Construeren III: opdracht B Groep B Docent: Bert Broeren

Transcriptie

1 Construeren III: opdracht B Groep B Docent: Bert Broeren Vermogen gebruiker Om er achter te komen hoeveel vermogen de persoon kan leveren tijdens het vluchten op de vluchtvoertuig is er gekeken naar een onderzoek van de fietsersbond 3. Hierin staat dat de gemiddelde Nederlander op de fiets 100 Watt levert. Dit is een geschat gemiddelde van alle Nederlanders. Het probleem hierbij is dat een fit persoon het gemiddelde omhoog haalt. Er wordt vanuit gegaan dat ook minder fitte personen gebruik gaan maken van het vluchtvoertuig. Denk aan rokers of mensen die helemaal niet fietsen. Daarom is het vermogen van de gebruiker bijgesteld naar 80 Watt. Rolweerstand Het vluchtvoertuig zal gebruikt worden op verschillende soorten ondergronden. Bij de verschillende soorten ondergronden, met hun eigen rolweerstand, kan de snelheid bepaald worden die de gebruiker kan behalen. Er is onderzoek gedaan naar de rolweerstand van rubber op verscheidene ondergronden. 1 J. carvill (1994) stelt in Mechanical Engineer's Data Handbook de volgende waardes voor de rolweerstand (Cr) van de verschillende ondergronden. Figuur 1 Wrijvingscoëfficiënt voor verschillende ondergronden. 1 Voor de rolweerstand op de weg is gekozen voor gebruikt asfalt (Worn Asphalt/concrete) met een Cr van Voor off-road is de waarde 0.2 van los zand (Sand) genomen.

2 Snelheid De snelheid van de gebruiker wordt berekend met behulp van het programma Matlab. Eerst is er een vrije lichaams schets gemaakt: Figuur 1 vrije lichaam schets vluchtvoertuig Vervolgens zijn de volgende formules zijn gebruikt: Met : lucht dichtheid(1.25 kg/m 3 ) v: snelheid (van 0 tot 6 m/s) A: geprojecteerd oppervlak (0.25 m 2 ) Cd: luchtweerstandcoëfficiënt (0.9) Met Fn: normaalkracht persoon + voertuig (930 N) f: rolweerstandscoëfficiënt (0.02 en 0.2)

3 Voor de normaalkracht is een volwassen persoon zijn gewicht aangenomen van de p95 deze is berekend met de dined tabel van 88,65 kg en is er vanuitgegaan dat de ligfiets 17,1 kg 5 weegt. De resultaten van het vermogen worden weergegeven in een grafiek. Deze ziet er als volgt uit: Figuur 3 Grafiek snelheid tegen vermogen voor rubber op zand en rubber op asfalt met de luchtweerstand De zwarte lijn projecteert de 80 watt die de personen halen. Waar deze lijn kruist met de lijnen van de snelheid op asfalt en zand met luchtweerstand is een lijn naar beneden getekend zodat de snelheid afgelezen kan worden. Te zien is dat er er een veel lagere snelheid wordt gehaald op het zand dan op asfalt. Dit komt doordat er een hogere rolweerstandscoëfficiënt is. Op asfalt kan er een snelheid van 3,4 meter per seconde gehaald worden en op zand 0,4 meter per seconde. Dit is bij een vermogen van 80 Watt.

4 Overbrenging Voor het vluchtvoertuig wordt er gebruik gemaakt van twee tandwielen die door middel van een ketting worden verbonden. Om de verhouding te bepalen van de tandwielen wordt er gebruik gemaakt van het moment op het tandwiel van de crank en van het wiel. Er is gekozen om gebruik te maken van de langzaamste snelheid. Dit was op het zand. Hiervoor is gekozen omdat dan altijd de snelheid wordt gehaald en het nooit te zwaar wordt, waardoor voorkomen wordt dat het voertuig tot stilstand komt. De meest efficiente omwentelingen per minuut is Eerst is er weer een vrij lichaams schets gemaakt: Figuur 4 vrij lichaam schets overbrenging Met Fprop = Frol + Flucht n = omwentelingen per seconden

5 Dit is de ideale verhouding voor ons vluchtvoertuig. Dit betekent als er een tandwiel met 12 tanden bij de crank word gekozen, er door middel van de volgende berekening het aantal tanden van het aangedreven wiel bekend wordt: Het wiel zou bij dit voorbeeld 64 tanden moeten hebben. Met het vermogen en het aantal omwentelingen per seconde kan de kettingsteek afgelezen worden in de grafiek. Hieruit volgt dat de kettingsteek minimaal 8 mm moet zijn bij een regelmatige belasting en een levensduur van uur. Echter is de meest voorkomende kettingsteek op fietsen 12,7 mm hiervoor word ook gekozen bij het vluchtvoertuig.

6 Figuur 5 overbrengingen grafiek voor kettingsteek 4 Bronnen: 1 Carvill, J mechenical Engineer s Data Handbook Broeren, B 2016 Overbrengingen reader Stebbins, CL. Moore, JL. Casazza. GA effects of cadence on aerobic capacity following a prolonged, varied intensity cycling trial