutissa, mutta jännityksellä odottelemme, minkä tuloksen kiihtyvyysalgebra aikanaan antaa. Jokohan jouluksi saadaan tietoa? (Hymiö.)

Kuten jo kirjoitin, fysiikka on kokeellinen tiede. Ensin luodaan junan kiihtyvyydelle fysikaalinen malli, sitten mitataan todellinen kiihtyvyys. Jos tulokset eivät ole samat, pitää luotua mallia muuttaa, jotta se antaisi oikean tuloksen. Ei tarvitse miettiä ja odottaa jouluun asti, että kuinkahan suuren kiihtyvyyden laskelmat tällä kerralla antavat; laskelmien pitää antaa sama kiihtyvyys kuin mittauksienkin! Ja kuten ylläkirjoittamastani nähdään, jo huhtikuiset laskelmat olivat lähellä mittaamaasi arvoa!

Antero Alku sanoi:
Se Vankan 160 kW ja 80 km/h on peräisin simulointeja harrastavalta henkilöltä.

Simuloinneilla ei voi tarkistaa toisia simulointeja. Jos mitattuja arvoja ei ole, emme voi laskea ilmanvastuskerrointa. Jääköön siis ilmanvastuskertoimet laskematta ja käytetään jatkossakin kaikkia arvoja väliltä 0,45-0,8.

PS. Jos Kania kiinnostaa, niin uusin simulointini antaa kiihtyvyyden 0-100 km/h tyhjälle vaunulle 51 sekuntia ja 50 matkustajalla 55 sekuntia.

Kai Sillanpää · 14 Heinäkuu 2006

Pistetäänpä tähän väliin erään brittiharrastajan bussinkuva (lienee skannattu ja siksi sumuinen):
http://ianswelshbusphotos.fotopic.net/p1042753.html

Tämähän ei Vankkaan liity edes väärän koivun kautta, onpahan kuitenkin ainoa joukkoliikenneväline, jonka ilmanvastuskerrointa olen sattunut kuulemaan mainostettavan. Sen pitäisi olla 0,425: siitä juontuu tuo mallinimi "Duple 425":kin.