Frage:
Was sind die technischen Hindernisse für die Verwendung von regenerativem Bremsen auf Schwungradbasis bei Fahrrädern?
Gert
2015-04-20 00:12:43 UTC
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Ist es möglich, die Energie, die Sie normalerweise beim Bremsen Ihres Fahrrads verlieren würden, in Rotationsenergie umzuwandeln, indem Sie ein zusätzliches Rad anbringen, das sich zu drehen beginnt, sobald Sie Ihre Bremsen betätigen? Wenn Sie beispielsweise nach dem Abfahren eines Hügels einem roten Licht gegenüberstehen.

Wenn Sie diese Energie wiederherstellen könnten, könnten Sie einen Teil Ihrer Geschwindigkeit ohne großen Aufwand wiedererlangen, nachdem Sie am Licht angehalten haben.

Ich bin mir ziemlich sicher, dass ich nicht der erste bin, der diese Idee hatte (wie ich von einigen Projekten gehört habe, die versuchen, dasselbe zu erreichen, aber dann mit Autos), also frage ich mich, was die technischen Schwierigkeiten sind und warum ich keine Fahrräder gesehen habe das auf der Straße?

Siehe http://blogs.scientificamerican.com/observations/2011/06/24/a-bike-that-uses-its-brakes-for-a-speed-boost-and-other-student-engineer-inventions-video /.
Es gibt eine markige Kritik: "Das Hinzufügen eines Schwungrads zu etwas, dessen Hauptziel es ist, so leicht wie möglich zu sein, klingt seltsam."
Vier antworten:
#1
+9
Floris
2015-04-20 02:36:15 UTC
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In Europa werden Hybrid-Elektrofahrräder immer beliebter - Sie treten in die Pedale und eine kleine Batterie + Motor geben Ihnen einen zusätzlichen Schub. Zu solchen Fahrrädern gehört das regenerative Bremsen: Wenn Sie sanft bremsen, arbeitet der Motor "rückwärts" und lädt die Batterie wieder auf. Angesichts der Tatsache, dass die gesamte Hardware bereits vorhanden ist, ist dies keine große zusätzliche technische Herausforderung. Es ist besonders nützlich in hügeligen Städten - Sie gewinnen Gravitationsenergie zurück. Ihr Schwungrad ist sehr komplex: Die Geschwindigkeitsanpassung ist besonders schwierig, da Sie das Schwungrad unabhängig von seiner Geschwindigkeit und der Geschwindigkeit des Fahrrads beschleunigen müssen müssen. Dies erfordert einen stufenlosen Getriebemechanismus.

Die elektrische Speicherung ist viel einfacher.

Die Geschwindigkeitsanpassung benötigt nicht unbedingt ein Getriebe. Abhängig von den anderen Parametern kann eine Kupplung ausreichen. Insgesamt ist die Speicherung elektrischer Energie wahrscheinlich noch einfacher.
@ChrisMueller - eine Kupplung ist mechanisch einfach, aber energetisch schrecklich verschwenderisch. Und es kann nicht in beide Richtungen funktionieren. Wenn Sie versuchen, dem Schwungrad Energie hinzuzufügen, muss die Antriebskraft schneller sein als das Schwungrad. Wenn Sie dem Schwungrad Energie entziehen möchten, muss sich die Last langsamer bewegen. Sie benötigen mindestens einige Getriebe, um diese beiden Fälle zu berücksichtigen.
#2
+6
Brionius
2015-04-20 00:28:58 UTC
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Ich bin kein Fahrradmechaniker oder Experte, aber ich würde sagen, die Hauptnachteile eines Schwungradsystems sind

  1. Komplikationen bei der Wartung - je mehr bewegliche Teile, desto häufiger Ihr Fahrrad fällt aus und ist umso schwieriger zu reparieren.

  2. Preis - mehr bewegliche Teile bedeuten mehr Kosten. Sie benötigen ein zusätzliches Getriebesystem, um ein Schwungrad anzutreiben!

