Offen und ehrlich gesagt, es ist reine Zeitverschwendung,
hier noch etwas zur Fahrphysik und Fahrstabilität zu sagen. Da nehme ich nun alle Schuld auf mich, wenn ich mich nicht verständlich machen kann.
Schuld ist immer der Gärtner, wenn die Pflanzen verdorren...
Schon der Versuch, für den Arbeitsaufwand, der mit diesem Thema verbunden ist, Verständnis zu wecken, fällt auf steinichten Boden.
Si, Si il triste vero...
Ein Fahrrad kann im Fahrbetrieb durch ein 4 Körper (Massen) -Model abgebildet werden: Hinterrahmen, Frontrahmen, Frontrad und Hinterrad. Wegen kleiner Masse von Kurbeln plus Ketten-Rad -(Rädern) oder auch der Kette werden diese als unwesentlich betrachtet.
Da jeder Körper erstmal 3 Translatorische und 3 Rotatorische Freiheltsgrade der Bewegung besitzt, stehen zunächst 4 x 6 = 24 Freiheitsgrade zur Verfügung. Durch Beschränkung der Bewegung auf eine Längsbewegung ohne durch Antrieb oder Bremsung hervorgerufenen Schlupf oder seitlichen Schlupf (zB infolge ungünstigen Fahrbahn-Zustandes) wird dadurch die Zahl der Freiheitsgrade und durch konstruktive Verbindungen (ZB Kugellagerungen von Rädern und Frontrahmen) deutlich reduziert. Zunächst die konstruktiven Restriktionen: Von den 18 (= 3 x 6) Freiheitsgraden von 2 Rädern und dem 1 Frontrahmen bleiben nur noch 18 minus 3 x 5 = 3 (unabhängige) übrig. Diese 3 sind Rotationen um die Kugel-gelagerten Achsen, davon ist die Rotation der Laufräder mit der (translatorischen) Vorwätsbewegung gekoppelt, so daß von den 18 Freiheitsgraden schließlich einer (die Rotation um die Lenkachse) übrig bleibt.
Von den möglichen 6 Freiheitsgraden des Hinterrahmens (= Fahrrad), 3 Translatorische und 3 Rotatorische, werden weitere reduziert:
Da ein Rad mit den "beiden Radaufstandsflächen fährt", ergeben sich weitere Restriktionen: 1 mal translatorisch seitlich, 1 mal translatorisch vertikal ( die Räder mögen für diese Betrachtung immer Fahrbahnkontakt haben), dazu dreht sich der Hinterrahmen weder um die Querachse noch um die Hochachse; damit hat der Hinterrahmen nur noch 2 unabhängige Freiheitsgrade, so daß insgesamt 3 Freiheitsgrade übrig bleiben. Diese sind:
1) die Vorwärtsbewegung, Translation, (ZB repräsentiert durch das (! schlupffreie) Rollen des Hinterrades v = Omega x Rollradius)
2) die (seitliche) Kippbewegung (Rotation) um eine Achse durch die auf Radaufstandspunkte reduzierten Radaufstandsflächen
3) die Drehbewegung (Rotation) des Lenkers
Für eine reine Vorwärtsbewegung ist die Massenverteilung des Gepäcks ziemlich bedeutungslos, nicht aber für die Kippbewegung und die Lenkerdrehung. Hier sind die Massenträgheitsmomente die entscheidenden Größen; günstig für die Fahreigenschaften sind kleine Massenträgheitsmomente. Diese werden immer auf eine entsprechende Bezugsachse berechnet: Es sei dm das Massenelement.
Generell gilt: Massenträgheitsmoment Ir = Integral über die Gesamtmasse M (r² x dm), so daß Ausdrücke wie Ir = Abstand² x Masse [kg * m²] zustandekommen.
Das kleinste Massenträgheitsmoment bezieht sich auf eine Achse durch den Schwerpunkt. Bei einer dazu parallelen Achse kommt ein sog. Steinerscher Anteil dazu (Isteiner = Parallelabstand² x Masse)
In dem Bild seh ich nichts Cleveres, insbesondere rüge ich eine schlechte Verteilung der Massen bezüglich der Höhe über der Kippache durch die Radaufstandspunkte und dazu für die Masse am Vorderrad einen unnötigen Steinerschen Anteil (Schwerpunkt des Gepäcks am Vorderrahmen (Gabel-Lenker-Laufrad Zus.) liegt nicht auf der Lenkdrehachse !).
Für jemand, der mit der Physik nicht so vertraut ist: Wegen den relativ kleinen Lenkerdrehungen bei Geradeausfahrt (= leichte Schlangenlinien) , ist die dabei auftretende Verlagerung eines an der Vordergabel befestigten Gepäcks für die Kippbewegung unwesentlich. Für die Kippbewegung zählt die Masse und die Schwerpunktlage des Vordergabelgepäcks praktisch genau so wie das sonstige Gepäck. Es gilt daher auch: Der Schwerpunkt soll möglichst gering über der Fahrbahn liegen.
Zur Überprüfung der einen oder anderen These sei auch auf die Fahrrad-Fehlkonstruktionen der http://www.erlebnisbahn-ratzeburg.de/ hingewiesen. Leider finde ich dazu keine extra Seite. Nur in der Galerie findet sich z.B. ein "Falschrad". Sich auf die durchgeknallten Räder zu setzen, könnte erhellend sein.
Hast Du Erfahrung mit RC Motorrädern? Die Balancieerung ist jedenfalls ein sehr schwieriges Steuerungsproblem. Einerseits die Stabilisierung bei langsamer Fahrt. Und dann die vorausschauende Kurvenlage, die ja stark von Geschwindigkeit und Beschleunigung abhängt.
Nein, selbst nicht. Mir fiel nur ein, dass ich sowas schon vor über 20 Jahren gesehen habe und kurz recherchiert.
Die RC-Motorräder haben keinerlei aktive Balancierung, wie es die Honda in deinem letzten Link offensichtlich hat (habe es mir jetzt ansehen können).
RC-Motorräder stabilisieren sich alleine durch dynamische Effekte. Das PDF auf der RC-Bike-Seite erläutert, wie die Bikes funktionieren und welche Parameter zu welchen Effekten führen. Ob die Erklärungen der physikalischen Grundlagen jeweils einwandfrei sind, vermag ich nicht zu beurteilen. Es sind empirische Prozesse, die zu bestimmten Ergebnissen geführt haben, denke ich. Es wird beschrieben, was zu agilerem und was zu stabilerem Verhalten führt. Das PDF ist wirklich sehr interessant und kann vielleicht die eine oder andere These in diesem Thread bestätigen oder widerlegen.
Die RC-Bike-Videos sind übrigens sehr beeindruckend. Wahnsinn, was da bei Rennen geht! Mit aktiver Balancierung würde das gar nicht gehen. Solche Systeme wären m.E. viel zu träge.
Jep, das ist richtig gut, genau da möchte ich hin. Diese Bike-Packing-Sachen nehmen diese starren, teils schweren Grundgerüste (Träger usw) und das teilweise große Eigengewicht der Taschen einfach mal raus...und schon kann man den Kram clever über das ganze Rad verteilen. Danke für das Bild!
