Nehmen wir also an, eine mittelalterliche Gesellschaft weiß, wie man vulkanisierten Gummi herstellt. (Solange sie Kautschuksaft, Schwefel und das Rezept haben, sollte es nicht außerhalb ihrer Fähigkeiten liegen. Der Prozess ist super einfach, und Charles Goodyear stolperte zufällig über den Prozess.)
Mir ist gerade eingefallen, dass diese Leute wahrscheinlich eher Gummireifen für Pferdekarren verwenden würden als die Eisenreifen, die in der realen Welt verwendet werden.
Würden diese Gummireifen Pferdekarren besser in die Lage versetzen, unwegsames Gelände zu durchqueren, und somit die Effektivität der Fahrt mit Pferdekarren erhöhen?
Hinweis: Nur weil sie Gummireifen haben, heißt das nicht unbedingt, dass sie Luftreifen haben. Gummireifen könnten in diesem Zusammenhang einen Vollgummireifen bedeuten. Für den Kontext dieser Diskussion hätte ich gerne eine Antwort zu beiden Möglichkeiten. Das heißt, mich interessiert, ob Luftgummireifen oder Vollgummireifen die Leistung auf einer unbefestigten Straße signifikant verbessern würden.
Die alten Ägypter schlugen den modernen Menschen mit der Idee flexibler Radmaterialien ... um ein Vielfaches. Vor etwa 3500 bis 2000 Jahren wurden Räder normalerweise aus flexiblem Holz oder Korbgeflecht hergestellt, um sich an den Boden anzupassen und die Stöße unwegsamen Geländes zu absorbieren ... im Grunde sehr ähnlich wie die Gummiräder auf einem modernen Rad.
Um 1000 v. Chr. sieht man die ersten eisenbereiften Räder. Sie reduzierten den Luftwiderstand und waren langlebiger, was sie in bestimmten Kontexten wie Wagenrennen auf einem ordnungsgemäß vorbereiteten Feld oder zum Transport schwerer Lasten über kurze Entfernungen nützlich machte, aber ihnen fehlte jeglicher Stoßschutz. Daher waren sie seitdem allgemein nicht mehr beliebt.
Irgendwann zwischen 500 v. Chr. und 55 v. Chr. erfanden die britischen Kelten jedoch das erste echte Federungssystem. Dieses Federungssystem war einer modernen Blattfederung sehr ähnlich, die von vielen Lastwagen verwendet wird, nur aus Holz anstelle von Federstahl.
Als die Römer dieses Federungssystem übernahmen und es mit heißgeschrumpften Eisenreifen paarten, verbreitete sich diese Kombination sehr schnell in ganz Europa und wurde bis zur Erfindung des Automobils zum Standard im Waggonbau.
Der Grund, warum Automobile zum flexiblen Reifendesign zurückkehrten, war, dass ein Auto seinen eigenen Antrieb erzeugen muss. Das bedeutet, dass es Reibung mit dem Boden braucht, um sich überhaupt fortzubewegen. Wagenräder müssen jedoch nur gezogen werden, sodass die Verringerung der Reibung mit glatten Hartholz- oder Metallrädern ihre Leistung gegenüber flexiblen Materialien verbessert. Wenn Sie also zwischen etwa 55 v. Chr. Und dem späten 19. Jahrhundert Gummi einem Wagnerei vorstellen würden, würden sie von Natur aus verstehen, dass es ein schlechtes Material ist, um daraus Wagenreifen herzustellen.
Der einzige Leistungsvorteil von Gummireifen gegenüber Stahl für eine Kutsche hat mehr mit der Straße als mit der Kutsche zu tun. Moderne Straßen sind mit Beton oder Asphalt gepflastert. Weichere Reifen sind auf einer harten Straße einfacher; Wenn Ihre mittelalterliche Gemeinde also auch über ein beträchtliches Netzwerk gepflasterter Straßen verfügt, kann ein lokaler Lord verlangen, dass Sie Holz- oder Gummiräder verwenden, damit er nicht so oft neu asphaltieren muss.
Der Prozess ist vulkanisiert, nicht galvanisiert. (Das ist das Beschichten von Metall mit einem anderen Metall, um die Korrosion zu reduzieren, z. B. verzinkter Stahl.) Aber im Allgemeinen wären Gummireifen aufgrund der Biegung der Seitenwände etwas weniger effizient. Deshalb haben Eisenbahnen Stahlräder, die auf Stahlschienen laufen.
Andererseits wären Gummireifen komfortabler und leiser. Vollgummireifen wurden mindestens ab Mitte des 19. Jahrhunderts verwendet. Der Luftreifen wurde 1845 erfunden, hat sich aber nicht durchgesetzt: https://www.wired.com/2007/12/dayintech-1210/
Bei Interesse können Sie sowohl Vollgummi- als auch Luftreifen für Ihre Pferdekutsche kaufen, so dass Sie leicht testen können.
Nein, ich glaube nicht, dass Gummireifen (pneumatisch oder nicht) die Effizienz hoch genug steigern, um eine „Revolution im pferdebetriebenen Kartfahren“ hervorzurufen.