  3. Gewicht / Gefahr - Schwungräder sind so ausgelegt, dass sie kinetische Rotationsenergie speichern ($ KE_ {rot} = \ frac 1 2 I. \ omega ^ 2 $, wobei $ I \ propto m $) und um viel kinetische Rotationsenergie zu speichern, benötigen Sie entweder hohe Rotationsgeschwindigkeiten, hohe Masse oder beides. Hohe Drehzahlen bedeuten viel Verschleiß oder eine größere Gefahr für den Benutzer (Beine, Gurte, Schuhe usw., die sich in einem System mit hoher Drehzahl verfangen). Hohe Masse ist ärgerlich für Radfahrer, die versuchen, zusätzliche 15 Pfund einen Hügel hinaufzuschleppen. In beiden Fällen handelt es sich um ein Problem.

  4. Kontraproduktiv - Viele Radfahrer verwenden ihre Fahrräder zum Trainieren. Daher ist es etwas kontraproduktiv, ein zusätzliches System zu haben, das ihnen weniger Bewegung ermöglicht.

  5. ol>

    Das heißt nicht, dass Fahrradschwungräder nicht ordentlich sind - sie sind es sicher und in vielerlei Hinsicht eine großartige Idee. Aber Sie haben nach den Nachteilen gefragt.

#3
+3
Brian Drummond
2015-04-21 04:15:33 UTC
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Eine weitere Schwierigkeit wäre der Kreiseleffekt. Angesichts der Geschwindigkeit des Schwungrads wären die Kräfte enorm. Wenn Sie den Alpenpass hinunterfahren, würden Sie wahrscheinlich bei der ersten Haarnadelkurve umdrehen (Serpentinen in den USA).

Könnte mit zwei gegenläufigen Schwungrädern gelöst werden, aber das erhöht die Komplexität einer bereits zu komplexen Lösung. Das Hybrid-Elektrofahrrad ist wahrscheinlich eine einfachere Lösung und ermöglicht auch andere Lademöglichkeiten.

Ein Nebenprodukt dieses Schemas könnte sein, dass es einfacher wäre, das Fahrrad aufrecht zu halten, wenn man an einer Kreuzung steht. Wenn der Kreiseleffekt die Manövrierfähigkeit beeinträchtigt, kann sich das Schwungrad gegenüber den Straßenrädern drehen.
#4
  0
Chris Johns
2018-03-11 16:14:21 UTC
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Es gibt einige grundlegende Schwierigkeiten.

Die in einem Schwungrad gespeicherte Energie ist eine Kombination aus Trägheitsmoment und Geschwindigkeit. Um ein höheres Trägheitsmoment zu erzielen, benötigen Sie entweder mehr Masse oder einen größeren Durchmesser. Das Problem ist, dass Fahrräder sehr empfindlich auf Gewicht und Platz reagieren. Dies lässt Ihnen Geschwindigkeit. Erstens erfordert dies ein ziemlich hohes Übersetzungsverhältnis, um von den relativ niedrigen Geschwindigkeiten eines Fahrradrads zu den hohen Geschwindigkeiten zu gelangen, die für ein effektives Schwungrad erforderlich sind, sowie einen Mechanismus, um es reibungslos ein- und auszuschalten und zwischen dem Herausziehen zu wechseln Durch die Eingabe von Energie werden Gewicht und Komplexität erhöht.

Auch ein Schwungrad mit einer nützlichen Energiemenge hat einen String-Kreiseleffekt, der ein besonderes Problem bei einem Fahrrad darstellt, es sei denn, Sie haben ein noch komplexeres System, um dies zu mildern.

Gleichermaßen schnelle Schwungräder stellen die Lager und das Schwungrad selbst vor materielle Herausforderungen, da es versucht, sich explosionsartig auseinander zu ziehen, und offensichtlich muss aus Sicherheitsgründen sogar ein leichtes Schwungrad mit niedriger Geschwindigkeit vollständig gekapselt werden.

Die kurze Antwort lautet, dass mit der aktuellen Technologie ein elektrisches System mit Batterien immer attraktiver wird, die Technologie ausgereift und gut entwickelt ist und für so etwas wie vernünftige Kosten eine viel bessere Energiedichte bietet ist viel einfacher auf einem Fahrrad zu verpacken und ermöglicht ein viel höheres Maß an Kontrolle. Beispielsweise kann ein digital gesteuertes elektrisches System ohne zusätzliche mechanische Teile viele verschiedene Betriebsarten aufweisen.



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