Maximal effizientes Radgewicht für ein Fahrrad?

Ich entwerfe ein Fahrrad, das Strom für ein Wissenschaftsprojekt in der Schule erzeugen kann.

Mein Design beinhaltet ein Schwungrad. Sie sehen, Schwungräder werden in Autos verwendet. Im Wesentlichen sind dies normale Räder, nur schwerer. Dieses zusätzliche Gewicht fügt dem Rad Trägheit hinzu, wodurch es weiterläuft, selbst wenn keine Energie zugeführt wird. In Bezug auf Autos wird die Lichtmaschine auf diese Weise mit Strom versorgt.

Ich ersetze das Hinterrad meines Fahrrads durch ein Schwungrad, mit dem ich so potenziell Strom erzeugen kann. Je mehr Gewicht ich hinzufüge, desto mehr Trägheit hat das Rad und desto mehr Strom kann über einen bestimmten Zeitraum erzeugt werden.

Basierend auf meinen Berechnungen kann ich, wenn ich ein geeignetes Rad wähle, sehr hohe Drehzahlen erreichen, indem ich Riemenscheiben, Kettenräder, Getriebe und andere technische mechanische Ideen verwende. Das Fahrrad wird stehen bleiben, also werde ich nirgendwo hingehen. Es wird so konstruiert sein, dass ich in die Pedale treten kann und die Räder sich bewegen, aber ich werde nirgendwo hingehen. Genau das, was ich brauche.

Ein Kompromiss jedoch. Ich kann das Rad nicht so schwer machen, dass ich nicht effizient treten kann. Ich brauche das Rad, um so schwer wie möglich zu sein, ohne dass es so schwer ist, dass ich es nicht schieben und in Gang bringen kann.

Ich bin ein relativ starker, fitter, männlicher Sechzehnjähriger. Ich betreibe viele Sportarten, wie Fußball und Basketball und Fußball. Ich bin 5'11" groß und laufe jeden Tag.

Welches Gewicht soll das Laufrad haben?

Ich würde vorschlagen, dass Sie ein bisschen googeln - es gibt viele fahrradbasierte Generatordesigns. Der Sinn eines Schwungrads in einem fahrradbasierten Generator wäre es, die Leistungsabgabe eines Menschen zu glätten.
Riemenscheiben, Kettenräder, Getriebe? Warum nicht einfach einen normalen Fahrradantrieb verwenden. Mehr Gewicht ist nicht mehr Strom. Strom wird die Arbeit sein, die Ihre Beine leisten.
Das Gewicht hat keinen Einfluss auf die Rotationsreibung einer Scheibe, außer auf die Lager. Bedenken Sie, dass die hinteren Lager eines Fahrradrads so ausgelegt sind, dass sie etwa 150 Pfund Gewicht ohne nennenswerte Reibung tragen können. Machen Sie das Rad so schwer, wie Sie vernünftigerweise handhaben können. (Hinweis: Platzieren Sie das Gewicht so nah wie möglich an der Felge. Gewicht in der Nähe der Nabe bringt Ihnen wenig.)
@paparazzi Bei einem typischen Fahrrad-Setup dreht sich das Hinterrad nicht viel schneller als 500 U / min. Ein Generator braucht mehr. Viele Fahrradgeneratorprojekte nehmen dazu einen Riemenantrieb vom Hinterrad.
Es hängt davon ab, ob Sie eine einzelne Geschwindigkeit haben oder das Rad sanfter beschleunigen können, indem Sie einige Gänge durcharbeiten. Eine ausreichend hohe Kombination aus Gewicht und Übersetzung macht die ersten Pedalschläge sehr hart (möglicherweise sogar unmöglich, je nach Haftreibung im Generator / Schwungrad).

Antworten (1)

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2. das Schwungrad wegwerfen.

Eine Fahrzeuglichtmaschine wird nicht "von einem Schwungrad angetrieben", sie ist mit dem peripheren Riemen verbunden und dreht sich mit der gleichen Drehzahl wie der Motor und ist mit variablen Motordrehzahlen recht zufrieden. Der Zweck des Schwungrads des Motors besteht darin, dass die Stromerzeugungsphase bei einem ICE ein sehr kleiner intermittierender Teil des Gesamtzyklus ist, und das Schwungrad glättet dies ein wenig.

Beim Radfahren können Ihre Beine einen konstanteren Krafteintrag liefern. Das Schwungrad hat keinen Vorteil, da es sich nur um zusätzliche Masse handelt, die der Fahrer zum Beschleunigen benötigt. Wenn es um Energie geht, gibt es kein kostenloses Mittagessen und jegliche Energie im Schwungrad muss vom Fahrer dorthin gebracht werden. Wenn Sie nicht in der Lage sind, Energie effizient aus dem Freilaufschwungrad zu extrahieren (das werden Sie nicht), führt dies zu einem Nettoverlust der Umwandlungseffizienz.

Radfahren und Menschen im Allgemeinen sind eine schreckliche Energiequelle. Die meisten Menschen ohne signifikantes Training werden Schwierigkeiten haben, auch nur vorübergehend 100 W bereitzustellen, noch weniger werden in der Lage sein, sie länger als 5 oder 10 Sekunden aufrechtzuerhalten.

+1, aber Sie sind ein wenig pessimistisch in Bezug auf die Ausgangsleistung. Die meisten Leute, die regelmäßig Rad fahren/laufen, sollten in der Lage sein, 100 W über längere Zeit auszuhalten, 200 W zumindest für ein paar Minuten. Eine schnelle Überprüfung zeigt, dass allein die Arbeit, die bei einem kürzlichen Bergauf gegen die Schwerkraft geleistet wurde, 250 W für 6 m entspricht, ohne Luftwiderstand usw., und ich bin nur ein Gelegenheitsradfahrer, der in den meisten Wochen ~ 100 km zurücklegt, gelegentlich doppelt so viel . (Ich bin langsam genug gefahren, dass der Luftwiderstand und der Rollwiderstand nur etwa 10 % dazu beitragen).
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