Die Verwendung von Gummireifen auf Kutschen hat einen gewissen Wert für die Effizienz, aber der Wert beschränkt sich darauf, das Gewicht der Kutsche auf einer größeren Oberfläche auf weichen Böden zu verteilen – wodurch das Einsinken der Kutsche verhindert wird. Auf befestigten Straßen hat die Verwendung von Gummi hauptsächlich mit dem Fahrkomfort zu tun – weniger hochfrequente Vibrationen und Geräusche.
Die größten Effizienzgewinne für eine Kutsche ergeben sich aus:
Die Dinge begannen sich mit der zunehmenden Popularität von Autos und Lastwagen zu ändern, wo:
Ich lebe an einem Ort, an dem man gelegentlich einen pferdebetriebenen Karren sehen kann, der für den täglichen Pendelverkehr und die Arbeit anstelle einer Show verwendet wird.
Sie verwenden im Allgemeinen Gummiräder (von Autos oder anderen Radmaschinen verschrottet).
Warum benutzen sie sie?
Weil Schrottautos viel, viel einfacher zu beschaffen sind. Die Alternative ist eine geschickte Radherstellung, die sowohl Tischler- als auch Schmiedefähigkeiten erfordert - und die Nutzlast wird begrenzt.
Auf der anderen Seite haben Gummiräder einen höheren Rollwiderstand (verringern die Geschwindigkeit und Ausdauer des Pferdes) und verhalten sich im Schlamm schlechter. Sie haften beide am Schlamm und neigen dazu, seitlich zu rutschen.
Der große Erfolg für Luftreifen aus Gummi war nicht bei Autos, sondern bei Fahrrädern.
Penny-Farthing-Fahrräder brauchten diese riesigen Räder, weil die Speichen die Aufhängung waren, die es dem Fahrrad ermöglichte, reibungslos über unebenen Boden zu fahren (und alle Straßen zu dieser Zeit waren natürlich im Grunde genommen unebener Boden). Die sogenannten „Sicherheitsfahrräder“ mit einer moderneren Rahmenform wurden allgemein als „Knochenschüttler“ bezeichnet, weil ihnen etwas fehlte, um mit Unebenheiten fertig zu werden. Luftreifen gaben Sicherheitsfahrrädern die Federung, die ihnen fehlte. Mit der reduzierten Rahmengröße und den nachgiebigen Reifen waren Sicherheitsfahrräder sofort schneller als Hochräder, und das ältere Design starb fast sofort.
Fahrräder müssen jedoch nicht sehr viel Gewicht tragen. Es war schwierig , Luftreifen so weit aufzurüsten, dass sie das Gewicht einer Kutsche bewältigen konnten . Kutschen und frühe Autos verwendeten alle Räder mit Speichen, um dem Rad die notwendige Nachgiebigkeit zu verleihen, damit das Fahrzeug bis weit in den Beginn des 20. Jahrhunderts über kleine Unebenheiten rollen konnte.
Ein großer Vorteil von Gummi gegenüber eisenbeschlagenen Reifen ist der Grip . Grip ist sowohl beim Bremsen als auch beim Beschleunigen wichtig, und Kutschen hatten Bremsen. Wenn Sie also steile Hügel hinunterfahren, ist Gummi auf so ziemlich jedem Untergrund im Vorteil. Grip ist auch bei Kurvenfahrten wichtig, außer bei den langsamsten Geschwindigkeiten.
Mittelalterliche Feldwege waren zu manchen Jahreszeiten Schlammpisten, und breitere Reifen würden hier helfen, das Einsinken zu verringern. Obwohl Breite nicht unbedingt Gummi erfordert, würde Eisen Gewicht hinzufügen, und das ist Gewicht unter jeder Aufhängung.
Vollgummi bietet im Gegensatz zu Luftreifen so gut wie keinen Federungswert, und die Konstruktion von Schläuchen ist viel schwieriger als bei einem Vollgummireifen (insbesondere die Ventile). Luftbereifung wäre schön, bräuchte aber ein deutlich höheres Technologieniveau.
Ob dies zu einem bahnbrechenden Vorteil führt, ist eine andere Frage - ein leicht verringertes Unfallrisiko beim Abstieg ist die zusätzlichen Kosten / Schwierigkeiten bei der Reparatur wahrscheinlich nicht wert, aber die Möglichkeit, über eine längere Saison als Konkurrenten zu transportieren, könnte sehr vorteilhaft sein
Die Ineffizienz ergibt sich aus dem Anheben und Absenken des gesamten Wagens. Maschinenbauingenieure sprechen von gefedertem Gewicht. Wenn ein einzelnes Rad über das Kopfsteinpflaster gehoben werden kann, ist weniger Energie erforderlich, als die ganze Ecke des Wagens anzuheben.
Ein modernes Auto hat zwei Federungsquellen: Die Federn und den Luftreifen. Der Reifen fängt die kleinen Dinge auf, die Federn die großen Dinge.
Während ein Vollgummireifen an einem Wagen keinen großen Unterschied in der Energieeffizienz macht, wird er die Fahrt in der Stadt auf Kopfsteinpflaster viel leiser machen.
Schauen Sie sich Trabrennen-Rigs an. Sie verwenden so viel wie zwei Fahrradräder. Ein Speichenrad aus Metall ist leichter (weniger ungefederte Massen)
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