AUTOSHUTTLE
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Anhang A3: Luftwiderstand und resultierender Energieverbrauch der Magnetbahn-Kabinen

a)
Quelle 1: Dr. Helmut Glück, Aerodynamik der Schienenfahrzeuge, Köln 1985 Seite 61; Formel der Deutschen Versuchsanstalt für Luft- und Raumfahrt:

cw=cwBug+cwHeck+0,02(Ak-Am)/S+nSA*cwSA+(cwa/cwa=max.)(cwR+cwTr+cwFT+cwRad)

mit
cwR=O/S*(8,1+1,6log LZ)-2,5
cwa/cwa=max.=1,1
Ak, Am: Querschnittsfläche Kopf- bzw. Mittelwagen (m²)
S: Bezugsfläche 10 m²
SA: Stromabnehmer
O: Oberfläche des Zuges
Tr: Trennspalt zwischen den Wagen
LZ:Zuglänge
FT: Fenster, Türen
n: Anzahl
a: Abstand Fahrzeugunterseite - Boden (Gleisbett)
 

Größe Wert Einheit Kommentar
cwBug
0,10
  ergibt cw = 0,28 für einzelne Kabine
cwHeck
0,16
   
Querschnitt Ak=Am (m²)
5,8
 
Zuglänge Lz=171m
38
Autos bei 4,6 m Länge pro Kabine
cwR
0,34
  gemäß Formel
cwTr
0,00346
  *
cwFT
0,05
  *
cw,Rad
0,00
  konstanter Querschnitt
cwGes
0,69
   
Geschwindigkeit
50
m/s  
Leistung
325
kW  
Wirkungsgrad
0,32
  Primärenergie->Luftspalt
Vergleichswert (nur Luftw.)
1,67
l/100km/Auto Primärkraftstoff
Vergleichswert (nur Luftw.)
1,37
l/100km/Auto Diesel an der Zapfsäule**

*Die Werte für die Luftwiderstandsbeiwerte für Trennspalte, Fenster und Türen sind abgeschätzt unter Berücksichtigung der DB-Luftwiderstand-Meßergebnisse von 1975: Ein 26,4 m D-Zug-Wagen hat im Verhältnis zu einem C4 D-Zug-Wagen einen um 23% höheren cw-Wert pro Meter Länge.

**8 % Verlust für Raffinierung, Infrastruktur und Transport, Diesel hat 11% höheren Energieinhalt pro Liter als Benzin. Berechnungen analog E. Jänsch, eb 93 (1995) 1/2, 25
 

b)
Quelle 2: R. Fürst, Proceedings MAGLEV'95, S. 117 Fig. 6, Analogiebetrachtungen für 10-Sektionen TR 07: Gesamtleistungsbedarf im Luftspalt:
 

Größe Wert Einheit Kommentar
TR 07 10-S auf 2% Steigung
16,1
kW/to Steigungsfahrt mit 180 km/h
TR 07 2-S auf 2% Steigung
18,3
kW/to Steigungsfahrt mit 180 km/h
TR 07 10-S auf 0% Steigung
6,29
kW/to Ebene mit 180 km/h
TR 07 2-S auf 0% Steigung
8,47
kW/to Ebene mit 180 km/h
davon für Luftwiderstand
3,73
kW/to ***
für nicht Luftwiderstand
4,74
kW/to spezifische Leistung für nicht-Luftwiderstand
Gewicht TR 07 2-S
90
to das sind 45to pro Sektion
Leistung auf 0% Steigung
762
kW  
davon für Luftwiderstand
335
kW  
für nicht Luftwiderstand
427
kW für TR 07 2-Sektionen

***Von S. 421 abgelesen: TR 06 hat 44% Luftwiderstandsanteil bei 180 km/h, Annahme:TR 07 ebenso.

Quelle 3: Fachtagung des VDI: Die Zukunft des spurgeführten Verkehrs, Hamburg, 1998, Berechnung des Luftwiderstand des TR08 10-Sektionen.
 

Größe
Wert
Einheit Kommentar
Gewicht TR 07 10-S
450
to das sind 45to pro Sektion
Leistung auf 0%
2831
kW gemäß Quelle
für nicht Luftwiderstand
2134
kW 5 mal TR 07 2-S, proportional zur Sektionenzahl
für Luftwiderstand TR 07
696
kW  
für Luftwiderstand TR 08
592
kW 15 % besserer cw-Wert als TR 07 gemäß Quelle

AUTOSHUTTLE aus Ähnlichkeitsberechnung zu TR 08:
 

Größe Wert Einheit Kommentar
PKW-Konvoi      
Querschnitt=A
5,8
TR 07: 11m² Querschnittsfläche
Länge
171
m Ähnlicher Körper zu TR 07 10-S
Autos
38
  bei 4,6 m pro Auto
Geschwindigkeit
180
km/h  
Pauschalzuschlagsfaktor
1,05
  für steilere Front und mehr Trennspalte
P/Auto
8,62
kW im Luftspalt
Gesamtwirkungsgrad
0,32
  Primärenergie->Luftspalt
Vergleichswert (nur Luftw.)
1,68
l/100km/Auto Primärkraftstoff
Vergleichswert (nur Luftw.)
1,38
l/100km/Auto Diesel an der Zapfsäule
       
LKW-Konvoi:      
Querschnitt=A
17,58
TR 07: 11m² Querschnittsfläche
Länge
298
m Ähnlicher Körper zu TR 07 10-S
Anzahl 40 to-LKWs
15
  bei 20 m Länge pro Fahrzeug
Geschwindigkeit
180
km/h  
Leistung/LKW
67
kW im Luftspalt
Gesamtwirkungsgrad
0,32
  Primärenergie->Luftspalt
Vergleichswert (nur Luftw.)
13,01
l/100km/40to Primärkraftstoff
Vergleichswert (nur Luftw.)
10,65
l/100km/40to Diesel an der Zapfsäule

Als Mittelwert aus der Berechnungsart nach a) und b) ergibt sich für einen PKW-Konvoi ein Verbrauch 1,37 lDiesel/100km/Auto und für einen LKW-Konvoi ein Verbrauch von 10,61 l/Diesel/100km/40to jeweils gerechnet an der Zapfzäule.